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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Überwachungssystem, mit dem
ein Überwachungsinstrument
von der Seite des Targets her durch eine einzige Bedienungsperson
ferngesteuert werden kann.
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Zum
Messen der Position eines Überwachungspunkts
oder dgl. mittels eines herkömmlichen Überwachungsinstruments
wie z.B. einer Totalstation (elektrische Distanz-/Winkel-Messvorrichtung)
war es bisher erforderlich, ein an dem Überwachungspunkt platziertes
Target zu kollimieren. In den letzten Jahren wurde ein Überwachungsinstrument
auf dem Markt eingeführt,
das einen automatischen Kollimator aufweist, um den zum Kollimieren
des Targets erforderlichen Arbeitsaufwand zu reduzieren und die von
der Bedienungsperson verursachten Fehler zu reduzieren. Ein automatischer
Kollimator ist eine Vorrichtung zum Bestimmen der Richtung eines
Targets durch Aussenden eines Kollimationslicht-Strahls entlang
der Kollimationsachse (der optischen Achse) eines Teleskops des Überwachungsinstruments
und durch Empfangen des vom Target zurück reflektierten Kollimationslichts,
um das Teleskop automatisch und präzise zu dem Target zu richten.
Mittlerweile besteht die Tendenz, dass das Überwachungsinstrument, das
den wie oben beschrieben ausgelegten Kollimator aufweist, auch mit
einer Fernsteuerung versehen ist, so dass Überwachungsvorgänge auch durch
eine einzige Person von einer Stelle her durchgeführt werden
können,
die von dem Körper
des Überwachungsinstruments
entfernt ist.
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Ein
Problem des Standes der Technik besteht jedoch darin, dass, wenn
der automatische Kollimator oder das Überwachungsinstrument, der
bzw. das mit der Fernsteuerung versehen ist, eine Überwachung
entsprechend einem von der Fernsteuerung ausgegebenen Befehl durchführt, das
Teleskop einen weiten Bereich abtasten muss, um das Target innerhalb
des kleinen Sicht felds des Teleskops zu lokalisieren, so dass die
automatische Kollimierung sehr zeitaufwendig ist und somit die Überwachung nicht
reibungslos durchgeführt
werden kann.
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Zur
Lösung
dieses Problems hat der Anmelder der vorliegenden Erfindung die
Japanische Patentanmeldung Nr. 2004-023614 zu einem Überwachungssystem
eingereicht, bei dem das Target schnell gefunden wird, indem Führungslicht
von der Target-Seite her ausgegeben wird, und bei dem die zur automatischen
Kollimierung erforderliche Zeit verkürzt ist. Dieses Überwachungssystem
ist in 8 bis 10 gezeigt.
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Gemäß 8 weist das Überwachungssystem
ein Überwachungsinstrument 50 mit
einem automatischen Kollimator und ein Target 60 auf, das
ein reflektierendes Prisma (Retroreflektor) 62 aufweist, der
Lichtstrahlen in der Richtung des Einfalls der Strahlen reflektiert.
Das Überwachungsinstrument 50 weist
einen horizontal drehbaren Instrumentenkörper 52, der an einer
(nicht gezeigten) Richtplatte angeordnet ist, welche an einem Stativ 48 befestigt
ist, und ein vertikal drehbares Teleskop 54 auf, das in dem
Instrumentenkörper 52 angeordnet
ist. An einer Richtplatte 61, die an einem Stativ 48 befestigt
ist, weist das Target 60 ein reflektierendes Prisma 62, das
von dem Überwachungsinstrument 50 ausgegebene
Strahlen des Kollimationslichts 58 zu dem Überwachungsinstrument 50 reflektiert,
und einen Führungslicht-Ausgabevorrichtung 66 auf,
die Strahlen eines Führungslichts 64,
das Information über
die Richtung des Targets 60 enthält, an das Überwachungsinstrument 50 ausgibt.
Das Führungslicht 64 wird
derart moduliert, dass das Überwachungsinstrument 50 das
Führungslicht 64 erkennen
kann. In ähnlicher
Weise wird das Kollimationslicht 58 derart moduliert, dass
das Überwachungsinstrument 50 das Kollimationslicht 58 erkennen
kann.
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Die
Führungslicht-Ausgabevorrichtung 66 bildet
einen weit gefächerten
Strahl, der vertikal eng und horizontal weit ist. Zum Bilden des
gefächerten Strahls
wird das von einer Lichtquelle ausgegebene Licht mittels einer als
zylindrische Linse ausgebildeten Lichtleitlinse gestreut. Anschließend wird die Führungslicht-Ausgabevorrichtung 66 in
vertikaler Richtung verschwenkt und bewirkt, dass das Führungslicht 64 einen
Abtastvorgang in vertikaler Richtung durchführt.
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Der
Instrumentenkörper 52 des Überwachungsinstruments 50 weist
einen Richtungsdetektor 56 auf, der die Richtung des von
der Führungslicht-Ausgabevorrichtung 66 ausgegebenen
Führungslichts 64 detektiert.
Da das Führungslicht 64 einen
Abtastvorgang in vertikaler Richtung mittels eines gefächerten
Strahls durchführt,
kann der Richtungsdetektor 56 die Richtung der Führungslicht-Ausgabevorrichtung 66 auch
dann detektieren, wenn ein großer
Höhenunterschied
zwischen dem Überwachungsinstrument 50 und
dem Target 60 besteht und sogar dann, wenn diese beiden
Elemente einander nicht exakt gegenüberliegen.
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Das Überwachungsinstrument 50 und
das Target 60 weisen drahtlose Vorrichtungen 70 bzw. 72 auf,
um Befehlssignale und Überwachungsergebnisse
durch Funk 65 zwischen dem Überwachungsinstrument 50 und
dem Target 60 zu übertragen.
Die drahtlosen Vorrichtungen 70 und 72 weisen
jeweils nichtdirektionale Antennen auf, so dass die Übertragungsvorgänge selbst
dann durchgeführt
werden können,
wenn das Überwachungsinstrument 50 und das
Target 60 einander nicht im Wesentlichen gegenüberliegend
angeordnet sind, und die drahtlosen Vorrichtungen 70 und 72 kommunizieren
miteinander durch Funkwellen 65.
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Im
Folgenden werden anhand des Blockschaltbilds gemäß 9 die jeweiligen inneren Strukturen des Überwachungsinstruments 50 und des
Targets 60 beschrieben, welche das Überwachungssystem bilden.
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Das Überwachungsinstrument 50 weist
auf: einen Antriebsteil 101, der das Teleskop 54 zu
dem reflektierenden Prisma 62 richtet, einen Messteil 109, der
den horizontalen Winkel und den vertikalen Winkel des Teleskops 54 misst,
eine Kollimationslicht-Ausgabeteil 118, der Kollimationslicht 58 zu
dem reflektierenden Prisma 62 ausgibt, einen Kollimationslicht-Empfänger 120,
der von dem reflektierenden Prisma 62 reflektiertes Kollimationslicht
empfängt,
einen Speicherteil 122, der Daten wie z.B. die Werte gemessener
Winkel speichert, eine Zentralverbeitungseinheit (CPU) 100,
die mit dem Antriebsteil 101, dem Kollimationslicht-Ausgabeteil 118,
dem Messteil 109, dem Kollimationslicht-Empfänger 120 und
dem Speicherteil 122 verbunden ist, und einen (nicht gezeigten)
Ausgabelicht-Empfangsteil zum Berechnen des Abstands zwischen dem
reflektierenden Prisma 62 und dem Überwachungsinstrument 50.
Von einem Betätigungs-/Eingabeteil 124 her
können
ferner verschiedene Befehle und Daten in die CPU 100 eingegeben
werden.
