JP2795159B2 - Bucket position measuring device - Google Patents

Bucket position measuring device

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JP2795159B2
JP2795159B2 JP517994A JP517994A JP2795159B2 JP 2795159 B2 JP2795159 B2 JP 2795159B2 JP 517994 A JP517994 A JP 517994A JP 517994 A JP517994 A JP 517994A JP 2795159 B2 JP2795159 B2 JP 2795159B2
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通夫 中尾
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株式会社大林組
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明はバケットの位置測定装
置に関し、特に、例えばダムの構築現場などにコンクリ
ートを供給するためのケーブルクレーンにおいて、時事
刻々と変化するバケットの位置を測定するためのバケッ
トの位置測定装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a position measuring device for a bucket, and more particularly to a bucket for measuring the position of a bucket which changes every moment in a cable crane for supplying concrete to a construction site of a dam, for example. Related to a position measuring device.
【0002】[0002]
【従来の技術】周知のように、ダムの構築現場におい
て、コンクリートを製造現場から打設現場まで搬送する
ための手段の一つとしてケーブルクレーンが用いられて
いる。
2. Description of the Related Art As is well known, a cable crane is used as one of means for transporting concrete from a manufacturing site to a casting site at a dam construction site.
【0003】このケーブルクレーンは、例えば図4に示
すように、山間に構築されるダム1の構築予定箇所の上
方に張設された主索2と、主索2に懸垂され、これに沿
って走行可能なトロリー3と、トロリー牽引用の牽索4
と、トロリー3の下部に吊索5を介して吊下されたコン
クリートバケット6と、前記牽索4を牽引して前記トロ
リー3を山側に設けた搬送開始位置Aとダム1の中央底
部に設定された搬送終了位置B間を往復移動させる横行
ウインチ7と、前記吊索5を巻取,巻き下げしてバケッ
ト6を昇降させる縦行ウインチ8と、トロリー3の位置
およびバケット6の位置を監視するとともに、前記各ウ
インチ7,8を駆動制御する操作室9を備えている。
As shown in FIG. 4, for example, this cable crane is suspended from a main rope 2 extending above a site where a dam 1 to be constructed in a mountain is to be constructed, and is suspended along the main rope 2. Travelable trolley 3 and trolley towing tow 4
A concrete bucket 6 suspended from a lower part of the trolley 3 via a suspension cable 5, a transportation start position A where the trolley 3 is provided on the mountain side by towing the towing cable 4 and a central bottom part of the dam 1. A horizontal winch 7 for reciprocating between the transported end positions B, a vertical winch 8 for winding and unwinding the hoisting line 5 to raise and lower the bucket 6, a position of the trolley 3 and a position of the bucket 6 are monitored. In addition, an operation room 9 for driving and controlling each of the winches 7 and 8 is provided.
【0004】そして、コンクリートをバケット6により
運搬打設するには、例えば、搬送開始位置Aの側方上部
には、紙面と直交する方向に図示しないバッチャープラ
ントで作られたコンクリートを搬送するトランスファー
カー10が走行し、また搬送終了位置Bにはコンクリー
トホッパー11が配置されており、操作室9からの制御
操作に基づき、トロリー3を横移動させつつバケット6
を昇降させ、各位置A,Bにバケット6を位置決め停止
させて、コンクリートの供給と排出を行う。かかるバケ
ット6の移動や停止を操作する方法として、従来は、例
えば各位置A,Bに配置された監視員と、操作室9に配
置されたオペレータ同士が無線で連絡を取り合い、監視
員の指示に基づくオペレータの手動操作によって走行動
作、振れ止め動作を行い、微調整しつつ停止させる作業
を行っていた。
[0004] In order to transport and cast concrete by the bucket 6, for example, a transfer for transporting concrete made by a batcher plant (not shown) in a direction perpendicular to the paper surface is provided at an upper side of the transport start position A. The car 10 travels, and a concrete hopper 11 is disposed at the transfer end position B. Based on a control operation from the operation room 9, the trolley 3 is laterally moved and the bucket 6 is moved.
