本發(fā)明涉及能夠進(jìn)行測定對象點(diǎn)的測定或測定對象物的點(diǎn)云數(shù)據(jù)的取得等不同的測定方式下的測定的測量裝置。

背景技術(shù)：

以往，在進(jìn)行測定對象點(diǎn)的測定的情況下，使用全站儀，在對測定對象物的形狀進(jìn)行測定的情況下，使用激光掃描儀。該激光掃描儀將測定對象物的形狀測定為具有坐標(biāo)的無數(shù)的點(diǎn)的集合。

關(guān)于全站儀和激光掃描儀，測定方法不同，因此，為沒有互換性的測量裝置，需要與進(jìn)行測定對象點(diǎn)的測定的情況、進(jìn)行測定對象物的形狀測定的情況各個測定方式對應(yīng)的全站儀或激光掃描儀。

因此，需要多個不同的測量裝置，設(shè)備成本變高。特別地，激光掃描儀為高價的裝置，為了設(shè)備而成本的負(fù)擔(dān)大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種能夠應(yīng)對對測定對象點(diǎn)進(jìn)行測定的情況或取得測定對象物的點(diǎn)云數(shù)據(jù)的情況等測定方式不同的情況的測量裝置。

為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的測量裝置構(gòu)成為：具備：水平旋轉(zhuǎn)單元、裝載于該水平旋轉(zhuǎn)單元的測定單元、機(jī)械地連結(jié)所述水平旋轉(zhuǎn)單元和所述測定單元的連結(jié)器、以及將所述水平旋轉(zhuǎn)單元和所述測定單元電連接的連接器，所述連結(jié)器將所述水平旋轉(zhuǎn)單元和所述測定單元連結(jié)并且為可分離，所述連接器將所述水平旋轉(zhuǎn)單元和所述測定單元電連接并且為可分離，所述水平旋轉(zhuǎn)單元具備：使所述測定單元旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動部、對水平角進(jìn)行檢測的水平角檢測器、基于來自該水平角檢測器的信號來運(yùn)算水平角數(shù)據(jù)并且對所述驅(qū)動部進(jìn)行控制的水平角控制部，所述測定單元具備：進(jìn)行測距的距離測定部、對測距時的鉛垂角進(jìn)行檢測的鉛垂角檢測器、基于來自該鉛垂角檢測器的檢測結(jié)果來運(yùn)算鉛垂角數(shù)據(jù)的鉛垂角控制部、坐標(biāo)運(yùn)算部、以及主控制部，所述水平角控制部基于來自所述主控制部的控制信號將測距時的所述水平角數(shù)據(jù)經(jīng)由所述連接器向所述坐標(biāo)運(yùn)算部發(fā)送，由所述距離測定部得到的測距數(shù)據(jù)、來自所述鉛垂角控制部的所述鉛垂角數(shù)據(jù)被輸入到所述坐標(biāo)運(yùn)算部中，該坐標(biāo)運(yùn)算部基于所述水平角數(shù)據(jù)、所述測距數(shù)據(jù)、所述鉛垂角數(shù)據(jù)來運(yùn)算三維數(shù)據(jù)。

此外，在本發(fā)明的測量裝置中，所述水平旋轉(zhuǎn)單元具有校平單元，所述測定單元具有對水平2個方向的傾斜進(jìn)行檢測的傾斜傳感器，在利用所述校平單元將所述水平旋轉(zhuǎn)單元校平為水平的狀態(tài)下，校正所述測定單元相對于所述水平旋轉(zhuǎn)單元的安裝狀態(tài)，以使所述傾斜傳感器檢測出水平。

此外，在本發(fā)明的測量裝置中，構(gòu)成為：所述測定單元為二維掃描儀單元，該二維掃描儀單元具備：發(fā)出脈沖測距光并且按照該脈沖測距光的每一個進(jìn)行測距的距離測定部、設(shè)置于具有水平的軸心的鉛垂旋轉(zhuǎn)軸并且對所述脈沖測距光進(jìn)行旋轉(zhuǎn)照射的掃描鏡、旋轉(zhuǎn)所述鉛垂旋轉(zhuǎn)軸的電動機(jī)、以及對所述鉛垂旋轉(zhuǎn)軸的鉛垂角進(jìn)行檢測的鉛垂角檢測器，所述測定單元基于所述距離測定部的測距結(jié)果和所述鉛垂角檢測器所檢測的測距時的鉛垂角來取得二維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，該二維點(diǎn)云數(shù)據(jù)被輸入到所述坐標(biāo)運(yùn)算部中，通過該坐標(biāo)運(yùn)算部運(yùn)算三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)。

