-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Vermessungssystem, das imstande ist, ein Vermessungsinstrument vom Zielort aus durch eine Einzelperson fernzusteuern.
-
Zur Messung der Position des Vermessungspunkts oder dergleichen mit einem Vermessungsinstrument, wie beispielsweise einer herkömmlichen Totalstation (elektronische Entfernungs-/Winkelmeßvorrichtung), war es bisher erforderlich, ein am Vermessungspunkt angebrachtes Ziel zu kollimieren. In jüngster Zeit wurde zur Erleichterung der Arbeit der Kollimation eines Ziels und zur Verringerung der auf den Gewohnheiten des Bedieners beruhenden Kollimationsfehler ein mit einer automatischen Kollimiervorrichtung versehenes Vermessungsinstrument auf den Markt gebracht. Die automatische Kollimiervorrichtung ist so konstruiert, daß sie entlang einer Kollimationsachse (optischen Achse) eines Teleskops eines Vermessungsinstruments Kollimationslicht aussendet, dann die Richtung eines Ziels durch den Empfang von von dem Ziel reflektierten Kollimationslicht berechnet und das Teleskop automatisch auf das Ziel ausrichtet. Das mit der auf diese Weise aufgebauten automatischen Kollimiervorrichtung versehene Vermessungsinstrument enthält inzwischen eine Fernsteuerung, so daß sogar von einem einzelnen Bediener von einer von dem Hauptkörper des Vermessungsinstruments entfernten Ort aus eine Vermessung durchgeführt werden kann.
-
DE 694 33 327 T2 beschreibt ein Vermessungsinstrument, bei dem zirkular polarisiertes Licht vom Vermessungsinstrument emittiert wird, so dass dieses von einem Ziel reflektiert wird. Das derart reflektierte, zirkular polarisierte Licht gelangt zurück zum Vermessungsinstrument. Anhand der Polarisation bzw. der Polarisationsänderung durch einen Richtungsdetektor findet eine Ausrichtung des Vermessungsinstruments auf das Ziel statt.
-
Wird das mit der automatischen Kollimiervorrichtung versehene Vermessungsinstrument jedoch auf der Basis eines von der Fernsteuerung während der Vermessung ausgegebenen Befehls bedient, muß mit dem Teleskop ein weiter Bereich abgetastet werden, um das Ziel innerhalb des engen Sichtfelds des Teleskops zu erfassen. Daher wird unvorteilhafterweise viel Zeit für die automatische Kollimation benötigt und die Vermessung kann nicht durchgehend ausgeführt werden.
-
Zur Lösung dieses Problems ist ein in
JP 3075384 B2 offenbartes Vermessungsinstrument bekannt. Das in diesem Dokument offenbarte Instrument ist in
6 und
7 gezeigt.
-
In dem Vermessungsinstrument 11 sind Lichtempfangseinheiten 25 und 26 zum Empfang von Signallicht von der Fernsteuerung 27 auf seiner Vorder- und Rückseite vorgesehen. Dieses Signallicht dient gleichzeitig als Führungslicht, das zum Angeben der Position der Fernsteuerung 27 verwendet wird. Die Lichtempfangseinheiten 25 und 26 sind jeweils pyramidenförmig ausgestaltet und weisen, wie in 7 gezeigt, vier Lichtempfangsflächen A, B, C und D auf.
-
Wenn ein Bediener in der Nähe eines Reflexionsprismas (z.B. Würfelecken-Prisma) 23 die Fernsteuerung 27 auf das Vermessungsinstrument richtet, fällt das von der Fernsteuerung 27 emittierte Signallicht auf die Lichtempfangseinheit 25. Falls die Spitze T der Lichtempfangseinheit 25 der Fernsteuerung 27 zugewandt ist, werden die Anteile des auf die vier Lichtempfangsflächen A, B, C und D einfallenden Lichts des Signallichts gleich. Ist die Spitze T der Lichtempfangseinheit 25 jedoch nicht der Fernsteuerung 27 zugewandt, sind die auf die vier Lichtempfangsflächen A, B, C und D einfallenden Anteile des Signallichts nicht gleich. Daher wird die Richtung der Fernsteuerung 27 durch den Vergleich der Ausgänge aus den vier Lichtempfangsflächen A, B, C und D unter Verwendung einer nicht gezeigten Steuereinrichtung berechnet, und das Teleskop 12 wird in Richtung der Fernsteuerung 27 gedreht. Wenn die Kollimationsachse O des Teleskops 12 zu der Fernsteuerung 27, d.h. dem Reflexionsprisma 23, hin gerichtet wird, wird eine an der Vorderseite des Vermessungsinstruments 11 angebrachte LED31 eingeschaltet, um den Bediener darüber zu informieren. Danach kollimiert das Teleskop 12 automatisch die Richtung des Reflexionsprismas 23 mittels einer nicht gezeigten automatischen Kollimiervorrichtung.
-
Bei diesem Vermessungsinstrument läßt sich die Richtung des Reflexionsprismas 23 vor der automatischen Kollimation durch die Lichtempfangseinheiten 25 und 26 schnell auffinden. Daher ist es nicht erforderlich, das Reflexionsprisma 23 zu suchen, wobei ein breiter Bereich mit dem Teleskop 12, das ein enges Sichtfeld hat, abgetastet wird, und dadurch kann die bis zum Abschluß der Kollimation durch das Reflexionsprisma 23 erforderliche Zeit verkürzt und die Vermessung reibungslos ausgeführt werden.