Is moved up and down, and the bucket 6 is stopped at the positions A and B to supply and discharge the concrete. Conventionally, as a method of operating the movement or the stop of the bucket 6, for example, a supervisor arranged in each of the positions A and B and an operator arranged in the operation room 9 communicate with each other wirelessly, and an instruction of the supervisor is provided. A running operation and a steady rest operation are performed by an operator's manual operation based on the above, and a stop operation is performed while performing fine adjustment.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかし、この方法だと
情報伝達から実際の修正,微調整操作までの時間遅れが
大きく、制御方向,制御量も曖昧になりがちであること
から、必ずしも短い時間内で作業が完了するとは限ら
ず、作業員の熟練に左右されていた。また、作業員の頭
上でバケットが振り回され危険であることから、作業員
の待ち時間や退避時間も長くなるため、作業能率が悪
く、採算上問題となっており、自動化が望まれていた。
However, according to this method, the time delay from information transmission to actual correction and fine adjustment operations is large, and the control direction and control amount tend to be ambiguous. The work was not always completed within the facility, and was dependent on the skill of the workers. In addition, since the bucket is swung above the worker and is dangerous, the waiting time and the evacuation time of the worker also become longer, so that the work efficiency is poor and there is a problem in profitability, and automation has been desired.
【0006】また、自動化に際しては、各ウインチ7,
8にエンコーダを設け、ウインチの回転数をワイヤの繰
出し量に換算してバケットの位置を推測し、それを元に
フィードバック制御などを行う方法が考えられるが、実
際にはワイヤとウインチの滑りや、走行方向に沿った主
索の撓みなどの計測不能な要素が多く、かかる測定結果
は正確さにかけるものであった。
[0006] In automation, each winch 7,
8 is provided with an encoder, the number of rotations of the winch is converted into the amount of wire feeding, the position of the bucket is estimated, and feedback control or the like is performed based on the estimated position. In addition, there are many unmeasurable factors such as the deflection of the main rope along the running direction, and the measurement results depend on the accuracy.
【0007】本発明は、以上の問題を解決するものであ
って、その目的は、時事刻々と変化するバケットの位置
をリアルタイムで精度良く測定することにより、正確な
制御用情報を得られるようにしたバケットの位置測定装
置を提供するものである。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problem, and an object of the present invention is to obtain accurate control information by accurately measuring the position of a bucket, which changes momentarily, in real time. The present invention provides a bucket position measuring device.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】係る目的を達成するた
め、本発明によるバケットの位置測定装置は、定点位置
に設置され、前記バケットに設けられた再帰性反射体に
向けてパルス光を照射する光源及び前記反射体からの反
射光を受光する受光部とからなる光パルス距離計と、前
記受光部の水平軸偏差値信号及び垂直軸偏差値信号を受
けて前記受光部の受光面を中心位置に補正すべく前記光
パルス距離計を垂直方向に傾動し水平方向に旋回させる
ための駆動手段と、前記光パルス距離計の水平,垂直方
向の角度を各々検出する検出手段と、該各検出手段の角
度測定値と前記光パルス距離計の測定値とにより前記バ
ケットの現在座標位置を演算する演算手段とを備えたこ
とを特徴とする。
In order to achieve the above object, a bucket position measuring device according to the present invention is installed at a fixed point and irradiates a retroreflector provided on the bucket with pulsed light. A light pulse rangefinder comprising a light source and a light receiving unit for receiving reflected light from the reflector; and a light receiving surface of the light receiving unit receiving a horizontal axis deviation value signal and a vertical axis deviation value signal of the light receiving unit, and the light receiving surface of the light receiving unit being positioned at the center Driving means for tilting the optical pulse range finder vertically and turning it horizontally so as to make correction, detecting means for detecting the horizontal and vertical angles of the optical pulse range finder, and each of the detecting means Computing means for computing a current coordinate position of the bucket based on the measured angle value of the above and the measured value of the optical pulse distance meter.
