測量機を校正するための方法

 

本発明は、視準軸(13)を用いて測量区(10)を校正するための方法に関し、この方法では、この測量機(10)の校正の前に、複数の評価基準を参照して目標物の適性が検査される。この測量機(10)の校正は、この目標物(13)を用いて、この目標物(13)が全ての評価基準を満たす場合のみ実施される。この目標物(13)の評価のために、カメラ装置を用いて、この目標物(13)の画像がレーザービーム(11)無しで取得され、またこの目標物(13)の画像がレーザービーム(11)有りで取得され、画像処理方法および対象物認識方法を用いて評価される。
【選択図】図1

 

 

本発明は、請求項1の前提部に記載の目標物を用いた、測量機を校正するための方法に関し、また請求項6に記載の上位概念によるこのような方法を実施するための測量機に関する。
「校正」なる用語は、第1の値と第2の値との間の差が確定されて記録される測定方法を意味する。検出された差は、続いてこの測量機を使用する際の補正に考慮される。
光学式の測量機は、1つ以上のレーザー測量装置,1つのカメラ装置,および1つの制御装置を備え、ここでこのレーザー装置は、たとえば角度測量機または距離測量機として構成されている。光学式測量機を利用して、目標物の角度,距離,および位置を確定することができる。「目標物」なる用語は、照射されるレーザービームを反射,散乱,あるいは反射および散乱するあらゆる対象物を集約したものを意味する。
自然の目標物、たとえば建物の角またはエッジの測量の際には、この測量機の測量確度は、カメラ装置の視準軸(Zielachse)およびレーザー装置の測距軸(Messachse)をどれだけ正確に同軸に配置するかにほぼ依存する。この測距軸と視準軸の同軸性のずれは、測量機が備える可動な光学部品が多いほど増大する。ズーム対物レンズを有するカメラ装置は、高い光学的解像度を有するが、しかしながら同時に不安定な視準軸を備えている。
測量機の測距軸と視準軸の同軸度を操作者が確認し、必要な場合は、マニュアルで調整素子(複数)を介して補正することは公知である。この操作者によるマニュアル補正は手間のかかるものである。
本発明の課題は、測量機を校正するための自動的な方法の開発であって、この方法は操作者が関与することなく実施できるものである。さらにこの校正方法を実施するために適合した測量機が開発されなければならない。
先に記載された測量機を校正するための方法のこれらの課題は、本発明における独立請求項の特徴によって解決される。有利な変形実施例が、従属項に示されている。
測距軸に沿ってレーザービームを射出する1つのレーザー測定装置,1つの視準軸を有するカメラ装置,および1つの制御装置を備える、本発明による測量機の校正方法は、以下のようなステップを備える。
・レーザービームがスイッチオフされた状態で、カメラ装置を用いて目標物の第1の画像を記録するステップ。
・この目標物の第1の画像における、制御装置に記憶された視準軸の位置の回りの画像部分を設定するステップ。
・この画像部分の最も暗い画像領域と最も明るい画像領域との間の第1のコントラストを確定するステップ。
・この第1のコントラストを制御装置に記憶された第1の限界値と比較するステップ。
・この第1のコントラストが第1の限界値を上回らない場合、レーザービームがスイッチオンされた状態で、カメラ装置を用いて目標物の第2の画像を記録するステップ。
・この目標物の第1の画像と第2の画像との間の差像を確定するステップ。
・この目標物の差像において、レーザービームおよび周囲領域を確認するステップ。
・この周囲領域の最も明るい高い画像領域とこのレーザービームの最も暗い画像領域との間の第2のコントラストを確定するステップ。
・この第2のコントラストを制御装置に記憶された第2の限界値と比較するステップ。
・この第2のコントラストが第2の限界値を上回らない場合、このレーザービームの重心とその重心座標を確定するステップ。
・このレーザービームの重心座標を視準軸の新たな位置として制御装置に記憶するステップ。
本発明による方法は、目標物を用いた測量機の校正が、この目標物が2つの評価基準を満足する場合にのみ行われるという利点を有する。第1の評価基準として上記の第1のコントラストを参照して目標物の輝度における均質性が検査され、第2の評価基準として上記の第2のコントラストを参照して上記の確認されたレーザービームとこの周囲の目標物との間の輝度の差が検査される。
この目標物の画像(複数)の評価は、既知の画像処理方法および対象物認識方法を用いて行われる。「対象物認識」なる用語は、光学的,音響的,またはその他の物理的認識方法を用いて対象物空間内の既知の対象物を確認するための方法を意味している。