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Der
Antriebsteil 101 weist einen Horizontal-Motor 102,
der den Instrumentenkörper 52 horizontal
dreht, einen Vertikal-Motor 106, der das Teleskop 54 vertikal
dreht, und einen Horizontal-Antriebsteil 104 sowie einen
Vertikal-Antriebsteil 108 auf, die den Motoren 102 bzw. 106 Antriebsstrom
zuführen. Der
Messteil 109 weist auf: einen Horizontal-Kodierer 111,
der sich zusammen mit dem Instrumentenkörper 52 horizontal
dreht, einen Vertikal-Kodierer 110,
der sich zusammen mit dem Teleskop 54 vertikal dreht, einen
Horizontalwinkel-Messteil 112 und einen Vertikalwinkel-Messteil 116,
welche die Drehwinkel der Kodierer 111 bzw. 110 lesen,
und einen (nicht gezeigten) Abstandsmessteil. Bei dem Abstandsmessteil kann
es sich entweder um ein Abstandsmess-System vom Impuls-Typ oder
um ein Abstandsmess-System
vom Phasendifferenz-Typ handeln.
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Das Überwachungsinstrument 50 weist
ferner einen automatischen Kollimator auf, der die optische Achse
(Kollimationsachse) des Teleskops 54 automatisch zu dem
reflektierenden Prisma 62 dreht. Der automatische Kollimator
ist gebildet aus der CPU 100, dem Kollimationslicht-Ausgabeteil 118,
dem Kollimationslicht-Empfänger 120 und
dem Antriebsteil 101. Der automatische Kollimator gibt
Kollimationslicht 58 aus dem Kollimationslicht-Ausgabeteil 118 aus,
empfängt
dann das reflektierte und aus dem reflektierenden Prisma 62 rückgeleitete
Kollimationslicht 58 mittels des Kollimationslicht-Empfängers 120,
bestimmt daraufhin die Richtung des reflektierenden Prismas 62 mittels
der CPU 100 und steuert den Antriebsteil 101 derart, dass
die optische Achse des Teleskops 54 zu dem reflektierenden
Prisma 62 gelenkt werden kann. Die optische Achse des automatischen
Kollimators und die optische Achse des optischen Systems des Abstandsmessteils
sind koaxial.
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Das Überwachungsinstrument 50 weist
ferner eine Kollimationsvorbereitungsvorrichtung auf, um eine Vor-Ausrichtung
des Teleskops 54 zu dem Target 60 durchzuführen, bevor
der automatische Kollimator gestartet wird. Die Kollimationsvorbereitungsvorrichtung
ist gebildet aus dem Richtungsdetektor 56, der drahtlosen
Vorrichtung 70, dem Antriebsteil 101 und der mit
diesen Teilen verbundenen CPU 100. Auf der Basis eines
von dem Richtungsdetektor 56 ausgegebenen Ausgangssignals
richtet die Kollimationsvorbereitungsvorrichtung das Teleskop 54 zu
der Führungslicht-Ausgabevorrichtung 66 und startet
die automatische Kollimation, wenn festgestellt wird, dass das Teleskop 54 approximativ
auf das Target 60 ausgerichtet worden ist.
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Ferner
weist das Target 60 zusätzlich
zu dem reflektierenden Prisma 62, der Führungslicht-Ausgabevorrichtung 66 und
der drahtlosen Vorrichtung 72 eine Zentralverarbeitungseinheit 80 auf,
die mit der Führungslicht-Ausgabevorrichtung 66 und
mit der drahtlosen Vorrichtung 72 verbunden ist. Ein Betätigungs-/Eingabeteil 82,
der zur Eingabe verschiedener Befehle und Daten vorgesehen ist,
und eine Anzeigeeinheit 84, die den Zustand des Targets 60 oder den
Zustand des Überwachungsinstruments 50 anzeigt,
sind mit der CPU 80 verbunden.
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Im
Folgenden wird anhand von 10 der von
dem Überwachungssystem
durchgeführte
Messvorgang beschrieben.
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Wenn
das Überwachungssystem
gestartet wird, rückt
der Ablauf auf Schritt S1, in dem das Target 60 Führungslicht 64 aus
der Führungslicht-Ausgabevorrichtung 66 ausgibt.
Dann rückt
der Ablauf auf Schritt S2, in dem ein Horizontaldrehungs-Befehlssignal
zum horizontalen Drehen des Instrumen tenkörpers 52 an das Überwachungsinstrument 50 ausgegeben
wird. Das Überwachungsinstrument 50 empfängt dann
in Schritt S101 das Horizontaldrehungs-Befehlssignal. Anschließend rückt der
Ablauf auf Schritt S102, in dem eine Horizontaldrehungs-Start-Meldung
an das Target 60 übermittelt wird.
Das Target 60 bestätigt
in Schritt S3 die horizontale Drehung des Instrumentenkörpers 52 und
ist somit darüber
in Kenntnis gesetzt, dass das Überwachungsinstrument 50 die
horizontale Suche des Führungslichts 64 gestartet
hat.
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Andererseits
rückt auf
der Seite des Überwachungsinstruments 50 der
Vorgang auf Schritt S103, in dem der Instrumentenkörper 52 horizontal
gedreht wird. Dann rückt
der Ablauf auf Schritt S104, in dem die horizontale Richtung des
Targets 60 durch Empfang des Führungslichts 64 detektiert
wird. Falls das Führungslicht 64 dort
zu einem vorbestimmten Zeitpunkt nicht empfangen werden kann, rückt der
Ablauf auf Schritt S105, in dem eine Fehlermeldung an das Target 60 übermittelt
wird. Nachdem das Target 60 in Schritt S4 die Fehlermeldung
empfangen hat, rückt der
Ablauf auf Schritt S5, in dem das Target 60 die Anzeigeeinheit 84 veranlasst,
einen Horizontal-Detektionsfehler anzuzeigen, und gestoppt wird.
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Falls
in Schritt S104 das Führungslicht 64 empfangen
wird, rückt
der Ablauf auf Schritt 106, in dem die horizontale Position
des Teleskops 54 zu der Führungslicht-Ausgabevorrichtung 66 hin
eingestellt wird, und die horizontale Drehung des Instrumentenkörpers 52 wird
gestoppt. Dann rückt
der Ablauf auf Schritt S107, in dem ein Führungslicht-OFF-Befehl an das
Target 60 ausgegeben wird. Wenn in Schritt S6 der Führungslicht-OFF-Befehl
empfangen worden ist, erkennt das Target 60, dass die horizontale Suche
der Führungslicht-Ausgabevorrichtung 66 in dem Überwachungsinstrument 50 abgeschlossen worden
ist, und somit rückt
der Ablauf auf Schritt S7, in dem das Führungslicht 64 ausgeschaltet
wird. Dann rückt
der Ablauf auf Schritt S8, in dem eine Führungslicht-OFF-Meldung an
das Überwachungsinstrument 50 ausgegeben
wird.
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Falls
das Überwachungsinstrument 50 in Schritt
S108 die Führungslicht-OFF-Meldung bestätigt, rückt der
Ablauf auf Schritt S109, in dem Kollimationslicht 58 ausgesandt
wird. Anschließend
rückt der Ablauf
auf Schritt S110, in dem eine Meldung zum Starten der vertikalen
Drehung des Teleskops 54 an das Target 60 ausgegeben
wird. Die Vertikaldrehungs-Meldung wird in Schritt S9 bestätigt, und
dadurch erkennt das Target 60, dass das Überwachungsinstrument 50 die
vertikale Suche des Targets 60 gestartet hat. Auf der Seite
des Überwachungsinstruments 50 hingegen
rückt der
Ablauf auf Schritt S111, in dem das Teleskop 54 vertikal
gedreht wird, und die vertikale Suche des Targets 60 wird
fortgesetzt.
