CN1158161A - 激光基准水平面设定装置 - Google Patents

Abstract

采用简单的结构并且不需要工作人员就可进行激光光线照射位置的上下左右方向的位置调整，还可以测定倾斜角的激光基准水平面设定装置是由激光瞄准装置和靶组成的。上述靶具有指示上述靶上规定位置的反射面。上述激光瞄准装置具备：具有可自由转动支撑的激光光线射出部件和反射激光光线的受光部件的激光振荡装置；使该激光振荡装置的至少激光光线射出部件转动的驱动装置；以及根据上述靶的反射面的反射激光光线受光状态，控制上述驱动装置使激光光线射向上述靶的规定位置的控制部。

Description

激光基准水平面设定装置

本发明涉及在土中埋设混凝土管时，设定作为混凝土管埋设位置、姿势等的基准的基准水平面的激光基准水平面设定装置；特别是涉及检出用于该激光基准水平面设定装置的靶及该靶的中心，在靶中心照射激光光线的激光基准水平面设定装置。

在土中埋设混凝土管的具有代表性的操作方法是：从地面往下挖，在挖出的沟中顺序埋设混凝土管，然后再回填土。

在每个一定的直线区段，在设置混凝土管的深度以上挖下地面，并在设置于沟底的台座上设置混凝土管。这时，要调整方向、斜度、特别是要使各混凝土管里面的最低位置相互一致，然后回填土。

这种混凝土管可供用于上下水道等、流通液状物的管道，它有一定的斜度，但不能有弯曲。若埋设的混凝土管为上下左右蛇行时，则上述液状物滞留其中，形成堵塞或在地下泄漏，起不到管道的作用。因此，在上述混凝土管埋设时，适当的基准线是必要的。

激光光线作为基准线是很合适的，即使远距离也不会像线一样松弛，不会对工程形成危害，即使有施工人员、混凝土管等的干扰，该光线也不会被切断。

激光基准水平面设定装置就是在设置混凝土管时形成激光光线基准线的装置。

该激光基准水平面设定装置具有激光瞄准装置及靶，在挖下的最初的工作口或者说沟的起点设置激光瞄准装置，在沟的另一端设置靶。在该靶的中心位置设有表示中心位置的标志，设置该靶时应使其中心位置与要设置的混凝土管的中心位置一致。靶的中心位置由经纬仪等测量仪器决定。

上述激光瞄准装置发出激光光线，调整激光瞄准装置使激光光线照射在靶的中心。调整完成后，激光瞄准装置发出的激光光线即为混凝土管设置时的基准线。

然而，在施工过程中常有操作振动、车辆通过时的振动等，振动经常引起位置偏移，因此要以相当高的频度在中断施工的情况下进行再调整，即必须进行激光瞄准装置和靶位置的调整。

本发明提出一种可以检出靶中心的激光基准水平面设定装置及靶。

该激光基准水平面设定装置由激光瞄准装置及靶构成，该激光瞄准装置由以下部件构成：具有偏振激光光线发射部件和从靶反射的激光光线受光部件并可自由旋转支持的激光振荡装置；可使该激光振荡装置上下左右转动的驱动装置；根据从上述靶反射的激光光线受光状态驱动上述驱动装置的控制装置。上述靶的反射面是具有小球或小棱晶反射层的递归反射面，在左右的任一半上贴设了1/4λ双折射构件。

来自激光瞄准装置的偏振激光光线在水平方向横向扫描靶，当上述激光光线照射到靶上时，在贴有1/4λ双折射构件的反射面反射出与照射的偏振光不同的偏振光。在另一反射面以保存状态反射偏振光。上述激光振荡装置检出来自靶的反射光状态，即通过检出偏振光状态的变化点可检出靶中心，然后上述控制部控制驱动装置使激光光线对着靶中心。于是，水平方向的照射位置就决定了。上下方向照射位置的决定大多采用边目视靶边通过手动或无线操作向中心调整装置的方法。

在埋设混凝土管后，为了确认是否照设定埋设混凝土管，或者作为规定时间后的维修，要进行确认在混凝土管埋设状态下是否产生了随经过时间偏位的工作，即测定流道、管道的倾斜度。图22说明了已有的管道倾斜度测定。

管道1是由连续埋设混凝土管2形成的，在上述管道1的上游端、下游端分别挖设了工作口3、工作口4。在混凝土管2的上游端面的规定位置，例如混凝土管的最下位置，水平设置水准器5进行水平测定，并在该水准器5的水平测定位置垂直设置杆6。同时，在上述混凝土管2的下游侧端面与水准器5测定水平位置相应的位置，即最下位置水平设置水准器7进行水平测定，并在水准器7的位置垂直设置杆8。在地上设置水平测定器9，从水平测定器9读出上述杆6及上述杆8的数值，再根据其数值差和杆6及杆8间的距离测定管道1的倾斜度。