コントラストは1つの画像の輝度の変化、または2つの画像領域の間の輝度の差に対する差別化の特徴である。この輝度の物理的測定値として、カンデラ単位で測定される光度あるいはこれと等価な測定値が用いられる。画像センサのそれぞれのピクセルに関して、上記のカメラ装置は1つのピクセル値をもたらす。画像領域としては、上記の目標物を本発明による方法によって評価するために用いられる、この目標物の画像の最も小さな単位を意味する。この画像領域は、1個の単一のピクセルであってよく、あるいは複数の隣接するピクセルを含んでよい。上記の画像領域がそれぞれ1つのピクセルを備える場合、この個々のピクセルのピクセル値は、上記のコントラストの計算の際に比較される。複数のピクセルを有する画像領域の場合は、これらのピクセル値は、平均されて1つの計測値となり、この平均された計測値が続いて比較される。
上記の第1のコントラストは、1と、上記の画像部分の最も暗い画像領域(最小計測値)と最も明るい画像領域(最大計測値)との間の計測値の比との差によって与えられ、またこれは%値によって与えられる。校正の際の計測値誤差を制限するため、目標物は出来る限り一様な表面構造を備えるべきであり、この一様な表面構造はこの目標物の画像において一様な輝度として示される。上記の画像部分の最も明るい画像領域に対するこれらの画像領域の差は、1つの第1の限界値よりも小さくなければならない。この第1の限界値は、たとえば5%であり、すなわち上記の画像部分の全ての画像領域は、最も明るい画像領域に対し5%より小さな差を有する。この第1の限界値は、前以って設定され、上記の制御装置に記憶される。
本発明による校正方法は、上記の第1のコントラストの上記の第1の限界値との比較により、第1のコントラストが第1の限界値を上回る場合に中断される。この校正方法は、第1のコントラストが第1の限界値を下回る場合、あるいは上回らない場合にのみ続行される。上記の画像部分の第1のコントラストが、第1の限界値を上回る場合は、上記の目標物は、この測量機の校正には不適であり、この校正方法は中断される。この測量機は、上記の制御装置によって、校正モードから測定モードに切り替えられてよく、さらなる測定用に、上記の視準軸の位置としてこの制御装置に記憶されている位置が用いられる。
上記の第2のコントラストは、1と、周囲領域の画像部分の最も明るい画像領域(最小計測値)とレーザービームの最も暗い画像領域(最小計測値)との間の計測値の比との差によって与えられ、またこれは%値によって与えられる。校正の際の測定誤差を制限するため、このレーザービームは、周囲領域に対して大きな輝度を有していなければならない。このレーザービームの画像領域の周囲領域の画像領域との差は、第2の限界値より大きくなければならない。この第2の限界値は、たとえば10%であり、すなわちこのレーザービームの全ての画像領域は、周囲領域の画像領域よりも10%大きな光度を有する。この第2の限界値は、前以って設定され、上記の制御装置に記憶される。
本発明による校正方法は、上記の第2のコントラストの上記の第2の限界値との比較により、第2のコントラストが第2の限界値を下回る場合に中断される。この校正方法は、第2のコントラストが第2の限界値を上回る場合、あるいは下回らない場合にのみ続行される。上記の画像部分の第2のコントラストが、第2の限界値を下回る場合は、上記の目標物は、この測量機の校正には不適であり、この校正方法は中断される。この測量機は、上記の制御装置によって、校正モードから測定モードに切り替えられてよく、さらなる測定用に、上記の視準軸の位置としてこの制御装置に記憶されている位置が用いられる。
本発明による測量機を校正するための方法の1つの好ましい変形例は、以下の追加のステップによって特徴付けられる。
・目標物までの距離測定を実施するステップおよび
・この測定された距離を、制御装置に記憶されている距離領域と比較するステップ。
この測量機の目標物までの距離は、測量機の校正のために目標物の品質を評価するもう1つの評価基準である。上記のカメラ装置が上記の目標物物の第1の画像の取得の前に、上記の第1の第1の評価基準が調べられるかまたは上記の第2の評価基準が調べられた後に、この距離測定と上記の制御装置に記憶されている距離領域との比較が行われてよい。
この校正方法は、とりわけ好ましくは、上記の測量機の目標物までの測定された距離が、記憶されている距離領域外にある場合に中断される。この校正方法は、測定された距離が記憶されている距離領域内にある場合にのみ続行される。校正の際の測定誤差を制限するためには、この目標物は、設定された距離領域内に配置されている必要がある。この距離が上記の距離領域の外にある場合は、この目標物は、この測量機の校正には不適であり、この校正方法は中断される。上記の距離領域より大きい距離では、レーザービームの内側の画像領域の光度が小さすぎるという虞が生じる。この測量機は、上記の制御装置によって、校正モードから測定モードに切り替えられてよく、さらなる測定用に、上記の視準軸の位置としてこの制御装置に記憶されている位置が用いられる。
本発明による、測量機を校正するための方法を実施するために、この測量機は以下のものを備える。
