DE102006003865B4

DE102006003865B4 - Überwachungssystem

Info

Publication number: DE102006003865B4
Application number: DE102006003865.7A
Authority: DE
Inventors: Satoshi Yasutomi; Minoru Chiba; Nobuyuki Nishita
Original assignee: Sokkia Co Ltd
Current assignee: Topcon Corp
Priority date: 2005-02-09
Filing date: 2006-01-27
Publication date: 2016-06-16
Anticipated expiration: 2026-01-28
Also published as: CN1818551A; DE102006003865A1; US7304729B2; JP4648025B2; US20060176473A1; CN100588904C; JP2006220514A

Abstract

Überwachungssystem mit einem Target (60) und einem Überwachungsinstrument (50), wobei das Target (60) eine Führungslicht-Ausgabevorrichtung (66) zum Ausgeben von Führungslicht (64), einen Azimutwinkelsensor (86) zum Detektieren des Richtungswinkels, unter dem das Target (60) ausgerichtet ist, und eine Drehbefehlsvorrichtung zum Ausgeben eines Drehbefehls an das Überwachungsinstrument (50) aufweist, wobei das Überwachungsinstrument (50) eine Drehvorrichtung aufweist, die einen Körper des Überwachungsinstruments (50) zu dem Target (60) ausrichtet, indem sie bei Empfang des Drehbefehls das Führungslicht (64) empfängt, und einen automatischen Kollimator, der das Target (60) automatisch kollimiert, wobei die Drehbefehlsvorrichtung oder die Drehvorrichtung die Winkeldifferenz (Δθ) zwischen dem Richtungswinkel, der vorhanden ist, wenn das Target (60) bei der letzten Messung im Wesentlichen exakt gegenüber dem Überwachungsinstrument (50) positioniert ist, und dem Richtungswinkel bestimmt, der vorhanden ist, wenn das Target (60) bei der aktuellen Messung im Wesentlichen exakt gegenüber dem Überwachungsinstrument (50) positioniert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehbefehlsvorrichtung oder die Drehvorrichtung den Körper des Überwachungsinstruments (50) in einer auf der Winkeldifferenz (Δθ) basierenden Drehrichtung dreht, falls die Winkeldifferenz (Δθ) größer ist als der maximale geschätzte Fehlerwinkel (E) des Azimutwinkelsensors (86), und die Drehbefehlsvorrichtung oder die Drehvorrichtung einen Überschuss-Winkel (θ1) bestimmt, der um den maximalen geschätzten Fehlerwinkel (E) größer ist als die Winkeldifferenz (Δθ), dann den Körper des Überwachungsinstruments (50) um den Überschuss-Winkel (θ1) dreht und den Körper des Überwachungsinstruments (50) zurückbewegt, falls die Winkeldifferenz (Δθ) des Richtungswinkels kleiner ist als der maximale geschätzte Fehlerwinkel (E).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Überwachungssystem, mit dem ein Überwachungsinstrument von der Seite des Targets her durch eine einzige Bedienungsperson ferngesteuert werden kann.
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.
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 Sichtfelds des Teleskops zu lokalisieren, so dass die automatische Kollimierung sehr zeitaufwendig ist und somit die Überwachung nicht reibungslos durchgeführt werden kann.
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.
Gemäß 8 weist das Überwachungssystem ein Überwachungsinstrument 50 mit einem automatischen Kollimator und ein Target 60 auf, das ein reflektierendes Prisma (Retroreflektor) 62 aufweist, das 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 eine 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.
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.
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.
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.
Im Folgenden werden anhand des Blockschaltbilds gemäß 9 die jeweiligen inneren Strukturen des Überwachungsinstruments 50 und des Targets 60 beschrieben, welche das Überwachungssystem bilden.
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, einen 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.
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.
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.
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.
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.
Im Folgenden wird anhand von 10 der von dem Überwachungssystem durchgeführte Messvorgang beschrieben.
Wenn das Überwachungssystem gestartet wird, rückt der Ablauf auf Schritt 51, 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 Instrumentenkörpers 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.
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.
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 58, in dem eine Führungslicht-OFF-Meldung an das Überwachungsinstrument 50 ausgegeben wird.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
JP H09-329441 A beschreibt ein Überwachungssystem mit einem Überwachungsinstrument und einem Target, wobei das Target einen Detektor aufweist zur Detektion des Azimutwinkels. Der Azimutwinkel wird übertragen an eine Drehbefehlsvorrichtung zur vertikalen Drehung eines Teleskops des Überwachungsinstruments.
JP 2001-13247 A beschreibt ein Überwachungssystem mit einem Überwachungsinstrument und einem Target. Das Target weist einen Positionsdetektor auf. Beim Anvisieren des Überwachungsinstruments durch den Benutzer wird die erfasste Position des Targets an das Überwachungsinstrument übertragen und das automatische Überwachungsinstrument wird durch eine Drehung auf das Target ausgerichtet.
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.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung ein Überwachungssystem gemäß Anspruch 1 vorgeschlagen.
Gemäß Anspruch 1 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.
Gemäß einer in Anspruch 2 aufgeführten alternativen Ausführungsform der Erfindung weist das erfindungsgemäße Überwachungssystem ein Target und ein Überwachungsinstrument auf, 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. Das Überwachungssystem ist 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 der 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.
Gemäß einer in Anspruch 3 aufgeführten Ausführungsform der Erfindung ist das Überwachungssystem dadurch gekennzeichnet, dass der Azimutwinkelsensor ein Magnetsensor ist.
