JP2010216908A - 測量システム - Google Patents

Abstract

【課題】レーザ基準面の経時的誤差についてリアルタイムで補正し、作業を中断させることなく常に正確なレーザ基準面の情報を提供可能とする。
【解決手段】既知点に設置され、少なくとも１つが傾斜した２以上の扇状レーザ光線３を回転照射し、レーザ基準面を形成する回転レーザ装置１と、移動可能な支持体９に設けられ、前記レーザ光線を受光すると共に受光位置での仰角を演算する受光装置４と、前記レーザ基準面内の既知の位置に設置されたモニタ受光装置１１とを具備し、該モニタ受光装置は、前記レーザ光線を検知するモニタ受光センサと、前記レーザ基準面の基準値を記憶する記憶部と、前記モニタ受光センサの受光結果と前記基準値とに基づき前記レーザ基準面の経時的位置変化を演算する演算制御部と、前記経時的位置変化を補正情報として前記受光装置又は／及び前記回転レーザ装置へ送信する送信部とを有する。
【選択図】図５

Description

本発明は、レーザ光線を回転照射してレーザ基準面を形成し、該レーザ基準面に基づき位置を測定する測量システムに関するものである。

広範囲に基準面を形成するものとしてレーザ光線を回転照射する回転レーザ装置があり、又、ブルドーザ等の作業機械に受光器を設置し、受光器でレーザ基準面を検出しつつ整地等の土木工事を行う測量システムがある。

又、回転レーザ装置の１つとして、少なくとも１つが既知の角度で傾斜した複数の扇状ビームを回転照射するものがあり、斯かる回転レーザ装置では、レーザ光線を受光し、複数の扇状ビームの受光時間差に基づき、回転レーザ装置を基準とした仰角、高低位置を測定できる。

回転レーザ装置を設置し、作業機械に受光器を設置し、レーザ基準面に基づき土木工事を施工する場合、作業は朝から夕方に至る等、長時間となるのが通常であり、気温の変化も大きく、回転レーザ装置が気温変化の影響を受ける。例えば、回転機構部の回転軸が温度変化で傾斜する等してレーザ光線の照射方向に変化が生じる。或は、振動等で回転レーザ装置の設置姿勢が変化する等が考えられる。これらの変化は、形成されるレーザ基準面の経時的な位置変化として現れ、本来水平であるべきレーザ基準面が傾斜成分を有することになる。レーザ基準面が傾斜し、或は位置変化があると、該レーザ基準面を基準として施工している土木工事に誤差を生じる。

従来、レーザ基準面の経時的誤差が許容できない場合は、一日の作業時間中、所定時間間隔で点検測定を行い、測定結果を補正するか、或はその都度レーザ基準面の再設定を行い、精度の確保を行っていた。

測定結果を補正する場合、作業が繁雑であり、又レーザ基準面の再設定を行う場合は、作業員が回転レーザ装置迄戻り、再設定作業をしなければならず、やはり作業が煩雑となる。又、再設定迄に生じた誤差については補正できない。更に、再設定中は作業が中断するので、作業能率が悪くなる等の不具合を有していた。

尚、少なくとも１つが既知の角度で傾斜した複数の扇状ビームを回転照射する回転レーザ装置、該回転レーザ装置を用いた測量システムについては、特許文献１、特許文献２に示されるものがある。

特開２００４−２１２０５８号公報 特開２００５−２７４２２９号公報

本発明は斯かる実情に鑑み、レーザ基準面の経時的誤差についてリアルタイムで補正し、作業を中断させることなく常に正確なレーザ基準面の情報を提供可能とするものである。

本発明は、既知点に設置され、少なくとも１つが傾斜した２以上の扇状レーザ光線を回転照射し、レーザ基準面を形成する回転レーザ装置と、移動可能な支持体に設けられ、前記レーザ光線を受光すると共に受光位置での仰角を演算する受光装置と、前記レーザ基準面内の既知の位置に設置されたモニタ受光装置とを具備し、該モニタ受光装置は、前記レーザ光線を検知するモニタ受光センサと、前記レーザ基準面の基準値を記憶する記憶部と、前記モニタ受光センサの受光結果と前記基準値とに基づき前記レーザ基準面の経時的位置変化を演算する演算制御部と、前記経時的位置変化を補正情報として前記受光装置又は／及び前記回転レーザ装置へ送信する送信部とを有する測量システムに係るものである。

又本発明は、前記回転レーザ装置の設置位置と前記モニタ受光装置の設置位置から、前記レーザ基準面が基準状態に設定された場合の前記モニタ受光装置の受光予定位置と実際に受光した場合の受光位置から補正残を求め、該補正残と前記経時的位置変化とに基づき前記補正情報を生成する測量システムに係るものである。

又本発明は、前記モニタ受光装置が複数、既知点に設けられ、各モニタ受光装置により前記レーザ基準面の前記経時的位置変化が演算され、前記補正情報は複数の経時的位置変化に基づき生成される測量システムに係るものである。

又本発明は、前記補正情報は前記仰角の変化の情報であり、該補正情報に基づき前記受光装置によって得られる仰角が補正される測量システムに係るものである。

又本発明は、前記回転レーザ装置が複数、既知点に設けられ、各回転レーザ装置が形成するレーザ基準面の重合する部分の既知点に少なくとも１つのモニタ受光装置が設けられた測量システムに係るものである。

又本発明は、前記回転レーザ装置が複数、既知点に設けられ、各回転レーザ装置が形成するレーザ基準面の重合する部分の既知点に２つのモニタ受光装置が設けられ、該２つのモニタ受光装置を結ぶ線を２つのレーザ基準面の境界とし、該境界を含む所定範囲がスムージング領域として設定され、前記２つのモニタ受光装置が２つのレーザ基準面を検出した場合の検出位置にズレがある場合は、何れか一方のモニタ受光装置が、検出した位置に基づき前記スムージング領域内で前記２つのレーザ基準面を接続するスムージング面を演算し、該スムージング面のデータを補正情報として前記受光装置又は／及び前記回転レーザ装置へ送信する測量システムに係るものである。

