JP4376401B2

JP4376401B2 - Laser reference surface forming apparatus and construction machine control system

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Publication number: JP4376401B2
Application number: JP2000014299A
Authority: JP
Inventors: 文夫大友; 和昭木村
Original assignee: Topcon Corp
Current assignee: Topcon Corp
Priority date: 2000-01-24
Filing date: 2000-01-24
Publication date: 2009-12-02
Anticipated expiration: 2020-01-24
Also published as: JP2001208541A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は整地作業等の土木工事を行う場合の基準面を形成する回転レーザ装置及び土木工事を行う建設機械を運転する場合の建設機械制御システム、特に整地の高さの制御にレーザ光線の回転照射で形成されるレーザ基準面を利用する建設機械制御システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ブルドーザ、グレーダ等の建設機械を用いて造成地の整地作業、道路舗装工事の整地作業を行う場合、整地の高さの基準となるものが必要である。近年、整地作業の基準となる高さを決定する為、レーザ光線を使用したシステムが普及している。このレーザ光線を使用したシステムとして回転レーザ装置を具備した建設機械制御システムがある。
【０００３】
図７はこの建設機械制御システムが、ブルドーザに対して採用された場合を示している。
【０００４】
図７中、１は回転レーザ装置、２はブルドーザを示し、前記回転レーザ装置１は造成地の所定位置に三脚３を介して設置される。前記回転レーザ装置１は、水平方向にレーザ光線４を照射すると共に回転させ、該レーザ光線４による基準平面を形成するものである。
【０００５】
前記ブルドーザ２は上下動可能に支持したブレード５を有し、該ブレード５にはポール６が立設され、該ポール６にはレベルセンサ７が取付けられている。該レベルセンサ７は前記回転レーザ装置１からのレーザ光線４を受光し、受光位置を検出する様になっており、前記ブルドーザ２は前記レベルセンサ７からの受光信号を基に前記ブレード５の高さ位置を検出し、該検出結果より前記ブレード５の高さを制御する制御装置（図示せず）を具備している。
【０００６】
上記した様に前記レーザ光線４により水平基準面が形成されているので、該水平基準面と前記ブレード５のブレード刃先５′迄の距離を一定にすることで水平に整地することができる。又、前記ブレード刃先５′に対する距離を変えることで、整地面の高さを変えることも可能である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前記回転レーザ装置１から発せられるレーザ光線４は光強度の制限もあり、到達距離は限られている。この為、比較的小規模の施工現場では前記回転レーザ装置１を一度設定すれば、前記レーザ光線４の到達範囲が施工範囲に収まるが、広範囲の施工現場では、前記回転レーザ装置１を設定し直さなければならないという面倒さがあった。
【０００８】
又、道路工事等で道路が曲がっており、前記レーザ光線４が山等の障害物で遮られる場合等も同様に、作業の進行に伴い前記回転レーザ装置１の再設定を行わなければならなかった。又、再設定に伴う煩雑さと共に再設定時の誤差が生じることもあった。
【０００９】
本発明は斯かる実情に鑑み、複数の回転レーザ装置を用い基準面を広範囲に亘り設定可能とし、施工途中で作業を中断し、再設定をする煩雑さを解消すると共に誤差の発生を防止するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、レーザ基準面を検出し該基準面を基に整地作業を行うものであり、レーザ光を回転照射しレーザ基準面を形成する複数の回転レーザ装置と、該回転レーザ装置の少なくとも高さ位置を測定する測量装置とから構成され、該測量装置が測定結果に基づき形成すべき基準面に関する通信データを前記回転レーザ装置に送信する送信手段を備え、前記回転レーザ装置が受信機能を備え、該回転レーザ装置は前記測量装置から送信された通信データに基づき所定の高さのレーザ基準面を形成するレーザ基準面形成装置に係るものであり、又レーザ光を回転照射しレーザ基準面を形成する複数の回転レーザ装置と、該回転レーザ装置の少なくとも高さ位置を測定する測量装置とから構成され、該測量装置が測定結果に基づき形成すべき基準面に関する通信データを前記回転レーザ装置に送信する送信手段を備え、前記回転レーザ装置が受信機能とレーザ基準面を傾斜させる傾斜手段と回転レーザ装置自体を基準方向に向ける設定手段とを備え、前記回転レーザ装置は前記測量装置から送信された通信データに基づき所定の高さで基準方向に向けて傾いたレーザ基準面を形成するレーザ基準面形成装置に係るものであり、又前記回転レーザ装置は装置本体を昇降する昇降手段を有し、前記測量装置からの通信データに基づいて所定の高さにレーザ基準面を形成するレーザ基準面形成装置に係るものであり、又前記回転レーザ装置は前記測量装置が位置を測定する為の反射プリズムを有し、該反射プリズムは前記回転レーザ装置の回転軸上に設けられているレーザ基準面形成装置に係るものであり、又前記回転レーザ装置がＧＰＳ受信機を備え、該ＧＰＳの時計機能により複数の回転レーザ装置が同期駆動されるレーザ基準面形成装置に係るものであり、又前記回転レーザ装置又は前記測量装置の少なくとも一つが時計機能を備え、該時計機能に基づいて複数の回転レーザ装置が同期駆動されるレーザ基準面形成装置に係るものであり、更に又レーザ光を回転照射しレーザ基準面を形成する複数の回転レーザ装置と、該回転レーザ装置の少なくとも高さ位置を測定する測量装置と、前記レーザ基準面に基づいて施工作業を行う建設機械とから構成され、前記測量装置は測定結果に基づき形成すべき基準面に関する通信データを前記回転レーザ装置に送信する送信手段を備え、前記回転レーザ装置は受信機能を備え、前記建設機械が前記回転レーザ装置からのレーザ光を受光する受光センサを備え、前記回転レーザ装置は前記測量装置から送信された通信データに基づき所定の高さのレーザ基準面を形成し、前記建設機械がレーザ基準面を基準として施工作業を行う建設機械制御システムに係るものであり、又レーザ光を回転照射しレーザ基準面を形成する複数の回転レーザ装置と、該回転レーザ装置の少なくとも高さ位置を測定する測量装置と、前記レーザ基準面に基づいて施工作業を行う建設機械とから構成され、測量装置は測定結果に基づき形成すべき基準面に関する通信データを前記回転レーザ装置に送信する送信手段を備え、前記回転レーザ装置は受信機能とレーザ基準面を傾斜させる傾斜手段と回転レーザ装置自身を基準方向に向ける設定手段とを備え、前記建設機械が前記回転レーザ装置からのレーザ光を受光する受光センサを備え、前記回転レーザ装置は前記測量装置から送信された通信データに基づき所定の高さで基準方向に向けて傾いたレーザ基準面を形成し、前記建設機械がレーザ基準面を基準として施工作業を行う建設機械制御システムに係るものであり、又前記建設機械が前記回転レーザ装置からのレーザ光を受光する受光センサと、建設機械の位置を測定するＧＰＳと、その位置に於ける施工データとを備え、前記レーザ基準面を基準として所定の計画に沿った施工作業を行う建設機械制御システムに係るものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態を説明する。
【００１２】
図１〜図３に於いて、図７で示したものと同様のものには同符号を付しその説明は省略する。
【００１３】
本実施の形態では、複数台（図示では３台）の回転レーザ装置１ａ，１ｂ，１ｃと１台の自動測量装置１０により広範囲をカバーする基準面１１ａ，１１ｂ，１１ｃを形成し、該基準面１１ａ，１１ｂ，１１ｃを基準としてブルドーザ２による土木作業が行われる。
