JP3357935B2 - Distance measuring device - Google Patents

Distance measuring device

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JP3357935B2
JP3357935B2 JP28758194A JP28758194A JP3357935B2 JP 3357935 B2 JP3357935 B2 JP 3357935B2 JP 28758194 A JP28758194 A JP 28758194A JP 28758194 A JP28758194 A JP 28758194A JP 3357935 B2 JP3357935 B2 JP 3357935B2
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栄一 北島
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  • Measurement Of Optical Distance (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は距離測定装置に関し、
特に回転投射されたレーザビームを利用して水準測量や
測距等を行う距離測定装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a distance measuring device,
In particular, the present invention relates to a distance measuring device that performs leveling, distance measurement, and the like using a laser beam that is rotationally projected.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のこの種の距離測定装置としては図
7に示すレベルセンサがある(特開平4−307320
号公報)。
2. Description of the Related Art As a conventional distance measuring device of this type, there is a level sensor shown in FIG.
No.).

【0003】図7はレベルセンサのブロック図である。
このレベルセンサは、図示しないレーザビーム投光装置
から回転投射されたレーザビームLBを受光するクサビ
形受光素子71A,71Bと、増幅回路、ピークホール
ド回路及び比較回路等を含む高さ位置検出回路72と、
クサビ形受光素子71A,71Bを挟むように配置さ
れ、レーザビーム投光装置から回転投射されたレーザビ
ームLBを受光する受光素子71C,71D、受光素子
71C,71Dからの信号を波形整形する波形整形回路
73A,73Bと、波形整形回路73A,73Bからの
信号に基づいてレーザビームLBが受光素子71Cの出
力時点から受光素子71Dの出力時点までの時間を検出
する時間検出回路74と、時間検出回路74からの時間
情報及び高さ位置検出回路72からの高さ位置情報に基
づいてレーザビーム投光装置からセンサ本体までの距離
とレーザビームLBの高さ位置とを演算するCPU75
と、CPU75の演算結果を表示する表示器76とを備
えている。
FIG. 7 is a block diagram of a level sensor.
This level sensor includes wedge-shaped light receiving elements 71A and 71B for receiving a laser beam LB rotationally projected from a laser beam projector (not shown), and a height position detection circuit 72 including an amplifier circuit, a peak hold circuit, a comparison circuit, and the like. When,
Waveform shaping that is arranged so as to sandwich the wedge-shaped light receiving elements 71A and 71B and that receives the laser beam LB rotationally projected from the laser beam projecting device, and that shapes the signals from the light receiving elements 71C and 71D. Circuits 73A and 73B, a time detecting circuit 74 for detecting the time from when the laser beam LB outputs the light receiving element 71C to when the laser beam LB outputs the light receiving element 71D based on signals from the waveform shaping circuits 73A and 73B, and a time detecting circuit CPU 75 that calculates the distance from the laser beam projector to the sensor body and the height position of laser beam LB based on the time information from 74 and the height position information from height position detection circuit 72.
And a display 76 for displaying the calculation result of the CPU 75.

【0004】このレベルセンサの動作を図8のフローチ
ャートに基づいて説明する。
The operation of this level sensor will be described with reference to the flowchart of FIG.

【0005】まず、クサビ形受光素子71A,71Bの
アナログ出力を比較する(ステップS1)。次に、出力
差があるとき、表示器76上に矢印表示をする(ステッ
プS2)。この矢印表示はセンサ本体をレーザビームL
Bに対して上又は下へ移動せよという指示である。そし
て、センサ本体を矢印表示通りに上下動させ、クサビ形
受光素子71A,71Bのアナログ出力の差がなくなっ
たか否かを判断し(ステップS3)、出力差がなくなっ
たとき、レーザビームLBの中心を検出したという意味
でバー表示させる(ステップS4)。このときマーキン
グ作業を行う。
First, the analog outputs of the wedge-shaped light receiving elements 71A and 71B are compared (step S1). Next, when there is an output difference, an arrow is displayed on the display 76 (step S2). This arrow indicates that the sensor body is
B is an instruction to move up or down. Then, the sensor body is moved up and down as indicated by the arrow to determine whether or not the difference between the analog outputs of the wedge-shaped light receiving elements 71A and 71B has disappeared (step S3). When the output difference has disappeared, the center of the laser beam LB is determined. Is displayed as a bar in the sense that is detected (step S4). At this time, a marking operation is performed.