又本発明は、一方のレーザ基準面から他方のレーザ基準面に移行する際に求められる前記スムージング面は、前記一方のレーザ基準面が前記境界を横切る位置から前記他方のレーザ基準面が前記スムージング領域の前記境界を横切る位置に掛渡るものである測量システムに係り、又一方のレーザ基準面から他方のレーザ基準面に移行する際に求められる前記スムージング面は、前記一方のレーザ基準面が前記スムージング領域の一方の境界を横切る位置から、前記他方のレーザ基準面が前記スムージング領域の他方の境界を横切る位置に掛渡る測量システムに係るものである。

又本発明は、前記受光装置又は前記支持体にＧＰＳ位置測定装置が設けられ、前記受光装置の座標位置が測定される測量システムに係り、又前記スムージング領域内に於いて、前記スムージング面とレーザ基準面との高さ方向の偏差に基づき前記受光装置の受光位置が補正される測量システムに係るものである。

又本発明は、前記回転レーザ装置は、それぞれ異なる変調でレーザ光線を照射し、前記受光装置、前記モニタ受光装置は、受光したレーザ光線の識別を可能とした測量システムに係り、更に又前記モニタ受光装置は、送信する補正情報にレーザ光線の識別についての符号を付加し、前記受光装置は前記符号に基づき、補正情報がどの回転レーザ装置に関するものであるかを識別可能とした測量システムに係るものである。

本発明によれば、既知点に設置され、少なくとも１つが傾斜した２以上の扇状レーザ光線を回転照射し、レーザ基準面を形成する回転レーザ装置と、移動可能な支持体に設けられ、前記レーザ光線を受光すると共に受光位置での仰角を演算する受光装置と、前記レーザ基準面内の既知の位置に設置されたモニタ受光装置とを具備し、該モニタ受光装置は、前記レーザ光線を検知するモニタ受光センサと、前記レーザ基準面の基準値を記憶する記憶部と、前記モニタ受光センサの受光結果と前記基準値とに基づき前記レーザ基準面の経時的位置変化を演算する演算制御部と、前記経時的位置変化を補正情報として前記受光装置又は／及び前記回転レーザ装置へ送信する送信部とを有するので、経時的に発生する誤差をリアルタイムで補正でき、而も作業員が測定結果を補正する作業、又レーザ基準面の再設定を行う必要がなく、作業性が向上すると共に補正に関して作業を中断する必要がないので、作業効率が向上する。

又本発明によれば、前記回転レーザ装置の設置位置と前記モニタ受光装置の設置位置から、前記レーザ基準面が基準状態に設定された場合の前記モニタ受光装置の受光予定位置と実際に受光した場合の受光位置から補正残を求め、該補正残と前記経時的位置変化とに基づき前記補正情報を生成するので、経時的な変化の補正のみでは取りきれない回転レーザ装置自体の誤差を補正でき、測定精度、作業精度が向上する。

又本発明によれば、前記モニタ受光装置が複数、既知点に設けられ、各モニタ受光装置により前記レーザ基準面の前記経時的位置変化が演算され、前記補正情報は複数の経時的位置変化に基づき生成されるので、レーザ基準面の２次元での経時変化の補正が可能となる。

又本発明によれば、前記回転レーザ装置が複数、既知点に設けられ、各回転レーザ装置が形成するレーザ基準面の重合する部分の既知点に少なくとも１つのモニタ受光装置が設けられたので、広範囲に亘る基準面の形成が可能となり、更に１つのモニタ受光装置により、複数の基準面の経時的変化の補正が可能となる。

又本発明によれば、前記回転レーザ装置が複数、既知点に設けられ、各回転レーザ装置が形成するレーザ基準面の重合する部分の既知点に２つのモニタ受光装置が設けられ、該２つのモニタ受光装置を結ぶ線を２つのレーザ基準面の境界とし、該境界を含む所定範囲がスムージング領域として設定され、前記２つのモニタ受光装置が２つのレーザ基準面を検出した場合の検出位置にズレがある場合は、何れか一方のモニタ受光装置が、検出した位置に基づき前記スムージング領域内で前記２つのレーザ基準面を接続するスムージング面を演算し、該スムージング面のデータを補正情報として前記受光装置又は／及び前記回転レーザ装置へ送信するので、複数の回転レーザ装置を用いて複数のレーザ基準面を形成して作業する場合に、複数のレーザ基準面の境界部で段差が生じた場合に、段差の解消ができ、円滑な作業が実行できる。

又本発明によれば、前記回転レーザ装置は、それぞれ異なる変調でレーザ光線を照射し、前記受光装置、前記モニタ受光装置は、受光したレーザ光線の識別を可能としたので、複数の回転レーザ装置を用いて広範囲に基準面を形成することができる。

更に又本発明によれば、前記モニタ受光装置は、送信する補正情報にレーザ光線の識別についての符号を付加し、前記受光装置は前記符号に基づき、補正情報がどの回転レーザ装置に関するものであるかを識別可能としたので、複数の補正情報を分別して認識することができるという優れた効果を発揮する。

本発明の実施例を示す概略説明図である。 扇状ビームと受光センサとの関係を示す説明図である。 扇状ビームと受光センサとの関係を示す説明図である。 （Ａ）（Ｂ）は受光センサの受光信号を示す説明図である。 本発明の第１の実施例を示す概略説明図である。 本発明の第１の実施例を示す構成ブロック図である。 レーザ基準面の経時変化を示す線図である。 本発明の第２の実施例を示す構成ブロック図である。 本発明の第３の実施例を示す概略説明図である。 本発明に於ける補正残を補正する場合の概略説明図である。 本発明の第４の実施例を示す概略説明図である。 本発明の第４の実施例に於けるスムージング処理についての説明図である。 （Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）はそれぞれ本発明の第４の実施例に於けるスムージング処理についての説明図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。

