JP7783093B2 - Prism attachment - Google Patents
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Description
本発明は、プリズム装着具に関する。 The present invention relates to a prism mounting device.
近年、例えば、工事現場および建設現場などにおける進捗確認および出来形計測などの用途で3D(3次元)レーザースキャナで計測した3次元の点群データが利用されるようになってきている。例えば、現場の設計図に従って作成されたBIM(Building Information Modeling)などの3次元モデルと、レーザースキャナで計測した点群データとを重ね合わせることで、進捗確認および出来形計測などを容易にすることができる。 In recent years, three-dimensional point cloud data measured with 3D (three-dimensional) laser scanners has come to be used for purposes such as progress confirmation and as-built measurement at construction sites. For example, by overlaying a 3D model such as BIM (Building Information Modeling) created according to the site's blueprints with point cloud data measured with a laser scanner, progress confirmation and as-built measurement can be easily performed.
また、より広い領域の点群データを取得するために、3Dレーザースキャナで複数の位置からスキャンして得た複数の点群データを合成することも行われている。また、計測範囲内にターゲットを設置して点群データの計測を行うことで、ターゲットの点群を基準として用いて複数の点群データの合成精度を高めることも行われている。 In addition, in order to obtain point cloud data for a wider area, multiple point cloud data obtained by scanning from multiple positions with a 3D laser scanner can be synthesized. Also, by placing a target within the measurement range and measuring the point cloud data, the accuracy of synthesizing multiple point cloud data can be improved by using the target's point cloud as a reference.
また、測量機器などを用いてターゲットの位置を正確に計測し、得られたターゲットの位置を、計測した点群データの位置を絶対座標に合わせるために活用することが行われている。正確に位置合わせを行うことで設計モデルとの重ね合わせの精度が向上する。 In addition, the position of the target is accurately measured using surveying equipment, and the obtained target position is used to align the position of the measured point cloud data with absolute coordinates. Accurate alignment improves the accuracy of overlay with the design model.
また、球形のターゲットが知られている(例えば、特許文献1)。 Spherical targets are also known (for example, Patent Document 1).
球形ターゲットは球体を含み、球体がどこから見ても同じ形状で計測することができる。そのため、球形ターゲットは、向きを気にせずに現場の天井および壁などの様々な場所に設置してターゲットとして用いることができる。一方で、測量機器などを用いてターゲットの位置を正確に測量する場合、ターゲットの設置位置を示す位置にプリズムを測量機器と正対させて設置することが求められる。しかしながら、例えば、球形ターゲットを壁および天井などに設置した場合、その設置位置を示す位置にプリズムを測量機器と正対させて設置することが困難なことがある。そのため、球形ターゲットが有する設置位置の高い自由度を、測量機器による測量のための制限により活かせないことがある。 Spherical targets include spheres, and can be measured with the same shape no matter where you look at them. For this reason, spherical targets can be installed in various locations on-site, such as on ceilings and walls, without having to worry about orientation. However, when accurately measuring the target's position using surveying equipment, it is necessary to install a prism directly facing the surveying equipment at a position that indicates the target's installation position. However, for example, when a spherical target is installed on a wall or ceiling, it can be difficult to install a prism directly facing the surveying equipment at a position that indicates the installation position. As a result, the high degree of freedom in installation position that spherical targets offer can sometimes be hindered by the limitations imposed by surveying using surveying equipment.
1つの側面では、本発明は、球形ターゲットの設置位置の測量を容易にすることを目的とする。 In one aspect, the present invention aims to facilitate surveying the installation position of a spherical target.
本発明の一つの形態に係るプリズム装着具は、球形ターゲットに装着される装着部と、装着部に取り付けられているレール部であって、円弧形状のレールを含むレール部と、プリズムを備え、レール上を移動するプリズム部と、を含む、プリズム装着具であって、装着部は、球形ターゲットに装着された状態において球形ターゲットの球体とレールの円弧形状とが同心円となる配置で、レールを球形ターゲットの球体の中心を通る軸回りに回転させる回転部を備える。 One embodiment of the present invention provides a prism mounting device that includes a mounting section that is mounted to a spherical target, a rail section attached to the mounting section that includes an arc-shaped rail, and a prism section that includes a prism and moves on the rail. When mounted on the spherical target, the mounting section is arranged so that the sphere of the spherical target and the arc-shaped rail are concentric, and the mounting section includes a rotating section that rotates the rail around an axis that passes through the center of the sphere of the spherical target.
球形ターゲットの設置位置の測量を容易にすることができる。 This makes it easier to survey the installation location of spherical targets.
以下、図面を参照しながら、本発明のいくつかの実施形態について詳細に説明する。なお、複数の図面において対応する要素には同一の符号を付す。 Several embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. Note that corresponding elements in multiple drawings will be designated by the same reference numerals.
上述のように、複数の地点から計測された点群データの共通部分を重ね合わせて、より広い領域の点群データを合成することが行われている。この場合に、計測対象の点群の情報だけでは合成が難しいことがある。例えば、長いトンネルの内部形状を計測した場合など、類似する構造が広い範囲にわたって連続して続く場合、合成に利用する特徴的な箇所が少なく、計測対象の点群の情報だけだと合成がうまくいかないことがある。 As mentioned above, common areas of point cloud data measured from multiple locations are overlaid to synthesize point cloud data over a wider area. In this case, synthesis can be difficult using only the point cloud information of the measured object. For example, when measuring the internal shape of a long tunnel, where similar structures continue continuously over a wide area, there are few distinctive points to use for synthesis, and synthesis may not work well using only the point cloud information of the measured object.