【0006】また、時間検出回路74は受光素子71
C,71Dの間隔LをレーザビームLBがスキャンする
時間を検出し、CPU75は時間検出回路74によって
検出された時間情報tに基づいて、次式によりレーザ投
光装置までの距離Rを演算する(ステップS5)。
The time detecting circuit 74 includes a light receiving element 71
Based on the time information t detected by the time detection circuit 74, the CPU 75 calculates the distance R to the laser projector by the following equation based on the time during which the laser beam LB scans the interval L between C and 71D ( Step S5).

【0007】 R=TL/2πt (1)式 前記(1)式はレーザビームLBが1回転するのに要す
る時間T及び受光素子71C,71D間を横切る時間t
と、レーザビーム投光装置のビーム回転中心からの任意
の半径距離及び受光素子71C,71Dの間隔Lとは、 t/T=L/2πR という関係にあるので、これから求めるべき半径距離R
を(1)式にまとめたものである。このようにして求め
た距離Rは最小値をホールドしたうえ、表示器76でデ
ジタル表示される(ステップS6)。その結果、距離R
を簡単に読み取ることができる。
R = TL / 2πt Equation (1) Equation (1) indicates the time T required for the laser beam LB to make one rotation and the time t required to cross between the light receiving elements 71C and 71D.
And an arbitrary radial distance from the center of beam rotation of the laser beam projector and an interval L between the light receiving elements 71C and 71D have a relationship of t / T = L / 2πR.
In the expression (1). The distance R thus obtained is held at the minimum value and is digitally displayed on the display 76 (step S6). As a result, the distance R
Can be easily read.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ところが、レベルセン
サの傾きにより、レーザビーム投光装置から見た受光素
子71C,71Dの見掛け上の間隔が変化するので、距
離Rが正確に求まらない。距離Rを正確に求めるには、
レーザビーム投光装置に向けたレベルセンサを左右方向
に傾けなければならず、測定作業が煩雑であるという問
題がある。
However, the apparent distance between the light receiving elements 71C and 71D as viewed from the laser beam projector changes due to the inclination of the level sensor, so that the distance R cannot be determined accurately. To find the distance R accurately,
There is a problem that the level sensor for the laser beam projector must be tilted in the left-right direction, and the measurement operation is complicated.

【0009】また、レーザビームLBの回転むらがある
とレーザビームLBが受光素子71C,71Dを横切る
時間tが一定せず、その結果レーザビーム投光装置から
レベルセンサまでの距離を正確に測定できないので、従
来はレーザビームLBを回転させるためのモータを制御
して回転むらをなくすようにしているが、回転むらを十
分に解消することができないため、正確に距離測定がで
きないという問題があった。
Further, when there is uneven rotation of the laser beam LB, the time t at which the laser beam LB crosses the light receiving elements 71C and 71D is not constant, and as a result, the distance from the laser beam projector to the level sensor cannot be measured accurately. Therefore, conventionally, the motor for rotating the laser beam LB is controlled to eliminate the rotation unevenness. However, since the rotation unevenness cannot be sufficiently eliminated, there is a problem that the distance measurement cannot be accurately performed. .

