JP2005121388A - 回転レーザ装置の受光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
受光装置が傾いていた場合、傾斜量と傾斜方向を検出可能とし、受光装置に傾きがあったとしても、正確な基準位置の検出、測量を可能とし、受光装置の構成の簡略化を図ると共に作業者の負担を軽減する。
【解決手段】
水平面に対して既知の角度で傾斜し、既知の広がり角を有する少なくとも２つのファンビーム３ａ，３ｂ，３ｃを回転照射する回転レーザ装置１の受光装置２であって、該受光装置が既知の関係で配置された少なくとも２つの受光部を具備する。
【選択図】 図１

Description

本発明は回転照射されるレーザ光線を受光し、受光状態により、作業位置を測定する受光装置に関するものである。

従来、レーザ光線を回転照射して、基準面を形成する代表的なシステムとしては、回転レーザ装置及び測定点に設置され回転レーザ装置からのレーザ光線を受光する受光装置がある。

回転レーザ装置は、光束断面が点状のレーザ光線を回転照射して基準面を形成するものである。例えば、レーザ光線を水平面内に回転照射することで、水平基準面が形成され、鉛直面内に回転照射することで鉛直基準面が形成され、傾斜面内に回転照射することで傾斜基準面が形成される。

受光装置は、レーザ光線を受光し検出する受光部を有し、該受光部が検出したレーザ光線に基づき水平基準位置、鉛直基準位置等の測定を行うものである。更に、回転レーザ装置がレーザ光線を回転照射することで、受光装置がレーザ光線を検出し、検出結果に基づき受光装置と回転レーザ装置間の測距を行うものである。

一般に受光装置は、棒状体の所要位置に所要長さを有する受光部が設けられており、受光部のレーザ光線の受光位置で受光装置と基準面との関係を検出し、受光装置を適正な位置に移動させるものであった。受光装置の設置は測定作業者により測定点に立設され、作業者が適宜受光装置を例えば上下に移動して、受光部がレーザ光線を受光するものであるので、受光部は所要の長さが必要である。

ところが、土木工事の様に作業が広範囲に亘る場合は、回転レーザ装置と受光装置との距離が大きくなり、作業性を考慮すると受光部の長さも長くなってくる。

そこで、本出願人は特許文献１に於いて、受光装置が点状の受光部を有するのみで、受光部とレーザ光線との位置関係を検出できる測定システムを提案している。

特許文献１では、回転レーザ装置が傾斜する複数の扇状レーザ光線を回転照射し、受光装置でレーザ光線を受光し易い様にすると共に、受光部が複数の扇状レーザ光線を受光した場合に生じる時間差に基づき、レーザ光線の基準位置からのずれを検出する様にしており、又レーザ光線に通信データを重畳して受光装置と回転レーザ装置間で通信を可能とし、受光装置側にずれ量、ずれの方向を伝達し、受光装置の位置調整が的確に行える様にしている。

然し乍ら、上記特許文献１では受光装置が鉛直に保持されていることを前提としており、例えば受光装置側に傾斜センサ等を設け、作業者が受光装置を鉛直に保持できる構成となっていなければならない。この為、受光装置が複雑になっており、更に作業者が傾斜センサに気を留めながら受光装置を鉛直に保持しなければならないという煩雑さがあった。又、受光装置と回転レーザ装置により測距を行う場合は、受光装置の下端が測点となり、受光装置が傾いていると下端と受光装置間のずれがそのまま測定誤差となるという問題があった。

更に、回転レーザ装置と受光装置間の距離の測定は別途測定手段を用意しなければならないという問題があった。

特開２００２−３９７５５号公報

本発明は斯かる実情に鑑み、受光装置が傾いていた場合、傾斜量と傾斜方向を検出可能とし、受光装置に傾きがあったとしても、正確な基準位置の検出、測量を可能とし、受光装置の構成の簡略化を図ると共に作業者の負担を軽減しようとするものである。

