CN1940475A

CN1940475A - 激光水平检测系统

Info

Publication number: CN1940475A
Application number: CNA2006101525483A
Authority: CN
Inventors: 片山康隆; 林邦広; 山崎贵章
Original assignee: Topcon Corp
Current assignee: Topcon Corp
Priority date: 2005-09-30
Filing date: 2006-09-27
Publication date: 2007-04-04
Anticipated expiration: 2026-09-27
Also published as: EP1770358A2; US7814670B2; EP1770358A3; JP2007101235A; US20070076188A1; CN100578146C; EP1770358B1; JP4920229B2

Abstract

本发明提供一种激光水平检测系统，即使在对高度不同的平整场地进行平整时也不需要改变水平检测装置的安装位置。本发明的激光水平检测系统包括：旋转激光装置，射出激光，并且使该激光绕轴线旋转而形成基准面；水平检测装置，接收激光而检测液压挖掘机的铲斗的高度位置；以及操作装置，其配置于驾驶室中，并且，水平检测装置具有配置在上下方向上的多个水平检测装置，各水平检测装置，在上下方向上延伸并且具有接收激光的受光部，并输出对应于该受光部的激光的受光位置与预先设定的基准受光部位置之差的数据，操作装置接收该数据并显示上述差。

Description

激光水平检测系统

技术领域

本发明涉及一种激光水平检测系统，在例如挖掘机等施工车辆的铲斗的臂上安装水平检测装置，由水平检测装置检测作为基准的激光，并使该水平检测装置的信息显示在配置于施工车辆的驾驶室中的显示装置上。

背景技术

先前以来，已知有下述用于施工机械的激光检测操作装置：将水平传感器(level sensor)安装在从推土机的铲刀向上方延伸的杆上，由该水平传感器接收旋转激光装置的激光，并根据该水平传感器的受光位置，而将其与最佳高度的偏差显示在远程显示器(remote display)上(参照专利文献1)。

该用于施工机械的激光检测操作装置中，将从预定场地的地面到旋转激光装置的基准面为止的高度、与从铲刀的刀刃到受光部为止的高度相关联，以在水平传感器的受光部的预定高度位置上接收激光的方式进行平整作业，则可以按计划进行平整。

[专利文献1]日本专利特开平9-257472号公报

但是，使用这样的用于施工机械的激光检测操作装置时，存在以下等问题，即当存在高度位置各不相同的多个平整场地时，必须对应于各个平整场地而改变水平传感器(水平检测装置)的安装位置，所以非常麻烦。

发明内容

本发明的目的在于提供一种激光水平检测系统，即使在对高度各不相同的平整场地进行平整时，也不需要改变水平检测装置的安装位置。

为了达成上述目的，本发明的第一发明是一种激光水平检测系统，其在任意位置上检测激光基准面，且具备：

多个水平检测装置；以及操作装置，显示该水平检测装置的检测结果，并且可以对上述多个水平检测装置进行操作，

并且，检测出激光基准面的上述水平检测装置输出检测结果、及该水平检测装置固有的识别信号，

上述操作装置，显示上述检测结果及上述水平检测装置的识别信号的接收结果。

本发明的第二发明的特征在于，上述操作装置，选择多个水平检测装置中的任一个，并显示该所选择的水平检测装置的检测结果及信号接收结果。

本发明的第三发明的特征在于，多个上述水平检测装置配置在上下方向上。

本发明的第四发明的特征在于，

由上述操作装置选择配置在希望获得检测结果的部位处的上述水平检测装置，

并且，上述操作装置显示该所选择的水平检测装置的检测结果及上述信号接收结果。

本发明的第五发明的特征在于，

上述水平检测装置与操作装置，是具有相同功能及显示部的同样的装置，

并且，可以通过主/从(master/slave)切换操作而切换装置的使用目的，以使其

在设定为主时成为操作装置，

而在设定为从时成为水平检测装置。

本发明的第六发明的特征在于，

当通过上述主/从切换操作而使至少两个或两个以上的装置设定为主时，

各装置可以切换为下述两种模式中的任一个，即：仅显示检测结果的模式；以及具有操作功能，并且显示检测结果的模式。

根据本发明，即使在对高度各不相同的平整场地进行平整时，也不需要改变水平检测装置的安装位置。

附图说明

图1是表示本发明的激光水平检测系统的结构说明图。

图2是表示图1所示激光水平检测系统的水平检测装置的结构说明图。

图3是表示水平检测装置外观的正视图。

图4是表示图3的水平检测装置的信号处理系统的结构方块图。

图5是表示操作装置的信号处理系统的结构方块图。

图6是表示在平整面上铺设地基材料、铺垫材料、回填材料的情况的概念图。

图7是表示第2实施例的推土机的说明图。

图8是表示第3实施例的激光水平检测系统的结构说明图。

具体实施方式

以下，根据图式，说明作为本发明的激光水平检测系统的实施形态的实施例。

实施例

[第1实施例]

