JP2014055499A - 建設機械の制御方法及び建設機械の制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】簡単なシステム構成で、而も設置作業が簡単な建設機械の制御方法及び建設機械の制御システムを提供する。
【解決手段】レーザ光線８を定速で回転照射するレーザ測量装置１と、前記レーザ光線の受光範囲で稼働する建設機械２とを具備し、該建設機械は、工事を施工する作業機械部１２，１５と、該作業機械部を制御する機械制御装置１３と、前記建設機械の装置基準位置に対して既知の位置に配設され、前記レーザ光線を受光する受光部を有する少なくとも３のビーム検出器１７とを有し、各ビーム検出器の受光タイミングに基づき前記建設機械の向きが演算され、前記機械制御装置は演算結果に基づき前記建設機械の向きが所要の状態となる様に前記作業機械部を制御する様構成された。
【選択図】図１

Description

本発明は、建設機械の方向、姿勢等の制御を行う建設機械の制御方法及び建設機械の制御システムに関するものである。

建設機械として、例えばスリップフォーム工法を用いてコンクリート版を連続舗装するスリップフォーム舗装機械がある。

スリップフォーム工法は、成型機に鋼製型枠（モールド）を取付け、モールド内にコンクリートを投入し、締固め成型を行うと同時に、成型機を前進させることにより同一断面の構造物を連続して構築する工法である。

スリップフォーム舗装機械でコンクリート版を連続舗装する場合に、表面の仕上げ精度は高精度が要求され、その仕上げ精度は数ｍｍといわれている。

従来のスリップフォーム舗装機械の制御システムとしては、特許文献１に示されるものがある。特許文献１に示される建設機械の制御システムでは、スリップフォーム舗装機械の所定の位置に少なくとも２つの反射器と、２つの傾斜センサが設けられ、更に既知の位置に、前記各反射器に対応し、少なくとも２つの位置測定機が設置される。該位置測定機により測定される前記少なくとも２つの反射器の位置と、前記２つの傾斜センサが検出する傾斜によって、スリップフォーム舗装機械の姿勢が検出され、又この検出結果でスリップフォーム舗装機械が制御されるものである。

上記従来の建設機械の制御システムでは、複数の位置測定機が必要であり、又所定の施工範囲が完了する度に位置測定機の再設置を繰返す必要があり、作業が繁雑で、時間を要するものとなっている。又、複数の位置測定機で得られた複数の測定結果、前記傾斜センサの検出結果に基づきスリップフォーム舗装機械の位置、姿勢を求めるには複数の通信システムが必要となる等システム構成が複雑となっていた。

特表２００８−５３１８８８号公報 特開２００４−２１２０５８号公報

本発明は斯かる実情に鑑み、簡単なシステム構成で、而も設置作業が簡単な建設機械の制御方法及び建設機械の制御システムを提供するものである。

本発明は、レーザ測量装置によりレーザ光線を定速で回転照射する工程と、前記レーザ光線の受光範囲で稼働する建設機械の既知の位置に設けられ、前記レーザ光線を受光する受光部を有する少なくとも３のビーム検出器により前記レーザ光線を検出する工程と、前記少なくとも３のビーム検出器の前記レーザ光線の検出結果に基づき、各ビーム検出器の受光タイミングを求める工程と、求めた少なくとも３の受光タイミングに基づき前記レーザ測量装置に対する前記建設機械の向きを演算する工程とを具備する建設機械の制御方法に係るものである。

又本発明は、前記少なくとも３のビーム検出器の受光タイミングに基づき、各ビーム検出器の前記レーザ測量装置に対する水平角を求め、求めた少なくとも３の水平角で前記建設機械の向きを演算する建設機械の制御方法に係るものである。

又本発明は、前記レーザ光線の光束断面が点状であり、前記ビーム検出器の前記受光部が上下方向に所定の長さを有し、前記ビーム検出器により、前記レーザ光線の受光位置を検出し、該受光位置に基づき前記ビーム検出器の高さを検出する工程と、少なくとも３の高さ検出結果に基づき前記建設機械の傾斜及び傾斜方向を演算する工程とを更に具備する建設機械の制御方法に係るものである。

又本発明は、前記ビーム検出器に対応してそれぞれＧＰＳ装置を設け、前記ビーム検出器が前記レーザ光線を受光した時点の時刻を前記ＧＰＳ装置からタイムスタンプとして取得し、前記ビーム検出器個々の受光信号にタイムスタンプを付す工程を更に具備し、前記受光タイミングは前記タイムスタンプより取得する建設機械の制御方法に係るものである。

又本発明は、前記レーザ測量装置が所定の周波数で変調された変調光を照射する工程と、該変調光から変調周波を検出し、該変調周波をタイムスタンプとして、各ビーム検出器が前記レーザ光線を受光した時点を取得する建設機械の制御方法に係るものである。

又本発明は、前記レーザ測量装置が光波距離測定機能を有し、前記変調光は測距光である建設機械の制御方法に係るものである。

又本発明は、前記測距光にタイムスタンプを作製する為の変調周波が、更に重畳されている建設機械の制御方法に係るものである。

又本発明は、前記レーザ測量装置が既知点に設置され、又前記レーザ測量装置が測距機能、及び追尾機能を有し、前記レーザ測量装置が前記建設機械の所定位置を測定する工程と、位置測定結果に基づき前記建設機械の移動軌跡を検出する工程を更に具備する建設機械の制御方法に係るものである。

又本発明は、レーザ光線を定速で回転照射するレーザ測量装置と、前記レーザ光線の受光範囲で稼働する建設機械とを具備し、該建設機械は、工事を施工する作業機械部と、該作業機械部を制御する機械制御装置と、前記建設機械の装置基準位置に対して既知の位置に配設され、前記レーザ光線を受光する受光部を有する少なくとも３のビーム検出器とを有し、各ビーム検出器の受光タイミングに基づき前記建設機械の向きが演算され、前記機械制御装置は演算結果に基づき前記建設機械の向きが所要の状態となる様に前記作業機械部を制御する様構成された建設機械の制御システムに係るものである。

又本発明は、前記建設機械は、機械通信部を有し、前記レーザ測量装置は、測量制御装置と、測量通信部とを有し、又、前記建設機械、前記レーザ測量装置のいずれかに姿勢検出部が設けられ、少なくとも３のビーム検出器は、前記レーザ光線の受光結果を前記レーザ測量装置、又は前記機械制御装置に送信し、各ビーム検出器の受光タイミングに基づき、各ビーム検出器の水平角を求め、前記姿勢検出部は該水平角により前記建設機械の向きを測定し、前記機械制御装置は測定結果に基づき前記建設機械の向きが所要の状態となる様に前記作業機械部を制御する様構成された建設機械の制御システムに係るものである。