そのため、現場にターゲットを設置して、ターゲットを含むように3Dレーザースキャナで点群データの計測を行い、ターゲットの点群を手かがりに複数の点群データを合成することが行われている。また、こうした複数の点群データの合成に用いるターゲットの一例として、球形ターゲット100が利用されている。 For this reason, targets are placed at the site, point cloud data is measured using a 3D laser scanner so that the target is included, and multiple point cloud data are synthesized using the target's point cloud as a clue. One example of a target used to synthesize multiple point cloud data is a spherical target 100.
図1は、球形ターゲット100を例示する図である。図1(a)には、球形ターゲット100の側面が示されている。球形ターゲット100は、ターゲット部101と、取付部102とを含む。 Figure 1 is a diagram illustrating a spherical target 100. Figure 1(a) shows a side view of the spherical target 100. The spherical target 100 includes a target portion 101 and an attachment portion 102.
ターゲット部101は、例えば、球体である。また、取付部102は、例えば、球形ターゲット100を対象物に取り付けるための機能または構造を有する。例えば、図1では取付部102は、マグネット110を含み、現場で建築物に使用されている鉄筋などの金属にマグネット110により球形ターゲット100を取り付けることが可能である。なお、取付部102の取り付けは、マグネットに限定されるものではなく、ソケットまたはシールなどの粘着物が用いられてもよい。 The target portion 101 is, for example, a sphere. The mounting portion 102 has, for example, a function or structure for mounting the spherical target 100 to an object. For example, in FIG. 1, the mounting portion 102 includes a magnet 110, which can be used to mount the spherical target 100 to metal such as rebar used in a building on-site. Note that the mounting portion 102 is not limited to being mounted by a magnet, and an adhesive such as a socket or sticker may also be used.
また、図1(b)には壁150に設置された球形ターゲット100が例示されている。球形ターゲット100は、例えば、異なる角度から3Dレーザースキャナで計測した場合にも、ターゲット部101については同一の球形状の点群を取得することができる。例えば、図1(b)に示すように、球形ターゲット100を斜めの向きで設置したとしても、ターゲット部101の球形状は、図1(a)の側面から見た場合の形状と変わらないことが分かる。そのため、複数の地点から計測された複数の点群データを合成する際に、ターゲット部101の点群を基準として用いることができる。このように、球形ターゲット100は、向きを気にせずに現場の天井や壁などに設置して用いることができる。建築現場などでは床に資材などを置くことが多く、また、物資の搬送などもあり、ターゲットを床に設置することが難しかったり、作業の妨げになったりすることがある。そのため、天井や壁などに設置して用いることができる球形ターゲットは利便性が高い。 Figure 1(b) also illustrates a spherical target 100 installed on a wall 150. Even when the spherical target 100 is measured using a 3D laser scanner from different angles, the same spherical point cloud can be obtained for the target portion 101. For example, as shown in Figure 1(b), even if the spherical target 100 is installed at an angle, the spherical shape of the target portion 101 remains the same as when viewed from the side in Figure 1(a). Therefore, when combining multiple point cloud data measured from multiple points, the point cloud of the target portion 101 can be used as a reference. In this way, the spherical target 100 can be installed on the ceiling, wall, etc. of the construction site without worrying about orientation. At construction sites, materials are often placed on the floor, and materials must be transported, making it difficult to install the target on the floor or it may interfere with work. Therefore, spherical targets that can be installed on the ceiling, wall, etc. are highly convenient.
また、より高精度に座標変換を行うために、例えば、トランシットおよびトータルステーションなどの測量機器でターゲットの設置位置を正確に測量することも行われている。 In addition, in order to perform coordinate transformation with greater precision, the target installation position is also accurately measured using surveying equipment such as transits and total stations.
図2は、ターゲットの設置位置の測量を例示する図である。例えば、図2(a)に示すように、或る位置に球形ターゲット100を設置するとする。この場合、予め設計図上での位置座標が特定されている位置に測量機器202を設置し、その位置からの球形ターゲット100の設置位置を測量により特定する。 Figure 2 is a diagram illustrating the surveying of a target installation position. For example, as shown in Figure 2(a), a spherical target 100 is to be installed at a certain position. In this case, a surveying instrument 202 is installed at a position whose position coordinates have been specified in advance on a design drawing, and the installation position of the spherical target 100 from that position is determined by surveying.
例えば、測量機器202で球形ターゲット100の設置位置を測量するために、図2(b)に示すように、球形ターゲット100の設置位置を示す位置にプリズム203のプリズム面を測量機器202と略正対させて設置する。なお、正対させるとは、一例では、測量機器202の光軸に直交する面上にプリズム203のプリズム面を略平行に配置することであってよい。また、球形ターゲット100の設置位置を示す位置は、例えば、ターゲット部101の中心位置である。 For example, to measure the installation position of the spherical target 100 using the surveying instrument 202, the prism surface of the prism 203 is placed at a position indicating the installation position of the spherical target 100 so that it faces the surveying instrument 202 approximately directly, as shown in FIG. 2(b). Note that, as an example, facing directly may mean placing the prism surface of the prism 203 approximately parallel to a plane perpendicular to the optical axis of the surveying instrument 202. Furthermore, the position indicating the installation position of the spherical target 100 is, for example, the center position of the target portion 101.