图1是表示激光水平检测系统的图，该激光水平检测系统具备：旋转激光装置11，经由三脚架10而设置在平整地面的预定处；水平检测装置20，安装在液压挖掘机(施工车辆)12的臂13上；以及操作装置(遥控操作装置)60，配置于液压挖掘机12的驾驶室14中。在液压挖掘机12的臂13的前端，以可以摆动的方式安装有铲斗(作业装置)15，且臂13安装在吊杆16的前端部。继而，通过驱动吊杆液压缸17及臂液压缸(未图示)，使吊杆16及臂13运转而使铲斗15向上下或前后移动，并且通过驱动铲斗液压缸(未图示)而使铲斗15摆动。

旋转激光装置11射出激光P，并且使该激光P绕垂直轴线J旋转而形成基准面。

水平检测装置20如图2所示，具有三个水平检测装置21、31、41，且该三个水平检测装置21、31、41是沿着上下方向而配置在液压挖掘机12的臂13上，并可以通过磁铁而安装或拆卸。

水平检测装置21如图3所示，在本体21A的一侧面上形成有受光部22，该受光部22沿着上下方向而配置并且接收激光P，在本体21A的前面设置有显示部23。该显示部23上设置有：发光二极管24，当接收激光P的受光部22的部位(位置)处于中心位置(基准位置)更上方时，指示下方；发光二极管25，当该部位处于中心位置(基准位置)更下方时，指示上方；发光二极管26，表示接收激光P的受光部22的部位(位置)为中心位置；以及液晶显示部27，模拟显示接收激光P的受光部22的部位与中心位置之差。

由于其他水平检测装置31、41也具有与水平检测装置21相同的构成，所以省略其说明。

图4是表示水平检测装置21的信号处理系统的结构方块图。受光部22由受光元件群所构成，该受光元件群是光电二极管等N个受光元件分别相隔预定间隔而上下排列所形成的，且各受光元件的受光信号由模拟电路部50针对各受光元件分别放大。51为数字转换部，其针对各受光元件，将由模拟电路部50所放大的受光信号转换成数字信号；52为运算处理部，其根据由数字转换部所转换的各受光元件的数字信号，求出位于受光部22所接收的激光的中心位置(光束中心位置)的受光元件的位置(受光部22的部位)、与受光部22的中心位置(基准位置)之差。

该运算处理部52，使对应于激光P的中心位置与基准位置之差的发光二极管24～26点亮，或使对应于该差的模拟显示显示在液晶显示部27上，或对应于该差而使蜂鸣器54鸣响。

55为无线装置，除将运算处理部52所运算出的差的数据及识别码(identification code)无线发送至操作装置60以外，还接收来自操作装置60的信号等；56为操作按钮，改变激光中心位置的运算精度、或变更基准位置。

其他水平检测装置31、41的信号处理系统的结构与水平检测装置21相同，所以省略其说明。

图5是表示操作装置60的信号处理系统的结构方块图。61为无线装置，与各水平检测装置21、31、41的无线装置55进行信号的发送接收；62为显示部，显示水平检测装置21、31、41的运算处理部52所运算出的差，且该显示部62与水平检测装置21同样，具有指示下方的发光二极管62A、指示上方的发光二极管62B、表示激光P的受光位置为中心位置的发光二极管62C、以及显示接收激光P的受光位置与中心位置之差的液晶显示部62D。

63为运算处理部，根据无线装置61所接收的接收数据而控制显示部62的显示，或使蜂鸣器64鸣响。65为操作按钮，改变各水平检测装置21、31、41的激光的中心位置的运算精度。

而且，通过操作该操作按钮65，可以断开所期望的水平检测装置21、31、41的电源或将其切换为省电模式。

本实施例中，是将与水平检测装置21具有相同结构的水平检测装置用作操作装置60，且设置有未图示的主/从切换开关，当通过该主/从切换开关而设定为主时，其作为操作装置而发挥功能。而且，当设定为从时，其作为水平检测装置而发挥功能。