【0009】[0009]
【作用】以上の構成によれば、光パルス距離計はバケッ
トまでの距離を計測しつつバケットの移動に応じて自動
的に追尾する。追尾動作に伴って光パルス距離計の垂
直,水平方向の角度変化が検出手段によって検出され、
この検出した角度と距離からバケットの三次元座標位置
がリアルタイムで判定される。
According to the above arrangement, the optical pulse distance meter automatically tracks the movement of the bucket while measuring the distance to the bucket. The vertical and horizontal angle changes of the optical pulse rangefinder are detected by the detecting means in accordance with the tracking operation,
From the detected angle and distance, the three-dimensional coordinate position of the bucket is determined in real time.
【0010】[0010]
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を用いて詳細
に説明する。なお、実施例において、ケーブルクレーン
システムの全体は図4と同様であるので説明を省略する
とともに、同様または相当する箇所は同一符号を援用
し、本発明の要部のみ新たな符号を付して説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In the embodiment, the entire cable crane system is the same as that shown in FIG. 4 and the description thereof will be omitted. The same or corresponding parts will be denoted by the same reference numerals and only the main parts of the present invention will be denoted by new reference numerals. explain.
【0011】図1はこの発明による位置測定装置のシス
テム構成を示すもので、例えば操作室9に近い位置であ
って、搬送開始位置A,搬送終了位置Bの全景を視野と
する定点位置に設置され、前記バケット6に設けられた
再帰性反射体20に向けてパルス光を照射し、前記反射
体20からの反射光を受光することによってバケット6
に対する距離を測定する光パルス距離計及び自動追尾機
構を備えた装置本体22と、操作室9内にあって、装置
本体22にコントロ―ラ24を介して接続されたリモー
トコントロール、及び座標演算のためのシステムを構成
するコンピューター26とからなっている。
FIG. 1 shows a system configuration of a position measuring apparatus according to the present invention. For example, the position measuring apparatus is installed at a fixed point position close to the operation room 9 and having a view of the entire view of a transfer start position A and a transfer end position B. The bucket 6 is irradiated with pulsed light toward the retroreflector 20 provided on the bucket 6 and receives reflected light from the reflector 20.
A device main body 22 provided with an optical pulse range finder and an automatic tracking mechanism for measuring a distance to the remote controller, a remote control in the operation room 9 connected to the device main body 22 via a controller 24, and a coordinate calculation device. And a computer 26 that constitutes a system.
【0012】装置本体22は図2に示すように、前記定
点位置に据え付けられた固定台28と、固定台28上を
旋回可能に取り付けられ凹状の支持アーム30と、支持
アーム30の内側に傾動可能に支持された光パルス距離
計32を備えている。
As shown in FIG. 2, the apparatus main body 22 has a fixed base 28 installed at the fixed point position, a concave support arm 30 pivotally mounted on the fixed base 28, and a tiltable inside of the support arm 30. A light pulse rangefinder 32 is provided which is supported.
【0013】支持アーム30は旋回用のサーボモータ等
からなる水平駆動部34を介して固定台28に対して水
平に旋回し、この旋回角度は支持アーム30の中央の旋
回軸に設けたエンコーダ36により計測される。
The support arm 30 pivots horizontally with respect to the fixed table 28 via a horizontal drive section 34 composed of a pivot servomotor or the like, and the pivot angle is controlled by an encoder 36 provided on a central pivot shaft of the support arm 30. Is measured by
【0014】光パルス距離計32は支持アーム30にサ
ーボモータからなる垂直駆動部38を介して傾動可能に
支持されるもので、その傾斜角度は支持アーム30の側
部にあって光パルス距離計32の支持軸に設けたエンコ
ーダ40により計測される。この光パルス距離計32は
そのケース前面の中央下部にパルスレーザ発光部42、
上部にCCDカメラ44、左右に距離測定用受光部46
及び自動追尾用受光部48を配置したものである。
The optical pulse distance meter 32 is tiltably supported by a support arm 30 via a vertical drive section 38 composed of a servomotor. It is measured by an encoder 40 provided on 32 support shafts. The optical pulse distance meter 32 has a pulse laser emitting section 42 at the lower center of the front of the case.
CCD camera 44 at the top, light receiving unit 46 for distance measurement at the left and right
And an automatic tracking light receiving unit 48.