本発明で使用される回転レーザ装置は、少なくとも１つが既知の角度で傾斜した複数の扇状ビームを回転照射するものであり、又、扇状ビームを受光する受光装置は、ＧＰＳ装置を具備している。

先ず、図１〜図４に於いて、扇状ビームを回転照射する回転レーザ装置及び受光装置について概略を説明する。

回転レーザ装置１が略既知点Ｘに設置される。該回転レーザ装置１は、回動部２を有し、該回動部２からレーザ光線３が水平方向に照射され、更に回転され、水平なレーザ基準面が形成される。

該レーザ光線３は、複数の扇状ビーム、例えば３の扇状ビーム３０ａ，３０ｂ，３０ｃから構成され、該扇状ビーム３０ａ，３０ｂ，３０ｃは、上下方向にαの広がり角を有し、前記扇状ビーム３０ａ，３０ｂが垂直（扇状ビーム３０ａと３０ｂとは平行）、前記扇状ビーム３０ｃが既知の角度θで傾斜している。従って、前記レーザ光線３の光束断面は、図示される様にＮ字状となっている。

受光装置４は所要の支持部、図示ではロッド５により支持され、又該ロッド５にはＧＰＳ位置測定装置６が設けられている。

前記受光装置４は、点状の受光センサ７を具備し、該受光センサ７は該受光センサ７を通過する前記扇状ビーム３０ａ，３０ｂ，３０ｃの個々の扇状ビームを検出し、受光信号を発する様になっている。

図２、図３はレーザ光線３を回転照射した場合の前記受光センサ７と前記扇状ビーム３０ａ，３０ｂ，３０ｃとの位置関係を示している。又、図４は、前記受光センサ７が前記扇状ビーム３０ａ，３０ｂ，３０ｃを受光した場合の受光信号８ａ，８ｂ，８ｃを示している。尚、前記レーザ光線３は上下方向の中心が水平となる様に回転照射されている。

前記受光センサ７が前記レーザ光線３の水平位置、図２、図３中でＡ点を通過する様、レーザ光線３が走査された場合、前記受光センサ７から発せられる受光信号の時間間隔は等間隔（ｔ＝ｔ0 ／２）となる。又、前記受光センサ７が、図２、図３中でＢ点を通過する様、レーザ光線３が走査された場合、前記受光センサ７から発せられる受光信号の時間間隔（ｔ＜ｔ0 ／２）は異なってくる。又、ｔ／ｔ0 より、光束断面状での通過位置Ｂが分り、更に前記レーザ光線３の照射中心（図示では前記回動部２の回転中心）を中心とした仰角γが分る。又、前記ＧＰＳ位置測定装置６の位置測定結果と前記回転レーザ装置１の設置位置から前記回転レーザ装置１と前記受光センサ７間の距離Ｌが分り、該距離Ｌと前記仰角γから前記受光センサ７の高低位置が演算できる。

次に、図５、図６により、本発明の第１の実施例を説明する。

第１の実施例で用いられる、回転レーザ装置１、受光装置４は図１で説明したものと同等であり、又該受光装置４は支持体としての作業機械９（図示ではブルドーザ）に取付けられている。又該作業機械９にはＧＰＳ位置測定装置６が取付けられ、該作業機械９の位置が測定される様になっている。

第１の実施例では、レーザ光線３が回転照射される範囲内の所要の既知点に、モニタ受光装置１１が立設される。

該モニタ受光装置１１は、前記受光装置４と同様、点状の受光センサ（図示せず）を有し、該受光センサは、該受光センサを通過する扇状ビーム３０ａ，３０ｂ，３０ｃ（図１参照）の個々の扇状ビームを検出し、前記受光信号を発する様になっている。

図６を参照して、前記受光装置４、前記モニタ受光装置１１の概略を説明する。

前記作業機械９に設けられる前記受光装置４について説明する。

該受光装置４は、主に受光センサ７、移動局演算制御部１２、移動局無線通信部１３、移動局記憶部１６を有し、前記移動局演算制御部１２は更に移動局仰角演算部１４、移動局補正情報処理部１５を有している。又、前記受光装置４は前記作業機械９のブレード１０の高さ制御等の制御をする制御装置２９と電気的に接続されている。

前記移動局演算制御部１２は、前記受光センサ７からの信号に基づき前記回転レーザ装置１に対する仰角を演算し、前記受光センサ７の高さ位置を演算する。演算結果は前記作業機械９の前記制御装置２９に送信され、該制御装置２９は演算結果に基づき前記ブレード１０の高さを制御する。

又、前記移動局補正情報処理部１５は、前記移動局無線通信部１３を介して後述するモニタ受光装置１１から補正情報を取得し、前記移動局演算制御部１２が前記仰角を演算する際に必要な補正データを演算する。

前記モニタ受光装置１１は、主にモニタ受光センサ１７、モニタ演算制御部１８、モニタ無線通信部１９、モニタ記憶部２３を有し、前記モニタ演算制御部１８は更にモニタ仰角演算部２１、モニタ補正情報生成部２２を有している。

前記モニタ記憶部２３には、前記仰角を演算する為、或は補正情報を生成する為の演算プログラム、後述する補正残を演算する補正残演算プログラム等のプログラムが格納されており、前記モニタ演算制御部１８は、前記モニタ受光センサ１７からの信号に基づき、前記仰角を演算し、演算結果は前記モニタ記憶部２３に記憶される。又、レーザ基準面を設定した場合の仰角の初期値、或は作業中に検出した仰角、演算して得られた補正情報等が格納される。