【００１４】
施工予定の範囲に、複数の回転レーザ装置１ａ，１ｂ，１ｃを配置する。複数の回転レーザ装置１ａ，１ｂ，１ｃ間の距離は、形成される基準面１１ａ，１１ｂ，１１ｃが所定量オーバラップする程度とする。施工範囲から離れた位置で且つ既知点に前記自動測量装置１０を配置する。該自動測量装置１０にはパーソナルコンピュータ（ＰＣ）に代表される制御装置１２が接続されている。
【００１５】
該制御装置１２は演算部１３、記憶部１４、表示部１５、入力部１６を具備し、前記記憶部１４には演算処理に必要な種々のプログラムが設定入力されていると共に施工図に基づく地形データ、即ち平面座標に対する地面の高さデータ、更に、前記ブルドーザ２の位置を演算する為のプログラムが設定入力され、更に前記回転レーザ装置１の機械高、及び前記ブレード刃先５ａから前記レベルセンサ７の基準位置迄の距離等が設定入力されている。
【００１６】
前記自動測量装置１０について説明する。
【００１７】
三脚１７に基盤部１８を介して托架部１９が鉛直軸心を中心に回転可能に設けられ、該托架部１９には水平軸心を中心に回転可能に望遠鏡部２１が設けられている。前記基盤部１８に水平モータ２２が設けられ、前記托架部１９に高度モータ２３が設けられている。
【００１８】
前記托架部１９には制御部２４、回転駆動部２５、測距部２９が設けられている。前記回転駆動部２５は前記制御部２４により制御され、前記回転駆動部２５により前記水平モータ２２、高度モータ２３が駆動される。前記基盤部１８の回転支持部、前記望遠鏡部２１の回転支持部にはそれぞれ水平角エンコーダ２６、高度角エンコーダ２７が設けられ、これら水平角エンコーダ２６、高度角エンコーダ２７からの回転角検出信号は測角部２８に入力され、前記托架部１９の水平回転角及び基準方向に対する水平角が検出され、又前記望遠鏡部２１の高度回転角及び高度角が検出される。前記測角部２８からの回転角検出信号は前記制御部２４にフィードバックされ、該制御部２４は前記回転角検出信号に基づき前記回転駆動部２５を介して前記水平モータ２２、高度モータ２３の回転量を制御する。
【００１９】
前記望遠鏡部２１には発光部３１、変調回路３２、受光部３３が設けられ、前記発光部３１は対象物即ち前記回転レーザ装置１に向け追尾光３４又は測距光３０を発し、前記変調回路３２は前記追尾光３４又は測距光３０のいずれかについて通信データに基づく変調をするものであり、該変調により受光側に光通信を可能とする。
【００２０】
前記受光部３３は前記回転レーザ装置１に設けられたプリズム４５からの反射測距光を受光し、受光信号を前記測距部２９に出力し、該測距部２９は対象物迄の距離を測量し、測量結果は前記制御部２４に入力される。
【００２１】
同様に受光部３３はプリズム４５から反射された追尾光３４を受光し、受光信号に基づいて制御部はプリズム４５が視準中心となる様に回転駆動部を制御する。尚、追尾光は別の発光部、受光部としてもよい。
【００２２】
前記回転レーザ装置１について、図４、図５を参照して説明する。
【００２３】
回転レーザ装置１はレーザ光線４の照射方向を傾斜させる傾斜機構、及び該傾斜機構を制御する制御部を有し、レーザ光線４の照射方向を傾斜させることができ、レーザ光線４を回転させることにより水平基準面又は傾斜した基準面が形成される。
【００２４】
回転レーザ装置１は回転照射装置本体３５、該回転照射装置本体３５からのレーザ光線４を検出すると共に該レーザ光線４を前記回転照射装置本体３５に向かって反射する前記レベルセンサ７とを具備し、更に前記回転照射装置本体３５は下位に位置する整準部３６を介して三脚３７に設置される。
【００２５】
更に、前記回転照射装置本体３５は前記レーザ光線４を射出する発光部３８、前記レーザ光線４を基準平面内に回転照射する回動部３９、前記発光部３８を垂直軸心を中心に回転させる回転部４１と、前記発光部３８を水平軸を中心に傾動させ、前記レーザ光線４が形成する基準面の傾斜を設定する傾斜設定部４２と、傾斜角を検出する傾斜検出部４３、入射光を受光すると共に入射光の方向を検出する受光部４４、前記回転照射装置本体３５の整準を行う前記整準部３６から主に構成される。
【００２６】
前記回転照射装置本体３５の上面には更に、前記回動部３９の回転中心延長上に再帰反射プリズム４５、信号受信部４６が設けられ、図３に示す様に前記再帰反射プリズム４５は前記発光部３１からの追尾光３４及び測距光３０を前記受光部３３に向け反射し、前記信号受信部４６は前記測距光３０を受光し、該測距光３０の変調を検出し、該測距光３０に重合された通信データを検出する様になっている。
【００２７】
前記回転照射装置本体３５は上部に前記回動部３９から前記レーザ光線４が射出される受光窓４７を具備し、自動測量装置１０からの追尾光３４又は測距光３０は前記受光窓４７を通って入射し、前記回転照射装置本体３５内部に設けられた前記受光部４４に受光される様になっている。
【００２８】
信号受信部４６の受信により受光部４４が自動測量装置１０の方向を検知し、自動測量装置１０からの通信データにより基準方向に回転照射装置本体の向きを合わせる。
【００２９】
前記回転照射装置本体３５のケーシング４８の底部に垂直軸部４９を介して垂直軸心を中心に本体フレーム５１が回転自在に設けられ、前記垂直軸部４９と同心に回転部ギア５２が取付けられると共に回転部エンコーダ５３が設けられている。又前記ケーシング４８側には回転部モータ５４が設けられ、該回転部モータ５４の出力軸は前記回転部ギア５２に噛合している。前記回転部モータ５４を駆動することで前記回転部ギア５２を介して前記本体フレーム５１が回転し、回転角は前記回転部エンコーダ５３により検知され、該検出結果は制御部（ＣＰＵ）７２に入力される。
【００３０】
前記ケーシング４８の底部には前記整準部３６が設けられている。該整準部３６は、前記三脚３７に固定される固定基板５５と前記ケーシング４８の底面との間には整準螺子５６を有している。該整準螺子５６は三角形の頂点に位置する様３本設けられており、上端部は前記ケーシング４８に螺合し、下端は前記固定基板５５に回転自在に嵌合している。又、前記整準螺子５６はそれぞれギア列５７を介して整準モータ５８に連結されている。而して、該整準モータ５８により前記ギア列５７を介して前記整準螺子５６が回転することで、前記ケーシング４８と固定基板５５との間隙が変化し、前記回転照射装置本体３５を整準の為所望の傾きに傾斜させることができる。
【００３１】
該回転照射装置本体３５の傾きは前記本体フレーム５１に設けられた傾斜センサ５９，６０により検出され、該傾斜センサ５９，６０の検出結果を前記整準モータ５８の駆動にフィードバックさせることで整準が行われる。尚、３本の整準螺子５６の内１本を省略して、１つを傾動可能な単なる支点としてもよい。
【００３２】
前記本体フレーム５１に水平な傾動軸６１を介して前記発光部３８が回転自在に設けられ、前記本体フレーム５１には傾動モータ６２が設けられ、該傾動モータ６２と前記傾動軸６１とはギア列６３を介して連結している。又、前記傾動軸６１には前記発光部３８の傾動角を検出する前記傾斜検出部４３が取付けられている。該傾斜検出部４３は例えばエンコーダによって構成されている。前記傾動モータ６２を駆動し、前記ギア列６３を介して前記発光部３８を傾斜させることができ、傾斜角は前記傾斜検出部４３により検出される。
【００３３】
前記発光部３８の上端には前記回動部３９が回転自在に設けられ、該回動部３９には走査ギア６４が設けられ、該走査ギア６４は走査モータ６５の駆動ギア６６に噛合し、前記走査モータ６５は前記発光部３８に固着されている。前記走査モータ６５による前記駆動ギア６６の駆動により、前記走査ギア６４を介して前記回動部３９が回転する。
【００３４】
前記回動部３９は前記発光部３８から入射された前記レーザ光線４の光軸をペンタプリズム６７により９０°変向して投射窓６８を通してレーザ平面を形成する様に回転するものである。前記ペンタプリズム６７は前記発光部３８の光軸を中心に回転する回転支持体６９に設けられ、該回転支持体６９は前記走査ギア６４、駆動ギア６６を介して前記走査モータ６５に連結されている。前記回転支持体６９の回転状態は、該回転支持体６９に設けられたエンコーダ７１により検出され、該エンコーダ７１の検出信号は前記制御部７２に入力される。