此外，在本發(fā)明的測量裝置中，所述測定單元為瞄準(zhǔn)測距單元，該瞄準(zhǔn)測距單元具備：能夠沿鉛垂方向旋轉(zhuǎn)的望遠(yuǎn)鏡部、沿鉛垂方向旋轉(zhuǎn)該望遠(yuǎn)鏡部的電動機(jī)、以及對所述望遠(yuǎn)鏡部的鉛垂角進(jìn)行檢測的鉛垂角檢測器，所述望遠(yuǎn)鏡部具有瞄準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡和距離測定部，該距離測定部在利用所述瞄準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)了規(guī)定的測定點(diǎn)的狀態(tài)下進(jìn)行該測定點(diǎn)的測距，所述鉛垂角控制部運(yùn)算瞄準(zhǔn)的狀態(tài)的所述瞄準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡的鉛垂角數(shù)據(jù)，基于該測定點(diǎn)的測距結(jié)果的測距數(shù)據(jù)、所述鉛垂角數(shù)據(jù)被輸入到所述坐標(biāo)運(yùn)算部中。

進(jìn)而此外，在本發(fā)明的測量裝置中，在所述瞄準(zhǔn)測距單元經(jīng)由第二連結(jié)器裝載有權(quán)利要求3的二維掃描儀單元，經(jīng)由第二連接器電連接所述二維掃描儀單元和所述水平旋轉(zhuǎn)單元，構(gòu)成為：將來自所述水平角控制部的所述水平角數(shù)據(jù)經(jīng)由所述第二連接器輸入到所述二維掃描儀單元的所述坐標(biāo)運(yùn)算部中，并且，構(gòu)成為：有選擇地進(jìn)行由所述瞄準(zhǔn)測距單元進(jìn)行的測定點(diǎn)的測距和由所述二維掃描儀單元進(jìn)行的二維點(diǎn)云數(shù)據(jù)的取得。

根據(jù)本發(fā)明，構(gòu)成為：具備：水平旋轉(zhuǎn)單元、裝載于該水平旋轉(zhuǎn)單元的測定單元、機(jī)械地連結(jié)所述水平旋轉(zhuǎn)單元和所述測定單元的連結(jié)器、以及將所述水平旋轉(zhuǎn)單元和所述測定單元電連接的連接器，所述連結(jié)器將所述水平旋轉(zhuǎn)單元和所述測定單元連結(jié)并且為可分離，所述連接器將所述水平旋轉(zhuǎn)單元和所述測定單元電連接并且為可分離，所述水平旋轉(zhuǎn)單元具備：使所述測定單元旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動部、對水平角進(jìn)行檢測的水平角檢測器、基于來自該水平角檢測器的信號來運(yùn)算水平角數(shù)據(jù)并且對所述驅(qū)動部進(jìn)行控制的水平角控制部，所述測定單元具備：進(jìn)行測距的距離測定部、對測距時的鉛垂角進(jìn)行檢測的鉛垂角檢測器、基于來自該鉛垂角檢測器的檢測結(jié)果來運(yùn)算鉛垂角數(shù)據(jù)的鉛垂角控制部、坐標(biāo)運(yùn)算部、以及主控制部，所述水平角控制部基于來自所述主控制部的控制信號將測距時的所述水平角數(shù)據(jù)經(jīng)由所述連接器向所述坐標(biāo)運(yùn)算部發(fā)送，由所述距離測定部得到的測距數(shù)據(jù)、來自所述鉛垂角控制部的所述鉛垂角數(shù)據(jù)被輸入到所述坐標(biāo)運(yùn)算部中，該坐標(biāo)運(yùn)算部基于所述水平角數(shù)據(jù)、所述測距數(shù)據(jù)、所述鉛垂角數(shù)據(jù)來運(yùn)算三維數(shù)據(jù)，因此，所述測定單元相對于所述水平旋轉(zhuǎn)單元為可交換，能夠?qū)⑴c測定方式對應(yīng)的測定單元裝載于所述水平旋轉(zhuǎn)單元，能夠共用所述水平旋轉(zhuǎn)單元，因此，謀求設(shè)備成本的降低。

此外，根據(jù)本發(fā)明，所述水平旋轉(zhuǎn)單元具有校平單元，所述測定單元具有對水平2個方向的傾斜進(jìn)行檢測的傾斜傳感器，在利用所述校平單元將所述水平旋轉(zhuǎn)單元校平為水平的狀態(tài)下，校正所述測定單元相對于所述水平旋轉(zhuǎn)單元的安裝狀態(tài)，以使所述傾斜傳感器檢測出水平，因此，在交換所述測定單元的情況下也能夠進(jìn)行高精度的測定。

此外，根據(jù)本發(fā)明，構(gòu)成為：所述測定單元為二維掃描儀單元，該二維掃描儀單元具備：發(fā)出脈沖測距光并且按照該脈沖測距光的每一個進(jìn)行測距的距離測定部、設(shè)置于具有水平的軸心的鉛垂旋轉(zhuǎn)軸并且對所述脈沖測距光進(jìn)行旋轉(zhuǎn)照射的掃描鏡、旋轉(zhuǎn)所述鉛垂旋轉(zhuǎn)軸的電動機(jī)、以及對所述鉛垂旋轉(zhuǎn)軸的鉛垂角進(jìn)行檢測的鉛垂角檢測器，所述測定單元基于所述距離測定部的測距結(jié)果和所述鉛垂角檢測器所檢測的測距時的鉛垂角來取得二維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，該二維點(diǎn)云數(shù)據(jù)被輸入到所述坐標(biāo)運(yùn)算部中，通過該坐標(biāo)運(yùn)算部運(yùn)算三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，因此，能夠共用所述水平旋轉(zhuǎn)單元，能夠?yàn)榕c以往的三維激光掃描儀相比廉價的結(jié)構(gòu)，此外，也能夠變更為其他的測定方法的測量裝置，因此，通用性增大。