・測距軸に沿ってレーザービームを射出するレーザー測量機
・視準軸を有するカメラ装置
・レーザー装置およびカメラ装置を制御するための制御素子と、評価素子と、記憶素子とを有する制御装置
上記の測量機の1つの好ましい変形例においては、上記のカメラ装置は、第1の焦点距離と第2の焦点距離との間で調整可能なカメラ光学系を備え、ここで上記の記憶素子には、このカメラ光学系の第1の焦点距離用に上記の視準軸の第1の位置、およびこのカメラ光学系の第2の焦点距離用にこの視準軸の第2の位置が記憶されている。移動光学系を有するカメラ光学系では、この光学系の移動により視準軸の方向が変化する。カメラ光学系の異なる焦点距離に対して、この視準軸のそれぞれの位置が記憶されていると、測量機の測定確度は改善される。
とりわけ好ましくは、上記のカメラ光学系は、2つより多い焦点距離の間で切り替え可能であり、この際上記の記憶素子には、このカメラ光学系のそれぞれの焦点に対する上記の視準軸の位置が記憶されている。カメラ光学系のの不安定性およびこれにより視準軸の不安定性は、移動光学系での機械的調整領域が大きいほど増大する。異なる焦点距離に対して、この視準軸のそれぞれの位置が記憶されていると、測量機の測定確度は改善される。
本発明の実施例を以下に図を参照して説明する。この図は実施例を必ずしも寸法通りに示すものでなく、むしろこの図は説明のために用いられるものであって、概略的および/または適度に変形された形状で示されている。この図から直接認識される教示内容をさらに補完するものとしてこれらに関連した従来技術がある。この際、1つの実施形態の形状および詳細に関して、本発明のアイデア全般から逸脱することなく、多様な変形および変更も対象となり得ることを考慮すべきである。明細書、図面および特許請求の範囲に開示された本発明の特徴は、個々であっても、また任意に組み合わせても実質的に本発明の派生実施例である。さらに明細書、図面および特許請求の範囲に開示された特徴の全ての少なくとも2つの組合せは、本発明の範囲内である。本発明のアイデア全体は、以下に示すまたは記載する好ましい実施形態と同じ形態または詳細に限定されるものではなく、あるいはこれらの請求項で請求されたものを参照した1つのものに限定されるものではない。提示された寸法範囲では、境界値(複数)として示された境界(複数)にある値(複数)の内側も、開示範囲であり、任意に使用および請求することができるものである。簡明化のため以下では同じ部分または類似の部分、または同じかあるいは類似の機能を有する部分には、同じ参照番号が用いられている。
目標物の測量を行うための測量機を概略図で示す。 距離測定装置,カメラ装置,および制御装置を有する、本発明による校正のための方法によって校正可能な、図1の測量機である。 本発明による、測量機の校正のための方法の変形実施例をフロー図で示す。 レーザービームがスイッチオフされた状態の、目標物の第1の画像を示す。 レーザービームがスイッチオンされた状態の、目標物の第2の画像を示す。 第1と第2の画像との間の差像を示す。 本発明による、測量機の校正のための方法のもう1つの変形実施例をフロー図で示す。
図1は、目標物の測量を行うための光学式測量機10を概略図で示す。この測量機10においては、この測量機10から分離開口部12を介して目標物13に向けられて出射されるレーザービーム11が発生される。
この測量機10は、調整装置14を用いて、複数の方向に調整可能であり、これよりレーザービーム11を異なる目標物、たとえば高さおよび/または角度方向で異なり得る目標物に向けることができる。測量機10は、U形状の軸受部材15で軸受され、この塾受け部材15に対し相対的に水平方向の傾き軸16の回りに調整可能である。この軸受部材15は、三脚台17の上に配設されており、この三脚台17に対して相対的に、垂直軸18の回りに回転可能であり、これより全角度の目標物を目標とすることができる。この三脚台は、その上に測量機10が固定されており、通常傾き角16が垂線に対して直角に配設されており、かつ上記の回転軸18がこの垂線に対して平行に配設されている。
図2は、本発明による方法で校正可能な測量機10の基幹的な部分を示している。この測量機10は、レーザー測量装置21,カメラ装置22,および制御装置23を備える。これらの測量機10の部品21,22,23は、図2に示すように、1つの共通な装置ハウジング24内に配設されており、またはこれらの部品21,22,23は、複数のハウジング部分内に配設されている。
