JP2018028466A - Measuring device and motor control method - Google Patents

Measuring device and motor control method Download PDF

Info

Publication number
JP2018028466A
JP2018028466A JP2016160050A JP2016160050A JP2018028466A JP 2018028466 A JP2018028466 A JP 2018028466A JP 2016160050 A JP2016160050 A JP 2016160050A JP 2016160050 A JP2016160050 A JP 2016160050A JP 2018028466 A JP2018028466 A JP 2018028466A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
distance measuring
rotation angle
motor
optical axis
optical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2016160050A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6783093B2 (en
Inventor
孝浩 井上
Takahiro Inoue
孝浩 井上
秀之 松本
Hideyuki Matsumoto
秀之 松本
大友 文夫
Fumio Otomo
文夫 大友
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Topcon Corp
Original Assignee
Topcon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Topcon Corp filed Critical Topcon Corp
Priority to JP2016160050A priority Critical patent/JP6783093B2/en
Publication of JP2018028466A publication Critical patent/JP2018028466A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6783093B2 publication Critical patent/JP6783093B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a measuring device and a motor control method capable of accurately and synchronously controlling optical members.SOLUTION: A measuring device comprises: a distance measuring part 19 that emits distance measuring light and receives reflected distance measuring light so as to perform distance measurement; an optical axis deflecting part 39 that is provided in a common optical path of the distance measuring light and the reflected distance measuring light, and deflects optical axes of the distance measuring light and the reflected distance measuring light at the same deflection angle and in the same direction; an emission direction detecting part 22 that detects the deflection angle and the deflection direction by the optical axis deflecting part 39; and a calculation control part 27. The optical axis deflecting part 39 includes: a pair of disc-shaped optical prisms that are arranged adjacently and in parallel to each other, and can rotate separately from each other; a pair of motors that rotate the respective optical prisms; and encoders that detect rotation angles of the respective motors. The calculation control part 27 is constructed: to control the motors based on respective torque values and target rotation angles that are preset so that the optical prisms reciprocatively rotate; to detect, for each motor, a coincidence between a detected rotation angle detected by the corresponding encoder and a target rotation angle; and to correct the torque values based on time difference in detection.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、測定対象物の3次元形状を測定可能な測定装置及びモータの制御方法に関するものである。   The present invention relates to a measuring apparatus and a motor control method capable of measuring a three-dimensional shape of a measurement object.

測定対象物の3次元座標を測定する為の測定機として、例えばトータルステーションや3次元レーザスキャナがある。トータルステーションには、自動で視準を行う為のモータを有するものもあり、測定位置に設置した後、自動で測定対象物を視準し、測距光を射出して測定を行える様になっている。又、3次元レーザスキャナは、高速で測定対象物を測距光で走査し、短時間で測定対象物の3次元形状を測定する様になっている。   As a measuring machine for measuring the three-dimensional coordinates of the measurement object, for example, there are a total station and a three-dimensional laser scanner. Some total stations have a motor for automatic collimation, and after installation at the measurement position, the target is automatically collimated and the distance measurement light is emitted for measurement. Yes. The three-dimensional laser scanner scans a measurement object with distance measuring light at high speed and measures the three-dimensional shape of the measurement object in a short time.

測定対象物に向って測距光を偏向する際には、光学部材を用いて測距光を偏向させる場合がある。この場合、測距光を正確に偏向する為には、光学部材が正確に同期する様光学部材を駆動させるモータを制御する必要がある。   When the ranging light is deflected toward the measurement object, the ranging light may be deflected using an optical member. In this case, in order to accurately deflect the distance measuring light, it is necessary to control a motor that drives the optical member so that the optical member is accurately synchronized.

特開2014−85134号公報JP 2014-85134 A 特開2008−268004号公報JP 2008-268004 A

本発明は、光学部材を正確に同期制御可能な測定装置及びモータの制御方法を提供するものである。   The present invention provides a measuring apparatus and a motor control method that can accurately and optically control optical members.

本発明は、測距光を射出し、反射測距光を受光して測距を行う測距部と、測距光、反射測距光の共通光路に設けられ、測距光、反射測距光の光軸を同一の偏角、同一の方向で偏向する光軸偏向部と、該光軸偏向部による偏角、偏向方向を検出する射出方向検出部と、演算制御部とを具備し、前記光軸偏向部はそれぞれ独立して回転可能な重なり合う一対の円板状の光学プリズムと、該光学プリズムを回転させる一対のモータと、該モータの回転角を検出するエンコーダとを有し、前記演算制御部は、前記光学プリズムが往復回転する様予め設定されたトルク値と目標回転角に基づき前記モータを制御すると共に、前記エンコーダで検出された検出回転角と、前記目標回転角との一致を各モータ毎に検出し、検出の時間差に基づき前記トルク値を修正する様構成された測定装置に係るものである。   The present invention provides a distance measuring unit that emits distance measuring light, receives reflected distance measuring light and performs distance measurement, and a common optical path of the distance measuring light and the reflected distance measuring light. An optical axis deflecting unit that deflects the optical axis of light in the same declination and the same direction, an exit direction detecting unit that detects the declination and deflection direction by the optical axis deflecting unit, and an arithmetic control unit; The optical axis deflection unit has a pair of overlapping disk-shaped optical prisms that can rotate independently of each other, a pair of motors that rotate the optical prisms, and an encoder that detects the rotation angle of the motors, The arithmetic control unit controls the motor based on a preset torque value and a target rotation angle so that the optical prism reciprocates, and coincides with the detected rotation angle detected by the encoder and the target rotation angle. Is detected for each motor, and the torque value is based on the detection time difference. Those of the configured measurement device as to fix.

又本発明は、前記演算制御部は、前記時間差に基づきトルク修正値を演算し、該トルク修正値に基づき、前記検出回転角と前記目標回転角との一致が先に検出された前記モータに対する前記トルク値を弱める様修正する測定装置に係るものである。   Further, in the present invention, the calculation control unit calculates a torque correction value based on the time difference, and based on the torque correction value, the motor control unit detects a match between the detected rotation angle and the target rotation angle. The present invention relates to a measuring device that corrects the torque value so as to weaken it.

又本発明は、前記演算制御部は、前記時間差に基づきトルク修正値を演算し、該トルク修正値に基づき、前記検出回転角と前記目標回転角との一致が後に検出された前記モータに対する前記トルク値を強める様修正する測定装置に係るものである。   According to the present invention, the calculation control unit calculates a torque correction value based on the time difference, and based on the torque correction value, the coincidence between the detected rotation angle and the target rotation angle is detected with respect to the motor. The present invention relates to a measuring device that is modified to increase the torque value.

又本発明は、前記演算制御部は、前記モータを反転させた際に検出された反転時回転角と予め設定された基準目標回転角とから前記モータのオーバラン量を演算し、該オーバラン量に基づき前記反転時回転角を減じる様前記目標回転角を修正する測定装置に係るものである。   Further, in the present invention, the calculation control unit calculates an overrun amount of the motor from a rotation angle at the time of reversal detected when the motor is reversed and a preset reference target rotation angle, and calculates the overrun amount. The present invention relates to a measuring apparatus for correcting the target rotation angle so as to reduce the reversal rotation angle.

又本発明は、前記測距部と、前記光軸偏向部と、前記射出方向検出部と、前記演算制御部とを収納する測定装置本体と、該測定装置本体を上下方向及び左右方向に回転可能に支持する支持部と、前記測定装置本体を上下方向及び左右方向に回転する回転駆動部と、前記測定装置本体の上下角、左右角を検出する角度検出器とを具備する測定装置に係るものである。   The present invention also provides a measuring apparatus main body that houses the distance measuring section, the optical axis deflecting section, the emission direction detecting section, and the calculation control section, and rotating the measuring apparatus main body in the vertical and horizontal directions. A measuring apparatus comprising: a support section that supports the measurement apparatus; a rotation driving section that rotates the measurement apparatus main body in the vertical direction and the horizontal direction; and an angle detector that detects the vertical and horizontal angles of the measurement apparatus main body. Is.

又本発明は、前記光学プリズムは、中心部に形成され、測距光を所要の偏角、所要の方向で偏向する測距光軸偏向部と、外周部に形成され、該測距光軸偏向部と同一の偏角、同一の方向で反射測距光を偏向する反射測距光軸偏向部とを有する測定装置に係るものである。   According to the present invention, the optical prism is formed at a central portion, and is formed at a distance measuring optical axis deflecting portion for deflecting the distance measuring light at a required declination and a required direction, and at the outer peripheral portion. The present invention relates to a measuring apparatus having a reflected distance measuring optical axis deflecting section for deflecting reflected distance measuring light in the same direction and in the same direction as the deflecting section.

又本発明は、前記光学プリズムは、フレネルプリズムである測定装置に係るものである。   The present invention also relates to a measuring apparatus in which the optical prism is a Fresnel prism.

更に又本発明は、モータの反転制御を行うモータの制御方法であって、一対のモータの回転角が、それぞれ目標回転角に一致した際の時間差を演算し、該時間差を基に前記モータを駆動させる為のトルク値を修正するモータの制御方法に係るものである。   Furthermore, the present invention is a motor control method for performing reversal control of a motor, wherein a time difference is calculated when the rotation angles of a pair of motors match a target rotation angle, and the motor is controlled based on the time difference. The present invention relates to a motor control method for correcting a torque value for driving.

本発明によれば、測距光を射出し、反射測距光を受光して測距を行う測距部と、測距光、反射測距光の共通光路に設けられ、測距光、反射測距光の光軸を同一の偏角、同一の方向で偏向する光軸偏向部と、該光軸偏向部による偏角、偏向方向を検出する射出方向検出部と、演算制御部とを具備し、前記光軸偏向部はそれぞれ独立して回転可能な重なり合う一対の円板状の光学プリズムと、該光学プリズムを回転させる一対のモータと、該モータの回転角を検出するエンコーダとを有し、前記演算制御部は、前記光学プリズムが往復回転する様予め設定されたトルク値と目標回転角に基づき前記モータを制御すると共に、前記エンコーダで検出された検出回転角と、前記目標回転角との一致を各モータ毎に検出し、検出の時間差に基づき前記トルク値を修正する様構成されたので、前記光学プリズムの正確な同期回転が可能となり、測距光の設定した偏向方向と実際の偏向方向を一致させることができ、正確な測定結果を得ることができると共に、前記モータの個体差を考慮することなく正確に同期回転させることが可能となり、作業性を向上させることができる。   According to the present invention, the distance measuring light is provided in the common optical path of the distance measuring light and the reflected distance measuring light and the distance measuring unit that emits the distance measuring light, receives the reflected distance measuring light, and performs distance measurement. An optical axis deflecting unit that deflects the optical axis of the distance measuring light with the same declination and the same direction, an emission direction detecting unit that detects the declination and deflection direction by the optical axis deflecting unit, and an arithmetic control unit The optical axis deflecting unit includes a pair of overlapping disk-shaped optical prisms that can rotate independently, a pair of motors that rotate the optical prisms, and an encoder that detects the rotation angle of the motors. The arithmetic control unit controls the motor based on a preset torque value and a target rotation angle so that the optical prism reciprocates, and detects a detected rotation angle detected by the encoder, and the target rotation angle. Is detected for each motor, and the torque is detected based on the detection time difference. Since the optical prism can be synchronized and rotated accurately, the deflection direction set by the distance measuring light can be matched with the actual deflection direction to obtain an accurate measurement result. In addition, the synchronous rotation can be accurately performed without considering the individual differences of the motors, and workability can be improved.

又本発明によれば、モータの反転制御を行うモータの制御方法であって、一対のモータの回転角が、それぞれ目標回転角に一致した際の時間差を演算し、該時間差を基に前記モータを駆動させる為のトルク値を修正するので、該モータ間の個体差に拘わらず、該モータを正確に同期回転させることが可能となり、作業性を向上させることができるという優れた効果を発揮する。   According to the present invention, there is also provided a motor control method for performing reversal control of a motor, wherein a time difference is calculated when the rotation angles of a pair of motors coincide with a target rotation angle, and the motor is based on the time difference. Since the torque value for driving the motor is corrected, the motor can be accurately rotated synchronously regardless of individual differences between the motors, and the workability can be improved. .