-
Wenn sich jedoch hinter dem in dem oben erwähnten Japanischen Patent
JP 3075384 B2 offenbarten Vermessungsinstrument
11 reflektierende Gegenstände, wie beispielsweise Fensterscheiben, befinden, wird das von der Fernsteuerung
27 emittierte Signallicht (Führungslicht) von den reflektierenden Gegenständen reflektiert und trifft dann auf die an ihrer Rückseite angebrachte Lichtempfangseinheit
26 auf. In diesem Fall nimmt das Vermessungsinstrument
11 an, daß das Reflexionsprisma
23 sich in der Richtung der reflektierenden Gegenstände befindet und das Teleskop
12 des Vermessungsinstruments
11 kann nicht auf das Reflexionsprisma
23 ausgerichtet werden. Daher kann es unvorteilhafterweise vorkommen, daß bei der Vorbereitung der Kollimation vor dem Beginn der automatischen Kollimation eine Störung auftritt und die automatische Kollimation nicht durchgeführt werden kann.
-
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf das genannte Problem entwickelt, und daher liegt ihr die Aufgabe zugrunde, ein Vermessungssystem zu schaffen, bei dem Führungslicht von der Zielseite aus emittiert wird und bei dem vermessungsinstrumentseitig ein Teleskop durch den Empfang des Führungslichts grob auf das Ziel hin gerichtet wird, so daß die zur Durchführung der automatischen Kollimation erforderliche Zeit verkürzt werden kann, wobei diese durch Ausschluß des von reflektierenden Gegenständen wie Fensterscheiben reflektierten Führungslichts zuverlässig durchgeführt werden kann.
-
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung gemäß einem Aspekt dadurch gekennzeichnet, daß ein Vermessungssystem ein Ziel für die Kollimation und einem Vermessungsinstrument, das mit einer automatischen Kollimiervorrichtung versehen ist, aufweist, welche bewirkt, daß eine Kollimatiohsachse eines Teleskops automatisch mit dem Ziel zusammenfällt, und das Vermessungssystem ist gekennzeichnet durch ein Ziel mit einem Führungslicht emittierenden Führungslichtabstrahler, wobei das Vermessungsinstrument einen Richtungsdetektor, der eine Richtung des Führungslichtabstrahlers durch Empfang des Führungslichts erkennt, und eine Kollimiervorbereitungseinrichtung aufweist, die das Teleskop auf der Basis eines von dem Richtungsdetektor emittierten Ausgangssignals vor Betätigung der automatischen Kollimiervorrichtung auf das Ziel hin ausrichtet, der Führungslichtabstrahler kreisförmig polarisiertes Führungslicht emittiert, der Richtungsdetektor einen Polarisierungswandelteil zum Umwandeln des kreisförmig polarisierten Führungslichts in linear polarisiertes Führungslicht und eine Polarisierungsplatte aufweist, die eine Polarisierungsebene bereitstellt, die mit dem linear polarisierten Führungslicht zusammenfällt, in das das kreisförmig polarisierte Führungslicht von dem Polarisierungswandelteil umgewandelt worden ist.
-
Gemäß einem anderen Aspekt ist die Erfindung nach dem ersten Aspekt dadurch gekennzeichnet, daß der Führungslichtabstrahler einen Lichtemittierteil, der linear polarisiertes Licht emittiert, und einen Polarisierungswandelteil aufweist, mit dem von dem Lichtemittierteil emittiertes, linear polarisiertes Licht in kreisförmig polarisiertes Führungslicht umgewandelt wird.
-
Die Erfindung gemäß einem dritten Aspekt ist dadurch gekennzeichnet, daß bei der Erfindung nach dem zweiten Aspekt der Lichtemittierteil eine Lichtquelle und eine Polarisierungsplatte aufweist, mit der von der Lichtquelle emittiertes Licht in linear polarisiertes Licht umgewandelt wird, und der Polarisierungswandelteil, mit dem das kreisförmig polarisierte Führungslicht in linear polarisiertes Licht umgewandelt wird, und der Polarisierungswandelteil, mit dem linear polarisiertes Licht in kreisförmig polarisiertes Führungslicht umgewandelt wird, jeweils eine Lambda-Viertel-Platte sind.
-
Die Erfindung gemäß einem vierten Aspekt ist dadurch gekennzeichnet, daß der Führungslichtabstrahler bei der Erfindung nach dem ersten Aspekt einen Halbleiterlaser für kreisförmig polarisiertes Licht aufweist.