当以上述已有激光基准水平面设定装置及其靶决定激光光线的照射位置时，在靶反射面的一半上贴设1/4λ双折射构件，根据靶反射的激光光线的受光状态检出靶中心，再通过自动位置调整使激光光线照射到中心。在贴设1/4λ双折射构件的反射面反射与照射激光光线的偏振光不同的偏振激光光线，然而另外一个反射面则是以保存照射激光光线偏振状态进行反射的通常的反射面，因此当上述靶板附近有金属等反射面时，由于仅反射保存偏振光的反射光，就存在不可能检出靶中心的问题。

位置的对合大多采用左右自动而上下手动对合的装置，当设置的管道有很大偏差时，不顾及靶将难以调整激光光线。为此，在激光基准水平面设定装置和靶两方面都有必要安排工作人员，因此在位置对合时要有多人参加，不可避免地存在施工中的损失时间的问题。为了节约人员，在靶上设置了可转动90°的机构，自动进行上下位置的对合，但又出现了装置变得复杂和制造费用增高的问题。

此外，在上述已有的管道倾斜测定中，工作人员要实际进入工作口3、工作口4，又必须设置水准器5、水准器7，以及垂直支持杆6、杆8，还需要几个工作人员，则难于提高测定精度。

本发明根据实施情况，可用简单的结构检出靶中心，可用简单的结构不需要人员而进行激光光线照射位置的上下左右位置调整，从而压缩了损耗时间且仅有一个进行操作，以达到节省人力的目的，可实现仅用一人进行完成后管道及已有管道倾斜角测定，并且提高了测定精度。

本发明由激光瞄准装置和靶构成，该靶具有指示该靶上规定位置的反射面，上述激光瞄准装置具有：支持成可自由转动的激光光线发射部件和反射激光光线受光部件的激光振荡装置，转动该激光振荡装置的至少激光光线发射部件的驱动装置，根据从上述靶的反射面的反射激光光线的受光状态控制上述驱动装置使激光光线对向靶规定位置的控制部。从激光振荡装置照射激光光线，横过靶扫描激光光线，用受光部件检出来自反射面的反射光，再根据受光部件的受光状态识别所接收的反射光是来自上述靶的反射光，运算受光状态并根据该运算结果控制驱动装置就可决定激光光线的照射方向，当激光光线的照射方向决定后，就可用在水平设定的照射方向测定对上述照射方向的水平倾斜角。

如上所述，若确实识别了来自靶的反射光，正确检出了靶中心，则可使无误动作的激光光线的照射位置与靶中心一致，可不转动靶而使上下左右的照射位置与靶中心一致，做到了不要辅助人员并消除了损耗时间，工作效率提高了。

本发明具备检测激光振荡装置的上下转动角的倾斜角检测部件上，检测水平的倾斜传感器，根据上述倾斜角检测部件和上述倾斜传感器的检测表示从激光振荡装置照射的激光光线倾斜角的表示部，因此，激光基准倾斜角的设定是容易进行的。有的还具备检测激光振荡装置的水平转动角的水平角检测部件，根据该水平角检测部件的检测，表示从激光振荡装置照射的激光光线水平角的表示部。有的还在靶的至少一个反射面上设有液晶快门，激光瞄准装置的受光部件具备与上述液晶快门的开关频率调谐的电滤波器，或者受光部件具有分割反射光的部件以及与液晶快门开关频率调谐的滤波器，通过该滤波器检出被分割受光的反射光的受光状态，比较光通量检出靶中心，或者使上述液晶快门的开关频率不同，在接收从靶来的反射光时消除噪声。有的上述靶的反射面设置在距靶中心所需距离的位置，或者上述靶具有上下左右各个方向对称的反射面，或者上述靶具有至少沿一个扫描方向形成所需图形的多个反射面，或者上述靶的反射面的至少一个幅宽是渐次变化的形状，或者控制部运算受光信号的重心位置并从重心位置求出靶中心，或者控制部运算受光信号的脉冲幅度并从脉冲幅度求出靶中心，从靶的反射光状态求出靶中心。有的控制部根据受光信号的脉冲幅度运算激光光线的扫描旋转角，从对应于该扫描旋转角和上述脉冲幅度的靶的尺寸，算出激光振荡装置和靶之间的距离。