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Dann
rückt der
Ablauf auf Schritt S112, in dem das Überwachungsinstrument 50 Kollimationslicht 58 ausgibt
und das von dem Target 60 reflektierte und zurückgesandte
Kollimationslicht 58 empfangen wird, wodurch die vertikale
Richtung des Targets 60 detektiert wird. Falls hier das
Kollimationslicht 58 nicht empfangen werden kann, kehrt
der Ablauf zu Schritt S101 zurück,
in dem ein Ablaufvorgang wiederholt wird, oder der Ablauf rückt auf
Schritt S113, in dem eine Fehlermeldung an das Target 60 übermittelt wird.
Falls das Target 60 die Fehlermeldung in Schritt S10 bestätigt, rückt der
Ablauf auf Schritt S11, in dem das Target 60 die Anzeigeeinheit 84 veranlasst,
einen vertikalen Detektionsfehler anzuzeigen, und gestoppt wird.
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Falls
in Schritt S112 Kollimationslicht 58 empfangen wird, rückt der
Ablauf auf Schritt S114, in dem das Teleskop 54 auf die
vertikale Position des Targets 60 eingestellt wird, und
das Teleskop 54 wird gestoppt. Dann rückt der Ablauf auf Schritt
S115, in dem eine Kollimationsoperation gestartet wird, und dem
Target 60 wird eine Meldung dahingehend übermittelt,
dass eine Kollimationsoperation ausgeführt wird. Das Target 60 bestätigt in
Schritt S12, dass eine Kollimationsoperation ausgeführt wird,
wodurch das Überwachungsinstrument 50 erkennt,
dass der automatische Kollimator gestartet worden ist. Andererseits
rückt auf
der Seite des Überwachungsinstruments 50 der
Ablauf auf Schritt S116, in dem die automatische Kollimationsoperation
fortgesetzt wird.
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Falls
in Schritt S116 in der Kollimationsoperation keine zufriedenstellende
Kollimierung ausgeführt
werden kann, rückt
der Vorgang auf Schritt S117, in dem eine Fehlermeldung an das Target 60 ausgegeben
wird. Falls das Target 60 in Schritt S13 die Fehlermeldung
bestätigt,
rückt der
Ablauf auf Schritt S14, in dem das Target 60 die Anzeigeeinheit 84 veranlasst,
einen Kollimationsfehler anzuzeigen, und gestoppt wird. Falls in
Schritt S116 die Kollimationsoperation zufriedenstellend ausgeführt werden kann,
rückt der
Ablauf auf Schritt S118, in dem eine Kollimations-Abschluss-Meldung
an das Target 60 übermittelt
wird. Als Ergebnis erkennt das Target 60 in Schritt S15,
dass in dem Überwachungsinstrument 50 die
automatische Kollimation abgeschlossen worden ist.
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Der
Ablauf rückt
dann auf Schritt S119, in dem das Überwachungsinstrument 50 Abstands-
und Winkel-Messoperationen durchführt. Der Ablauf rückt auf
Schritt S120, in dem gemessene Abstands- und Winkel-Werte an das
Target 60 übermittelt
werden. Das Target 60 bestätigt in Schritt S16 die gemessenen
Abstands- und Winkel-Werte, und veranlasst dann die Anzeigeeinheit 84 zum
Anzeigen der gemessenen Abstands- und Winkel-Werte und anderer Ergebnisse,
und der Überwachungsvorgang
ist beendet.
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In
einem Fall, in dem die Fehler von der Anzeigeeinheit 84 angezeigt
werden und aufgrund dieser Fehler Operationen gestoppt werden, ist
zu empfehlen, die Ursachen der Fehler zu beseitigen und dann den
Betrieb des Überwachungssystems
neuzustarten.
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Da
bei diesem Überwachungssystem
der fächerförmige Strahl
des Führungslichts 64 von
der Seite des Targets her während
des Abtastens ausgegeben wird, kann das Führungslicht 64 mit
geeigneter Intensität
auf einen großen
Bereich ausgegeben werden, wobei dennoch weniger elektrische Energie benötigt wird,
und das Überwachungsinstrument 50 kann
das Target 60 schnell finden, so dass die zum Abschließen der
automatischen Kollimation erforderliche Zeit verkürzt werden
kann.
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Auch
bei dem Überwachungsinstrument 50 gemäß der Japanischen
Patentanmeldung Nr. 2004-023614 besteht jedoch das herkömmliche
Problem, dass bei Ausbleiben eines korrekten Befehls dahingehend,
ob der Instrumentenkörper 52 zuerst im
Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn gedreht werden soll, der
Fall auftritt, dass das Target 60 schließlich nur
dadurch erfasst wird, dass entsprechend den durch die Umstände verursachten
Erfordernissen der Instrumentenkörper 52 um
ungefähr 360° gedreht
wird. Somit kann die zur automatischen Kalibrierung erforderliche
Zeit nicht hinreichend verkürzt
werden, auch wenn in normalen Fällen
das Target 60 bereits durch geringfügiges Drehen des Instrumentenkörpers 52 schnell
erfasst werden kann. Dieses Problem kann leicht gelöst werden,
indem eine Taste vorgesehen wird, die dazu verwendet wird, dem Target 60 seine
Drehrichtung anzuzeigen, und indem der Bedienungsperson die Möglichkeit
gegeben wird, die Drehrichtung des Instrumentenkörpers 52 anzugeben.
Dieser Lösungsansatz
verursacht jedoch das Problem, dass der Bedienungsperson ein erhöhter Arbeitsaufwand
auferlegt wird.
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Die
vorliegende Erfindung wurde vor dem Hintergrund des oben angeführten Problems
konzipiert. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Überwachungsinstrument
zu schaffen, das in der Lage ist, die zur automatischen Kollimation
erforderliche Zeit ohne zusätzlichen
Arbeitsaufwand für
die Bedienungsperson nochmals zu verkürzen. Vorzugsweise soll auch
dann eine Verkürzung
des Arbeitsaufwands erfolgen, wenn das Überwachungsinstrument bereits
in der Lage ist, das Target schnell zu finden und die für die automatische
Kollimation erforderliche Zeit so weit wie möglich zu verkürzen, indem Führungslicht
von der Seite des Targets her ausgegeben wird.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung
ein Überwachungssystem
gemäß Anspruch
1 vorgeschlagen. Das erfindungsgemäße Überwachungssystem gemäß Anspruch
1 ist dadurch gekennzeichnet, dass es ein Target und ein Überwachungsinstrument
aufweist, das mit einem automatischen Kollimator versehen ist, der
das Target automatisch kollimiert, wobei das Target eine Führungslicht-Ausgabevorrichtung
zum Ausgeben von Führungslicht,
einen Azimutwinkelsensor zum Detektieren des Richtungswinkels, unter
dem das Target ausgerichtet ist, und eine Drehbefehlsvorrichtung
zum Ausgeben eines Drehbefehls an das Überwachungsinstrument aufweist,
wobei das Überwachungsinstrument
eine Drehvorrichtung aufweist, die einen Körper des Überwachungsinstruments zu dem Target
ausrichtet, indem sie bei Empfang des Drehbefehls das Führungslicht
empfängt,
wobei die Drehbefehlsvorrichtung oder die Drehvorrichtung die Drehrichtung
des Körpers
des Überwachungsinstruments
basierend auf der Winkeldifferenz zwischen dem Richtungswinkel,
der vorhanden ist, wenn das Target bei der letzten Messung im Wesentlichen
exakt gegenüber
dem Überwachungsinstrument
positioniert ist, und dem Richtungswinkel bestimmt, der vorhanden
ist, wenn das Target bei der aktuellen Messung im Wesentlichen exakt
gegenüber
dem Überwachungsinstrument
positioniert ist.