【0010】この発明はこのような事情に鑑みてなされ
たもので、その課題はレーザビーム投光装置からレベル
センサまでの距離を正確且つ容易に測定することができ
る距離測定装置を提供することである。
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a distance measuring device capable of accurately and easily measuring the distance from a laser beam projector to a level sensor. is there.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め請求項1記載の発明の距離測定装置は、測定装置本体
に設けられ、レーザビームを回転投射して光の平面を形
成する投光手段と、前記測定装置本体から離して設置さ
れ、少なくとも3個のマークを有し、前記光の平面上に
前記3個のマークで三角形を形成され、前記レーザビー
ムを反射する反射手段と、前記測定装置本体に設けら
れ、前記反射手段からの反射光を受光して前記3個のマ
ークに対応する出力を発生する受光手段と、前記測定装
置本体に設けられ、前記受光手段で検出された前記3個
のマークに対応する出力の時間間隔を測定する時間測定
手段と、前記測定装置本体に設けられ、前記時間測定手
段で測定された時間間隔に基づいて前記反射手段までの
距離を演算する距離演算手段と、前記測定装置本体に設
けられ、前記時間測定手段で測定された複数の時間間隔
の比較に基づいて前記光の平面内における前記三角形の
回転角を求める回転角検出手段と、前記測定装置本体に
設けられ、前記回転角検出手段で求めた回転角に基づい
て前記距離演算手段で演算された距離を補正する距離補
正手段とを備えている。
In order to solve the above-mentioned problems, a distance measuring apparatus according to the present invention is provided in a measuring apparatus main body, and rotationally projects a laser beam to form a plane of light. Means for reflecting the laser beam, the means being disposed away from the measuring device main body, having at least three marks, forming a triangle with the three marks on a plane of the light, and reflecting the laser beam; A light receiving unit provided in the measuring device main body and receiving the reflected light from the reflecting unit to generate an output corresponding to the three marks; and the light receiving unit provided in the measuring device main body and detected by the light receiving unit. Time measuring means for measuring a time interval between outputs corresponding to the three marks, and a distance provided in the measuring device main body and for calculating a distance to the reflecting means based on the time interval measured by the time measuring means. Calculation means, rotation angle detection means provided in the measurement device main body, for obtaining a rotation angle of the triangle in the plane of the light based on a comparison of a plurality of time intervals measured by the time measurement means, and the measurement A distance correction unit provided in the apparatus main body and configured to correct the distance calculated by the distance calculation unit based on the rotation angle obtained by the rotation angle detection unit.

【0012】また、請求項2記載の発明の距離測定装置
は、前記測定装置本体は、前記レーザビームの回転むら
を補正する回転むら補正手段と、前記回転むら補正手段
による補正値に基づいて前記距離を補正する第2の距離
補正手段とを備えている。
Further, in the distance measuring apparatus according to the present invention, the measuring apparatus main body may include a rotation unevenness correcting means for correcting rotation unevenness of the laser beam, and a correction value obtained by the rotation unevenness correcting means. Second distance correcting means for correcting the distance.

【0013】更に、請求項3記載の発明の距離測定装置
は、前記回転むら補正手段は、ロータリエンコーダと、
前記ロータリエンコーダのパルス間隔時間を検出するパ
ルス間隔時間検出手段とを備えている。
Further, in the distance measuring apparatus according to the present invention, the rotation unevenness correcting means may include: a rotary encoder;
A pulse interval time detecting means for detecting a pulse interval time of the rotary encoder.

【0014】[0014]

【作用】請求項1記載の発明の距離測定装置では、受光
手段で検出された反射手段の3個のマークに対応する出
力の時間間隔を測定し、測定した時間間隔に基づいて反
射手段までの距離を距離演算手段で演算し、測定された
複数の時間間隔の比較に基づいて、光の平面上の前記3
個のマークで形成された三角形の回転角を求め、求めた
回転角に基づいて前記距離演算手段で演算された距離を
補正するようにしたので、反射手段が傾いてレーザビー
ムを投光する測定装置本体から見た3個のマークの見掛
け上の間隔が変化したとしても、反射手段の傾きを調整
せずに反射手段までの距離を正確に求めることができ
る。
In the distance measuring apparatus according to the first aspect of the present invention, the time interval of the output corresponding to the three marks of the reflection means detected by the light receiving means is measured, and the distance to the reflection means is measured based on the measured time interval. The distance is calculated by the distance calculating means, and based on the comparison of the plurality of measured time intervals, the three
Since the rotation angle of the triangle formed by the number of marks is obtained and the distance calculated by the distance calculation means is corrected based on the obtained rotation angle, the reflection means is inclined to project the laser beam. Even if the apparent interval between the three marks as viewed from the apparatus main body changes, the distance to the reflecting means can be accurately obtained without adjusting the inclination of the reflecting means.