本発明は、水平面に対して既知の角度で傾斜し、既知の広がり角を有する少なくとも２つのファンビームを回転照射する回転レーザ装置の受光装置であって、該受光装置が既知の関係で配置された少なくとも２つの受光部を具備する回転レーザ装置の受光装置に係り、又前記受光装置は３以上の受光部を有し、少なくとも１つは受光部を結ぶ線上から外れた位置に設けられている回転レーザ装置の受光装置に係り、又前記受光装置は３以上の受光部を有し、該３以上の受光部の内、少なくとも２つは前記回転レーザ装置に対面する面上に設けられ、少なくとも１つは該面から外れた位置に設けられた回転レーザ装置の受光装置に係り、又前記受光部が前記ファンビームを受光する時間差に基づき前記回転レーザ装置と前記受光装置間の距離を演算する演算部を具備する回転レーザ装置の受光装置に係り、又所要の手段で得られた前記回転レーザ装置と前記受光装置間の距離と、前記受光部が前記ファンビームを受光する時間差に基づき前記受光装置の傾き角、捻転角を演算する演算部を具備する回転レーザ装置の受光装置に係り、又前記受光装置の傾き角、捻転角を基に前記回転レーザ装置と前記受光装置間の距離を補正する回転レーザ装置の受光装置に係り、更に又前記受光装置がＧＰＳ測定装置と演算部とを具備し、該演算部は前記ＧＰＳ測定装置の測定結果を基に前記回転レーザ装置と前記受光装置間の距離を演算し、又演算された距離と前記受光部が前記ファンビームを受光する時間差に基づき前記受光装置の傾き角を演算し、該傾き角を基に前記ＧＰＳ測定装置の測定結果を補正する回転レーザ装置の受光装置に係るものである。

本発明によれば、水平面に対して既知の角度で傾斜し、既知の広がり角を有する少なくとも２つのファンビームを回転照射する回転レーザ装置の受光装置であって、該受光装置が既知の関係で配置された少なくとも２つの受光部を具備するので、２つの受光部の受光状態を基に回転レーザ装置と受光装置の距離が演算できる。

又本発明によれば、前記受光装置は３以上の受光部を有し、少なくとも１つは受光部を結ぶ線上から外れた位置に設けられているので、３以上の受光部の受光状態を基に受光装置の傾き角、捻転角を検出できる。

更に又本発明によれば、前記受光装置の傾き角、捻転角を基に前記回転レーザ装置と前記受光装置間の距離を補正するので、又前記受光装置がＧＰＳ測定装置と演算部とを具備し、該演算部は前記ＧＰＳ測定装置の測定結果を基に前記回転レーザ装置と前記受光装置間の距離を演算し、又演算された距離と前記受光部が前記ファンビームを受光する時間差に基づき前記受光装置の傾き角を演算し、該傾き角を基に前記ＧＰＳ測定装置の測定結果を補正するので受光装置を鉛直状態に保持することなく正確な測定が可能となる等の優れた効果を発揮する。

以下、図面を参照しつつ本発明を実施する為の最良の形態を説明する。

先ず、図１〜図３に於いて、本実施の形態に使用される回転レーザ装置、受光装置について概略を説明する。

回転レーザ装置１は、複数の扇形レーザ光線を回転照射し、受光装置２は前記扇形レーザ光線を受光する少なくとも２つの受光部を具備している。

三脚５が略既知点Ｘに略合致する様に設置され、該三脚５に前記回転レーザ装置１が取付けられる。該回転レーザ装置１は、本体部６と該本体部６に回転自在に設けられた回動部７を具備し、該回動部７よりレーザ光線３が回転照射される。前記受光装置２は所要の支持手段により保持される。図１は野外での実施状態を示しており、該受光装置２は作業者により手持ち可能なロッド８に設置されている。