-
Wenn bei der Erfindung nach dem ersten Aspekt von dem Führungslichtabstrahler emittiertes kreisförmig polarisiertes Führungslicht von einem reflektierenden Gegenstand hinter dem Vermessungsinstrument reflektiert wird, wird das kreisförmig polarisierte Führungslicht in kreisförmig polarisiertes Reflexionsführungslicht umgewandelt, dessen Drehrichtung umgekehrt worden ist. Wenn Führungslicht, das von dem Führungslichtabstrahler direkt in den Richtungsdetektor eintritt, den Polarisierungswandelteil passiert, wird das Führungslicht in linear polarisiertes Licht umgewandelt und kann die Polarisierungsplatte passieren. Passiert jedoch das Reflexionsführungslicht, dessen Drehrichtung umgekehrt worden ist, den Polarisierungswandelteil, wird das Reflexionsführungslicht in linear polarisiertes Licht umgewandelt, dessen Polarisierungsebene im Vergleich zu derjenigen, die sich ergibt, wenn das kreisförmig polarisierte Licht mit der ursprünglichen Drehrichtung den Polarisierungswandelteil passiert, um 90° abweicht, so daß das linear polarisierte Licht die Polarisierungsplatte nicht passieren kann. Auf diese Weise ist es möglich, kreisförmig polarisiertes Reflexionsführungslicht, dessen Drehrichtung umgekehrt worden ist und das von dem reflektierenden Gegenstand hinter dem Vermessungsinstrument reflektiert worden ist, auszuschließen und eine automatische Kollimation zuverlässig durchzuführen, so daß während der Kollimationsvorbereitung vor dem Beginn der automatischen Kollimation des Vermessungsinstruments keine Störung zugelassen wird.
-
Gemäß der Erfindung nach dem zweiten Aspekt weist der Führungslichtabstrahler einen Lichtemittierteil, der linear polarisiertes Licht emittiert, und einen Polarisierungswandelteil auf, mittels dessen von dem Lichtemittierteil emittiertes linear polarisiertes Licht in kreisförmig polarisiertes Führungslicht umgewandelt wird. Daher kann das Vermessungssystem der vorliegenden Erfindung auf einfache Weise mit geringen Kosten realisiert werden.
-
Gemäß der Erfindung nach dem dritten Aspekt weist der Lichtemittierteil eine Lichtquelle und eine Polarisierungsplatte auf und jeder Polarisierungswandelteil ist eine Lambda-Viertel-Platte. Daher kann das Vermessungssystem der vorliegenden Erfindung leichter und zu niedrigeren Kosten realisiert werden.
-
Gemäß der Erfindung nach dem vierten Aspekt weist der Führungslichtabstrahler einen Halbleiterlaser für kreisförmig polarisiertes Licht auf und emittiert direkt kreisförmig polarisiertes Führungslicht. Daher werden die Polarisierungsplatte und der Polarisierungswandelteil nicht gebraucht und es kann ein extrem einfacher Mechanismus mit geringen Kosten realisiert werden. Daher läßt sich ein kostengünstigeres Vermessungssystem verwirklichen.
-
Im folgenden wird eine Art zur Ausführung der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen im einzelnen beschrieben.
-
Es zeigen:
- 1 eine schematische Ansicht eines Vermessungssystems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
- 2 ein Blockdiagramm eines Führungslichtabstrahlers und eines Richtungsdetektors des Vermessungssystems,
- 3 ein Blockdiagramm des gesamten Vermessungssystems,
- 4 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Funktionsweise des Vermessungssystems,
- 5 eine Ansicht zur Erläuterung der Wirkungen des Vermessungssystems,
- 6 eine Ansicht eines mit einer Fernsteuerung versehenen herkömmlichen Vermessungsinstruments, und
- 7 eine perspektivische Ansicht einer in dem herkömmlichen Vermessungsinstrumentangebrachten Lichtempfangseinheit.
-
Zunächst wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 1 bis 5 erläutert. 1 ist eine schematische Ansicht eines Vermessungssystems der vorliegenden Erfindung. 2 ist ein Blockdiagramm, das einen Führungslichtabstrahler und einen Richtungsdetektor zeigt, der in diesem Vermessungssystem Führungslicht empfängt. 3 ist ein Blockdiagramm des gesamten Vermessungssystems. 4 ist ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Funktionsweise des Vermessungssystems. 5 ist eine Ansicht zur Erläuterung der Wirkungen der vorliegenden Erfindung.
-
Gemäß 1 besteht das Vermessungssystem dieses Ausführungsbeispiels aus einem Vermessungsinstrument 50, das mit einer automatischen Kollimiervorrichtung und einem mit einem Retro-Reflektor 62, wie beispielsweise einem Reflexionsprisma, mittels dessen Licht in seiner Einfallsrichtung reflektiert wird, versehenen Ziel 60 besteht. Das Vermessungsinstrument 50 weist einen horizontal drehbaren Instrumentenkörper 52, der auf einer nicht gezeigten Nivellierplatte angeordnet ist, die an einem Dreibeinstativ 48 befestigt ist, sowie ein in bezug auf den Instrumentenkörper 52 vertikal drehbares Teleskop 54 auf. Das Ziel 60 enthält den Retro-Reflektor 62, der sich auf einer an dem Dreibeinstativ 48 befestigten Nivellierplatte 61 befindet und von dem Vermessungsinstrument 50 emittiertes Kollimationslicht 58 in Richtung auf das Vermessungsinstrument 50 reflektiert, sowie einen Führungslichtabstrahler 66, der sich auf der Nivellierplatte 61 befindet und die Richtung des Ziels 60 anzeigendes Führungslicht 64 in Richtung auf das Vermessungsinstrument 50 emittiert. Das Führungslicht 64 ist so moduliert, daß das Vermessungsinstrument 50 Licht als Führungslicht 64 wahrnehmen kann. Das Kollimationslicht 58 ist ebenfalls so moduliert, daß das Vermessungsinstrument 50 Licht als Kollimationslicht 58 wahrnehmen kann.
