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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf eine Laserbezugspegeleinstelleinrichtung zum Einstellen
eines Bezugspegels, welcher als ein Bezug für Position, Stellung usw. von
Betonrohren dient, wenn die Betonrohre unterirdisch verlegt und
eingegraben werden, und insbesondere auf eine Laserbezugseinstelleinrichtung,
durch welche ein Target bzw. Ziel, das für die Laserbezugspegeleinstelleinrichtung verwendet
wird, und das Zentrum des Targets bzw. Ziels erfasst werden, und
ein Laserstrahl wird auf das Zentrum des Targets bzw. Ziels abgestrahlt.
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HINTERGRUND
DER TECHNIK
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Der typische Arbeitsablauf im Fall
der unterirdisch verlegten und eingegrabenen Betonrohre ist es,
das Erdreich auszugraben und Betonrohre nacheinander in einen Graben
zu legen und sie einzugraben.
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Für
jeden linearen Abschnitt wird das Erdreich nach unten bis zu der
Tiefe ausgegraben, wo Betonrohre einzugraben sind und die Betonrohre werden
auf eine temporäre
Unterlage gelegt, die an dem untersten Teil des Grabens installiert
wird. In diesem Fall wird die Anpassung in einer derartigen Weise
durchgeführt,
dass eine Richtung und eine Neigung der Betonrohre, insbesondere
der untersten Position der Innenseite von jedem der Betonrohre, miteinander übereinstimmend
ist. Dann werden die Betonrohre wieder eingegraben.
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Diese Betonrohre werden als Kanäle für Leitungswasser,
Abwasser oder zum Durchleiten anderer Flüssigkeit verwendet und werden
mit einem bestimmten Gefälle
und ohne Krümmung
verlegt. Wenn die eingegrabenen Betonrohre gewunden und nach oben,
nach unten, nach links oder nach rechts gedreht werden, kann die
Flüssigkeit
stocken oder stoppen oder in das Erdreich auslaufen und die Funktion des
Kanals kann nicht erfüllt
werden. Dementsprechend ist eine angemessene Bezugslinie erforderlich,
wenn die Betonrohre zu verlegen sind.
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Ein Laserstrahl ist als eine derartige
Bezugslinie geeignet. Der Laserstrahl hat kein Problem des Nachlassens,
wie in dem Fall von Fäden,
sogar wenn er für
eine lange Strecke verwendet wird, oder der Laserstrahl bewirkt
kein Hindernis für
die Arbeit. Es besteht keine Unterbrechung wegen Beeinträchtigung
mit den ausführenden
Arbeitern oder den Betonrohren.
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Um eine Bezugslinie durch einen Laserstrahl für den Zweck
des Verlegens der Betonrohre zu bilden, wird eine Laserbezugspegeleinstelleinrichtung verwendet.
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Die Laserbezugspegeleinstelleinrichtung weist
eine Laservisiereinrichtung und ein Target bzw. Ziel auf. Die Laservisiereinrichtung
ist an einem ersten Mannloch bzw. Einsteigöffnung oder einem Ausgangspunkt
eines Grabens angeordnet und das Target bzw. Ziel ist an dem anderen
Ende des Grabens positioniert. Das Target bzw. Ziel hat eine Markierung an
dem Zentrum bzw. der Mitte, um die Zentrums- bzw. Mittenposition
zu bezeichnen, und das Target ist in einer derartigen Weise angeordnet,
dass die Zentrums- bzw.
Mittenposition des Targets mit der Zentrums- bzw. Mittenposition
des zu verlegenden Betonrohres übereinstimmt.
Die Zentrums- bzw. Mittenposition des Targets wird durch ein Messgerät, derart wie
ein Theodolit usw., bestimmt.
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Als Nächstes wird ein Laserstrahl
von der Laservisiereinrichtung abgestrahlt bzw. emittiert und die Laservisiereinrichtung
wird justiert, so dass der Laserstrahl in Richtung des Zentrums
bzw. der Mitte des Targets abgestrahlt wird. Wenn die Justierung abgeschlossen
ist, dient der von der Laservisiereinrichtung abgestrahlte bzw.
emittierte Laserstrahl als die Bezugslinie zum Verlegen der Betonrohre.
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Eine Erschütterung ereignet sich jedoch während des
Baus, derart wie eine Erschütterung, die
durch Bauarbeiten oder durch vorbeifahrende Fahrzeuge verursacht
wird, und wegen der Erschütterung
tritt oft eine Verschiebung auf. Deshalb muss eine erneute Justierung
durchgeführt
werden, wenn der Bau angehalten wird, und so müssen Positionen der Laservisiereinrichtung
und des Targets bzw. Zieles ziemlich häufig justiert werden.
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Dann werden die Laserbezugspegeleinstelleinrichtung
und das Target bzw. Ziel aufgestellt, um das Zentrum bzw. die Mitte
des Targets bzw. des Ziels zu erfassen.
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Die Laserbezugspegeleinstelleinrichtung weist
eine Laservisiereinrichtung und ein Target bzw. Ziel auf. Ferner
weist die Laservisiereinrichtung eine Laseroszillationseinrichtung
auf, die drehbar getragen wird und eine Abstrahleinrichtung zum
Abstrahlen eines polarisierten Laserstrahles und eine Lichtempfangseinrichtung
zum Empfangen eines von dem Target reflektierten Laserstrahls, eine
Treibereinheit zum Drehen der Laseroszillationseinrichtung in Richtungen
nach oben, nach unten, nach links oder nach rechts, und eine Steuereinheit
zum Treiben der Treibereinheit abhängig von einem Lichtempfangszustand
des von dem Target reflektierten Laserstrahls hat. Eine Reflexionsoberfläche des
Targets wird als Retroreflexionsoberfläche bezeichnet, die eine Reflexionsschicht
hat, die kleine Kugeln oder kleine Prismen aufweist. An ihrer linken
oder rechten Hälfte
ist ein 1/4-λ-Doppelbrechungsglied
angebracht.
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Wenn das Target mit einem polarisierten
Laserstrahl abgetastet wird, der von der Laservisiereinrichtung
kommt, um es zu durchqueren und es in einer horizontalen Richtung
abzutasten, und der Laserstrahl auf das Target abgestrahlt wird,
wird ein polarisierter Lichtstrahl reflektiert, welcher von dem
polarisierten Lichtstrahl verschieden ist, der von der Reflexionsoberfläche abgestrahlt
wird, wo das 1/4-λ-Doppelbrechungsglied
angebracht ist. An der anderen Reflexionsoberfläche wird der Lichtstrahl mit
dem anfänglichen
polarisierten Licht unverändert
reflektiert. Die Laseroszillationseinrichtung kann das Zentrum bzw.
die Mitte des Targets bzw. des Ziels durch Erfassen des Zustandes
des Reflexionslichts von dem Target erfassen, das heißt durch
Erfassen eines Punktes, wo sich der Polarisationszustand ändert. Die Steuereinheit
steuert die Treibereinheit und richtet den Laserstrahl in Richtung
des Zentrums bzw. der Mitte des Targets bzw. des Ziels und eine
Abstrahlungsposition in einer horizontalen Richtung wird bestimmt.
Um die Abstrahlungsposition in einer vertikalen Richtung zu bestimmen,
wird das System üblicherweise
manuell oder durch eine Funkfernsteuerung betätigt, während das Target bzw. das Ziel überwacht
wird und in Richtung des Zentrums bzw. der Mitte eingestellt wird.
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Nachdem die Betonrohre verlegt und
eingegraben worden sind, sollte bestätigt werden, dass die Betonrohre
wie die vorherbestimmte Einstellung verlegt worden sind und dass
es keine Änderung
im Zeitablauf in dem eingegrabenen Zustand der Betonrohre gibt,
wenn eine bestimmte Zeit nach dem Eingraben verstrichen ist. Dies
wird durch Messen der Neigung des Strömungskanals oder des Tunnels
ausgeführt.
Beschreibung wird nun über
ein herkömmliches Messverfahren
des Neigens eines Tunnels mit Bezug auf 22 gegeben.
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In einem Tunnel 1 wird ein
Betonrohr 2 verlegt und Mannlöcher bzw. Einstiegsöffnungen 3 und 4 werden
an einem stromaufwärts
gerichteten Ende und einem stromabwärts gerichteten Ende des Tunnels 1 gegraben.
An einer vorherbestimmten Position an dem stromaufwärts gerichteten
Ende des Betonrohres 2, z. B. an der untersten Position
des Betonrohres, ist ein Nivellierinstrument 5 angeordnet
und in einer horizontalen Position angeordnet und ein Stab 6 ist
in einer vertikalen Position auf der Grundlage der eingestellten
horizontalen Position des Nivellierinstrumentes 5 aufgestellt.
An einer Position an dem stromabwärts gerichteten Ende des Betonrohres 2 und
entsprechend der horizontal eingestellten Position, das heißt an der
untersten Position des Nivellierinstrumentes 5, ist ein
Nivellierinstrument 7 an einer horizontalen Position installiert
und eingestellt, und ein Stab 8 ist auf der Grundlage des
Nivellierinstrumentes 7 in einer vertikalen Position aufgestellt.
Ein Nivellierinstrument 9 ist an der Erdoberfläche installiert
und sich auf die Stäbe 6 und 8 beziehende
Zahlenwerte werden von dem Nivellierinstrument 9 abgelesen.
Aus der Differenz zwischen diesen Werten und aus dem Abstand zwischen
den Stäben 6 und 8 wird ein
Gradient des Tunnels 1 bestimmt.