【００３５】
又、前記発光部３８の傾斜角は前記発光部３８の傾動軸６１に設けられた前記傾斜検出部４３により検出される。該傾斜検出部４３はエンコーダを具備し、該エンコーダからの出力信号は前記制御部７２に入力される。該制御部７２は前記傾斜検出部４３からの信号を基に所定の傾斜角迄の前記発光部３８の傾斜を演算する。前記傾動モータ６２は傾動モータ駆動部７３により駆動され、傾斜設定は前記傾斜検出部４３の出力が所定の傾斜角になる迄前記傾動モータ６２を駆動することで達成される。
【００３６】
前記受光部４４は前記ケーシング４８に固定されてもよいが、好ましくは前記発光部３８に設け、該発光部３８と一体に傾動可能とする。
【００３７】
前記受光部４４について説明する。
【００３８】
前記受光窓４７に対峙して集光レンズ７５が設けられ、該集光レンズ７５からの入射光は受光素子７７上に集光される。該受光素子７７からの受光信号は検出部８１に入力され、該検出部８１で検出された前記自動測量装置１０からの入射光は前記制御部７２に入力される。又、該制御部７２には前記回転部エンコーダ５３からの信号が入力される。
【００３９】
前記制御部７２は前記反射光検出部８１からの信号、回転部エンコーダ５３からの信号に基づき前記自動測量装置１０の方向を検知し、前記回転照射装置本体３５がどの方向にどの程度の角度回転しているか算出する。
【００４０】
前記三脚３７について説明する。
【００４１】
前記回転照射装置本体３５は前記固定基板５５を介して昇降機構部８７に固定されており、該昇降機構部８７は前記回転照射装置本体３５を昇降する。前記昇降機構部８７は高低モータ８８、該高低モータ８８を回転駆動する駆動部８９、前記回転照射装置本体３５の高さを検出する高低検出エンコーダ９１等を具備し、前記回転照射装置本体３５の高さ方向の位置を調整可能であると共に高さ位置を検出可能となっている。
【００４２】
前記レベルセンサ７を図６に於いて説明する。
【００４３】
レーザ光を受光する受光部９４はレベルセンサ７の側面に上下に延びる帯状に配設され、又該受光部９４は角度を持って設けられている。前記受光部９４は受光素子を上下に連設したものであり、受光している受光素子の位置から該受光部９４のどの部分で前記レーザ光線４を受光しているかを判断できる様になっている。又、背面には前記ポール６が嵌合する溝９５が設けられ、該溝９５に前記ポール６を嵌合した状態で前記レベルセンサ７は取付けられる。
【００４４】
前記ブルドーザ２は前記ブレード５の位置を制御する為の演算部９６、電気／油圧回路９７、油圧シリンダ９８とを有している。
【００４５】
前記レベルセンサ７は前記ポール６に取付けられ、前記ブレード５のブレード刃先５ａと前記レベルセンサ７の基準位置との距離は既知の値となっている。該レベルセンサ７による前記レーザ光線４の検出信号は前記演算部９６に入力され、該演算部９６では前記ブレード刃先５ａの高さが演算され、前記演算部９６は前記電気／油圧回路９７に駆動制御信号を発する。該電気／油圧回路９７は電気信号を油圧に変換して前記油圧シリンダ９８を駆動し、該油圧シリンダ９８は前記ブレード５を上下動させ位置を決定する。前記演算部９６には表示部９９が接続され、該表示部９９には前記ブレード５の位置或は該ブレード５による掘削の状態が表示される。
【００４６】
１０１は前記演算部９６に接続された操作部であり、前記表示部９９の表示に基づき直接手動操作をすることができる。前記表示部９９の表示を見ながら手動で前記ブレード５を昇降させ、位置決め操作をするものであり、前記操作部１０１からの信号は前記演算部９６に入力され、該演算部９６は入力信号に基づき前記電気／油圧回路９７を介して前記油圧シリンダ９８を駆動する。
【００４７】
尚、表示はレベルセンサ７に直接設けられていてもよく、表示を見ながら操作してもよい。
【００４８】
以下作用を説明する。
【００４９】
施工予定の範囲に複数の回転レーザ装置１ａ，１ｂ，１ｃを配置し、施工予定範囲から外れた位置で且つ既知点に前記自動測量装置１０を配置する。施工前に設置される回転レーザ装置１ａ，１ｂ，１ｃ、自動測量装置１０の高さは、一致せず異なっている。
【００５０】
前記制御装置１２より前記自動測量装置１０を作動させ、該自動測量装置１０と前記回転レーザ装置１ａ，１ｂ，１ｃそれぞれとの距離（測距）、位置（測角）を測定する。
【００５１】
前記自動測量装置１０の前記制御部２４が前記制御装置１２からの指令を受け前記発光部３１を駆動し、前記追尾光３４を照射する。更に、前記制御部２４は前記回転駆動部２５を介して前記水平モータ２２、高度モータ２３を駆動し、高低角を変えながら前記追尾光３４を回転走査し、前記回転照射装置本体３５を探査する。前記追尾光３４が前記回転照射装置本体３５の再帰反射プリズム４５によって反射され、反射光を前記受光部３３が検出すると、前記再帰反射プリズム４５が望遠鏡の視準中心になる様に制御される。該再帰反射プリズム４５が視準中心になると前記変調回路３２を介して前記発光部３１より測距光３０が照射され、前記受光部３３により反射光が受光されると、前記測距部２９により、距離が測定され、前記測角部２８により、水平角、高度角が検出される。又、前記自動測量装置１０と前記回転照射装置本体３５との距離、前記回転照射装置本体３５の高度角に基づき、該回転照射装置本体３５の高さ位置が測定される。
【００５２】
次に、前記変調回路３２は前記回転レーザ装置１を整準させる為の通信データを前記測距光３０に重合させ、該測距光３０を前記信号受信部４６に向け照射する。該信号受信部４６が前記測距光３０を受光し、通信データを検出すると前記回転照射装置本体３５の前記制御部７２は前記整準部３６を駆動して前記回転照射装置本体３５の整準を行う。整準は前記傾斜センサ５９，６０からの信号を基に前記整準モータ５８を駆動して行われる。
【００５３】
この時回転照射装置本体３５は自動測量装置１０の方向を検出し、更に、前記回転レーザ装置１ａ，１ｂ，１ｃの各制御部７２はそれぞれを基準方向に向かせる様に前記回転部モータ５４を駆動する。
【００５４】
前記回転レーザ装置１ａ，１ｂ，１ｃ自体に関する測量が行われると、前記演算部１３は前記回転レーザ装置１ａ，１ｂ，１ｃの測量データ（位置データ）と前記記憶部１４に記憶された施工データと建設機械のレベルセンサ７の高さから建設機械を制御する為の前記回転レーザ装置１ａ，１ｂ，１ｃ各位置に於ける回転レーザ装置１ａ，１ｂ，１ｃそれぞれの機械高、基準方向を算出する。該機械高は前記回転レーザ装置１の高さを同じとする場合に使用され、前記基準方向は各回転レーザ装置の回転の同期と、基準面の傾斜を設定をする場合に使用される。
【００５５】
前記演算部１３の演算結果は前記制御部２４に入力され、該制御部２４は演算結果を基に前記変調回路３２を介して、前記発光部３１を駆動し演算結果を通信データとして測距光３０に重合させる。尚、データの送信は光通信に限らず、前記自動測量装置１０側に無線送信機、前記回転レーザ装置１側に無線受信機を設け、無線通信を行ってもよい。
【００５６】
前記回転レーザ装置１ａ，１ｂ，１ｃそれぞれに対して演算結果が送信される。前記信号受信部４６からの受光信号は前記制御部７２に入力され、該制御部７２は測距光３０に重合された通信データを分離演算し前記回転照射装置本体３５を基準方向に向けると共に、各回転レーザ装置が前記レーザ光線４により形成する基準面が同一となり、建設機械を制御するのに適した高さとなる様に前記駆動部８９を介して前記高低モータ８８を駆動し、前記高低検出エンコーダ９１からの信号を基に高さ偏差を解消する。
【００５７】
又、前記測距光３０に重合された通信データとしては、基準面の傾斜角があり、前記制御部７２は前記傾斜設定部４２を作動させる。該傾斜設定部４２は前記傾動モータ６２を駆動し、前記ギア列６３を介して前記発光部３８を傾動させ、単一の傾斜面を形成する様に前記回動部３９の回転軸を所要の方向に所定角傾斜させる。この時高さ方向も調整される。
【００５８】
前記回転レーザ装置１ａ，１ｂ，１ｃそれぞれの機械高調整、基準面傾斜角設定、基準方向設定が完了すると前記発光部３８が駆動され、前記レーザ光線４が照射され、更に同期回転される。同期回転されることで前記回転レーザ装置１ａ，１ｂ，１ｃからのレーザ光線４が同時に前記レベルセンサ７に入射することがなく、受光するタイミングを識別することにより、前記ブルドーザ２側で前記回転レーザ装置１ａ，１ｂ，１ｃが形成する基準面１１ａ，１１ｂ，１１ｃの判別を行うことができる。