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Gemäß einer
in Anspruch 2 aufgeführten Ausführungsform
der Erfindung ist das Überwachungssystem
dadurch gekennzeichnet, dass die Drehbefehlsvorrichtung oder die
Drehvorrichtung den Drehwinkel des Körpers des Überwachungsinstruments derart
bestimmt, dass er gleich der Winkeldifferenz ist.
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Gemäß einer
in Anspruch 3 aufgeführten Ausführungsform
der Erfindung ist das Überwachungssystem
dadurch gekennzeichnet, dass die Drehbefehlsvorrichtung oder die
Drehvorrichtung den Körper
des Überwachungsinstruments
in einer auf der Winkeldifferenz basierenden Drehrichtung dreht,
falls die Winkeldifferenz größer ist
als der maximale geschätzte
Fehlerwinkel des Azimutwinkelsensors, und die Drehbefehlsvorrichtung
oder die Drehvorrichtung einen Überschuss-Winkel
bestimmt, der um den maximalen geschätzten Fehlerwinkel größer ist
als die Winkeldifferenz, dann den Körper des Überwachungsinstruments um den Überschuss-Winkel
dreht und den Körper
des Überwachungsinstruments
zurückbewegt,
falls die Winkeldifferenz des Richtungswinkels kleiner ist als der
maximale geschätzte
Fehlerwinkel.
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Gemäß einer
in Anspruch 4 aufgeführten Ausführungsform
der Erfindung ist das Überwachungssystem
dadurch gekennzeichnet, dass, falls die Winkeldifferenz des Richtungswinkels
größer ist als
die Summe des maximalen geschätzten
Fehlerwinkels des Azimutwinkelsensors und eines durch Gewährung eines
Spielraums für
den Fehlerwinkel erhaltenen zulässigen
Fehlerwinkels, die Drehbefehlsvorrichtung oder die Drehvorrichtung
den Körper des Überwachungsinstruments
in einer basierend auf der Winkeldifferenz bestimmten Drehrichtung dreht,
und, falls die Winkeldifferenz des Richtungswinkels größer ist
als der maximale geschätzte
Fehlerwinkel und kleiner ist als die Summe des maximalen geschätzten Fehlerwinkels
und des zulässigen Fehlerwinkels,
die Drehbefehlsvorrichtung oder die Drehvorrichtung einen Überschuss-Winkel
bestimmt, der um die Summe des maximalen geschätzten Fehlerwinkels und des
zulässigen
Fehlerwinkels größer ist
als die Winkeldifferenz, dann den Körper des Überwachungsinstruments um den Überschuss-Winkel
dreht und den Körper
des Überwachungsinstruments
zurückbewegt,
und, falls die Winkeldifferenz des Richtungswinkels kleiner ist
als der maximale geschätzte
Fehlerwinkel, die Drehbefehlsvorrichtung oder die Drehvorrichtung
einen Überschuss-Winkel, der
um den maximalen geschätzten
Fehlerwinkel größer ist
als die Winkeldifferenz, und einen Rückkehr-Winkel bestimmt, der
gleich des Summe des doppelten maximalen geschätzten Fehlerwinkels und des
zulässigen
Fehlerwinkels ist, dann den Körper des Überwachungsinstruments
um den Überschuss-Winkel
dreht, dann den Körper
des Überwachungsinstruments
um den Rückkehr-Winkel zurückbewegt
und den Körper
des Überwachungsinstruments
erneut in der anfangs bestimmten Richtung dreht.
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Gemäß einer
in Anspruch 5 aufgeführten Ausführungsform
der Erfindung ist das Überwachungssystem
dadurch gekennzeichnet, dass der Azimutwinkelsensor ein Magnetsensor
ist.
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Gemäß Anspruch
1 bestimmt die Drehbefehlsvorrichtung oder die Drehvorrichtung die
Drehrichtung des Körpers
des Überwachungsinstruments basierend
auf der Winkeldifferenz zwischen dem Richtungswinkel, der vorhanden ist,
wenn das Target bei der letzten Messung im Wesentlichen exakt gegenüber dem Überwachungsinstrument
positioniert ist, und dem Richtungswinkel, der vorhanden ist, wenn
das Target bei der aktuellen Messung im Wesentlichen exakt gegenüber dem Überwachungsinstrument
positioniert ist. Somit kann der Instrumentenkörper automatisch eine Drehrichtung
bestimmen, die dazu geeignet ist, das von dem Target ausgegebene
Führungslicht
mittels eines minimalen Drehwinkels zu erfassen, ohne der Bedienungsperson
zusätzlichen
Bedienungsaufwand aufzuerlegen. Dadurch kann ohne zusätzlichen
Bedienungsaufwand der Zeitaufwand für die automatische Kollimation
so weit wie möglich
reduziert werden, so dass die Arbeitseffizienz erhöht werden
kann.
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Gemäß Anspruch
2 bestimmt die Drehbefehlsvorrichtung oder die Drehvorrichtung den
Drehwinkel des Körpers
des Überwachungsinstruments derart,
dass er gleich der Winkeldifferenz ist. Somit tritt nie der Fall
ein, dass das Überwachungsinstrument – z.B. unter
dem Einfluss von Rauschen – nicht in
der Lage ist, das aus dem Target ausgegebene Führungslicht zu erfassen und
aufgrund dieses Versagens der Instrumentenkörper übermäßig gedreht wird. Folglich
wird verhindert, dass die bis zum Erfassen des vom Target ausgegebenen
Führungslichts verstreichende
Zeit übermäßig lang
wird.
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Gemäß Anspruch
3 dreht die Drehbefehlsvorrichtung oder die Drehvorrichtung den
Körper
des Überwachungsinstruments
in einer auf der Winkeldifferenz basierenden Drehrichtung, falls
die Winkeldifferenz größer ist
als der maximale geschätzte
Fehlerwinkel des Azimutwinkelsensors, und die Drehbefehlsvorrichtung
oder die Drehvorrichtung bestimmt einen Überschuss-Winkel, der um den maximalen geschätzten Fehlerwinkel
größer ist
als die Winkeldifferenz, dreht dann den Körper des Überwachungsinstruments um den Überschuss-Winkel
und bewegt den Körper
des Überwachungsinstruments
zurück, falls
die Winkeldifferenz des Richtungswinkels kleiner ist als der maximale
geschätzte
Fehlerwinkel. Somit kann das von dem Target ausgegebene Führungslicht
erfasst werden, indem der Instrumentenkörper mittels eines geeigneten
Drehmusters, das der Winkeldifferenz entspricht, gedreht wird, und
die automatische Kollimation kann innerhalb einer verkürzten Zeitdauer
zuverlässig
durchgeführt
werden.