前記モニタ補正情報生成部２２は、レーザ基準面を設定した時の初期設定の仰角と、リアルタイムで得られた仰角とを比較して偏差を演算し、得られた偏差を補正情報として前記モニタ無線通信部１９を介して前記移動局無線通信部１３に送信する。

以下、第１の実施例の作用について説明する。

先ず、初期設定として、前記回転レーザ装置１を既知点に設置し、該回転レーザ装置１が具備する整準装置（図示せず）により、前記回転レーザ装置１を整準し、又該回転レーザ装置１から回転照射されるレーザ光線３（該レーザ光線３の光束中心）が水平なレーザ基準面ＲＰを形成する様に前記レーザ光線３からの照射方向（上下方向）を調整する。

前記レーザ光線３が水平なレーザ基準面ＲＰを形成する状態で、前記モニタ受光装置１１により前記レーザ光線３の検出を行う。

前記モニタ受光装置１１の前記レーザ光線３検出結果により、前記モニタ受光装置１１での仰角を演算する。尚、前記レーザ光線３が水平基準面を形成する状態では、前記モニタ受光装置１１の前記モニタ受光センサ１７が前記レーザ光線３の中心を検出する様になっていることが好ましい。

水平に設定された状態での仰角γ0 が初期設定仰角として、前記モニタ記憶部２３に記憶される。前記モニタ受光装置１１は固定的に設置されるので、該モニタ受光装置１１が検出する仰角γm が変化した場合は、前記回転レーザ装置１が形成するレーザ基準面ＲＰに経時的な位置変化（上下方向の変位）が生じたことに他ならない。

前記モニタ補正情報生成部２２は、記憶された仰角γ0 とリアルタイムで検出された仰角γm との偏差σを求め、得られた偏差σを補正情報として前記モニタ無線通信部１９より前記移動局無線通信部１３に送信する。

図７は、前記モニタ受光装置１１が検出する偏差σの経時的変化を示している。

前記作業機械９に設けられた前記受光装置４は前記受光センサ７により得られた受光結果に基づき、仰角γｄを演算する。又、前記ＧＰＳ位置測定装置６により前記作業機械９、即ち前記受光装置４の座標位置が測定され、前記回転レーザ装置１の設置位置（既知点）から該回転レーザ装置１と前記作業機械９（即ち受光装置４）との距離Ｌが測定され、該距離Ｌと前記仰角γｄとから前記受光装置４の高さ位置が演算される。演算された高さ位置に基づき整地面の高さが演算でき、前記作業機械９の整地作業に反映される。

整地作業は、前記レーザ光線３が形成するレーザ基準面ＲＰを基準として実行されるが、該レーザ基準面ＲＰに経時的位置変化があると、求めた前記仰角γｄは誤差を含んでおり、整地面に誤差が生じる。

前記移動局補正情報処理部１５は、前記移動局無線通信部１３が受信した前記偏差σに基づき前記仰角γｄを補正し、前記移動局演算制御部１２は補正された仰角γｄを前記制御装置２９に送出し、或は補正された仰角に基づき演算した高さデータが前記制御装置２９に送出され、該制御装置２９は前記仰角γｄ、或は高さデータに基づき前記ブレード１０の高さの制御を行う。

前記モニタ受光装置１１は、偏差σをリアルタイムで検出し、又該偏差σを前記モニタ無線通信部１９を介して前記移動局無線通信部１３に送信するので、前記受光装置４が検出する前記仰角γｄはリアルタイムで補正され、前記作業機械９による整地は高精度で実行される。

図８は、本発明の第２の実施例を示している。尚、基本的なシステム構成は図５に示したものと同様であり、回転レーザ装置１、受光装置４、モニタ受光装置１１を備えている。

第２の実施例では、前記モニタ受光装置１１で得られた補正情報が回転レーザ装置１に送信され、該回転レーザ装置１が回転照射するレーザ光線３の照射方向を補正するものである。

以下、具体的に説明する。

前記回転レーザ装置１は、照射部２４、照射部駆動部２５、演算制御部２６、無線通信部２７を有する。前記照射部２４は扇状ビームを回転照射し、前記照射部駆動部２５は、前記照射部２４を駆動して扇状ビームを発光させ、回転させ、仰角を変更する。前記演算制御部２６は補正情報処理部２８を有し、該補正情報処理部２８から得られる補正情報に基づき前記照射部駆動部２５の制御を行う。前記無線通信部２７はモニタ受光装置１１のモニタ無線通信部１９との間で補正情報の通信を行う。

前記モニタ受光装置１１は、第１の実施例と同様であるので、説明を省略する。

前記受光装置４は、受光センサ７と移動局演算制御部１２を有し、該移動局演算制御部１２は前記モニタ記憶部２３からの信号に基づき仰角γ、及び前記受光センサ７の高さ位置を演算する。

第２の実施例では、前記モニタ受光装置１１で得られた補正情報が、前記回転レーザ装置１に送信され、該回転レーザ装置１は補正情報を基に前記照射部駆動部２５を介して照射方向（仰角γ）を調整して、レーザ基準面ＲＰの水平を維持する。

従って、前記受光装置４で受光するレーザ基準面ＲＰは、常に水平に維持され、前記移動局演算制御部１２で求める仰角、高さ位置は経時誤差が除去されたものとなる。

前記作業機械９はレーザ基準面ＲＰに基づき高精度で、整地作業を行うことができる。

図９により、本発明の第３の実施例を説明する。

第３の実施例では、モニタ受光装置１１を２組設置した場合を示している。

回転レーザ装置１が既知点に設置され、モニタ受光装置１１ａ，１１ｂが既知の位置に、又前記回転レーザ装置１に対して既知の関係で設置されると共に前記モニタ受光装置１１ａと前記モニタ受光装置１１ｂとが既知の関係で設置される。