-
Wie in 2(A) gezeigt, besteht der Führungslichtabstrahler 66 aus einer Lichtquelle 200 (z.B. einer Laserdiode), einer lichtdurchlässigen Linse 202, die eine Zylinderlinse ist, mit der von der Lichtquelle 200 emittiertes Licht in einen breiten Fächerstrahl (fächerförmiger Strahl) umgewandelt wird, der in vertikaler Richtung schmal und in horizontaler Richtung breit ist, einer Polarisierungsplatte 204, mit der Licht, das die lichtdurchlässige Linse 202 passiert hat, in linear polarisiertes Licht umgewandelt wird, und einer Lambda-Viertel-Platte 206, mit der dieses linear polarisierte Licht in kreisförmig polarisiertes Führungslicht 64 umgewandelt wird. Der Führungslichtabstrahler 66 schwingt in vertikaler Richtung, so daß das Führungslicht 64 für einen Abtastvorgang in vertikaler Richtung genutzt wird. Selbstverständlich ist es zulässig, daß anstelle einer Zylinderlinse als lichtdurchlässige Linse für den Führungslichtabstrahler 66 eine konvexe Linse verwendet wird und daß ein von der Lichtquelle 200 emittierter Lichtstrahl von der konvexen Linse konzentriert und in ein diffundierbares Führungslicht, das konisch gestreut ist, umgewandelt wird, so daß der Abtastvorgang nicht mit diesem Führungslicht durchgeführt wird.
-
Der Hauptkörper 52 des Vermessungsinstruments 50 hat einen Richtungsdetektor 56, der die Richtung des von dem Führungslichtabstrahler 66 emittierten Führungslichts 64 erkennt. Da das Führungslicht 64 für einen Abtastvorgang in vertikaler Richtung verwendet wird, ist der Richtungsdetektor 66 so ausgelegt, daß er in der Lage ist, die Richtung des Führungslichtabstrahlers 66 selbst dann zu erkennen, wenn zwischen dem Vermessungsinstrument 50 und dem Ziel 60 ein großer Niveauunterschied besteht. Falls das Vermessungsinstrument 50 sich in der Nähe des Ziels 60 befindet und ein großer vertikaler Abstand dazwischen besteht, kann es vorkommen, daß der Richtungsdetektor 56 sich außerhalb eines Abtastbereichs des Führungslichts 64 befindet. Deshalb ist der Abtastbereich des Führungslichtabstrahlers 66 so ausgelegt, daß er in einem solchen Fall schrittweise nach oben und unten verschoben werden kann.
-
Wie in 2(B) gezeigt, besteht der Richtungsdetektor 56 aus einer Lichtempfangslinse 210, die eine zum Konzentrieren des kreisförmig polarisierten Führungslichts 64 verwendete Zylinderlinse ist, einer Lambda-Viertel-Platte 212, mit der das von der Lichtempfangslinse 210 konzentrierte Führungslicht 64 aus kreisförmig polarisiertem Licht in linear polarisiertes Licht umgewandelt wird, einer Polarisierungsplatte 214, die eine Polarisierungsebene bereitstellt, die mit einer Polarisierungsebene zusammenfällt, die man erhält, wenn das direkt eingefallene Führungslicht 64a von der Lambda-Viertel-Platte 212 in linear polarisiertes Licht LP umgewandelt wird, damit nur das Führungslicht 64, das direkt von dem Führungslichtabstrahler 66 aus eingefallen ist, passieren kann, und einem rechteckigen Lichtempfangselement 216, das das Führungslicht 64 empfängt, das die Polarisierungsplatte 214 passiert hat. Anstelle der Zylinderlinse kann eine torische oder konvexe Linse als Lichtempfangslinse 210 verwendet werden. Die torische Linse ist eine durch bogenförmiges Biegen der Zylinderlinse gebildete Linse. Ein nicht gezeigter Schlitz, durch den ein horizontaler Lichtempfangsbereich begrenzt wird, ist entlang der vertikalen Richtung vor der Lichtempfangslinse 210 vorgesehen. Der Richtungsdetektor 56 ist an dem Instrumentenkörper 52 befestigt und erkennt die horizontale Richtung des Führungslichtabstrahlers 66 durch direkten Empfang des Führungslichts oder durch Empfang des Führungslichts 64 bei horizontaler Drehung des Instrumentenkörpers 52.
-
Das Vermessungsinstrument 50 und das Ziel 60 sind mit Funkeinrichtungen 70 bzw. 72 versehen, die zum gegenseitigen Austausch von Befehlssignalen, Vermessungsergebnissen usw. über Funkwellen 65 verwendet werden. Die Funkeinrichtungen 70 und 72 weisen jeweils eine Rundstrahlantenne auf und können über die Funkwellen 65 Übertragungen ausführen, so daß selbst dann Mitteilungen zwischen ihnen ausgetauscht werden können, wenn das Vermessungsinstrument 50 und das Ziel 60 einander nicht genau zugewandt sind.