【0015】また、請求項2記載の発明の距離測定装置
では、レーザビームの回転むらを回転むら補正手段で補
正し、その回転むら補正手段による補正値に基づいて距
離演算手段で演算された距離を補正するようにしたの
で、反射手段までの距離をより正確に測定することがで
きる。
In the distance measuring apparatus according to the second aspect of the present invention, the rotation unevenness of the laser beam is corrected by the rotation unevenness correction means, and the distance calculated by the distance calculation means based on the correction value by the rotation unevenness correction means. Is corrected, so that the distance to the reflecting means can be measured more accurately.

【0016】更に、請求項3記載の発明の距離測定装置
では、回転むら補正手段を、ロータリエンコーダと、前
記ロータリエンコーダのパルス間隔時間を検出するパル
ス間隔時間検出手段とで構成し、その回転むら補正手段
による補正値に基づいて距離演算手段で演算された距離
を補正するようにしたので、反射手段までの距離をより
正確に測定することができる。
Further, in the distance measuring apparatus according to the third aspect of the present invention, the rotational unevenness correcting means is constituted by a rotary encoder and a pulse interval time detecting means for detecting a pulse interval time of the rotary encoder. Since the distance calculated by the distance calculation means is corrected based on the correction value by the correction means, the distance to the reflection means can be measured more accurately.

【0017】[0017]

【実施例】以下この発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0018】図1はこの発明の一実施例に係る距離測定
装置のレーザビーム投光装置を示す縦断面図、図2はこ
の発明の一実施例に係る距離測定装置の反射装置を示す
斜視図である。この発明の一実施例に係る距離測定装置
は、図1のレーザビーム投光装置と図2の反射装置とで
構成される。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a laser beam projecting device of a distance measuring device according to one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a perspective view showing a reflecting device of the distance measuring device according to one embodiment of the present invention. It is. A distance measuring apparatus according to one embodiment of the present invention includes the laser beam projecting device of FIG. 1 and the reflecting device of FIG.

【0019】レーザビーム投光装置は、投光装置本体1
と整準ユニット2とを備えている。投光装置本体1の筐
体3内には、レーザビームLBを出射するレーザダイオ
ード4が固定されている。レーザダイオード4の上方に
は、レーザダイオード4から出射されるレーザビームL
Bを集光する投影レンズ5が、ホルダ13に保持された
状態で配置されている。投影レンズ5の上方にはビーム
スプリッタ6が固定され、ビームスプリッタ6の左方向
にはコンデンサレンズ7が固定されている。コンデンサ
レンズ7の焦点位置には受光素子(受光手段)8が固定
されている。筐体3には投光装置本体1の傾きを補償す
るためのコンペンセータ23が固定されている。
The laser beam projecting device comprises a projecting device body 1
And a leveling unit 2. A laser diode 4 for emitting a laser beam LB is fixed in a housing 3 of the light emitting device main body 1. Above the laser diode 4, the laser beam L emitted from the laser diode 4
The projection lens 5 for condensing B is disposed while being held by the holder 13. A beam splitter 6 is fixed above the projection lens 5, and a condenser lens 7 is fixed to the left of the beam splitter 6. A light receiving element (light receiving means) 8 is fixed at a focal position of the condenser lens 7. A compensator 23 for compensating the inclination of the light emitting device main body 1 is fixed to the housing 3.

【0020】ビームスプリッタ6の上方には回転筒体9
が配置され、回転筒体9は筐体3にベアリング10を介
して水平方向に回転可能に支持されている。また、受光
素子8の左方向には、伝達ベルト11を介して回転筒体
9を回転させるモータ12が設けられている。回転筒体
9内には、投影レンズ5及びビームスプリッタ6を透過
したレーザビームLBを水平方向へ導くペンタミラー1
4,14が固定されている。
Above the beam splitter 6, a rotary cylinder 9
Is disposed, and the rotary cylinder 9 is supported by the housing 3 via a bearing 10 so as to be rotatable in the horizontal direction. Further, a motor 12 for rotating the rotary cylinder 9 via a transmission belt 11 is provided to the left of the light receiving element 8. A penta-mirror 1 that guides the laser beam LB transmitted through the projection lens 5 and the beam splitter 6 in the horizontal direction in the rotary cylinder 9.
4, 14 are fixed.