【００５９】
尚、前記回転レーザ装置１ａ，１ｂ，１ｃが発するレーザ光線４を個別に変調させ、前記ブルドーザ２側で変調の態様を識別することで、前記基準面１１ａ，１１ｂ，１１ｃの判別を行う様にしてもよい。
【００６０】
而して、前記回転レーザ装置１ａ，１ｂ，１ｃにより施工予定範囲全域に所望の基準面を形成することができる。
【００６１】
基準面が形成されると前記ブレード５の位置合わせが行われる。
【００６２】
前記レベルセンサ７からの受光信号により前記演算部９６は前記レベルセンサ７に於ける受光位置を検出し、受光位置と基準位置とを比較演算して、偏差があれば該偏差を修正する様に前記電気／油圧回路９７に駆動制御信号を発する。該電気／油圧回路９７は前記油圧シリンダ９８を駆動して前記ブレード５を上下させる。前記レベルセンサ７は前記ブレード５と一体に上下するので、該ブレード５の上下量は前記レベルセンサ７の上下量と一致し、該レベルセンサ７での受光位置が基準位置に合致することで前記ブレード５の位置が決定される。
【００６３】
前記ブルドーザ２を移動させ整地作業が行われる。該ブルドーザ２の移動により、前記レベルセンサ７での受光位置が変化するが、受光位置を基準位置となる様に前記電気／油圧回路９７を介して前記ブレード５の位置を制御すれば施工予定範囲全域亘り、施工データに合致した整地が行える。
【００６４】
尚、前記ブルドーザ２側に該ブルドーザ２の位置を測定するＧＰＳ（汎地球測位システム）１０２（図２参照）を設けると共に、前記演算部９６の記憶部に地形データ等を含む施工データ及び基準面に対する施工位置の高さ偏差を演算する施工プログラム等を設定入力しておき、前記演算部９６が基準面に対し高さ偏差を含む制御を前記電気／油圧回路９７に対して行えば、基準面に対して凹凸のある施工、湾曲した面の施工も或は施工範囲が帯状に延びている場合に所定の進路での施工も可能となる。
【００６５】
尚、前記ブレード５の高さ調整は前記ブルドーザ２に搭乗した整地作業者が前記表示部９９に表示される前記レベルセンサ７の受光状態を基に前記操作部１０１から前記電気／油圧回路９７を介して手動制御してもよい。
【００６６】
尚、上記実施の形態では前記レベルセンサ７は前記ブレード５に設けたが、前記油圧シリンダ９８の伸縮状態、或は前記ブレード５を支持するアームの位置を介して前記ブレード刃先５ａの位置を検出する様にすれば、前記レベルセンサ７は前記ブルドーザ２の車体に設けることも可能である。
【００６７】
【発明の効果】
以上述べた如く本発明によれば、複数の回転レーザ装置を用い基準面を設定可能としたので、広範囲に亘るレーザ基準面の形成が可能であり、同一施工場所での基準面の再設定作業が省略でき、又レーザ光線を遮る障害物がある様な施工場所でも基準面の再設定作業無しで施工が行え、施工途中で作業を中断し、再設定をする煩雑さを解消でき、作業能率が向上すると共に再設定時の誤差の発生を防止するという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す説明図である。
【図２】同前本発明の実施の形態を示す平面配置図である。
【図３】同前本発明の実施の形態を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態で使用される回転照射装置本体の断面概略図である。
【図５】本発明の実施の形態で使用される回転照射装置本体のブロック図である。
【図６】本発明の実施の形態で使用されるレベルセンサの斜視図である。
【図７】従来例の説明図である。
【符号の説明】
１回転レーザ装置
２ブルドーザ
５ブレード
７レベルセンサ
１０自動測量装置
１２制御装置
１３演算部
２４制御部
３５回転照射装置本体
３７三脚
４２傾斜設定部
４５再帰反射プリズム
４６信号受信部
７２制御部
８７昇降機構部
８８高低モータ
８９駆動部
９６演算部
９７電気／油圧回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a rotating laser device that forms a reference plane when performing civil engineering work such as leveling work, and a construction machine control system when operating a construction machine that performs civil engineering work, and in particular, rotation of a laser beam for controlling the height of leveling. The present invention relates to a construction machine control system that uses a laser reference surface formed by irradiation.
[0002]
[Prior art]
When performing leveling work on the land and road pavement using construction machines such as bulldozers and graders, it is necessary to provide a standard for the height of the leveling. In recent years, a system using a laser beam has become widespread in order to determine a height that serves as a reference for leveling work. There is a construction machine control system equipped with a rotating laser device as a system using this laser beam.
[0003]
FIG. 7 shows a case where this construction machine control system is adopted for a bulldozer.
[0004]
In FIG. 7, reference numeral 1 denotes a rotary laser device, and 2 denotes a bulldozer. The rotating laser device 1 irradiates and rotates a laser beam 4 in the horizontal direction to form a reference plane by the laser beam 4.
[0005]
The bulldozer 2 has a blade 5 supported so as to be movable up and down, and a pole 6 is erected on the blade 5, and a level sensor 7 is attached to the pole 6. The level sensor 7 receives the laser beam 4 from the rotating laser device 1 and detects the light receiving position, and the bulldozer 2 detects the height of the blade 5 based on the light reception signal from the level sensor 7. A control device (not shown) for detecting the position and controlling the height of the blade 5 based on the detection result is provided.