-
Als nächstes folgt mit Bezug auf das Blockdiagramm von 3 eine Beschreibung des inneren Aufbaus des Vermessungsinstruments 50 und des Ziels 60, die das Vermessungssystem bilden.
-
Das Vermessungsinstrument 50 weist einen Antriebsteil 101 zum Ausrichten des Teleskops 54 auf das Ziel 60 hin, einen Meßteil 109 zum Messen eines Horizontalwinkels und eines Vertikalwinkels des Teleskops 54, einen Kollimationslichtemittierteil 118 zum Emittieren von Kollimationslicht 58 auf das Ziel 60 hin, einen Kollimationslichtempfänger 120 zum Empfang des von dem Ziel 60 reflektierten Kollimationslichts 58, einen Speicherteil 122 zum Speichern von Daten, wie beispielsweise Meßwinkelwerte, und eine Zentralverarbeitungseinheit (CPU) 100, die mit dem Antriebsteil 101, dem Kollimationslichtemittierteil 118, dem Meßteil 109, dem Kollimationslichtempfänger 120 und dem Speicherteil 122 verbunden ist, auf. Auch von einem Betätigungs-/Eingabeteil 124 können verschiedene Befehle und Daten in die Zentralverarbeitungseinheit 100 eingegeben werden.
-
Der Antriebsteil 101 besteht aus einem Horizontalmotor 102, der den Instrumentenkörper 52 horizontal dreht, einem Vertikalmotor 106, der das Teleskop 54 vertikal dreht, und einem Horizontalantriebsteil 104 und einem Vertikalantriebsteil 108 zum Liefern eines Ansteuerstroms an die Motoren 102 bzw. 106. Der Meßteil 109 besteht aus einem Horizontalcodierer 111, der zusammen mit dem Instrumentenkörper 52 horizontal gedreht wird, einem Vertikalcodierer 110, der zusammen mit dem Teleskop 54 vertikal gedreht wird, einem Horizontalwinkelmeßteil 112 und einem Vertikalwinkelmeßteil 116, die die Drehwinkel der Codierer 111 bzw. 110 lesen, und einem nicht gezeigten Entfernungsmeßteil.
-
Das Vermessungsinstrument 50 weist eine automatische Kollimiervorrichtung auf, mit der die optische Achse (Kollimationsachse) des Teleskops 54 automatisch auf das Ziel 60 hin gerichtet wird. Die automatische Kollimationsvorrichtung besteht aus der Zentralverarbeitungseinheit 100, dem Kollimationslichtemittierteil 118, dem Kollimationslichtempfänger 120 und dem Antriebsteil 101. Die automatische Kollimiervorrichtung soll der Zentralverarbeitungseinheit 100 die Bestimmung der Richtung des Ziels 60 durch Emittieren des Kollimationslichts 58 von dem Kollimationslichtemittierteil 118 und Empfangen des Kollimationslichts 58, das von dem Ziel 60 reflektiert und zurückgekehrt ist, durch den Kollimationslichtempfänger 120 ermöglichen und den Antriebsteil 101 steuern, so daß die optische Achse des Teleskops 54 sich zu dem Ziel 60 drehen kann.
-
Da die elektronische Entfernungsmeßvorrichtung des oben beschriebenen Vermessungsinstruments dieselbe wie die bei mit einer automatischen Kollimiervorrichtung versehenen herkömmlichen Totalstation ist, soll eine teilweise überschneidende Beschreibung entfallen.
-
Das Vermessungsinstrument 50 dieses Ausführungsbeispiels weist zusätzlich eine Kollimationsvorbereitungseinrichtung auf, die das Teleskop 54 im voraus auf das Ziel 60 hin ausrichtet, bevor die automatische Kollimiervorrichtung betätigt wird. Die Kollimationsvorbereitungseinrichtung dieses Ausführungsbeispiels besteht aus dem Richtungsdetektor 56, der Funkeinrichtung 70, dem Antriebsteil 101 und der mit diesen Elementen verbundenen Zentralverarbeitungseinheit 100. Die Kollimationsvorbereitungseinrichtung soll auf der Basis eines von dem Richtungsdetektor 56 ausgegebenen Ausgangssignals das Teleskop 54 auf den Führungslichtabstrahler 66 richten und die automatische Kollimiervorrichtung betätigen, wenn davon auszugehen ist, daß das Teleskop 54 im wesentlichen auf das Ziel 60 hin ausgerichtet ist.
-
Ansonsten weist das Ziel 60 dieses Ausführungsbeispiels neben dem Retro-Reflektor 62, dem Führungslichtabstrahler 66 und der Funkeinrichtung 72 eine mit dem Führungslichtabstrahler 66 und der Funkeinrichtung 72 verbundene Zentralverarbeitungseinheit 80 auf. Ein Betätigungs-/Eingabeteil 82 zur Eingabe verschiedener Befehle und Daten und ein Anzeigeteil 84 zum Anzeigen eines Zustands des Ziels 60 und eines Zustands des Vermessungsinstruments 50 sind zusätzlich mit der Zentralverarbeitungseinheit 80 verbunden.