前記レーザ光線３は複数のファンビームで構成され、例えば鉛直なファンビーム３ａ，３ｂ及び該ファンビーム３ａ，３ｂに対して対角線上にθの角度で傾斜したファンビーム３ｃによりＮ字状に構成されている。又、前記ファンビーム３ａ，３ｂはそれぞれαの広がり角度で±δの方向に照射されている（図６参照）。尚、該ファンビーム３ａ，３ｂは必ずしも鉛直である必要はなく、該ファンビーム３ａ，３ｂが相互に平行で水平面に対して交差していればよい。

前記回転レーザ装置１について、図２、図３により説明する。

本実施の形態に係る回転レーザ装置１はケーシング１０と、投光光軸１１（後述）を有するレーザ投光器１２とを具備し、該レーザ投光器１２は前記ケーシング１０に傾動可能に収納されている。

切頭円錐形の凹部１３が前記ケーシング１０の上面中央に形成され、前記レーザ投光器１２が前記凹部１３の中央を上下方向に貫通する。前記レーザ投光器１２は傾斜することができる様に、球面座１４を介して前記凹部１３に支持される。前記レーザ投光器１２の上部に前記回動部７が回転自在に設けられ、該回動部７にはペンタプリズム１５が設けられている。

前記回動部７には走査ギア１６が設けられ、前記レーザ投光器１２には駆動ギア１７を有する走査モータ１８が設けられ、前記回動部７は前記走査モータ１８により前記駆動ギア１７、走査ギア１６を介して回転駆動される。

前記ケーシング１０の内部には、前記レーザ投光器１２の周囲に設けられた２組の傾斜機構１９（一方は図示せず）が収納され、該傾斜機構１９は傾斜用モータ２１と、前記レーザ投光器１２と平行な方向の回転中心を有する傾斜用スクリュー２２と、該傾斜用スクリュー２２に螺合する傾斜ナット２３とを有する。

前記レーザ投光器１２は前記投光光軸１１に対して直交する方向に延出する傾斜アーム２４を２本（一方は図示せず）有し、又両傾斜アーム２４は直交している。該傾斜アーム２４の先端には断面円形のピンが突設され、前記傾斜アーム２４は前記ピンを介して前記傾斜機構１９と係合している。

前記傾斜用モータ２１は駆動ギア２５、傾斜用ギア２６を介して前記傾斜用スクリュー２２を回転させることができる。該傾斜用スクリュー２２の回転により前記傾斜ナット２３が上下に移動し、該傾斜ナット２３が上下動することによって前記傾斜アーム２４が傾動し、前記レーザ投光器１２が傾斜する。又、図示していないもう一組の傾斜機構は、前記傾斜機構１９と同様の機構によって、該傾斜機構１９が傾斜する方向と直交する方向に前記レーザ投光器１２を傾斜させる。

前記傾斜アーム２４に平行な固定傾斜センサ２７と、前記傾斜アーム２４に対して直角方向の固定傾斜センサ２８が前記レーザ投光器１２の中間部に設けられる。前記固定傾斜センサ２７、固定傾斜センサ２８により前記レーザ投光器１２の任意な方向の傾斜角を検出でき、前記固定傾斜センサ２７、固定傾斜センサ２８の検出結果に基づき、２組の前記傾斜機構１９により２本の前記傾斜アーム２４を介して前記レーザ投光器１２を傾斜させ、該レーザ投光器１２が常に鉛直になる様に制御を行うことができる。又、任意の角度にも傾斜させることができる。

該レーザ投光器１２及び前記回動部７について図３により説明する。

前記投光光軸１１上に配置されたレーザ光線発光部３１、コリメートレンズ３２等により投光光学系３３が構成され、該投光光学系３３は前記レーザ投光器１２内に収納されている。

前記回動部７はプリズムホルダ３４を有し、該プリズムホルダ３４は前記ペンタプリズム１５及び該ペンタプリズム１５の下側に設けられた回折格子（ＢＯＥ）３５を保持している。

前記レーザ光線発光部３１から発せられるレーザ光線３は前記コリメートレンズ３２により平行光線とされ、前記回折格子３５に入射する。入射したレーザ光線３は前記回折格子３５によって前記３つのファンビーム３ａ，３ｂ，３ｃに分割形成される。該ファンビーム３ａ，３ｂ，３ｃは、前記ペンタプリズム１５によって水平方向に偏向され、前記プリズムホルダ３４の投光窓３６から照射される。