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Um die Abstrahlposition des Laserstrahls
bei einem herkömmlichen
Typ der Laserbezugspegeleinstelleinrichtung und des Targets zu bestimmen,
wird ein 1/4-λ- Doppelbrechungsglied
an einer Hälfte
der Reflexionsoberfläche
des Targets angebracht und das Zentrum bzw. die Mitte des Targets
bzw. des Ziels wird gemäß dem Lichtempfangszustand
des von dem Target reflektierten Laserstrahls erfasst. Dann wird
die Position automatisch in einer derartigen Weise eingestellt,
dass der Laserstrahl in Richtung des Zentrums bzw. der Mitte abgestrahlt
wird. Deshalb wird auf der Reflexionsoberfläche, wo das 1/4-λ-Doppelbrechungsglied
angebracht wird, ein polarisierter Laserstrahl reflektiert, welcher
einen polarisierten Zustand hat, der von dem des abgestrahlten Laserstrahles
verschieden ist. Andererseits ist die andere Reflexionsoberfläche eine
gewöhnliche
Reflexionsoberfläche,
wo der abgestrahlte Laserstrahl reflektiert wird, während der
anfängliche
polarisierende Zustand beibehalten wird. Dementsprechend wird, wenn
eine Reflexionsoberfläche,
welche aus Metall usw. besteht, an einer Position vorhanden ist, die
näher zu
der Targetplatte ist, das Reflexionslicht reflektiert, das den polarisierten
Zustand beibehält. Als
ein Ergebnis kann das Zentrum bzw. die Mitte des Targets bzw. des
Ziels nicht erfasst werden.
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Bei vielen Systemen oder Instrumenten
bzw. Geräten
wird das Positionieren automatisch in einer horizontalen Richtung,
aber manuell in einer vertikalen Richtung ausgeführt. In dem Fall, dass das
eingegrabene Rohr erheblich abgewichen ist, hält sich der Laserstrahl von
dem Target fern und es ist schwierig zu justieren. Aus diesem Grund
müssen
die ausführenden
Arbeiter an beiden Seiten bestimmen, das heißt an der Seite der Laserbezugspegeleinstelleinrichtung
und der Seite des Targets, und zwei oder mehr ausführende Arbeiter
werden zum Positionieren benötigt.
Dies bedeutet geringere Arbeitseffizienz und viel Zeitverschwendung.
Wenn ein Mechanismus an dem Target installiert ist, um sich um 90° zu drehen,
um den Positioniervorgang in einer vertikalen Richtung zu automatisieren,
um menschliche Arbeitskraft zu sparen, wird das System selbst komplizierter,
was folglich in höheren
Herstellungskosten resultiert.
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Bei der herkömmlichen Messung des Neigens
des Tunnels, wie dies vorstehend beschrieben ist, müssen ausführende Arbeiter
die Mannlöcher bzw.
Einstiegsöffnungen 3 und 4 betreten,
um die Nivellierinstrumente 5 und 7 zu installieren
und um die Stäbe 6 und 8 in
einer vertikalen Richtung aufzustellen. Für diesen Zweck müssen zusätzliche ausführende Arbeiter
zugeteilt werden und es ist ebenfalls schwierig, genaue Messung
auszuführen.
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EP-A-0 643 283 ist auf eine Laserbezugspegeleinstelleinrichtung
gerichtet, die aufweist, eine Laservisiereinrichtung, wobei die
Laservisiereinrichtung eine Laseroszillationseinrichtung enthält, die
eine Abstrahleinrichtung hat, wobei die Laservisiereinrichtung ferner
aufweist ein Target bzw. Ziel, wobei die Abstrahleinrichtung drehbar
zum Abstrahlen eines Laserstrahls in Richtung des Targets bzw. Ziels
abgestützt
wird, eine Treibereinheit, um die Laserstrahl-Abstrahleinrichtung
vertikal und horizontal zu drehen, eine Lichtempfangseinrichtung,
um einen Reflexionslaserstrahl von der Reflexionsoberfläche des
Targets bzw. Ziels zu empfangen, und eine Steuereinheit, um die
Treibereinheit so zu steuern, dass der Laserstrahl zu dem Target
bzw. Ziel gescannt wird.
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Es ist ein Ziel der vorliegenden
Erfindung, eine Vorrichtung vorzusehen, durch welche es möglich ist,
das Zentrum bzw. die Mitte des Targets bzw. des Ziels in zuverlässiger Weise
mit einfacher Anordnung zu erfassen, um die Abstrahlposition des
Laserstrahls in vertikaler und horizontaler Richtung mit einfacher
Anordnung und ohne zusätzliche
menschliche Arbeitsleistung zu justieren, um nur einen ausführenden
Arbeiter zuzuteilen, mit dem Zweck, Arbeitskraft zu sparen und Zeitverschwendung
zu beseitigen, um den Neigungswinkel eines Tunnels nach der Fertigstellung
oder eines bereits bestehenden Tunnels durch nur einen ausführenden
Arbeiter zu messen, und um die Messgenauigkeit zu erhöhen.
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OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
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Die Laserbezugspegeleinstelleinrichtung
der vorliegenden Erfindung weist Folgendes auf: eine Laservisiereinrichtung,
wobei die Laservisiereinrichtung eine Laseroszillationseinrichtung
enthält,
die eine Abstrahleinrichtung hat, wobei die Laservisiereinrichtung
ferner aufweist ein Target bzw. Ziel, wobei die Abstrahleinrichtung
drehbar zum Abstrahlen eines Laserstrahls in Richtung des Targets
bzw. Ziels abgestützt
wird, eine Treibereinheit, um die Laserstrahl-Abstrahleinrichtung
vertikal und horizontal zu drehen, eine Lichtempfangseinrichtung,
um einen Reflexionslaserstrahl von der Refle xionsoberfläche des
Targets bzw. Ziels zu empfangen, und eine Steuereinheit, um die
Treibereinheit so zu steuern, dass der Laserstrahl zu dem Target
bzw. Ziel gescannt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Target
zumindest zwei Reflexionsoberflächen
hat, um eine gegebene Position auf dem Target bzw. Ziel anzuzeigen,
wobei die gegebene Position auf dem Target bzw. Ziel gemäß dem Lichtempfangssignal
der Lichtempfangseinrichtung berechnet wird, und der Laserstrahl
wird zu der gegebenen Position auf dem Target bzw. Ziel abgestrahlt.
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Bei einem Ausführungsbeispiel wird das reflektierte
Licht von der Reflexionsoberfläche
durch die Lichtempfangseinrichtung erfasst, wobei das somit erfasste
reflektierte Licht als das Licht von dem Target bzw. dem Ziel gemäß dem Lichtempfangszustand
an der Lichtempfangseinrichtung erkannt wird, wobei die Lichtempfangszustände berechnet
werden und die Treibereinheit gemäß den Berechnungsergebnissen
gesteuert wird und die Abstrahlrichtung des Laserstrahls bestimmt
wird, und nach dem Bestimmen der Abstrahlrichtung des Laserstrahls
kann ein Neigungswinkel der Abstrahlrichtung unter Bezug auf eine
horizontale Richtung durch Einstellen der Abstrahlrichtung in Richtung
einer horizontalen Richtung gemessen werden.
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Auf diese Weise ist es möglich, das
abgestrahlte Licht von dem Target bzw. Ziel zuverlässig zu erkennen,
um das Zentrum bzw. die Mitte des Targets bzw. des Ziels genau zu
erfassen, und um die Abstrahlposition des Laserstrahls mit dem Zentrum
bzw. der Mitte des Targets bzw. des Ziels ohne fehlerhafte Arbeitsweise
auszurichten, um die Abstrahlposition in vertikaler und horizontaler
Richtung mit dem Zentrum bzw. der Mitte des Targets bzw. des Ziels
ohne Drehen des Targets auszurichten. Als ein Ergebnis sind keine
zusätzlichen
ausführenden
Arbeiter erforderlich, Zeitverschwendung kann beseitigt werden und
die Arbeitseffizienz kann verbessert werden.
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Ferner weist die Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung bevorzugt eine Neigungswinkelerfassungseinrichtung auf,
um aufwärts
gerichtete und abwärts
gerichtete Rotationswinkel der Laseroszillationseinrichtung zu erfassen,
einen Neigungssensor, um eine horizontale Position zu erfassen,
und eine Wiedergabeeinheit bzw. Anzeigeeinheit, um einen Neigungswinkel
des Laserstrahls, der von der Laseroszillationseinrich tung auf der
Grundlage eines Ausgangs der Neigungswinkelerfassungseinrichtung und
des Neigungssensors abgestrahlt wird, anzuzeigen. Dies ermöglicht einem
Neigungswinkel des Laserbezugs, mühelos eingestellt zu werden.
Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung kann eine Erfassungseinrichtung
für einen
horizontalen Winkel, um einen horizontalen Rotationswinkel der Laseroszillationseinrichtung
zu erfassen, und eine Wiedergabeeinrichtung bzw. Anzeigeeinrichtung
aufweisen, um einen horizontalen Winkel des Laserstrahls, der von der
Laseroszillationseinrichtung in Abhängigkeit von der Erfassung
der horizontalen Winkelerfassungseinrichtung abgestrahlt wird, anzuzeigen.
Die Reflexionsoberfläche
des Targets bzw. Ziels kann zumindest einen Flüssigkristallverschluss bzw.
-shutter enthalten und die Licht empfangende Einrichtung der Laservisiereinrichtung
kann einen elektrischen Filter aufweisen, der zu der Frequenz synchronisiert
ist, bei der der oder jeder Verschluss bzw. Shutter öffnet und schließt, oder
die Licht empfangende Einrichtung kann Einrichtungen zum Teilen
des Reflexionslichtes haben und hat einen Filter, der synchron mit
der Öffnungs-/Schließfrequenz
des Flüssigkristallverschlusses
bzw. -shutters ist, wobei der Lichtempfangszustand des somit geteilten
und empfangenen Reflexionslichtes durch den Filter erfasst wird,
und das Zentrum bzw. die Mitte des Targets bzw. des Ziels durch Vergleichen
der Lichtmenge erfasst wird, oder Geräusch kann durch Variieren der Öffnungs-/Schließfrequenz
des Flüssigkristallverschlusses
bzw. -shutters beseitigt werden, wenn ein Reflexionslicht von dem
Target bzw. Ziel aufgenommen wird. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist zumindest eine der oder von jeder reflektierenden Oberflächen des Targets
bzw. Ziels von der gegebenen Position auf dem Target beabstandet
und an einer Kante bzw. Ecke des Targets angeordnet. Das Target
bzw. das Ziel kann mehrere Reflexionsoberflächen haben, wobei zumindest
einige davon an symmetrischen Positionen an vertikalen und horizontalen
Positionen im Hinblick auf die gegebene Position auf dem Target bzw.