而且，设置有未图示的模式切换开关，当设定为主时，通过操作该模式切换开关，可以切换为：仅在显示部62上显示上述差的显示模式；以及操作模式。在操作模式下，可以通过操作按钮进行操作，并且具有使显示部62显示上述差的功能。

此处，将其设定成操作模式而用作操作装置。

[运转]

其次，说明以上述方式所构成的激光水平检测系统的运转。

首先，如图1所示，经由三脚架10而在平整地面的预定处设置旋转激光装置11，从该旋转激光装置11射出激光P，并且使该激光P绕垂直轴线J旋转而形成基准面。

接着，预先使液压挖掘机12的铲斗15的刀刃朝向作业深度的地面S，并例如是将水平检测装置21安装在液压挖掘机12的臂13上，以使激光对准水平检测装置21的受光部22的基准位置(中心位置)。此时，对一部分地面S预先进行计测而将其挖掘到特定深度。

该安装是通过设在本体21A上的未图示的强磁铁而实现。

但是，在修整道路时，路肩或路面的高度不同，所以必须对这些高度加以管理，并对应于这些高度而安装水平检测装置21、31、41。

例如，如图6所示，当分别对碎石等地基材料K1、为放置陶管等而铺设的沙等铺垫材料K2、砂土等回填材料K3进行作业时，分别吻合这些材料的深度而以上述方式安装水平检测装置21、31、41。例如，使水平检测装置21的基准位置吻合地基材料K1的深度H1，而将该水平检测装置21安装在液压挖掘机12的臂13上；使水平检测装置31的基准位置吻合铺垫构件K2的深度H2，而将该水平检测装置31安装在液压挖掘机12的臂13上；使水平检测装置41的基准位置吻合回填材料K3的深度H3，而将该水平检测装置41安装在液压挖掘机12的臂13上。

此时，预先准备与地基材料K1及铺垫构件K2高度相同的构件，将这些构件放置于地面S上，使铲斗16的刀刃置于该构件上，且与上述同样地安装水平检测装置31、41。

继而，操作人员对操作装置60的操作按钮65进行操作，选择水平检测装置21。通过该选择，操作装置60仅接收从水平检测装置21发送来的数据。

而且，操作人员对操作装置60的操作按钮65进行操作，将不使用的水平检测装置31、41的电源断开或将这些装置切换为省电模式。以此，可以最大限度地减少水平检测装置31、41对电池的消耗，并且可以尽量减少因更换电池而引起的作业中断。

水平检测装置21在受光部22接收从旋转激光装置11射出的激光P时，将受光部22中处于激光P的中心位置的受光元件的位置、与受光部22的基准位置之差的数据，以及水平检测装置21的识别码无线发送至操作装置60。

操作装置60在无线装置61接收从水平检测装置21发送的数据等时，根据该所接收的接收数据，即根据水平检测装置21的受光部22的受光位置、与受光部22的基准位置之差，而控制显示部62的显示。例如，当接收激光P的受光部22的位置处于受光部22的基准位置的更上方时，使操作装置60的指示下方的发光二极管62A点亮。

同样，当接收激光P的受光部22的位置处于受光部22的基准位置的更下方时，使操作装置60的指示上方的发光二极管62B点亮；当接收激光P的受光部22的位置处于基准位置时，使发光二极管62C点亮；且液晶显示部62D上模拟显示接收激光P的受光位置与基准位置之差。

通过观察操作装置60的显示部62，操作人员可以仅对地面挖掘预定深度H1。即，可以准确地将地面平整为预定高度。

其次，当铺设地基材料K1时，操作人员对操作装置60的操作按钮65进行操作，选择水平检测装置31。通过该选择，操作装置60仅接收从水平检测装置31发送来的数据。继而，同上述，操作人员通过观察操作装置60的显示部62，可以将地基构件K1铺设到预定深度H2为止。而且，当铺设铺垫材料K2时，也与上述同样，操作人员对操作装置60的操作按钮65进行操作，选择水平检测装置41，并通过观察操作装置60的显示部62，可以将铺垫构件K2铺设为预定深度H3。

这样，操作人员仅通过观察操作装置60的显示部62，就可以管理多个高度，所以不需要改变旋转激光装置11的高度或水平检测装置21、31、41的安装高度，因此可以大幅缩短作业时间。

而且，本实施例中，水平检测装置21、31、41与操作装置60之间是以无线通信的方式来进行信号的发送接收，所以可以进行多重通信，因此可以在短时间内进行水平检测装置21、31、41的模式变更，即改变激光的中心位置的运算精度、或变更基准位置。