[0006]
Since the horizontal reference plane is formed by the laser beam 4 as described above, the ground can be leveled by making the distance between the horizontal reference plane and the blade edge 5 'of the blade 5 constant. It is also possible to change the height of the leveling surface by changing the distance to the blade edge 5 '.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The laser beam 4 emitted from the rotary laser device 1 is limited in light intensity and has a limited reach. For this reason, once the rotary laser device 1 is set at a relatively small construction site, the reach of the laser beam 4 is within the construction range. However, at a wide construction site, the rotary laser device 1 is set. There was the trouble of having to fix it.
[0008]
Similarly, when the road is bent due to road construction or the like and the laser beam 4 is blocked by an obstacle such as a mountain, the rotary laser device 1 must be reset as the work proceeds. It was. In addition, there is a case where an error at the time of resetting is caused along with the complexity associated with the resetting.
[0009]
In view of such circumstances, the present invention makes it possible to set a reference surface over a wide range using a plurality of rotary laser devices, interrupting the work in the middle of construction, eliminating the complexity of resetting, and preventing the occurrence of errors. Is.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The present invention detects a laser reference plane and performs leveling work based on the reference plane. A plurality of rotary laser apparatuses that rotate and irradiate laser light to form a laser reference plane, and at least a height of the rotary laser apparatus. And a surveying device for measuring the position, the surveying device comprising transmission means for transmitting communication data relating to a reference surface to be formed based on the measurement result to the rotating laser device, and the rotating laser device having a receiving function The rotating laser device relates to a laser reference surface forming device that forms a laser reference surface having a predetermined height based on communication data transmitted from the surveying device. A plurality of rotating laser devices to be formed and a surveying device that measures at least the height position of the rotating laser device, and the reference surface that the surveying device should form based on the measurement result Transmission means for transmitting communication data related to the rotating laser device, the rotating laser device comprising a receiving function, an inclination means for inclining a laser reference plane, and a setting means for directing the rotating laser apparatus itself in a reference direction, the rotation The laser device relates to a laser reference surface forming device that forms a laser reference surface tilted toward a reference direction at a predetermined height based on communication data transmitted from the surveying device, and the rotating laser device is a device. The laser reference surface forming device has a lifting / lowering means for moving up and down the main body and forms a laser reference surface at a predetermined height based on communication data from the surveying device, and the rotary laser device is the surveying device. The apparatus has a reflecting prism for measuring the position, and the reflecting prism relates to a laser reference surface forming apparatus provided on the rotating shaft of the rotating laser apparatus. In addition, the rotary laser device includes a GPS receiver, and a laser reference surface forming device in which a plurality of rotary laser devices are synchronously driven by a clock function of the GPS, and the rotary laser device or the surveying At least one of the devices has a clock function, and a laser reference surface forming device in which a plurality of rotating laser devices are driven synchronously based on the clock function, and further, a laser reference surface is formed by rotating and irradiating laser light. A plurality of rotating laser devices, a surveying device that measures at least the height position of the rotating laser device, and a construction machine that performs construction work based on the laser reference plane, the surveying device based on the measurement results Transmission means for transmitting communication data relating to a reference surface to be formed to the rotary laser device, the rotary laser device having a reception function, and the construction machine Includes a light receiving sensor for receiving laser light from the rotating laser device, the rotating laser device forms a laser reference surface having a predetermined height based on communication data transmitted from the surveying device, and the construction machine performs laser It relates to a construction machine control system that performs construction work with a reference plane as a reference, and also measures a plurality of rotary laser devices that form a laser reference surface by rotating and irradiating laser light, and measures at least the height position of the rotary laser device. And a construction machine that performs construction work based on the laser reference surface, and the surveying device includes transmission means for transmitting communication data regarding the reference surface to be formed based on the measurement result to the rotating laser device. The rotating laser device includes a receiving function, a tilting unit for tilting the laser reference plane, and a setting unit for directing the rotating laser device itself in the reference direction. A construction machine includes a light receiving sensor for receiving laser light from the rotary laser device, and the rotary laser device is tilted toward a reference direction at a predetermined height based on communication data transmitted from the surveying device. A construction sensor control system in which the construction machine performs construction work with reference to a laser reference plane, and the construction machine receives a laser beam from the rotary laser device, and a construction machine The construction machine control system includes a GPS for measuring the position of the robot and construction data at the position, and performs construction work according to a predetermined plan using the laser reference plane as a reference.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0012]
1 to 3, the same components as those shown in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
[0013]
In the present embodiment, reference surfaces 11a, 11b, and 11c that cover a wide area are formed by a plurality (three in the drawing) of rotary laser devices 1a, 1b, and 1c and one automatic surveying device 10, and the reference surfaces are formed. Civil engineering work by the bulldozer 2 is performed with reference to 11a, 11b, and 11c.
[0014]
A plurality of rotary laser devices 1a, 1b, and 1c are arranged in a range where construction is scheduled. The distance between the plurality of rotary laser devices 1a, 1b, and 1c is set such that the formed reference surfaces 11a, 11b, and 11c overlap each other by a predetermined amount. The automatic surveying device 10 is arranged at a position away from the construction range and at a known point. A controller 12 represented by a personal computer (PC) is connected to the automatic surveying instrument 10.
[0015]
The control device 12 includes a calculation unit 13, a storage unit 14, a display unit 15, and an input unit 16, and various programs necessary for calculation processing are set and input to the storage unit 14 and terrain based on construction drawings. Data, that is, ground height data with respect to plane coordinates, and a program for calculating the position of the bulldozer 2 are set and inputted. Further, the mechanical height of the rotary laser device 1 and the blade edge 5a to the level sensor 7 are input. The distance to the reference position is set and input.
[0016]
The automatic surveying apparatus 10 will be described.
[0017]
A rack 19 is provided on the tripod 17 via a base 18 so as to be rotatable about a vertical axis, and the telescope 19 is provided on the rack 19 so as to be rotatable about a horizontal axis. . A horizontal motor 22 is provided on the base portion 18, and an advanced motor 23 is provided on the rack portion 19.
[0018]
The rack 19 is provided with a control unit 24, a rotation driving unit 25, and a distance measuring unit 29. The rotation driving unit 25 is controlled by the control unit 24, and the horizontal motor 22 and the altitude motor 23 are driven by the rotation driving unit 25. A horizontal angle encoder 26 and an altitude angle encoder 27 are provided on the rotation support portion of the base portion 18 and the rotation support portion of the telescope portion 21 respectively. The rotation angle detection signals from these horizontal angle encoder 26 and altitude angle encoder 27 are The angle is input to the angle measuring unit 28, and the horizontal rotation angle of the mount unit 19 and the horizontal angle with respect to the reference direction are detected, and the altitude rotation angle and altitude angle of the telescope unit 21 are detected. The rotation angle detection signal from the angle measuring unit 28 is fed back to the control unit 24, and the control unit 24 rotates the horizontal motor 22 and the altitude motor 23 via the rotation driving unit 25 based on the rotation angle detection signal. Control the amount.
[0019]
The telescope unit 21 is provided with a light emitting unit 31, a modulation circuit 32, and a light receiving unit 33. The light emitting unit 31 emits tracking light 34 or ranging light 30 toward an object, that is, the rotating laser device 1, and the modulation circuit 32 modulates either the tracking light 34 or the distance measuring light 30 based on communication data, and enables optical communication to the light receiving side by the modulation.
[0020]
The light receiving unit 33 receives reflected distance measuring light from the prism 45 provided in the rotary laser device 1 and outputs a light reception signal to the distance measuring unit 29. The distance measuring unit 29 determines the distance to the object. Surveying is performed, and the survey result is input to the control unit 24.