此外，根據(jù)本發(fā)明，所述測定單元為瞄準(zhǔn)測距單元，該瞄準(zhǔn)測距單元具備：能夠沿鉛垂方向旋轉(zhuǎn)的望遠(yuǎn)鏡部、沿鉛垂方向旋轉(zhuǎn)該望遠(yuǎn)鏡部的電動機(jī)、以及對所述望遠(yuǎn)鏡部的鉛垂角進(jìn)行檢測的鉛垂角檢測器，所述望遠(yuǎn)鏡部具有瞄準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡和距離測定部，該距離測定部在利用所述瞄準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)了規(guī)定的測定點(diǎn)的狀態(tài)下進(jìn)行該測定點(diǎn)的測距，所述鉛垂角控制部運(yùn)算瞄準(zhǔn)的狀態(tài)的所述瞄準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡的鉛垂角數(shù)據(jù)，基于該測定點(diǎn)的測距結(jié)果的測距數(shù)據(jù)、所述鉛垂角數(shù)據(jù)被輸入到所述坐標(biāo)運(yùn)算部中，因此，能夠共用所述水平旋轉(zhuǎn)單元，能夠?yàn)榕c以往的全站儀相比廉價的結(jié)構(gòu)，此外，也能夠變更為其他的測定方法的測量裝置，因此，通用性增大。

進(jìn)而此外，根據(jù)本發(fā)明，在所述瞄準(zhǔn)測距單元經(jīng)由第二連結(jié)器裝載有所述二維掃描儀單元，經(jīng)由第二連接器電連接所述二維掃描儀單元和所述水平旋轉(zhuǎn)單元，構(gòu)成為：將來自所述水平角控制部的所述水平角數(shù)據(jù)經(jīng)由所述第二連接器輸入到所述二維掃描儀單元的所述坐標(biāo)運(yùn)算部中，并且，構(gòu)成為：有選擇地進(jìn)行由所述瞄準(zhǔn)測距單元進(jìn)行的測定點(diǎn)的測距和由所述二維掃描儀單元進(jìn)行的二維點(diǎn)云數(shù)據(jù)的取得，因此，能夠使用一個測量裝置進(jìn)行不同的方式的測定，謀求設(shè)備成本的降低。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的實(shí)施例的測量裝置，為使該測量裝置為激光掃描儀的情況下的結(jié)構(gòu)圖。

圖2為本發(fā)明的實(shí)施例的測量裝置，為使該測量裝置為全站儀的情況下的結(jié)構(gòu)圖。

圖3為本發(fā)明的實(shí)施例的測量裝置，為使該測量裝置為具有激光掃描儀和全站儀的功能的復(fù)合機(jī)的情況下的結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

以下，參照附圖并說明本發(fā)明的實(shí)施例。

在本發(fā)明中，使水平旋轉(zhuǎn)部和測定部等為與功能對應(yīng)的單元，通過單元的組合來構(gòu)成測量裝置。并且，單元間能夠分離、合體，能夠通過單元的組合的方式來對應(yīng)于測定方式的不同的情況。

首先，在圖1中，說明測量裝置1構(gòu)成為取得三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)（point cloud data）的三維激光掃描儀的情況。

該測量裝置1主要具有：安裝于未圖示的三腳架的校平（leveling）單元2、設(shè)置于該校平單元2的水平旋轉(zhuǎn)單元3、以及以能拆裝的方式設(shè)置于該水平旋轉(zhuǎn)單元3的測定單元4。在第一實(shí)施例中，該測定單元4為二維掃描儀單元4a。

前述水平旋轉(zhuǎn)單元3具備：固定部5、水平旋轉(zhuǎn)體6、水平旋轉(zhuǎn)軸7、水平旋轉(zhuǎn)軸承8、水平旋轉(zhuǎn)電動機(jī)9、作為水平角檢測器的水平角編碼器11、水平角控制部12等。

前述水平旋轉(zhuǎn)軸承8被固定于前述固定部5，前述水平旋轉(zhuǎn)軸7以旋轉(zhuǎn)自由的方式被前述水平旋轉(zhuǎn)軸承8支承，前述水平旋轉(zhuǎn)體6被前述水平旋轉(zhuǎn)軸7支承，前述水平旋轉(zhuǎn)體6與前述水平旋轉(zhuǎn)軸7整體地進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。