尚、第３の実施例に於ける回転レーザ装置１、受光装置４、モニタ受光装置１１ａ，１１ｂは、第１の実施例に於ける回転レーザ装置１、受光装置４、モニタ受光装置１１とそれぞれ同等であるので、説明を省略する。

第３の実施例では、前記モニタ受光装置１１ａ，１１ｂそれぞれでレーザ光線３を受光して補正情報を生成し、該補正情報を受光装置４に送信する。該受光装置４では、前記レーザ光線３が形成するレーザ基準面ＲＰについて前記回転レーザ装置１の位置データと、前記モニタ受光装置１１ａ，１１ｂからの２つの補正情報が得られるので、平面についての補正が可能となる。

例えば、前記回転レーザ装置１と前記モニタ受光装置１１ａ間の距離をＬ１、前記回転レーザ装置１と前記モニタ受光装置１１ｂ間の距離をＬ２、前記モニタ受光装置１１ａ，１１ｂ間の距離をＬ３とする。

前記回転レーザ装置１に経時変化が有り、回転照射する前記レーザ光線３に傾き成分が生じたとすると、前記モニタ受光装置１１ａは受光結果から仰角γ１（経時変化によるモニタ受光装置１１ａ設置点での基準面の傾き）を検出し、又仰角γ１と距離Ｌ１から水平面に対してｈ１（＝Ｌ１×ｔａｎγ１）の高さ変位を生じる。

又、前記モニタ受光装置１１ｂについても同様に、受光結果から仰角γ２（経時変化によるモニタ受光装置１１ｂ設置点での基準面の傾き）を検出し、又仰角γ２と距離Ｌ２から水平面に対してｈ２（＝Ｌ２×ｔａｎγ２）の高さ変位を生じる。

更に、ｈ１≠ｈ２であるとすると、両者の高さ変位はΔｈ＝ｈ１−ｈ２となる。従って、レーザ基準面ＲＰは前記モニタ受光装置１１ａ，１１ｂ間でγ３（＝ｔａｎ^-1（Δｈ／Ｌ３））の傾斜を有する。

即ち、レーザ基準面ＲＰは、前記回転レーザ装置１からの前記レーザ光線３の照射点を中心に、前記回転レーザ装置１−前記モニタ受光装置１１ａの方向でγ１傾斜し、該モニタ受光装置１１ａ−前記モニタ受光装置１１ｂの方向でγ３の傾斜を有することになる。

従って、更にＧＰＳ位置測定装置６により、前記受光装置４の座標を測定することで、レーザ基準面ＲＰ内での前記回転レーザ装置１に対する位置が特定でき、更に前記受光装置４が前記レーザ光線３を受光して前記回転レーザ装置１に対する仰角γｄを検出し、更に、検出した仰角γｄを前記補正情報（γ１，γ３）を基に、初期設定した水平基準面ＲＰに対する正確な高さ情報が得られる。尚、補正情報は（γ２，−γ３）としてもよい。

上記説明では、前記回転レーザ装置１、前記受光装置４、前記モニタ受光装置１１をそれぞれ第１の実施例と同等の構成としたが、第２の実施例と同等とし、補正情報を回転レーザ装置１で生成し、該回転レーザ装置１が照射するレーザ光線３の照射仰角を調整する様にしてもよい。

上記第１の実施例、第２の実施例で得た補正情報に基づき補正した場合でも、補正しきれない僅かな誤差（補正残）を生じることがある。

図１０に於いて、補正残を検出して、補正残を補正情報に加味することで、更に施工精度の向上を測ることについて説明する。

上記の様に、回転レーザ装置１の設置位置とモニタ受光装置１１の設置位置、即ちそれぞれの３次元座標（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ）及び（Ｘｍ，Ｙｍ，Ｚｍ）は既知であるので、前記回転レーザ装置１と前記モニタ受光装置１１の既知の関係を用いて補正残を求めることができる。

レーザ光線３が水平方向に照射される様に、前記回転レーザ装置１を整準する。この時に前記レーザ光線３によって形成されるレーザ基準面は基準状態であり、該レーザ基準面は水平基準面ＲＰとなる。又水平基準面ＲＰの高さは、前記座標（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ）より既知（Ｚａ）となっている。

又、前記モニタ受光装置１１の高さは、前記座標（Ｘｍ，Ｙｍ，Ｚｍ）より既知（Ｚｍ）となっている。従って、前記モニタ受光装置１１で受光する前記レーザ光線３の高さの受光予定位置（Ｚｐ）は、（Ｚａ）と（Ｚｍ）から演算により求められる。

従って、実際の受光位置（Ｚｐ′）が演算で求めた受光予定位置（Ｚｐ）と同一であれば、補正残はなく、又異なっていれば、差分（Ｚｐ−Ｚｐ′）が前記回転レーザ装置１自体が持っている誤差であり、上記した補正情報で補正しきれない補正残となる。尚、補正残は、高さ方向の偏差として処理してもよく、或は仰角の偏差として処理してもよい。

前記モニタ受光装置１１は、補正残をモニタ記憶部２３に記憶しておき、前記補正情報と共に、或は補正情報を更に補正残で補正したものを新たな補正情報として前記受光装置４、或は前記回転レーザ装置１に送信する。

補正情報に補正残が加味されることで、作業機械９による施工精度は更に向上する。

尚、図９に示される様に、モニタ受光装置１１ａ，１１ｂを２組設け、各モニタ受光装置１１ａ，１１ｂについてそれぞれ補正残を求めることで、面での補正残を加味した補正が可能となる。