本発明の実施例に係る測定装置を示す正面図である。It is a front view which shows the measuring apparatus which concerns on the Example of this invention. 該測定装置の光学系を示す概略図である。It is the schematic which shows the optical system of this measuring apparatus. 該光学系の光軸偏向部の拡大図である。It is an enlarged view of the optical axis deflection | deviation part of this optical system. (A)〜(C)は光軸偏向部の作用を示す説明図である。(A)-(C) are explanatory drawings which show the effect | action of an optical axis deflection | deviation part. 光学プリズムを同期回転させる際のモータの制御方法を説明する制御図である。It is a control figure explaining the control method of the motor at the time of rotating an optical prism synchronously. (A)(B)は、モータを回転させた際に生じるオーバランについて説明する説明図である。(A) (B) is explanatory drawing explaining the overrun which arises when a motor is rotated. 光学プリズムを同期回転させる際のモータを同期回転させる制御方法を説明する制御図である。It is a control figure explaining the control method which carries out synchronous rotation of the motor at the time of rotating an optical prism synchronously. 光学プリズムを同期回転させる際のモータのオーバランを防止する制御方法を説明する制御図である。It is a control figure explaining the control method which prevents the overrun of the motor at the time of rotating an optical prism synchronously.

以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

先ず、図1、図2に於いて、本発明の実施例に係る測定装置について説明する。   First, referring to FIGS. 1 and 2, a measuring apparatus according to an embodiment of the present invention will be described.

測定装置1は、例えば追尾機能を有するトータルステーションであり、三脚(図示せず)上に設置される。前記測定装置1は、測定装置本体2、托架部3、台座部4、測量基盤5を有している。   The measuring device 1 is a total station having a tracking function, for example, and is installed on a tripod (not shown). The measuring device 1 includes a measuring device main body 2, a rack portion 3, a pedestal portion 4, and a survey base 5.

前記托架部3は、凹部を有する凹字形状であり、凹部に前記測定装置本体2が収納されている。該測定装置本体2は上下回転軸6を介して前記托架部3に支持され、前記上下回転軸6を中心に上下方向に回転自在となっている。   The said rack part 3 is the concave shape which has a recessed part, and the said measuring apparatus main body 2 is accommodated in the recessed part. The measuring device main body 2 is supported by the rack 3 via a vertical rotation shaft 6 and is rotatable in the vertical direction around the vertical rotation shaft 6.

該上下回転軸6の端部には、上下被動ギア7が嵌設されている。該上下被動ギア7は上下駆動ギア8と噛合し、該上下駆動ギア8は上下駆動モータ9の出力軸に固着されている。前記測定装置本体2は、前記上下駆動モータ9により上下方向に回転される様になっている。   A vertical driven gear 7 is fitted on the end of the vertical rotary shaft 6. The vertical driven gear 7 meshes with the vertical drive gear 8, and the vertical drive gear 8 is fixed to the output shaft of the vertical drive motor 9. The measuring device body 2 is rotated in the vertical direction by the vertical drive motor 9.

又、前記上下回転軸6と前記測定装置本体2との間には、上下角(前記上下回転軸6を中心とした回転方向の角度)を検出する上下回転角検出器11(例えば、エンコーダ)が設けられている。該上下回転角検出器11により、前記測定装置本体2の前記托架部3に対する上下方向の相対回転角が検出される。   In addition, a vertical rotation angle detector 11 (for example, an encoder) that detects a vertical angle (an angle in a rotation direction around the vertical rotation shaft 6) between the vertical rotation shaft 6 and the measuring apparatus main body 2 is provided. Is provided. The vertical rotation angle detector 11 detects a relative rotation angle in the vertical direction of the measuring device main body 2 with respect to the rack part 3.

前記托架部3の下面からは、左右回転軸12が突設され、該左右回転軸12は軸受(図示せず)を介して前記台座部4に回転自在に嵌合している。前記托架部3は、前記左右回転軸12を中心に左右方向に回転自在となっている。   A left and right rotary shaft 12 protrudes from the lower surface of the rack portion 3, and the left and right rotary shaft 12 is rotatably fitted to the pedestal portion 4 via a bearing (not shown). The rack portion 3 is rotatable in the left-right direction around the left-right rotation shaft 12.

該左右回転軸12と同心に、左右被動ギア13が前記台座部4に固着されている。前記托架部3には左右駆動モータ14が設けられ、該左右駆動モータ14の出力軸に左右駆動ギア15が固着されている。該左右駆動ギア15は前記左右被動ギア13と噛合している。前記托架部3は、前記左右駆動モータ14により左右方向に回転される様になっている。   A left and right driven gear 13 is fixed to the pedestal 4 so as to be concentric with the left and right rotating shaft 12. A left / right drive motor 14 is provided on the rack 3, and a left / right drive gear 15 is fixed to an output shaft of the left / right drive motor 14. The left and right drive gear 15 meshes with the left and right driven gear 13. The rack 3 is rotated in the left-right direction by the left-right drive motor 14.

又、前記左右回転軸12と前記台座部4との間には、左右角(前記左右回転軸12を中心とした回転方向の角度)を検出する左右回転角検出器16(例えば、エンコーダ)が設けられている。該左右回転角検出器16により、前記托架部3の前記台座部4に対する左右方向の相対回転角が検出される。   Further, a left / right rotation angle detector 16 (for example, an encoder) that detects a left / right angle (an angle in a rotation direction around the left / right rotation shaft 12) is provided between the left / right rotation shaft 12 and the pedestal portion 4. Is provided. The left / right rotation angle detector 16 detects a relative rotation angle in the left / right direction of the rack part 3 with respect to the pedestal part 4.

又、該台座部4は前記測量基盤5上に設けられ、該測量基盤5は三脚(図示せず)上に設置される。該測量基盤5は自動整準機構を有し、前記測定装置本体2の自動整準を行う整準部として機能する。   The pedestal 4 is provided on the survey base 5, and the survey base 5 is installed on a tripod (not shown). The surveying base 5 has an automatic leveling mechanism and functions as a leveling unit that performs automatic leveling of the measurement apparatus main body 2.

前記上下駆動モータ9と前記左右駆動モータ14との協働により、前記測定装置本体2を所望の方向へと向けることができる。尚、前記托架部3と前記台座部4とにより前記測定装置本体2の支持部が構成される。又、前記上下駆動モータ9と前記左右駆動モータ14とにより、前記測定装置本体2の回転駆動部が構成される。   The measurement apparatus main body 2 can be directed in a desired direction by the cooperation of the vertical drive motor 9 and the left / right drive motor 14. In addition, the support part of the measurement apparatus main body 2 is configured by the frame part 3 and the pedestal part 4. The vertical drive motor 9 and the left / right drive motor 14 constitute a rotational drive unit of the measurement apparatus main body 2.

該測定装置本体2内には、測距光射出部17、受光部18、測距部19、撮像部21、射出方向検出部22、モータドライバ23、追尾光射出部24、追尾光受光部25、追尾部26、測定制御部である演算制御部27が収納され、一体化されている。又、前記測定装置本体2には、操作部28、表示部29が設けられている。尚、該表示部29をタッチパネルとし、前記操作部28と兼用させてもよい。   In the measurement apparatus main body 2, a ranging light emitting unit 17, a light receiving unit 18, a ranging unit 19, an imaging unit 21, an emission direction detecting unit 22, a motor driver 23, a tracking light emitting unit 24, and a tracking light receiving unit 25. The tracking unit 26 and the calculation control unit 27 which is a measurement control unit are housed and integrated. The measuring device body 2 is provided with an operation unit 28 and a display unit 29. The display unit 29 may be a touch panel and may be used as the operation unit 28.

前記測距光射出部17は、射出光軸31を有し、該射出光軸31上に発光素子32、例えばレーザダイオード(LD)が設けられている。又、前記射出光軸31上に投光レンズ33が設けられている。更に、前記射出光軸31上に設けられた偏向光学部材としての第1反射鏡34と、受光光軸35(後述)上に設けられた偏向光学部材としての第2反射鏡36とによって、前記射出光軸31は前記受光光軸35と合致する様に偏向される。尚、前記第1反射鏡34と前記第2反射鏡36とで射出光軸偏向部が構成される。   The distance measuring light emitting unit 17 has an emission optical axis 31, and a light emitting element 32, for example, a laser diode (LD) is provided on the emission optical axis 31. A projection lens 33 is provided on the emission optical axis 31. Further, the first reflecting mirror 34 as a deflection optical member provided on the emission optical axis 31 and the second reflection mirror 36 as a deflection optical member provided on a light receiving optical axis 35 (described later) The emission optical axis 31 is deflected so as to coincide with the light receiving optical axis 35. The first reflecting mirror 34 and the second reflecting mirror 36 constitute an exit optical axis deflecting unit.

尚、前記第1反射鏡34は波長選択機能を有し、例えば測距光を反射し、後述する追尾光を透過させる光学特性を有するビームスプリッタとなっている。   The first reflecting mirror 34 has a wavelength selection function, and is, for example, a beam splitter having an optical characteristic of reflecting distance measuring light and transmitting tracking light described later.

前記受光部18は、前記受光光軸35を有し、前記受光部18には、測定対象物やプリズムや反射鏡等の再帰反射性を有するターゲットからの反射測距光が入射する。   The light receiving unit 18 includes the light receiving optical axis 35, and reflected distance measuring light from a retroreflective target such as a measurement object, a prism, or a reflecting mirror is incident on the light receiving unit 18.

前記受光光軸35上に受光素子37、例えばフォトダイオード(PD)が設けられ、又結像レンズ38が配設されている。該結像レンズ38は、反射測距光を前記受光素子37に結像する。該受光素子37は反射測距光を受光し、受光信号を発する。該受光信号は、前記測距部19に入力される。   A light receiving element 37, for example, a photodiode (PD) is provided on the light receiving optical axis 35, and an imaging lens 38 is provided. The imaging lens 38 images the reflected distance measuring light on the light receiving element 37. The light receiving element 37 receives reflected distance measuring light and emits a light receiving signal. The received light signal is input to the distance measuring unit 19.

更に、前記受光光軸35(即ち、前記射出光軸31)上で、前記結像レンズ38の対物側には、光軸偏向部39が配設されている。以下、図3に於いて、該光軸偏向部39について説明する。   Further, an optical axis deflection unit 39 is disposed on the objective side of the imaging lens 38 on the light receiving optical axis 35 (that is, the emission optical axis 31). Hereinafter, the optical axis deflection unit 39 will be described with reference to FIG.

該光軸偏向部39は、一対の光学プリズム41a,41bから構成される。該光学プリズム41a,41bは、それぞれ円板状であり、前記受光光軸35上に該受光光軸35と直交して配置され、前記光学プリズム41a,41bは重なり合い、平行に配置されている。該光学プリズム41a,41bとしては、それぞれフレネルプリズムが用いられることが、装置を小型化する為に好ましい。   The optical axis deflecting unit 39 includes a pair of optical prisms 41a and 41b. Each of the optical prisms 41a and 41b has a disk shape, and is disposed on the light receiving optical axis 35 so as to be orthogonal to the light receiving optical axis 35. The optical prisms 41a and 41b overlap and are disposed in parallel. Fresnel prisms are preferably used as the optical prisms 41a and 41b, respectively, in order to reduce the size of the apparatus.

前記光軸偏向部39の中心部は、測距光が透過する第1光軸偏向部である測距光軸偏向部39aとなっており、中心部を除く部分は反射測距光が透過する第2光軸偏向部である反射測距光軸偏向部39bとなっている。   The central portion of the optical axis deflecting portion 39 is a distance measuring optical axis deflecting portion 39a that is a first optical axis deflecting portion that transmits distance measuring light, and a portion other than the central portion transmits reflected distance measuring light. It is a reflection distance measuring optical axis deflecting unit 39b which is a second optical axis deflecting unit.