图1是有关本发明实施例的激光瞄准装置的要部侧面图；图2是有关上述实施例的激光瞄准装置的要部剖面图；图3(A)、(B)、(C)是动作说明图；图4是上述实施例的控制方块图；图5是表示上述实施例的激光振荡装置的光学系统的方块图；图6是上述实施例采用的靶的正面图；图7是对该靶照射激光光线得到的受光信号的波形图；图8是表示有关本发明的激光瞄准装置的激光振荡装置的其它光学系统的方块图；图9是对应于该光学系统使用的靶的说明图；图10(A)是从该靶反射激光的光波形；图10(B)是表示反射激光光线的检出信号的曲线图；图11是根据本发明的激光基准水平面设定装置测定管道倾斜角时的说明图；图12是表示在倾斜角测定中使用的靶和管道1的关系的说明图；图13是表示本发明的激光基准水平面设定装置具有的激光振荡装置的光学系统另一个例子的方块图；图14是表示本发明的激光基准水平面设定装置具有的激光振荡装置的光学系统又一个例子的方块图；图15是表示靶的另一个例子的说明图；图16是表示靶的又一个例子的说明图；图17是表示靶的再一个例子的说明图；图18是表示靶的又另一个例子的说明图；图19是表示靶的再另一个例子的说明图；图20是表示靶的再又一个例子的说明图；图21是表示靶的其它例子的说明图；图22是已有的管道倾斜角测定方法的说明图。

根据本发明的附图予以详细说明。

图1～图4表示激光瞄准装置10，图6表示靶61。

首先对激光瞄准装置10进行说明。

激光振荡装置11设在以水平轴12为中心可以倾斜动作的摆动框架13上，该摆动框架13设在以垂直轴14为中心可在水平方向转动的图中未示出的主体框架上。在水平轴12上设置倾动盘42。倾斜杆15与倾动盘42连接，在上述倾动盘42上设置表示水平状态的气泡管等倾斜传感器16。在水平轴12设置编码器43，该编码器43检出上述水平轴12的转动角，即上述激光振荡装置11的倾斜角。来自上述编码器43的信号输入到倾斜度控制器48(后述)。

设置与上述摆动框架13连接的水平角调整机构17，设置与上述激光振荡装置11连接的垂直角调整机构18，设置与上述倾斜杆15连接的倾斜感器倾动机构19。该倾斜传感器倾动机构19设置在上述激光振荡装置11的支持体上，并与激光振荡装置11形成一体倾动。

上述水平角调整机构17的构成是：在水平方向设置可自由转动的第1螺杆20，与该第1螺杆20螺合的第1螺母21，植设在该第1螺母21中并与上述摆动框架13连接的销23，嵌在上述第1螺杆20中的从动齿轮24，通过驱动齿轮25与从该动齿轮24连接的水平角调整马达26。

上述垂直角调整机构18的构成是：在水平方向设置的可自由转动的第2螺杆27，与该第2螺杆27螺合的第2螺母28，植设在该第2螺母28中并与上述激光振荡装置11连接的销29，嵌在上述第2螺杆27中的从动齿轮30，通过驱动齿轮31与该从动齿轮30连接的垂直角调整马达32。

上述倾斜传感器倾动机构19的构成是：在垂直方向设置的可自由转动的第3螺杆33，与该第3螺杆33螺合的第3螺母34，植设在该第3螺母34中并与上述倾斜杆15连接的销35，嵌在第3螺杆33中的从动齿轮36，通过驱动齿轮37与该从动齿轮36连接的倾斜设定马达38。

水平调整控制器46控制驱动水平角调整马达26，垂直角控制器47控制驱动垂直角调整马达32，倾斜控制器48控制驱动倾斜设定马达38。

水平角调整机构17的水平角调整马达26由水平调整控制器46驱动，垂直角调整机构18的垂直角调整马达32由垂直角控制器47驱动，倾斜传感器倾动机构19的倾斜设定马达38由倾斜控制器48驱动，来自编码器43的转动角度信号输入到倾斜控制器49。

上述水平调整控制器46、垂直角控制器47、倾斜控制器48分别由控制装置45控制，来自上述倾斜传感器16的检出信号输入到该控制装置45。控制装置45上连接进行装置的起动停止及倾斜设定等的操作盘49，表示倾斜的设定值、动作状态、激光光线的照射方向、靶61的检出位置等的表示器50，第1反射激光光线检出器51(后述)。

下面根据图5简述激光振荡装置11。

图中，55是激光发光部，该激光发光部55具有发光二极管56、准直透镜57，来自发光二极管56的激光光线通过准直透镜57形成平行激光光线58，透过第1半透镜59或孔镜，照射到靶61。