続いて、測量機器202でプリズム203の位置(例えば、X,Y,Zの位置座標)を測量することで、球形ターゲット100の設置位置を特定する。 Next, the position of the prism 203 (e.g., X, Y, Z position coordinates) is measured using the surveying instrument 202 to identify the installation position of the spherical target 100.
なお、例えば、予め設計図上での位置座標が特定されている基準点201などの位置を測量機器202で測量することで、基準点201からの測量機器202の位置を特定することができる。 For example, by using a surveying instrument 202 to survey the position of a reference point 201, the position coordinates of which have been specified in advance on a blueprint, the position of the surveying instrument 202 from the reference point 201 can be determined.
測量後、プリズム203の位置にターゲット部101を設置して、3Dレーザースキャナで球形ターゲット100を含む領域を計測する。 After the survey, the target portion 101 is placed at the position of the prism 203, and the area including the spherical target 100 is measured using a 3D laser scanner.
同様にして、球形ターゲット100を含む領域を複数の位置から3Dレーザースキャナで計測することで、設計図面などにおける位置が特定された球形ターゲット100を含む複数の点群データを計測することができる。そして、球形ターゲット100の位置に基づいて複数の点群データを重ね合わせることで、複数の点群データを高精度に合成することができる。なおかつ、球形ターゲット100の位置座標に基づき高精度に座標変換ができる。 In the same way, by measuring an area including the spherical target 100 from multiple positions using a 3D laser scanner, it is possible to measure multiple point cloud data including the spherical target 100, whose position has been identified in a design drawing, etc. Then, by overlaying the multiple point cloud data based on the position of the spherical target 100, it is possible to synthesize the multiple point cloud data with high precision. Furthermore, coordinate transformation can be performed with high precision based on the position coordinates of the spherical target 100.
しかしながら、この場合、球形ターゲット100の設置位置と、プリズム203の測量位置とを高い精度で合わせなければ、点群データの座標変換の精度が低下してしまう。それゆえ、高精度な位置合わせをするために、床などの平らな面に水準器(水平器)などを用いて厳密に設置することが行われている。また、球形ターゲット100を上空に設置した場合など球形ターゲット100の設置場所によっては、その位置と対応する位置にプリズム203を測量機器202に正対させて設置することが困難なこともある。そのため、球形ターゲット100は、3Dレーザースキャナのターゲットとしては設置位置に高い自由度を有しているにもかかわらず、ターゲットの設置位置を測量で決定するような高精度の座標変換を行う場合には、測量のために設置位置が制限されてしまうことがある。その結果、球形ターゲットの設置場所を選ばないという利点が十分に生かすことができないことがある。 However, in this case, if the installation position of the spherical target 100 and the surveying position of the prism 203 are not aligned with high precision, the accuracy of the coordinate transformation of the point cloud data will decrease. Therefore, to achieve high-precision alignment, the spherical target 100 is precisely installed on a flat surface such as a floor using a spirit level. Furthermore, depending on the installation location of the spherical target 100, such as when the spherical target 100 is installed in the air, it may be difficult to install the prism 203 directly facing the surveying instrument 202 in a position corresponding to the spherical target's installation position. Therefore, although the spherical target 100 offers a high degree of freedom in its installation position as a target for a 3D laser scanner, when performing high-precision coordinate transformation to determine the target's installation position through surveying, the installation position may be limited by the surveying. As a result, the advantage of the spherical target's ability to be installed anywhere may not be fully utilized.
そのため、球形ターゲット100の設置位置によらず、球形ターゲット100の設置位置の測量を容易にするプリズムの提供が望まれている。以下で述べる実施形態では、球形ターゲット用のプリズム装着具300が提供される。 Therefore, it is desirable to provide a prism that makes it easy to measure the installation position of the spherical target 100 regardless of the installation position of the spherical target 100. In the embodiment described below, a prism mounting device 300 for a spherical target is provided.
図3は、実施形態に係るプリズム装着具300を例示する図である。図3(a)において、プリズム装着具300は、例えば、レール部301、プリズム部302、装着部303を含む。レール部301は、例えば、装着部303に取り付けられており、円弧形状のレールを含む。なお、装着部303は、例えば、プリズム装着具300を球形ターゲット100に装着する機能または構造を有する。また、装着部303は、レール部301を着脱する機能または構造を有し、レール部301を着脱可能であってよい。プリズム部302は、プリズム310を含む。また、プリズム部302は、例えば、レール部301に嵌り(乗り)、レール部301に沿って移動することができる。プリズム部302は、レール部301から着脱可能であってもよい。 Figure 3 is a diagram illustrating a prism mounting device 300 according to an embodiment. In Figure 3(a), the prism mounting device 300 includes, for example, a rail portion 301, a prism portion 302, and a mounting portion 303. The rail portion 301 is attached to the mounting portion 303, for example, and includes an arc-shaped rail. The mounting portion 303 has a function or structure for mounting the prism mounting device 300 to the spherical target 100, for example. The mounting portion 303 also has a function or structure for attaching and detaching the rail portion 301, and the rail portion 301 may be detachable. The prism portion 302 includes a prism 310. The prism portion 302 can, for example, fit onto (ride on) the rail portion 301 and move along the rail portion 301. The prism portion 302 may also be detachable from the rail portion 301.