Ziel angeordnet sind. Bevorzugt hat jede Reflexionsoberfläche des
Targets bzw. des Ziels eine Breite, die graduell entlang deren Länge verändert ist. Bevorzugt
enthält
die Reflexionsoberfläche
des Targets bzw. Ziels zumindest zwei Flüssigkristallverschlüsse bzw.
-shutter, die angeordnet sind, um bei verschiedenen Frequenzen zu öffnen und
zu schließen.
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Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist
das Lichtempfangssignal, das durch die Lichtempfangseinrichtung
erzeugt wird, einen ersten Puls bzw. Impuls, der einer ersten Reflexionsoberfläche auf
einer Seite des Targets bzw. Ziels entspricht, und einen zweiten
Puls bzw. Impuls auf, der einer zweiten Reflexionsoberfläche auf
einer gegenüber
liegenden Seite des Targets entspricht, wobei die Steuereinheit ein
Zentrum des Targets bestimmt, in dem eine gewichtete Zentralzeit
bzw. Mittelzeit von den ersten und zweiten Pulsen bzw. Impulsen
berechnet wird.
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Bevorzugt berechnet die Steuereinheit
eine Pulsbreite bzw. eine Impulsdauer eines Lichtempfangssignals,
das durch die Lichtempfangseinrichtung erzeugt ist, wobei das Zentrum
bzw. die Mitte des Targets bzw. des Ziels von der Pulsbreite bzw. Impulsdauer
erhalten worden ist.
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Bevorzugt berechnet die Steuereinheit
einen Scan- bzw. Abtastrotationswinkel des Laserstrahls in Abhängigkeit
von einer Pulsbreite bzw. Impulsdauer eines Lichtempfangssignals,
das durch die Lichtempfangseinrichtung erzeugt worden ist, wobei
der Abstand zwischen der Laseroszillationseinrichtung und dem Target
bzw. Ziel aus den Abmessungen des Targets bzw. Ziels entsprechend
dem Scan- bzw. Abtastrotationswinkel und der Pulsbreite bzw. Impulsdauer
berechnet worden ist.
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BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Seitenansicht eines wesentlichen Abschnittes einer Laservisiereinrichtung
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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2 stellt
eine Schnittansicht eines wesentlichen Abschnittes der Laservisiereinrichtung des
vorstehenden Ausführungsbeispiels
dar.
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3(A), (B) und (C) sind
Zeichnungen zum Erklären
des Arbeitsablaufes der Vorrichtung.
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4 ist
ein Steuerblockschaltbild des vorstehenden Ausführungsbeispiels.
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5 ist
ein Blockschaltbild, das ein optisches System einer Laseroszillationseinrichtung
des vorstehenden Ausführungsbeispiels
zeigt.
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6 ist
eine Vorderansicht eines Targets, das in dem vorstehenden Ausführungsbeispiel
verwendet wird.
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7 zeigt
eine Wellenform eines Lichtempfangssignals, das durch Abstrahlen
eines Laserstrahles zu dem Target erhalten worden ist.
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8 ist
ein Blockschaltbild, das ein anderes optisches System der Laseroszillationseinrichtung der
Laservisiereinrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt.
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9 ist
eine Zeichnung zum Erklären
eines Targets, das für
das optische System verwendet wird.
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10(A) stellt
eine Wellenform eines von dem Target reflektierten Laserstrahls
dar.
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10(B) ist
eine grafische Darstellung, die ein Erfassungssignal des reflektierten
Laserstrahls zeigt.
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11 ist
eine Zeichnung zum Erklären
eines Falles, wo ein Neigungswinkel eines Tunnels durch die Laserbezugspegeleinstelleinrichtung
der vorliegenden Erfindung gemessen worden ist.
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12 zeigt
die Beziehung zwischen einem Target, das für das Messen des Neigungswinkels
verwendet wird, und dem Tunnel 1.
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13 ist
ein Blockschaltbild, das ein anderes Beispiel des optischen Systems
der Laseroszillationseinrichtung zeigt, um in der Laserbezugspegeleinstelleinrichtung
der vorliegenden Erfindung vorgesehen zu werden.
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14 ist
ein Blockschaltbild, das noch ein anderes Beispiel des optischen
Systems der Laseroszillationseinrichtung zeigt, um in der Laserbezugspegeleinstelleinrichtung
der vorliegenden Erfindung vorgesehen zu sein.
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15 zeigt
ein anderes Beispiel des Targets.
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16 zeigt
noch ein anderes Beispiel des Targets.
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17 zeigt
noch ein anderes Beispiel des Targets.
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18 zeigt
ein weiteres Beispiel des Targets.
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19 zeigt
noch ein anderes Beispiel des Targets.
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20 zeigt
noch ein anderes Beispiel des Targets.
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21 zeigt
ein weiteres Beispiel des Targets.
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22 ist
eine Zeichnung zum Erklären
eines herkömmlichen
Verfahrens zum Messen eines Neigungswinkels eines Tunnels.
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DIE BESTE
ART UND WEISE ZUM AUSFÜHREN DER
ERFINDUNG
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Im Folgenden wird ausführliche
Beschreibung der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
gegeben.
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1 bis 4 stellen jeweils eine Laservisiereinrichtung 10 dar
und 6 stellt ein Target 61 dar.
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Zuerst wird die Laservisiereinrichtung 10 beschrieben.
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Eine Laseroszillationseinrichtung 11 ist
an einem Schwenkrahmen 13 vorgesehen, welcher um eine horizontale
Achse 12 herum neigbar ist. Der Schwenkrahmen 13 ist
an einem Haupteinheitsrahmen (nicht gezeigt) um eine vertikale Achse 14 herum
montiert, so dass er in einer horizontalen Richtung gedreht werden
kann. Eine neigbare bzw. schwenkbare Scheibe 42 ist an
der horizontalen Achse 12 angeordnet, und ein Neigungshebel 15 ist
mit der neigbaren bzw. schwenkbaren Scheibe 42 verbunden.
Ein Neigungssensor 16, derart wie ein Blasenrohr bzw. eine
Röhrenlibelle
ist, um einen horizontalen Zustand anzuzeigen, an der neigbaren
bzw. schwenkbaren Scheibe 42 angeordnet. Eine Kodiereinrichtung 43 ist
an der horizontalen Achse 12 vorgesehen, um einen Rotationswinkel
der horizontalen Achse 12, namentlich einen Neigungswinkel
der Laseroszillationseinrichtung 11, zu erfassen. Ein Signal von
der Kodiereinrichtung 43 wird an eine Gradientensteuerung 48 (die
später
beschrieben wird) eingegeben.
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Ein Horizontalwinkeljustiermechanismus 17 ist
mit dem Schwenkrahmen 13 verbunden und ein Vertikalwinkeljustiermechanismus 18 ist
mit der Laseroszillationseinrichtung 11 verbunden. Ein
Neigungssensor des neigbaren Mechanismus 19 ist mit dem
Neigungshebel 15 verbunden. Der Neigungssensor des neigbaren
Mechanismus 19 ist an einem Abstützglied der Laseroszillationseinrichtung 11 montiert
und wird einstückig
bzw. zusammen mit der Laseroszillationseinrichtung 11 geneigt.
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Der Horizontalwinkeljustiermechanismus 17 weist
Folgendes auf: eine erste Schraube 20, die drehbar in einer
horizontalen Richtung angeordnet ist, eine erste Gleitmutter 21,
die mit der ersten Schraube 20 in Eingriff ist, einen Stift 23,
der in die erste Gleitmutter 21 eingeschlagen ist und mit
den Schwenkrahmen 13 in Eingriff ist, ein angetriebenes Zahnrad 24,
das mit der ersten Schraube 20 in Eingriff ist, und einen
Horizontalwinkeljustiermotor 26, der mit dem angetriebenen
Zahnrad 24 über
ein Antriebszahnrad 25 verbunden ist.
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Der Vertikalwinkeljustiermechanismus 18 weist
Folgendes auf: eine zweite Schraube 27, die drehbar in
einer horizontalen Richtung angeordnet ist, eine zweite Gleitmutter 28,
die mit der zweiten Schraube 27 in Eingriff ist, einen
Stift 29, der in der zweiten Gleitmutter 28 eingeschlagen
ist und mit der Laseroszillationseinrichtung 11 in Eingriff
ist, ein Antriebszahnrad 30, das mit der zweiten Schraube 27 in Eingriff
ist und einen Vertikalwinkeljustiermotor 32, der über ein
Antriebszahnrad 31 mit dem getriebenen Zahnrad 30 verbunden
ist.
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Der Neigungssensor des neigbaren
Mechanismus 19 weist Folgendes auf: eine dritte Schraube 33,
die drehbar in einer vertikalen Richtung angeordnet ist, eine dritte
Gleitmutter 34, die mit der dritten Schraube 33 in
Eingriff ist, einen Stift 35, der in die dritte Gleitmutter 34 eingeschlagen
ist und mit dem Neigungshebel 15 in Eingriff ist, ein getriebenes Zahnrad 36,
das mit der dritten Schraube 33 in Eingriff ist und einen
Gradienteinstellmotor 38, der über ein Antriebszahnrad 37 mit
dem getriebenen Zahnrad 36 verbunden ist.
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Eine Horizontjustiersteuerung 46 steuert
und treibt den Horizontalwinkeljustiermotor 26 und eine Vertikalwinkelsteuerung 47 steuert
und treibt den Vertikalwinkeljustiermotor 32. Eine Gradientensteuerung 48 steuert
und treibt den Gradienteneinstellmotor 38.
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Der Horizontalwinkeljustiermotor 26 des Horizontalwinkeljustiermechanismus
wird durch die horizontale Einstellsteuerung 46 getrieben.
Der Vertikalwinkeljustiermotor 32 des Vertikalwinkeljustiermechanismus 18 wird
durch die Vertikalwinkelsteuerung 47 getrieben. Der Gradienteneinstellmotor 38 des Neigungssensors
des sich neigenden Me chanismus 19 wird durch die Gradientensteuerung 48 getrieben. Ein
Drehwinkelsignal von der Kodiereinrichtung 43 wird in die
Gradientensteuerung 48 eingegeben.