レーザー測量装置21は、複数の電気光学素子(光源および検出器)の同軸配設体を有する測距装置として構成されている。電気光学素子(複数)の光軸(複数)が平行にずれて延伸しているパラアキシャル配設体(複数)に対して、電気光学素子(複数)の1つの同軸配設体を有する測距装置(複数)は、視差フリーの利点を有し、このためこの測量機10におけるアプリケーションにより良好に適合している。このレーザー測量装置21は、光源25として構成されている第1の電気光学部品,検出器26として構成されている第2の電気光学部品,ビーム成形光学系27,ビーム分割光学系28,光学系把持体29,回路基板31,および制御素子32を備える。高い測定確度を有する測量機10の構造のために、高い安定性を備えるレーザー測量装置がとりわけ適している。これらの電気光学部品の1つの同軸配設体を有する、安定した測距装置は、欧州特許公開第2527866A2号明細書および欧州特許公開第2527867A2号明細書に詳細に記載されている。
光源25は、可視光または赤外のスペクトルのレーザービームを発生するレーザーダイオードで構成されている。検出器26は、フォトダイオードで構成されており、このフォトダイオード26の特性は、レーザーダイオード25にマッチングされている。制御素子32は、光源25および検出器26と結合されており、基準ビームと検出器26によって検出された受信ビームとの間の時間差から目標物13までの距離を決定する。ビーム成形光学系27は、レンズで構成されており、このレンズは、出射されるレーザービームも、目標物13から反射および/または散乱された受信ビームも成形する。ビーム分割光学系28を用いて、光源25から来るレーザービームと反射および/または散乱された受信ビームとが空間的に分離される。
カメラ装置22は、画像センサ33およびカメラ光学系34を備える。画像センサとしては、あらゆる光感受性の電子デバイスが適合し、これを用いて目標物のデジタル画像を生成することができる。画像センサとしては、たとえばCCDセンサ,CIDセンサ,またはCMOSセンサが利用される。画像センサは、光感受性素子のアレイから成っており、この画像センサの最も小さな単位はピクセルと称され、カメラ装置はそれぞれのピクセルに対するピクセル値と称される測定値を出力する。この画像センサのそれぞれのピクセルは、目標物の画像における1つのが画像領域に対応する。このピクセルの面積が大きいほど、その光感受性は高く、また小さいほど画像分解能が高い。カメラ光学系34は、図2に示すように、単一のレンズ、または互いに可動な複数のレンズから成っている。複数のレンズを有するカメラ光学系34は、カメラ装置22の光学的解像度を高くすることができ、この際その安定性は、移動するレンズによって低下する。
制御装置23は、測距装置21およびカメラ装置22を制御するための制御素子35,このカメラ装置22で取得された画像を評価するための評価素子36,および本校正方法用に事前に設定されたパラメータを記憶する記憶素子37を備える。このカメラ装置22の制御および画像の評価は、制御装置23を介して行われ、この制御装置は、通信ラインを介してカメラ装置22と接続されており、代替として評価素子36は、カメラ装置22に組み込まれて、通信ラインを介して制御装置23と接続されてよい。測距装置21の制御素子32は、通信ラインを介して制御装置23と接続されている。電気光学部品25,26の制御および距離の算出は、この実施形態においては制御素子32を用いて行われ、測距を実行するためあるいはレーザービーム11を位置決めビームとして出射するための制御命令はこの制御素子によって生成される。代替としてこの制御素子32は、制御装置23に組み込まれてよい。
測量での測定誤差を低減するために、測距装置21およびカメラ装置22は、互いに正確に配置されていなければならない。レーザービームの光軸が測距装置21の測距軸38として規定され、カメラ光学系の光軸がカメラ装置22の視準軸39として規定される。以上により測距軸38および視準軸39が互いに同軸に配設され、装置ハウジング24においては、レーザービームおよび受信ビームを2回偏向する第1および第2の偏向ミラー41,42が配設されている。これらの偏向ミラー41,42は、レーザービームおよび受信ビームの波長を反射するようになっている。測距装置21から出射されるレーザービームは、第1の偏向ミラー41に当たり、この第1の偏向ミラーはレーザービームを90°偏向する。この偏向されたレーザービームは、第2の偏向ミラー42に当たり、この第2の偏向ミラーもこのレーザービームを同様に90°偏向する。2回偏向されたレーザービームの光軸38は、理想的な場合にのみカメラ装置22の光軸39と同軸となるが、実際はこの測距軸38と視準軸39とは互いに傾いている。
図3は本発明による、1つの目標物を用いた、測量機の校正のための1つの方法の変形実施例をフロー図で示す。この方法は測量機10の例で説明される。測量機10の校正は自動的に行われ、かつ操作者を全く煩わせない。本発明による方法は、この測量機10がスイッチオンされた後に1回行われてよく、所定の時間経過の後または所定の数の測定が実行された後に行われてよい。この測量機10は、図3に示す変形実施例では、所定の数の測定の後に校正されることになる。