図3(b)には、レール部301、プリズム部302、および装着部303が分離された状態で示されている。 Figure 3(b) shows the rail portion 301, prism portion 302, and mounting portion 303 in a separated state.
図4は、装着部303の動きを例示する図である。図4(a)には、装着部303によるレールの回転が示されている。図4(a)に示すように、装着部303は、第1部位401と、第2部位402とを含む。また、図4(b)は、装着部303の第2部位402の断面を例示しており、装着部303の回転する構造が例示されている。取付部102の第1部位401および第2部位402は、図4(b)に示すように、開口部403を含む。開口部403の大きさや形状は、球形ターゲット100の取付部102の形状および大きさに合わせて作られていてよい。図4(a)に示すように、開口部403を通して取付部102を挿入することができる。そして、固定ネジ404を締めることで、装着部303の第1部位401を取付部102に固定することができる。 Figure 4 illustrates the movement of the mounting portion 303. Figure 4(a) shows the rotation of the rail by the mounting portion 303. As shown in Figure 4(a), the mounting portion 303 includes a first portion 401 and a second portion 402. Figure 4(b) also illustrates a cross-section of the second portion 402 of the mounting portion 303, illustrating the rotating structure of the mounting portion 303. As shown in Figure 4(b), the first portion 401 and the second portion 402 of the mounting portion 102 include an opening 403. The size and shape of the opening 403 may be designed to match the shape and size of the mounting portion 102 of the spherical target 100. As shown in Figure 4(a), the mounting portion 102 can be inserted through the opening 403. Then, by tightening the fixing screw 404, the first portion 401 of the mounting portion 303 can be fixed to the mounting portion 102.
また、取付部102の第2部位402は、図4(b)に示すように、開口部405を含む。開口部405には、レール部301の端部を挿入することができ、固定ネジ406を締めることで挿入されたレール部301を固定したり、固定ネジ406をゆるめてレール部301を取り外したりすることができる。なお、図4で例示した開口とネジとを用いた固定は例示であり、その他の構成で固定が行われてもよい。 Furthermore, as shown in FIG. 4(b), the second portion 402 of the mounting portion 102 includes an opening 405. The end of the rail portion 301 can be inserted into the opening 405, and the inserted rail portion 301 can be fixed by tightening the fixing screw 406, or the rail portion 301 can be removed by loosening the fixing screw 406. Note that the fixation using the opening and screw shown in FIG. 4 is merely an example, and fixation may be achieved using other configurations.
また、図4(b)に示すように、第2部位402は、例えば、軸受け、またはベアリングであってよく、内側部材411と、複数のボール420が取り付けられた外側部材412とを含む。なお、外側部材412を、回転部と呼ぶことがある。内側部材411は、例えば、第1部位401と接続されており、第1部位401とともに取付部102に固定される。外側部材412は、複数のボール420が内側部材411上を滑らかに回転することで、内側部材411の周りを矢印430に示すように回転することができる。その結果、装着部303が球形ターゲット100に取り付けられた際に、取付部102の長手方向の軸方向を回転軸として球形ターゲット100の周りでレール部301を矢印450に示すように回転させることができる。なお、球形ターゲット100にプリズム装着具300が装着された状態で、球形ターゲット100の球体の周囲にレール部301の円弧形状のレールは配置される。また、球形ターゲット100にプリズム装着具300が装着された状態で、球形ターゲット100のターゲット部101の中心と、レール部301の円弧形状のレールの中心は一致していてよい。そして、球形ターゲット100にプリズム装着具300が装着された状態では、ターゲット部101の球体と同心円上にレール部301の円弧形状のレールが配置される。従って、装着部303は、球形ターゲット100に装着された状態において球形ターゲットの球体とレールの円弧形状とが同心円となる配置で、レールを球形ターゲット100の球体の中心を通る軸回りに回転させることができる。 As shown in FIG. 4(b), the second part 402 may be, for example, a bearing, and includes an inner member 411 and an outer member 412 to which multiple balls 420 are attached. The outer member 412 is sometimes referred to as a rotating part. The inner member 411 is, for example, connected to the first part 401 and fixed to the mounting part 102 together with the first part 401. The multiple balls 420 smoothly rotate on the inner member 411, allowing the outer member 412 to rotate around the inner member 411 as indicated by arrow 430. As a result, when the mounting part 303 is attached to the spherical target 100, the rail part 301 can rotate around the spherical target 100 as indicated by arrow 450, with the longitudinal axial direction of the mounting part 102 as the rotation axis. When the prism mounting device 300 is attached to the spherical target 100, the arc-shaped rail of the rail part 301 is arranged around the sphere of the spherical target 100. Furthermore, when the prism mounting device 300 is attached to the spherical target 100, the center of the target portion 101 of the spherical target 100 and the center of the arc-shaped rail of the rail portion 301 may coincide. When the prism mounting device 300 is attached to the spherical target 100, the arc-shaped rail of the rail portion 301 is arranged concentrically with the sphere of the target portion 101. Therefore, when the mounting device 303 is attached to the spherical target 100, the sphere of the spherical target and the arc-shaped rail are arranged concentrically, and the rail can be rotated around an axis passing through the center of the sphere of the spherical target 100.