尚、前記回折格子３５は前記レーザ光線３が前記ペンタプリズム１５で偏向された後に透過する位置に配置してもよい。又、図２中、３７は前記回動部７の回転角を検出するエンコーダ、３８は円筒状の透明なカバーである。

又、前記レーザ光線発光部３１は発光制御部３９によって発光状態が制御され、例えば前記レーザ光線３を変調する等の方法により該レーザ光線３に通信データを重畳可能となっており、前記回転レーザ装置１の照射回転方向の位置情報等のデータを前記受光装置２に向け光通信が可能となっている。

尚、通信手段としては別途無線通信機を設け、前記受光装置２には無線通信によりデータを送信してもよい。

次に、該受光装置２について図４、図５により説明する。

該受光装置２は、前記ファンビーム３ａ，３ｂ，３ｃを検出する為の受光ユニット４１と、表示部４２、指標表示部４３と、ブザー等の警告部４４と、入力キー等の入力部４５とを有する。前記受光ユニット４１は複数、例えば上下に２個レーザダイオード等の発光素子で構成された受光部４１ａ，４１ｂを具備し、該受光部４１ａと前記受光部４１ｂとの間の距離Ｄは既知の値となっている。更に、前記受光装置２は、記憶部４６、演算部４７、受光信号処理回路４８、受光信号出力部４９を内蔵している。

前記表示部４２には、例えば、前記レーザ光線３の回転中心点と前記受光部４１とを結ぶ直線と水平基準面との成す角度（仰角γ（図８参照））、前記受光装置２と前記回転レーザ装置１間の距離が表示される。又、前記指標表示部４３は、前記レーザ光線３の走査位置が水平中心にある場合は中央の線、水平中心に対して上側、下側のいずれかにある場合は、３角形により表される指標を備えている。

前記受光信号処理回路４８は、前記受光ユニット４１からの前記ファンビーム３ａ，３ｂ，３ｃを受光した場合の受光信号が入力され、受光の有無を検出すると共にＡ／Ｄ変換等所要の信号処理をすると共に前記ファンビーム３ａ，３ｂ，３ｃに重畳された通信データを抽出分析して、前記演算部４７に入力する。後述する様に、該演算部４７は前記受光信号処理回路４８からの信号に基づき仰角γを演算し、更に前記受光部４１ａと受光部４１ｂとの位置関係を基に、前記回転レーザ装置１と受光装置２間の距離Ｌ、或は前記ロッド８の傾きを演算する。更に前記演算部４７は演算結果を前記記憶部４６に入力し、或は前記表示部４２に表示させる。又、前記受光信号出力部４９を介して演算結果を光通信で前記回転レーザ装置１に送信する。

尚、前記既知点Ｘ等の位置情報は前記入力部４５により事前に前記記憶部４６に入力しておいてもよい。又、前記回転レーザ装置１が通信手段として無線通信機を具備している場合は、前記受光装置２には無線受信機が設けられる。

前記受光信号出力部４９は、前記演算部４７が演算して得られた結果を出力する。前記受光信号出力部４９からの出力は、前記指標表示部４３を駆動する信号として使用される。

以下、図６〜図１０を参照して作動を説明する。

既知点Ｘに前記三脚５を介して前記回転レーザ装置１が設置され、前記固定傾斜センサ２７、固定傾斜センサ２８の検出結果に基づき前記傾斜機構１９が駆動され、前記レーザ投光器１２が鉛直になる様に調整される。

前記ロッド８が目標位置に設置される。該ロッド８の所定の高さ、即ち地表より既知の高さに前記受光装置２が取付けられている。尚、該受光装置２には予め前記入力部４５より前記受光部４１ａと受光部４１ｂ間の距離Ｄが入力され、この距離Ｄは前記演算部４７を介して前記記憶部４６に記憶されている。