前記光学プリズム41a,41bとして用いられるフレネルプリズムは、それぞれ平行に形成されたプリズム要素42a,42bと多数のプリズム要素43a,43bによって構成され、板形状を有する。各プリズム要素42a,42b及びプリズム要素43a,43bは同一の光学特性を有する。   The Fresnel prism used as the optical prisms 41a and 41b includes prism elements 42a and 42b and a large number of prism elements 43a and 43b formed in parallel, and has a plate shape. The prism elements 42a and 42b and the prism elements 43a and 43b have the same optical characteristics.

前記プリズム要素42a,42bは、前記測距光軸偏向部39aを構成し、前記プリズム要素43a,43bは前記反射測距光軸偏向部39bを構成する。   The prism elements 42a and 42b constitute the distance measuring optical axis deflecting unit 39a, and the prism elements 43a and 43b constitute the reflected distance measuring optical axis deflecting unit 39b.

前記フレネルプリズムは光学ガラスから製作してもよいが、光学プラスチック材料でモールド成形したものでもよい。光学プラスチック材料でモールド成形することで、安価なフレネルプリズムを製作できる。   The Fresnel prism may be manufactured from optical glass, but may be molded from an optical plastic material. An inexpensive Fresnel prism can be manufactured by molding with an optical plastic material.

前記光学プリズム41a,41bはそれぞれ前記受光光軸35を中心に独立して個別に回転可能に配設されている。前記光学プリズム41a,41bは、回転方向、回転量、回転速度を独立して制御されることで、射出される測距光の前記射出光軸31を任意の方向に偏向し、受光される反射測距光の前記受光光軸35を前記射出光軸31と平行になる様偏向する。   The optical prisms 41a and 41b are arranged to be independently rotatable around the light receiving optical axis 35, respectively. The optical prisms 41a and 41b are independently controlled in the rotation direction, rotation amount, and rotation speed, thereby deflecting the exit optical axis 31 of the distance measuring light to be emitted in an arbitrary direction and receiving the reflected light. The light receiving optical axis 35 of the distance measuring light is deflected so as to be parallel to the emission optical axis 31.

前記光学プリズム41a,41bの外形形状は、それぞれ前記受光光軸35を中心とする円形であり、反射測距光の広がりを考慮し、充分な光量を取得できる様、前記光学プリズム41a,41bの直径が設定されている。   The external shapes of the optical prisms 41a and 41b are circular with the light receiving optical axis 35 as the center, and the optical prisms 41a and 41b can obtain a sufficient amount of light in consideration of the spread of reflected distance measuring light. The diameter is set.

又、前記光学プリズム41aの外周にはリングギア44aが嵌設され、前記光学プリズム41bの外周にはリングギア44bが嵌設されている。   A ring gear 44a is fitted on the outer periphery of the optical prism 41a, and a ring gear 44b is fitted on the outer periphery of the optical prism 41b.

前記リングギア44aには駆動ギア45aが噛合し、該駆動ギア45aはモータ46aの出力軸に固着されている。同様に、前記リングギア44bには、駆動ギア45bが噛合し、該駆動ギア45bはモータ46bの出力軸に固着されている。前記モータ46a,46bは、前記モータドライバ23に電気的に接続されている。   A drive gear 45a meshes with the ring gear 44a, and the drive gear 45a is fixed to the output shaft of the motor 46a. Similarly, a drive gear 45b meshes with the ring gear 44b, and the drive gear 45b is fixed to the output shaft of the motor 46b. The motors 46 a and 46 b are electrically connected to the motor driver 23.

前記モータ46a,46bは、回転角を検出することができるもの、或は駆動入力値に対応した回転をするもの、例えばパルスモータが用いられる。或は、モータの回転量(回転角)を検出する回転角検出器、例えばエンコーダ等を用いてモータの回転量を検出してもよい。前記モータ46a,46bの回転量がそれぞれ検出され、前記モータドライバ23により前記モータ46a,46bが個別に制御される。   As the motors 46a and 46b, a motor capable of detecting a rotation angle or a motor that rotates according to a drive input value, for example, a pulse motor is used. Or you may detect the rotation amount of a motor using the rotation angle detector which detects the rotation amount (rotation angle) of a motor, for example, an encoder. The rotation amounts of the motors 46a and 46b are respectively detected, and the motors 46a and 46b are individually controlled by the motor driver 23.

前記駆動ギア45a,45b、前記モータ46a,46bは、前記測距光射出部17と干渉しない位置、例えば前記リングギア44a,44bの下側に設けられている。   The drive gears 45a and 45b and the motors 46a and 46b are provided at positions that do not interfere with the distance measuring light emitting unit 17, for example, below the ring gears 44a and 44b.

尚、前記投光レンズ33、前記測距光軸偏向部39a等は、投光光学系を構成し、前記反射測距光軸偏向部39b、前記結像レンズ38等は受光光学系を構成する。   The light projecting lens 33, the distance measuring optical axis deflecting unit 39a, etc. constitute a light projecting optical system, and the reflection distance measuring optical axis deflecting unit 39b, the imaging lens 38, etc. constitute a light receiving optical system. .

前記測距部19は、前記発光素子32を制御し、測距光としてレーザ光線を発光させる。前記プリズム要素42a,42b(前記測距光軸偏向部39a)により、測距光が測定点に向う様前記射出光軸31が偏向される。   The distance measuring unit 19 controls the light emitting element 32 to emit a laser beam as distance measuring light. The exit optical axis 31 is deflected by the prism elements 42a and 42b (the distance measuring optical axis deflecting unit 39a) so that the distance measuring light is directed toward the measurement point.

測定対象物から反射された反射測距光は、前記プリズム要素43a,43b(前記反射測距光軸偏向部39b)、前記結像レンズ38を介して前記受光部18に入射し、前記受光素子37に受光される。該受光素子37は、受光信号を前記測距部19に送出し、該測距部19は前記受光素子37からの受光信号に基づき測定点(測距光が照射された点)の測距を行う。   The reflected distance measuring light reflected from the measurement object is incident on the light receiving section 18 via the prism elements 43a and 43b (the reflected distance measuring optical axis deflecting section 39b) and the imaging lens 38, and the light receiving element. 37 receives light. The light receiving element 37 sends a light receiving signal to the distance measuring unit 19, and the distance measuring unit 19 measures the distance of a measurement point (a point irradiated with distance measuring light) based on the light receiving signal from the light receiving element 37. Do.

前記撮像部21は、例えば50°の画角を有するカメラであり、測定対象物を含む画像データを取得する。該撮像部21は、前記測定装置本体2が水平姿勢で水平方向に延出する撮像光軸47を有し、該撮像光軸47と前記射出光軸31とは平行となる様に設定されている。又、前記撮像光軸47と前記射出光軸31との距離も既知の値となっている。   The imaging unit 21 is a camera having a field angle of 50 °, for example, and acquires image data including a measurement object. The imaging unit 21 has an imaging optical axis 47 in which the measuring apparatus main body 2 extends in a horizontal direction in a horizontal posture, and the imaging optical axis 47 and the emission optical axis 31 are set to be parallel to each other. Yes. The distance between the imaging optical axis 47 and the exit optical axis 31 is also a known value.

前記撮像部21の撮像素子48は、画素の集合体であるCCD、或はCMOSセンサであり、各画素は画像素子上での位置が特定できる様になっている。例えば、各画素は、前記撮像光軸47を原点とした座標系での位置が特定される。   The image pickup device 48 of the image pickup unit 21 is a CCD or CMOS sensor that is an aggregate of pixels, and the position of each pixel on the image device can be specified. For example, the position of each pixel in the coordinate system with the imaging optical axis 47 as the origin is specified.

前記射出方向検出部22は、前記モータ46a,46bに入力される駆動パルスをカウントすることで、前記モータ46a,46bの回転角を検出する。或は、エンコーダ58a,58b(後述)からの信号に基づき、前記モータ46a,46bの回転角を検出する。又、前記射出方向検出部22は、前記モータ46a,46bの回転角に基づき、前記光学プリズム41a,41bの回転位置を演算する。更に、前記射出方向検出部22は、前記光学プリズム41a,41bの屈折率と回転位置に基づき、測距光の偏角、射出方向を演算し、演算結果は前記演算制御部27に入力される。   The injection direction detector 22 detects the rotation angle of the motors 46a and 46b by counting the drive pulses input to the motors 46a and 46b. Alternatively, the rotation angles of the motors 46a and 46b are detected based on signals from encoders 58a and 58b (described later). The emission direction detector 22 calculates the rotational positions of the optical prisms 41a and 41b based on the rotational angles of the motors 46a and 46b. Further, the exit direction detection unit 22 calculates the deflection angle and exit direction of the distance measuring light based on the refractive index and the rotational position of the optical prisms 41a and 41b, and the calculation result is input to the calculation control unit 27. .

尚、前記光学プリズム41a,41bにそれぞれエンコーダを設け、該エンコーダの検出結果を基に前記光学プリズム41a,41bの回転位置を演算してもよい。   An encoder may be provided for each of the optical prisms 41a and 41b, and the rotational positions of the optical prisms 41a and 41b may be calculated based on the detection results of the encoders.

又、前記追尾光射出部24は追尾光軸49を有し、該追尾光軸49上に発光素子51、例えば測距光とは異なる波長の追尾光を射出するレーザダイオード(LD)が設けられている。又、前記追尾光軸49上に投光レンズ52が設けられている。更に、前記追尾光軸49上に偏向光学部材としての前記第1反射鏡34が設けられている。尚、前記発光素子51による追尾光の射出は、前記追尾部26によって制御される。   The tracking light emitting section 24 has a tracking optical axis 49, and a light emitting element 51, for example, a laser diode (LD) that emits tracking light having a wavelength different from the distance measuring light is provided on the tracking optical axis 49. ing. A light projecting lens 52 is provided on the tracking optical axis 49. Further, the first reflecting mirror 34 as a deflection optical member is provided on the tracking optical axis 49. The emission of the tracking light by the light emitting element 51 is controlled by the tracking unit 26.

前記第1反射鏡34を透過した追尾光は、該第1反射鏡34で偏向された前記射出光軸31と合致する。又、追尾光は前記第2反射鏡36に反射されることで、前記受光光軸35(即ち、前記射出光軸31)と合致する。   The tracking light transmitted through the first reflecting mirror 34 coincides with the emission optical axis 31 deflected by the first reflecting mirror 34. Further, the tracking light is reflected by the second reflecting mirror 36 so as to coincide with the light receiving optical axis 35 (that is, the emission optical axis 31).

又、前記追尾光受光部25は、偏向光学部材であり波長選択機能を有する第3反射鏡53、集光レンズ54、偏向光学部材である第4反射鏡55、追尾光受光素子56を有している。   The tracking light receiving unit 25 includes a third reflecting mirror 53 that is a deflecting optical member and has a wavelength selection function, a condensing lens 54, a fourth reflecting mirror 55 that is a deflecting optical member, and a tracking light receiving element 56. ing.

前記第3反射鏡53は前記受光光軸35上に設けられ、反射追尾光を反射し、波長の異なる反射測距光を透過する光学特性を有している。又、前記追尾光受光部25は、前記第3反射鏡53によって前記受光光軸35から分岐された追尾光受光光軸57を有し、前記第4反射鏡55、前記追尾光受光素子56は前記追尾光受光光軸57上に設けられている。又、前記集光レンズ54は前記第3反射鏡53と前記第4反射鏡55の間に配設されている。   The third reflecting mirror 53 is provided on the light receiving optical axis 35 and has an optical characteristic of reflecting reflected tracking light and transmitting reflected ranging light having different wavelengths. The tracking light receiving unit 25 has a tracking light receiving optical axis 57 branched from the light receiving optical axis 35 by the third reflecting mirror 53. The fourth reflecting mirror 55 and the tracking light receiving element 56 are It is provided on the tracking light receiving optical axis 57. The condenser lens 54 is disposed between the third reflecting mirror 53 and the fourth reflecting mirror 55.