図5は、プリズム部302の動きを例示する図である。図5(a)は、プリズム部302をレール部301に取り付けた状態を示している。図5(b)は、プリズム部302のレール部301との取り付け部分の断面を例示する図である。図5の例では、レール部301は、中空の構造をした溝501を含む。溝501は、例えば、ターゲット部101とは反対側に開口している溝であってよい。プリズム部302は、例えば、図5(b)に示すように、プリズム310と、プリズム310が取り付けられた支柱502と、支柱502の先端に取り付けられた円盤部材503とを含む。円盤部材503には複数のボール504が取り付けられており、ボール504が滑らかに回転することでレール部301のレールの溝501に沿ってプリズム部302は、図5(a)の矢印520に示すように移動することができる。そして、プリズム部302のレール上の移動により、例えば、プリズム310は、レールの円弧形状と同心円上を移動する。 Figure 5 illustrates the movement of the prism portion 302. Figure 5(a) shows the prism portion 302 attached to the rail portion 301. Figure 5(b) is a diagram illustrating a cross section of the attachment portion of the prism portion 302 to the rail portion 301. In the example of Figure 5, the rail portion 301 includes a groove 501 with a hollow structure. The groove 501 may be, for example, a groove that opens on the side opposite the target portion 101. As shown in Figure 5(b), the prism portion 302 includes, for example, a prism 310, a support 502 to which the prism 310 is attached, and a disk member 503 attached to the tip of the support 502. Multiple balls 504 are attached to the disk member 503, and the smooth rotation of the balls 504 allows the prism portion 302 to move along the rail groove 501 of the rail portion 301 as indicated by the arrow 520 in Figure 5(a). As the prism portion 302 moves on the rail, for example, the prism 310 moves on a circle concentric with the arc shape of the rail.
また、プリズム部302は、レールの円弧形状の中心からプリズム310に向かう軸方向の周りでプリズム310のプリズム面を回転させる第2回転部を備える。例えば、ボール504は、第2回転部として機能してよく、ボール504が滑らかに回転することで、レール部301内でプリズム310は、支柱502を回転軸として矢印530に示すように回転することができる。なお、図5の例ではプリズム部302の全体が矢印530に示すように回転する例を述べているが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、別の例では、プリズム310が支柱502の周りを矢印530に示すように回転可能であってもよい。 Prism section 302 also includes a second rotating section that rotates the prism surface of prism 310 around the axial direction from the center of the arc shape of the rail toward prism 310. For example, ball 504 may function as the second rotating section, and smooth rotation of ball 504 allows prism 310 within rail section 301 to rotate as indicated by arrow 530, with support 502 as the rotation axis. Note that while the example in Figure 5 describes an example in which the entire prism section 302 rotates as indicated by arrow 530, embodiments are not limited to this. For example, in another example, prism 310 may be able to rotate around support 502 as indicated by arrow 530.
以上で述べたように、実施形態に係るプリズム装着具300は、図6(a)に示す装着部303の軸回りの回転(矢印601)と、プリズム部302のレール部301のレールに沿った移動(矢印602)とにより、プリズム部302の位置を変えることができる。その結果、例えば、図6(b)に示すように、球形ターゲット100を壁および天井などに様々な向きで取り付けたとしても、プリズム部302が吊り下げられた場合、この2つの動きにより球形ターゲット100の球体の中心から鉛直方向に下の位置にプリズム部302のプリズム310を吊り下げることができる。 As described above, the prism mounting device 300 according to the embodiment can change the position of the prism portion 302 by rotating the mounting portion 303 around its axis (arrow 601) as shown in FIG. 6(a) and by moving the rail portion 301 of the prism portion 302 along the rail (arrow 602). As a result, for example, as shown in FIG. 6(b), even if the spherical target 100 is attached in various orientations to a wall, ceiling, etc., when the prism portion 302 is suspended, these two movements can suspend the prism 310 of the prism portion 302 at a position vertically below the center of the sphere of the spherical target 100.
また、例えば、プリズム部302は、レールの円弧形状の中心からプリズム310に向かう軸方向の周りでプリズム310のプリズム面を回転させる。例えば、プリズム部302は、球形ターゲット100の球体の中心から鉛直方向に下の位置に吊り下げられた状態で、矢印603に示すように回転させることができる。そのため、測量機器202の設置位置に合わせて、プリズム部302を回転させて、プリズム310を測量機器202に正対させることができる。 Furthermore, for example, the prism portion 302 rotates the prism surface of the prism 310 around the axial direction extending from the center of the arc shape of the rail toward the prism 310. For example, the prism portion 302 can be rotated as shown by arrow 603 while suspended vertically below the center of the sphere of the spherical target 100. Therefore, the prism portion 302 can be rotated to match the installation position of the surveying instrument 202, so that the prism 310 faces the surveying instrument 202 directly.
また、プリズム部302のプリズム310は、球形ターゲット100の球体の中心から鉛直方向に下の位置に吊り下がるため、プリズム310と、球形ターゲット100の球体の中心との位置関係は一定に保たれる。 Furthermore, since the prism 310 of the prism section 302 hangs vertically below the center of the spherical target 100, the positional relationship between the prism 310 and the center of the spherical target 100 is maintained constant.