靶61所反射的反射光58′射入激光振荡装置11，射入的反射光58′通过由聚焦透镜60、第1反射激光光线检出器51组成的受光部件接收。如通过上述聚焦透镜60第1反射激光光线检出器51接收到反射光58′，则第1反射激光光线检出器51把检出信号输入上述控制装置45。该控制装置45根据第1反射激光光线检出器51的受光状态，通过水平调整控制器46驱动控制水平角调整马达26，通过垂直角控制器47驱动控制垂直角调整马达32，决定来自激光振荡装置11的激光光线58照射方向。图5表示射出激光振荡装置的激光光线的激光发光部及光学系统，一体化的作为接收反射激光光线的受光部的反射激光光线检出器和光学系统，当然以另一种组合件构成也是可以的。

下面，参照图6说明靶61。

在矩形靶板62的靶中心(本图表示靶中心和图形中心一致的情况)上刻印十字线63，以十字线63的交点为中心，在左右上下对称的位置分别设置左反射面64、右反射面65、上反射面66、下反射面67，而左反射面64、右反射面65至少水平方向的幅宽是相同的，并且上反射面66、下反射面67至少上下方向的幅宽是相同的。当上述幅宽不相同时，左反射面64和右反射面65以及上反射面66和下反射面67的形状相对于上述十字线的垂直线、水平线为对称形状也是可以的。

上述左反射面64、右反射面65、上反射面66、下反射面67是在靶板62上贴设了由小球或者小棱晶构成的递归反射层组成的。

以下说明埋设管道等时的激光光线之基准线的设定，以及设定基准线使其相对于水平面倾斜所需角度θ的情况。

设置激光瞄准装置1，通过在激光瞄准装置1上设置的棒气泡管图中未示出)，对管道的圆周方向(与管道轴心方向成正交的方向)调整为水平。

把设定倾斜角θ从操作上述盘49输入到上述控制装置45。该控制装置45通过上述倾斜控制器48驱动上述倾斜设定马达38。通过上述驱动齿轮37、从动齿轮36、第3螺杆33，使第3螺母34向上移动，使上述倾斜杆15向设定角度θ的反方向倾斜。该倾斜杆15与上述倾动盘42成为一体，一起转动。该倾动盘42的转动角由编码器43检出，反馈给上述倾斜控制器48。当编码器43的检出角度与设定角度相同时，停止上述倾斜设定马达38。

上述控制装置45通过上述垂直角控制器47驱动上述垂直角调整马达32，通过上述驱动齿轮31、从动齿轮30、第2螺杆27移动第2螺母28，通过销29使激光振荡装置11及倾斜杆15一体倾动。上述驱动垂直角调整马达32直到上述倾斜传感器16检出的角度为0时止。

当上述控制装置45从上述倾斜传感器16检知基准水平面时，停止垂直角调整马达32，从激光振荡装置11发出的激光设定在设定角θ。该设定角表示在上述表示器50。

倾斜角度设定后，驱动上述水平角调整马达26，通过上述水平角调整机构17，使从激光振荡装置11发出的激光在水平方向扫描，该激光光线根据靶61的检出照射十字线63的交点，进行基准线水平方向的设定。

以激光瞄准装置完成一次倾斜设定后，设置激光瞄准装置时，不必在水平方向重新设定激光振荡装置。当主体设置在某个角度，可由编码器得到以前已设定的角度，并通过运算求得与新设定角度的差，当倾斜传感器达到基准水平时，即形成新设定的角度。

不言而喻，上述倾斜设定马达38可以采用脉冲马达、DC马达、伺服马达等。若上述编码器43可与倾动盘42机械连接，可通过联轴节连接水平轴12，或通过齿轮等动作传递部件连接。由于上述编码器43检出实际的倾斜角，则可以设置在激光瞄准装置所需处的倾斜设定表示器表示倾斜度。上述倾斜传感器16不仅设置在倾动盘42上，也可以设在倾斜杆15上，与倾斜杆15一体倾动的地方。编码器43无论光学式、磁力式都可以。

本发明具有检出靶61中心的功能，由于这种中心检出功能，则例如因振动等原因激光光线照射位置移动时，可进行自动调整。

首先，在以激光瞄准装置10为起点处设置水平，在目标位置设置上述靶61。起动上述激光瞄准装置10，照射激光光线58，手动大致设定照射方向的左右及倾斜。设定后使自动调整工作。

使上述水平角调整马达26转动，旋转上述第1螺杆20，通过上述第1螺母21、销23，使激光瞄准装置10的激光振荡装置11以垂直轴14为中心在水平方向来回转动，在水平方向来回扫描平行激光光线58。水平方向的扫描一边在上方或下方缓慢移动一边来回扫描。当未检出的情况下，就扩大扫描范围再进行扫描。