[0021]
Similarly, the light receiving unit 33 receives the tracking light 34 reflected from the prism 45, and the control unit controls the rotation driving unit so that the prism 45 becomes a collimation center based on the received light signal. The tracking light may be another light emitting unit or light receiving unit.
[0022]
The rotary laser device 1 will be described with reference to FIGS.
[0023]
The rotating laser device 1 has a tilting mechanism that tilts the irradiation direction of the laser beam 4 and a control unit that controls the tilting mechanism, and can tilt the irradiation direction of the laser beam 4 to rotate the laser beam 4. As a result, a horizontal reference plane or an inclined reference plane is formed.
[0024]
The rotary laser device 1 includes a rotary irradiation device main body 35 and the level sensor 7 that detects the laser beam 4 from the rotary irradiation device main body 35 and reflects the laser beam 4 toward the rotary irradiation device main body 35. Further, the rotary irradiation device main body 35 is installed on a tripod 37 via a leveling unit 36 located at a lower position.
[0025]
Further, the rotary irradiation apparatus main body 35 rotates the light emitting unit 38 for emitting the laser beam 4, the rotating unit 39 for rotating and irradiating the laser beam 4 in a reference plane, and the light emitting unit 38 about the vertical axis. The rotation unit 41, the light emitting unit 38 is tilted about the horizontal axis, the inclination setting unit 42 that sets the inclination of the reference plane formed by the laser beam 4, the inclination detection unit 43 that detects the inclination angle, and the incident light The light receiving unit 44 that detects the direction of incident light and the leveling unit 36 that performs leveling of the rotary irradiation device main body 35 are mainly configured.
[0026]
A retroreflective prism 45 and a signal receiving unit 46 are further provided on the upper surface of the rotary irradiation device main body 35 on the rotation center extension of the rotating unit 39. As shown in FIG. The tracking light 34 and the ranging light 30 from the unit 31 are reflected toward the light receiving unit 33, and the signal receiving unit 46 receives the ranging light 30, detects the modulation of the ranging light 30, and detects the ranging light 30. Communication data superposed on the distance light 30 is detected.
[0027]
The rotary irradiation device main body 35 is provided with a light receiving window 47 through which the laser beam 4 is emitted from the rotating portion 39, and the tracking light 34 or the distance measuring light 30 from the automatic surveying device 10 passes through the light receiving window 47. The incident light passes through and is received by the light receiving portion 44 provided in the rotary irradiation device main body 35.
[0028]
The light receiving unit 44 detects the direction of the automatic surveying device 10 by reception of the signal receiving unit 46, and aligns the direction of the rotary irradiation device main body with the reference direction based on the communication data from the automatic surveying device 10.
[0029]
A main body frame 51 is rotatably provided around a vertical axis through a vertical shaft portion 49 at a bottom portion of the casing 48 of the rotary irradiation device main body 35, and a rotating portion gear 52 is attached concentrically with the vertical shaft portion 49. In addition, a rotary encoder 53 is provided. A rotary motor 54 is provided on the casing 48 side, and an output shaft of the rotary motor 54 meshes with the rotary gear 52. By driving the rotating unit motor 54, the main body frame 51 rotates through the rotating unit gear 52, the rotation angle is detected by the rotating unit encoder 53, and the detection result is input to the control unit (CPU) 72. Is done.
[0030]
The leveling portion 36 is provided at the bottom of the casing 48. The leveling unit 36 has a leveling screw 56 between the fixed substrate 55 fixed to the tripod 37 and the bottom surface of the casing 48. Three leveling screws 56 are provided so as to be positioned at the apex of the triangle, and an upper end portion is screwed to the casing 48 and a lower end is rotatably fitted to the fixed substrate 55. The leveling screws 56 are connected to a leveling motor 58 through gear trains 57, respectively. Thus, when the leveling screw 56 is rotated by the leveling motor 58 via the gear train 57, the gap between the casing 48 and the fixed substrate 55 is changed, and the rotary irradiation device body 35 is leveled. Because of the quasi, it can be inclined to a desired inclination.
[0031]
The tilt of the rotary irradiation device main body 35 is detected by tilt sensors 59 and 60 provided on the main body frame 51, and leveling is performed by feeding back the detection results of the tilt sensors 59 and 60 to the driving of the leveling motor 58. Is done. Note that one of the three leveling screws 56 may be omitted, and one may be a simple fulcrum that can be tilted.
[0032]
The light emitting section 38 is rotatably provided on the main body frame 51 via a horizontal tilt shaft 61, and the main body frame 51 is provided with a tilt motor 62. The tilt motor 62 and the tilt shaft 61 are arranged in a gear train. 63 is connected. Further, the tilt detecting unit 43 for detecting the tilt angle of the light emitting unit 38 is attached to the tilting shaft 61. The inclination detector 43 is constituted by an encoder, for example. The light emitting unit 38 can be tilted through the gear train 63 by driving the tilting motor 62, and the tilt angle is detected by the tilt detecting unit 43.
[0033]
The rotating part 39 is rotatably provided at the upper end of the light emitting part 38, the scanning part 64 is provided with a scanning gear 64, and the scanning gear 64 meshes with a drive gear 66 of a scanning motor 65, The scanning motor 65 is fixed to the light emitting unit 38. When the driving gear 66 is driven by the scanning motor 65, the rotation unit 39 is rotated via the scanning gear 64.
[0034]
The rotating unit 39 rotates the optical axis of the laser beam 4 incident from the light emitting unit 38 so as to form a laser plane through the projection window 68 by turning 90 ° by the pentaprism 67. The pentaprism 67 is provided on a rotation support 69 that rotates about the optical axis of the light emitting unit 38, and the rotation support 69 is connected to the scanning motor 65 via the scanning gear 64 and the drive gear 66. Yes. The rotation state of the rotation support 69 is detected by an encoder 71 provided on the rotation support 69, and a detection signal of the encoder 71 is input to the control unit 72.
[0035]
The tilt angle of the light emitting unit 38 is detected by the tilt detecting unit 43 provided on the tilting shaft 61 of the light emitting unit 38. The inclination detector 43 includes an encoder, and an output signal from the encoder is input to the controller 72. The control unit 72 calculates the tilt of the light emitting unit 38 up to a predetermined tilt angle based on the signal from the tilt detection unit 43. The tilt motor 62 is driven by a tilt motor drive unit 73, and tilt setting is achieved by driving the tilt motor 62 until the output of the tilt detection unit 43 reaches a predetermined tilt angle.
[0036]
The light receiving unit 44 may be fixed to the casing 48, but is preferably provided in the light emitting unit 38 and can be tilted integrally with the light emitting unit 38.
[0037]
The light receiving unit 44 will be described.
[0038]
A condensing lens 75 is provided facing the light receiving window 47, and incident light from the condensing lens 75 is condensed on the light receiving element 77. A light reception signal from the light receiving element 77 is input to the detection unit 81, and incident light from the automatic surveying device 10 detected by the detection unit 81 is input to the control unit 72. Further, a signal from the rotating unit encoder 53 is input to the control unit 72.
[0039]
The control unit 72 detects the direction of the automatic surveying device 10 based on the signal from the reflected light detection unit 81 and the signal from the rotation unit encoder 53, and the rotation irradiation device main body 35 rotates in what direction and how much angle. Calculate whether you are doing.
[0040]
The tripod 37 will be described.