而且，由于通过主/从切换开关的切换操作，而将四个相同的装置用作水平检测装置21、31、41及操作装置60，因此可以廉价地构建激光水平检测系统。

[第2实施例]

图7是表示第2实施例的图。该第2实施例中，在设置于推土机(施工车辆)100的铲刀(作业装置)101上的杆102上，设置有第1水平检测装置110，在设置于推土机100的掘土部(作业装置)103上的杆104上，设置有第2水平检测装置120，且第1水平检测装置110与第1实施例同样由水平检测装置21、31、41所构成，第2水平检测装置由水平检测装置21’、31’、41’所构成。第1水平检测装置与第2水平检测装置互相隔离，水平检测装置21、31、41在上下方向上互相隔开而配置，且水平检测装置21’、31’、41’也在上下方向上互相隔开而配置。继而，在推土机100的驾驶室100A中，配置有与操作装置60具有同样结构的操作装置160，且操作人员对该操作装置160的操作按钮(未图示)进行操作，对应于铲刀101或掘土部103的作业而选择第1、第2水平检测装置110、120中的任一个，并选择该所选择的例如第1水平检测装置110的水平检测装置21、31、41中的一个，或第2水平检测装置120的水平检测装置21’、31’、41’中的一个。

继而，操作装置160上显示所选择的水平检测装置的受光部的受光位置、与该受光部的基准位置之差。因此，可以使用掘土部103掘出砂土或岩盘到预定高度为止，或使用铲刀101将地面平整为预定高度。

先前，由于必须一面确认安装在后方的掘土部103的高度，一面同时确认行进方向的前方，所以伴有危险，但根据该第2实施例，掘土部103的高度显示在操作装置160上，所以可以一面观察前方，一面确认掘土部103的高度。因此，可以安全地进行作业。

该实施例中，第1、第2水平检测装置110、120分别具有三个水平检测装置21、31、41；及21’、31’、41’，但也可以分别具有一个水平检测装置。

[第3实施例]

图8表示第3实施例的激光水平检测系统的结构。该第3实施例中，在监控室300中配置有与第1实施例的操作装置60同样的操作装置301，该操作装置301是如下所述装置，即在液压挖掘机12(参照图1)的操作装置60、与推土机100(参照图7)的操作装置160之间以无线进行信号的发送接收，以此在操作装置301的显示部(未图示)上，显示水平检测装置20、110、120的水平检测装置的受光部的受光位置，与该受光部的基准位置之差。通过这样的方式，可以对各作业现场的进展情况进行遥控监控。

操作装置301是如下所述装置，即通过未图示的主/从切换开关而设定为主，并通过未图示的模式切换开关而设定为显示模式，从而将差显示在操作装置301的显示部(未图示)上。

上述实施例中，任一水平检测装置20、110、120均具有三个水平检测装置，但并不限定于此，这些水平检测装置20、110、120也可以具有多个水平检测装置。

Claims

1.一种激光水平检测系统，其特征在于是在任意位置上检测激光基准面，其包括：多个水平检测装置；以及操作装置，显示该水平检测装置的检测结果，并且可以对上述多个水平检测装置进行操作，并且，检测出激光基准面的上述水平检测装置输出检测结果、及该水平检测装置固有的识别信号，上述操作装置，显示上述检测结果及上述水平检测装置的识别信号的接收结果。

2.根据权利要求1所述的激光水平检测系统，其特征在于上述操作装置选择多个水平检测装置中的任一个，并显示该所选择的水平检测装置的检测结果及信号接收结果。

3.根据权利要求1所述的激光水平检测系统，其特征在于多个上述水平检测装置配置在上下方向上。

4.根据权利要求2所述的激光水平检测系统，其特征在于多个上述水平检测装置配置在上下方向上。

5.根据权利要求1所述的激光水平检测系统，其特征在于，由上述操作装置选择配置在希望获得检测结果的部位处的上述水平检测装置，并且，上述操作装置显示该所选择的水平检测装置的检测结果及上述信号接收结果。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的激光水平检测系统，其特征在于，上述水平检测装置与操作装置，包括相同功能及显示部的同样的装置，并且，可以通过主/从切换操作而切换装置的使用目的，以使其在设定为主时成为操作装置，而在设定为从时成为水平检测装置。

7.如权利要求6所述的激光水平检测系统，其特征在于，当通过上述主/从切换操作而使至少两个或两个以上的装置设定为主时，各装置可以切换为下述两种模式中的任一个，即：仅显示检测结果的模式；以及具有操作功能，并且显示检测结果的模式。