図7は、プリズム310と、球形ターゲット100の球体の中心との位置関係を例示する図である。図7(a)では、球形ターゲット100は水平の向きで取り付けられており、一方、図7(b)では、球形ターゲット100は、斜めの向きで取り付けられている。しかしながら、プリズム部302は、球形ターゲット100の球体の中心から鉛直方向に下の位置に吊り下がるため、球形ターゲット100を様々な向きで取り付けたとしても、球形ターゲット100の球体の中心と、プリズム310の水平方向の位置(X方向およびY方向の位置)は、図7に示すように一致する。また、球形ターゲット100の球体の中心と、プリズム310との鉛直方向の距離は所定値Aとなる。換言すると、球形ターゲット100にプリズム装着具300が装着された状態では、ターゲット部101の球体と同心円上をプリズム310は移動するため、球形ターゲット100の球体の中心と、プリズム310との鉛直方向の距離は所定値Aとなる。そのため、プリズム310の位置座標を測量機器202で特定した場合、その座標のZ成分にAを加算するなどしてシフトすることで、球形ターゲット100の球体の中心の座標を特定することができる。 Figure 7 is a diagram illustrating the positional relationship between the prism 310 and the center of the spherical target 100. In Figure 7(a), the spherical target 100 is mounted horizontally, while in Figure 7(b), the spherical target 100 is mounted at an angle. However, because the prism portion 302 hangs vertically below the center of the spherical target 100, even if the spherical target 100 is mounted in various orientations, the center of the spherical target 100 and the horizontal position (position in the X and Y directions) of the prism 310 will coincide as shown in Figure 7. Furthermore, the vertical distance between the center of the spherical target 100 and the prism 310 is a predetermined value A. In other words, when the prism mounting device 300 is attached to the spherical target 100, the prism 310 moves on a circle concentric with the sphere of the target portion 101, so the vertical distance between the center of the sphere of the spherical target 100 and the prism 310 is a predetermined value A. Therefore, when the position coordinates of the prism 310 are determined using the surveying instrument 202, the coordinates of the center of the sphere of the spherical target 100 can be determined by shifting the coordinates by adding A to the Z component of those coordinates, for example.
従って、図8に例示するように、球形ターゲット100を斜めの壁150などに設置した場合にも、プリズム310を測量機器202に正対させて配置して、その位置を特定することができる。そして、特定したプリズム310のZ成分をAだけシフトすることで球形ターゲット100の中心位置を特定することができる。 As shown in Figure 8, even if the spherical target 100 is installed on an inclined wall 150, its position can be identified by placing the prism 310 directly opposite the surveying instrument 202. The center position of the spherical target 100 can then be identified by shifting the Z component of the identified prism 310 by A.
以上で述べたように、実施形態によれば球形ターゲット100を用いる場合にも、その設置位置を容易に特定することが可能である。また、実施形態によれば球形ターゲット100を様々な向きで設置した場合にも、その設置位置を容易に特定することが可能である。 As described above, according to the embodiment, even when a spherical target 100 is used, it is possible to easily identify its installation position. Furthermore, according to the embodiment, it is possible to easily identify the installation position even when the spherical target 100 is installed in various orientations.
なお、プリズム装着具300のプリズム部302は、レール部301の円弧の中心からプリズム310に向かう軸方向に沿ってのプリズム310の移動を可能にする可動部を備えてもよい。例えば、図8に示すように、球形ターゲット100を床よりも高所の壁や天井などに設置した場合にも、障害物の存在によっては、測量機器202の位置から見てプリズム310が死角に入ってしまうことがある。そのような場合にも、プリズム310の位置を移動可能であればプリズム310が見える位置に移動させることができる。 The prism portion 302 of the prism mounting device 300 may be provided with a movable portion that allows the prism 310 to move along the axial direction from the center of the arc of the rail portion 301 toward the prism 310. For example, as shown in Figure 8, even if the spherical target 100 is installed on a wall or ceiling higher than the floor, the presence of an obstacle may cause the prism 310 to be in a blind spot when viewed from the position of the surveying instrument 202. Even in such a case, if the position of the prism 310 is movable, it can be moved to a position where the prism 310 is visible.
図9は、実施形態に係るプリズム部302におけるプリズム310の移動を例示する図である。図9に示すように、プリズム部302においてプリズム310は、支柱502の中心軸に沿った方向にスライドして移動可能である。なお、一例では、ボルトとナットなどの留め具を用いてプリズム310は支柱502に固定されていてよい。この場合、例えば、支柱502は、ボルトのネジ山の部分が通る溝を有し、プリズム310に取り付けられているボルトを回してボルトの頭と、ナットとの間で支柱502を締め付けることで、プリズム310が支柱502に固定されてよい。また、この場合、ボルトをゆるめることで支柱502に沿ってプリズム310は移動可能であってよい。それにより、レール部301の円弧の中心からプリズム310に向かう軸方向に沿ってのプリズム310の移動を可能にすることができる。 Figure 9 is a diagram illustrating the movement of the prism 310 in the prism unit 302 according to the embodiment. As shown in Figure 9, the prism 310 in the prism unit 302 can slide and move in a direction along the central axis of the support 502. In one example, the prism 310 may be fixed to the support 502 using fasteners such as a bolt and nut. In this case, for example, the support 502 may have a groove through which the threads of the bolt pass, and the prism 310 may be fixed to the support 502 by turning the bolt attached to the prism 310 to tighten the support 502 between the bolt head and the nut. In this case, the prism 310 may be movable along the support 502 by loosening the bolt. This allows the prism 310 to move along the axial direction from the center of the arc of the rail unit 301 toward the prism 310.