又本発明は、前記レーザ光線の光束断面が点状であり、前記受光部が上下方向に所定の長さを有し、前記レーザ測量装置又は前記機械制御装置は、各ビーム検出器の受光結果に基づき、各ビーム検出器の高さを検出し、検出された高さに基づき建設機械の傾きと、傾き方向を演算し、演算結果に基づき前記建設機械の傾きが所要の状態となる様に前記作業機械部を制御する様構成された建設機械の制御システムに係るものである。

又本発明は、前記レーザ測量装置が既知点に設置され、又前記レーザ測量装置が測距機能、及び追尾機能を有し、前記建設機械の既知の位置にターゲットが設置され、該ターゲットに測距光が照射され、前記建設機械の施工位置が測定される様構成された建設機械の制御システムに係るものである。

又本発明は、前記ビーム検出器に対応してそれぞれＧＰＳ装置が設けられ、前記ビーム検出器が前記レーザ光線を受光した時点の時刻を前記ＧＰＳ装置からタイムスタンプとして取得し、各ビーム検出器の水平角は、前記受光結果に付されたタイムスタンプに基づき求める様構成した建設機械の制御システムに係るものである。

又本発明は、前記レーザ測量装置は変調された測距光を照射し、前記ターゲットは前記測距光を検出する受光素子を有し、前記機械制御装置は該受光素子から出力される信号から変調波を検出し、該変調波を前記ビーム検出器が前記レーザ光線を受光した時点のタイムスタンプとして用い、各ビーム検出器の水平角は、前記受光結果に対応するタイムスタンプに基づき求める様構成した建設機械の制御システムに係るものである。

又本発明は、前記ビーム検出器が前記レーザ光線を受光することで検出できる高低角について、全周に亘って誤差曲線を予め求め、前記レーザ測量装置又は前記機械制御装置は、前記誤差曲線に基づき検出された高さを補正する様にした建設機械の制御システムに係るものである。

本発明によれば、レーザ測量装置によりレーザ光線を定速で回転照射する工程と、前記レーザ光線の受光範囲で稼働する建設機械の既知の位置に設けられ、前記レーザ光線を受光する受光部を有する少なくとも３のビーム検出器により前記レーザ光線を検出する工程と、前記少なくとも３のビーム検出器の前記レーザ光線の検出結果に基づき、各ビーム検出器の受光タイミングを求める工程と、求めた少なくとも３の受光タイミングに基づき前記レーザ測量装置に対する前記建設機械の向きを演算する工程とを具備するので、１つのレーザ回転照射装置と前記少なくとも３のビーム検出器により、前記建設機械の向きが検出でき、設備費用が大幅に低減されると共に、前記レーザ光線が検出できる広範囲での制御が可能であり、再設置作業が大幅に軽減される。更に、前記レーザ測量装置と前記ビーム検出器の視界が確保されていれば作業場所を選ばない。

又本発明によれば、前記少なくとも３のビーム検出器の受光タイミングに基づき、各ビーム検出器の前記レーザ測量装置に対する水平角を求め、求めた少なくとも３の水平角で前記建設機械の向きを演算するので、簡単な構成で前記建設機械の向きが検出でき、設備費用が大幅に低減される。

又本発明によれば、前記レーザ光線の光束断面が点状であり、前記ビーム検出器の前記受光部が上下方向に所定の長さを有し、前記ビーム検出器により、前記レーザ光線の受光位置を検出し、該受光位置に基づき前記ビーム検出器の高さを検出する工程と、少なくとも３の高さ検出結果に基づき前記建設機械の傾斜及び傾斜方向を演算する工程とを更に具備するので、傾斜センサ等の検出手段を用いることなく、簡単に前記建設機械の傾きが検出できる。

又本発明によれば、前記ビーム検出器に対応してそれぞれＧＰＳ装置を設け、前記ビーム検出器が前記レーザ光線を受光した時点の時刻を前記ＧＰＳ装置からタイムスタンプとして取得し、前記ビーム検出器個々の受光信号にタイムスタンプを付す工程を更に具備し、前記受光タイミングは前記タイムスタンプより取得するので、各ビーム検出器間の受光時差を検出する場合に、信号処理に起因する遅れ、信号の伝送に起因する遅れが影響することなく、正確な時差が検出でき時差検出の精度が向上する。

又本発明によれば、前記レーザ測量装置が所定の周波数で変調された変調光を照射する工程と、該変調光から変調周波を検出し、該変調周波をタイムスタンプとして、各ビーム検出器が前記レーザ光線を受光した時点を取得するので、各ビーム検出器間の受光時差を検出する場合に、信号処理に起因する遅れ、信号の伝送に起因する遅れが影響することなく、正確な時差が検出でき時差検出の精度が向上する。

又本発明によれば、前記レーザ測量装置が光波距離測定機能を有し、前記変調光は測距光であるので、測距光が持つ変調を利用でき、装置構成が簡略化できる。

又本発明によれば、前記測距光にタイムスタンプを作製する為の変調周波が、更に重畳されているので、タイムスタンプの精度に対応させ最適な変調周波を選択できる。

又本発明によれば、前記レーザ測量装置が既知点に設置され、又前記レーザ測量装置が測距機能、及び追尾機能を有し、前記レーザ測量装置が前記建設機械の所定位置を測定する工程と、位置測定結果に基づき前記建設機械の移動軌跡を検出する工程を更に具備するので、傾斜センサ等の検出手段を用いることなく、簡単に前記建設機械の傾きが検出できる。

又本発明によれば、レーザ光線を定速で回転照射するレーザ測量装置と、前記レーザ光線の受光範囲で稼働する建設機械とを具備し、該建設機械は、工事を施工する作業機械部と、該作業機械部を制御する機械制御装置と、前記建設機械の装置基準位置に対して既知の位置に配設され、前記レーザ光線を受光する受光部を有する少なくとも３のビーム検出器とを有し、各ビーム検出器の受光タイミングに基づき前記建設機械の向きが演算され、前記機械制御装置は演算結果に基づき前記建設機械の向きが所要の状態となる様に前記作業機械部を制御する様構成されたので、１つのレーザ回転照射装置と前記少なくとも３のビーム検出器により、前記建設機械の向きが検出でき、設備費用が大幅に低減されると共に、前記レーザ光線が検出できる広範囲での制御が可能であり、再設置作業が大幅に軽減される。

又本発明によれば、前記建設機械は、機械通信部を有し、前記レーザ測量装置は、測量制御装置と、測量通信部とを有し、又、前記建設機械、前記レーザ測量装置のいずれかに姿勢検出部が設けられ、少なくとも３のビーム検出器は、前記レーザ光線の受光結果を前記レーザ測量装置、又は前記機械制御装置に送信し、各ビーム検出器の受光タイミングに基づき、各ビーム検出器の水平角を求め、前記姿勢検出部は該水平角により前記建設機械の向きを測定し、前記機械制御装置は測定結果に基づき前記建設機械の向きが所要の状態となる様に前記作業機械部を制御する様構成されたので、１つのレーザ回転照射装置と前記少なくとも３のビーム検出器により、前記建設機械の向きが検出でき、設備費用が大幅に低減されると共に、前記レーザ光線が検出できる広範囲での制御が可能であり、再設置作業が大幅に軽減される。