在前述水平旋轉(zhuǎn)軸承8與前述水平旋轉(zhuǎn)體6之間設(shè)置有前述水平旋轉(zhuǎn)電動機(jī)9，該水平旋轉(zhuǎn)電動機(jī)9由前述水平角控制部12控制，該水平角控制部12利用前述水平旋轉(zhuǎn)電動機(jī)9使前述水平旋轉(zhuǎn)體6以前述水平旋轉(zhuǎn)軸7為中心旋轉(zhuǎn)。

由前述水平角編碼器11檢測前述水平旋轉(zhuǎn)體6相對于前述固定部5的相對旋轉(zhuǎn)移位。來自該水平角編碼器11的檢測信號被輸入到前述水平角控制部12中，由該水平角控制部12運(yùn)算水平角檢測數(shù)據(jù)，基于該水平角檢測數(shù)據(jù)通過前述水平角控制部12進(jìn)行針對前述水平旋轉(zhuǎn)電動機(jī)9的反饋（feedback）控制。

此外，經(jīng)由連接器16向前述二維掃描儀單元4a送出來自前述水平角控制部12的水平角數(shù)據(jù)。

該二維掃描儀單元4a經(jīng)由連結(jié)器15以能拆裝的方式機(jī)械地設(shè)置在前述水平旋轉(zhuǎn)單元3的上表面。

該連結(jié)器15由與前述水平旋轉(zhuǎn)單元3的上表面連接的下連結(jié)要素15a和與前述二維掃描儀單元4a的下表面連接的上連結(jié)要素15b構(gòu)成。

前述連結(jié)器15具有連結(jié)功能和中心對準(zhǔn)（alignment）功能。前述下連結(jié)要素15a與前述上連結(jié)要素15b嵌合并連結(jié)，由此，前述水平旋轉(zhuǎn)軸7的軸心7a與前述二維掃描儀單元4a的機(jī)械軸心一致，進(jìn)而，前述水平旋轉(zhuǎn)單元3與前述二維掃描儀單元4a整體地進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。

在此，前述機(jī)械軸心沿鉛垂方向延伸，與鉛垂旋轉(zhuǎn)軸22（后述）的軸心正交，通過測距光（后述）入射到掃描鏡24（后述）的點(diǎn)。

此外，前述水平旋轉(zhuǎn)單元3和前述二維掃描儀單元4a通過前述連接器16電連接。

該連接器16為能夠分離的構(gòu)造，前述二維掃描儀單元4a被機(jī)械地安裝于前述水平旋轉(zhuǎn)單元3，由此，將前述二維掃描儀單元4a與前述水平旋轉(zhuǎn)單元3電連接。

在此，作為電連接，能夠使用電接點(diǎn)、電容耦合、電感耦合、無線等接觸、非接觸的連接手段。

前述二維掃描儀單元4a具備在中央形成有凹部18的框體19、收納于該框體19內(nèi)的以下的結(jié)構(gòu)要素。

作為結(jié)構(gòu)要素，為距離測定部21、前述鉛垂旋轉(zhuǎn)軸22、軸承23、前述掃描鏡24、掃描電動機(jī)25、作為鉛垂角檢測器的鉛垂角編碼器26、鉛垂角控制部27、主控制部28、操作輸入部29、顯示部31、坐標(biāo)運(yùn)算部32、存儲部33等。

經(jīng)由前述軸承23以旋轉(zhuǎn)自由的方式支承前述鉛垂旋轉(zhuǎn)軸22。前述鉛垂旋轉(zhuǎn)軸22具有水平的軸心22a，一個端部向前述凹部18內(nèi)延伸，在該一個端部連接有前述掃描鏡24。此外，在前述鉛垂旋轉(zhuǎn)軸22的另一個端部設(shè)置有前述鉛垂角編碼器26。前述掃描電動機(jī)25旋轉(zhuǎn)前述鉛垂旋轉(zhuǎn)軸22，前述掃描鏡24通過該鉛垂旋轉(zhuǎn)軸22的旋轉(zhuǎn)以水平軸心為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。

此外，前述軸心7a與前述軸心22a在前述掃描鏡24的反射面上正交。

由前述鉛垂角編碼器26檢測該掃描鏡24的旋轉(zhuǎn)移位，檢測結(jié)果被輸入到前述鉛垂角控制部27中。該鉛垂角控制部27基于前述檢測結(jié)果運(yùn)算前述掃描鏡24的鉛垂角數(shù)據(jù)，基于該鉛垂角數(shù)據(jù)對前述掃描電動機(jī)25進(jìn)行反饋控制。

對前述距離測定部21進(jìn)行說明。

從發(fā)光元件35射出脈沖光的測距光，測距光經(jīng)由投射光學(xué)系統(tǒng)36、分束器（beam splitter）37射出。從該分束器37射出的測距光的光軸與前述軸心22a一致，測距光被前述掃描鏡24直角地偏向。該掃描鏡24進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，由此，在與前述軸心22a正交且包含前述軸心7a的平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)（掃描）測距光。