また、移動させた場合のプリズム310の位置を特定可能にするために、プリズム部302は、プリズム310の位置を示す目盛り901を有していてよい。図9の例では、支柱502は、支柱502の軸方向に沿った目盛りを含んでおり、プリズム310の位置を移動させた際のレール部301の円弧の中心からプリズム310に向かう軸方向に沿ったプリズム310の位置を特定可能である。 Furthermore, to make it possible to identify the position of the prism 310 when it is moved, the prism portion 302 may have a scale 901 that indicates the position of the prism 310. In the example of Figure 9, the support 502 includes a scale along the axial direction of the support 502, making it possible to identify the position of the prism 310 along the axial direction from the center of the arc of the rail portion 301 toward the prism 310 when the position of the prism 310 is moved.
また、図9の例では、プリズム部302は、重り902を含んでいる。上述のように、プリズム部302は、自重で鉛直方向に吊り下がってよく、このように重り902を含むことで、鉛直方向への吊り下がりをより安定させることができる。なおかつ、プリズムを固定するために人手を必要としない。 In the example of Figure 9, the prism portion 302 also includes a weight 902. As mentioned above, the prism portion 302 may be suspended vertically by its own weight, and by including the weight 902 in this manner, the vertical suspension can be made more stable. Furthermore, no manpower is required to secure the prism.
図10は、実施形態に係るプリズム装着具300を用いた計測の動作フローを例示する図である。 Figure 10 is a diagram illustrating the operational flow of measurements using the prism mounting device 300 according to the embodiment.
S1001において設計図上での位置が分かっている基準点201を、トランシットおよびトータルステーションなどの測量機器202で測量して、測量機器202の位置を特定する。 In S1001, a reference point 201 whose position on the design drawing is known is surveyed using a surveying instrument 202 such as a transit or total station, and the position of the surveying instrument 202 is determined.
S1002において球形ターゲット100を設置する。球形ターゲット100は、例えば、壁や天井など様々な場所に設置されてよい。 In S1002, the spherical target 100 is installed. The spherical target 100 may be installed in various locations, such as a wall or ceiling.
S1003において設置した球形ターゲット100にプリズム装着具300を装着する。球形ターゲット100にプリズム装着具300を装着すると、例えば、プリズム部302は自重で鉛直方向に吊り下がる。また、プリズム部302においてプリズムのプリズム面を回転させることができ、プリズム面を測量機器202と正対する向きに向けることができる。 The prism mounting device 300 is attached to the spherical target 100 installed in S1003. When the prism mounting device 300 is attached to the spherical target 100, for example, the prism portion 302 hangs vertically under its own weight. In addition, the prism surface of the prism in the prism portion 302 can be rotated, allowing the prism surface to be oriented so as to face the surveying instrument 202 directly.
S1004において測量機器202で、プリズム装着具300のプリズム310を測量し、プリズム310の位置座標を特定する。 In S1004, the surveying instrument 202 measures the prism 310 of the prism mounting device 300 and determines the position coordinates of the prism 310.
そして、S1005においてプリズム310の位置座標に、所定値Aを加算するなどして球形ターゲット100の位置座標(X,Y,Z座標)を特定する。 Then, in S1005, the position coordinates (X, Y, Z coordinates) of the spherical target 100 are determined by adding a predetermined value A to the position coordinates of the prism 310.
S1006において球形ターゲット100からプリズム装着具300を取り外す。 In S1006, the prism mounting fixture 300 is removed from the spherical target 100.
S1007において複数の位置から球形ターゲット100を3Dレーザースキャナで計測し、複数の点群データを取得する。 In S1007, the spherical target 100 is measured from multiple positions using a 3D laser scanner, and multiple point cloud data are obtained.
S1008において球形ターゲット100の位置座標を用いて複数の点群データを合成する。 In S1008, multiple point cloud data are synthesized using the position coordinates of the spherical target 100.
以上で述べたように、球形ターゲット100の位置をプリズム装着具300により特定できるため、正確な座標合わせができ、点群の合成、および座標変換に関わる後処理の効率を高めることができる。 As described above, the position of the spherical target 100 can be identified using the prism mounting device 300, allowing for accurate coordinate alignment and improving the efficiency of post-processing related to point cloud synthesis and coordinate transformation.
また、実施形態に係るプリズム装着具300によれば、壁面および天井などの様々な場所に設置された球形ターゲット100を手軽に測量することができる。 Furthermore, the prism mounting device 300 according to the embodiment makes it possible to easily measure spherical targets 100 installed in various locations, such as on walls and ceilings.
そのため、測量のために球形ターゲット100を床などの測量のし易い場所に設置しなくてもよく、球形ターゲット100の設置場所を選ばない特徴を活かすことができる。 As a result, there is no need to install the spherical target 100 in a location that is easy to survey, such as the floor, for surveying purposes, and the spherical target 100's ability to be installed anywhere can be utilized.