又本発明によれば、前記レーザ光線の光束断面が点状であり、前記受光部が上下方向に所定の長さを有し、前記レーザ測量装置又は前記機械制御装置は、各ビーム検出器の受光結果に基づき、各ビーム検出器の高さを検出し、検出された高さに基づき建設機械の傾きと、傾き方向を演算し、演算結果に基づき前記建設機械の傾きが所要の状態となる様に前記作業機械部を制御する様構成されたので、傾斜センサ等の検出手段を用いることなく、簡単に前記建設機械の傾きが検出でき、該建設機械の傾斜制御が容易になる。

又本発明によれば、前記レーザ測量装置が既知点に設置され、又前記レーザ測量装置が測距機能、及び追尾機能を有し、前記建設機械の既知の位置にターゲットが設置され、該ターゲットに測距光が照射され、前記建設機械の施工位置が測定される様構成されたので、建設機械の施工位置をリアルタイムで検出でき、所要の施工位置で所要の姿勢制御が可能となると共に建設機械の経時的な施工軌跡を求めることができる。

又本発明によれば、前記ビーム検出器に対応してそれぞれＧＰＳ装置が設けられ、前記ビーム検出器が前記レーザ光線を受光した時点の時刻を前記ＧＰＳ装置からタイムスタンプとして取得し、各ビーム検出器の水平角は、前記受光結果に付されたタイムスタンプに基づき求める様構成したので、各ビーム検出器間の受光時差を検出する場合に、信号処理に起因する遅れ、信号の伝送に起因する遅れが影響することなく、正確な時差が検出でき時差検出の精度が向上する。

又本発明によれば、前記レーザ測量装置は変調された測距光を照射し、前記ターゲットは前記測距光を検出する受光素子を有し、前記機械制御装置は該受光素子から出力される信号から変調波を検出し、該変調波を前記ビーム検出器が前記レーザ光線を受光した時点のタイムスタンプとして用い、各ビーム検出器の水平角は、前記受光結果に対応するタイムスタンプに基づき求める様構成したので、測距光が有する変調波を用いることで装置構成が簡略化し、又各ビーム検出器間の受光時差を検出する場合に、信号処理に起因する遅れ、信号の伝送に起因する遅れが影響することなく、正確な時差が検出でき時差検出の精度が向上する。

又本発明によれば、前記ビーム検出器が前記レーザ光線を受光することで検出できる高低角について、全周に亘って誤差曲線を予め求め、前記レーザ測量装置又は前記機械制御装置は、前記誤差曲線に基づき検出された高さを補正する様にしたので、高さ制御の精度が向上する等の優れた効果を発揮する。

本発明の実施例に係る建設機械の制御システムの概略説明図である。 該建設機械の制御システムの概略構成図である。 該建設機械の制御システムに用いられるレーザ測量装置の概略斜視図である。 ビーム検出器によるレーザ光線の検出と、水平角の検出を説明する説明図である。 レーザ光線の検出をビーム検出器により検出することで、スリップフォーム舗装機械の方向を測定する説明図であり、（Ａ）はレーザ測量装置とスリップフォーム舗装機械が正対している状態、（Ｂ）はスリップフォーム舗装機械が回転している状態を示す。 前記ビーム検出器のレーザ光線の検出位置と、該検出位置で測定される高低角の全周についての誤差を示す説明図であり、（Ａ）はビーム検出器でのレーザ光線の検出位置を示し、（Ｂ）は全周で測定した高低角の誤差曲線を示す。 タイムスタンプを取得する手段としてのターゲットの説明図である。 第２の実施例に係る建設機械の制御システムの概略説明図である。 該建設機械の制御システムの概略構成図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。

先ず、図１に於いて、本発明の実施例に係る建設機械の制御システムの概略を説明する。

図１中、１はレーザ測量装置、２は建設機械の一例としてスリップフォーム舗装機械を示している。

前記レーザ測量装置１は３脚３を介して既知の点に設置される。前記レーザ測量装置１は、ターゲットの追尾機能を有する光波距離測定装置４と該光波距離測定装置４と一体に設けられたレーザ回転照射装置５と、前記スリップフォーム舗装機械２側の機械制御装置１３（後述）と無線通信する測量通信部２３（後述）を有する。

前記光波距離測定装置４は、トータルステーションと同等の機能を有し、測距光６をターゲット７に向って照射し、該ターゲット７からの反射光を受光して測距及び測角を行い、又該ターゲット７からの反射光に基づき該ターゲット７を追尾する。前記レーザ回転照射装置５は光束断面が点状のレーザ光線８を射出し、又定速で回転照射する。該レーザ光線８が回転照射されることで基準面が形成される。例えば、前記レーザ光線８が水平方向に射出された状態では水平基準面が形成される。

前記スリップフォーム舗装機械２は、前記レーザ光線８の受光範囲内で稼働する様に工事範囲が設定される。又、前記スリップフォーム舗装機械２は、井桁状（矩形）に構成された機体フレーム１０と、該機体フレーム１０の４隅に上下方向に伸縮可能な脚部１１を介して設けられた走行装置１２と、前記機体フレーム１０に設けられた機械制御装置１３とを有している。

前記走行装置１２としては、例えば無限軌道走行装置が用いられ、該走行装置１２は、前記機械制御装置１３によりそれぞれ走行が個別に制御可能となっている。

前記機体フレーム１０の中央下面には、スクリード１５が設けられている。該スクリード１５は、混練されたコンクリートを貯溜し、更に打設しつつ、締固め成型する一連の工程を高精度に行うものであり、前記スクリード１５の高さ制御、即ち打設表面の高さ制御は、主に前記脚部１１の伸縮制御によって行われる。前記スクリード１５、前記走行装置１２は、前記スリップフォーム舗装機械２の作業機械部として機能し、該作業機械部は前記機械制御装置１３によって制御される。

前記機体フレーム１０の所要位置に、好ましくは前記機体フレーム１０の４隅に、更に好ましくは、矩形の４頂点位置に、支柱１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄがそれぞれ立設され、該支柱１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄの上端にそれぞれビーム検出器１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄが設けられる。

該ビーム検出器１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄは、それぞれ前記レーザ光線８を受光する受光センサ１４を有し、該受光センサ１４は上下方向に延在し、所定の長さを有している。前記受光センサ１４は、画素が直線状に配列されたもの、例えばラインセンサであり、前記レーザ光線８が通過した場合に、該レーザ光線８の受光を検出すると共に受光位置を検出できる様になっている。従って、前記受光センサ１４は、受光信号として光検出信号及び受光位置の信号を発する様になっている。

前記ビーム検出器１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄは、それぞれ検出器用通信部３９（後述）を有する。該検出器用通信部３９は、前記受光センサ１４から発せられる受光信号をそれぞれ前記レーザ測量装置１に無線通信し、及び／又は受光信号を前記機械制御装置１３に送出する。尚、前記ビーム検出器１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄと前記機械制御装置１３とをケーブルで接続し、前記受光センサ１４から発せられる受光信号をそれぞれ前記機械制御装置１３に有線で送信してもよい。