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Die Horizontaljustiersteuerung 46,
die Vertikalwinkelsteuerung 47 und die Gradientensteuerung 48 werden
durch eine Steuereinheit 45 gesteuert, und ein Erfassungssignal
von dem Neigungssensor 16 wird in die Steuereinheit 45 eingegeben.
Ein Bedienungsfeld 49 zum Starten und Anhalten des Systems
oder zum Einstellen des Gradienten, eine Anzeigeeinheit 50 zum
Anzeigen eines eingestellten Gradientenwertes, Betriebszuständen, einer
Abstrahlrichtung eines Laserstrahls und Erfassungsposition des Targets 61,
und eine erste Reflexionslaserstrahlerfassungseinrichtung 51 (die
später
zu beschreiben ist) sind mit der Steuereinheit 45 verbunden.
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Als Nächstes wird eine kurze Beschreibung der
Laseroszillationseinrichtung 11 mit Bezug auf 5 gegeben.
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In der Figur verkörpert Bezugszeichen 55 einen
Laserstrahlemitter bzw. einen Laserstrahlabstrahler, welcher eine
Licht emittierende Diode 56 und eine Kollimatorlinse 57 aufweist.
Der von der Licht emittierenden Diode 56 abgestrahlte Laserstrahl
wird durch die Kollimatorlinse 57 in einen parallelen Laserstrahl 58 umgelenkt,
welcher zu dem Target 61 durch einen ersten Halbspiegel 59 oder
einen perforierten Spiegel abgestrahlt wird.
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Ein reflektiertes Licht 58', das durch
das Target 61 reflektiert wird, dringt in die Laseroszillationseinrichtung 11 ein,
und das somit eingedrungene reflektierte Licht 58' wird durch
eine Lichtempfangseinrichtung empfangen, welche eine Fokussierlinse 60,
die erste Reflexionslaserstrahlerfassungseinrichtung 51 usw.
aufweist. Wenn die erste Reflexionslaserstrahlerfassungseinrichtung 51 das
Reflexionslicht 58' über die
Fokussierlinse 60 empfängt,
gibt die erste Reflexionslaserstrahlerfassungseinrichtung 51 ein
Erfassungssignal in die Steuereinheit 45 ein. Die Steuereinheit 45 treibt
und steuert den Horizontalwinkeljustiermotor 26 über die
Horizontaljustiersteuerung 46, abhängig von dem Lichtempfangszustand der
ersten Reflexionslaserstrahlerfassungseinrichtung 51 und
treibt und steuert ebenfalls den Vertikalwinkeljustiermotor 32 über die
Vertikal winkelsteuerung 47, wodurch eine Abstrahlrichtung
der Laserstrahlen 58 bestimmt wird, die aus der Laseroszillationseinrichtung 11 kommen.
In 5 sind der Laseremitter
bzw. der Laserstrahler und das optische System der Laseroszillationseinrichtung,
die einen Laserstrahl abstrahlt, mit der Erfassungseinrichtung des
Reflexionslasterstrahls und dem optischen System integriert bzw.
zusammengefasst, das als die Lichtempfangseinheit zum Empfangen
des Reflexionslaserstrahls dient, während diese als getrennte Einheiten
angeordnet werden können.
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Als Nächstes wird Beschreibung des
Targets 61 mit Bezug auf 6 gegeben.
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Ein Kreuz 63 ist an dem
Zentrum bzw. der Mitte des Targets auf einer Targetplatte 62 in
einer rechteckigen Form markiert (das Zentrum bzw. die Mitte des
Targets stimmt mit dem Zentrum bzw. der Mitte der Figur in diesem
Fall überein)
und eine linke Reflexionsoberfläche 64,
eine rechte Reflexionsoberfläche 65,
eine obere Reflexionsoberfläche 66 und eine
untere Reflexionsoberfläche 67 sind
um den Schnittpunkt des Kreuzes 63 herum in symmetrischen
Positionen in horizontaler und vertikaler Richtung angeordnet. Die
linke Reflexionsoberfläche 64 und
die rechte Reflexionsoberfläche 65 haben
dieselbe Breite zumindest in einer horizontalen Richtung. Die obere
Reflexionsoberfläche 66 und
die untere Reflexionsoberfläche 67 haben
dieselbe Breite zumindest in einer vertikalen Richtung. Im Fall,
dass die vorstehend genannten Breiten nicht identisch miteinander
sind, können
die linke Reflexionsoberfläche 64 und
die rechte Reflexionsoberfläche 65 oder
die obere Reflexionsoberfläche 66 und
die untere Reflexionsoberfläche 67 an
symmetrischen Positionen mit Bezug auf eine vertikale Linie oder
eine horizontale Linie des Kreuzes sein.
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Bei jeder der linken Reflexionsoberfläche 64, der
rechten Reflexionsoberfläche 65,
der oberen Reflexionsoberfläche 66 und
der unteren Reflexionsoberfläche 67 ist
eine Retroreflexionsschicht, die kleine Kugeln oder kleine Prismen
aufweist, an der Targetplatte 62 angebracht.
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Im Folgenden wird Beschreibung des
Einstellens einer Bezugslinie gegeben, und zwar in dem Fall, wo
eine Bezugslinie bei einem gegebenen Winkel von θ mit Bezug auf eine horizontale
Linie geneigt ist, wenn Betonrohre oder dergleichen unterirdisch eingegraben
werden.
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Die Laservisiereinrichtung 1 wird
installiert und durch ein stangenformiges Blasenrohr bzw. Röhrenlibelle
(nicht gezeigt), das bzw. die an der oberen Oberfläche der
Laservisiereinrichtung 1 montiert ist, wird sie in einer
derartigen Weise eingestellt, dass sie in einer horizontalen Position
mit Bezug auf die periphere Richtung des Rohres (das heißt eine
Richtung senkrecht zu einer axialen Richtung des Rohres) angeordnet
ist.
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Als Nächstes wird ein voreingestellter
Neigungswinkel θ durch
das Bedienungsfeld 49 in die Steuereinheit 45 eingegeben.
Die Steuereinheit 45 treibt den Gradienteneinstellmotor 38 über die
Gradientensteuerung 48. Die dritte Gleitmutter 34 wird über das
Antriebszahnrad 37, das getriebene Zahnrad 36 und
die dritte Schraube 33 nach oben bewegt, und der Neigungshebel 15 ist
in einer Richtung gegenüber
dem voreingestellten Neigungswinkel θ geneigt. Der Neigungshebel 15 wird
einstückig
bzw. zusammen mit der neigbaren Scheibe 42 gedreht, und ein
Rotationswinkel der neigbaren Scheibe 42 wird durch die
Kodiereinrichtung 43 erfasst und wird zu der Gradientensteuerung 48 zurückgeleitet.
Wenn der Erfassungswinkel der Kodiereinrichtung 43 mit dem
voreingestellten Winkel ausgeglichen wird, wird der Gradienteneinstellmotor 38 gestoppt.
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Die Steuereinheit 45 treibt
den Vertikalwinkeljustiermotor 32 über die Vertikalwinkelsteuerung 47,
bewegt die zweite Gleitmutter 28 über das Antriebszahnrad 31,
das getriebene Zahnrad 30 und die zweite Schraube 27 und
neigt über
den Stift 29 einstückig
bzw. zusammen die Laseroszillationseinrichtung 11 und den
Neigungshebel 15. Der Vertikalwinkeljustiermotor 32 wird
angetrieben, bis der durch den Neigungssensor 16 erfasste
Winkel auf 0 gedreht ist.
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Wenn die Steuereinheit 45 ein
Referenzniveau erfasst, das von dem Neigungssensor 16 gesendet
ist, wird der Vertikalwinkeljustiermotor 32 gestoppt und
der von der Laseroszillationseinrichtung 11 abgestrahlte
Laserstrahl wird auf den voreingestellten Winkel θ eingestellt.
Dieser voreingestellte Winkel wird an der Anzeigeeinheit 50 angezeigt.
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Nachdem der Neigungswinkel eingestellt worden
ist, wird der Horizontalwinkeljustiermotor 26 angetrieben
und der von der Laseroszillationseinrichtung 11 abgestrahlte
Laserstrahl wird zum Abtasten bzw. Scannen durch den Horizontalwinkeljustiermechanismus 17 abgestrahlt.
Die horizontale Richtung der Bezugslinie wird in einer derartigen
Weise eingestellt, dass der Laserstrahl in Richtung des Schnittpunktes
des Kreuzes 63 gemäß der Erfassung
des Targets 61 abgestrahlt wird.
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Im Fall, dass die Laservisiereinrichtung
wieder installiert wird, nachdem die Gradienteneinstellung für dieses
Mal durch die Laservisiereinrichtung beendet worden ist, ist es
nicht immer notwendig, die Laseroszillationseinrichtung wieder einzustellen. Weil
der bereits eingestellte Winkel durch die Kodiereinrichtung sogar
erhalten werden kann, wenn die Haupteinheit bei irgendeinem Winkel
eingestellt ist, kann die Differenz von dem neu eingestellten Winkel durch
Berechnung erhalten werden und sie wird zu dem neu eingestellten
Winkel gedreht, wenn der Neigungssensor das Bezugsniveau erreicht.
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Es ist überflüssig zu sagen, dass ein Motor, derart
wie ein Schrittmotor, ein DC-Motor, ein Servomotor usw., als der
Gradienteneinstellmotor 38 verwendet werden kann. Ferner
wird es ausreichen, wenn die Kodiereinrichtung 43 mit der
neigbaren Scheibe 42 mechanisch verbunden ist, und er kann mit
der horizontalen Achse 12 über eine Wellenkupplung oder über eine
Bewegungsübertragungseinrichtung,
derart wie ein Zahnrad usw., verbunden werden. Weil die Kodiereinrichtung 43 einen
gegenwärtigen
Neigungswinkel erfasst, kann der Gradient an einer Gradienteneinstellanzeigeeinheit
angezeigt werden, die an einer gegebenen Position an der Laservisiereinrichtung
montiert wird. Die Position des Neigungssensors 16 ist
nicht auf die neigbare Scheibe 42 beschränkt und
sie kann an der Position an dem Neigungshebel 15 usw. sein,
wo sie mit dem Neigungshebel 15 einstückig bzw. zusammen geneigt werden
kann. Ferner kann die Kodiereinrichtung 43 von dem optischen
Typ oder von dem magnetischen Typ sein.