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Gemäß Anspruch
4 dreht, falls die Winkeldifferenz des Richtungswinkels größer ist
als die Summe des maximalen geschätzten Fehlerwinkels des Azimutwinkelsensors
und eines durch Gewährung
eines Spielraums für
den Fehlerwinkel erhaltenen zulässigen
Fehlerwinkels, die Drehbefehlsvorrichtung oder die Drehvorrichtung
den Körper
des Überwachungsinstruments
in einer basierend auf der Winkeldifferenz bestimmten Drehrichtung;
und, falls die Winkeldifferenz des Richtungswinkels größer ist
als der maximale geschätzte
Fehlerwinkel und kleiner ist als die Summe des maximalen geschätzten Fehlerwinkels
und des zulässigen
Fehlerwinkels, bestimmt die Drehbefehlsvorrichtung oder die Drehvorrichtung einen Überschuss-Winkel,
der um die Summe des maximalen geschätzten Fehlerwinkels und des
zulässigen
Fehlerwinkels größer ist
als die Winkeldifferenz, dreht dann den Körper des Überwachungsinstruments um den Überschuss-Winkel
und bewegt den Körper
des Überwachungsinstruments
zurück;
und falls die Winkeldifferenz des Richtungswinkels kleiner ist als
der maximale geschätzte
Fehlerwinkel, bestimmt die Drehbefehlsvorrichtung oder die Drehvorrichtung
einen Überschuss-Winkel,
der um den maximalen geschätzten
Fehlerwinkel größer ist
als die Winkeldifferenz, und einen Rückkehr-Winkel, der gleich des
Summe des doppelten maximalen geschätzten Fehlerwinkels und des
zulässigen
Fehlerwinkels ist, dreht dann den Körper des Überwachungsinstruments um den Überschuss-Winkel,
bewegt dann den Körper
des Überwachungsinstruments
um den Rückkehr-Winkel
zurück
und dreht den Körper
des Überwachungsinstruments
erneut in der anfangs bestimmten Richtung. Somit kann das von dem
Target ausgegebene Führungslicht
erfasst werden, indem der Instrumentenkörper mittels eines geeigneten
Drehmusters, das der Winkeldifferenz entspricht, gedreht wird, und
die automatische Kollimation kann in kürzerer Zeit zuverlässig durchgeführt werden.
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Gemäß Anspruch
5 ist der Azimutwinkelsensor ein Magnetsensor. Folglich kann das
erfindungsgemäße Überwachungssystem
kostengünstig
realisiert werden.
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Im
Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 ein
Blockschaltbild des gesamten Überwachungssystems
gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung;
-
2 eine
schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Prinzips des Überwachungssystems;
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3 ein
Flussdiagramm zur Erläuterung
eines gemäß der ersten
Ausführungsform
vorgesehenen Ablaufs zur Positionsausrichtung des Instrumentenkörpers derart,
dass dieser im Wesentlichen zu dem Target des Überwachungssystems ausgerichtet ist;
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4 ein
Flussdiagramm zur Erläuterung
eines für
ein Überwachungssystem
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
vorgesehenen Ablaufs zur Positionsausrichtung des Instrumentenkörpers derart, dass
dieser im Wesentlichen zu dem Target ausgerichtet ist;
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5 eine
schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Drehmusters,
mittels dessen der Instrumentenkörper
bei dem Überwachungssystem
gemäß der zweiten
Ausführungsform
gedreht wird;
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6 eine
schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Drehmusters,
mittels dessen der Instrumentenkörper
bei dem Über wachungssystem
gemäß einer
dritten Ausführungsform
gedreht wird;
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7 ein
Flussdiagramm zur Erläuterung
eines für
ein Überwachungssystem
gemäß einer
dritten Ausführungsform
vorgesehenen Ablaufs zur Positionsausrichtung des Instrumentenkörpers derart, dass
dieser im Wesentlichen zu dem Target ausgerichtet ist;
-
8 eine
schematische Gesamtansicht eines herkömmlichen Überwachungssystems;
-
9 ein
Blockschaltbild des gesamten herkömmlichen Überwachungssystems; und
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10 ein
Flussdiagramm zur Erläuterung des
Messvorgangs bei dem herkömmlichen Überwachungssystem.
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Zunächst wird
eine erste Ausführungsform der
Erfindung anhand von 1 bis 3 beschrieben. 1 zeigt
ein Blockschaltbild des gesamten Überwachungssystems gemäß dieser
Ausführungsform. 2 zeigt
eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Prinzips
dieses Überwachungssystems. 3 zeigt
ein Flussdiagramm zur Erläuterung
eines Ablaufs zur Ausrichtung des Körpers des Überwachungsinstruments derart,
dass dieser im Wesentlichen zu dem Target des Überwachungssystems ausgerichtet
ist.
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Gemäß 1 weist
das Überwachungssystem
ein Target 60 mit einer Führungslicht-Ausgabevorrichtung 66,
einem Azimutwinkelsensor 86, der die Richtung des Targets 60 misst,
und einem Speicher-Teil 88 auf, der den vom Azimutwinkelsensor 86 gemessenen
Richtungswinkel (Azimutwinkel) speichert. Mit dem Azimutwinkelsensor 86 und
dem Speicher-Teil 88 ist eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) 80 verbunden.
Die CPU 80 veranlasst, dass der Azimutwinkelsensor 86 einen
Richtungswinkel misst und veranlasst den Speicher-Teil 88 dazu,
diesen Richtungswinkel jedes Mal zu speichern, wenn die Richtung
und der Winkel durch Bewegen des Targets 60 gemessen werden.
Bei Beginn des Messens der Richtung und des Winkels berechnet die
CPU 80 eine Winkeldifferenz θB – θA zwischen dem bei der letzten
Messung erhaltenen Richtungswinkel θA und dem bei der aktuellen
Messung erhaltene Richtungswinkel θB, bestimmt dann die Drehrichtung
eines Instrumentenkörpers 52 entsprechend
der Winkeldifferenz θB – θA und gibt über Funk 65 ein
diese Drehrichtung enthaltendes Horizontal-Drehungs-Befehlssignal an
das Überwachungsinstrument 50 aus.
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Als
Azimutwinkelsensor 86 wird ein Magnetsensor verwendet,
der durch Detektieren des Erdmagnetismus einen Richtungswinkel ausgibt.
Der Richtungswinkel wird basierend auf dem magnetischen Nordpol
anhand eines im Uhrzeigersinn verlaufenden Winkels gemessen. Ein
Beispiel eines derartigen Magnetsensors ist in der vom Anmelder
der vorliegenden Anmeldung eingereichten ungeprüften Japanischen Patentanmeldung
mit der Veröffentlichungsnummer
H9-329441 beschrieben. Alternativ kann ein Azimutwinkelsensor verwendet
werden, der mittels einer Hallschen Vorrichtung funktioniert. Mit
Ausnahme dieses Aspekts gleicht das Überwachungssystem in seiner
Struktur dem herkömmlichen Überwachungssystem
gemäß 6.
Somit wird hier keine redundante Beschreibung der Struktur dieses Überwachungssystems
gegeben.
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Im
Folgenden wird anhand von 2 das Prinzip
des Überwachungssystems
gemäß der Erfindung
beschrieben. Wenn eine Bedienungsperson die Distanz oder den Winkel
misst, während
das Target 60 in einem dem Überwachungsinstrument 50 im Wesentlichen
exakt gegenüberliegende
Position am Punkt "A" gebracht wird, veranlasst
die CPU 80 den Azimutwinkelsensor 86 dazu, den
Richtungswinkel θA
zu lesen, den die Führungslicht-Ausgabevorrichtung 66 zusammen
mit der Richtung N des magnetischen Nordpols bildet, und veranlasst
den Speicher-Teil 88 dazu, den Richtungswinkel θA zu speichern.
Wenn die Messung an dem Punkt "A" abgeschlossen ist
und das Target 60 zu dem Punkt "B" bewegt
wird, wird das Target 60 erneut in eine dem Überwachungsinstrument 50 exakt
gegenüberliegende
Position ge bracht, und die Messung wird gestartet. Zu diesem Zeitpunkt
veranlasst die CPU 80 den Azimutwinkelsensor 86 erneut
dazu, den Richtungswinkel θB
der Führungslicht-Ausgabevorrichtung 66 zu
lesen, und berechnet die Winkeldifferenz Δθ = θB – θA zwischen dem Richtungswinkel θA an dem Punkt "A" bei der letzten Messung und dem Richtungswinkel θB an dem
Punkt "B" bei der aktuellen Messung.