又、前記ビーム検出器１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄにはそれぞれＧＰＳ装置２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄが一体に設けられ、或は近接した位置に設けられている。該ＧＰＳ装置２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄは、衛星からの信号に基づき標準時刻を取得する。

前記ビーム検出器１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄの高さ（即ち前記受光センサ１４の基準位置の高さ、例えば前記受光センサ１４の上下方向の中央の位置）は、前記スリップフォーム舗装機械２が水平の時に同一高さとなっており、各受光センサ１４の基準位置の高さ及び水平面内での位置は、前記スリップフォーム舗装機械２の装置基準位置（例えば、前記スクリード１５の設置中心）に対し既知となっている。即ち、前記受光センサ１４の基準位置の前記装置基準位置に対する３次元の位置が既知となっている。

又、前記ビーム検出器１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄの内、前側の２つのビーム検出器１７ａ，１７ｂを結ぶ直線（即ち両受光センサ１４，１４の基準位置を結ぶ直線）、及び後側の２つのビーム検出器１７ｃ，１７ｄを結ぶ直線（即ち両受光センサ１４，１４の基準位置を結ぶ直線）は、それぞれ前記スリップフォーム舗装機械２の進行方向に対して直交する様に設定されている。

又、前記ビーム検出器１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄの内、１側の２つのビーム検出器１７ａ，１７ｃを結ぶ直線（即ち両受光センサ１４，１４の基準位置を結ぶ直線）、及び他側の２つのビーム検出器１７ｂ，１７ｄを結ぶ直線（即ち両受光センサ１４，１４の基準位置を結ぶ直線）は、それぞれ前記スリップフォーム舗装機械２の進行方向に対して平行となる様に設定されている。更に、前記ビーム検出器１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ間の距離も予め測定され、既知となっている。

前記機体フレーム１０は、進行方向と平行に延在する２本の縦ビーム１８、該縦ビーム１８と直交する２本の横ビーム１９とで構成され、施工環境に応じて該横ビーム１９は伸縮される。又、前記ビーム検出器１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ間の距離は、伸張、短縮の状態でそれぞれ既知となっている。

前記機体フレーム１０の前面（図示では前記横ビーム１９）に、前記ターゲット７が設けられる。該ターゲット７は、例えば反射プリズムであり、前記スリップフォーム舗装機械２の装置基準位置に対して既知の位置に設けられる。前記レーザ測量装置１により前記ターゲット７の位置（３次元位置）を測定することで、及び前記スリップフォーム舗装機械２の向き（或は姿勢）を知ること（後述）で前記スリップフォーム舗装機械２の装置基準位置の測定を行える。

前記レーザ測量装置１は前記測量通信部２３を有し、前記ビーム検出器１７からの受光結果を受信し、受信結果に基づき、前記ビーム検出器１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄが受光した時点での前記レーザ測量装置１を基準とした水平角、及び高低角を測定することができる。更に、前記ターゲット７の位置測定結果、前記水平角、高低角の測定結果に基づき、前記スリップフォーム舗装機械２の向き（或は姿勢）、傾き、位置を測定することができ、測定結果は、前記測量通信部２３より前記機械制御装置１３に送信される。

尚、前記ビーム検出器１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄそれぞれに対応する前記ＧＰＳ装置２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄから、前記ビーム検出器１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄが受光した時点の時刻を取得し、各受光信号に関連付ける。即ち、前記ＧＰＳ装置２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄで得られる時刻を、受光信号のタイムスタンプとして使用する。タイムスタンプ付の受光信号を前記レーザ測量装置１に送信することで、前記ビーム検出器１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄが前記レーザ光線８を受光した時間を該レーザ測量装置１が正確に検知できる。

従って、前記ビーム検出器１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄから前記レーザ測量装置１へ受光信号を無線送信する際の信号処理に起因する時間遅れ（タイムラグ）、距離に起因する伝送のタイムラグを回避できる。

尚、前記レーザ測量装置１と前記ビーム検出器１７との間が近距離である等、無線送信に伴うタイムラグが無視できる場合は、前記ＧＰＳ装置２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄからタイムスタンプを取得することが省略され、或は該ＧＰＳ装置２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ自体を省略することができる。

前記レーザ測量装置１は、測定した水平角、高低角、前記スリップフォーム舗装機械２の位置等の位置情報を前記測量通信部２３（図示せず）を介し前記機械制御装置１３に送信する。該機械制御装置１３は、受信した位置情報に基づき前記脚部１１、前記走行装置１２、前記スクリード１５等を所要のタイミングで、所要の状態に制御する。

次に、図２により、建設機械の制御システムの概略構成を説明する。

前記レーザ測量装置１は、前記光波距離測定装置４、前記レーザ回転照射装置５から構成され、更に測量演算制御部２１、測量記憶部２２、前記測量通信部２３、測距光照射部２４、測距部２５、測角部２６、ビーム回転照射部２７、姿勢検出部２８、追尾駆動部３１、回転駆動部３２、駆動制御部３３を有する。

前記測量演算制御部２１は前記光波距離測定装置４、前記レーザ回転照射装置５を統合制御し、前記測量記憶部２２には統合制御に必要なプログラム、前記光波距離測定装置４が測距、追尾を実行する為に必要なプログラム、前記レーザ回転照射装置５が前記レーザ光線８を定速で回転照射させ、又前記ビーム検出器１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄからの受光信号に基づき高低角、水平角を測定する為に必要なプログラム等の各種プログラムが格納されている。

前記測距光照射部２４は、前記測距光６を射出し、又前記ターゲット７で反射された反射測距光を受光して前記ターゲット７迄の測距を行う。前記測角部２６は、前記測距光照射部２４が反射測距光を受光した時点での、前記レーザ光線８の照射方向の角度を検出し、前記ターゲット７の高低角、水平角を測定する。

前記ビーム回転照射部２７は、点状の光束断面を有する前記レーザ光線８を水平方向に照射し、定速で回転させるものであり、又、該レーザ光線８の照射方向（水平角）を検出する水平角検出器（図示せず）を有している。

前記姿勢検出部２８は、各ビーム検出器１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄから送信される受光信号を基に該ビーム検出器１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄの高低角、水平角を検出する。更に、検出した高低角、水平角に基づき前記スリップフォーム舗装機械２の向き、傾きを演算する。尚、該スリップフォーム舗装機械２の向き、傾きについては、検出した高低角、水平角を前記機械制御装置１３に送信し、該機械制御装置１３に於いて前記スリップフォーム舗装機械２の向き、傾きを演算してもよい。尚、前記姿勢検出部２８は、前記機械制御装置１３に設け、該機械制御装置１３で前記測量通信部２３より送信された、高低角、水平角に基づき前記スリップフォーム舗装機械２の向き、傾きを演算してもよい。