[0041]
The rotary irradiation device main body 35 is fixed to the lifting mechanism 87 through the fixed substrate 55, and the lifting mechanism 87 moves the rotary irradiation device main body 35 up and down. The elevating mechanism 87 includes a height motor 88, a drive unit 89 that rotationally drives the height motor 88, a height detection encoder 91 that detects the height of the rotary irradiation device main body 35, and the like. The position in the height direction can be adjusted and the height position can be detected.
[0042]
The level sensor 7 will be described with reference to FIG.
[0043]
The light receiving portion 94 that receives the laser light is disposed in a strip shape extending vertically on the side surface of the level sensor 7, and the light receiving portion 94 is provided with an angle. The light receiving unit 94 is formed by continuously arranging light receiving elements, and from which position of the light receiving element receiving light, it is possible to determine which part of the light receiving unit 94 receives the laser beam 4. Yes. Further, a groove 95 for fitting the pole 6 is provided on the back surface, and the level sensor 7 is attached in a state where the pole 6 is fitted in the groove 95.
[0044]
The bulldozer 2 has a calculation unit 96 for controlling the position of the blade 5, an electric / hydraulic circuit 97, and a hydraulic cylinder 98.
[0045]
The level sensor 7 is attached to the pole 6, and the distance between the blade edge 5a of the blade 5 and the reference position of the level sensor 7 is a known value. The detection signal of the laser beam 4 by the level sensor 7 is input to the calculation unit 96, which calculates the height of the blade edge 5 a, and the calculation unit 96 is driven to the electric / hydraulic circuit 97. Issue a control signal. The electric / hydraulic circuit 97 converts an electric signal into hydraulic pressure to drive the hydraulic cylinder 98, and the hydraulic cylinder 98 moves the blade 5 up and down to determine its position. A display unit 99 is connected to the calculation unit 96, and the display unit 99 displays the position of the blade 5 or the state of excavation by the blade 5.
[0046]
An operation unit 101 is connected to the calculation unit 96 and can be directly operated manually based on the display on the display unit 99. The blade 5 is moved up and down manually while observing the display on the display unit 99, and a positioning operation is performed. A signal from the operation unit 101 is input to the calculation unit 96, and the calculation unit 96 receives an input signal. Based on this, the hydraulic cylinder 98 is driven via the electric / hydraulic circuit 97.
[0047]
The display may be provided directly on the level sensor 7 or may be operated while viewing the display.
[0048]
The operation will be described below.
[0049]
A plurality of rotary laser devices 1a, 1b, and 1c are arranged in the planned construction range, and the automatic surveying device 10 is arranged at a known point at a position outside the planned construction range. The heights of the rotary laser devices 1a, 1b, 1c, and the automatic surveying device 10 installed before the construction do not match and are different.
[0050]
The control device 12 operates the automatic surveying device 10 to measure the distance (ranging) and position (angle measurement) between the automatic surveying device 10 and the rotary laser devices 1a, 1b, 1c.
[0051]
The control unit 24 of the automatic surveying instrument 10 receives a command from the control device 12, drives the light emitting unit 31, and irradiates the tracking light 34. Further, the control unit 24 drives the horizontal motor 22 and the altitude motor 23 via the rotation drive unit 25, and rotationally scans the tracking light 34 while changing the elevation angle, and searches the rotary irradiation device main body 35. . When the tracking light 34 is reflected by the retroreflective prism 45 of the rotary irradiation apparatus main body 35 and the light receiving unit 33 detects the reflected light, the retroreflective prism 45 is controlled to be the collimation center of the telescope. When the retroreflective prism 45 becomes the collimation center, the distance measuring light 30 is emitted from the light emitting unit 31 via the modulation circuit 32, and when the reflected light is received by the light receiving unit 33, the distance measuring unit 29 The distance is measured, and the angle measuring unit 28 detects a horizontal angle and an altitude angle. The height position of the rotary irradiation device main body 35 is measured based on the distance between the automatic surveying device 10 and the rotary irradiation device main body 35 and the altitude angle of the rotary irradiation device main body 35.
[0052]
Next, the modulation circuit 32 superimposes communication data for leveling the rotary laser device 1 on the distance measuring light 30 and irradiates the distance measuring light 30 toward the signal receiving unit 46. When the signal receiving unit 46 receives the distance measuring light 30 and detects communication data, the control unit 72 of the rotary irradiation device main body 35 drives the leveling unit 36 to level the rotary irradiation device main body 35. I do. Leveling is performed by driving the leveling motor 58 based on signals from the tilt sensors 59 and 60.
[0053]
At this time, the rotary irradiation device main body 35 detects the direction of the automatic surveying device 10, and the control units 72 of the rotary laser devices 1a, 1b, and 1c turn the rotary unit motor 54 so that they are directed in the reference direction. To drive.
[0054]
When surveying is performed on the rotary laser devices 1a, 1b, and 1c themselves, the calculation unit 13 is configured to store survey data (position data) of the rotary laser devices 1a, 1b, and 1c and construction data stored in the storage unit 14. The machine height and reference direction of each of the rotary laser devices 1a, 1b, 1c at the respective positions of the rotary laser devices 1a, 1b, 1c for controlling the construction machine are calculated from the height of the level sensor 7 of the construction machine. The mechanical height is used when the heights of the rotating laser devices 1 are the same, and the reference direction is used when synchronizing the rotation of the rotating laser devices and setting the inclination of the reference surface.
[0055]
The calculation result of the calculation unit 13 is input to the control unit 24. The control unit 24 drives the light-emitting unit 31 via the modulation circuit 32 based on the calculation result and uses the calculation result as communication data to measure distance light. Polymerize to 30. The data transmission is not limited to optical communication, and a wireless transmitter may be provided on the automatic surveying device 10 side and a wireless receiver may be provided on the rotating laser device 1 side to perform wireless communication.
[0056]
Calculation results are transmitted to each of the rotating laser devices 1a, 1b, and 1c. The light reception signal from the signal receiving unit 46 is input to the control unit 72, which separates and calculates the communication data superimposed on the distance measuring light 30, directs the rotary irradiation device body 35 in the reference direction, The height motor 88 is driven via the drive unit 89 so that the reference planes formed by the laser beam 4 in each rotary laser device are the same, and the height is suitable for controlling a construction machine, and the height detection is performed. The height deviation is eliminated based on the signal from the encoder 91.
[0057]
Further, the communication data superimposed on the distance measuring light 30 includes the inclination angle of the reference surface, and the control unit 72 operates the inclination setting unit 42. The tilt setting unit 42 drives the tilting motor 62 and tilts the light emitting unit 38 via the gear train 63 so that the rotation axis of the rotating unit 39 is required to form a single tilted surface. A predetermined angle is inclined in the direction. At this time, the height direction is also adjusted.
[0058]
When the mechanical height adjustment, the reference plane inclination angle setting, and the reference direction setting of the rotary laser devices 1a, 1b, and 1c are completed, the light emitting unit 38 is driven, the laser beam 4 is irradiated, and the synchronous rotation is further performed. By rotating synchronously, the laser beam 4 from the rotary laser devices 1a, 1b, 1c is not incident on the level sensor 7 at the same time, and the timing of receiving light is identified, so that the rotary laser is detected on the bulldozer 2 side. The reference surfaces 11a, 11b, and 11c formed by the devices 1a, 1b, and 1c can be determined.
[0059]
The reference surfaces 11a, 11b, and 11c are discriminated by individually modulating the laser beams 4 emitted from the rotary laser devices 1a, 1b, and 1c and identifying the modulation mode on the bulldozer 2 side. May be.
[0060]
Thus, a desired reference surface can be formed over the entire construction range by the rotary laser devices 1a, 1b, 1c.
[0061]
When the reference surface is formed, the blade 5 is aligned.