ターゲットの検出、追尾が行われる場合は、測定対象物として再帰反射性を有する反射鏡、例えばプリズムが用いられる。プリズム(図示せず)で反射された反射追尾光は、前記光軸偏向部39を透過し、前記第3反射鏡53で反射され、前記集光レンズ54で集光され、前記第4反射鏡55により前記追尾光受光光軸57上に偏向され、前記追尾光受光素子56に受光される。該追尾光受光素子56は、画素の集合体であるCCD、或はCMOSセンサであり、各画素は画像素子上での位置が特定できる様になっている。該追尾光受光素子56は、反射追尾光を受光し、該追尾光受光素子56上での受光に基づく受光信号を発する。該受光信号は、前記追尾部26に入力される。   When the target is detected and tracked, a retroreflecting mirror such as a prism is used as the measurement object. Reflected tracking light reflected by a prism (not shown) passes through the optical axis deflecting unit 39, is reflected by the third reflecting mirror 53, is collected by the condenser lens 54, and is collected by the fourth reflecting mirror. 55 is deflected on the tracking light receiving optical axis 57 and received by the tracking light receiving element 56. The tracking light receiving element 56 is a CCD or CMOS sensor that is an aggregate of pixels, and each pixel can be positioned on the image element. The tracking light receiving element 56 receives reflected tracking light and emits a light reception signal based on the light received on the tracking light receiving element 56. The received light signal is input to the tracking unit 26.

該追尾部26は、反射追尾光の前記追尾光受光素子56上での受光を基にプリズムを検出し、前記追尾光受光素子56の中心とプリズムの位置との差を演算する。演算結果は前記演算制御部27に入力される。   The tracking unit 26 detects a prism based on reception of reflected tracking light on the tracking light receiving element 56 and calculates a difference between the center of the tracking light receiving element 56 and the position of the prism. The calculation result is input to the calculation control unit 27.

該演算制御部27は、入出力制御部、演算器(CPU)、記憶部等から構成されている。該記憶部には測距作動を制御する測距プログラム、後述するターゲットを検出する為の検出プログラム、追尾作動を制御する追尾プログラム、前記モータドライバ23に前記モータ46a,46bの駆動を制御させる為のプリズム制御プログラム、前記上下駆動モータ9と前記左右駆動モータ14の駆動を制御する為の本体制御プログラム、前記射出方向検出部22からの測距光の射出方向の演算結果、前記上下回転角検出器11と前記左右回転角検出器16の検出結果に基づき測距光の方向角(水平角、鉛直角)を演算する方向角演算プログラム、前記表示部29に画像データ、測距データ等を表示させる為の画像表示プログラム等のプログラムが格納されている。更に、前記記憶部には、測距データ、画像データや、前記光学プリズム41a,41bの回転位置データ、前記モータ46a,46bを制御する際の設定値データ等が格納される。   The calculation control unit 27 includes an input / output control unit, a calculator (CPU), a storage unit, and the like. In the storage unit, a ranging program for controlling the ranging operation, a detection program for detecting a target described later, a tracking program for controlling the tracking operation, and for causing the motor driver 23 to control driving of the motors 46a and 46b. Prism control program, main body control program for controlling the driving of the vertical drive motor 9 and the left and right drive motor 14, the calculation result of the emitting direction of the distance measuring light from the emission direction detecting unit 22, the vertical rotation angle detection Direction angle calculation program for calculating the direction angle (horizontal angle, vertical angle) of distance measuring light based on the detection results of the detector 11 and the left / right rotation angle detector 16, and the display unit 29 displays image data, distance measurement data, etc. A program such as an image display program is stored. Further, the storage unit stores distance measurement data, image data, rotational position data of the optical prisms 41a and 41b, set value data for controlling the motors 46a and 46b, and the like.

次に、前記測定装置1による測定作動について、図4(A)〜図4(C)を参照して説明する。尚、図4(A)では説明を簡略化する為、前記光学プリズム41a,41bについて、前記プリズム要素42a,42b、前記プリズム要素43a,43bを分離して示している。又、図4(A)で示される前記プリズム要素42a,42b、前記プリズム要素43a,43bは最大の偏角が得られる状態となっている。又、最小の偏角は、前記光学プリズム41a,41bのいずれか一方が180゜回転した位置であり、偏角は0゜となり、射出されるレーザ光線(測距光)の光軸は前記射出光軸31と平行となる。前記プリズム要素42a,42bは、例えば±20°の範囲で測定対象物或は測定対象エリアを測距光で走査できる様になっている。   Next, the measurement operation by the measurement apparatus 1 will be described with reference to FIGS. 4 (A) to 4 (C). In FIG. 4A, the prism elements 42a and 42b and the prism elements 43a and 43b are shown separately for the optical prisms 41a and 41b for the sake of simplicity. Further, the prism elements 42a and 42b and the prism elements 43a and 43b shown in FIG. 4A are in a state where the maximum declination is obtained. The minimum declination is a position where either one of the optical prisms 41a and 41b is rotated by 180 °, the declination is 0 °, and the optical axis of the emitted laser beam (ranging light) is the emission. Parallel to the optical axis 31. The prism elements 42a and 42b can scan the measurement object or the measurement object area with distance measuring light within a range of ± 20 °, for example.

前記発光素子32から測距光が発せられ、測距光は前記投光レンズ33で平行光束とされ、前記測距光軸偏向部39a(前記プリズム要素42a,42b)を透して測定対象物或は測定対象エリアに向けて射出される。ここで、前記測距光軸偏向部39aを透過することで、測距光は前記プリズム要素42a,42bによって所要の方向に偏向されて射出される。   Distance measuring light is emitted from the light emitting element 32, and the distance measuring light is converted into a parallel light beam by the light projecting lens 33, and passes through the distance measuring optical axis deflection unit 39a (the prism elements 42a and 42b) to be measured. Or it injects toward the measurement object area. Here, by passing through the distance measuring optical axis deflecting portion 39a, the distance measuring light is deflected in a required direction by the prism elements 42a and 42b and emitted.

測定対象物或は測定対象エリアで反射された反射測距光は、前記反射測距光軸偏向部39b(前記プリズム要素43a,43b)を透して入射され、前記結像レンズ38により前記受光素子37に集光される。   The reflected distance measuring light reflected by the measurement object or the measurement object area is incident through the reflected distance measuring optical axis deflecting unit 39b (the prism elements 43a and 43b), and is received by the imaging lens 38. It is condensed on the element 37.

反射測距光が前記反射測距光軸偏向部39bを透過することで、反射測距光の光軸は、前記受光光軸35と合致する様に前記プリズム要素43a,43bによって偏向される(図4(A))。   When the reflected distance measuring light passes through the reflected distance measuring optical axis deflecting unit 39b, the optical axis of the reflected distance measuring light is deflected by the prism elements 43a and 43b so as to coincide with the light receiving optical axis 35 ( FIG. 4 (A)).

又、前記光学プリズム41aと前記光学プリズム41bとの回転位置の組合わせにより、射出する測距光を任意の偏向方向、偏角で偏向することができる。   Further, by combining the rotational positions of the optical prism 41a and the optical prism 41b, it is possible to deflect the emitted distance measuring light with an arbitrary deflection direction and angle.

又、前記光学プリズム41aと前記光学プリズム41bとの位置関係を固定した状態で(前記光学プリズム41aと前記光学プリズム41bとで得られる偏角を固定した状態で)、前記モータ46a,46bにより、前記光学プリズム41aと前記光学プリズム41bとを一体に回転することで、前記測距光軸偏向部39aを透過した測距光が描く軌跡は前記射出光軸31を中心とした円となる。   Further, with the positional relationship between the optical prism 41a and the optical prism 41b fixed (with the declination obtained by the optical prism 41a and the optical prism 41b fixed), by the motors 46a and 46b, By rotating the optical prism 41a and the optical prism 41b integrally, the locus drawn by the distance measuring light transmitted through the distance measuring optical axis deflecting unit 39a becomes a circle centered on the emission optical axis 31.

従って、前記発光素子32よりレーザ光線(測距光)を発光させつつ、前記光軸偏向部39を回転させれば、測距光を円の軌跡で走査させることができる。   Therefore, if the optical axis deflection unit 39 is rotated while emitting a laser beam (ranging light) from the light emitting element 32, the ranging light can be scanned along a circular locus.

尚、前記反射測距光軸偏向部39bは、前記測距光軸偏向部39aと一体に回転していることは言う迄もない。   Needless to say, the reflection distance measuring optical axis deflecting unit 39b rotates integrally with the distance measuring optical axis deflecting unit 39a.

次に、図4(B)は前記光学プリズム41aと前記光学プリズム41bとを相対回転させた場合を示している。前記光学プリズム41aにより偏向された光軸の偏向方向を偏向Aとし、前記光学プリズム41bにより偏向された光軸の偏向方向を偏向Bとすると、前記光学プリズム41a,41bによる光軸の偏向は、該光学プリズム41a,41b間の角度差θとして、合成偏向Cとなる。   Next, FIG. 4B shows a case where the optical prism 41a and the optical prism 41b are relatively rotated. Assuming that the deflection direction of the optical axis deflected by the optical prism 41a is deflection A and the deflection direction of the optical axis deflected by the optical prism 41b is deflection B, the deflection of the optical axis by the optical prisms 41a and 41b is as follows: As an angle difference θ between the optical prisms 41a and 41b, a combined deflection C is obtained.

従って、角度差θを変化させる度に、前記光軸偏向部39を1回転させ、1回転毎に照射すれば、直線状に測距光を走査させることができる。又、角度差θを変化させる度に、測距光を照射した状態で回転させれば、同心多重円状に測距光を走査させることができる。又、前記光学プリズム41aと前記光学プリズム41bを同速度で反対方向に回転させれば、合成偏向C方向に直線で測距光を走査させることができる。   Accordingly, each time the angle difference θ is changed, the distance measuring light can be scanned linearly by rotating the optical axis deflecting unit 39 once and irradiating every rotation. When the angle difference θ is changed, the distance measuring light can be scanned in a concentric multiple circle shape by rotating the distance measuring light in the irradiated state. Further, if the optical prism 41a and the optical prism 41b are rotated in the opposite directions at the same speed, the distance measuring light can be scanned in a straight line in the combined deflection C direction.

更に、図4(C)に示される様に、前記光学プリズム41aの回転速度に対して遅い回転速度で前記光学プリズム41bを回転させれば、角度差θは漸次増大しつつ測距光が回転されるので、測距光の走査軌跡は、スパイラル状となる。   Further, as shown in FIG. 4C, if the optical prism 41b is rotated at a rotational speed that is slower than the rotational speed of the optical prism 41a, the distance measurement light rotates while the angle difference θ gradually increases. Therefore, the scanning track of the distance measuring light has a spiral shape.

更に又、前記光学プリズム41a、前記光学プリズム41bの回転方向、回転速度を個々に制御することで、測距光の走査軌跡を前記射出光軸31を中心とした放射方向(半径方向の走査)とし、或は水平、垂直方向とする等、種々の走査状態が得られる。   Further, by individually controlling the rotation direction and rotation speed of the optical prism 41a and the optical prism 41b, the scanning path of the distance measuring light is emitted in the radial direction (scanning in the radial direction) around the exit optical axis 31. Or various scanning states such as horizontal and vertical directions can be obtained.

測定の態様としては、前記光軸偏向部39を所要偏角毎に固定して測距を行うことで、特定の測定点についての測距を行うことができる。更に、前記光軸偏向部39の偏角を変更しつつ、測距を実行することで、即ち測距光を走査しつつ測距を実行することで走査軌跡上の測定点についての測距データを取得することができる。   As a measurement mode, it is possible to perform distance measurement for a specific measurement point by performing distance measurement with the optical axis deflecting unit 39 fixed for each required deflection angle. Further, the distance measurement data for the measurement points on the scanning locus is obtained by performing distance measurement while changing the deflection angle of the optical axis deflecting unit 39, that is, by performing distance measurement while scanning the distance measurement light. Can be obtained.

各測距光の射出方向角は、前記モータ46a,46bの回転角及び前記上下回転角検出器11と前記左右回転角検出器16の検出結果により検出でき、射出方向角と前記測距データとを関連付けることで、3次元の測距データを取得することができる。   The emission direction angle of each ranging light can be detected by the rotation angle of the motors 46a and 46b and the detection results of the up / down rotation angle detector 11 and the left / right rotation angle detector 16, and the emission direction angle and the distance measurement data By associating, three-dimensional ranging data can be acquired.