Gemäß der Erfindung 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.
Gemäß der Erfindung 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.
Gemäß Anspruch 1 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.
Gemäß Anspruch 2 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 der 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.
Gemäß Anspruch 3 ist der Azimutwinkelsensor ein Magnetsensor. Folglich kann das erfindungsgemäße Überwachungssystem kostengünstig realisiert werden.
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1 ein Blockschaltbild des gesamten Überwachungssystems gemäß der Erfindung;
2 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Prinzips des Überwachungssystems;
3 ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines gemäß einer ersten Konfiguration, die nicht Teil der Erfindung ist, vorgesehenen Ablaufs zur Positionsausrichtung des Instrumentenkörpers derart, dass dieser im Wesentlichen zu dem Target des Überwachungssystems ausgerichtet ist;
4 ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines für ein Überwachungssystem gemäß einer ersten Ausführungsform vorgesehenen Ablaufs zur Positionsausrichtung des Instrumentenkörpers derart, dass dieser im Wesentlichen zu dem Target ausgerichtet ist;
5 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Drehmusters, mittels dessen der Instrumentenkörper bei dem Überwachungssystem gemäß der ersten Ausführungsform gedreht wird;
6 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Drehmusters, mittels dessen der Instrumentenkörper bei dem Überwachungssystem gemäß einer zweiten Ausführungsform gedreht wird;
7 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;
8 eine schematische Gesamtansicht eines herkömmlichen Überwachungssystems;
9 ein Blockschaltbild des gesamten herkömmlichen Überwachungssystems; und
10 ein Flussdiagramm zur Erläuterung des Messvorgangs bei dem herkömmlichen Überwachungssystem.
Zunächst wird eine erste Konfiguration anhand von 1 bis 3 beschrieben. 1 zeigt ein Blockschaltbild des gesamten Überwachungssystems gemäß den Ausführungsformen. 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.
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.
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.
Im Folgenden wird anhand von 2 das Prinzip des Überwachungssystems beschrieben. Wenn eine Bedienungsperson die Distanz oder den Winkel misst, während das Target 60 in eine 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 gebracht, 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 der ersten Konfiguration in exakte Gegenüberlage zu dem am Punkt ”B” platzierten Target 60 gebracht, indem der Instrumentenkörper 52 in Gegenrichtung um diese Winkeldifferenz Δθ gedreht wird.
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 der 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.
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 eine 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.
Im Folgenden wird der von dem Überwachungssystem durchgeführte Messvorgang anhand des Flussdiagramms gemäß 3 erläutert.
Wenn das Überwachungssystem gestartet wird, rückt der Ablauf auf Schritt 521, 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 enthaltender Horizontal-Dreh-Befehl ausgegeben wird. Die von der CPU 80 ausgeführten Schritte S24 bis S27 entsprechen denjenigen der Drehbefehlsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
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.
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.
Im Folgenden wird eine erste Ausführungsform beschrieben. Das Blockschaltbild dieser Ausführungsform hat die gleiche Struktur wie das in 1 gezeigte Blockschaltbild der ersten Konfiguration, 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.
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.
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 Überwachungsinstrument 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 maximale geschätzte Fehler E kann selbstverständlich in zweckmäßiger Weise, z. B. entsprechend der äußeren Umgebung, vergrößert oder verkleinert werden.
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 Konfiguration 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.
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.
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.
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.
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.
Im Folgenden wird eine zweite Ausführungsform anhand von 6 und 7 beschrieben. Ein Überwachungssystem gemäß dieser Ausführungsform wird durch Verbesserung des Überwachungssystems der ersten Ausführungsform 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.
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.
Falls für die Winkeldifferenz Δθ, die zwischen dem bei der aktuellen Messung erhaltenen Richtungswinkel θB und dem beim letzten Mal erhaltenen Richtungswinkel θA besteht, dem maximalen geschätzten Fehlerwinkel E und dem 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 Konfiguration 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)).
Falls E < Δθ ≤ E + 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)).
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)).
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 ersten Ausführungsform gemäß 4.
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.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Es können verschiedene Modifikationen vorgenommen werden, z. B. wie im Folgenden angeführt.
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.
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.
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.
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.
Bei der ersten Konfiguration 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.
Bezugszeichenliste