前記追尾駆動部３１は、前記ターゲット７に追尾光を射出し、該ターゲット７からの反射光に基づき前記ターゲット７を追尾するものであり、前記回転駆動部３２は前記レーザ光線８を定速で回転照射させるものである。前記追尾駆動部３１、前記回転駆動部３２は前記駆動制御部３３によって駆動が制御され、前記測量演算制御部２１は前記駆動制御部３３に駆動を制御する為に必要な制御指令を発する。

ここで、前記測距光照射部２４、前記測距部２５、前記測角部２６、前記追尾駆動部３１等は、前記光波距離測定装置４の主要部を構成し、前記ビーム回転照射部２７、前記姿勢検出部２８、前記回転駆動部３２等は、前記レーザ回転照射装置５の主要部を構成する。

前記スリップフォーム舗装機械２は、前記スクリード１５に上記した一連の工程を実行させる為の機械演算制御部３５及び一連の工程を実行させる為に必要なプログラムが格納される機械記憶部３６、前記測量通信部２３との間で制御情報等の通信を行う機械通信部３７、前記走行装置１２、前記スクリード１５の駆動を制御する前記駆動制御部３８を有する。尚、前記機械制御装置１３は、前記機械演算制御部３５、前記機械記憶部３６、前記機械通信部３７、前記駆動制御部３８等で構成されている。

又、前記スリップフォーム舗装機械２は、前記ビーム検出器１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄを有し、更に該ビーム検出器１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄはそれぞれ検出器用通信部３９を有する。

前記ビーム検出器１７を前記レーザ光線８が通過することで、前記ビーム検出器１７がレーザ光線８を検出し、又検出した時点の時刻が前記ＧＰＳ装置２０より取得される。前記ビーム検出器１７で検出した受光信号は、前記検出した時点の時刻でタイムスタンプが付され、前記検出器用通信部３９によって前記レーザ測量装置１に無線通信され、及び／或は前記機械演算制御部３５に送出される。尚、前記検出器用通信部３９から発信される無線信号には、区別を可能にする為、前記ビーム検出器１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄに対応する識別信号が付加されてもよい。

次に、図３を参照して、前記レーザ測量装置１について更に説明する。尚、図３では、前記３脚３を省略して図示している。

前記レーザ測量装置１は、整準部４１を有し、該整準部４１に前記光波距離測定装置４、前記レーザ回転照射装置５が設けられる。

前記整準部４１は、回転基板４２を介して前記光波距離測定装置４を整準し、又、前記整準部４１は、水平回転駆動部（図示せず）を内蔵し、前記回転基板４２を水平方向に回転可能である。

前記回転基板４２には托架部４３が立設され、該托架部４３に望遠鏡部４４が鉛直方向に回転可能に支持され、該望遠鏡部４４は鉛直回転駆動部（図示せず）によって鉛直方向に回転される様になっている。前記望遠鏡部４４には、測距光学系、追尾光学系及び前記測距部２５が収納され、前記望遠鏡部４４から前記測距光６、追尾光（図示せず）が射出され、又前記ターゲット７からの反射測距光を受光して測距を行い、前記ターゲット７で反射された追尾光を前記追尾光学系を介して受光し追尾を行う様になっている。前記水平回転駆動部（図示せず）及び前記鉛直回転駆動部（図示せず）は、追尾を行う為に前記望遠鏡部４４を、水平方向及び鉛直方向に回転する。

又、前記整準部４１には、水平角検出器（図示せず）が設けられ、前記托架部４３には鉛直角検出器（図示せず）が設けられており、前記水平角検出器、前記鉛直角検出器により前記望遠鏡部４４の視準方向（前記測距光６の射出方向）の水平角、鉛直角がそれぞれ測定可能となっている。従って、前記光波距離測定装置４は追尾機能を有するトータルステーションとしての機能を有する。

前記托架部４３の上端に天板４５が取付けられ、該天板４５に前記レーザ回転照射装置５が設けられる。又、前記レーザ測量装置１の所要位置、例えば前記回転基板４２に測量制御装置４６が設けられる。該測量制御装置４６は、前記測量演算制御部２１、前記測量記憶部２２、前記測量通信部２３、前記測距部２５、前記測角部２６、前記姿勢検出部２８、前記駆動制御部３３等で構成される。

次に、図４、図５を参照して、本実施例の作用について説明する。

説明を簡略化する為、２つの前記ビーム検出器１７ａ，１７ｂが前記レーザ光線８を検出した場合を図４により説明する。尚、前記ビーム検出器１７ａ，１７ｂ間の距離はＡｍ（例えば１０ｍ）である。又、前記ターゲット７は、前記ビーム検出器１７ａ，１７ｂの中間に設置されている。

図４中、ラインＲは前記レーザ測量装置１に設定された基準方向を示すものであり、前記レーザ測量装置１は、前記測距光６の照射方向、前記レーザ光線８の照射方向を前記ラインＲを基準として測定できる。

前記光波距離測定装置４が前記ターゲット７を視準し、該ターゲット７迄の距離Ｄを測定し、又該ターゲット７の水平角αを測定する。

前記レーザ光線８の回転照射で、前記ビーム検出器１７ａ，１７ｂが前記レーザ光線８を検出する。前記ビーム検出器１７ａ，１７ｂが前記レーザ光線８を検出した時点でのそれぞれの時刻が、前記ＧＰＳ装置２０ａ，２０ｂにより取得され、検出信号に検出時刻がタイムスタンプとして付され、検出結果として前記ビーム検出器１７ａ，１７ｂの前記検出器用通信部３９からそれぞれ前記レーザ測量装置１に送信される。

該レーザ測量装置１では前記測量通信部２３を介して前記検出結果を受信し、更に前記姿勢検出部２８は前記検出結果に含まれるタイムスタンプにより、前記ビーム検出器１７ａ，１７ｂが前記レーザ光線８を検出した時点での前記レーザ光線８の照射方向を検出する。該レーザ光線８の照射方向は、前記ビーム検出器１７ａ，１７ｂ方向の水平角α１，α２として検出される。更に、前記ターゲット７の視準方向に対する前記ビーム検出器１７ａ，１７ｂの水平角θ１，θ２が、前記水平角α及び水平角α１，α２に基づき算出できる。

又、前記ビーム検出器１７ａ，１７ｂからの前記レーザ光線８の受光結果で、前記ビーム検出器１７ａ，１７ｂの高低位置が検出できる。即ち、前記検出信号は、前記受光センサ１４のどの画素から出力されたものかが判別でき、信号を出力した画素の位置から前記受光センサ１４の基準位置が、水平基準面からどれだけ上又は下にあるかが検出できる。

同様にして後側の前記ビーム検出器１７ｃ，１７ｄについても、水平角と高低位置が求められる。前記ビーム検出器１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ全ての水平角を求めることで、前記スリップフォーム舗装機械２の方向を測定することができる。又、前記ビーム検出器１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ全ての高低位置を検出することで、前記スリップフォーム舗装機械２の傾き、傾き方向を測定することができる。