-
Als nächstes wird die Funktionsweise des Vermessungssystems dieses Ausführungsbeispiels mit Bezug auf das Flußdiagramm von 4 beschrieben.
-
Wenn das Vermessungssystem dieses Ausführungsbeispiels gestartet wird, geht der Ablauf auf Schritt S1 über, in dem das Ziel 60 Führungslicht 64 von dem Führungslichtabstrahler 66 emittiert. Anschließend geht der Ablauf zu Schritt S2 über, in dem das Ziel 60 ein Befehlssignal zum horizontalen Drehen an das Vermessungsinstrument 50 ausgibt, wodurch der Instrumentenkörper 52 horizontal gedreht wird. Daraufhin empfängt das Vermessungsinstrument 50 das Horizontaldrehbefehlssignal in Schritt S101 und der Ablauf geht zu Schritt S102 über, in dem eine Nachricht über den Beginn einer horizontalen Drehung an das Ziel 60 gesendet wird. Das Ziel 60 bestätigt die Horizontaldrehung des Instrumentenkörpers 52 in Schritt S3 und nimmt also wahr, daß das Vermessungsinstrument 50 eine horizontale Suche nach dem Führungslichtabstrahler 66 begonnen hat.
-
Der Ablauf geht zum Schritt S103 über, in dem das Vermessungsinstrument 50 den Instrumentenkörper 52 horizontal dreht. Danach geht der Ablauf zu Schritt S104 über, in dem das Führungslicht 64 empfangen wird und die horizontale Richtung des Führungslichtabstrahlers 66 erkannt wird. Falls das Führungslicht 64 hier nicht in einer vorbestimmten Zeit empfangen werden kann, geht der Ablauf auf Schritt S105 über, in dem eine Fehlerbenachrichtigung an das Ziel 60 gesendet wird. Nachdem die Fehlerbenachrichtigung in Schritt S4 seitens des Ziels 60 bestätigt worden ist, geht der Ablauf zu Schritt S5 über, in dem auf dem Anzeigeteil 84 ein Horizontalerkennungsfehler angezeigt wird, und der Vorgang wird gestoppt.
-
Falls das Führungslicht 64 in Schritt S104 empfangen wird, geht der Ablauf zu Schritt S106 über, in dem die horizontale Position des Teleskops 54 auf den Führungslichtabstrahler 66 hin eingestellt und die horizontale Drehung des Instrumentenkörpers 52 gestoppt wird. Danach geht der Ablauf zu Schritt S107 über, in dem an das Ziel 60 der Befehl „Führungslicht AUS“ ausgegeben wird. Wenn der Befehl „Führungslicht AUS“ in Schritt S6 empfangen wird, nimmt das Ziel 60 wahr, daß die horizontale Suche nach dem Führungslichtabstrahler 66 in dem Vermessungsinstrument 50 abgeschlossen ist, und somit geht der Ablauf zu Schritt S7 über, in dem das Führungslicht abgeschaltet wird. Danach geht der Ablauf zu Schritt S8 über, in dem die Benachrichtigung „Führungslicht AUS“ an das Vermessungsinstrument 50 gesendet wird.
-
Falls das Vermessungsinstrument 50 die Benachrichtigung „Führungslicht AUS“ in Schritt S108 bestätigt, geht der Ablauf zu Schritt S109 über, in dem Kollimationslicht 58 emittiert wird. Danach geht der Ablauf zu Schritt S110 über, in dem die Benachrichtigung über den Beginn des vertikalen Drehens des Teleskops 54 an das Ziel 60 gesendet wird. Die Benachrichtigung über das vertikale Drehen wird in Schritt S9 bestätigt, und somit nimmt das Ziel 60 wahr, daß das Vermessungsinstrument 50 eine vertikale Suche nach dem Ziel 60 begonnen hat. Ansonsten geht der Ablauf vermessungsinstrumentseitig zum Schritt S111 über, in dem das Teleskop 54 vertikal gedreht und die vertikale Suche nach dem Ziel 60 fortgesetzt wird.
-
Danach geht der Ablauf zu Schritt S112 über, in dem das Vermessungsinstrument 50 die vertikale Richtung des Ziels 60 durch Emittieren von Kollimationslicht 58 und Empfangen des Kollimationslichts 58, das von dem Ziel 60 reflektiert worden ist und zurückkehrt, erkennt. Falls das Kollimationslicht 58 hier nicht empfangen werden kann, geht der Ablauf zu Schritt S101 zurück, in dem der Verfahrensfluß wiederholt wird, oder der Ablauf geht zu Schritt S113 über, in dem eine Fehlerbenachrichtigung an das Ziel 60 gesendet wird. Falls die Fehlerbenachrichtigung seitens des Ziels 60 in Schritt S10 bestätigt wird, geht der Ablauf zu Schritt S11 über, in dem auf dem Anzeigeteil 84 ein Fehler bei der Erkennung der vertikalen Richtung angezeigt wird, und der Vorgang wird gestoppt.