由測定對象物反射的測距光（以下，反射測距光）入射到前述掃描鏡24，被該掃描鏡24偏向，經(jīng)由前述分束器37、光接收光學(xué)系統(tǒng)38被光接收元件39光接收。

測距控制部41基于前述發(fā)光元件35的發(fā)光定時和前述光接收元件39的光接收定時的時間差（即，脈沖光的往返時間）按照測距光的每1個脈沖執(zhí)行測距。

再有，在圖中，42為內(nèi)部參照光學(xué)系統(tǒng)，利用經(jīng)由該內(nèi)部參照光學(xué)系統(tǒng)42光接收的測距光的光接收定時與反射測距光的光接收定時的時間差來進(jìn)行測距，由此，能夠進(jìn)行高精度的測距。

沿鉛垂方向旋轉(zhuǎn)前述掃描鏡24，并進(jìn)行測距，由此，能夠得到鉛垂角數(shù)據(jù)和測距數(shù)據(jù)，并且，基于前述鉛垂角數(shù)據(jù)和前述測距數(shù)據(jù)來取得二維的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。在此，使鉛垂角的取得定時與測距的發(fā)光定時同步。

根據(jù)來自前述主控制部28的控制信號將由前述鉛垂角控制部27運(yùn)算的鉛垂角數(shù)據(jù)和由前述距離測定部21測定的測距數(shù)據(jù)向前述坐標(biāo)運(yùn)算部32發(fā)送。

此外，經(jīng)由前述連接器16送出的前述水平角數(shù)據(jù)直接被輸入到前述坐標(biāo)運(yùn)算部32中，或者，根據(jù)來自前述主控制部28的控制信號被輸入到前述坐標(biāo)運(yùn)算部32中。在此，通過前述主控制部28控制前述水平角數(shù)據(jù)的輸入定時，以使與由前述距離測定部21進(jìn)行的測距的發(fā)光定時同步。

輸入到前述坐標(biāo)運(yùn)算部32中的前述水平角數(shù)據(jù)、前述鉛垂角數(shù)據(jù)與測距的發(fā)光定時同步，在前述坐標(biāo)運(yùn)算部32中，基于前述水平角數(shù)據(jù)、前述鉛垂角數(shù)據(jù)、前述測距數(shù)據(jù)來運(yùn)算測定點(diǎn)的X、Y、Z的坐標(biāo)數(shù)據(jù)（三維數(shù)據(jù)）。所運(yùn)算的三維數(shù)據(jù)被保存在前述存儲部33中。

該存儲部33使用HDD、CD、存儲卡等各種存儲手段，該存儲部33相對于前述二維掃描儀單元4a為可拆裝也可，或者，能夠經(jīng)由需要的通信手段向外部存儲裝置或外部數(shù)據(jù)處理裝置送出數(shù)據(jù)也可。

前述操作輸入部29具有輸入鍵（input key），從該操作輸入部29向前述主控制部28輸入測定所需要的信息、數(shù)據(jù)。在前述顯示部31中顯示來自前述操作輸入部29的輸入信息或測定狀況等。再有，前述操作輸入部29為觸摸面板，兼用顯示部也可。在該情況下，省略前述顯示部31。前述主控制部28與來自前述操作輸入部29的輸入信息、數(shù)據(jù)對應(yīng)地將控制信號向前述鉛垂角控制部27、前述距離測定部21送出，此外，經(jīng)由前述連接器16將控制信號向前述水平角控制部12送出。

然后，前述主控制部28進(jìn)行前述二維掃描儀單元4a的點(diǎn)云數(shù)據(jù)取得用的控制，并且，也進(jìn)行前述水平旋轉(zhuǎn)單元3的控制。通過由前述二維掃描儀單元4a進(jìn)行的鉛垂方向的掃描和前述水平旋轉(zhuǎn)單元3的水平方向的旋轉(zhuǎn)的協(xié)作，執(zhí)行二維（水平、鉛垂2個方向）的掃描。通過二維的掃描，能夠取得前述鉛垂角數(shù)據(jù)、前述水平角數(shù)據(jù)、前述測距數(shù)據(jù)，因此，能夠取得與測定對象物的面對應(yīng)的三維的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。

以下，對上述測量裝置1的工作進(jìn)行說明。

在將該測量裝置1用作激光掃描儀的情況下，將前述二維掃描儀單元4a經(jīng)由前述連結(jié)器15安裝于前述水平旋轉(zhuǎn)單元3。

該連結(jié)器15使前述水平旋轉(zhuǎn)單元3和前述二維掃描儀單元4a機(jī)械地整體化，并且，使前述二維掃描儀單元4a的機(jī)械軸心與前述水平旋轉(zhuǎn)單元3的旋轉(zhuǎn)軸心一致。

此外，通過裝配該水平旋轉(zhuǎn)單元3和前述二維掃描儀單元4a，從而經(jīng)由前述連接器16電連接前述水平旋轉(zhuǎn)單元3和前述二維掃描儀單元4a。