前記受光装置２の高さ、即ち前記受光部４１ａ，４１ｂの基準面に対する高低差、前記回転レーザ装置１と受光装置２間の距離Ｌ及び前記受光部４１ａ，４１ｂに対する仰角γ1 ，γ2 は該受光部４１ａ，４１ｂの受光信号の受光状態及び前記距離Ｄに基づき演算される。

又、前記仰角γ1 ，γ2 は前記ファンビーム３ａ，３ｂ，３ｃを前記受光部４１ａ、受光部４１ｂがそれぞれ受光することによって発せられる受光信号に基づき前記演算部４７により算出される。前記警告部４４は前記受光ユニット４１が前記レーザ光線３の受光範囲を外れた場合等にブザー等を鳴らし、作業者に注意を促す。

以下、仰角γ、前記受光装置２位置での水平線に対する高低差について、図６を参照して説明する。図６は前記受光部４１と前記レーザ光線３との関係を示し、Ｈの高さが基準面の高さ即ち前記レーザ光線３の中心高さ、即ち水平を示している。

該レーザ光線３が回転照射され、該レーザ光線３が前記受光ユニット４１の例えば前記受光部４１ａを横切る。ここで、前記レーザ光線３が前記ファンビーム３ａ，３ｂ，３ｃで構成されているので、前記受光部４１ａが点状の受光素子であっても受光が可能であり、前記受光装置２の位置合せを正確に行わなくてもよい。

前記レーザ光線３が前記受光部４１ａを横切ることで、前記ファンビーム３ａ，３ｂ，３ｃそれぞれが前記受光部４１ａを通過し、該受光部４１ａからは各前記ファンビーム３ａ，３ｂ，３ｃに対応した３つの受光信号５１ａ，５１ｂ，５１ｃが発せられる。

前記受光部４１ａが前記レーザ光線３に対して図６〜図９に示すＡ点の位置にある場合、即ち前記受光部４１ａが前記レーザ光線３の中心にある場合の受光信号は、図１０（Ａ）で示され、前記３つの受光信号５１ａ，５１ｃ，５１ｂの時間間隔ｔ（＝ｔ0 ／２）は等しくなる。尚、前記回動部７は定速度回転で駆動され、図中、Ｔは前記レーザ光線３が一回転する周期である。

又、前記受光部４１ａが前記レーザ光線３の中心よりずれ、図６〜図９に示すＢ点の位置にある場合の前記受光信号５１ａ，５１ｃ，５１ｂの時間間隔は異なる（図１０（Ｂ）参照）。図７中、前記受光部４１ａが図の右から左へと相対移動する（レーザ光線３が図中左から右へ移動する）として、前記受光信号５１ａと受光信号５１ｃとの時間間隔ｔが短く、該受光信号５１ｃと受光信号５１ｂとの間隔が長くなる。

尚、図６で示される図は前記受光装置２と回動部７の距離に拘らず相似形であるので、時間間隔比を求めることで、無次元化した図形中の通過位置が演算できる。従って、前記受光部４１ａに関し、前記回動部７を中心としたＢ点位置迄の仰角γ1 は下記（１）式により演算できる。