[0062]
The calculation unit 96 detects the light receiving position in the level sensor 7 based on the light receiving signal from the level sensor 7, compares the light receiving position with the reference position, and corrects the deviation if there is a deviation. A drive control signal is issued to the electric / hydraulic circuit 97. The electric / hydraulic circuit 97 drives the hydraulic cylinder 98 to move the blade 5 up and down. Since the level sensor 7 moves up and down integrally with the blade 5, the vertical amount of the blade 5 matches the vertical amount of the level sensor 7, and the light receiving position at the level sensor 7 matches the reference position. The position of the blade 5 is determined.
[0063]
The bulldozer 2 is moved to perform leveling work. The light receiving position of the level sensor 7 is changed by the movement of the bulldozer 2, but if the position of the blade 5 is controlled via the electric / hydraulic circuit 97 so that the light receiving position becomes the reference position, the construction planned range The entire level can be leveled with the construction data.
[0064]
A GPS (Global Positioning System) 102 (see FIG. 2) for measuring the position of the bulldozer 2 is provided on the bulldozer 2 side, and construction data and terrain data including terrain data are stored in the storage unit of the arithmetic unit 96. If a construction program or the like for calculating the height deviation of the construction position relative to the reference plane is set and input, and the calculation unit 96 performs control including a height deviation with respect to the reference plane, the reference plane is obtained. On the other hand, it is possible to perform construction with unevenness, construction of a curved surface, or construction on a predetermined path when the construction range extends in a band shape.
[0065]
The height adjustment of the blade 5 is performed by the ground leveling operator who has boarded the bulldozer 2 by using the electric / hydraulic circuit 97 from the operation unit 101 based on the light receiving state of the level sensor 7 displayed on the display unit 99. You may control manually.
[0066]
In the above embodiment, the level sensor 7 is provided on the blade 5, but the position of the blade edge 5 a is detected through the expansion / contraction state of the hydraulic cylinder 98 or the position of the arm that supports the blade 5. In this case, the level sensor 7 can be provided on the vehicle body of the bulldozer 2.
[0067]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the reference surface can be set using a plurality of rotary laser devices, it is possible to form a laser reference surface over a wide range, and to reset the reference surface at the same construction site. Can be omitted without re-setting the reference surface even in construction sites where there are obstacles that block the laser beam, eliminating the trouble of interrupting and resetting the work in the middle of the work. As a result, an excellent effect of preventing an error at the time of resetting is exhibited.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan layout view showing an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic sectional view of a rotary irradiation apparatus main body used in the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram of a rotary irradiation apparatus main body used in the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a perspective view of a level sensor used in the embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an explanatory diagram of a conventional example.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotating laser apparatus 2 Bulldozer 5 Blade 7 Level sensor 10 Automatic survey apparatus 12 Control apparatus 13 Calculation part 24 Control part 35 Rotating irradiation apparatus main body 37 Tripod 42 Inclination setting part 45 Retroreflective prism 46 Signal receiving part 72 Control part 87 Lifting mechanism part 88 High / Low Motor 89 Drive Unit 96 Calculation Unit 97 Electric / Hydraulic Circuit

Claims

A plurality of rotating laser devices that rotate and irradiate laser light to form a laser reference plane, a surveying device that measures the planar position and height position of the rotating laser device, and a blade edge of a construction machine connected to the surveying device It consists of a control device that has the distance to the reference position of the level sensor, terrain data and construction data,
The control device calculates the mechanical height of each of the rotating laser devices based on the measurement result of the surveying device, the distance from the blade edge to the reference position of the level sensor, the topographic data and construction data,
The surveying device includes a transmission unit that transmits communication data relating to the calculated machine height to the rotary laser device, and the rotary laser device has a reception function and an elevating unit that lifts and lowers the device main body. A laser reference surface forming apparatus, wherein the laser reference surface is formed at a predetermined height based on the communication data.

A plurality of rotating laser devices that rotate and irradiate laser light to form a laser reference plane, a surveying device that measures the height position, altitude angle, horizontal angle , and distance of the rotating laser device, and connected to the surveying device for construction Consists of a control device having the distance from the blade edge of the machine to the reference position of the level sensor, terrain data and construction data,
The control device calculates the mechanical height and reference direction of each of the rotating laser devices based on the measurement results of the surveying device, the distance from the blade edge to the reference position of the level sensor, the terrain data, and the construction data. Transmitting means for transmitting communication data relating to the calculated machine height and reference direction to the rotating laser device, the rotating laser device tilting means for tilting the receiving function, the laser reference plane, and the rotating laser device itself in the reference direction A laser reference surface forming device, wherein the rotating laser device forms a laser reference surface inclined toward a reference direction at a predetermined height based on communication data transmitted from the surveying device. apparatus.

3. The laser reference surface forming device according to claim 1, wherein the rotary laser device has a lifting means for moving up and down the device main body, and forms a laser reference surface at a predetermined height based on communication data from the surveying device. .

3. The laser reference plane formation according to claim 1, wherein the rotating laser device has a reflecting prism for measuring the position of the surveying device, and the reflecting prism is provided on a rotating shaft of the rotating laser device. apparatus.

3. The laser reference surface forming apparatus according to claim 1, wherein the rotating laser device includes a GPS receiver, and the plurality of rotating laser devices are driven synchronously by a clock function of the GPS.

3. The laser reference surface forming apparatus according to claim 1, wherein at least one of the rotating laser device or the surveying device has a clock function, and the plurality of rotating laser devices are driven synchronously based on the clock function.

A plurality of rotating laser devices that rotate and irradiate laser light to form a laser reference plane, a surveying device that measures the planar position and height position of the rotating laser device, and a blade edge of a construction machine connected to the surveying device It is composed of a control device having a distance to the reference position of the level sensor, terrain data and construction data, and a construction machine that performs construction work based on the laser reference plane,
The control device calculates the mechanical height of each rotary laser device based on the measurement result of the surveying device, the distance from the blade edge to the reference position of the level sensor, the terrain data and the construction data,
The surveying device includes a transmission unit that transmits communication data relating to the calculated machine height to the rotary laser device, and the rotary laser device has a reception function and an elevating unit that lifts and lowers the device main body. A laser reference plane is formed at a predetermined height based on the communication data of
Construction machine control characterized in that the construction machine includes a level sensor that receives laser light from the rotary laser device, and the construction machine performs a construction work based on a laser reference plane based on a detection result of the level sensor. system.

A plurality of rotating laser devices that rotate and irradiate laser light to form a laser reference plane, a surveying device that measures the planar position and height position of the rotating laser device, and a blade edge of a construction machine connected to the surveying device A control device having the distance to the reference position of the level sensor, terrain data and construction data;
A construction machine that performs construction work based on the laser reference plane,
The control device calculates the measurement results of the surveying device, the distance from the blade edge to the reference position of the level sensor, the terrain data and the construction data, the mechanical height of each of the rotating laser devices, the reference direction,
The surveying device includes a transmission means for transmitting communication data regarding the calculated machine height and reference direction to the rotating laser device,
The rotating laser device includes a receiving function, a tilting unit that tilts the laser reference surface, and a setting unit that directs the rotating laser device itself in the reference direction.
The rotating laser device forms a laser reference surface inclined toward a reference direction at a predetermined height based on communication data transmitted from the surveying device,
Construction machine control characterized in that the construction machine includes a level sensor that receives laser light from the rotary laser device, and the construction machine performs a construction work based on a laser reference plane based on a detection result of the level sensor. system.

The construction machine includes a level sensor that receives the laser beam from the rotating laser device, a GPS that measures the position of the construction machine, and construction data at the position, and a predetermined plan based on the laser reference plane The construction machine control system according to claim 7 or 8, wherein the construction work is performed along the line.