又、上記した様に、前記測定装置1は前記撮像部21を具備し、該撮像部21で取得された画像は前記表示部29に表示される。   Further, as described above, the measuring apparatus 1 includes the imaging unit 21, and an image acquired by the imaging unit 21 is displayed on the display unit 29.

ここで、前記撮像部21の画角は例えば50°であり、前記光学プリズム41a,41bによる偏向範囲は例えば±20°であるので、前記測距部19の測定範囲は前記撮像部21の撮像範囲と略一致している。従って、測定者は視覚によって容易に測定範囲を特定でき、前記表示部29に表示された画像から、測定対象物を探し、或は測定対象物を選択することができるので、測定対象物を視準する必要がない。   Here, the angle of view of the imaging unit 21 is, for example, 50 °, and the deflection range by the optical prisms 41a and 41b is, for example, ± 20 °. Therefore, the measurement range of the distance measuring unit 19 is the imaging of the imaging unit 21. It almost matches the range. Therefore, the measurer can easily identify the measurement range visually and can search for the measurement object from the image displayed on the display unit 29 or select the measurement object. There is no need to apply.

尚、前記撮像部21の画角、前記光学プリズム41a,41bによる偏向範囲は上記したものに限られるものではなく、例えば前記測距部19の測定範囲と前記撮像部21の撮像範囲とが完全に一致する様にしてもよい。   The angle of view of the imaging unit 21 and the deflection range by the optical prisms 41a and 41b are not limited to those described above. For example, the measurement range of the distance measuring unit 19 and the imaging range of the imaging unit 21 are complete. You may make it correspond to.

測定対象物が選択されると、測定対象物に向って測距光が偏向される様、前記光学プリズム41a,41bを回転させる。尚、測定対象物が前記撮像部21の撮像範囲外にある場合には、測定対象物が前記撮像部21の撮像範囲内に位置する様、前記上下駆動モータ9と前記左右駆動モータ14とを駆動させる。   When the measurement object is selected, the optical prisms 41a and 41b are rotated so that the distance measuring light is deflected toward the measurement object. When the measurement object is outside the imaging range of the imaging unit 21, the vertical drive motor 9 and the left and right drive motor 14 are set so that the measurement target is located within the imaging range of the imaging unit 21. Drive.

前記射出光軸31と前記撮像光軸47は平行であり、且つ両光軸は既知の関係であるので、前記演算制御部27は前記撮像部21で取得した画像上で、画像中心と前記射出光軸31とを一致させることができる。更に、前記演算制御部27は、測距光の射出方向角を検出することで、該射出方向角に基づき画像上に測定点を特定できる。従って、測定点の3次元の測距データと前記撮像部21で取得した画像の関連付けは容易に行え、該撮像部21で取得した画像を3次元データ付きの画像とすることができる。   Since the emission optical axis 31 and the imaging optical axis 47 are parallel and both optical axes are in a known relationship, the arithmetic control unit 27 is configured to display the image center and the emission on the image acquired by the imaging unit 21. The optical axis 31 can be matched. Further, the arithmetic control unit 27 can identify the measurement point on the image based on the emission direction angle by detecting the emission direction angle of the distance measuring light. Therefore, the three-dimensional distance measurement data of the measurement point can be easily associated with the image acquired by the imaging unit 21, and the image acquired by the imaging unit 21 can be an image with three-dimensional data.

又、前記測定装置1は前記追尾部26を具備している。前記発光素子51から追尾光が発せられ、追尾光は前記投光レンズ52で平行光束とされ、前記測距光軸偏向部39a(前記プリズム要素42a,42b)を透して測定対象物、例えばプリズムや反射鏡等の再帰反射性を有するターゲットに向けて射出される。ここで、前記測距光軸偏向部39aを透過することで、追尾光は前記プリズム要素42a,42bによって所要の方向に偏向されて射出される。   In addition, the measuring device 1 includes the tracking unit 26. Tracking light is emitted from the light emitting element 51, and the tracking light is converted into a parallel light beam by the light projecting lens 52 and passes through the distance measuring optical axis deflecting unit 39 a (the prism elements 42 a and 42 b). The light is emitted toward a retroreflective target such as a prism or a reflecting mirror. Here, by passing through the distance measuring optical axis deflecting unit 39a, the tracking light is deflected in a required direction by the prism elements 42a and 42b and emitted.

ターゲットで反射された反射追尾光は、前記反射測距光軸偏向部39b(前記プリズム要素43a,43b)を透して入射され、前記結像レンズ38、前記第3反射鏡53、前記集光レンズ54、前記第4反射鏡55により前記追尾光受光素子56に集光される。   The reflected tracking light reflected by the target is incident through the reflection distance measuring optical axis deflecting unit 39b (the prism elements 43a and 43b), and the imaging lens 38, the third reflecting mirror 53, and the condensing light. The light is condensed on the tracking light receiving element 56 by the lens 54 and the fourth reflecting mirror 55.

前記追尾部26は、反射追尾光の前記追尾光受光素子56上での受光を基に、ターゲットを検出し、前記追尾光受光素子56の中心とターゲットの位置との差を演算する。演算結果は前記演算制御部27に入力される。   The tracking unit 26 detects a target based on reception of reflected tracking light on the tracking light receiving element 56 and calculates a difference between the center of the tracking light receiving element 56 and the position of the target. The calculation result is input to the calculation control unit 27.

該演算制御部27は、前記追尾部26での演算結果を基に、前記モータ46a,46bの駆動を制御する。ターゲットからの反射追尾光が前記追尾光受光素子56の中心に受光される様、前記演算制御部27が前記光学プリズム41a,41bを回転させる。これにより、該測定装置本体2は静止した状態で追尾光のみをターゲットの動きに追従させ、ターゲットを追尾する。   The calculation control unit 27 controls driving of the motors 46a and 46b based on the calculation result in the tracking unit 26. The calculation control unit 27 rotates the optical prisms 41 a and 41 b so that the reflected tracking light from the target is received at the center of the tracking light receiving element 56. As a result, the measuring apparatus main body 2 keeps the target tracking by causing only the tracking light to follow the movement of the target in a stationary state.

尚、前記光軸偏向部39による追尾範囲を超える様な場合は、前記上下駆動モータ9、前記左右駆動モータ14を駆動し、前記測定装置本体2をターゲットに向ける様回転させるのは言う迄もない。   Needless to say, when the tracking range by the optical axis deflecting unit 39 is exceeded, the vertical drive motor 9 and the left and right drive motor 14 are driven to rotate the measuring device body 2 toward the target. Absent.

以下、測定対象物の限られた部位を集中的に測定する場合に於いて、前記光学プリズム41a、前記光学プリズム41bを高速で往復回転させ、測距光で前記部位を往復走査する場合の前記モータ46a,46bの反転制御について説明する。   Hereinafter, in the case where a limited part of the measurement object is intensively measured, the optical prism 41a and the optical prism 41b are rotated back and forth at high speed, and the part is scanned back and forth with distance measuring light. The inversion control of the motors 46a and 46b will be described.

図5は、該モータ46a,46bの反転制御を行なう際の基本的な制御図であり、該モータ46a,46bのトルク値、回転角を固定値とした場合を示している。   FIG. 5 is a basic control diagram when the reversal control of the motors 46a and 46b is performed, and shows a case where the torque values and rotation angles of the motors 46a and 46b are fixed values.

前記演算制御部27からモータドライバ23aに対して、回転方向例えば順回転の指示である信号aと予め設定されたトルク値である信号bが入力されると、該モータドライバ23aは、入力された信号a、信号bに基づき、前記モータ46aを回転させる。   When a signal a which is an instruction for a rotation direction, for example, a forward rotation and a signal b which is a preset torque value are input from the arithmetic control unit 27 to the motor driver 23a, the motor driver 23a is input. Based on the signals a and b, the motor 46a is rotated.

該モータ46aの回転角は、前記エンコーダ58aでリアルタイムに検出され、検出回転角を有する信号cが判断部59aに入力される。   The rotation angle of the motor 46a is detected in real time by the encoder 58a, and a signal c having the detected rotation angle is input to the determination unit 59a.

該判断部59aには、予め設定された順回転時の目標回転角が信号dとして前記演算制御部27より入力されている。前記判断部59aは、前記エンコーダ58aからの検出回転角と、前記演算制御部27からの目標回転角とが一致したかどうかを判断し、検出回転角と目標回転角とが一致した時点で、回転完了信号eを前記演算制御部27に出力する。   A predetermined target rotation angle at the time of forward rotation is input from the calculation control unit 27 to the determination unit 59a as a signal d. The determination unit 59a determines whether the detected rotation angle from the encoder 58a matches the target rotation angle from the calculation control unit 27, and when the detected rotation angle and the target rotation angle match, The rotation completion signal e is output to the arithmetic control unit 27.

該演算制御部27は、回転完了信号eが入力されると、前回とは逆向きの方向への回転指示(反転指示)である信号aと、逆回転時トルク値である信号bとを前記モータドライバ23aに出力する。   When the rotation completion signal e is input, the arithmetic control unit 27 outputs a signal a that is a rotation instruction (reverse instruction) in a direction opposite to the previous direction and a signal b that is a reverse rotation torque value. Output to the motor driver 23a.

上記の処理は、測定対象物の測定が完了し、前記モータ46aの反転制御が終了する迄繰返し実行される。又、上記処理が行われることで、前記モータ46a,46bの応答速度の上限一杯での往復動作が可能となる。更に、上記処理が繰返されることで、狭い走査範囲に対する高速のスキャンが可能となる。   The above process is repeated until the measurement of the measurement object is completed and the reversal control of the motor 46a is completed. Further, by performing the above processing, the reciprocating operation can be performed with the upper limit of the response speed of the motors 46a and 46b. Further, by repeating the above process, high-speed scanning can be performed for a narrow scanning range.

尚、前記モータ46bに対する反転制御は、前記モータ46aに対する反転制御と同様であるので、説明を省略する。   The reversing control for the motor 46b is the same as the reversing control for the motor 46a, and the description is omitted.

又、図5中では、前記判断部59a,59bは独立した構成として記載されているが、実際には該判断部59a,59bは前記演算制御部27の一部となっている。   In FIG. 5, the determination units 59 a and 59 b are described as independent components, but actually the determination units 59 a and 59 b are part of the arithmetic control unit 27.

図6(A)は、前記モータ46aの回転範囲61aの一部を示し、前記モータ46aを往復回転させる場合の反転目標位置62a,62bと該反転目標位置62a,62bに至るまでの回転の軌跡63a,63bを示している。又、図6(B)は、前記モータ46bの回転範囲61bの一部を示し、該モータ46bを往復回転させる場合の反転目標位置64a,64bと該反転目標位置64a,64bに至るまでの回転の軌跡65a,65bを示している。尚、前記モータ46bに対しては、前記モータ46aと同様の制御が行われるので、以下、図6(A)について説明する。   FIG. 6A shows a part of the rotation range 61a of the motor 46a, and the reversal target positions 62a and 62b and the rotation trajectory to the reversal target positions 62a and 62b when the motor 46a is reciprocally rotated. 63a and 63b are shown. FIG. 6B shows a part of the rotation range 61b of the motor 46b. When the motor 46b is reciprocated, the reversal target positions 64a and 64b and the reversal target positions 64a and 64b are rotated. The locus | trajectory 65a, 65b is shown. Since the motor 46b is controlled in the same manner as the motor 46a, FIG. 6 (A) will be described below.

図6(A)に示される様に、前記反転目標位置62aで前記モータ46aの回転を停止させた場合、オーバラン66aが生じ、前記反転目標位置62bで前記モータ46aの回転を停止させた場合、オーバラン66bが生じる。従って、実際に前記モータ46aの回転が反転する位置は、前記反転目標位置62a,62bよりも前記オーバラン66a,66b分だけ回転した位置となる。即ち、前記モータ46aの回転量は、設定した回転量よりも前記オーバラン66a,66b分だけ多くなる。   As shown in FIG. 6A, when the rotation of the motor 46a is stopped at the reverse target position 62a, an overrun 66a occurs, and when the rotation of the motor 46a is stopped at the reverse target position 62b, Overrun 66b occurs. Therefore, the position where the rotation of the motor 46a is actually reversed is a position rotated by the overruns 66a and 66b from the reversal target positions 62a and 62b. That is, the rotation amount of the motor 46a is larger than the set rotation amount by the overruns 66a and 66b.