【0015】レーザ発光部44からのパルス光は前記バ
ケットに設けられた再帰性反射体20により反射され
る。この反射量は他の拡散反射面に対して1000倍以
上の反射強度となり、この象をレンズを介して前記各受
光部46,48に受光させることによって輝点となって
受光される。
The pulse light from the laser emitting section 44 is reflected by the retroreflector 20 provided on the bucket. This amount of reflection has a reflection intensity 1000 times or more higher than that of the other diffuse reflection surfaces, and the elephant is received by the light receiving portions 46 and 48 via lenses to be received as bright spots.
【0016】距離測定用受光部46では前記発光部42
から発射された発射パルスに対する受光した反射パルス
の時間差に相当した距離が測定され、この測定値は前記
コンピューター26に入力される。測定精度は従来に比
べて高い測定精度を得られるとともに、主索の撓みやス
リップなどの変動要因に左右されないものとなる。
In the distance measuring light receiving section 46, the light emitting section 42 is used.
The distance corresponding to the time difference between the received reflected pulse and the emitted reflected pulse is measured, and the measured value is input to the computer 26. The measurement accuracy can be higher than in the past, and is not affected by fluctuation factors such as bending and slippage of the main rope.
【0017】自動追尾用受光部48は、図3に示すよう
に、レンズ50aの焦点面に二次元の位置検出が可能な
多数のフォトダイオードからなる受光面50bを配置
し、そのx軸及びy軸が交差する受光面中心と、検出位
置の差に応じて水平軸(x軸)偏差値信号及び垂直軸
(y軸)偏差値信号を出力させる。
As shown in FIG. 3, the automatic tracking light receiving unit 48 has a light receiving surface 50b composed of a large number of photodiodes capable of detecting a two-dimensional position on the focal plane of the lens 50a, and its x-axis and y-axis. A horizontal axis (x-axis) deviation value signal and a vertical axis (y-axis) deviation value signal are output according to the difference between the center of the light receiving surface where the axes intersect and the detection position.
【0018】水平,垂直駆動部34,38はその偏差値
信号が0に一致すべく、すなわち輝点を中心に一致させ
るべくx,y方向に駆動し、これによって光パルス距離
計32は、常時反射体3の移動に応じてこれを追尾す
る。追尾可能視野は前記反射体20の直径と反射光量に
より左右されるが、高精度に追尾することができる。
The horizontal and vertical driving units 34 and 38 are driven in the x and y directions so that the deviation value signal coincides with 0, that is, coincides with the center of the luminescent spot. This is tracked according to the movement of the reflector 3. The trackable visual field depends on the diameter of the reflector 20 and the amount of reflected light, but it is possible to track with high accuracy.
【0019】またこれらの駆動により各エンコーダ3
6,40が水平角度及び垂直角度を検出し、この値はコ
ンピューター26に入力される。
The driving of each encoder 3
6, 40 detect the horizontal angle and the vertical angle, and this value is input to the computer 26.
【0020】前記コンピューター26は、演算制御装置
26a,キイボード26b、手動操作用ジョイスティッ
ク26c、及びディスプレイ26d等からなるもので
(図1参照)、ディスプレイ26dは前記CCDカメラ
44で撮像された風景を表示する。
The computer 26 comprises an arithmetic and control unit 26a, a keyboard 26b, a joystick 26c for manual operation, a display 26d, and the like (see FIG. 1). The display 26d displays the scene captured by the CCD camera 44. I do.
【0021】演算制御装置26aはフロッピーディスク
に内蔵されたプラグラム内容に応じた制御をするもの
で、ジョイスティック26cの人手による入力操作に応
じて前記水平,垂直駆動部34,38を動作させて装置
本体22を水平,垂直方向に旋回及び傾動させるととも
に、前記x,y軸を画像として映しだし、ディスプレイ
26dに表示した風景と重畳させて、反射体20により
検出された輝点と風景の差とを表示させる。
The arithmetic and control unit 26a performs control in accordance with the contents of a program stored in the floppy disk. The arithmetic and control unit 26a operates the horizontal and vertical drive units 34 and 38 according to manual input operation of the joystick 26c to operate the apparatus main body. 22 is turned and tilted in the horizontal and vertical directions, the x and y axes are projected as an image, and are superimposed on the scene displayed on the display 26d, and the difference between the bright spot detected by the reflector 20 and the scene is calculated. Display.