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Als Nächstes hat die Einrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung eine Funktion, das Zentrum bzw. die Mitte des Targets
bzw. des Ziels 61 zu erfassen. Wegen dieser Funktion, das
Zentrum bzw. die Mitte zu erfassen, ist es möglich, automatisch zu justieren, wenn
sich die Abstrahlposition des Laserstrahls wegen Erschütterung
oder anderen Ursachen verschoben hat.
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Zuerst wird die Laservisiereinrichtung 10 an der
Startstelle in einer horizontalen Richtung installiert und das Target 61 wird
an der Targetposition angeordnet. Die Laservisiereinrichtung 10 wird
betätigt und
der Laserstrahl 58 wird abgestrahlt, und die Abstrahlrichtungen
werden manuell nach rechts oder links oder geneigt eingestellt.
Nach dem Einstellen wird die automatische Justierung ausgeführt.
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Der Horizontalwinkeljustiermotor 26 wird
rotiert und die erste Schraube 20 wird gedreht. Über die erste
Gleitmutter 21 und den Stift 23 wird die Laseroszillationseinrichtung 11 der
Laservisiereinrichtung 10 in einer horizontalen Richtung
um die vertikale Achse 14 hin und her gedreht und die parallelen
Laserstrahlen 58 werden zum Hin- und Herabtasten in einer
horizontalen Richtung abgestrahlt. Wenn das Scannen bzw. Abtasten
in einer horizontalen Richtung erfolgt, wird das Hin- und Herabtasten
ausgeführt,
während
die Strahlen nach oben oder nach unten bewegt werden. Wenn das Target
nicht erfasst wird, wird der Bereich des Abtastens erweitert und das
Abtasten wird weiter ausgeführt.
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Wenn die Laserstrahlen 58 das
Target 61 durchqueren, dringt das Reflexionslicht 58' von der linken
Reflexionsoberfläche 64 und
der rechten Reflexionsoberfläche 65 in
die Laseroszillationseinrichtung 11 ein und das Reflexionslicht 58' wird durch
die erste Reflexionslaserstrahl-Erfassungseinrichtung 51 erfasst.
Wie dies in 7 gezeigt
ist, ist das Lichtempfangssignal von der ersten Reflexionslaserstrahl-Erfassungseinrichtung 51 in
Impulsform, das dieselbe Breite, getrennt durch einen gegebenen Zwischenraum
und dieselbe Form hat. Wenn das Signal, das von der ersten Reflexionslaserstrahl-Erfassungseinrichtung 51 kommt,
in Impulsform ist, das dieselbe Breite an einem gegebenen Zwischenraum hat,
erkennt die Steuereinheit 45, dass das empfangene Reflexionslicht
von dem Target 61 ist, und das gewichtete Zentrum bzw.
die Mitte in einer horizontalen Richtung mit Bezug auf die zwei
Lichtempfangssignale, das heißt
der Schnittpunkt des Kreuzes 63 in einer horizontalen Richtung
wird berechnet. Das Berechnungsergebnis wird in der Steuereinheit 45 gespeichert
und wird als ein horizonta ler Winkel an der Anzeigeeinheit 50 angezeigt.
Die Anzeige des horizontalen Winkels ist wirkungsvoll für die Messung des
Neigungswinkels und des Krümmens
der Betonrohre usw. Ferner steuert die Steuereinheit 45,
basierend auf dem Berechnungsergebnis, die Horizontaljustiersteuerung 46 und
treibt den Horizontalwinkeljustierungsmotor 26 an. Die
Abstrahlrichtung des Laserstrahls 58 wird mit der berechneten
Richtung und mit der Position des gewichteten Zentrums bzw. der gewichteten
Mitte in einer horizontalen Richtung ausgerichtet.
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In dem Fall, dass die Position des
horizontal gewichteten Zentrums berechnet ist, wird die Winkeldifferenz
der Abstrahlrichtung des Laserstrahls zwischen der linken Reflexionsoberfläche 64 und
der rechten Reflexionsoberfläche 65 erhalten.
Weil der Abstand zwischen der linken Reflexionsoberfläche 64 und
der rechten Reflexionsoberfläche 65 bereits bekannt
ist, kann der Abstand von der Laservisiereinrichtung 10 zu
dem Target 61 durch die Winkeldifferenz und von dem Abstand
zwischen der linken Reflexionsoberfläche 64 und der rechten
Reflexionsoberfläche 65 gemessen
werden.
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Wenn die Abstrahlposition in einer
horizontalen Richtung eingestellt worden ist, wird der Vertikalwinkeljustiermotor 32 angetrieben,
um die zweite Schraube 27 zu drehen, und die Laseroszillationseinrichtung 11 wird
in einem gegebenen Winkel in einer vertikalen Richtung um die horizontale
Achse 12 über die
zweite Gleitmutter 28, den Stift 29 und den Federrahmen 13 geneist,
und das Abtasten bzw. Scannen in einer vertikalen Richtung wird
gestartet.
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Auf der Grundlage des Zustandes des
Lichtempfangssignals von der ersten Reflexionslaserstrahl-Erfassungseinrichtung 51 berechnet
die Steuereinheit 45 die Position des gewichteten Zentrums bzw.
Mitte in einer vertikalen Richtung, das heißt den Schnittpunkt des Kreuzes 63 in
einer vertikalen Richtung. Das Berechnungsergebnis wird als ein
vertikaler Winkel an der Anzeigeeinheit 50 angezeigt und auf
der Grundlage des Berechnungsergebnisses steuert die Steuereinheit 45 die
Vertikalwinkelsteuerung 47 und treibt den Vertikalwinkeljustiermotor 32 an
und richtet die Abstrahlrichtung des Laserstrahls 58 mit
der Position des gewichteten Zentrums bzw. der Mitte in einer vertikalen
Richtung aus. Der Laserstrahl 58 wird in der horizontalen
und der vertikalen Richtung eingestellt und der Abstrahlpunkt der
parallelen Laserstrahlen 58 stimmt mit dem Schnittpunkt des
Kreuzes 63 überein.
Die Betätigung
in horizontaler und vertikaler Richtung kann eingestellt werden und
andere Vorgänge
können
manuell ausgeführt werden.
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Als Nächstes kann durch Versehen
der Reflexionsoberfläche
mit einem Flüssigkristallverschluss
bzw. -shutter das Geräusch
in dem Lichtempfangszustand des Reflexionslichtes 58' verringert werden,
und das Zentrum bzw. die Mitte des Targets kann in zuverlässiger Weise
erfasst werden.
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Beschreibung wird nun zu einem Ausführungsbeispiel
gegeben, das einen Flüssigkristallverschluss
bzw. -shutter an der Reflexionsoberfläche hat, und zwar mit Bezug
auf 8 bis 10.
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8 zeigt
eine Laseroszillationseinrichtung 11, welche einem Target 97 entspricht,
das mit einem Flüssigkristallverschluss
bzw. -shutter versehen ist.
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Der Laserstrahl, der von der Licht
emittierenden Diode 56 kommt, wird durch die Kollimatorlinse 57 in
parallele Laserstrahlen 58 umgelenkt, und die Strahlen
werden in Richtung des Targets 97 durch einen ersten Halbspiegel 59 oder
einen perforierten Spiegel abgestrahlt.
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Das Reflexionslicht 58', das durch
das Target 97 reflektiert wird, dringt in die Laseroszillationseinrichtung 11 ein
und das somit eingedrungene Reflexionslicht 58' wird durch
den ersten Halbspiegel 59 reflektiert. Ferner führt ein
Teil des Reflexionslichtes 58' durch einen zweiten Halbspiegel 73 und
wird durch eine erste Lichtempfangseinrichtung empfangen, welche
eine Fokussierlinse 60, eine erste Reflexionslaserstrahl-Erfassungseinrichtung 51 usw.
aufweist. Wenn die erste Reflexionslaserstrahl-Erfassungseinrichtung 51 das
Reflexionslicht 58' über die Fokussierlinse 60 empfängt, gibt
die erste Reflexionslaserstrahl-Erfassungseinrichtung 51 ein
Erfassungssignal in die Steuereinheit 45 ein. Der verbleibende
Teil des Reflexionslichtes 58' wird durch den zweiten Halbspiegel 73 reflektiert
und wird durch eine zweite Lichtempfangseinrich tung empfangen, welche eine
Fokussierlinse 74, eine zweite Reflexionslaserstrahl-Erfassungseinrichtung 76 usw.
aufweist. Wenn die zweite Reflexionslaserstrahl-Erfassungseinrichtung 76 das
Reflexionslicht 58' über die
Fokussierlinse 74 empfängt,
gibt die zweite Reflexionslaserstrahl-Erfassungseinrichtung 76 ein
Erfassungssignal in die Steuereinheit 45 ein.
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Jede der ersten Reflexionslaserstrahl-Erfassungseinrichtung 51 und
der zweiten Reflexionslaserstrahl-Erfassungseinrichtung 76 ist
mit einem Elektrofilter versehen, welcher synchron mit der Frequenz
des Flüssigkristallverschlusses
bzw. -shutters ist, was nachstehend beschrieben wird.
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Die Steuereinheit 45 vergleicht
Lichtempfangsmenge der ersten Reflexionslaserstrahl-Erfassungseinrichtung 51 und
der zweiten Reflexionslaserstrahl-Erfassungseinrichtung 76 und
erfasst und berechnet den Lichtempfangszustand und steuert eine
Treibereinheit abhängig
von dem somit erhaltenen Lichtempfangszustand. Als ein Ergebnis
wird die Abstrahlrichtung der Laserstrahlen 58 von der
Laseroszillationseinrichtung 11 bestimmt. Die Treibereinheit
weist Folgendes auf: einen Horizontalwinkeljustiermotor 26,
einen Vertikalwinkeljustiermotor 32, eine Bewegungsübertragungseinrichtung,
derart wie eine erste Schraube 20, eine zweite Schraube 27 usw.,
und eine Horizontaljustiersteuerung 46, eine Vertikalwinkelsteuerung 47 usw.
zum Treiben des Horizontalwinkeljustiermotors 26 und des
Vertikalwinkeljustiermotors 32.