激光光线58横穿靶61时，来自上述左反射面64、右反射面65的反射光5′射入激光振荡装置11，通过上述第1反射激光光线检出器51检出反射光58′。来自上述第1反射激光光线检出器51的受光信号如图7所示，形成具有规定间隔的同幅度、同形状的脉冲。当来自上述第1反射激光光线检出器51的信号是规定间隔的同幅度脉冲时，上述控制装置45将识别所接收的反射光是来自靶61的光，运算上述2个受光信号的水平重心位置，即水平方向的上述十字线63的交点。把运算结果存储在控制装置45中，并在表示器50表示为水平角。水平角的表示在混凝土管等的倾斜角和弯曲的测定中是有效的。上述控制装置45根据运算结果控制上述水平调整控制器46并驱动上述水平角调整马达26，使激光光线58的照射方向为上述运算方向，并与上述水平重心位置一致。

在上述运算水平重心位置时，求出左反射面64和右反射面65之间的激光光线照射方向的角度差。同时，由于左反射面64和右反射面65之间的距离是已知值，因此可根据上述左反射面64和右反射面65之间的角度差和距离，测量出从激光瞄准装置10到靶61的距离。

当设定水平方向照射位置时，驱动上述垂直角调整马达32，使第2螺杆27转动，通过第2螺母28、销29、摆动框架13，使上述激光振荡装置11以上述水平轴12为中心按要求角度上下方向倾动，在上下方向开始扫描。

根据上述第1反射激光光线检出器51的受光信号的状态，上述控制装置45运算垂直重心位置，即垂直方向的上述十字线63的交点。该演算结果作为垂直角表示在表示器50上，同时上述控制装置45根据该运算结果控制上述垂直角控制器47，驱动上述垂直角调整马达32，使激光光线58的照射方向与上述垂直重心位置一致。然后，激光光线58设定水平方向、垂直方向，平行激光光线58的照射点与上述十字线63的交点一致。可设定水平方向或垂直方向的动作，而其他的也可手动。

其次，在反射面设置液晶快门，可防止反射光58′受光状态的杂波的降低，可准确检出靶中心。

图8～图10说明在反射面设置液晶快门的实施例。

图8表示与设置了液晶快门的靶97对应的激光振荡装置11。

来自发光二极管56的激光光线通过准直透镜57成为平行激光光线58，透过第1半透镜59或开孔镜照射到靶97。

上述靶97所反射的反射光58′射入激光振荡装置11，射入的反射光58′由上述第1半透镜59反射，而反射光58′的一部分透过第2半透镜73，由聚焦透镜60和第1反射激光光线检出器51等组成的第1受光部件接收。当通过上述聚焦透镜60第1反射激光光线检出器51接收反射光58′时，该第1反射激光光线检出器51把检出信号输入控制装置45。上述反射光58′的遗留部分由上述第2半透镜73反射，并由聚焦透镜74和第2反射激光光线检出器76等组成的第2受光部件接收。当通过上述聚焦透镜74第2反射激光光线检出器76接收反射光58′时，该第2反射激光光线检出器76把检出信号输入上述控制装置45。

上述第1反射激光光线检出器51、第2反射激光光线检出器76分别设置与后述液晶快门的频率调谐的电滤波器。

控制装置45比较上述第1反射激光光线检出器51、第2反射激光光线检出器76的受光量并检出运算受光状态，根据所求出的受光状态控制驱动装置，决定激光振荡装置11的激光光线58照射方向。上述驱动装置由水平角调整马达26、垂直角调整马达32、第1螺杆20、第2螺杆27等动力传递部件，以及驱动水平角调整马达26、垂直角调整马达32的水平调整控制器26、垂直角控制器47等组成。

下面，参照图9说明上述靶97。

靶板98的表面是由小球或小棱晶等组成的递归反射面，在该靶板98的反射面上分成左反射面99、右反射面100，设置2个液晶快门101、液晶快门102。以不同频率开关该液晶快门101、液晶快门102的控制部件(图中未示出)设置在靶97的要求的位置，例如设在背面。另外，液晶快门101、液晶快门102的边界线设定为靶97的靶中心。

首先，在作为起点的地方水平设置激光瞄准装置，把靶97设置在目标位置。起动激光瞄准装置，照射激光光线58，手动大致设定照射方向的左右及倾斜。设定后进行自动调整。

使上述垂直角调整马达32转动，转动上述第2螺杆27，通过上述第2螺母28、销29使激光瞄准装置的激光振荡装置11以垂直轴14为中心在水平方向来回转动，在水平上来回扫描激光光线58。

激光光线58横穿靶97并由左反射面99、右反射面100反射。当上述液晶快门101、液晶快门102被驱动时，由上述左反射面99、右反射面100的反射光58′随着液晶快门101、液晶快门102的开关而遮断，调制为具有分别与液晶快门的开关频率相同频率的反射光，该反射光58′如图10(A)所示。