γ1 ＝δ（１−２ｔ1 ／ｔ0 ）ｔａｎθ …（１）

同様にして前記受光部４１ｂの仰角γ2 は、下記（２）式により演算できる。

γ2 ＝δ（１−２ｔ2 ／ｔ0 ）ｔａｎθ …（２）

更に、仰角γ1 、γ2 と前記距離Ｄにより前記回転レーザ装置１と受光装置２間の距離Ｌを下記式により演算することができる。

図１１を参照して説明する。

水平位置から前記受光部４１ａ迄の距離をｄ1 、前記受光部４１ｂ迄の距離をｄ2 とすると、下記式により距離Ｌが演算できる。

ｄ1 ＝Ｌｔａｎ（γ1 ） …（３）
ｄ2 ＝Ｌｔａｎ（γ2 ） …（４）
Ｄ＋ｄ1 ＝ｄ2 …（５）

従って、
Ｌ＝Ｄ／（ｔａｎ（γ2 ）−ｔａｎ（γ1 ）） …（６）

又、距離Ｌが求められることで、式（３）、式（４）により前記受光部４１ａ、受光部４１ｂ迄の高低差ｄ1 、ｄ2 が演算できる。

上記した距離Ｌは、前記ロッド８が鉛直であることを想定して求めており、作業者が保持する場合は、該ロッド８が傾いていることが考えられる。該ロッド８が、前記回転レーザ装置１に対面して左右方向に傾いた場合は、前記受光部４１ａ、受光部４１ｂが鉛直な前記ファンビーム３ａ，３ｂを受光した場合に、時間差を生じるので、時間差に基づき傾斜を補正することができる。

ところが、前記ロッド８が前記回転レーザ装置１に対面して前後方向に傾斜した場合は、図１２に示される様に、前記ロッド８の傾斜が仰角に反映されないので、誤差を生じる場合がある。尚、前記受光装置２に傾き検出装置を設けて、前記ロッド８を鉛直に保持する様にすれば、前記距離は誤差なく演算できる。従って、前記回転レーザ装置１に測距装置を具備しなくても前記回転レーザ装置１と受光装置２間の距離を測定できる。

次に、受光装置２に受光部を３個設ける場合について説明する。受光装置２に受光部を３個設けることで、受光部からの受光信号で前記ロッド８の傾斜角、傾斜方向を検出でき、測定した距離Ｌの補正が可能となり、該ロッド８が鉛直に保持されてなくても、正確な距離Ｌの測定が可能となる。

図１３は受光部４１を３個設けた場合の、受光装置２を示している。

受光部４１ａ、受光部４１ｂの間に受光部４１ｃを設け、該受光部４１ｃと前記受光部４１ａとの距離はＡであり、更に前記受光部４１ｃは前記受光部４１ａ、受光部４１ｂを結ぶ線上からＢだけ引込んだ位置に配設されている。

図１４はロッド８が回転レーザ装置１に対面して前後方向にθ1 傾斜した場合を示している。この場合も、前記受光部４１ａ、受光部４１ｂ、受光部４１ｃそれぞれに対して、前述した様に、仰角γ1 ，γ2 ，γ3 を求めることができ、前記受光装置２に於ける距離Ａ、距離Ｂ、距離Ｄは既知であるので、前記受光部４１ａ、受光部４１ｂ、受光部４１ｃの高低差ｄ1 ，ｄ2 ，ｄ3 は下記式により求められる。

ｄ1 ＝Ｌｔａｎ（γ1 ） …（７）
ｄ2 ＝（Ｌ＋Ｄｓｉｎ（θ1 ））ｔａｎ（γ2 ） …（８）
ｄ3 ＝（Ｌ＋Ａｓｉｎ（θ1 ）＋Ｂｃｏｓ（θ1 ））ｔａｎ（γ3 ）…（９）
ｄ2 ＝ｄ1 ＋Ｄｓｉｎ（θ1 ） …（１０）
ｄ3 ＝ｄ1 ＋Ａｃｏｓ（θ1 ）−Ｂｓｉｎ（θ1 ） …（１１）

更に、仰角γ1 ，γ2 ，γ3 と高低差ｄ1 ，ｄ2 ，ｄ3 が求められることで、水平方向の誤差（図１２参照）が求められ、前記回転レーザ装置１と受光装置２間の測定距離を補正することができる。尚、前記ロッド８が、前記回転レーザ装置１に対面して左右方向に傾いた場合は、前述した様に前記受光部４１ａ、受光部４１ｂが鉛直なファンビーム３ａ，３ｂを受光した場合に、時間差を生じるので、時間差に基づき傾斜を補正することができる。