該オーバラン66a,66bは、前記モータ46aの重さ、回転モーメントや軸受部のグリースの広がり具合等により変化する。又、該モータ46aの回転速度も該モータ46aの重さや軸受部のグリースの広がり具合等により変化する。従って、製作誤差による個体差で変化も一様ではない。又、前記モータ46aの駆動中にも温度変化、湿度変化等環境の変化に起因しても変化を生じる。従って、前記オーバラン66a,66bや前記モータ46aの回転速度を把握し、制御することは困難である。   The overruns 66a and 66b vary depending on the weight of the motor 46a, the rotational moment, the spread of grease on the bearing portion, and the like. Further, the rotational speed of the motor 46a also changes depending on the weight of the motor 46a and the spread of grease on the bearing portion. Therefore, the change is not uniform due to individual differences due to manufacturing errors. Further, even during the driving of the motor 46a, a change occurs due to an environmental change such as a temperature change and a humidity change. Therefore, it is difficult to grasp and control the rotational speeds of the overruns 66a and 66b and the motor 46a.

一方で、前記モータ46a,46bにオーバランが発生した場合や、回転速度が異った場合には、前記光学プリズム41a,41bの同期回転にズレが生じ、設定した測距光の走査形状や往復長さと、実際の測距光の走査形状や往復長さとに差異が生じ、正確な測定結果が得られない場合がある。   On the other hand, when an overrun occurs in the motors 46a and 46b, or when the rotation speeds are different, the synchronous rotation of the optical prisms 41a and 41b is shifted, and the scanning shape of the set distance measuring light and the reciprocation are set. There may be a difference between the length and the actual scanning shape of the distance measuring light and the reciprocating length, and an accurate measurement result may not be obtained.

従って、前記測定装置1により正確な測定結果を得る為には、前記光学プリズム41a,41bの回転を正確に同期させ、又オーバランを生じない様に回転させる必要がある。   Therefore, in order to obtain an accurate measurement result by the measurement apparatus 1, it is necessary to synchronize the rotation of the optical prisms 41a and 41b accurately and to rotate so as not to cause an overrun.

以下、前記光学プリズム41a,41bを正確に同期回転させ、又オーバランを生じさせない様にする為の前記モータ46a,46bの制御について説明する。   Hereinafter, the control of the motors 46a and 46b for accurately synchronizing and rotating the optical prisms 41a and 41b and preventing overrun will be described.

図7は、該モータ46a,46bを正確に同期回転させた反転制御を行なう際の制御図であり、トルク値を可変値、回転角を固定値とした場合を示している。   FIG. 7 is a control diagram when reversing control is performed in which the motors 46a and 46b are accurately rotated synchronously, and shows a case where the torque value is a variable value and the rotation angle is a fixed value.

前記演算制御部27から前記モータドライバ23aに対して、回転方向の指示である信号a、予め設定されたトルク値である信号bが入力されると、該モータドライバ23aは、入力された回転指示、予め設定されたトルク値に基づき、前記モータ46aを回転させる。   When the calculation control unit 27 receives the signal a that is an instruction of the rotation direction and the signal b that is a preset torque value to the motor driver 23a, the motor driver 23a receives the input rotation instruction. The motor 46a is rotated based on a preset torque value.

該モータ46aの回転角は、前記エンコーダ58aで信号cとしてリアルタイムに検出され、検出回転角が前記判断部59aに入力される。   The rotation angle of the motor 46a is detected in real time as a signal c by the encoder 58a, and the detected rotation angle is input to the determination unit 59a.

該判断部59aは、前記エンコーダ58aからの検出回転角と、前記演算制御部27からの目標回転角(信号d)とが一致したかどうかを判断し、検出回転角と目標回転角とが一致した時点で、回転完了信号eを前記演算制御部27に出力する。   The determination unit 59a determines whether the detected rotation angle from the encoder 58a matches the target rotation angle (signal d) from the arithmetic control unit 27, and the detected rotation angle matches the target rotation angle. At this point, a rotation completion signal e is output to the arithmetic control unit 27.

同様に、前記演算制御部27からモータドライバ23bに対して、回転方向の指示(信号a)、予め設定されたトルク値(信号b)が入力されると、該モータドライバ23bは、入力された回転指示、トルク値に基づき前記モータ46bを回転させる。   Similarly, when a rotation direction instruction (signal a) and a preset torque value (signal b) are input from the arithmetic control unit 27 to the motor driver 23b, the motor driver 23b is input. The motor 46b is rotated based on the rotation instruction and the torque value.

該モータ46bの回転角は、前記エンコーダ58bでリアルタイムに検出され(信号c)、検出回転角が前記判断部59bに入力される。   The rotation angle of the motor 46b is detected in real time by the encoder 58b (signal c), and the detected rotation angle is input to the determination unit 59b.

該判断部59bは、前記エンコーダ58bからの検出回転角と、前記演算制御部27からの目標回転角(信号d)とが一致したかどうかを判断し、検出回転角と目標回転角とが一致した時点で、回転完了信号eを前記演算制御部27に出力する。   The determination unit 59b determines whether or not the detected rotation angle from the encoder 58b matches the target rotation angle (signal d) from the calculation control unit 27, and the detected rotation angle and the target rotation angle match. At this point, a rotation completion signal e is output to the arithmetic control unit 27.

該演算制御部27は、前記判断部59aからの回転完了信号eと、前記判断部59bからの回転完了信号eのうち、一方の回転完了信号eが入力されてから、他方の回転完了信号eが入力されるまでの経過時間(時間差)を計測している。   The arithmetic control unit 27 receives one rotation completion signal e out of the rotation completion signal e from the determination unit 59a and the rotation completion signal e from the determination unit 59b, and then receives the other rotation completion signal e. The elapsed time (time difference) until is input is measured.

例えば、前記判断部59aからの回転完了信号eが先に入力された場合、前記演算制御部27は時間差に基づき、前記モータドライバ23aに出力されるトルク値を弱める為のトルク修正値を演算する。尚、トルク修正値については、事前に各モータ46a,46b間の回転完了信号eの時間差とトルク修正値とのデータテーブルを作成しておき、該データテーブルによりトルク修正値を演算する様にしてもよい。或は、トルク修正後の時間差を求め、時間差が0になる様にトルク修正値を収斂させてもよい。   For example, when the rotation completion signal e from the determination unit 59a is input first, the calculation control unit 27 calculates a torque correction value for weakening the torque value output to the motor driver 23a based on the time difference. . As for the torque correction value, a data table of the time difference between the rotation completion signals e between the motors 46a and 46b and the torque correction value is prepared in advance, and the torque correction value is calculated from the data table. Also good. Alternatively, the time difference after torque correction may be obtained and the torque correction value may be converged so that the time difference becomes zero.

トルク修正値が演算されると、前記演算制御部27は、前回とは逆向きの回転方向の指示(反転指示)である信号aと、予め設定されたトルク値(信号b)からトルク修正値(信号f)を引いたトルク値、即ち予め設定されたトルク値にマイナスのトルク修正値を加えたトルク値を前記モータドライバ23aに出力する。   When the torque correction value is calculated, the calculation control unit 27 calculates the torque correction value from the signal a which is an instruction (inversion instruction) of the rotation direction opposite to the previous time, and a preset torque value (signal b). A torque value obtained by subtracting (signal f), that is, a torque value obtained by adding a negative torque correction value to a preset torque value is output to the motor driver 23a.

該モータドライバ23aは、入力された回転指示とトルク値に基づき、前記モータ46aを前回とは逆向きに、前回よりも弱い駆動力で回転させる。   The motor driver 23a rotates the motor 46a in a direction opposite to the previous time with a weaker driving force than the previous time based on the input rotation instruction and torque value.

又、前記モータドライバ23bに対しては、前回とは逆向きの回転方向の指示(反転指示)である信号aと、前回と同様のトルク値(信号b)が入力され、前記モータ46bを前回とは逆向きに、前回と同様の駆動力で回転させる。   In addition, the motor driver 23b receives a signal a which is an instruction (reverse instruction) in the direction of rotation opposite to the previous time and a torque value (signal b) similar to the previous time, and the motor 46b is turned on the previous time. Rotate in the opposite direction with the same driving force as the previous time.

上記の処理は、測定対象物の測定が完了し、前記モータ46a,46bの反転制御が終了する迄繰返し実行される。   The above process is repeatedly executed until the measurement of the measurement object is completed and the reversal control of the motors 46a and 46b is completed.

回転完了信号eが先に入力される前記モータ46aに対して、即ち前記モータ46bよりも回転速度が速い前記モータ46aに対して、時間差に基づきトルク値を弱める様に制御する。該モータ46aの回転速度を低下させ、該モータ46aの回転速度を前記モータ46bの回転速度と合わせることができるので、前記モータ46aと前記モータ46bの回転完了信号eを同時又は略同時に検出することができる。   The motor 46a to which the rotation completion signal e is input first, that is, the motor 46a whose rotational speed is faster than the motor 46b, is controlled so as to weaken the torque value based on the time difference. Since the rotation speed of the motor 46a can be reduced and the rotation speed of the motor 46a can be matched with the rotation speed of the motor 46b, the rotation completion signals e of the motor 46a and the motor 46b are detected simultaneously or substantially simultaneously. Can do.

従って、前記モータ46a,46bを正確に同期回転させた反転制御が可能となり、前記光学プリズム41a,41bの正確な同期回転が可能となるので、設定した測距光の走査形状と実際の測距光の走査形状とを一致させることができ、測定対象物の正確な測定結果を得ることができる。   Accordingly, it is possible to perform the reversal control in which the motors 46a and 46b are accurately rotated in synchronization, and the optical prisms 41a and 41b can be rotated in synchronization with each other. The scanning shape of the light can be matched, and an accurate measurement result of the measurement object can be obtained.

又、時間差に基づくトルク値の修正は、前記モータ46a,46bの反転のタイミング毎に実行されるので、該モータ46a,46bの駆動中に於ける回転速度の変化にも対応することができる。   Further, since the correction of the torque value based on the time difference is executed at each reversal timing of the motors 46a and 46b, it is possible to cope with a change in the rotational speed during the driving of the motors 46a and 46b.

従って、前記モータ46a,46bとして、製作誤差やグリースの広がり具合等、個体差のあるモータが用いられた場合でも、正確に同期回転させることができる。従って、前記モータ46a,46bの個体差、組立て誤差があった場合でも、実際の回転状態に基づき同期制御が行われるので、個体差等を考慮する必要がなく、作業性を向上させることができる。   Therefore, even when motors having individual differences such as manufacturing errors and spread of grease are used as the motors 46a and 46b, they can be rotated synchronously accurately. Therefore, even if there is an individual difference or assembly error between the motors 46a and 46b, the synchronous control is performed based on the actual rotation state, so that it is not necessary to consider individual differences and the workability can be improved. .

尚、上記では、回転完了信号eが先に入力される前記モータ46aに対して、時間差に基づきトルク値を弱める様に制御しているが、回転完了信号eが後に入力される前記モータ46bに対して、時間差に基づき予め設定されたトルク値(信号b)からマイナスのトルク修正値(信号f)を引き、トルク値を強める様に制御してもよい。   In the above, the motor 46a to which the rotation completion signal e is input first is controlled so as to weaken the torque value based on the time difference. However, the motor 46b to which the rotation completion signal e is input later is controlled. On the other hand, the torque value may be increased by subtracting a negative torque correction value (signal f) from a preset torque value (signal b) based on the time difference.

この場合、前記演算制御部27が時間差に基づきトルク修正値を演算し、予め設定されたトルク値(信号b)にトルク修正値(信号f)を加えたトルク値が前記モータドライバ23bに出力される。   In this case, the calculation control unit 27 calculates a torque correction value based on the time difference, and a torque value obtained by adding a torque correction value (signal f) to a preset torque value (signal b) is output to the motor driver 23b. The

又、上記では、前記モータ46a,46bの反転のタイミング毎にトルク値の修正を行っているが、前記モータ46a,46bを1往復回転させる毎にトルク値の修正を行う様にしてもよい。   In the above description, the torque value is corrected at each reversal timing of the motors 46a, 46b. However, the torque value may be corrected every time the motors 46a, 46b are rotated once.