上述反射光58′射入到激光振荡装置11，由上述第2半透镜73分割开，通过上述第1反射激光光线检出器51、第2反射激光光线检出器76检出反射光58′。第1反射激光光线检出器51、第2反射激光光线检出器76具有透过调谐于上述液晶快门开关频率的频率之电滤波器，上述第1反射激光光线检出器51仅接收来自上述左反射面99的反射光58′，并把其输出输入到上述控制装置45，上述第2反射激光光线检出器76仅接受来自上述右反射面100的反射光58′，并把其输出输入到控制上述装置45。在上述控制装置45中提取两检出器51、76的偏差时的输出如图10(B)所示，在输出的逆转点可检出靶中心。上述控制装置45控制上述垂直角控制器47并驱动上述垂直角调整马达32，使激光光线58的照射方向与上述靶97的靶中心(上述左反射面99、右反射面100的边界)一致。

通过上述电滤波器，上述第1反射激光光线检出器51、第2反射激光光线检出器76只能接收来自靶97的反射光，可消除来自其他不需要反射体的噪声，提高检出精度。

在图5～图7说明的实施例中，在靶61的左反射面64、右反射面65、上反射面66、下反射面67的表面上还贴设液晶快门，在靶61的要求的位置，例如在背面设置以不同频率驱动各液晶快门的快门控制电路。这种情况下，在上述第1反射激光光线检出器51上设置调谐在液晶快门频率的电滤波器。也可以使反射激光光线检出电路与后述图8有同样的构成。

当驱动上述液晶快门时，反射光将配合液晶快门的开关而遮断，以液晶快门的驱动频率进行调制。通过上述电滤波器，上述第1反射激光光线检出器51可仅检出来自靶61的反射光，并可除去来自其他不需要反射体的噪声，提高检出精度。另外，设置在上述左反射面64、右反射面65、上反射面66、下反射面67的液晶快门可使用同一频率开关，也可以使用不同频率开关。在以不同频率开关的情况下，若在检出器上设置对应于各个液晶开关频率的电滤波器，则可以分别识别出左反射面64、右反射面65、上反射面66、下反射面67。

靶61的反射面，左反射面64、右反射面65、上反射面66、下反射面67可以连续，也可以在水平方向、垂直方向变化反射面的幅宽。同时，沿着扫描线设置多个反射面，形成需要的图形，从扫描得到的受光信号识别图形，识别受光信号来自靶的信息，也可以从图形判别靶中心。还可在液晶快门的表面设置1/4λ双折射构件，若设置偏振光分光镜代替第2半透镜，则由靶反射面反射的反射激光的相位相对于照射激光变换90°，偏振光分光镜仅透过变换了90°的光，因此，由不需要反射面反射的光线被切断，很容易与反射光分开。1/4λ双折射构件也可以设置在液晶快门的背面，还可以在从第2半透镜到靶侧设置另一个偏振光板代替分光镜。

下面，参照图11、图12说明采用本发明的激光瞄准装置10测定管道1的倾斜角。

在管道1的一端设置靶61，在另一端设置激光瞄准装置10。上述靶61设置在混凝土管2上时，照射中心(上述十字线63的交点)应与混凝土管2的中心一致。

同样，上述激光瞄准装置10通过支持脚41设置在混凝土管2上时，激光瞄准装置10的激光光线射出中心应大致与混凝土管2的中心一致。

一旦使激光瞄准装置10工作，激光瞄准装置10通过上述的工作，将自动检出上述靶61的照射中心，并使激光光线的照射位置与靶61的照射中心一致。这时，混凝土管和激光主线照射方向以及倾斜传感器的倾斜角与管道1的倾斜一致。

当倾斜传感器为水平时，即通过上述倾斜控制器48驱动倾斜设定马达38，使上述倾斜传感器16的检出结果为水平位置。从上述激光光线照射靶61的照射中心的状态到上述倾斜传感器16的检出结果表示水平位置的角度，可由编码器43检出，检出结果就是上述管道1的倾斜角，该倾斜角表示在上述表示器50上。水平角也可以如上述那样表示在表示器50上。这样，倾斜角及水平角的测定结果可以很容易从上述表示器了解，因此测定工作仅仅是把激光瞄准装置10和靶61设置在管道1中就可以了，1个操作员即可以测定。另外，如上所述的距离测定也可以一起进行。

在图13的实施例中，为了提高上述第1反射激光光线检出器51的反射光58′的检出精度，并增加反射光58′的检出信息量，使激光瞄准装置10照射的激光光线为圆偏振光。使透过上述第1半透镜59的激光光线再透过1/4λ双折射构件71成为圆偏振光激光光线，从激光瞄准装置10射出。