該スリップフォーム舗装機械２の方向を測定することについて、図５により更に説明する。尚、図中、前記ビーム検出器１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄは正方形の頂点に配置されたとし、正方形の１辺の長さをＳとする。

図５（Ａ）は、前記スリップフォーム舗装機械２が前記レーザ測量装置１に正対している状態であり、前記測距光６の光軸（前記光波距離測定装置４が前記ターゲット７を視準した方向）に関する前記ビーム検出器１７ａ，１７ｂの水平角θ１，θ２は、θ１＝θ２であり、又前記ビーム検出器１７ｃ，１７ｄの水平角θ１′，θ２′は、θ１′＝θ２′である。従って、前記ビーム検出器１７ａ，１７ｄ間の水平角の差、θ１−θ１′＝Δθ１とθ２−θ２′＝Δθ２とは等しい（Δθ１＝Δθ２）。

ところが、前記スリップフォーム舗装機械２が角度βだけ、向きが変った場合（前記スリップフォーム舗装機械２が反時計方向にβ回転）、前記ビーム検出器１７ａ，１７ｂの水平角θ１，θ２は、θ１＝θ２であるが、前記ビーム検出器１７ｃ，１７ｄの水平角θ１′，θ２′は等しくなくなる。図示では、θ１′＜θ２′となる。

更に、前記ビーム検出器１７ｃ，１７ｄの水平角がθ１′≠θ２′となることで、Δθ１≠Δθ２（図示ではΔθ１＜Δθ２）となる。

又、Δθ１は以下の式で演算することができる。
θ１＝ｔａｎ^-1（Ｓ／２Ｄ）
θ１′＝ｔａｎ^-1（Ｓ／２（２（Ｄ＋Ｓ））
Δθ１＝θ１−θ１′＝［ｔａｎ^-1（Ｓ／２Ｄ）］−［ｔａｎ^-1（Ｓ／２（２（Ｄ＋Ｓ））］
同様にしてΔθ２も演算できる。

従って、Δθ１の変化を演算することで、前記スリップフォーム舗装機械２の方向変化の角度βが求められる。従って、前記スリップフォーム舗装機械２の向きが測定できる。

更に、前記ビーム検出器１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄそれぞれの高低位置が求められることから、前記ターゲット７に対する測定結果、前記ビーム検出器１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄの位置、前記ビーム検出器１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ間の距離に基づき前記スリップフォーム舗装機械２の傾斜量、傾斜方向が演算される。而して、向き、傾斜量、傾斜方向を含む前記スリップフォーム舗装機械２の姿勢が測定できる。

更に、前記レーザ測量装置１は既知点に設置されていることから、前記ターゲット７迄の距離と、該ターゲット７の方向、高低角が測定されることで、前記スリップフォーム舗装機械２の３次元位置（地上系での絶対座標）も求められる。

前記レーザ測量装置１は、測定した前記スリップフォーム舗装機械２の姿勢情報、位置情報を前記測量通信部２３より前記スリップフォーム舗装機械２に向けて送信し、送信された情報は、前記機械通信部３７によって受信され、更に該機械通信部３７を介して前記機械制御装置１３に入力される。該機械制御装置１３は入力された姿勢情報、及び位置情報に基づき前記走行装置１２、前記スクリード１５を制御して舗装工事を実行する。

次に、図６を参照して、前記ビーム検出器１７が検出する水平角の補正について説明する。

前記ビーム回転照射部２７（図２参照）が前記レーザ光線８を回転照射する場合、前記ビーム回転照射部２７の回転軸の偏心（光軸の偏差）、ビームプロファイル（ビーム断面形状、強度ムラ等）、ぐらつきで、前記レーザ光線８が強度を変化させながら、又は形状を変化させながら回転照射される。前記ビーム検出器１７による高低位置の検出は、前記レーザ光線８の通過位置によって求めるので、強度を変化させながら、又は形状を変化させながら回転照射される場合、検出される高低角の誤差として現れる。

前記レーザ光線８が前記ビーム検出器１７のＬｎ（図６（Ａ）参照）を通過する場合に検出される高低位置の誤差は、図６（Ｂ）に誤差曲線として示される。測定方法としては、前記ビーム検出器１７を、前記レーザ回転照射装置５を中心とした円周上に、所要角度ピッチ（例えば３０゜ピッチ）で配置し、それぞれの位置で高低位置を検出する。

図示では、２つのサインカーブが含まれており、２以上の誤差要因が含まれていることが分る。又、前記誤差曲線の再現性は高く、同一方向には同じ誤差が現れる。従って、予め誤差曲線を取得しておくことで、誤差曲線に基づき検出された高低位置を補正することができ、補正により、より高精度の高低位置測定が可能となる。

尚、上記実施例はスリップフォーム舗装機械２について説明したが、他の建設機械の姿勢制御に実施可能であることは言う迄もない。又、上記実施例では前記ビーム検出器１７を矩形の４頂点に設けたが、既知の位置に設けられれば、位置は限定されない。更に、上記実施例では前記ビーム検出器１７を前方に２つ、後方に２つ設けたが、前記ビーム検出器１７は前方に２つ、後方に１つとしてもよい。更に、建設機械の姿勢制御のみであれば、前記光波距離測定装置４、前記ターゲット７を省略することも可能である。

尚、上記実施例に於いては、回転照射する前記レーザ光線８の光束断面を点状とし、受光部に上下に長いセンサを用いたが、レーザ光線として上下方向に長い光束断面を有する１又は複数のファンビームからなるレーザ光線（少なくとも１つのファンビームは鉛直である）を用いて回転照射し、受光部のセンサを点状としてもよい。

尚、前記ビーム検出器１７の受光部と同軸上に反射部材（反射板、再帰性のプリズム等）を設け、反射された光を前記レーザ測量装置１側で検出して該レーザ測量装置１に対する前記ビーム検出器１７の水平角、高低角を演算する構成としてもよい。

尚、上記実施例ではタイムスタンプとしての信号を、前記ビーム検出器１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄに対応して設けられた前記ＧＰＳ装置２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄから取得したが、タイムスタンプとしての信号を他の方法により取得することもできる。

例えば、タイムスタンプを取得する手段として、前記ビーム検出器１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄの１つにＧＰＳ装置を設けてもよく、或は前記機体フレーム１０の所要の位置に設けたＧＰＳ装置としてもよい。

図１、図２を参照して略述する。

前記ビーム検出器１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄが前記レーザ光線８を検出した受光信号は、前記機械演算制御部３５に送出され、又該機械演算制御部３５は前記ビーム検出器１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄが前記レーザ光線８を検出した時点のそれぞれの時刻をＧＰＳ装置から取得する。又、前記機械演算制御部３５は、前記ビーム検出器１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄの受光信号にタイムスタンプを付し前記機械通信部３７を介して前記レーザ測量装置１に送信する。