図１５は、ロッド８が回転レーザ装置１に対面して前後方向にθ1 傾斜し、更に前記ロッド８が軸心を中心にθ2 捻転した場合を示している。

この場合も、前記受光部４１ａ、受光部４１ｂ、受光部４１ｃそれぞれに対して、仰角γ1 ，γ2 ，γ3 を求めることができる。更に、前記ロッド８が捻転することで、前記受光部４１ａ、受光部４１ｂを含む鉛直面内から前記受光部４１ｃが外れ、又ファンビーム３ａ，３ｂは鉛直方向に広がっているので、図１６に示される様に、前記受光部４１ａ、受光部４１ｂに対して前記受光部４１ｃの受光時期がｔだけずれる。

ここで、δ＝２πｔ／Ｔ （図１０参照、Ｔはレーザ光線の回転周期）

図１５に示される幾何学的関係から、

ｔａｎ（δ）＝Ｂｓｉｎ（θ2 ）／（Ｌ＋Ａｓｉｎ（θ1 ）＋Ｂｃｏｓ（θ1 ）×ｃｏｓ（θ2 ）） …（１２）
∴ｔａｎ（２πｔ／Ｔ）＝Ｂｓｉｎ（θ2 ）／（Ｌ＋Ａｓｉｎ（θ1 ）＋Ｂｃｏｓ（θ1 ）×ｃｏｓ（θ2 ）） …（１３）

又、
ｄ1 ＝Ｌｔａｎ（γ1 ） …（１４）
ｄ2 ＝（Ｌ＋Ｄｓｉｎ（θ1 ））ｔａｎ（γ2 ） …（１５）
ｄ3 ＝（Ｌ＋Ａｓｉｎ（θ1 ）＋Ｂｃｏｓ（θ1 ）×ｃｏｓ（θ2 ））ｔａｎ（γ3 ） …（１６）
ｄ2 ＝ｄ1 ＋Ｄｓｉｎ（θ1 ） …（１７）
ｄ3 ＝ｄ1 ＋Ａｃｏｓ（θ1 ）−Ｂｓｉｎ（θ1 ）×ｃｏｓ（θ2 ）…（１８）
となる。

従って前記受光部４１ａ、受光部４１ｂ、受光部４１ｃの高低差ｄ1 ，ｄ2 ，ｄ3 及び前記受光装置２の受光部４１ａと回転レーザ装置１間の水平距離Ｌ、前記ロッド８の傾斜角θ1 、該ロッド８の捻転角θ2 が求められる。又、仰角γ1 ，γ2 ，γ3 と高低差ｄ1 ，ｄ2 ，ｄ3 及び水平距離Ｌ、傾斜角θ1 、捻転角θ2 に基づき前記受光部４１ａ、受光部４１ｂ、受光部４１ｃの水平誤差が求められ、前記回転レーザ装置１と受光装置２間の測定距離を補正することができる。

尚、前記ロッド８が、前記回転レーザ装置１に対面して左右方向に傾いた場合は、図１６に於いて、前記受光部４１ａの信号と受光部４１ｂの信号間にも信号差が生じるので、この時間差に基づき傾斜を補正することができる。

尚、複数の扇形ビームで構成される形状は、Ｎ字状でなくとも、少なくとも１つが傾斜しており、傾斜角等形状に関して既知のものであればよい。

又、受光装置２に於ける受光部の個数、配置については、図１３（Ｂ）〜図１３（Ｄ）にも示される様に、種々変更が可能である。尚、図１３（Ａ）〜図１３（Ｄ）では１つの受光部４１ｃが、他の受光部４１ａ，４１ｂ，４１ｄ，４１ｅを含む平面から外れた構成を示しているが、全ての受光部４１が同一平面内にあってもよい。受光部４１の個数、配置は、少なくとも３個で、該３個の受光部４１の配置が同一線上にない配置となっていればよい。

上述した様に、回転レーザ装置１が測距部を具備してなく、又受光装置２が傾斜センサを具備してなくとも、回転レーザ装置１と受光装置２間の距離を精度よく測定することができる。