前述水平角控制部12執(zhí)行與前述水平旋轉(zhuǎn)單元3的旋轉(zhuǎn)有關(guān)的控制，前述主控制部28執(zhí)行前述二維掃描儀單元4a的控制即由前述距離測定部21進(jìn)行的測距的控制、前述掃描鏡24的旋轉(zhuǎn)的控制。該主控制部28執(zhí)行前述水平旋轉(zhuǎn)單元3和前述二維掃描儀單元4a的綜合控制。

在從前述距離測定部21發(fā)出測距光的狀態(tài)下，通過前述掃描電動機(jī)25以前述鉛垂旋轉(zhuǎn)軸22為中心地鉛垂旋轉(zhuǎn)前述掃描鏡24。進(jìn)而，通過前述水平旋轉(zhuǎn)電動機(jī)9水平旋轉(zhuǎn)前述水平旋轉(zhuǎn)單元3。

通過前述掃描鏡24的鉛垂旋轉(zhuǎn)和前述水平旋轉(zhuǎn)單元3的水平旋轉(zhuǎn)的協(xié)作，在鉛垂方向、水平方向這2個方向上掃描前述測距光。

按照測距光的每1個脈沖進(jìn)行測距，此外，按照每1個脈沖檢測鉛垂角和水平角。與每1個脈沖的測距數(shù)據(jù)同步地取得鉛垂角數(shù)據(jù)、水平角數(shù)據(jù)，由此，取得各測定點(diǎn)的三維數(shù)據(jù)。進(jìn)而，通過在鉛垂、水平的二維上掃描測距光，從而能夠取得三維的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。

如上述那樣，連結(jié)前述水平旋轉(zhuǎn)單元3和前述二維掃描儀單元4a的前述連結(jié)器15也具有使前述水平旋轉(zhuǎn)軸7的旋轉(zhuǎn)軸心與前述二維掃描儀單元4a的機(jī)械軸心一致的中心對準(zhǔn)功能，但是，也能夠追加以下的結(jié)構(gòu)，以便進(jìn)一步提高連結(jié)的狀態(tài)的機(jī)械的精度。

將對與前述鉛垂旋轉(zhuǎn)軸22的軸心正交的方向和與該鉛垂旋轉(zhuǎn)軸22的軸心平行的方向這2個方向（即，水平2個方向）的傾斜進(jìn)行檢測的傾斜傳感器（tilt sensor）（未圖示）設(shè)置于前述二維掃描儀單元4a。通過前述校平單元2校平前述水平旋轉(zhuǎn)單元3，在該校平單元2被校平的狀態(tài)即前述水平旋轉(zhuǎn)軸7為鉛垂的狀態(tài)下，校正前述二維掃描儀單元4a的安裝狀態(tài)，以使前述傾斜傳感器檢測出水平。將該二維掃描儀單元4a調(diào)整為水平，由此，在保持高精度地校平后的狀態(tài)的狀態(tài)下連結(jié)該二維掃描儀單元4a和前述水平旋轉(zhuǎn)單元3。

前述二維掃描儀單元4a能夠經(jīng)由前述連結(jié)器15斷開，能夠?qū)⑶笆龆S掃描儀單元4a以外的測定單元安裝于前述水平旋轉(zhuǎn)單元3。

再有，在本實(shí)施例中，為將前述顯示部31、前述操作輸入部29、前述主控制部28配設(shè)于前述二維掃描儀單元4a的結(jié)構(gòu)，但是，也可以為將前述顯示部31、前述操作輸入部29、前述主控制部28設(shè)置于前述水平旋轉(zhuǎn)單元3并且將控制信號經(jīng)由前述水平角控制部12、前述連接器16向前述鉛垂角控制部27和前述距離測定部21送出來進(jìn)行控制的結(jié)構(gòu)。

再有，將攝像機(jī)設(shè)置在前述二維掃描儀單元4a的前述框體19中，或者，將經(jīng)由前述掃描鏡24進(jìn)行拍攝的攝像機(jī)設(shè)置在該框體19內(nèi)，將由攝像機(jī)取得的圖像數(shù)據(jù)和圖像取得時的前述鉛垂角數(shù)據(jù)、前述水平角數(shù)據(jù)、前述測距數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)并保存到前述存儲部33中。將保存的數(shù)據(jù)經(jīng)由未圖示的記錄介質(zhì)等向未圖示的外部數(shù)據(jù)處理裝置例如PC轉(zhuǎn)送。PC也能夠組合前述水平角數(shù)據(jù)和前述鉛垂角數(shù)據(jù)、前述圖像數(shù)據(jù)，生成全景圖像，基于該全景圖像，將RGB的顏色信息附加到作為前述坐標(biāo)數(shù)據(jù)的集合的點(diǎn)云數(shù)據(jù)的各坐標(biāo)。