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Als Nächstes wird Beschreibung für das Target 97 mit
Bezug auf 9 gegeben.
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Die Oberfläche einer Targetplatte 98 ist
als eine Retroreflexionsoberfläche
gestaltet, die kleine Kugeln oder kleine Prismen usw. aufweist.
Auf der Reflexionsoberfläche
der Targetplatte 98 sind zwei Flüssigkristallverschlüsse bzw.
-shutter 101 und 102 vorgesehen, welche die Reflexionsoberfläche in eine linke
Reflexionsoberfläche 99 und
eine rechte Reflexionsoberfläche 100 teilen.
Eine Steuereinrichtung (nicht gezeigt) zum Öffnen und Schließen der
Flüssigkristallverschlüsse bzw.
-shutter 101 und 102 bei unterschiedlichen Frequenzen
ist an einer gegebenen Position, z. B. an der Rückseite des Targets 97, vorgesehen.
Sie ist in einer derartigen Weise gestaltet, dass die Grenzlinie
zwi schen den Flüssigkristallverschlüssen bzw.
-shuttern 101 und 102 durch das Zentrum bzw. die
Mitte des Targets 97 verläuft.
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Zuerst wird die Laservisiereinrichtung
in einer horizontalen Richtung an dem Startpunkt installiert und
das Target 97 wird an der Targetposition angeordnet. Die
Laservisiereinrichtung wird betätigt und
die Laserstrahlen 58 werden abgestrahlt. Die Abstrahlrichtung
wird manuell nach links oder nach rechts oder geneigt justiert,
um sie annähernd
einzustellen. Nach dem Einstellen wird die automatische Justierung
ausgeführt.
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Der Vertikalwinkeljustiermotor 32 wird
rotiert, um die zweite Schraube 27 zu drehen, und die Laseroszillationseinrichtung 11 der
Laservisiereinrichtung wird wechselseitig in einer horizontalen
Richtung um die vertikale Achse 14 über die zweite Gleitmutter 28 und
den Stift 29 gedreht und die Laserstrahlen 58 werden
in einer horizontalen Richtung zum wechselseitigen Abtasten abgestrahlt.
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Wenn die Laserstrahlen 58 das
Target 97 durchqueren, werden die Strahlen durch die linke
Reflexionsoberfläche 99 und
die rechte Reflexionsoberfläche 100 reflektiert.
Wenn die Flüssigkristallverschlüsse bzw.
-shutter 101 und 102 getrieben werden, wird das
Reflexionslicht 58' an
der linken und der rechten Reflexionsoberfläche 99 und 100 in
Reaktion auf das Öffnen
und Schließen
der Flüssigkristallverschlüsse bzw.
-shutter 101 und 102 abgestellt, und die Lichtstrahlen
werden zu den Reflexionslichtstrahlen moduliert, die dieselben Frequenzen
wie jeweils die Öffnungs-/Schließfrequenz
der Flüssigkristallverschlüsse bzw.
-shutter haben. Als ein Ergebnis besteht das Reflexionslicht 58', wie dies in 10(A) gezeigt ist.
-
Das Reflexionslicht 58' dringt in die
Laseroszillationseinrichtung 11 ein und wird durch den
zweiten Halbspiegel 73 gespalten und das Reflexionslicht 58' wird durch
die erste Reflexionslaserstrahl-Erfassungseinrichtung 51 und
die zweite Reflexionslaserstrahl-Erfassungseinrichtung 76 erfasst.
Die erste Reflexionslaserstrahl-Erfassungseinrichtung 51 und die
zweite Reflexionslaserstrahl-Erfassungseinrichtung 76 haben
Elektrofilter zum Übertragen
des elektronischen Signals mit Frequenzen, die synchron mit der Öffnungs-/Schließfrequenz
der Flüssigkristallverschlüsse bzw.
-shutter sind, wie dies vor stehend beschrieben ist. Die erste Reflexionslaserstrahl-Erfassungseinrichtung 51 empfängt nur
das Reflexionslicht 58' von
der linken Reflexionsoberfläche 99 und ihre
Ausgabe wird in die Steuereinheit 45 eingegeben. Die zweite
Reflexionslaserstrahl-Erfassungseinrichtung 76 empfängt nur
das Reflexionslicht 58' von der
rechten Reflexionsoberfläche 100 und
ihre Ausgabe wird in die Steuereinheit 45 eingegeben. Wenn die
Abweichung zwischen den zwei Erfassungseinrichtungen 51 und 76 in
die Steuereinheit 45 aufgenommen ist, geschieht die Ausgabe,
wie dies in 10(B) gezeigt
ist, und das Zentrum bzw. die Mitte des Targets kann an dem Punkt
erfasst werden, wo sich die Ausgabe von positiv zu negativ ändert. Die Steuereinheit 45 steuert
die Vertikalwinkelsteuerung 47, treibt den Vertikalwinkeljustiermotor 32 an
und richtet die Abstrahlrichtung des Laserstrahls 58 auf das
Zentrum bzw. die Mitte des Targets 97 (das heißt die Grenze
zwischen der linken Reflexionsoberfläche 99 und der rechten
Reflexionsoberfläche 100).
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Ferner empfangen durch die Elektrofilter,
wie dies vorstehend beschrieben ist, die erste Reflexionslaserstrahl-Erfassungseinrichtung 51 und
die zweite Reflexionslaserstrahl-Erfassungseinrichtung 76 nur
das Reflexionslicht von dem Target 97. Als ein Ergebnis
kann das Geräusch
von den anderen unnötigen
Reflektoren beseitigt werden und die Erfassungsgenauigkeit wird
erhöht.
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Als Nächstes ist es bei den Ausführungsbeispielen,
die in Verbindung mit 5 bis 7 erklärt werden, möglich, die
Flüssigkristallverschlüsse bzw. -shutter
an die linke Reflexionsoberfläche 64,
die rechte Reflexionsoberfläche 65,
die obere Reflexionsoberfläche 66 und
die untere Reflexionsoberfläche 67 des
Targets 61 anzubringen. Es ist ebenfalls möglich, einen
Verschlusssteuerkreis zum Treiben jedes der Flüssigkristallverschlüsse bzw.
-shutter bei unterschiedlichen Frequenzen an einer gegebenen Position,
z. B. an der Rückseite
des Targets 61, vorzusehen. In diesem Fall ist ein Elektrofilter,
der synchron mit der Frequenz der Flüssigkristallverschlüsse bzw.
-shutter ist, an der ersten Reflexionslaserstrahl-Erfassungseinrichtung 51 vorgesehen.
Oder der Reflexionslaserstrahl-Erfassungseinrichtungskreis
kann dieselbe Anordnung wie die eine haben, die in 8 gezeigt ist, was nachstehend beschrieben
wird.
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Wenn die Flüssigkristallverschlüsse bzw. -shutter
getrieben werden, wird das Reflexionslicht gemäß dem Öffnen oder Schließen der
Flüssigkristallverschlüsse bzw.
-shutter abgestellt und wird bei der Treiberfrequenz der Flüssigkristallverschlüsse bzw.
-shutter moduliert. Ferner kann durch den Elektrofilter, wie dies
vorstehend beschrieben ist, die erste Reflexionslaserstrahl-Erfassungseinrichtung 51 nur
das Reflexionslicht von dem Target 61 erfassen. Folglich
kann das Geräusch
von einem anderen unnötigen
Reflektor beseitigt werden und die Erfassungsgenauigkeit wird verbessert.
Die Flüssigkristallverschlüsse bzw.
-shutter, die an der linken Reflexionsoberfläche 64, der rechten
Reflexionsoberfläche 65,
der oberen Reflexionsoberfläche 66 und
der unteren Reflexionsoberfläche 67 vorgesehen
sind, können
bei derselben Frequenz oder bei unterschiedlichen Frequenzen geöffnet oder
geschlossen werden. In dem Fall, dass die Flüssigkristallverschlüsse bzw.
-shutter bei unterschiedlichen Frequenzen geöffnet oder geschlossen werden,
kann jede der linken Reflexionsoberfläche 64, der rechten
Reflexionsoberfläche 65,
der oberen Reflexionsoberfläche 66 und
der unteren Reflexionsoberfläche 67 getrennt identifiziert
werden, wenn Elektrofilter, die die Frequenzen entsprechend der
Flüssigkristallverschlüsse bzw.
-shutter haben, an der Erfassungseinrichtung angeordnet sind.
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Auf der Reflexionsoberfläche des
Targets 61 können
die linke Reflexionsoberfläche 64,
die rechte Reflexionsoberfläche 65,
die obere Reflexionsoberfläche 66 und
die untere Reflexionsoberfläche 67 kontinuierlich
zueinander sein oder die Breite der Reflexionsoberflächen kann
in horizontaler oder vertikaler Richtung variiert sein. Ferner können mehrere
Reflexionsoberflächen
entlang der Abtastlinie in einer derartigen Weise vorgesehen werden,
dass ein gegebenes Muster ausgebildet wird, dass das Muster auf
der Grundlage des Lichtempfangssignals erkannt wird, das durch das
Abtasten erhalten wird, dass das Lichtempfangssignal als das eine
erkannt wird, das von dem Target kommt, und dass das Zentrum bzw. die
Mitte des Targets auf der Grundlage des Musters identifiziert werden
kann. Ferner wird, wenn ein 1/4-λ-Doppelbrechungsglied
an der Oberfläche
des Flüssigkristallverschlusses
bzw. -shutters montiert wird, und eine Polarisierungsstrahlspalteinrichtung anstelle
des zweiten Halbspiegels vorgesehen wird, die Phase des Reflexionslaserstrahls,
der durch die Reflexionsoberfläche
des Targets reflektiert wird, um 90° mit Bezug auf den abgestrahlten
Laserstrahl verschoben, und die Polarisierungsstrahlspalteinrichtung
ermöglicht
nur dem Strahl hindurchzugehen, welcher die um 90° verschobene
Phase hat. Als ein Ergebnis werden Lichtstrahlen, die durch unnötige Reflexionsoberflächen reflektiert
werden, ausgeschaltet und das Reflexionslicht kann leichter unterschieden
werden. Ferner kann das 1/4-λ-Doppelbrechungsglied
an der Rückseite
des Flüssigkristallverschlusses
bzw. -shutters vorgesehen werden. Oder eine Polarisierungsplatte
kann anstelle der Strahlspalteinrichtung an einer Position angeordnet
werden, die näher
zu dem Target ist als der zweite Halbspiegel.