図１１〜図１３に於いて、本発明の第４の実施例を説明する。

第４の実施例では、回転レーザ装置が複数、例えば２組の回転レーザ装置１ａ，１ｂが設置され、モニタ受光装置１１が複数、例えば２組のモニタ受光装置１１ａ，１１ｂが設置された場合を示している。

前記回転レーザ装置１ａはレーザ光線３ａを回転照射してレーザ基準面ＲＰａを形成し、前記回転レーザ装置１ｂはレーザ光線３ｂを回転照射してレーザ基準面ＲＰｂを形成する。

又、作業機械９に設けられる受光装置４は、各回転レーザ装置１ａ，１ｂからのレーザ光線３ａ，３ｂをそれぞれ受光する様に２組の受光センサ７ａ，７ｂ（図１参照）を具備している。該受光センサ７ａ，７ｂが前記レーザ光線３ａ，３ｂを誤検出しない様に、該レーザ光線３ａとレーザ光線３ｂとは異なる変調で照射されている。

又、２組の前記モニタ受光装置１１ａ，１１ｂはそれぞれ前記レーザ光線３ａ，３ｂの変調を識別し、該レーザ光線３ａとレーザ光線３ｂとを判別できる機能を具備している。判別の方法としては、例えば、前記受光センサ７ａ，７ｂからの受光信号を時分割して、前記レーザ光線３ａ，３ｂの変調を検出して、該レーザ光線３ａとレーザ光線３ｂの判別を行う。更に、補正情報を生成する場合に、前記回転レーザ装置１ａ，１ｂのいずれかが形成したレーザ基準面であるかを識別する符号を前記補正情報に付加する様になっている。

前記受光装置４は、受信した前記補正情報の符号から、該補正情報がレーザ基準面ＲＰａに基づくものか、或はレーザ基準面ＲＰｂに基づくものかを識別し、検出したレーザ基準面ＲＰａ、或はレーザ基準面ＲＰｂに対応した補正が可能となっている。

尚、主要な構成は、前記受光装置４が２組の受光センサ７ａ，７ｂを有することを除き、図６で示したものと同等であるので、以下は図６を参照して説明する。

前記受光装置４の移動局演算制御部１２には、予め前記回転レーザ装置１ａによって形成されるレーザ基準面ＲＰａを用いる領域［Ａ］と、前記回転レーザ装置１ｂによって形成されるレーザ基準面ＲＰｂを用いる領域［Ｂ］、領域［Ａ］と領域［Ｂ］の境界線ＢＬ、及び境界線ＢＬを含む所定範囲がスムージング領域［Ｃ］とが予め設定されている。領域［Ａ］，［Ｂ］，［Ｃ］、境界線ＢＬの設定情報は、例えば、モニタ受光装置１１のモニタ記憶部２３に格納される。尚、境界線ＢＬの設定としては、前記モニタ受光装置１１ａ，１１ｂを結んだ線とするのが好ましい。又、簡便に、前記モニタ受光装置１１をレーザ基準面ＲＰａとレーザ基準面ＲＰｂとが重合する部分に１つ設け、それぞれのレーザ基準面ＲＰａ，ＲＰｂをそれぞれ受光し、レーザ基準面ＲＰａ，ＲＰｂの仰角の経時変化を検出する様にしてもよい。尚、この場合も、前記モニタ受光装置１１はレーザ光線３ａ，３ｂを識別して検知可能な２組の受光センサ７ａ，７ｂを具備していることは言う迄もない。

前記受光装置４（即ち前記作業機械９の作業位置）がどちらの領域に属するか、或は領域内の何処に位置するかは、ＧＰＳ位置測定装置６により測定された座標位置に基づき前記移動局演算制御部１２、或は制御装置２９が判断する様になっている。

前記モニタ受光装置１１ａ，１１ｂも受光センサ７をそれぞれ２組備え、前記レーザ光線３ａ及びレーザ光線３ｂを誤検出することなく、個別に受光する様になっている。

従って、前記回転レーザ装置１ａと前記モニタ受光装置１１ａ，１１ｂとの関係は、図９で示した回転レーザ装置１とモニタ受光装置１１ａ，１１ｂとの関係と同様であり、前記モニタ受光装置１１ａ，１１ｂの検出結果を基に前記回転レーザ装置１ａが形成するレーザ基準面ＲＰａについて補正情報を生成し、前記受光装置４に送信する様になっている。

従って、該受光装置４は補正情報に基づき前記レーザ光線３ａが形成するレーザ基準面ＲＰａについて経時的誤差を補正できる様になっている。

又、前記回転レーザ装置１ｂとモニタ受光装置１１ａ，１１ｂとの関係も、図９で示した回転レーザ装置１とモニタ受光装置１１ａ，１１ｂとの関係と同様であり、やはり前記レーザ光線３ｂが形成するレーザ基準面ＲＰｂについて前記モニタ受光装置１１ａ，１１ｂが補正情報を生成し、前記受光装置４は補正情報に基づき前記レーザ光線３ｂが形成するレーザ基準面ＲＰｂについて経時的誤差を補正できる。

前記レーザ光線３ａ及びレーザ光線３ｂによって形成されるレーザ基準面ＲＰａ，ＲＰｂに全く誤差が無い状態であると、両レーザ基準面の高さは一致し、更に傾斜が無い状態となる。従って、図１３（Ａ）中で破線で示される基準面ＲＰとなる。

然し乍ら、補正情報で補正したとしても、前記レーザ光線３ａ及び前記レーザ光線３ｂで形成されるレーザ基準面が完全に合致することはまれであり、殆どの場合、補正残により両基準面は前記境界線ＢＬで段差３１を生じる。

従って、前記レーザ光線３ｂ、レーザ光線３ａによって形成されるレーザ基準面に基づき整地作業を行った場合、整地面も前記段差３１を生じてしまう。整地作業で、該段差３１が生じることは好ましくなく、第４の実施例では該段差３１を解消する以下のスムージング処理を行う。