接著，在圖2中，說明測量裝置1構(gòu)成為全站儀的情況。

再有，在圖2中，對與在圖1中示出的部分同等的部分標(biāo)注相同附圖標(biāo)記，并省略其說明。

在水平旋轉(zhuǎn)單元3中經(jīng)由連結(jié)器15安裝有瞄準(zhǔn)測距單元45來作為測定單元4。該瞄準(zhǔn)測距單元45具有瞄準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡57，能夠高精度地對規(guī)定的測定點(diǎn)進(jìn)行測距。

再有，如上述那樣，前述連結(jié)器15由設(shè)置在前述水平旋轉(zhuǎn)單元3的上表面的下連結(jié)要素15a和設(shè)置在前述瞄準(zhǔn)測距單元45的下表面的上連結(jié)要素15b構(gòu)成，前述瞄準(zhǔn)測距單元45經(jīng)由前述連結(jié)器15能夠拆裝。

在框體47形成有凹部48。在前述框體47經(jīng)由軸承49以旋轉(zhuǎn)自由的方式設(shè)置有鉛垂旋轉(zhuǎn)軸51。

前述鉛垂旋轉(zhuǎn)軸51具有水平的軸心51a，一個端部向前述凹部48內(nèi)延伸，在該一個端部連接有望遠(yuǎn)鏡部52。此外，在前述鉛垂旋轉(zhuǎn)軸51的另一個端部設(shè)置有鉛垂角編碼器53。

在前述鉛垂旋轉(zhuǎn)軸51設(shè)置有鉛垂電動機(jī)54，利用該鉛垂電動機(jī)54旋轉(zhuǎn)前述鉛垂旋轉(zhuǎn)軸51，前述望遠(yuǎn)鏡部52通過該鉛垂旋轉(zhuǎn)軸51的旋轉(zhuǎn)以水平軸心為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。

通過前述鉛垂角編碼器53檢測前述望遠(yuǎn)鏡部52的高度角（elevation angle）（鉛垂角），將檢測結(jié)果輸入到鉛垂角控制部55中。該鉛垂角控制部55基于前述鉛垂角編碼器53的檢測結(jié)果來運(yùn)算前述望遠(yuǎn)鏡部52的鉛垂角數(shù)據(jù)，基于該鉛垂角數(shù)據(jù)來反饋控制前述鉛垂電動機(jī)54。

對前述望遠(yuǎn)鏡部52進(jìn)行說明。

該望遠(yuǎn)鏡部52具備前述瞄準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡57，此外，內(nèi)置有距離測定部（未圖示）。關(guān)于該距離測定部，距離測定原理與在圖1中示出的距離測定部21相同，因此，省略說明。

前述瞄準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡57的測距光軸與前述軸心51a、軸心7a正交，且，該軸心7a與前述測距光軸被設(shè)定為存在于同一平面內(nèi)。

在前述框體47設(shè)置有顯示部58、操作輸入部59，進(jìn)而，在前述框體47內(nèi)置有主控制部61、坐標(biāo)運(yùn)算部62、存儲部63。

從前述操作輸入部59向前述主控制部61輸入測定所需要的信息、數(shù)據(jù)。在前述顯示部58中顯示來自前述操作輸入部59的輸入信息或測定狀況等。再有，前述操作輸入部59也可以為觸摸面板。

前述主控制部61與來自前述操作輸入部59的輸入信息、數(shù)據(jù)對應(yīng)地向前述鉛垂角控制部55、前述望遠(yuǎn)鏡部52送出控制信號，此外，經(jīng)由連接器16向水平角控制部12送出控制信號。

該水平角控制部12基于該控制信號將由前述水平角控制部12運(yùn)算的水平角數(shù)據(jù)經(jīng)由前述連接器16向前述坐標(biāo)運(yùn)算部62送出。在此，使從前述水平角控制部12取得前述水平角數(shù)據(jù)的定時與由距離測定部測距的發(fā)光定時同步。

根據(jù)來自前述主控制部61的控制信號將由前述鉛垂角控制部55運(yùn)算的前述鉛垂角數(shù)據(jù)和由前述望遠(yuǎn)鏡部52測定的測距數(shù)據(jù)向前述坐標(biāo)運(yùn)算部62發(fā)送。使取得前述鉛垂角數(shù)據(jù)的定時與由距離測定部測距的發(fā)光定時同步。

從前述鉛垂角控制部55輸出的前述鉛垂角數(shù)據(jù)示出前述瞄準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡57瞄準(zhǔn)了測定點(diǎn)的狀態(tài)的該瞄準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡57的高度角，前述瞄準(zhǔn)測距單元45在使用前述瞄準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡57瞄準(zhǔn)了規(guī)定的測定點(diǎn)的狀態(tài)下進(jìn)行該測定點(diǎn)的測距和鉛垂角的測定。因此，在前述瞄準(zhǔn)測距單元45中，能夠取得測定點(diǎn)的二維數(shù)據(jù)（即，二維坐標(biāo)）。