図8は、該モータ46a,46bにオーバランを生じさせない様に反転制御を行なう際の制御図であり、トルク値を固定値、回転角を可変値とした場合を示している。尚、前記モータ46bに対して行われる反転制御は、前記モータ46aと同様の制御となっているので、以下前記モータ46aの反転制御を行う場合について説明する。   FIG. 8 is a control diagram when reverse control is performed so as not to cause overrun in the motors 46a and 46b, and shows a case where the torque value is a fixed value and the rotation angle is a variable value. The reversal control performed on the motor 46b is the same control as that on the motor 46a. Therefore, the case where the reversal control on the motor 46a is performed will be described below.

反転制御が開始されると、先ず前記演算制御部27から前記モータドライバ23aに対して、例えば順方向への回転指示(信号a)と、予め設定されたトルク値(信号b)が入力される。該モータドライバ23aは、入力された回転指示、トルク値に基づき、前記モータ46aを順方向に回転させる。   When the reversal control is started, first, for example, a forward rotation instruction (signal a) and a preset torque value (signal b) are input from the arithmetic control unit 27 to the motor driver 23a. . The motor driver 23a rotates the motor 46a in the forward direction based on the input rotation instruction and torque value.

該モータ46aの回転角は、前記エンコーダ58aにリアルタイムで検出され、検出回転角(信号c)が判断部68aに入力される。該判断部68aは、予め設定された前記演算制御部27からの順回転時の目標回転角(信号d)と検出回転角とが一致したかどうかを判断し、検出回転角と目標回転角とが一致した時点で、回転完了信号eを前記演算制御部27に出力する。   The rotation angle of the motor 46a is detected in real time by the encoder 58a, and the detected rotation angle (signal c) is input to the determination unit 68a. The determination unit 68a determines whether or not the preset target rotation angle (signal d) from the calculation control unit 27 and the detected rotation angle coincide with each other, and detects the detected rotation angle and the target rotation angle. Is output, the rotation completion signal e is output to the arithmetic control unit 27.

該演算制御部27は、回転完了信号eが入力されると、前回とは逆向きの方向への回転指示(反転指示)(信号a)と、トルク値(信号b)とを前記モータドライバ23aに出力する。この時、前記判断部68aに対しても、前記演算制御部27から前記モータ46aの回転方向(信号f)が出力される。前記モータドライバ23aは、入力された回転指示(反転指示)、トルク値に基づき、前記モータ46aを逆方向に回転させる駆動信号gを発する。   When the rotation completion signal e is input, the arithmetic control unit 27 sends a rotation instruction (inversion instruction) (signal a) in a direction opposite to the previous direction (signal a) and a torque value (signal b) to the motor driver 23a. Output to. At this time, the rotation direction (signal f) of the motor 46a is also output from the arithmetic control unit 27 to the determination unit 68a. The motor driver 23a generates a drive signal g for rotating the motor 46a in the reverse direction based on the input rotation instruction (reverse instruction) and torque value.

該モータ46aに駆動信号gが発せられた時点でも、該モータ46aはイナーシャにより反転せず減速しつつ回転(オーバラン)する。やがて該モータ46aが停止し、反転する。該モータ46aの停止反転は、前記エンコーダ58aによって検出され、検出結果は反転時回転角として前記判断部68aに入力される。   Even when the drive signal g is issued to the motor 46a, the motor 46a rotates (overruns) while decelerating without being reversed by the inertia. Eventually, the motor 46a stops and reverses. Stop reversal of the motor 46a is detected by the encoder 58a, and the detection result is input to the determination unit 68a as a rotation angle during reversal.

該判断部68aは、前記エンコーダ58aからの検出回転角(信号c)の増加が停止した時、或は減少に転じた時の検出回転角(信号h)を反転時回転角として、該反転時回転角(信号f)と基準目標回転角との差分(信号i)を演算する。この差分(回転角度差)がオーバラン量となる。   The determination unit 68a uses the detected rotation angle (signal h) when the increase in the detected rotation angle (signal c) from the encoder 58a stops or decreases as the rotation angle at the time of reversal. The difference (signal i) between the rotation angle (signal f) and the reference target rotation angle is calculated. This difference (rotation angle difference) is the amount of overrun.

該判断部68aにより、該オーバラン量が目標回転角と検出回転角とが一致した際の回転完了信号eと共に前記演算制御部27に出力される。   The determination unit 68a outputs the overrun amount to the arithmetic control unit 27 together with the rotation completion signal e when the target rotation angle and the detected rotation angle coincide.

基準目標回転角は、前記モータ46aのオーバランを検出する為の基準値であり、常に一定となっている。前記モータ46aの制御が開始された時点では、目標回転角と基準目標回転角とは一致している。   The reference target rotation angle is a reference value for detecting an overrun of the motor 46a, and is always constant. At the time when the control of the motor 46a is started, the target rotation angle and the reference target rotation angle coincide.

該演算制御部27は、入力されたオーバラン量を基に、オーバラン量だけ反転時回転角を減じる様目標回転角を修正し、順回転時の新たな目標回転角を演算する。又、前記演算制御部27は、前回とは逆向きの順方向への回転指示とトルク値とを前記モータドライバ23aに出力すると共に、前記判断部68aに回転方向を出力する。尚、演算された順回転時の新たな目標回転角は、基準目標回転角とは異なった値となる。   The calculation control unit 27 corrects the target rotation angle so as to reduce the reversal rotation angle by the overrun amount based on the input overrun amount, and calculates a new target rotation angle at the time of forward rotation. The arithmetic control unit 27 outputs a rotation instruction and a torque value in the forward direction opposite to the previous time to the motor driver 23a, and outputs the rotation direction to the determination unit 68a. Note that the calculated new target rotation angle at the time of forward rotation is a value different from the reference target rotation angle.

又、前記演算制御部27より順方向への反転指示が出力され、検出回転角の増加が停止した時、或は減少に転じた時の前記モータ46aの回転角が、実際に順方向に反転した時の角度である反転時回転角として前記エンコーダ58aにより検出され、前記判断部68aに入力される。   In addition, a reverse direction instruction in the forward direction is output from the arithmetic control unit 27, and the rotation angle of the motor 46a when the increase in the detected rotation angle stops or when the rotation direction starts to decrease is actually reversed in the forward direction. The rotation angle at the time of reversal, which is the angle at the time of reversal, is detected by the encoder 58a and input to the determination unit 68a.

該判断部68aは、逆回転時の基準目標回転角と反転時回転角との差分、即ち逆回転時のオーバラン量を演算し、該オーバラン量が目標回転角と検出回転角とが一致した際の回転完了信号eと共に前記演算制御部27に出力される。尚、この時の目標回転角と基準目標回転角とは一致している。   The determination unit 68a calculates the difference between the reference target rotation angle at the time of reverse rotation and the rotation angle at the time of reversal, that is, the overrun amount at the time of reverse rotation, and when the overrun amount matches the target rotation angle and the detected rotation angle Is output to the arithmetic control unit 27 together with the rotation completion signal e. Note that the target rotation angle and the reference target rotation angle at this time coincide with each other.

該演算制御部27は、入力されたオーバラン量を基に、オーバラン量だけ反転時回転角を減じる様目標回転角を修正し、逆回転時の新たな目標回転角を演算する。又、前記演算制御部27は、前回とは逆向きの逆方向への回転指示とトルク値とを前記モータドライバ23aに出力すると共に、前記判断部68aに回転方向を出力する。尚、演算された逆回転時の新たな目標回転角は、基準目標回転角とは異なった値となる。   The calculation control unit 27 corrects the target rotation angle so as to reduce the reversal rotation angle by the overrun amount based on the input overrun amount, and calculates a new target rotation angle at the reverse rotation. The arithmetic control unit 27 outputs a rotation instruction and a torque value in the reverse direction opposite to the previous time to the motor driver 23a, and outputs the rotation direction to the determination unit 68a. Note that the calculated new target rotation angle at the time of reverse rotation is a value different from the reference target rotation angle.

該判断部68aは、前記エンコーダ58aによる検出回転角と新たな目標回転角との一致を判断すると共に、反転時回転角と基準目標回転角との差分(オーバラン量)を演算し、回転完了信号eとオーバラン量を前記演算制御部27に出力する。   The determination unit 68a determines the coincidence between the rotation angle detected by the encoder 58a and the new target rotation angle, calculates the difference (overrun amount) between the rotation angle during reversal and the reference target rotation angle, and outputs a rotation completion signal. e and the overrun amount are output to the arithmetic control unit 27.

上記の処理は、測定対象物の測定が完了し、前記モータ46aの反転制御が終了する迄繰返し実行される。   The above process is repeated until the measurement of the measurement object is completed and the reversal control of the motor 46a is completed.

上記した様に、本実施例では、予め設定された基準目標回転角と、反転指示時の実際の反転時回転角との差分、即ちオーバラン量を演算し、該オーバラン量分だけ反転時回転角を減じる様、目標回転角を修正し、反転時回転角を基準目標回転角に近づける様制御を行っている。   As described above, in this embodiment, the difference between the preset reference target rotation angle and the actual reversal rotation angle at the time of reversal instruction, that is, the overrun amount is calculated, and the reversal rotation angle by the overrun amount is calculated. The target rotation angle is corrected so as to reduce the rotation, and the control is performed so that the rotation angle at the time of inversion approaches the reference target rotation angle.

従って、前記モータ46a,46bを駆動させた際のオーバランを抑制することができるので、設定した測距光の往復長さと、実際の測距光の往復長さとを一致又は略一致させることができ、測定対象物の正確な測定結果を得ることができる。   Accordingly, since the overrun when the motors 46a and 46b are driven can be suppressed, the set reciprocating length of the distance measuring light and the actual reciprocating length of the distance measuring light can be matched or substantially matched. The accurate measurement result of the measurement object can be obtained.

又、目標回転角の修正は、前記モータ46a,46bの反転のタイミング毎に実行されるので、該モータ46a,46bの駆動中に於けるオーバラン量の変化にも対応することができる。   Further, the correction of the target rotation angle is executed at each reversal timing of the motors 46a and 46b, so that it is possible to cope with a change in the amount of overrun during the driving of the motors 46a and 46b.

従って、製作誤差や軸受部のグリースの広がり具合等、個体差のあるモータに対しても、或は環境の変化等により駆動中に変化が生じたモータに対しても、同様に処理してオーバランを防止することができるので、モータの個体差を考慮する必要がなく、作業性を向上させることができる。   Therefore, even for motors with individual differences such as manufacturing errors and the spread of grease on the bearings, or for motors that have changed during driving due to environmental changes, etc., the same processing is performed and overrun is performed. Therefore, it is not necessary to consider individual differences between motors, and workability can be improved.

尚、図8中では、前記判断部68a,68bが独立した構成として記載されているが、実際には該判断部68a,68bは前記演算制御部27の一部となっている。   In FIG. 8, the determination units 68 a and 68 b are described as independent components, but actually the determination units 68 a and 68 b are part of the arithmetic control unit 27.

又、図7では、トルク値を可変値とし、回転角を固定値として前記モータ46a,46bの同期回転を行い、図8では、トルク値を固定値とし、回転角を可変値として前記モータ46a,46bのオーバランの抑制を行っているが、トルク値と回転角を共に可変値としてもよい。   In FIG. 7, the motor 46a and 46b are synchronously rotated with a torque value as a variable value and a rotation angle as a fixed value. In FIG. 8, the motor 46a with a torque value as a fixed value and a rotation angle as a variable value. , 46b is suppressed, but both the torque value and the rotation angle may be variable.

トルク値と回転角とを共に可変値とすることで、前記モータ46a,46bの同期回転とオーバランの抑制とを同時に行うことができ、測定結果の正確性、作業性をより向上させることができる。   By making both the torque value and the rotation angle variable, synchronous rotation of the motors 46a and 46b and suppression of overrun can be performed at the same time, and the accuracy and workability of the measurement result can be further improved. .