【0021】回転筒体9には、ペンタミラー14からの
水平方向のレーザビームLBを通すための開口部9aが
形成されている。一方、筐体3には、開口部9aからの
レーザビームLBを外部へ出射させるための多数の開口
部3aがほぼ全周に亘って形成されており、この開口部
3aには透明な保護ガラス27が固定されている。回転
筒体9をモータ12で回転させることにより、保護ガラ
ス27を透過して外部に出射されるレーザビームLBが
水平面内で360°方向に走査される。
The rotary cylinder 9 has an opening 9a through which a horizontal laser beam LB from the pentamirror 14 passes. On the other hand, a large number of openings 3a for emitting the laser beam LB from the opening 9a to the outside are formed over substantially the entire circumference in the housing 3, and the opening 3a has a transparent protective glass. 27 is fixed. When the rotary cylinder 9 is rotated by the motor 12, the laser beam LB transmitted through the protective glass 27 and emitted to the outside is scanned in a 360 ° direction on a horizontal plane.

【0022】また、回転筒体9の下部にはパルス円板1
3が固定され、パルス円板13を挟むように検出器20
が配置されている。パルス円板13と検出器20とでロ
ータリエンコーダ21を構成する。
The pulse disk 1 is provided below the rotary cylinder 9.
3 is fixed, and the detector 20 is sandwiched between the pulse disks 13.
Is arranged. The pulse encoder 13 and the detector 20 constitute a rotary encoder 21.

【0023】前記整準ユニット2は、投光装置本体1の
筐体3の下部に固定された上板15と、この上板15に
3本の整準ねじ17を介して取り付けられた下板18と
からなる。投光装置本体1には図示しない円形気泡管3
4が設けられ、円形気泡管34を見ながら整準ねじ17
で調整することにより±20′位まで整準することがで
き、整準ねじ17で整準した後は前記コンペンセータ2
3の自動傾き補正機能が働き、投光装置本体1は自動的
に±10″以下の水平精度が得られる。
The leveling unit 2 includes an upper plate 15 fixed to a lower portion of the housing 3 of the light projecting device main body 1 and a lower plate attached to the upper plate 15 via three leveling screws 17. 18 The light emitting device body 1 has a circular bubble tube 3 (not shown).
4 and leveling screw 17 while looking at circular bubble tube 34.
Can be leveled up to ± 20 'by leveling. After leveling with the leveling screw 17, the compensator 2
The automatic tilt correction function 3 works, and the projector 1 automatically obtains horizontal accuracy of ± 10 ″ or less.

【0024】図2に示すように、反射装置(反射手段)
30は、段差をもつ樹脂製の本体31と、本体31の平
面31aに貼付された第1及び第2のレフシート(マー
ク)32A,32Bと、本体31の平面31bに貼付さ
れた第3のレフシート(マーク)32Cと、本体31の
下面に植設され、本体31を地面に固定するための杭3
3と、本体31の上面に設けられ、本体31を測定点に
水平に設置するための円形気泡管34とで構成されてい
る。
As shown in FIG. 2, a reflection device (reflection means)
Reference numeral 30 denotes a resin main body 31 having a step, first and second reflex sheets (marks) 32A and 32B affixed to the flat surface 31a of the main body 31, and a third reflex sheet affixed to the flat surface 31b of the main body 31. (Mark) 32C and a stake 3 planted on the lower surface of the main body 31 for fixing the main body 31 to the ground.
3 and a circular bubble tube 34 provided on the upper surface of the main body 31 for horizontally setting the main body 31 at the measurement point.

【0025】前述のように第1及び第2のレフシート3
2A,32Bは本体31の平面31a上に位置し、第3
のレフシート32Cは本体31の平面31bに位置し、
第1のレフシート32Aのレーザビーム回転方向の前側
のエッジ32a(マーク)と第2のレフシート32Bの
レーザビーム回転方向の前側のエッジ32b(マーク)
とは間隔L1だけ離れ、第1のレフシート32Aの前側
のエッジ32a(マーク)と第2のレフシート32Cの
レーザビーム回転方向の前側のエッジ32c(マーク)
とは間隔L2だけ離れている。また、図2又は図3に示
すように、レーザビームLBの回転投射によって形成さ
れる光の水平面上に、前記3個のエッジ32a,32
b,32cで仮想の三角形が形成される。エッジ32
a,32bを結ぶ直線と、エッジ32a,32cを結ぶ
直線とによって、角度θ1が形成される。
As described above, the first and second reflex sheets 3
2A and 32B are located on the plane 31a of the main body 31, and the third
Is located on the flat surface 31b of the main body 31,
The front edge 32a (mark) of the first reflex sheet 32A in the laser beam rotation direction and the front edge 32b (mark) of the second reflex sheet 32B in the laser beam rotation direction.
Are separated by an interval L1, and the front edge 32a (mark) of the first reflex sheet 32A and the front edge 32c (mark) of the second reflex sheet 32C in the laser beam rotation direction.
Are separated by an interval L2. Further, as shown in FIG. 2 or FIG. 3, the three edges 32a, 32a are placed on a horizontal plane of light formed by the rotational projection of the laser beam LB.
A virtual triangle is formed by b and 32c. Edge 32
An angle θ1 is formed by a straight line connecting a and 32b and a straight line connecting edges 32a and 32c.