-
Wird das Kollimationslicht 58 in Schritt S112 empfangen, geht der Ablauf zu Schritt S114 über, in dem das Teleskop 54 an die Vertikalposition des Ziels 60 angeglichen und gestoppt wird. Danach geht der Ablauf zu Schritt S115 über, in dem ein Kollimiervorgang begonnen wird, und eine Benachrichtigung über die Durchführung eines Kollimiervorgangs wird an das Ziel 60 gesendet. Das Ziel 60 bestätigt in Schritt S12, daß ein Kollimiervorgang durchgeführt wird, und nimmt wahr, daß die automatische Kollimiervorrichtung in dem Vermessungsinstrument 50 betätigt worden ist. Ansonsten geht der Ablauf seitens des Vermessungsinstruments 50 zu Schritt S116 über, in dem der automatische Kollimiervorgang fortgesetzt wird.
-
Falls der Kollimiervorgang in Schritt S116 nicht zufriedenstellend durchgeführt wird, kehrt der Ablauf zu Schritt S110 zurück, in dem das Fließverfahren wiederholt wird, oder der Ablauf geht zu Schritt S117 über, in dem eine Fehlerbenachrichtigung an das Ziel 60 gesendet wird. Falls die Fehlerbenachrichtigung seitens des Ziels 60 in Schritt S13 bestätigt wird, geht der Ablauf zu Schritt S14 über, in dem auf dem Anzeigeteil 84 ein Kollimationsfehler angezeigt wird, und der Vorgang wird gestoppt. Falls der Kollimiervorgang in Schritt S116 zufriedenstellend durchgeführt wird, geht der Ablauf zu Schritt S118 über, in dem eine Benachrichtigung über die Vollendung der Kollimation an das Ziel 60 gesendet wird. Dementsprechend nimmt das Ziel 60 wahr, daß die automatische Kollimation in dem Vermessungsinstrument 50 in Schritt S15 abgeschlossen wurde.
-
Danach geht der Ablauf zu Schritt S119 über, in dem das Vermessungsinstrument 50 die Entfernung und den Winkel mißt. Danach geht der Ablauf zu Schritt S120 über, in dem ein Entfernungsmeßwert und ein Winkelmeßwert an das Ziel 60 gesendet werden. Falls der Entfernungsmeßwert und der Winkelmeßwert in Schritt S16 seitens des Ziels 60 bestätigt werden, werden die Vermessungswerte wie der Entfernungsmeßwert und der Winkelmeßwert auf dem Anzeigeteil 84 angezeigt und die Vermessung ist beendet.
-
Wenn dieses Vermessungssystem durch einen Fehler angehalten wird, empfiehlt es sich, die Fehlerursache zu beseitigen und dann den Betrieb des Vermessungssystems neu zu starten.
-
Als nächstes folgt eine Beschreibung der durch das vorliegende Ausführungsbeispiel erzielten Wirkungen. Wie in 5(A) gezeigt, ist das von dem Führungslichtabstrahler 66 emittierte Führungslicht 64 in diesem Ausführungsbeispiel kreisförmig polarisiertes Licht CP. Das Führungslicht 64a, das Teil dieses Führungslichts 64 ist und direkt auf den Richtungsdetektor 56 fällt, wird durch Passieren der Lambda-Viertel-Platte 212 gemäß 5(B) in linear polarisiertes Licht LP umgewandelt, passiert dann die Polarisierungsplatte 214, die eine Polarisierungsebene bereitstellt, die nur dieses linear polarisierte Licht LP durchlassen kann, und fällt auf das Lichtempfangselement 216.
-
Ansonsten wird die Drehrichtung des kreisförmig polarisierten Lichts CP= umgekehrt, wenn das Führungslicht 64 von einem reflektierenden Gegenstand 220, wie beispielsweise einem Stück Glas, hinter dem Vermessungsinstrument 50 reflektiert und in Reflexionsführungslicht 64b gemäß 5(A) umgewandelt wird. Wenn das kreisförmig polarisierte Licht CP', dessen Drehrichtung auf diese Weise umgekehrt worden ist, gemäß 5(C) in die Lambda-Viertel-Platte 212 eintritt, wird das kreisförmig polarisierte Licht CP' in linear polarisiertes Licht LP' umgewandelt, dessen Polarisierungsebene senkrecht zu einer Polarisierungsebene verläuft, die nach dem Führungslicht 64a in Erscheinung tritt, das direkt von dem Führungslichtabstrahler 66 kommt und die Lambda-Viertel-Platte 212 passiert und somit die Polarisierungsplatte 214 nicht passieren kann. Fällt das Führungslicht 64 unter einem beliebigen Einfallswinkel, diesmal jedoch nicht senkrecht, auf den reflektierenden Gegenstand 220, wird das Reflexionsführungslicht 64b in elliptisch und nicht in kreisförmig polarisiertes Licht umgewandelt. Daher passiert ein Teil des Reflexionsführungslichts 64b die Polarisierungsplatte 214, im praktischen Gebrauch kann das Reflexionsführungslicht 64b jedoch in zufriedenstellender Weise von der Polarisierungsplatte 214 ausgeschlossen werden, selbst wenn der Einfallswinkel des Führungslichts 64 auf den reflektierenden Gegenstand 220 gleich einigen Zehntel Grad wird. Daher ist es in diesem Ausführungsbeispiel auch möglich, das von dem reflektierenden Gegenstand 220, wie beispielsweise einer Fensterscheibe, der sich an der Seite des Vermessungsinstruments 50 und des Ziels 60 befindet, reflektierte Reflexionsführungslicht 64b auszuschließen.