又、本実施例では、前記モータ46a,46bを同期回転させる制御、オーバランを抑制する制御を前記測定装置1に適用する場合について説明したが、例えばレーザ光線で被加工物を加工する加工機のレーザ光線の方向の制御等、2つのモータを正確に同期回転させ、オーバランを抑制することが必要な装置であれば、他の装置に対しても本実施例の制御が適用可能であるのは言う迄もない。又、中空ブラシレスモータ(ダイレクトドライブモータ)、超音波モータ等に対しても、本実施例の制御を適用可能である。   In the present embodiment, the case where the control for rotating the motors 46a and 46b and the control for suppressing overrun are applied to the measuring apparatus 1 has been described. However, for example, a processing machine for processing a workpiece with a laser beam. The control of this embodiment can be applied to other devices as long as it is necessary to accurately rotate two motors synchronously and suppress overrun, such as control of the direction of the laser beam. Needless to say. Also, the control of this embodiment can be applied to a hollow brushless motor (direct drive motor), an ultrasonic motor, and the like.

1 測定装置
2 測定装置本体
18 受光部
19 測距部
22 射出方向検出部
23 モータドライバ
27 演算制御部
39 光軸偏向部
41a,41b 光学プリズム
46a,46b モータ
58a,58b エンコーダ
59a,59b 判断部
68a,68b 判断部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Measuring apparatus 2 Measuring apparatus main body 18 Light receiving part 19 Distance measuring part 22 Ejection direction detection part 23 Motor driver 27 Calculation control part 39 Optical axis deflection part 41a, 41b Optical prism 46a, 46b Motor 58a, 58b Encoder 59a, 59b Judgment part 68a 68b Judgment part

Claims (8)

測距光を射出し、反射測距光を受光して測距を行う測距部と、測距光、反射測距光の共通光路に設けられ、測距光、反射測距光の光軸を同一の偏角、同一の方向で偏向する光軸偏向部と、該光軸偏向部による偏角、偏向方向を検出する射出方向検出部と、演算制御部とを具備し、前記光軸偏向部はそれぞれ独立して回転可能な重なり合う一対の円板状の光学プリズムと、該光学プリズムを回転させる一対のモータと、該モータの回転角を検出するエンコーダとを有し、前記演算制御部は、前記光学プリズムが往復回転する様予め設定されたトルク値と目標回転角に基づき前記モータを制御すると共に、前記エンコーダで検出された検出回転角と、前記目標回転角との一致を各モータ毎に検出し、検出の時間差に基づき前記トルク値を修正する様構成された測定装置。   A distance measuring unit that emits distance measuring light, receives reflected distance measuring light and performs distance measurement, and a common optical path for distance measuring light and reflected distance measuring light. The optical axis deflecting unit for deflecting the optical axis in the same declination and the same direction, the exit direction detecting unit for detecting the declination and the deflection direction by the optical axis deflecting unit, and the arithmetic control unit, The unit includes a pair of overlapping disk-shaped optical prisms that can be independently rotated, a pair of motors that rotate the optical prisms, and an encoder that detects a rotation angle of the motors, and the arithmetic control unit includes: The motor is controlled based on a preset torque value and a target rotation angle so that the optical prism reciprocates and the coincidence between the detected rotation angle detected by the encoder and the target rotation angle is determined for each motor. And the torque value is corrected based on the detection time difference. Configured measuring device. 前記演算制御部は、前記時間差に基づきトルク修正値を演算し、該トルク修正値に基づき、前記検出回転角と前記目標回転角との一致が先に検出された前記モータに対する前記トルク値を弱める様修正する請求項1に記載の測定装置。   The calculation control unit calculates a torque correction value based on the time difference, and based on the torque correction value, weakens the torque value for the motor in which the coincidence between the detected rotation angle and the target rotation angle has been previously detected. The measuring device according to claim 1, wherein the measuring device is modified. 前記演算制御部は、前記時間差に基づきトルク修正値を演算し、該トルク修正値に基づき、前記検出回転角と前記目標回転角との一致が後に検出された前記モータに対する前記トルク値を強める様修正する請求項1に記載の測定装置。   The calculation control unit calculates a torque correction value based on the time difference, and based on the torque correction value, increases the torque value for the motor for which the coincidence between the detected rotation angle and the target rotation angle is detected later. The measuring device according to claim 1 to be corrected. 前記演算制御部は、前記モータを反転させた際に検出された反転時回転角と予め設定された基準目標回転角とから前記モータのオーバラン量を演算し、該オーバラン量に基づき前記反転時回転角を減じる様前記目標回転角を修正する請求項1〜請求項3のうちいずれか1項に記載の測定装置。   The calculation control unit calculates an overrun amount of the motor from a rotation angle at reversal detected when the motor is reversed and a preset reference target rotation angle, and rotates at the time of reversal based on the overrun amount. The measuring apparatus according to claim 1, wherein the target rotation angle is corrected so as to reduce an angle. 前記測距部と、前記光軸偏向部と、前記射出方向検出部と、前記演算制御部とを収納する測定装置本体と、該測定装置本体を上下方向及び左右方向に回転可能に支持する支持部と、前記測定装置本体を上下方向及び左右方向に回転する回転駆動部と、前記測定装置本体の上下角、左右角を検出する角度検出器とを具備する請求項1〜請求項4のうちいずれか1項に記載の測定装置。   A measuring device main body that houses the distance measuring unit, the optical axis deflecting unit, the emission direction detecting unit, and the calculation control unit, and a support that supports the measuring device main body so as to be rotatable in the vertical and horizontal directions. And a rotation drive unit that rotates the measuring device main body in the up and down direction and the left and right direction, and an angle detector that detects a vertical angle and a left and right angle of the measuring device main body. The measuring apparatus of any one of Claims. 前記光学プリズムは、中心部に形成され、測距光を所要の偏角、所要の方向で偏向する測距光軸偏向部と、外周部に形成され、該測距光軸偏向部と同一の偏角、同一の方向で反射測距光を偏向する反射測距光軸偏向部とを有する請求項1〜請求項5のうちいずれか1項に記載の測定装置。   The optical prism is formed at the center, and a distance measuring optical axis deflecting unit that deflects the distance measuring light with a required declination and a required direction, and an outer peripheral part, and is the same as the distance measuring optical axis deflecting unit. The measuring apparatus according to claim 1, further comprising: a reflected distance measuring optical axis deflecting unit that deflects the reflected distance measuring light in the same direction. 前記光学プリズムは、フレネルプリズムである請求項1〜請求項6のうちいずれか1項に記載の測定装置。   The measuring apparatus according to claim 1, wherein the optical prism is a Fresnel prism. モータの反転制御を行うモータの制御方法であって、一対のモータの回転角が、それぞれ目標回転角に一致した際の時間差を演算し、該時間差を基に前記モータを駆動させる為のトルク値を修正するモータの制御方法。   A motor control method for performing reversal control of a motor, which calculates a time difference when a rotation angle of a pair of motors matches a target rotation angle, and drives the motor based on the time difference. Motor control method to correct.
JP2016160050A 2016-08-17 2016-08-17 measuring device Active JP6783093B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016160050A JP6783093B2 (en) 2016-08-17 2016-08-17 measuring device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016160050A JP6783093B2 (en) 2016-08-17 2016-08-17 measuring device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018028466A true JP2018028466A (en) 2018-02-22
JP6783093B2 JP6783093B2 (en) 2020-11-11

Family

ID=61249116

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016160050A Active JP6783093B2 (en) 2016-08-17 2016-08-17 measuring device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6783093B2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112268551A (en) * 2020-10-15 2021-01-26 航天科工微电子系统研究院有限公司 Photoelectric tracking and aiming device based on optical inner channel and double-seal ring dynamic seal
WO2021138752A1 (en) * 2020-01-06 2021-07-15 深圳市大疆创新科技有限公司 Scanning module, distance measurement device, and mobile platform
CN115598625A (en) * 2022-11-07 2023-01-13 深圳煜炜光学科技有限公司(Cn) Laser radar measurement correction method, device, equipment and storage medium

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0445415A (en) * 1990-06-13 1992-02-14 Hamamatsu Photonics Kk Scanning type photodetecting device
JPH05116626A (en) * 1991-10-30 1993-05-14 East Japan Railway Co Obstacle detecting device for railway rolling stock
JP2000018944A (en) * 1998-07-06 2000-01-21 Kansai Electric Power Co Inc:The Range-finding/angle-measuring device and linear survey device
JP2001066138A (en) * 1999-06-23 2001-03-16 Mitsubishi Precision Co Ltd Measuring system, and prism-type optical path control used for it
JP2006075864A (en) * 2004-09-09 2006-03-23 Hoden Seimitsu Kako Kenkyusho Ltd Press apparatus
JP2007043794A (en) * 2005-08-02 2007-02-15 Nissan Motor Co Ltd Controller of ac motor
JP2009139692A (en) * 2007-12-07 2009-06-25 Mitsubishi Electric Corp Laser beam scanner and optical antenna device
JP2013142620A (en) * 2012-01-11 2013-07-22 Topcon Corp Attachment device and total station

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0445415A (en) * 1990-06-13 1992-02-14 Hamamatsu Photonics Kk Scanning type photodetecting device
JPH05116626A (en) * 1991-10-30 1993-05-14 East Japan Railway Co Obstacle detecting device for railway rolling stock
JP2000018944A (en) * 1998-07-06 2000-01-21 Kansai Electric Power Co Inc:The Range-finding/angle-measuring device and linear survey device
JP2001066138A (en) * 1999-06-23 2001-03-16 Mitsubishi Precision Co Ltd Measuring system, and prism-type optical path control used for it
JP2006075864A (en) * 2004-09-09 2006-03-23 Hoden Seimitsu Kako Kenkyusho Ltd Press apparatus
JP2007043794A (en) * 2005-08-02 2007-02-15 Nissan Motor Co Ltd Controller of ac motor
JP2009139692A (en) * 2007-12-07 2009-06-25 Mitsubishi Electric Corp Laser beam scanner and optical antenna device
JP2013142620A (en) * 2012-01-11 2013-07-22 Topcon Corp Attachment device and total station

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021138752A1 (en) * 2020-01-06 2021-07-15 深圳市大疆创新科技有限公司 Scanning module, distance measurement device, and mobile platform
CN113439221A (en) * 2020-01-06 2021-09-24 深圳市大疆创新科技有限公司 Scanning module, distance measuring device and mobile platform
CN113439221B (en) * 2020-01-06 2024-03-08 深圳市大疆创新科技有限公司 Scanning module, range unit and mobile platform
CN112268551A (en) * 2020-10-15 2021-01-26 航天科工微电子系统研究院有限公司 Photoelectric tracking and aiming device based on optical inner channel and double-seal ring dynamic seal
CN115598625A (en) * 2022-11-07 2023-01-13 深圳煜炜光学科技有限公司(Cn) Laser radar measurement correction method, device, equipment and storage medium
CN115598625B (en) * 2022-11-07 2023-03-10 深圳煜炜光学科技有限公司 Laser radar measurement correction method, device, equipment and storage medium

Also Published As

Publication number Publication date
JP6783093B2 (en) 2020-11-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3179209B1 (en) Measuring instrument
US10309774B2 (en) Surveying instrument and three-dimensional camera
JP6541365B2 (en) Posture detection device and data acquisition device
JP6560596B2 (en) Surveying equipment
JP7066322B2 (en) Surveying system
JP6817097B2 (en) Surveying system
US11536568B2 (en) Target instrument and surveying system
JP6899737B2 (en) Surveying system
JP6807628B2 (en) Measuring device and measuring method
JP2019090770A (en) Surveying device and surveying device system
JP2018189576A (en) Survey system
JP6876511B2 (en) Deflection device and surveying instrument
JP6783093B2 (en) measuring device
JP2020067405A (en) Surveying device
JP2020051818A (en) Surveying device and surveying device system
JP6682371B2 (en) Construction machinery control system
JP6884529B2 (en) measuring device
WO2020162466A1 (en) Measurement device and method for controlling measurement device
JP6913422B2 (en) Surveying system
JP2019109153A (en) Surveying device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190809

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20200708

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200728

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200924

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20201006

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20201021

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6783093

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250