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Als Nächstes wird Beschreibung für die Messung
eines Neigungswinkels eines Tunnels 1 durch die Laservisiereinrichtung 10 gemäß der vorliegenden
Erfindung in Bezug auf die 11 und 12 gegeben.
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Das Target 61 wird an einem
Ende des Tunnels 1 installiert und die Laservisiereinrichtung 10 wird
an dem anderen Ende angeordnet. Das Target 61 hat einen
derartigen Aufbau, dass das abgestrahlte Zentrum bzw. die abgestrahlte
Mitte (der Schnittpunkt des Kreuzes 63) mit dem Zentrum
bzw. der Mitte eines Betonrohres 2 übereinstimmt, wenn das Betonrohr 2 verlegt
ist.
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Ähnlich
wird die Laservisiereinrichtung 10 an dem Betonrohr 2 über einen
Tragschenkel 41 angeordnet und das Empfangszentrum bzw.
die Empfangsmitte des Laserstrahls der Laservisiereinrichtung 10 stimmt
annähernd
mit dem Zentrum bzw. der Mitte des Betonrohrs 2 überein.
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Wenn die Laservisiereinrichtung 10 betätigt wird,
erfasst die Laservisiereinrichtung 10 automatisch das abgestrahlte
Zentrum bzw. die Mitte des Targets 61 durch die bereits
beschriebene Betätigung
und die Abstrahlposition des Laserstrahls ist mit dem Abstrahlzentrum
bzw. der Abstrahlmitte des Targets 61 ausgerichtet. In
diesem Fall sind die Abstrahlrichtung des Laserstrahls und der Neigungswinkel des
Neigungssensors mit der Neigung des Tunnels 1 ausgerichtet.
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Als Nächstes wird, damit der Neigungssensor
in eine horizontale Richtung gedreht wird, der Gradienteneinstellmotor 38 über die
Gradientensteuerung 48 getrieben und im Ergebnis der Erfassung wird
der Neigungssensor 16 in eine horizontale Position gedreht.
Ein Winkel zwischen dem Fall, wo der Laserstrahl in Richtung des
Abstrahlzentrums bzw. der Abstrahlmitte des Targets 61 abgestrahlt
wird, und dem Fall, wo das Erfassungsergebnis des Neigungssensors 16 eine
horizontale Position bezeichnet, wird durch die Kodiereinrichtung 43 erfasst.
Das somit erfasste Ergebnis ist der Neigungswinkel des Tunnels 1,
und der Neigungswinkel wird an der Anzeigeeinheit 50 angezeigt.
Der horizontale Winkel wird ebenfalls an der Anzeigeeinheit 50 angezeigt, wie
dies vorstehend beschrieben ist. Folglich können der Neigungswinkel und
der horizontale Winkel gemessen werden und die Ergebnisse der Messung können leicht
an der Anzeigeeinheit 50 gesehen werden. Als der Messvorgang
wird es ausreichen, nur die Laservisiereinrichtung 10 und
das Target 61 in dem Tunnel 1 zu installieren
und ein einziger ausführender
Arbeiter kann die Arbeit ausführen.
Ferner kann der Abstand ebenfalls gemessen werden, wie dies vorstehend
beschrieben ist.
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Bei einem Ausführungsbeispiel, das in 13 gezeigt ist, wird der
von der Laservisiereinrichtung 10 abgestrahlte Laserstrahl
in ein kreisförmig
polarisiertes Licht gedreht, damit die Erfassungsgenauigkeit des
Reflexionslichtes 58' durch
die erste Reflexionslaserstrahl-Erfassungseinrichtung 51 verbessert
werden kann und damit die Informationsmenge, die durch die Erfassung
des Reflexionslichtes 58' erhalten
wird, vergrößert werden
kann. Der Laserstrahl, der durch den ersten Halbspiegel 59 geht,
wird ferner durch ein 1/4-λ-Doppelbrechungsglied 71 geführt, um
ihn zu einem kreisförmig
polarisierten Laserstrahl umzulenken, und er wird von der Laservisiereinrichtung 10 abgestrahlt.
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15 zeigt
ein Target 90, das bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
verwendet wird.
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Das Target 90 ist von dem
Target 61 verschieden, insofern als ein 1/4-λ-Doppelbrechungsglied
an jeder der linken Reflexionsoberfläche 64, der rechten
Refle xionsoberfläche 65,
der oberen Reflexionsoberfläche 66 und
der unteren Reflexionsoberfläche 67 vorgesehen
ist, um sie zu polarisierten Reflexionsoberflächen 77, 78, 79 und 80 zu
bilden.
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Ein kreisförmig polarisierter Laserstrahl 58, der
von der Laservisiereinrichtung 10 abgestrahlt wird, wird
durch die polarisierten Reflexionsoberflächen 77, 78, 79 und 80 des
Targets 90 reflektiert und wird zu einem ringförmig polarisierten
Laserstrahl 58' umgelenkt,
welcher eine Richtung der Polarisierung hat, die unterschiedlich
von der des abgestrahlten ringförmig
polarisierten Laserstrahles 58 ist. Wenn der kreisförmig polarisierte
Laserstrahl 58' durch
das 1/4-λ-Doppelbrechungsglied 71 geht,
wird er zu einem linear polarisierten Laserstrahl umgelenkt, welcher
eine Richtung der Polarisierung hat, die um 90° von der des linear polarisierten
Laserstrahls abweicht, der von dem Laserstrahlabstrahler 55 abgestrahlt
wird. Der kreisförmige
polarisierte Laserstrahl 58' geht
durch eine polarisierte Platte 72 und wird von der ersten
Reflexionslaserstrahl-Erfassungseinrichtung 51 empfangen.
Die Richtung der Polarisierung der Polarisierungsplatte 72 wird
im Voraus mit der Richtung der Polarisierung des Strahls ausgerichtet, welcher
durch die Reflexionsoberfläche
des Targets 90 reflektiert wird und nach dem Durchgehen
in das 1/4-λ-Doppelbrechungsglied 71 eindringt.
-
Die erste Reflexionslaserstrahl-Erfassungseinrichtung 51 empfängt nur
den Lichtstrahl, welcher von der Laservisiereinrichtung 10 abgestrahlt
wird, und wird durch die polarisierten Reflexionsoberflächen 77, 78, 79 und 80 reflektiert.
Wenn störende Lichtstrahlen,
derart wie Sonnenlicht, die durch einen unnötigen Reflektor reflektiert
werden, eindringen, werden die Lichtstrahlen ausgeschaltet und die
Erfassungsgenauigkeit wird verbessert. Das Verfahren, um die abgestrahlte
Position an dem Target 90 herauszufinden, ist dasselbe,
wie dies für
das Target 61 erklärt
ist. Das heißt,
der Laserstrahl wird abgestrahlt, um in einer horizontalen Richtung
abzutasten, und die Position des gewichteten Zentrums bzw. der gewichteten
Mitte in einer horizontalen Richtung durch Reflexionslicht wird
erhalten. Dann wird ein vertikales Abtasten ausgeführt, um
die Position des gewichteten Zentrums bzw. der gewichteten Mitte
in einer vertikalen Richtung durch das Reflexionslicht zu erhalten.
-
Als Nächstes werden Beispiele anderer
Typen des Targets mit Bezug auf 16 bis 19 beschrieben.
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Das Target 19, das in 16 gezeigt ist, hat Reflexionsoberflächen 81 und 82 in
Form eines aufgestellten rechtwinkligen Dreieckes und eines umgedrehten
rechtwinkligen Dreieckes, die jeweils in symmetrischen Positionen
angeordnet sind.
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Ein kreisförmig polarisierter Laserstrahl 58', der von dem
Target 91 kommt, wird zu zwei impulsähnlichen Laserstrahlen umgelenkt
und Impulsdauern bei links und rechts variieren gemäß der Position, wo
der Laserstrahl zum Abtasten abgestrahlt wird. Eine Position, wo
linke und rechte Impulsdauern gleich zueinander sind, ist die Position,
wo der Laserstrahl durch den Schnittpunkt des Kreuzes 63 geht. Durch
Berechnen des Verhältnisses
(gewichtetes Zentrum bzw. gewichtete Mitte) der linken und der rechten
Impulsdauer ist es möglich,
die Position in einer horizontalen Richtung des Kreuzes 63 zu
erfassen. Deshalb ist es möglich,
wobei der Laserstrahl in einer horizontalen Richtung abgetastet
wird und die Abtastposition in einer vertikalen Richtung gegenüber dem
Target 91 bewegt wird, das Zentrum bzw. die Mitte der Abstrahlung
mit dem Schnittpunkt des Kreuzes 63 auszurichten. Deshalb
besteht keine Notwendigkeit, die horizontale Bewegung zu stoppen
und in einer vertikalen Richtung abzutasten, um die Position des
Zentrums bzw. der Mitte in einer vertikalen Richtung zu erhalten,
wie in den Fällen
der Targets 61 oder 90, wie dies in 6 oder 15 gezeigt ist, und die Arbeitseffizienz
wird verbessert.
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Das Target 92, das in 17 gezeigt wird, ist ebenfalls
dasselbe wie das Target 91. Reflexionsoberflächen 81 und 82 sind
an einer Ecke der Targetplatte 92 in Form eines aufgestellten
rechtwinkligen Dreiecks und eines umgedrehten rechtwinkligen Dreiecks
angeordnet, und zwar mit einer streifenähnlichen, nicht reflektierenden
Oberfläche 83 dazwischen
entlang der diagonalen Linie. Weil die Abstände von den Reflexionsoberflächen 81 und 82 oder der
nicht reflektierenden Oberfläche 83 zu
dem Kreuz 63 bereits bekannt sind, kann die Position des Schnittpunktes
des Kreuzes 63 durch Herausfinden des Zentrums bzw. des
Mittelpunkts jeder der Reflexionsoberflächen 81 und 82 und
der nicht reflektierenden Oberfläche 83 erhalten
werden.