-
Wenn das von dem Führungslichtabstrahler 66 emittierte Führungslicht 64 auf diese Weise direkt auf den Richtungsdetektor 56 fällt, kann das Lichtempfangselement 216 das Führungslicht 64 empfangen, fällt das Führungslicht 64 jedoch nach Reflexion durch den reflektierenden Gegenstand 220, wie beispielsweise ein Stück Glas, auf den Richtungsdetektor 56, empfängt das Lichtempfangselement 216 das Führungslicht 64 nicht. Deshalb kommt es bei diesem Vermessungsinstrument 50 nicht vor, daß die Richtung des Ziels 60 durch Empfang des von dem reflektierenden Gegenstand 220, wie beispielsweise einem Glasstück, reflektierten Führungslichts 64 fälschlich erkannt wird.
-
Da das Führungslicht 64 in diesem Ausführungsbeispiel außerdem ein Fächerstrahl ist, der horizontal breit und vertikal schmal ist, kann mit wenig elektrischer Energie bewirkt werden, daß das Führungslicht 64 einen entfernten Punkt erreicht, und da das Führungslicht 64 während der Durchführung eines Vertikalabtastvorgangs mit dem Führungslicht 64 in einem breiten Bereich in alle Richtungen projiziert wird, kann der in dem Vermessungsinstrument 50 vorgesehene Richtungsdetektor 56 das Führungslicht 64 zuverlässig empfangen und die Kollimationsvorbereitung, bei der das Teleskop 54 im voraus im wesentlichen auf das Ziel 60 hin ausgerichtet wird, bevor mit der automatischen Kollimation begonnen wird, kann zuverlässig durchgeführt werden, selbst wenn zwischen dem Vermessungsinstrument 50 und dem Ziel 60 ein großer vertikaler Abstand vorliegt und das Vermessungsinstrument 50 und das Ziel 60 einander nicht genau gegenüberliegen.
-
Die vorliegende Erfindung kann auf verschiedene Weise modifiziert werden, ohne auf das oben erwähnte Ausführungsbeispiel beschränkt zu sein. In dem oben erwähnten Ausführungsbeispiel wird z.B. das Führungslicht 64, das ein Fächerstrahl ist, von dem Führungslichtabstrahler 66 emittiert, während dieser zum Abtasten auf- und abwärts bewegt wird, und die Richtung des Führungslichtabstrahlers 66 wird durch horizontales Drehen des Instrumentenkörpers 52 erkannt. Der Aufbau des Führungslichtabstrahlers 66 und der Aufbau des in 2 gezeigten Richtungsdetektors 56 kann jedoch auf die herkömmliche Fernsteuerung 27 und die herkömmlichen Lichtempfangseinheiten 25 und 26, die in 6 und 7 gezeigt sind, angewandt werden.
-
Außerdem wird in dem Führungslichtabstrahler
66 des oben erwähnten Ausführungsbeispiels von der Lichtquelle
200 emittiertes Licht von der Polarisierungsplatte
204 in linear polarisiertes Licht umgewandelt. Da eine Laserdiode aber linear polarisiertes Licht emittiert, kann die Polarisierungsplatte
204 weggelassen werden. Falls der Führungslichtabstrahler
66 einen Lichtemittierteil aufweist, der linear polarisiertes Licht auf diese Weise emittiert, kann die Polarisierungsplatte
204 weggelassen werden. Alternativ kann ein Halbleiterlaser für kreisförmig polarisiertes Licht als Lichtquelle
200 verwendet werden, der kreisförmig polarisiertes Licht emittiert (siehe die veröffentlichte ungeprüfte
Japanische Patentanmeldung Nr. 2003-273471 ). Die Verwendung des Halbleiterlasers für kreisförmig polarisiertes Licht macht es möglich, die Polarisierungsplatte
204 und die Lambda-Viertel-Platte
206 wegzulassen, und ermöglicht es somit, den Führungslichtabstrahler
66 so zu konstruieren, daß er einen äußerst einfachen Aufbau hat. Außerdem wird bei dem Führungslichtabstrahler
66 des oben erwähnten Ausführungsbeispiels linear polarisiertes Licht von der Lambda-Viertel-Platte
206 in kreisförmig polarisiertes Licht umgewandelt. Anstelle der Lambda-Viertel-Platte
206 kann jedoch ein geeignetes Polarisierungswandelteil verwendet werden, das linear polarisiertes Licht in kreisförmig polarisiertes Licht umwandelt. Auf jeden Fall muß der Führungslichtabstrahler
66 kreisförmig polarisiertes Führungslicht
64 ausgeben.
-
Außerdem wird in dem Richtungsdetektor 56 des oben erwähnten Ausführungsbeispiels kreisförmig polarisiertes Licht von der Lambda-Viertel-Platte 214 in linear polarisiertes Licht umgewandelt. Anstelle der Lambda-Viertel-Platte 214 kann jedoch ein geeignetes Polarisierungswandelteil, das kreisförmig polarisiertes Licht in linear polarisiertes Licht umwandelt, verwendet werden.