Da es sich bei dieser Winkeldifferenz Δθ um eine Änderung des Richtungswinkels
des Überwachungsinstruments 50 bei
Betrachtung von dem Target 60 her handelt, wird der Instrumentenkörper 52 in
exakte Gegenüberlage
zu dem am Punkt "B" platzierten Target 60 gebracht,
indem der Instrumentenkörper 52 in
Gegenrichtung um diese Winkeldifferenz Δθ gedreht wird.
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Somit
wird, wenn diese Winkeldifferenz Δθ = θB – θA die Beziehungen –180° ≤ Δθ < 0° oder 180° ≤ Δθ < 360° erfüllt, ein
Drehbefehl, der eine Drehung im Gegenuhrzeigersinn beinhaltet, von
dem Target 60 an das Überwachungsinstrument 50 ausgegeben, und
wenn diese Winkeldifferenz Δθ = θB – θA die Beziehungen
0° ≤ Δθ < 180° oder –360° ≤ Δθ < 180° erfüllt, wird
ein Drehbefehl, der eine Drehung im Uhrzeigersinn beinhaltet, von
dem Target 60 an das Überwachungsinstrument 50 ausgegeben,
wodurch Instrumentenkörper 52 in
einer spezifizierten Richtung gedreht wird. Somit kann eine zweckmäßige Drehrichtung
für den
Instrumentenkörper 52 automatisch
bestimmt werden, ohne dass der Bedienungsperson zusätzlicher
Arbeitsaufwand auferlegt wird, und die Führungslicht-Ausgabevorrichtung 66 kann stets
bereits durch einen minimalen Drehwinkel innerhalb 180° erfasst
werden. Somit kann die Arbeitseffizienz verbessert werden.
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Falls
die Winkeldifferenz Δθ nahe ±0° liegt, kann
das Führungslicht 64 ohne
eine Drehung des Instrumentenkörpers 52 erfasst
werden, und falls die Winkeldifferenz Δθ nahe ±180° liegt, ist der benötigte Zeitaufwand
bis zum Erfassen der Führungslicht-Ausgabevorrichtung 66 fast
der gleiche, trotz der im Uhrzeigersinn oder Gegenuhrzeigersinn
erfolgenden Drehung. Somit braucht der Azimutwinkelsensor 86 nicht übermäßig präzise zu
sein, und es ist nicht erforderlich, dass bei der Messung das Target 60 in
einem dem Überwachungsinstrument 50 absolut
exakte Gegenüberlage
gebracht wird. Somit reicht es aus, das Target 60 in eine
dem Überwachungsinstrument 50 im
Wesentlichen gegenüberliegende
Position zu bewegen.
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Im
Folgenden wird der von dem Überwachungssystem
durchgeführte
Messvorgang anhand des Flussdiagramms gemäß 3 erläutert.
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Wenn
das Überwachungssystem
gestartet wird, rückt
der Ablauf auf Schritt S21, in dem das Target 60 einen
Messungs-Start-Befehl an das Überwachungsinstrument 50 ausgibt.
Wenn das Überwachungsinstrument 50 den
Messungs-Start-Befehl empfängt,
rückt der
Ablauf auf Schritt S91, in dem ein Führungslicht-ON-Befehl an das
Target 60 ausgegeben wird. Wenn das Target 60 in
dem Schritt S22 den Führungslicht-ON-Befehl
empfängt,
rückt der
Ablauf auf Schritt S23, in dem das Führungslicht 64 von
der Führungslicht-Ausgabevorrichtung 66 ausgegeben wird.
Der Ablauf rückt
dann auf Schritt S24, in dem das Target 60 einen Richtungswinkel θB von dem Azimutwinkelsensor 86 erhält, und
der Richtungswinkel θB
wird in dem Speicher-Teil 88 gespeichert. Dann rückt der
Ablauf auf Schritt S25, in dem das Target 60 die Winkeldifferenz
zwischen dem bei der aktuellen Messung erhaltenen Richtungswinkel θB und dem
bei der letzten Messung erhaltenen Richtungswinkel θA berechnet.
Der Ablauf rückt
dann auf Schritt S26, in dem eine Drehrichtung bestimmt wird, die
an das Überwachungsinstrument 50 ausgegeben wird.
Dann rückt
der Ablauf auf Schritt S27, in dem an das Überwachungsinstrument 50 ein
die Drehrichtung enthaltenden Horizontal-Dreh-Befehl ausgegeben wird. Die von
der CPU 80 ausgeführten
Schritte S24 bis S27 entsprechen denjenigen der Drehbefehlsvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Wenn
das Überwachungsinstrument 50 in Schritt
S93 den Horizontal-Dreh-Befehl
empfängt, rückt der
Ablauf auf Schritt S103, in dem der Instrumentenkörper 52 horizontal
gedreht wird. Dann rückt der
Ablauf auf Schritt S104, in dem das Führungslicht 64 detektiert
wird, und dadurch wird die horizontale Richtung des Targets 60 detektiert.
Falls das Führungslicht 64 dort
zu einem vorbestimmten Zeitpunkt nicht empfangen werden kann, rückt der
Ablauf auf Schritt S105, in dem eine Fehlermeldung an das Target 60 übermittelt
wird. Nachdem das Target 60 in Schritt S4 die Fehlermeldung
empfangen hat, rückt der
Ablauf auf Schritt S5, in dem das Target 60 die Anzeigeeinheit 84 veranlasst,
einen Horizontal-Detektionsfehler anzuzeigen, und die Operationen
gestoppt werden. Wenn das Führungslicht 64 in
dem Schritt S104 empfangen worden ist, wird festgestellt, dass die
horizontale Richtung des Targets 60 detektiert worden ist.
Der Ablauf rückt
dann auf Schritt 106, in dem die horizontale Position des
Teleskops 54 zu der Führungslicht-Ausgabevorrichtung 66 hin
eingestellt wird, und die horizontale Drehung des Instrumentenkörpers 52 wird
gestoppt. Die Schritte S93 bis S106, die von der CPU 100,
dem Richtungsdetektor 56, dem Horizontal-Antriebsteil 104 und
dem Horizontal-Motor 102 durchgeführt werden, entsprechen denjenigen
der Drehvorrichtung der vorliegenden Erfindung. Da die auf diese
Schritte folgenden Schritte die gleichen sind wie die herkömmlichen
Schritte gemäß 8,
werden sie hier nicht erneut beschrieben. Falls der Horizontal-Fehler
von der Anzeigeeinheit 84 angezeigt wird und die Operationen
gestoppt werden, ist zu empfehlen, zuerst die Ursachen der Fehler zu
beseitigen und dann den Betrieb des Überwachungssystems neuzustarten.
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Da
gemäß dieser
Ausführungsform
das Führungslicht 64 ein
fächerförmiger Strahl
ist, der in der horizontalen Richtung breit ist und in der vertikalen Richtung
schmal ist, kann das Führungslicht 64 auch weit
entfernte Stellen erreichen, und da das Führungslicht 64 derart
gelenkt wird, dass es einen Abtastvorgang in der vertikalen Richtung
durchführt
und über
einen weiten Bereich von Seite zu Seite sowie auf- und abwärts projiziert
wird, kann der Richtungsdetektor 56 das Führungslicht 64 zuverlässig empfangen
und in zuverlässiger
Weise Kollimations-Vorbereitungen durchführen, um das Teleskop 54 im Wesentlichen
in die Richtung des Targets 60 vor-auszurichten, bevor
die automatische Kollimation gestartet wird, und zwar ungeachtet
eines großen
vertikalen Intervalls zwischen dem Überwachungsinstrument 50 und
dem Target 60 und selbst dann, falls das Überwachungsinstrument 50 und
das Target 60 einander nicht exakt gegenüberliegen.