【0022】さらに起動操作によって前記装置本体22
を自動追尾動作モードにするとともに、前記距離検出用
受光部46によって得た距離情報及び各エンコーダ3
6,40からの角度情報により三次元の座標を演算す
る。計算式は一般的な数式に基づくもので、目標物まで
の距離をLとし、垂直方向見込角をθgとし、水平方向
見込角をθsとすると、それぞれの座標x,y,zは次
の式で求められる。
Further, the apparatus main body 22 is started by a start operation.
Is set to the automatic tracking operation mode, the distance information obtained by the distance detecting light-receiving unit 46 and each encoder 3
The three-dimensional coordinates are calculated based on the angle information from 6, 40. The calculation formula is based on a general formula. When the distance to the target is L, the vertical projection angle is θg, and the horizontal projection angle is θs, the respective coordinates x, y, and z are as follows: Is required.
【0023】x=LCosθg・Cosθs y=LCosθg・Sinθs z=LSinθg 以上の演算結果は順次ディスプレイ26dに表示される
とともに、時刻データなどとともに制御用データとして
図示しない運転制御部などに出力することにより、自動
制御のためのリアルタイムのデータとして活用される。
X = LCosθg · Cosθsy = LCosθg · Sinθs z = LSinθg The above calculation results are sequentially displayed on the display 26d, and are output to the operation control unit (not shown) as control data together with time data and the like. Used as real-time data for automatic control.
【0024】次に以上の位置測定装置の操作方法を説明
する。まず電源を投入し、装置を起動状態にし、自己診
断後はディスプレイ26dに現在計測している視野が表
示される。この状態からジョイスティック26cを用い
て手動制御により目標物、すなわち反射体20を自動追
尾可能な視野内に入れる。
Next, a method of operating the above-described position measuring device will be described. First, the power is turned on, the apparatus is activated, and after the self-diagnosis, the field of view currently being measured is displayed on the display 26d. From this state, the target object, that is, the reflector 20 is brought into a field of view that can be automatically tracked by manual control using the joystick 26c.
【0025】目標物を確認後、キイボード26aを入力
操作して追尾開始を指示すれば、自動追尾が開始され、
以後は三次元座標の連続計測が行われることになる。
After confirming the target, if the user operates the keyboard 26a to instruct the start of tracking, automatic tracking is started.
Thereafter, continuous measurement of three-dimensional coordinates is performed.
【0026】なお、予めバケット6の基準位置、すなわ
ち作業開始初期位置をプログラムしておくことによっ
て、以後の位置合わせは不要となる。
Note that by pre-programming the reference position of the bucket 6, ie, the initial work start position, subsequent positioning is not required.
【0027】例えばバケット6が搬送開始位置Aに着座
している状態を基準位置とする場合には、その座標x,
y,z=0,0,0に設定しておくことにより、この位
置を原点座標として繰返し追尾動作することになる。
For example, when the state where the bucket 6 is seated at the transport start position A is set as the reference position, the coordinates x,
By setting y, z = 0, 0, 0, the tracking operation is repeatedly performed using this position as the origin coordinates.
【0028】[0028]
【発明の効果】以上実施例によって詳細に説明したよう
に、本発明に係るバケットの位置測定装置にあっては、
光パルス距離計はバケットまでの距離を計測しつつバケ
ットの移動に応じて自動的に追尾し、追尾動作に伴って
光パルス距離計の垂直,水平方向の角度変化が検出さ
れ、この検出した角度と距離からバケットの三次元座標
位置が判定されるため、従来のようにウインチとワイヤ
のスリップや主索の撓みなどによる変動要因により測定
値が左右されることなく、光パルス距離計の測定精度に
応じた高い測定精度を得られる。したがって本発明では
コンクリートバケットの自動運転制御のためのリアルタ
イムのデータを得る手段として好適である。
As described in detail in the above embodiments, in the bucket position measuring apparatus according to the present invention,
The optical pulse range finder automatically tracks the movement of the bucket while measuring the distance to the bucket, and the vertical and horizontal angle changes of the optical pulse range finder are detected with the tracking operation. The three-dimensional coordinate position of the bucket is determined from the distance and the distance, so that the measurement value is not affected by the fluctuation factors such as the winch and wire slip and the bending of the main rope as in the past, and the measurement accuracy of the optical pulse distance meter High measurement accuracy according to Therefore, the present invention is suitable as means for obtaining real-time data for automatic operation control of a concrete bucket.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図1】本発明によるバケットの位置測定装置のシステ
ム構成を示す説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a system configuration of a bucket position measuring device according to the present invention.