又、該レーザ測量装置１では、前記測量通信部２３により受信した受光信号に基づき受光時点の回転角を、受光信号毎に前記測角部２６より測定する。又、タイムスタンプにより得た時刻により回転角（各受光信号間の相対回転角）を正確に測定する。

測定された回転角は、前記測量通信部２３を介して前記機械制御装置１３に送信される。

ここで、前記ビーム検出器１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄから受光信号が、前記機械制御装置１３に送信される場合に、各受光信号間に送信時間に差が生じない様に、前記ビーム検出器１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄと前記機械制御装置１３間の電気的な伝送経路長さを同一にする等の処理をしてもよい。前記送信時間の差を解消することで、前記ビーム検出器１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄの受光タイミングが正確にタイムスタンプに反映される。

タイムスタンプを取得する手段の更に他の例を、図７を参照して説明する。

図７に示されるものは、機体フレーム１０の前面に設けられるターゲット７を示している。

該ターゲット７は、プリズム４８を内蔵し、該プリズム４８により測距光６をレーザ測量装置１に向けて反射する。又、前記プリズム４８には中心部を貫通する孔４９が穿設されており、該孔４９の一端（前記機体フレーム１０の中心側の端）には受光素子５０が設けられている。前記レーザ測量装置１から射出される前記測距光６の一部は、前記孔４９を通って前記受光素子５０に受光される様になっている。

該受光素子５０には信号処理部５１が電気的に接続され、該信号処理部５１は前記受光素子５０からの受光信号を増幅等の信号処理を行い、出力する。

前記測距光６は、前記測距光照射部２４によって所定の変調周波数となる様に正確に変調されており、前記信号処理部５１は測距光の受光信号（以下測距光受光信号）から変調周波を検出し、前記機械制御装置１３に信号出力する様になっている。前記変調周波は、タイムスタンプを作製する為に用いられる。

尚、タイムスタンプを作製する為の変調周波は、前記測距光６に測定用として変調した変調周波を利用してもよく、或はタイムスタンプを作製する為に測定用の変調とは異なる周波数で別途変調し、変調周波を前記測距光６に重畳させてもよい。

前記ビーム検出器１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄはレーザ光線８を検出し、検出した受光信号にそれぞれの識別信号を付し、識別信号付の受光信号として出力する。前記ビーム検出器１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄからの受光信号は、機械演算制御部３５に入力される。又、該機械演算制御部３５には前記信号処理部５１から変調周波信号が入力されている。

前記機械演算制御部３５は、前記ビーム検出器１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄが前記レーザ光線８を検出した時点の前記変調周波信号の位相を取得する。

又、前記機械演算制御部３５は、取得した位相をタイムスタンプとして、前記ビーム検出器１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄの受光信号に付し、機械通信部３７を介して前記レーザ測量装置１に送信する。或は、位相を時間に換算したタイムスタンプを受光信号に付し、送信する。

前記レーザ測量装置１では、測量通信部２３により受信した受光信号に基づき受光時点の回転角を、受光信号毎に測角部２６より測定する。又、各受光信号のタイムスタンプを比較することで、より正確な受光タイミング（受光時点）を取得することができる。

而して、受光時点を比較することで、各受光信号間の受光時点の時間差が正確に測定でき、測定した時間差に基づき回転角（各受光信号間の相対回転角）を正確に測定することができる。

尚、この場合も、前記ビーム検出器１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄから受光信号が、前記機械制御装置１３に送信される場合に、各受光信号間に送信時間に差が生じない様に、前記ビーム検出器１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄと前記機械制御装置１３間の電気的な伝送経路長さを同一にする等の処理をしてもよい。

又、上記説明では、前記測距光６に変調周波を重畳させたが、タイムスタンプ取得用に、別途正確に変調した変調光を、前記レーザ測量装置１が照射する様にし、更に前記受光素子５０を前記ターゲット７から分離して設けてもよい。

図８、図９を参照して、第２の実施例を説明する。

第２の実施例では、レーザ測量装置１の測距機能、測角機能を省略し、更に該レーザ測量装置１の測量通信部２３、スリップフォーム舗装機械２の機械通信部３７も省略している。尚、図８、図９中、図１、図２で示したものと同等のものには、同符号を付しその説明を省略する。第２の実施例の場合、姿勢検出部２８はスリップフォーム舗装機械２側に設けられる。或は、前記機械演算制御部３５に前記姿勢検出部２８の機能を具備させてもよい。

前記レーザ測量装置１は、点状の光束断面を有するレーザ光線８を水平方向に照射し、定速で回転させる。

前記スリップフォーム舗装機械２は、ビーム検出器１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄを有し、更に該ビーム検出器１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄはそれぞれ検出器用通信部３９を有する。

又、前記ビーム検出器１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄにはそれぞれＧＰＳ装置２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄが一体に設けられ、或は近接した位置に設けられている。該ＧＰＳ装置２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄは、衛星からの信号に基づき標準時刻を取得する。

前記ビーム検出器１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄは、上下に長い受光センサ１４を有し、該受光センサ１４は前記レーザ光線８を受光し、該レーザ光線８の受光を検出すると共に受光した位置（上下方向の位置）を検出可能となっている。

前記受光センサ１４の基準位置の高さ、（例えば、前記受光センサ１４の上下方向の中央の位置）は、前記スリップフォーム舗装機械２が水平の時に同一高さとなっており、各受光センサ１４の基準位置の高さ及び水平面内での位置は、前記スリップフォーム舗装機械２の装置基準位置（例えば、前記スクリード１５の設置中心）に対し既知となっている。即ち、前記受光センサ１４の基準位置の前記装置基準位置に対する３次元の位置が既知となっている。

前記ビーム検出器１７を前記レーザ光線８が通過することで、前記ビーム検出器１７が前記レーザ光線８を検出し、又検出した時点の時刻が前記ＧＰＳ装置２０より取得される。前記ビーム検出器１７で検出した受光信号は、前記検出した時点の時刻でタイムスタンプが付され、又識別信号が付されて機械制御装置１３に送出される。

該機械制御装置１３では、受光信号のタイムスタンプと識別信号とにより、前記ビーム検出器１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ各位置での、受光時点（受光タイミング）を取得でき、前記ビーム検出器１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄの受光時間差が演算される。

この時間差と前記ビーム検出器１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄの位置から、前記レーザ測量装置１に対する前記スリップフォーム舗装機械２の姿勢（向き）が演算できる。

例えば、前記レーザ測量装置１に前記スリップフォーム舗装機械２が正対していれば、前記ビーム検出器１７ａと前記ビーム検出器１７ｃ間の受光時間差と、前記ビーム検出器１７ｂと前記ビーム検出器１７ｄ間の受光時間差とは等しくなる。

更に、前記受光センサ１４が検出した、各ビーム検出器１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄでの受光位置（高さ）に基づき、前記スリップフォーム舗装機械２の水平に対する姿勢が演算できる。前記スリップフォーム舗装機械２の向きの演算結果、水平に対する姿勢の演算結果に基づき、前記機械制御装置１３により前記スリップフォーム舗装機械２の姿勢を制御することができる。