Ferner kann zusätzlich
zur Übertragung
des Führungslichts 64 das Target 60 dem Überwachungsinstrument 50 automatisch
eine zweckmäßige Drehrichtung
mitteilen, und der Instrumentenkörper 52 kann
das Führungslicht 64 stets
mittels der innerhalb des Bereichs von 180° liegenden minimalen horizontalen
Drehung empfangen. Somit wird die automatische Drehrichtung des Instrumentenkörpers 52 automatisch
bestimmt und an das Überwachungsinstrument 50 ausgegeben. Somit
lässt sich
die Arbeitseffizienz ohne zusätzlichen
Arbeitsaufwand für
die Bedienungsperson verbessern.
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Im
Folgenden wird eine zweite Ausführungsform
beschrieben. Das Blockschaltbild dieser Ausführungsform hat die gleiche
Struktur wie das in 1 gezeigte Blockschaltbild der
ersten Ausführungsform,
unterscheidet sich jedoch hinsichtlich des Vorgangs zur Positionsausrichtung
des Instrumentenkörpers 52 zu
dem Target 60 hin. Dieser Vorgang wird im Folgenden anhand
von 4 und 5 beschrieben.
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Gemäß 4 rückt nach
dem Starten des Überwachungssystems
der Ablauf auf Schritt S25, in dem das Target 60 die Winkeldifferenz Δθ = θB – θA zwischen
dem bei der aktuellen Messung erhaltenen Richtungswinkel θB und dem
bei der letzten Messung erhaltenen Richtungswinkel θA in der
gleichen Weise wie bei der ersten Ausführungsform berechnet.
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Dann
rückt der
Ablauf auf Schritt S30, in dem ein Größen-Vergleich zwischen der
Winkeldifferenz Δθ, die zwischen
dem bei der aktuellen Messung erhaltenen Richtungswinkel θB und dem
bei der letzten Messung erhaltenen Richtungswinkel θA besteht, und
dem maximalen geschätzten
Fehler E des Azimutwinkelsensors 86 getroffen wird. Wenn
als Azimutwinkelsensor 86 ein Magnetsensor verwendet wird,
wird der maximale geschätzte
Fehler E auf ungefähr
30° oder
weniger geschätzt,
wenn eine Situation zu berücksichtigen
ist, in der eine aus magnetischen Materialien oder dgl. bestehende
Struktur nahe dem Sensor existiert. Abgesehen davon besteht, wenn
die Bedienungsperson das Target 60 in exakte Gegenüberlage
zum Überwa chungsinstrument 50 bringt,
die Möglichkeit,
dass ein Fehler von maximal ungefähr 5° auftritt. Aus diesem Grund
ist es normal, den maximalen geschätzten Fehler E auf ungefähr 35° zu schätzen. Somit
kann, falls die Winkeldifferenz zwischen den Richtungswinkeln an
den Messpunkten "A" und "B" als Δθ repräsentiert
ist, wenn gemäß 5 das
Target 60 vom Messpunkt "A" zum
Messpunkt "B" bewegt wird, das
Führungslicht 64 zuverlässig detektiert
werden, indem der Instrumentenkörper 52 derart
gedreht wird, dass er das Führungslicht 64 innerhalb
des Bereichs Δθ ± E – d.h. Δθ ± 35° – sucht.
Der maximalen geschätzten
Fehler E kann selbstverständlich
in zweckmäßiger Weise, z.B.
entsprechend der äußeren Umgebung,
vergrößert oder
verkleinert werden.
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Falls
in Schritt S30 die Beziehung Δθ > E gilt, rückt der
Ablauf auf Schritt S31, in dem die Drehrichtung des Instrumentenkörpers 52 in
der gleichen Weise wie bei der ersten Ausführungsform gemäß 5(A) bestimmt wird. und es wird ein Drehbefehl für ein Drehmuster
P1 erzeugt, mittels dessen der Instrumentenkörper 52 einfach in
einer angegebenen Drehrichtung gedreht wird. Dieses Drehmuster P1 macht
es möglich, Δθ ± E, also
den Fehlerbereich von Δθ, schnell
und zuverlässig
abzudecken.
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Falls
in Schritt S30 die Beziehung Δθ ≤ E gilt, rückt der
Ablauf auf Schritt S32, in dem die Drehrichtung des Instrumentenkörpers 52 auf
die in 5(B) gezeigte Weise bestimmt
wird, und ein Überschuss-Winkel θ1 = Δθ + E, der
um den maximalen geschätzten
Fehler E größer ist
als die Winkeldifferenz Δθ, wird bestimmt,
und es wird ein Drehbefehl mit einem Drehmuster P2 des Rückkehr-Typs
erzeugt, mittels dessen der Instrumentenkörper 52 zuerst um
den Überschuss-Winkel θ1 gedreht
wird, dann um den Rückkehr-Winkel θ2 zurückbewegt wird,
und in der gleichen Richtung ohne Veränderungen weitergedreht wird.
Dieses Drehmuster P2 ermöglicht
es, Δθ ± E, d.h.
den Fehlerbereich von Δθ, schnell
und zuverlässig
abzudecken. Insbesondere wenn der Instrumentenkörper 52 aufgrund des
Fehlers von Δθ in einer
inkorrekten Richtung gedreht wird, kann das Führungslicht 64 mittels
des minimalen Drehwinkels des Instrumentenkörpers 52 schnell und
zuverlässig
erfasst werden.
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Wenn
die Drehbefehle auf diese Weise erzeugt worden sind, rückt der
Ablauf auf Schritt S27, in dem ein Drehbefehl von dem Target 60 an
das Überwachungsinstrument 50 ausgegeben
wird. Auf der Seite des Überwachungsinstruments 50 entsprechen
die von der CPU 80 ausgeführten Schritte S24, S25, S30
bis S32 und S27 denjenigen der Drehbefehlsvorrichtung der vorliegenden
Erfindung.
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Wenn
das Überwachungsinstrument 50 in Schritt
S93 einen Horizontal-Drehbefehl
empfängt, rückt der
Ablauf auf Schritt S103, in dem der Instrumentenkörper 52 horizontal
gedreht wird. Dann rückt der
Vorgang auf Schritt S104, in dem das Führungslicht 64 detektiert
wird, und die horizontale Richtung des Targets 60 wird
detektiert. Da die auf diesen Schritt folgenden Schritte den herkömmlichen
Schritten gemäß 3 gleichen,
werden sie nicht erneut beschrieben.
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Gemäß dieser
Ausführungsform
wird, falls die Winkeldifferenz Δθ größer ist
als der maximale geschätzte
Fehler E des Azimutwinkelsensors 86, das Drehmuster P1
gewählt,
und falls die Winkeldifferenz Δθ kleiner
als der maximale geschätzte
Fehler E des Azimutwinkelsensors 86 ist, wird das Rückkehr-Typ-Drehmuster
P2 gewählt.
Somit wird der Instrumentenkörper 52 durch
ein der Winkeldifferenz Δθ entsprechendes
korrektes Drehmuster gedreht, und das aus dem Target 60 ausgegebene
Führungslicht 64 wird
schnell und zuverlässig
erfasst. Somit kann ohne zusätzlichen
Bedienungsaufwand die zweckmäßige Drehrichtung
des Instrumentenkörpers 52 automatisch
bestimmt und an das Überwachungsinstrument 50 ausgegeben
werden, und die Arbeitseffizienz kann verbessert werden.
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Im
Folgenden wird eine dritte Ausführungsform
anhand von 6 und 7 beschrieben.