カメラ装置22の視準軸39の位置は、装置製造者によって測定され、記憶素子37に位置座標XP,YPとして記憶される。カメラ装置22において2つの焦点距離f1,f2を有するカメラ光学系34が用いられる場合、このカメラ装置22のそれぞれの焦点距離に対して視準軸の位置が測定されてよく、第1の焦点距離に対する位置座標としてXP1,YP1が、また第2の焦点距離f2に対する位置座標としてXP2,YP2が、制御装置23の記憶素子37に記憶されてよい。記憶素子37に記憶された、視準軸39の位置は、画像センサ33に投影されている目標物の実際の画像においてたとえばクロスヘアとして表示されている。このクロスヘアは、操作者がレーザービームの目標に正確に位置決めすることを容易とするものとなる。
測量機10が事前に設定された数の測定を行った後、制御装置23の制御素子35は、ステップS01で、この測量機10を校正モードに切り替える。校正モードでは、カメラ装置22は目標物13の方向に向けられ、測距装置21のレーザービーム11はスイッチオフされる。
ステップS02では、カメラ装置22を用いて、目標物13の第1の画像51が取得され、この画像が図4Aに概略的に示されている。制御素子35は、画像センサ33に対する制御命令を生成し、この画像センサは、目標物13の第1の画像51を記憶し、また制御装置23に転送する。ステップS03では、目標物13の第1の画像51において、評価素子36を用いて、記憶素子37に記憶されている視準軸39の位置座標Xp,Ypの周囲の画像部分52を画定する。この画像部分52の寸法、高さHおよび幅Bは、事前に画定されており、同様に制御装置23の記憶素子37に記憶されている。ステップS03で実行される、第1の画像51の評価は、制御装置23で行われ、操作者に対しては表示されない。
ステップS04では、評価素子36は、画像部分52内にあるピクセルに対してそれぞれの光度を決定し、第1のコントラストK1を、1と、画像部分52の最も暗いピクセルの光度P1,minと画像部分52の最も明るいピクセルの光度P1,maxとの比との差として、式K1=(1−P1,min/P1,max)*100%に従って計算する。100%の第1のコントラストK1は、光度における最大差に対応し、すなわち最も暗いピクセルP1,minは全く光度が無く、最も明るいピクセルP1,maxは最大光度を有する。0%の第1のコントラストK1は、最も暗いピクセルP1,minと最も明るいピクセルP1,maxとの間に全く差が無いことであり、すなわち上記の画像部分52の全てのピクセルは同じ光度を有している。
ステップS04では、第1のコントラストK1が、最も暗いピクセルP1,minおよび最も明るいピクセルP1,maxの光度の比から計算される。代替としてこれらのピクセル値は、複数の隣接したピクセルが平均されて、この第1のコントラストK1の計算に使用されるものであってよい。「画像領域」は、上記の目標物13を本発明による方法によって評価するために用いられる、この目標物の画像の最も小さな単位を意味する。この画像領域は、1つの単一のピクセルであってよく、あるいは隣接する複数のピクセルを含んでよく、これらのピクセル値が1つの測定値に平均化される。ここでこの平均化では、ピクセル値は同じ重みまたは異なる重みで計算されてよい。
このステップS04で計算された画像部分52のコントラストK1は、ステップS05で評価素子36によって第1の限界値G1と比較される。校正の際の測定誤差を制限するためには、目標物13は、できるかぎり同様な輝度を有する必要がある。この第1の限界値G1は、たとえば5%であり、すなわち上記の画像部分52の全てのピクセルは、最も明るいピクセルP1,maxに対し5%より小さな差を有する。この第1の限界値G1は事前に設定されて、制御装置23の記憶素子37に記憶される。この画像部分52の第1のコントラストK1が第1の限界値G1を上回る場合(K1>G1)、目標物13は、測量機10の校正には不適である。ステップS06で、測量機10は制御素子35によって、校正モードから測定モードに切り替えられる。
ステップS05の後は、本発明による方法は、画像部分52の第1のコントラストK1が第1の限界値G1を上回らない場合(K1≦G1)のみ続行される。ステップS07では、カメラ装置22を用いて、レーザービームがスイッチオンされた状態で目標物13の第2の画像53が取得され、この画像が図4Bに概略的に示されている。制御素子35は、測距装置21およびカメラ装置22に対する制御命令を生成し、画像センサ33は、この目標物13の第2の画像53を記憶し、また制御装置23に転送する。ステップS08で評価素子36は、図4Cに概略的に示す、目標物13の第1の画像51と第2の画像53との差像54を決定する。画像センサ33の汚れによるピクセルの不均一な感度等に由来する輝度差を補償することができるようにするため、目標物13の第1および第2の画像51,53は、本発明による方法のための評価の前に、白画像補正すなわちフラットフィールド補正のような既知の画像処理方法を用いて加工されてよい。ステップS09で、目標物13の差像54で、評価素子36を用いて、レーザービーム55および周囲領域56が認識される。このため既知の物体認識の方法が応用される。ステップS10では、評価素子36は、レーザービーム55およびその周囲領域56に対し、この差像54における個々のピクセルの光度を決定し、第2のコントラストK2を、1と、周囲領域56の最も暗いピクセルの光度P2,minとレーザービーム55の最も明るいピクセルの光度P2,maxとの比との差として、式K2=(1−P2,min/P2,max)*100%に従って計算する。上記の第1のコントラストK1と同様に、隣接する複数のピクセルのピクセル値が平均されて1つの測定値にされてよく、また第2のコントラストK2の計算用に使用されてよい。