尚、前記作業機械９は図１３（Ａ）中、矢印３２で示す方向に進行するものとする。又、図１３（Ａ）ではレーザ光線３ａが下方に傾斜し、レーザ光線３ｂが上方に傾斜している場合を示している。

上記した様に、前記境界線ＢＬを含む所定範囲をスムージング領域［Ｃ］と設定しており、該スムージング領域［Ｃ］の範囲で前記段差３１を解消するスムージング面３３を以下の様に演算により求める。

前記境界線ＢＬ上に位置する前記モニタ受光装置１１ａ，１１ｂがそれぞれ前記レーザ光線３ａ、前記レーザ光線３ｂを受光することで、両レーザ光線３ａ，３ｂの受光位置の差を検出することができる。両レーザ光線３ａ，３ｂの受光位置の差は、前記境界線ＢＬでの両レーザ基準面ＲＰａ，ＲＰｂ間の段差３１に他ならない。又、前記スムージング領域［Ｃ］の回転レーザ装置１ａ側の境界線３４ａの位置は、前記スムージング領域［Ｃ］の設定情報から得られ、更に、前記レーザ基準面ＲＰａの境界位置３４ａでの高さも、前記モニタ受光装置１１ａ，１１ｂのレーザ光線３ａ受光検出結果、該受光検出結果に基づき求められるレーザ光線３ａの仰角、前記回転レーザ装置１ａと前記モニタ受光装置１１ａ，１１ｂ間の位置関係に基づき、演算により求められる。

従って、前記境界線ＢＬを横切る前記レーザ光線３ｂの位置から、前記スムージング領域［Ｃ］の回転レーザ装置１ａ側の境界３４ａを横切る前記レーザ光線３ａの位置に至る下り傾斜の前記スムージング面３３を演算により求めることができる。

該スムージング面３３のデータを、前記モニタ無線通信部１９より前記受光装置４に送信することで、該受光装置４が領域［Ｂ］及び前記境界線ＢＬに達する迄は、前記作業機械９は前記レーザ光線３ｂの受光結果に基づき、整地作業を行う。

境界線ＢＬから前記境界３４ａの範囲では、前記ＧＰＳ位置測定装置６の座標測定の結果より境界線ＢＬから前記境界３４ａの範囲内での前記受光装置４の位置が演算される。又、演算された位置での、前記レーザ光線３ａによる基準面と前記スムージング面３３との偏差が求められる。

前記受光装置４は検出した結果に前記偏差を加算して出力することで、該受光装置４が前記スムージング面３３を検出したと同等の結果が得られる。尚、前記スムージング面３３と前記ＧＰＳ位置測定装置６の座標位置から、該座標位置でのスムージング面３３の高さを求める様にしてもよい。

即ち、境界線ＢＬから前記境界３４ａの範囲では、前記スムージング面３３に基づき整地を実行する。更にスムージング領域［Ｃ］を脱し、領域［Ａ］に入ると、前記受光装置４による前記レーザ光線３ａの受光結果に基づき整地を実行する。

前記スムージング領域［Ｃ］内で前記スムージング面３３を設定することで、前記レーザ光線３ａ，３ｂ間の段差３１が解消される。

図１３（Ｂ）はレーザ光線３ａ，３ｂが共に上方に傾斜し、更に境界線ＢＬ上で一致した場合を示している。

この状態では、前記レーザ光線３ａ，３ｂ共に補正残はあるものの、段差３１が生じないので、スムージング処理を行う必要はない。

図１３（Ｃ）は、レーザ光線３ａ，３ｂが共に上方に傾斜し、境界線ＢＬ上で段差３１を生じた場合を示している。

この場合も、図１３（Ａ）で示した場合と同様、前記境界線ＢＬを横切る前記レーザ光線３ｂの位置から、前記スムージング領域［Ｃ］の回転レーザ装置１ａ側の境界３４ａを横切る前記レーザ光線３ａの位置に至るスムージング面３３を演算により求めることができる。この場合の、該スムージング面３３は上り傾斜を有する。

而して、前記モニタ受光装置１１がレーザ光線３ａ，３ｂを受光することで、境界線ＢＬでのレーザ基準面ＲＰａとレーザ基準面ＲＰｂとの不一致及び不一致に基づく段差３１を検出し、該段差３１を解消する前記スムージング面３３を設定することができるので、複数の回転レーザ装置１を用いて広範囲の基準面を形成することができる。

図１３（Ｄ）はスムージング処理の他の例を示している。

前記スムージング領域［Ｃ］の回転レーザ装置１ａ側の境界を３４ａとし、回転レーザ装置１ｂ側の境界を３４ｂとする。前記モニタ受光装置１１ａ，１１ｂで前記レーザ光線３ａを検出することで、該レーザ光線３ａで形成されるレーザ基準面ＲＰａと前記スムージング領域［Ｃ］とが交差する交差線３５ａの高さ位置が演算できる。同様に、前記モニタ受光装置１１ａ，１１ｂで前記レーザ光線３ｂを検出することで、該レーザ光線３ｂで形成されるレーザ基準面ＲＰｂと前記スムージング領域［Ｃ］とが交差する交差線３５ｂの高さ位置が演算できる。

従って、前記交差線３５ａと前記交差線３５ｂとを結ぶ面を演算してスムージング面３３としてもよい。この場合、前記ＧＰＳ位置測定装置６の座標位置の測定結果で、受光装置４がスムージング領域［Ｃ］に入ったと判断された時点で、前記スムージング面３３を基準面とした制御が実行される。