Ein Überwachungssystem
gemäß dieser
Ausführungsform
wird durch Verbesserung des Überwachungssystems
der zweiten Ausfüh rungsform
gebildet. Gemäß 6 wird
als maximaler Fehlerbereich, in dem das Target 60, das
bewegt worden ist, platziert worden ist, ein durch Gewährung einer
Toleranz für
den Fehlerwinkel erhaltener zulässiger
Fehlerwinkel E außerhalb
eines normalerweise erwarteten maximalen geschätzten Fehlerwinkels E' gesetzt, um die
Zuverlässigkeit
der Erfassung des Targets 60 weiter zu erhöhen. Normalerweise
wird der zulässige
Fehlerwinkel E' auf
ungefähr
30° gesetzt.
Der zulässige Fehlerwinkel
E' kann selbstverständlich in
zweckmäßiger Weise,
z.B. je nach der äußeren Umgebung, vergrößert oder
verkleinert werden.
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In
dem Flussdiagramm gemäß 7 wird
in Schritt S25 die Winkeldifferenz Δθ zwischen dem bei der aktuellen
Messung erhaltenen Richtungswinkel θB und dem beim letzten Mal
erhaltenen Richtungswinkel θA
in der gleichen Weise berechnet wie bei der Ausführungsform gemäß 4.
Bei dieser Ausführungsform
jedoch rückt
der Ablauf dann auf Schritt S40, bei dem ein Vergleich zwischen
der Winkeldifferenz Δθ, dem maximalen
geschätzten
Fehlerwinkel E und dem zulässigen
Fehlerwinkel E' durchgeführt wird.
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Falls
für die
Winkeldifferenz Δθ, die zwischen dem
bei der aktuellen Messung erhaltenen Richtungswinkel θB und dem
beim letzten Mal erhaltenen Richtungswinkel θA besteht, den maximalen geschätzten Fehlerwinkel
E und den zulässigen
Fehlerwinkel E' die
Beziehung E + E' < Δθ gilt, rückt der
Ablauf auf S41, in dem die Drehrichtung des Instrumentenkörpers 52 in
der gleichen Weise wie bei der ersten Ausführungsform bestimmt wird, und
es wird ein Drehbefehl mit dem Drehmuster P1 gebildet, gemäß dem der
Instrumentenkörper 52 einfach
in einer angegebenen Drehrichtung gedreht wird (siehe 6(A)).
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Falls
E < Δθ ≤ + E' gilt, rückt der
Ablauf auf Schritt S42, in dem der Überschuss-Winkel θ1 bestimmt
wird als θ1
= Δθ + E + E', und es wird ein Drehbefehl
mit dem Rückkehr-Typ-Drehmuster
P2 erzeugt, mittels dessen der Instrumentenkörper 52 um den Überschuss-Winkel θ1 zurückgedreht
wird und dann weiterhin in Umkehrrichtung bewegt wird (siehe 6(B)).
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Falls Δθ ≤ E gilt, rückt der
Ablauf auf Schritt S43, in dem der Überschuss-Winkel θ1 bestimmt wird als θ1 = Δθ + E und
der Rückkehr-Winkel θ2 bestimmt
wird als θ2
= E + E + E', und
es wird ein Drehbefehl mit dem Rückkehr-Typ-Drehmuster
P3 erzeugt, mittels dessen der Instrumentenkörper 52 zuerst um
den Überschuss-Winkel θ1 zurückgedreht wird,
dann um den Rückkehr-Winkel θ2 zurückbewegt
wird und in der ersten Richtung gedreht wird (siehe 6(C)).
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Nachdem
in dieser Weise die Drehmuster P1, P2 und P3 bestimmt worden sind,
rückt der
Ablauf auf Schritt S27, und die auf diesen Schritt folgenden Schritte
werden in gleicher Weise durchgeführt wie bei der zweiten Ausführungsform
gemäß 4.
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Bei
dieser Ausführungsform
wird Δθ + E + E', bei dem es sich
um den Fehlerbereich von Δθ handelt,
schnell und zuverlässig
abgedeckt, so dass Fehler beim Erfassen des Targets 60 reduziert
werden. Somit kann bei dieser Ausführungsform die Arbeitseffizienz
noch besser erhöht
werden als bei der zweiten Ausführungsform.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen
Ausführungsformen
beschränkt.
Es können
verschiedene Modifikationen vorgenommen werden, z.B. wie im Folgenden
angeführt.
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Bei
den vorstehenden Ausführungsformen wird
die Drehrichtung von der CPU 80 bestimmt, die eine auf
der Seite des Target 60 angeordnete Drehbefehlsvorrichtung
ist. Es ist jedoch auch möglich,
die gemessenen Richtungswinkel θA
und θB
von der Seite des Targets 60 zu der Seite des Überwachungsinstruments 50 zu übertragen
und die Drehrichtung mittels der CPU 100 zu bestimmen,
die eine auf der Seite des Überwachungsinstruments 50 angeordnete
Drehbefehlsvorrichtung ist. In diesem Fall kann wiederum der gleiche
Effekt wie bei den oben beschriebenen Ausführungsformen erzielt werden.
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Bei
den vorstehenden Ausführungsformen wird
als Azimutwinkelsensor 86 ein kostengünstiger Magnetsensor verwendet.
Es kann jedoch jeder beliebige Sensor als Azimutwinkelsensor 86 verwendet werden,
sofern der Sensor ein Richtungs-/Winkel-Detektionssensor wie z.B.
ein Gyro-Sensor, der stets eine konstante Stellung beibehält, oder
ein drahtloser Richtungs-Sucher ist, der die Richtung des Eintreffens
von Funkwellen detektiert, welche von einer festgelegten Funkquelle
wie z.B. einer Sendestation ausgegeben werden.
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Bei
den vorstehenden Ausführungsformen wird
der Richtungswinkel in dem Schritt S24 errechnet und gespeichert
(siehe 3 und 5). Der Richtungswinkel kann
jedoch in jedem beliebigen Schritt zwischen dem Start und dem Schritt
S25 errechnet und gespeichert werden.
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Bei
den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wird das fächerförmige Führungslicht 64 aus
dem Target während
des Abtastens ausgegeben. Es kann jedoch auch ein Strahl von Führungslicht 64 ausgegeben
werden, bei dem es sich um einfaches gestreutes Licht handelt.
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Bei
der ersten Ausführungsform
wird von dem Target 60 nur die Drehrichtung des Instrumentenkörpers 52 dem Überwachungsinstrument 50 mitgeteilt.
Es ist jedoch auch zulässig,
eine Winkeldifferenz Δθ – θB – θA, die als
Drehwinkel dient, von dem Target 60 an das Überwachungsinstrument 50 zu übermitteln
und den Instrumentenkörper 52 zu
stoppen, wenn der Instrumentenkörper 52 im
Wesentlichen zu dem Target 60 gerichtet ist. In diesem
Fall wird der Instrumentenkörper 52 niemals übermäßig gedreht,
und die Zeitdauer bis zum Abschluss der automatischen Kollimation
kann verkürzt
werden.
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- 50
- Überwachungsinstrument
- 52
- Instrumentenkörper
- 60
- Target
- 64
- Führungslicht
- 66
- Führungslicht-Ausgabevorrichtung
- 80
- CPU
(Drehbefehlsvorrichtung)
- 86
- Azimutwinkelsensor
- 100
- CPU
(Drehvorrichtung)
- Δθ
- Winkeldifferenz
zwischen dem zum aktuellen Zeitpunkt erhaltenen
-
- Richtungswinkel
und dem zum letzten Zeitpunkt erhaltenen Richtungs
-
- winkel
- θ1
- Überschuss-Winkel
- θ2
- Rückkehr-Winkel
- E
- maximaler
geschätzter
Fehlerwinkel
- E'
- zulässiger Fehlerwinkel