ステップS10で計算された第2のコントラストK2は、ステップS11で、評価素子36を用いて第2の限界値G2と比較される。校正の際の測定誤差を制限するため、レーザービーム55は、周囲領域56に対して大きな輝度を有していなければならない。この第2の限界値G2は、たとえば10%であり、すなわちこのレーザービーム55の全てのピクセルは、周囲領域56のピクセルよりも10%大きな光度を有する。この第2の限界値G2は事前に設定されて、制御装置23の記憶素子37に記憶される。第2のコントラストK2が第2の限界値G2を下回る場合(K2<G2)、この目標物13は測量機10の校正用には不適である。ステップS12で、測量機10は制御素子35によって、校正モードから測定モードに切り替えられる。
本発明による方法は、第2のコントラストK2が第2の限界値G2を下回らない場合(K2≧G2)のみ続行される。ステップS13では、評価素子36を用いて、レーザービーム55の重心57およびこの重心座標XS,YSが決定される。このため既知の物体認識の方法が応用される。レーザービーム55のこれらの重心座標XS,YSは、ステップS13で、視準軸39の新しい位置として、カメラ装置22用に、記憶素子37に記憶される。評価素子36は、これらの重心座標XS,YSをこの記憶素子37に転送し、この記憶素子は、これらの重心座標XS,YSを視準軸39の新しい位置座標XP,YPとして記憶する。ステップS15で、測量機10は制御素子35によって、校正モードから測定モードに切り替えられる。
図3に示す、本発明による方法は、3つの部分に分割される。ステップS02〜S05では、目標物13の輝度における均一性が、この目標物13の第1の評価基準である、第1のコントラストK1を用いて調べられる。ステップS02〜S05は、第1の評価部B1としてまとめられる。ステップS07〜S11では、レーザービーム55とその周囲領域56との間の輝度の差が、この目標物13の第2の評価基準である、第2のコントラストK2を用いて調べられる。これらのステップS07〜S11は、第2の評価部B2としてまとめられる。目標物13がこれらの第1および第2の評価部をパスした場合、ステップS13〜S15で視準軸39の位置が決定されて新しい位置として記憶される。ステップS13〜S14は、計算部Rとしてまとめられる。
図5は本発明による、1つの目標物を用いた、測量機の校正のための方法のもう1つの変形実施例をフロー図で示す。この変形実施例は、第1のコントラストK1および第2のコントラストK2の他に、この目標物13に対するもう1つの評価基準が調べられるということが異なっている。
測量機10の目標物13までの距離は、測量機の校正のために目標物の品質を評価する第3の評価基準である。ステップS21では、制御素子35は、測距装置21に対する制御命令を生成する。ステップS22で、この測距装置21は、測量機10の目標物13までの距離dを測定する。測定された距離dは、ステップS23で、制御素子32から制御装置23に転送される。
この距離dは、ステップS24で、評価素子36を用いて、距離領域(D1,D2)と比較される。校正の際の測定誤差を制限するためには、目標物13は、この距離領域(D1,D2)内に配置されていなければならない。この距離領域より大きい距離では、レーザービームの内側のピクセルの光度が小さすぎるという虞が生じる。この距離領域(D1,D2)は事前に設定されて、制御装置23の記憶素子37に記憶される。この距離dが距離領域(D1,D2)の外側にある場合(d<D1またはd>D2)、この目標物13は、測量機10の校正用には不適である。ステップS25で、測量機10は制御素子35によって、校正モードから測定モードに切り替えられる。この本発明による方法は、この距離が距離領域(D1,D2)内にある場合(D1≦d≦D2)のみ、続行される。
これらのステップS21〜S24は、第3の評価部B3としてまとめられる。この距離測定(ステップS21〜S23)および距離測定領域との比較(ステップS24)は、図5に示すように、カメラ装置22が目標物13の第1の画像を取得する(ステップS02)前に実施されてよい。代替として、この第3の評価部B3は、第1の評価部B1の後、もしくは第2の評価部B2の後に実施されてよい。