图15表示本实施例使用的靶90。

在靶90是在上述靶61的左反射面64、右反射面65、上反射面66、下反射面67的表面设置1/4λ双折射构件，分别作为偏振光反射面77、78、79、80。

从激光瞄准装置10照射的圆偏振光激光光线58由上述靶90的偏振光反射面77、78、79、80反射，成为与照射的圆偏振激光光线58有不同偏振方向的圆偏振激光光线58′。该圆偏振激光光线58′透过1/4λ双折射构件71，成为相对于上述激光发光部55射出的直线偏振激光光线有90°偏振方向差异的直线偏振激光光线。上述圆偏振激光光线58′通过偏振板由上述第1反射激光光线检出器51接收，使上述偏振板72的偏振方向与由靶90反射面反射并透过1/4λ双折射构件71而射入的偏振光方向一致。

由于上述第1反射激光光线检出器51仅接收偏振光反射面77、78、79、80所反射的激光瞄准装置10照射的激光光线，而太阳光等、由不需要反射体所反射的外部杂散光即使射入，也会被切断，从而提高检出精度。求得上述靶90照射位置的情况与靶61已说明的情况一样，进行水平方向激光光线的扫描，求得反射光的水平方向重心位置，再进行上下方向的扫描，求得反射光的上下方向的重心位置。

以图16～图19说明其他靶的例子。

图16所示的靶91之反射面81、82为对称正直角三角形、倒直角三角形。

来自该靶91的圆偏振激光光线58′为2个脉冲形状，通过扫描激光光线的位置改变左右的脉冲幅宽，左右脉冲幅宽相等的位置就是通过十字线63交点的位置，通过运算左右脉冲幅宽的重心，也可检出上述十字线63水平方向的位置。而且采用靶91，一边在水平方向扫描一边在上下方向移动扫描位置，即可检出十字线63的交点位置、照射中心。如图6、图15所示的靶61、靶90，由于在上下方向求得了中心位置，停止了水平方向的动作，也不必进行上下方向的扫描，从而提高了工作效率。

图17所示的靶92也基本上与上述靶91是一样的，沿对角线设置反射面81、82，夹住窄条状的非反射面83，形成对称的正直角三角形、倒直角三角形，并集中设置在靶板92的一角。由于反射面81、82、非反射面83与上述十字线63的距离是已知的，则可求得反射面81、82、非反射面83的中心，从而求得十字线63的交点位置。

图18所示的靶93，使正直角三角形反射面81和倒直角三角形非反射面84相邻接，沿非反射面84设置窄条状反射面85。激光光线在水平方向对上述反射面81、非反射面84、反射面85扫描时，具有来自上述靶93的反射面81和来自上述反射面85的脉冲状反射光，通过检出反射面81的反射光脉冲的幅宽和从该脉冲到反射面85的反射光脉冲的幅宽(非反射面84的幅宽)为同一状态，可如以前一样检出靶93的照射中心。

图19所示的靶94是配置成N字形3个窄条状反射面86，当激光光线在水平方向对该靶94扫描时，则因上述靶94具有3个同幅宽的脉冲状反射光，在3个脉冲状反射光的间隔相同的地方就是通过上述十字线63交点的位置，与以前一样即可检出靶94的照射中心。

图16～图19所示的靶没有在反射面设置1/4λ双折射构件，在图5所示实施例中当然是可以使用的。反射面形状可以是正三角形或倒三角形之一种。这时通过激光光线十字线63交点的扫描线预测了横穿上述反射面时的幅宽，作为比较值输入到上述控制装置45。当反射面形状具有极大值、极小值的形状时，上述控制装置45也可以检出极值。

图14表示另一个实施例，是在图13所示实施例中附加了以下结构。

在第1半透镜59和聚焦透镜60之间设置了第2半透镜73，通过聚焦透镜74、偏振板75，把第2半透镜73反射的圆偏振激光光线58′输入到第2反射激光光线检出器76，来自该第2反射激光光线检出器76的受光信号输入到上述控制装置45。上述偏振板72和上述偏振板75把偏振方向改变90°，上述第1反射激光光线检出器51和第2反射激光光线检出器76可检知偏振方向有90°差异的直线偏振激光光线。上述控制装置45对来自上述第1反射激光光线检出器51的激光光线受光信号和来自上述第2反射激光光线检出器76的激光光线受光信号进行比较运算。当半透镜73为偏振光镜的情况下，可省去偏振板72、76，第1半透镜59也可以是多孔镜。

本实施例使用的靶95如图20所示，其反射面的整体形状是纵长的矩形形状，该反射面被对角线分为2部分，其中一部分构成偏振光变换反射面87，另一部分构成偏振光保存反射面88。正三角形的上述偏振光变换反射面87的表面上有1/4λ双折射构件，变换入射激光光线的偏振方向并予反射，倒三角形偏振光保存反射面88保存入射激光光线的偏振方向并予反射。