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 Richtungswinkel
θ1: Überschuss-Winkel
θ2: Rückkehr-Winkel
E: maximaler geschätzter Fehlerwinkel
E': zulässiger Fehlerwinkel

Claims

Überwachungssystem mit einem Target (60) und einem Überwachungsinstrument (50), wobei das Target (60) eine Führungslicht-Ausgabevorrichtung (66) zum Ausgeben von Führungslicht (64), einen Azimutwinkelsensor (86) zum Detektieren des Richtungswinkels, unter dem das Target (60) ausgerichtet ist, und eine Drehbefehlsvorrichtung zum Ausgeben eines Drehbefehls an das Überwachungsinstrument (50) aufweist, wobei das Überwachungsinstrument (50) eine Drehvorrichtung aufweist, die einen Körper des Überwachungsinstruments (50) zu dem Target (60) ausrichtet, indem sie bei Empfang des Drehbefehls das Führungslicht (64) empfängt, und einen automatischen Kollimator, der das Target (60) automatisch kollimiert, wobei die Drehbefehlsvorrichtung oder die Drehvorrichtung die Winkeldifferenz (Δθ) zwischen dem Richtungswinkel, der vorhanden ist, wenn das Target (60) bei der letzten Messung im Wesentlichen exakt gegenüber dem Überwachungsinstrument (50) positioniert ist, und dem Richtungswinkel bestimmt, der vorhanden ist, wenn das Target (60) bei der aktuellen Messung im Wesentlichen exakt gegenüber dem Überwachungsinstrument (50) positioniert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehbefehlsvorrichtung oder die Drehvorrichtung den Körper des Überwachungsinstruments (50) in einer auf der Winkeldifferenz (Δθ) basierenden Drehrichtung dreht, falls die Winkeldifferenz (Δθ) größer ist als der maximale geschätzte Fehlerwinkel (E) des Azimutwinkelsensors (86), und die Drehbefehlsvorrichtung oder die Drehvorrichtung einen Überschuss-Winkel (θ1) bestimmt, der um den maximalen geschätzten Fehlerwinkel (E) größer ist als die Winkeldifferenz (Δθ), dann den Körper des Überwachungsinstruments (50) um den Überschuss-Winkel (θ1) dreht und den Körper des Überwachungsinstruments (50) zurückbewegt, falls die Winkeldifferenz (Δθ) des Richtungswinkels kleiner ist als der maximale geschätzte Fehlerwinkel (E).
Überwachungssystem mit einem Target (60) und einem Überwachungsinstrument (50), dadurch gekennzeichnet, dass, falls die keldifferenz (Δθ) des Richtungswinkels größer ist als die Summe des maximalen geschätzten Fehlerwinkels (E) des Azimutwinkelsensors (86) und eines durch Gewährung eines Spielraums für den Fehlerwinkel erhaltenen zulässigen Fehlerwinkels (E'), die Drehbefehlsvorrichtung oder die Drehvorrichtung den Körper des Überwachungsinstruments (50) in einer basierend auf der Winkeldifferenz (Δθ) bestimmten Drehrichtung dreht, und falls die Winkeldifferenz (Δθ) des Richtungswinkels größer ist als der maximale geschätzte Fehlerwinkel (E) und kleiner ist als die Summe des maximalen geschätzten Fehlerwinkels (E) und des zulässigen Fehlerwinkels (E'), die Drehbefehlsvorrichtung oder die Drehvorrichtung einen Überschuss-Winkel (θ1) bestimmt, der um die Summe des maximalen geschätzten Fehlerwinkels (E) und des zulässigen Fehlerwinkels (E') größer ist als die Winkeldifferenz (Δθ), dann den Körper des Überwachungsinstruments (50) um den Überschuss-Winkel (θ1) dreht und den Körper des Überwachungsinstruments (50) zurückbewegt, und falls die Winkeldifferenz (Δθ) des Richtungswinkels kleiner ist als der maximale geschätzte Fehlerwinkel (E), die Drehbefehlsvorrichtung oder die Drehvorrichtung einen Überschuss-Winkel (θ1), der um den maximalen geschätzten Fehlerwinkel (E) größer ist als die Winkeldifferenz (Δθ), und einen Rückkehr-Winkel (θ2) bestimmt, der gleich der Summe des doppelten maximalen geschätzten Fehlerwinkels (E) und des zulässigen Fehlerwinkels (E') ist, dann den Körper des Überwachungsinstruments (50) um den Überschuss-Winkel (θ1) dreht, dann den Körper des Überwachungsinstruments (50) um den Rückkehr-Winkel (θ2) zurückbewegt und den Körper des Überwachungsinstruments (50) erneut in der anfangs bestimmten Richtung dreht.
Überwachungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Azimutwinkelsensor (86) ein Magnetsensor ist.