  1. 測距軸(38)に沿ってレーザービーム(11)を射出するレーザー測定装置(21)と、視準軸(39)を有するカメラ装置(22)と、制御装置(23)とを備える測量機(10)の校正方法であって、
    前記レーザービーム(11)がスイッチオフされた状態で、前記カメラ装置(22)を用いて目標物(13)の第1の画像(51)を記録するステップと、
    前記目標物(13)の第1の画像における、前記制御装置(23)に記憶された視準軸(39)の位置(XP,YP)の回りの画像部分(52)を設定するステップと、
    前記画像部分(52)の最も暗い画像領域(P1,min)と最も明るい画像領域(P1,max)との間の第1のコントラスト(K1)を確定するステップと、
    前記第1のコントラストを前記制御装置(23)に記憶された第1の限界値(G1)と比較するステップと、
    前記第1のコントラスト(K1)が前記第1の限界値(G1)を上回らない場合、前記レーザービーム(11)がスイッチオンされた状態で、前記カメラ装置(22)を用いて前記目標物(13)の第2の画像(53)を記録するステップと、
    前記目標物(13)の前記第1の画像(51)と前記第2の画像(53)との差像(54)を決定するステップと、
    前記目標物(13)の前記差像(54)において、前記レーザービーム(55)および周囲領域(56)を確認するステップと、
    前記周囲領域(56)の最も明るい画像領域(P2,min)と前記レーザービーム(55)の最も暗い画像領域(P2,max)との間の第2のコントラスト(K2)を確定するステップと、
    前記第2のコントラスト(K1)を前記制御装置(23)に記憶された第2の限界値(G2)と比較するステップと、
    前記第2のコントラスト(K2)が前記第2の限界値(G2)を上回らない場合、前記レーザービーム(55)の重心(57)およびその重心座標(XS,YS)を確定するステップと、
    前記レーザービーム(55)の前記重心座標(XS,YS)を前記視準軸(39)の新たな位置(XP,YP)として前記制御装置(23)に記憶するステップと、
    を備えることを特徴とする方法。