上記した第４の実施例では、前記受光装置４が２組の受光センサ７ａ，７ｂを具備した場合を説明したが、受光センサ７は１組であってもよい。

該受光センサ７が１組の場合は、前記受光装置４の前記移動局演算制御部１２が前記受光センサ７の受光信号から前記レーザ光線３ａ，３ｂの変調を検出し、該レーザ光線３ａ，３ｂを識別可能とし、更に前記受光センサ７の信号を時分割し、交互に前記レーザ光線３ａ，３ｂを検出する様にする。尚、この場合、前記受光センサ７は全周方向からのレーザ光線の受光が可能な受光器とすることが好ましい。

又、前記ＧＰＳ位置測定装置６の位置測定結果、演算された位置情報により、前記受光センサ７が領域［Ａ］、領域［Ｂ］、領域［Ｃ］のどこに在るかが判別できるので、領域［Ａ］に在る場合は、前記レーザ光線３ａを検出し、或は優先的に検出し、又領域［Ｂ］に在る場合は、前記レーザ光線３ｂを検出し、或は優先的に検出し、更に領域［Ｃ］に在る場合は、時分割で前記レーザ光線３ａ，又は前記レーザ光線３ｂを交互に検出する様にしてもよい。

１ 回転レーザ装置
２ 回動部
３ レーザ光線
４ 受光装置
６ ＧＰＳ位置測定装置
７ 受光センサ
９ 作業機械
１１ モニタ受光装置
１２ 移動局演算制御部
１３ 移動局無線通信部
１４ 移動局仰角演算部
１５ 移動局補正情報処理部
１６ 移動局記憶部
１７ モニタ受光センサ
１８ モニタ演算制御部
１９ モニタ無線通信部
２１ モニタ仰角演算部
２２ モニタ補正情報生成部
２３ モニタ記憶部
２４ 照射部
２５ 照射部駆動部
２６ 演算制御部
２７ 無線通信部
２８ 補正情報処理部
２９ 制御装置
３１ 段差
３３ スムージング面

Claims (12)

1. 既知点に設置され、少なくとも１つが傾斜した２以上の扇状レーザ光線を回転照射し、レーザ基準面を形成する回転レーザ装置と、移動可能な支持体に設けられ、前記レーザ光線を受光すると共に受光位置での仰角を演算する受光装置と、前記レーザ基準面内の既知の位置に設置されたモニタ受光装置とを具備し、該モニタ受光装置は、前記レーザ光線を検知するモニタ受光センサと、前記レーザ基準面の基準値を記憶する記憶部と、前記モニタ受光センサの受光結果と前記基準値とに基づき前記レーザ基準面の経時的位置変化を演算する演算制御部と、前記経時的位置変化を補正情報として前記受光装置又は／及び前記回転レーザ装置へ送信する送信部とを有することを特徴とする測量システム。
2. 前記回転レーザ装置の設置位置と前記モニタ受光装置の設置位置から、前記レーザ基準面が基準状態に設定された場合の前記モニタ受光装置の受光予定位置と実際に受光した場合の受光位置から補正残を求め、該補正残と前記経時的位置変化とに基づき前記補正情報を生成する請求項１の測量システム。
3. 前記モニタ受光装置が複数、既知点に設けられ、各モニタ受光装置により前記レーザ基準面の前記経時的位置変化が演算され、前記補正情報は複数の経時的位置変化に基づき生成される請求項１の測量システム。
4. 前記補正情報は前記仰角の変化の情報であり、該補正情報に基づき前記受光装置によって得られる仰角が補正される請求項１又は請求項２の測量システム。
5. 前記回転レーザ装置が複数、既知点に設けられ、各回転レーザ装置が形成するレーザ基準面の重合する部分の既知点に少なくとも１つのモニタ受光装置が設けられた請求項１の測量システム。
6. 前記回転レーザ装置が複数、既知点に設けられ、各回転レーザ装置が形成するレーザ基準面の重合する部分の既知点に２つのモニタ受光装置が設けられ、該２つのモニタ受光装置を結ぶ線を２つのレーザ基準面の境界とし、該境界を含む所定範囲がスムージング領域として設定され、前記２つのモニタ受光装置が２つのレーザ基準面を検出した場合の検出位置にズレがある場合は、何れか一方のモニタ受光装置が、検出した位置に基づき前記スムージング領域内で前記２つのレーザ基準面を接続するスムージング面を演算し、該スムージング面のデータを補正情報として前記受光装置又は／及び前記回転レーザ装置へ送信する請求項１の測量システム。
7. 一方のレーザ基準面から他方のレーザ基準面に移行する際に求められる前記スムージング面は、前記一方のレーザ基準面が前記境界を横切る位置から前記他方のレーザ基準面が前記スムージング領域の前記境界を横切る位置に掛渡るものである請求項６の測量システム。
8. 一方のレーザ基準面から他方のレーザ基準面に移行する際に求められる前記スムージング面は、前記一方のレーザ基準面が前記スムージング領域の一方の境界を横切る位置から、前記他方のレーザ基準面が前記スムージング領域の他方の境界を横切る位置に掛渡る請求項６の測量システム。
9. 前記受光装置又は前記支持体にＧＰＳ位置測定装置が設けられ、前記受光装置の座標位置が測定される請求項１、請求項６〜請求項８の何れか１つの測量システム。
10. 前記スムージング領域内に於いて、前記スムージング面とレーザ基準面との高さ方向の偏差に基づき前記受光装置の受光位置が補正される請求項６〜請求項８の何れか１つの測量システム。
11. 前記回転レーザ装置は、それぞれ異なる変調でレーザ光線を照射し、前記受光装置、前記モニタ受光装置は、受光したレーザ光線の識別を可能とした請求項６の測量システム。
12. 前記モニタ受光装置は、送信する補正情報にレーザ光線の識別についての符号を付加し、前記受光装置は前記符号に基づき、補正情報がどの回転レーザ装置に関するものであるかを識別可能とした請求項１１の測量システム。

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