前述坐標(biāo)運(yùn)算部62基于前述水平角數(shù)據(jù)、前述鉛垂角數(shù)據(jù)和前述測距數(shù)據(jù)來運(yùn)算測定點(diǎn)的三維數(shù)據(jù)（即，三維坐標(biāo)）。所得到的該三維數(shù)據(jù)被保存在前述存儲部63中。

以下，對構(gòu)成為全站儀的測量裝置1的工作進(jìn)行說明。

通過前述水平旋轉(zhuǎn)單元3的水平旋轉(zhuǎn)、前述望遠(yuǎn)鏡部52的鉛垂旋轉(zhuǎn)的協(xié)作將前述瞄準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡57朝向測定點(diǎn)并且通過該瞄準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡57瞄準(zhǔn)規(guī)定的測定點(diǎn)。

經(jīng)由該瞄準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡57將測距光照射到測定點(diǎn)，執(zhí)行測定點(diǎn)的測距。

此外，通過前述鉛垂角編碼器53和前述鉛垂角控制部55檢測瞄準(zhǔn)測定點(diǎn)時的鉛垂角，該鉛垂角控制部55將鉛垂角數(shù)據(jù)向前述坐標(biāo)運(yùn)算部62發(fā)送。

由前述水平角控制部12運(yùn)算測距時的水平角數(shù)據(jù)，經(jīng)由前述連接器16向前述坐標(biāo)運(yùn)算部62發(fā)送前述水平角數(shù)據(jù)。

然后，前述坐標(biāo)運(yùn)算部62基于測距結(jié)果、前述鉛垂角數(shù)據(jù)、前述水平角數(shù)據(jù)運(yùn)算三維數(shù)據(jù)。運(yùn)算結(jié)果被保存在前述存儲部63中。因此，前述測量裝置1能夠作為全站儀進(jìn)行測定。

進(jìn)而，在圖3中，說明測量裝置1構(gòu)成為具有激光掃描儀的功能、全站儀的功能的復(fù)合測定機(jī)71的情況。

再有，在圖3中，對與在圖1、圖2中示出的部分同等的部分標(biāo)注相同附圖標(biāo)記，并省略其說明。

在水平旋轉(zhuǎn)單元3的上表面經(jīng)由連結(jié)器15裝載有瞄準(zhǔn)測距單元45。前述水平旋轉(zhuǎn)單元3和前述瞄準(zhǔn)測距單元45通過連接器16電連接。

進(jìn)而，在前述瞄準(zhǔn)測距單元45的上表面經(jīng)由連結(jié)器15’裝載有二維掃描儀單元4a。前述連結(jié)器15’為與前述連結(jié)器15同等的構(gòu)造，前述連結(jié)器15’連結(jié)前述瞄準(zhǔn)測距單元45和前述二維掃描儀單元4a，并且，也進(jìn)行前述瞄準(zhǔn)測距單元45與前述二維掃描儀單元4a的中心對準(zhǔn)。此外，前述瞄準(zhǔn)測距單元45和前述二維掃描儀單元4a通過前述連接器16’電連接。

在前述復(fù)合測定機(jī)71中，根據(jù)測定的方式，選擇使用前述瞄準(zhǔn)測距單元45和前述二維掃描儀單元4a。

在作為全站儀測定規(guī)定的測定點(diǎn)的情況下，使用前述水平旋轉(zhuǎn)單元3和前述瞄準(zhǔn)測距單元45。

將由前述水平旋轉(zhuǎn)單元3取得的水平角數(shù)據(jù)向坐標(biāo)運(yùn)算部62發(fā)送。此外，將由前述瞄準(zhǔn)測距單元45取得的測定數(shù)據(jù)（測距數(shù)據(jù)、鉛垂角數(shù)據(jù)）輸入到前述坐標(biāo)運(yùn)算部62中。通過該坐標(biāo)運(yùn)算部62基于前述水平角數(shù)據(jù)和前述測定數(shù)據(jù)來運(yùn)算三維數(shù)據(jù)，將三維數(shù)據(jù)儲存到存儲部63中。

接著，在作為激光掃描儀進(jìn)行測定對象物的測定的情況下，使用前述水平旋轉(zhuǎn)單元3和前述二維掃描儀單元4a。

將由前述水平旋轉(zhuǎn)單元3取得的前述水平角數(shù)據(jù)經(jīng)由前述連接器16、前述連接器16’向主控制部28、坐標(biāo)運(yùn)算部32發(fā)送。

向該坐標(biāo)運(yùn)算部32輸入由前述二維掃描儀單元4a取得的二維點(diǎn)云數(shù)據(jù)。

前述坐標(biāo)運(yùn)算部32基于前述水平角數(shù)據(jù)和前述二維點(diǎn)云數(shù)據(jù)來運(yùn)算三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，并將其保存到前述存儲部33中。

于是，通過一個測量裝置1能夠作為全站儀進(jìn)行規(guī)定點(diǎn)的精密測定，進(jìn)而，能夠作為激光掃描儀取得測定對象物的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)。