当在水平方向对上述靶95扫描圆偏振激光光线58时，偏振光变换反射面87反射的圆偏振激光光线58′变换了偏振方向，透过上述1/4λ双折射构件71，另外，透过上述第2半透镜73的激光光线的偏振方向与偏振板72一致，由上述第1反射激光光线检出器51检出。由上述第2半透镜73反射的圆偏振激光光线58′与上述偏振板75的偏振方向不同，被该偏振板75切断，光不会射入到第2反射激光光线检出器76。

上述偏振光保存反射面88反射的圆偏振激光光线58′是保存偏振方向的反射光，已透过上述1/4λ双折射构件71的激光光线的偏振方向与上述偏振板75一致，而与偏振板72不一致。因此，光不会射入到第1反射激光光线检出器51，而仅射入到第2反射激光光线检出器76。上述控制装置45比较上述第1反射激光光线检出器51、上述第2反射激光光线检出器76的受光信号，当来自两反射激光光线检出器51、76的信号脉冲幅宽成为相等状态时，可把上述十字线63的中心作为圆偏振激光光线58通过的位置。由于靶95的整个反射面的中心与上述十字线63的交点的距离是已知的，因此可由运算求得靶95的照射中心。

图21所示的靶96是在靶板62上使用透明、半透明的透光性材料，在背面印刷或刻印具有与上述十字线63的交点一致的中心的标识89，这就可确认来自反射面侧的圆偏振激光光线58的照射位置。

如上所述，本发明的激光基准水平面设定装置可用于在土中埋设混凝土管等土木工程，也可在各种建筑工程中用来形成基准线，可以有效地提高基准线设定施工的效率，防止设定时的误动作。

Claims (14)

1.一种激光基准水平面设定装置，其特征是：由激光瞄准装置和靶构成，该靶具有指示该靶上规定位置的反射面，上述激光瞄准装置具备：具有可自由转动支持的激光光线射出部件和反射激光光线的受光部件的激光振荡装置；至少可转动该激光振荡装置的激光光线射出部件的驱动装置；以及根据上述靶反射面的反射激光光线受光状态，控制上述驱动装置使激光光线射向上述靶的规定位置的控制部。

2.根据权利要求1的激光基准水平面设定装置，其特征是具备：检测激光振荡装置的上下转动角的倾斜角检测部件；检测水平的倾斜传感器；根据上述倾斜角检测部件和上述倾斜传感器的检测，表示上述激光振荡装置照射的激光光线倾斜角的表示部。

3.根据权利要求1的激光基准水平面设定装置，其特征是具备：具有检测激光振荡装置的水平转动角的水平角检测部件，根据该水平角检测部件的检测表示上述激光振荡装置照射的激光光线的水平角的表示部。

4.根据权利要求1的激光基准水平面设定装置具备：在靶的至少一个反射面上设置液晶快门，激光瞄准装置的受光部件具有与上述液晶快门的开关频率调谐的电滤波器。

5.根据权利要求1的激光基准水平面设定装置，上述靶的反射面设置在距离靶中心有所需距离的位置。

6.根据权利要求1的激光基准水平面设定装置，上述靶具有在上下、左右各自的方向对称的反射面。

7.根据权利要求1的激光基准水平面设定装置，上述靶具有至少沿一个扫描方向形成所需要图形的多个反射面。

8.根据权利要求1、权利要求3、权利要求4、权利要求5、权利要求6、权利要求7的激光基准水平面设定装置，上述靶的反射面的至少一个幅宽是逐渐变形的形状。

9.根据权利要求3、权利要求4的激光基准水平面设定装置，上述受光部件具有分割反射光的部件，同时具有与液晶快门开关频率调谐的滤波器，通过该滤波器检出被分割并被接收的反射光的受光状态，比较光通量并检出靶中心。

10.根据权利要求3、权利要求4、权利要求9的激光基准水平面设定装置，使上述液晶快门的开关频率不同。

11.根据权利要求1、权利要求3、权利要求4、权利要求5、权利要求6、权利要求7、权利要求9的激光基准水平面设定装置，在上述靶的至少一个反射面上设有1/4λ双折射构件，以及上述受光部件具有偏振光部件。

12.根据权利要求1的激光基准水平面设定装置，控制部运算受光信号的重心位置，并从该重心位置求得靶中心。

13.根据权利要求1的激光基准水平面设定装置，控制部运算受光信号的脉冲幅宽，并从该脉冲幅宽求得靶中心。

14.根据权利要求1的激光基准水平面设定装置，控制部根据受光信号的脉冲幅宽运算激光光线的扫描转动角，从对应于该扫描转动角和上述脉冲幅宽的靶尺寸运算激光振荡装置和靶间的距离。

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