而して、前記ビーム検出器１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄにより、前記レーザ光線８を検出することで、前記スリップフォーム舗装機械２の姿勢制御が可能となる。

１ レーザ測量装置
２ スリップフォーム舗装機械
４ 光波距離測定装置
５ レーザ回転照射装置
６ 測距光
７ ターゲット
８ レーザ光線
１２ 走行装置
１３ 機械制御装置
１５ スクリード
１７ ビーム検出器
２０ ＧＰＳ装置
２１ 測量演算制御部
２３ 測量通信部
２４ 測距光照射部
２５ 測距部
２６ 測角部
２７ ビーム回転照射部
２８ 姿勢検出部
３５ 機械演算制御部
３７ 機械通信部
３９ 検出器用通信部
４４ 望遠鏡部
４６ 測量制御装置
４８ プリズム
４９ 孔
５０ 受光素子
５１ 信号処理部

Claims (15)

1. レーザ測量装置によりレーザ光線を定速で回転照射する工程と、前記レーザ光線の受光範囲で稼働する建設機械の既知の位置に設けられ、前記レーザ光線を受光する受光部を有する少なくとも３のビーム検出器により前記レーザ光線を検出する工程と、前記少なくとも３のビーム検出器の前記レーザ光線の検出結果に基づき、各ビーム検出器の受光タイミングを求める工程と、求めた少なくとも３の受光タイミングに基づき前記レーザ測量装置に対する前記建設機械の向きを演算する工程とを具備することを特徴とする建設機械の制御方法。
2. 前記少なくとも３のビーム検出器の受光タイミングに基づき、各ビーム検出器の前記レーザ測量装置に対する水平角を求め、求めた少なくとも３の水平角で前記建設機械の向きを演算する請求項１の建設機械の制御方法。
3. 前記レーザ光線の光束断面が点状であり、前記ビーム検出器の前記受光部が上下方向に所定の長さを有し、前記ビーム検出器により、前記レーザ光線の受光位置を検出し、該受光位置に基づき前記ビーム検出器の高さを検出する工程と、少なくとも３の高さ検出結果に基づき前記建設機械の傾斜及び傾斜方向を演算する工程とを更に具備する請求項１又は請求項２の建設機械の制御方法。
4. 前記ビーム検出器に対応してそれぞれＧＰＳ装置を設け、前記ビーム検出器が前記レーザ光線を受光した時点の時刻を前記ＧＰＳ装置からタイムスタンプとして取得し、前記ビーム検出器個々の受光信号にタイムスタンプを付す工程を更に具備し、前記受光タイミングは前記タイムスタンプより取得する請求項１〜請求項３のうちいずれかの建設機械の制御方法。
5. 前記レーザ測量装置が所定の周波数で変調された変調光を照射する工程と、該変調光から変調周波を検出し、該変調周波をタイムスタンプとして、各ビーム検出器が前記レーザ光線を受光した時点を取得する請求項１〜請求項３のうちいずれかの建設機械の制御方法。
6. 前記レーザ測量装置が光波距離測定機能を有し、前記変調光は測距光である請求項５の建設機械の制御方法。
7. 前記測距光にタイムスタンプを作製する為の変調周波が、更に重畳されている請求項６の建設機械の制御方法。
8. 前記レーザ測量装置が既知点に設置され、又前記レーザ測量装置が測距機能、及び追尾機能を有し、前記レーザ測量装置が前記建設機械の所定位置を測定する工程と、位置測定結果に基づき前記建設機械の移動軌跡を検出する工程を更に具備する請求項１〜請求項３のうちいずれかの建設機械の制御方法。
9. レーザ光線を定速で回転照射するレーザ測量装置と、前記レーザ光線の受光範囲で稼働する建設機械とを具備し、該建設機械は、工事を施工する作業機械部と、該作業機械部を制御する機械制御装置と、前記建設機械の装置基準位置に対して既知の位置に配設され、前記レーザ光線を受光する受光部を有する少なくとも３のビーム検出器とを有し、各ビーム検出器の受光タイミングに基づき前記建設機械の向きが演算され、前記機械制御装置は演算結果に基づき前記建設機械の向きが所要の状態となる様に前記作業機械部を制御する様構成されたことを特徴とする建設機械の制御システム。
10. 前記建設機械は、機械通信部を有し、前記レーザ測量装置は、測量制御装置と、測量通信部とを有し、又、前記建設機械、前記レーザ測量装置のいずれかに姿勢検出部が設けられ、少なくとも３のビーム検出器は、前記レーザ光線の受光結果を前記レーザ測量装置、又は前記機械制御装置に送信し、各ビーム検出器の受光タイミングに基づき、各ビーム検出器の水平角を求め、前記姿勢検出部は該水平角により前記建設機械の向きを測定し、前記機械制御装置は測定結果に基づき前記建設機械の向きが所要の状態となる様に前記作業機械部を制御する様構成された請求項９の建設機械の制御システム。
11. 前記レーザ光線の光束断面が点状であり、前記受光部が上下方向に所定の長さを有し、前記レーザ測量装置又は前記機械制御装置は、各ビーム検出器の受光結果に基づき、各ビーム検出器の高さを検出し、検出された高さに基づき建設機械の傾きと、傾き方向を演算し、演算結果に基づき前記建設機械の傾きが所要の状態となる様に前記作業機械部を制御する様構成された請求項９又は請求項１０の建設機械の制御システム。
12. 前記レーザ測量装置が既知点に設置され、又前記レーザ測量装置が測距機能、及び追尾機能を有し、前記建設機械の既知の位置にターゲットが設置され、該ターゲットに測距光が照射され、前記建設機械の施工位置が測定される様構成された請求項９〜請求項１１のうちいずれかの建設機械の制御システム。
13. 前記ビーム検出器に対応してそれぞれＧＰＳ装置が設けられ、前記ビーム検出器が前記レーザ光線を受光した時点の時刻を前記ＧＰＳ装置からタイムスタンプとして取得し、各ビーム検出器の水平角は、前記受光結果に付されたタイムスタンプに基づき求める様構成した請求項９〜請求項１２のうちいずれかの建設機械の制御システム。
14. 前記レーザ測量装置は変調された測距光を照射し、前記ターゲットは前記測距光を検出する受光素子を有し、前記機械制御装置は該受光素子から出力される信号から変調波を検出し、該変調波を前記ビーム検出器が前記レーザ光線を受光した時点のタイムスタンプとして用い、各ビーム検出器の水平角は、前記受光結果に対応するタイムスタンプに基づき求める様構成した請求項９〜請求項１２のうちいずれかの建設機械の制御システム。
15. 前記ビーム検出器が前記レーザ光線を受光することで検出できる高低角について、全周に亘って誤差曲線を予め求め、前記レーザ測量装置又は前記機械制御装置は、前記誤差曲線に基づき検出された高さを補正する様にした請求項９〜請求項１３のうちいずれかの建設機械の制御システム。

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