例えば、球形ターゲット100の位置を測量で特定する場合にも、床ではなく壁および天井などの交通および施工の妨げにならない箇所に球形ターゲット100を設置することができる。そのため、長期間、球形ターゲット100を設置した状態にすることも可能になる。それにより、計測のたびに球形ターゲット100を毎回設置する手間が不要になる。例えば、3Dレーザースキャナで現場の出来形を定点観測したりする際にも、球形ターゲット100を設置したままにして計測を行うことができるため、利便性が高い。 For example, when determining the position of the spherical target 100 through surveying, the spherical target 100 can be installed on a wall or ceiling rather than the floor, where it will not interfere with traffic or construction. This makes it possible to leave the spherical target 100 installed for an extended period of time. This eliminates the need to install the spherical target 100 every time a measurement is taken. For example, when using a 3D laser scanner to perform fixed-point observations of the completed work at a construction site, measurements can be taken while the spherical target 100 is installed, which is highly convenient.
以上において、いくつかの実施形態が説明される。しかしながら、実施形態は上記の実施形態に限定されるものではなく、上述の実施形態の各種変形形態および代替形態を包含するものとして理解されるべきである。例えば、各種実施形態は、その趣旨および範囲を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できることが理解されよう。また、前述した実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより、種々の実施形態が実施され得ることが理解されよう。更には、実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除して、または実施形態に示される構成要素にいくつかの構成要素を追加して種々の実施形態が実施され得ることが当業者には理解されよう。 A number of embodiments have been described above. However, the embodiments are not limited to the above-described embodiments, and should be understood to include various modifications and alternative forms of the above-described embodiments. For example, it will be understood that the various embodiments can be realized by modifying the components without departing from the spirit and scope of the embodiments. It will also be understood that various embodiments can be implemented by appropriately combining multiple components disclosed in the above-described embodiments. Furthermore, it will be understood by those skilled in the art that various embodiments can be implemented by deleting some components from all of the components shown in the embodiments, or by adding some components to the components shown in the embodiments.
100 :球形ターゲット
101 :ターゲット部
102 :取付部
110 :マグネット
150 :壁
201 :基準点
202 :測量機器
203 :プリズム
300 :プリズム装着具
301 :レール部
302 :プリズム部
303 :装着部
310 :プリズム
401 :第1部位
402 :第2部位
403 :開口部
404 :固定ネジ
405 :開口部
406 :固定ネジ
411 :内側部材
412 :外側部材
420 :ボール
501 :溝
502 :支柱
503 :円盤部材
504 :ボール
901 :目盛り
902 :重り
100: spherical target 101: target portion 102: mounting portion 110: magnet 150: wall 201: reference point 202: surveying instrument 203: prism 300: prism mounting fixture 301: rail portion 302: prism portion 303: mounting portion 310: prism 401: first portion 402: second portion 403: opening 404: fixing screw 405: opening 406: fixing screw 411: inner member 412: outer member 420: ball 501: groove 502: support 503: disc member 504: ball 901: scale 902: weight
Claims (6)
前記装着部に取り付けられているレール部であって、円弧形状のレールを含むレール部と、
プリズムを備え、前記レール上を移動するプリズム部と、
を含む、プリズム装着具であって、
前記装着部は、前記球形ターゲットに装着された状態において前記球形ターゲットの球体と前記レールの円弧形状とが同心円となる配置で、前記レールを前記球形ターゲットの前記球体の中心を通る軸回りに回転させる回転部を備える、
プリズム装着具。 a mounting portion that is mounted on the spherical target;
a rail portion attached to the mounting portion, the rail portion including an arc-shaped rail;
a prism unit having a prism and moving on the rail;
A prism mounting device comprising:
the mounting unit includes a rotation unit that rotates the rail around an axis passing through the center of the sphere of the spherical target in an arrangement in which the sphere of the spherical target and the arc shape of the rail are concentric when the mounting unit is mounted on the spherical target;
Prism mounting device.
ことを特徴とする、請求項1に記載のプリズム装着具。 When the prism portion moves on the rail, the prism moves on a circle concentric with the arc shape of the rail.
2. The prism mounting device according to claim 1, wherein the prism mounting device is a prism mounting device.
前記レール部は、前記プリズム部の自重により前記レール上をスライド可能であるように前記プリズム部を保持し、
前記装着部が前記球形ターゲットに装着された状態で前記プリズム部は、前記球形ターゲットの前記球体の中心の鉛直方向下の位置に前記プリズムが配置されるように自重により前記レールに吊り下がる、ことを特徴とする、請求項1または2に記載のプリズム装着具。 the rotating portion is rotatable by the weight of the prism portion,
the rail portion holds the prism portion so that the prism portion can slide on the rail due to its own weight;
3. The prism mounting device according to claim 1, wherein when the mounting portion is mounted on the spherical target, the prism portion hangs from the rail by its own weight so that the prism is positioned vertically below the center of the sphere of the spherical target.
前記プリズムの前記円弧形状の中心からの位置を特定するための目盛りと、を備える、
請求項1から4のいずれか1項に記載のプリズム装着具。 the prism portion includes a movable portion that enables movement of the prism in an axial direction from the center of the arc shape of the rail toward the prism;
and a scale for identifying the position of the prism from the center of the arc shape.
The prism mounting device according to any one of claims 1 to 4.
The prism mounting device according to claim 1 , wherein the rail portion is detachable from the mounting portion.
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