尚、前記受光装置２側にＧＰＳ測定装置を設けてもよい。ＧＰＳ測定装置は、例えば前記ロッド８の上端に設けられ、該ＧＰＳ測定装置と前記ロッド８下端との距離は既知となっている。ＧＰＳ測定装置を設けることで、ＧＰＳ測定装置の絶対平面位置が測定でき、ＧＰＳ測定装置が測定した位置と前記回転レーザ装置１が設置される既知点の位置とで、受光装置２と回転レーザ装置１間の距離が演算でき、更に前記受光装置２により前記ロッド８の傾斜を測定でき、該ロッド８の下端とＧＰＳ測定装置間の距離が既知であることから、該ロッド８の傾斜に起因する誤差を補正でき、高精度の距離測定が可能となる。

この場合も、作業者はロッド８の鉛直を気にすることなく、距離測定が行え、作業者の負担が軽減する。

本発明の実施の形態を示す概略図である。 本発明の実施の形態に使用される回転レーザ装置の断面図である。 該回転レーザ装置のレーザ投光器を示す断面図である。 本発明の実施の形態に使用される受光装置の正面図である。 本発明の実施の形態を示す概略ブロック図である。 本発明の実施の形態の作用を示す斜視説明図である。 本発明の実施の形態の作用を示す正面説明図である。 本発明の実施の形態の作用を示す側面説明図である。 本発明の実施の形態の作用を示す平面説明図である。 （Ａ）（Ｂ）は受光装置の受光信号を示す説明図である。 本発明の実施の形態に於ける距離測定の説明図である。 本発明の実施の形態の作用を示す説明図である。 （Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）は、本発明に使用される受光装置を示す概略斜視図である。 本発明の他の実施の形態の作用を示す説明図である。 本発明の他の実施の形態の作用を示す説明図である。 本発明の他の実施の形態に於ける受光装置の受光信号を示す説明図である。

符号の説明

１ 回転レーザ装置
２ 受光装置
３ レーザ光線
３ａ ファンビーム
３ｂ ファンビーム
３ｃ ファンビーム
７ 回動部
８ ロッド
４１ 受光ユニット
４１ａ 受光部
４１ｂ 受光部
４１ｃ 受光部
４７ 演算部

Claims (7)

1. 水平面に対して既知の角度で傾斜し、既知の広がり角を有する少なくとも２つのファンビームを回転照射する回転レーザ装置の受光装置であって、該受光装置が既知の関係で配置された少なくとも２つの受光部を具備することを特徴とする回転レーザ装置の受光装置。
2. 前記受光装置は３以上の受光部を有し、少なくとも１つは受光部を結ぶ線上から外れた位置に設けられている請求項１の回転レーザ装置の受光装置。
3. 前記受光装置は３以上の受光部を有し、該３以上の受光部の内、少なくとも２つは前記回転レーザ装置に対面する面上に設けられ、少なくとも１つは該面から外れた位置に設けられた請求項１の回転レーザ装置の受光装置。
4. 前記受光部が前記ファンビームを受光する時間差に基づき前記回転レーザ装置と前記受光装置間の距離を演算する演算部を具備する請求項１の回転レーザ装置の受光装置。
5. 所要の手段で得られた前記回転レーザ装置と前記受光装置間の距離と、前記受光部が前記ファンビームを受光する時間差に基づき前記受光装置の傾き角、捻転角を演算する演算部を具備する請求項２の回転レーザ装置の受光装置。
6. 前記受光装置の傾き角、捻転角を基に前記回転レーザ装置と前記受光装置間の距離を補正する請求項５の回転レーザ装置の受光装置。
7. 前記受光装置がＧＰＳ測定装置と演算部とを具備し、該演算部は前記ＧＰＳ測定装置の測定結果を基に前記回転レーザ装置と前記受光装置間の距離を演算し、又演算された距離と前記受光部が前記ファンビームを受光する時間差に基づき前記受光装置の傾き角を演算し、該傾き角を基に前記ＧＰＳ測定装置の測定結果を補正する請求項１の回転レーザ装置の受光装置。

Images