  2. 前記第1のコントラスト(K1)の前記第1の限界値(G1)との比較後、前記第1のコントラスト(K1)が前記第1の限界値(G1)を上回る場合は、前記方法が中断されることを特徴とする、請求項1に記載の方法。

  3. 前記第1のコントラスト(K2)の前記第2の限界値(G2)との比較後、前記第2のコントラスト(K2)が前記第2の限界値(G2)を上回る場合は、前記方法が中断されることを特徴とする、請求項1に記載の方法。

  4. 前記目標物(13)までの距離の測定を実施するステップと、
    測定された前記距離(d)を、前記制御装置(23)に記憶されている距離領域(D1,D2)と比較するステップと、
    をさらに備えることを特徴とする、請求項1に記載の方法。

  5. 前記目標物(13)までの測定された前記距離(d)が前記距離領域(D1,D2)外にある場合、前記方法が中断されることを特徴とする、請求項4に記載の方法。

  6. 請求項1乃至5のいずれか1項に記載の方法を実施するための測量機(10;20)であって、
    測距軸(38)に沿ってレーザービーム(11)を射出するレーザー測量機(21)と、
    視準軸(39)を有するカメラ装置(22)と、
    前記レーザー装置(21)および前記カメラ装置(22)を制御するための制御素子(35)と,評価素子(36)と,記憶素子(37)とを有する制御装置と、
    を備えることを特徴とする測量機。

  7. 前記カメラ装置(22)は、第1の焦点距離(f1)と第2の焦点距離(f2)との間で調整可能なカメラ光学系(34)を備え、前記記憶素子(37)には、前記カメラ光学系(34)の第1の焦点距離用に上記の視準軸(39)の第1の位置(XP1,YP1)が、また前記カメラ光学系(34)の第2の焦点距離用に前記視準軸(39)の第2の位置(XP2,YP2)が記憶されていることを特徴とする、請求項6に記載の測量機。

  8. 前記カメラ光学系(34)は、2つより多い焦点距離の間で切り替え可能であり、前記記憶素子(37)には、前記カメラ光学系(34)のそれぞれの焦点距離に対する前記視準軸(39)の位置が記憶されていることを特徴とする請求項7に記載の測量機。

 

 

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