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Bei dem Target 93, das in 18 gezeigt ist, sind eine
Reflexionsfläche 81 in
Form eines aufgestellten rechtwinkligen Dreiecks und eine nicht
reflektierende Oberfläche 84 in
Form eines umgedrehten rechtwinkligen Dreiecks angrenzend zueinander
angeordnet und eine streifenähnliche
Reflexionsoberfläche 85 ist
entlang der nicht reflektierenden Oberfläche 84 vorgesehen.
Wenn der Laserstrahl zum horizontalen Abtasten der Reflexionsoberfläche 81,
der nicht reflektierenden Oberfläche 84 und
der Reflexionsoberfläche 85 abgestrahlt
wird, wird ein impulsähnlicher
Reflexionslichtstrahl von den Reflexionsoberflächen 81 und 85 des
Targets 93 reflektiert. Durch Erfassen des Zustandes, wo
eine Impulsdauer des Reflexionslichtes von der Reflexionsoberfläche 81 mit
einer Dauer des vorstehenden Impulses zu dem Impuls des Reflexionslichtes
angeglichen wird, das durch die Reflexionsoberfläche 85 (Breite der nicht
reflektierenden Oberfläche 84)
reflektiert wird, ist es möglich,
das abgestrahlte Zentrum bzw. die abgestrahlte Mitte des Targets 93 in
derselben Weise zu erfassen, wie dies bereits beschrieben ist.
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Bei dem Target 94, das in 19 gezeigt ist, sind drei
streifenähnliche
Reflexionsoberflächen 86 in
Form eines Buchstabens "N" angeordnet. Wenn ein
Laserstrahl zum horizontalen Abtasten gegenüber dem Target 94 abgestrahlt
wird, werden drei impulsähnliche
Reflexionslichtstrahlen, die dieselbe Breite haben, von dem Target 94 reflektiert.
Die Position, wo die Abstände
der drei pulsähnlichen
Reflexionsstrahlen identisch miteinander sind, ist die Position,
wo der Laserstrahl durch den Schnittpunkt des Kreuzes 63 geht.
Wie dies bereits beschrieben ist, kann das abgestrahlte Zentrum
bzw. die abgestrahlte Mitte des Targets 94 erfasst werden.
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Es ist unnötig zu sagen, dass die Targets,
die in den 16 bis 19 gezeigt sind, als das
Ausführungsbeispiel
verwendet werden können,
das in 5 gezeigt ist,
wenn das 1/4-λ-Doppelbrechungsglied
nicht an der Reflexionsoberfläche
vorgesehen ist. Ferner kann die Reflexionsoberfläche nur eines der beiden des
aufgestellten Dreieckes oder des umgedrehten Dreieckes haben. In
diesem Fall kann die Breite in dem Fall, wo der abgetastete Laserstrahl, der
durch den Schnittpunkt des Kreuzes 63 geht, die Reflexionsober fläche durchquert,
im Voraus gemessen werden und an der Steuereinheit 45 als
ein Vergleichswert eingestellt werden. Oder die Reflexionsoberfläche kann
in einer Form gestaltet werden, die den Maximalwert oder den Minimalwert
hat, und derartige Extremwerte können
durch die Steuereinheit 45 erfasst werden.
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14 zeigt
ein anderes Ausführungsbeispiel
der Erfindung, welches die folgende Anordnung zusätzlich zu
dem Ausführungsbeispiel
hat, das in 13 gezeigt
ist.
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Ein Halbspiegel 73 ist zwischen
einem ersten Halbspiegel 59 und einer Fokussierlinse 60 angeordnet.
Einem kreisförmig
polarisierten Laserstrahl 58', der
durch den zweiten Halbspiegel 73 reflektiert wird, ist
es erlaubt, eine zweite Reflexionslaserstrahl-Erfassungseinrichtung 76 über eine
Fokussierlinse 74 und eine polarisierte Platte 75 zu
durchdringen, und ein Lichtempfangssignal von der zweiten Reflexionslaserstrahl-Erfassungseinrichtung 76 wird
in die Steuereinheit 45 eingegeben. Die polarisierte Platte 72 hat
eine Richtung der Polarisierung, die um 90° von der der Polarisierplatte 75 abweicht,
und sie ist in einer derartigen Weise angeordnet, dass die erste Reflexionslaserstrahl-Erfassungseinrichtung 51 und die
zweite Reflexionslaserstrahl-Erfassungseinrichtung 76 linear
polarisierte Laserstrahlen erfassen können, die jeweils eine Richtung
der Polarisierung haben, die um 90° abweicht. Die Steuereinheit 45 vergleicht
und berechnet ein Laserstrahlempfangssignal von der ersten Reflexionslaserstrahl-Erfassungseinrichtung 51 mit
einem Laserstrahlempfangssignal von der zweiten Reflexionslaserstrahl-Erfassungseinrichtung 76.
In dem Fall, dass der Halbspiegel 73 ein polarisierter
Spiegel ist, können
die polarisierten Platten 72 und 76 nicht verwendet
werden, und der ersten Halbspiegel 59 kann ein perforierter Spiegel
sein.
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Ein Target 95, das in einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist gestaltet, wie dies
in 20 gezeigt ist, um
eine Reflexionsoberfläche
in langer rechteckiger Form zu haben. Die Reflexionsoberfläche ist
durch eine Diagonallinie in zwei Abschnitte unterteilt. Einer der
unterteilten Abschnitte besteht aus einer die Polarisierung umwandelnden
Reflexionsoberfläche 87 und
die andere besteht aus einer die Polarisierung beibehaltenden Reflexionsoberfläche 88.
Die die Polarisierung umwandelnde Reflexionsoberfläche 87 in
der Form eines aufgestellten Dreiecks hat ein 1/4-λ- Doppelbrechungsglied
auf ihrer Oberfläche.
Sie wandelt die Richtung der Polarisierung des auftreffenden Laserstrahls
um und reflektiert ihn, und die die Polarisierung beibehaltende
Reflexionsoberfläche 88 in
der Form eines umgedrehten Dreiecks behält die Richtung der Polarisierung
des auftreffenden Laserstrahls bei und reflektiert ihn.
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Wenn ein kreisförmig polarisierter Laserstrahl 58 in
Richtung des Targets 95 für horizontales Abtasten abgestrahlt
wird, hat ein kreisförmig
polarisierter Laserstrahl 58',
der durch die die Polarisation umwandelnde Reflexionsoberfläche 87 reflektiert wird,
seine Richtung der Polarisation umgewandelt und geht durch das 1/4-λ-Doppelbrechungsglied 71. Nach
dem Gehen durch den zweiten Halbspiegel 73 stimmt die Richtung
der Polarisierung des Laserstrahls mit der Polarisierungsplatte 72 überein und der
Laserstrahl wird durch die erste Reflexionslaserstrahl-Erfassungseinrichtung 51 erfasst.
Wenn er durch den zweiten Halbspiegel 73 reflektiert wird,
hat der kreisförmig
polarisierte Laserstrahl 58' eine
Richtung der Polarisierung, die verschieden von der der Polarisierungsplatte 75 ist.
Der somit reflektierte, kreisförmig
polarisierte Laserstrahl 58' wird
durch die Polarisierungsplatte 75 unterbrochen und dringt
nicht in die zweite Reflexionslaserstrahl-Erfassungseinrichtung 76 ein.
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Der kreisförmig polarisierte Laserstrahl 58', der durch
die die Polarisierung beibehaltende Reflexionsoberfläche 88 reflektiert
wird, ist ein Reflexionsstrahl, welcher die Richtung der Polarisierung
beibehält.
Nach dem Gehen durch das 1/4-λ-Doppelbrechungsglied 71 stimmt
die Richtung der Polarisierung des Laserstrahls mit der der Polarisierungsplatte 75 überein,
während
sie mit der Polarisierungsplatte 72 nicht übereinstimmt.
Deshalb dringt der Laserstrahl nicht in die erste Reflexionslaserstrahl-Erfassungseinrichtung 51 ein,
sondern er dringt nur in die zweite Reflexionslaserstrahl-Erfassungseinrichtung 76 ein. Die
Steuereinheit 45 vergleicht das Lichtempfangssignal von
der ersten Reflexionslaserstrahl-Erfassungseinrichtung 51 mit
dem der zweiten Reflexionslaserstrahl-Erfassungseinrichtung 76 und
eine Position, wo Impulsdauern der Signale von den zwei Reflexionslaserstrahl-Erfassungseinrichtungen 51 und 76 aneinander
angeglichen werden, wird als die Position in Betracht gezogen, wo
der kreisförmig
polarisierte Laserstrahl 58 durch das Zentrum bzw. die
Mitte des Kreuzes
63 geht. Weil der Abstand von dem Zentrum bzw.
der Mitte der gesamten Reflexionsoberfläche des Targets 95 zu
dem Schnittpunkt des Kreuzes 63 bereits bekannt ist, kann
das abgestrahlte Zentrum bzw. die abgestrahlte Mitte des Targets 95 durch
Berechnung erhalten werden.
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Bei dem Target 96, das in 21 gezeigt ist, werden transparente
und halbtransparente Lichtübertragungsmaterialien
als die Targetplatte 62 verwendet, und ein Anzeiger bzw.
Indikator 89, der sein Zentrum bzw. Mittelpunkt in Übereinstimmung
mit dem Schnittpunkt des Kreuzes 63 hat, wird auf ihre Rückseite
gedruckt oder markiert, so dass die Abstrahlposition des kreisförmig polarisierten
Laserstrahls 58 von der Reflexionsoberflächenseite
bestätigt
werden kann.
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INDUSTRIELLE
ANWENDBARKEIT
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Wie dies vorstehend beschrieben ist,
wird die Laserbezugspegeleinstelleinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
zum Ausbilden einer Bezugslinie bei Tiefbauarbeit, um Betonrohre
usw. unter die Erde zu verlegen, oder anderer Bauarbeit verwendet und
ist zum Verbessern der Arbeitseffizienz beim Einstellen der Bezugslinie
oder zum Verhindern eines fehlerhaften Arbeitsablaufes während des
Einstellens der Bezugslinie wirksam.