【図2】同位置測定装置の本体を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing a main body of the position measuring device.
【図3】同装置における追尾機構を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a tracking mechanism in the device.
【図4】ケーブルクレーンの全体を示す概略図である。FIG. 4 is a schematic view showing the entire cable crane.
【符号の説明】[Explanation of symbols]
2 主索 3 横行トロリー 5 吊索 6 バケット A 搬送開始位置 B 搬送終了位置 20 再帰性反射体 22 装置本体 26 コンピューター(演算手段) 32 光パルス距離計 34,38 水平,垂直駆動部 36,40 エンコーダ(垂直,水平方向の角度検出検
出手段) 42 光パルス発光部 46 距離測定用受光部 48 受光部
2 Main rope 3 Traversing trolley 5 Hanging rope 6 Bucket A Transport start position B Transport end position 20 Retroreflector 22 Device main body 26 Computer (arithmetic means) 32 Optical pulse distance meter 34, 38 Horizontal / vertical drive unit 36, 40 Encoder (Vertical / horizontal angle detection / detection means) 42 light pulse light emitting section 46 light receiving section for distance measurement 48 light receiving section
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B66C 21/00 B66C 13/22──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) B66C 21/00 B66C 13/22

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】(57) [Claims]
  1. 【請求項1】 二点間に張設された主索に沿って走行可
    能な横行トロリーの下部に吊索を介して吊下されたバケ
    ットを備え、前記トロリーを搬送開始位置と搬送終了位
    置間を往復移動させるとともに、前記吊索を巻取,巻き
    下げして前記バケットを昇降させるケーブルクレーンに
    用いられる位置測定装置であって、 該測定装置は、定点位置に設置され、前記バケットに設
    けられた再帰性反射体に向けてパルス光を照射する光源
    及び前記反射体からの反射光を受光する受光部とからな
    る光パルス距離計と、前記受光部の水平軸偏差値信号及
    び垂直軸偏差値信号を受けて前記受光部の受光面を中心
    位置に補正すべく前記光パルス距離計を垂直方向に傾動
    し水平方向に旋回させるための駆動手段と、前記光パル
    ス距離計の水平,垂直方向の角度を各々検出する検出手
    段と、該各検出手段の角度測定値と前記光パルス距離計
    の測定値とにより前記バケットの現在座標位置を演算す
    る演算手段とを備えたことを特徴とするバケットの位置
    測定装置。
    1. A trolley, which can travel along a main rope stretched between two points, includes a bucket suspended via a suspension rope below a trolley, and moves the trolley between a transport start position and a transport end position. A position measuring device used for a cable crane that reciprocates and lifts and lowers the hanging rope by lifting and lowering the hanging cable, wherein the measuring device is installed at a fixed point position and provided on the bucket. An optical pulse distance meter comprising a light source for irradiating pulse light toward the retroreflector and a light receiving unit for receiving reflected light from the reflector, and a horizontal axis deviation value signal and a vertical axis deviation value of the light receiving unit Driving means for tilting the optical pulse range finder vertically and turning it horizontally in order to correct the light receiving surface of the light receiving section to the center position in response to the signal, and the horizontal and vertical directions of the optical pulse range finder Each angle A bucket position measuring device, comprising: a detecting means for detecting; and a calculating means for calculating a current coordinate position of the bucket based on an angle measurement value of each of the detecting means and a measurement value of the optical pulse distance meter. .
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