【0026】図5は図1のレーザビーム投光装置のブロ
ック図である。
FIG. 5 is a block diagram of the laser beam projector of FIG.

【0027】レーザダイオード4、受光素子8及びロー
タリエンコーダ21は、それぞれ時間検出回路(時間測
定手段)26に電気的に接続されている。時間検出回路
26はCPU25に、CPU25は表示器28にそれぞ
れ電気的に接続されている。
The laser diode 4, the light receiving element 8, and the rotary encoder 21 are electrically connected to a time detecting circuit (time measuring means) 26, respectively. The time detection circuit 26 is electrically connected to the CPU 25, and the CPU 25 is electrically connected to the display 28.

【0028】レーザビーム投光装置から回転投射された
レーザビームLBは反射装置30のレフシート32A,
32B,32Cで反射され、レーザビーム投光装置に時
間差をもって戻ってくる。戻ってきたレーザビームLB
を受光素子4で受光して電気信号(受光信号)に変換
し、時間検出回路26は受光信号に基づいて後述する時
間t1,t2を検出し、時間データをCPU25に出力
する。また、レーザビームLBの回転に連動してロータ
リエンコーダ16の回転パルスが出力され、時間検出回
路26はパルス間隔を検出し、CPU25にデータ入力
される。CPU25は前記各データに基づいて、後述の
ような演算を行い、反射装置30の傾きとレーザビーム
LBの回転むらとをそれぞれ補正し、正確な距離を求め
る。演算によって得られた距離は表示器28に表示され
る。
The laser beam LB rotationally projected from the laser beam projecting device is reflected by the reflection sheet 32A of the reflecting device 30,
The light is reflected by 32B and 32C and returns to the laser beam projector with a time difference. The returned laser beam LB
Is received by the light receiving element 4 and converted into an electric signal (light receiving signal). The time detecting circuit 26 detects times t1 and t2 described later based on the light receiving signal, and outputs time data to the CPU 25. Further, a rotation pulse of the rotary encoder 16 is output in conjunction with the rotation of the laser beam LB, and the time detection circuit 26 detects a pulse interval and inputs data to the CPU 25. The CPU 25 performs an operation described below based on the data, corrects the inclination of the reflection device 30 and the rotation unevenness of the laser beam LB, and obtains an accurate distance. The distance obtained by the calculation is displayed on the display 28.

【0029】図3はこの発明の原理を示す図である。C
PU25によって実行される前記距離演算を図3に基づ
いて説明する。
FIG. 3 is a diagram showing the principle of the present invention. C
The distance calculation executed by the PU 25 will be described with reference to FIG.

【0030】第1のレフシート32Aのエッジ32aと
第2のレフシート32Bのエッジ32bとの間隔L1を
レーザビームLBが横切る時間をt1(第1のレフシー
ト32Aのエッジ32aに対応する受光素子8の出力時
点と第2のレフシート32Bのエッジ32bに対応する
受光素子8の出力時点との時間間隔)、第1のレフシー
ト32Aのエッジ32aと第3のレフシート32Cのエ
ッジ32cとの間隔L2をレーザビームLBが横切る時
間をt2(第1のレフシート32Aのエッジ32aに対
応する受光素子8の出力時点と第3のレフシート32C
のエッジ32cに対応する受光素子8の出力時点との時
間間隔)とし、レーザビームLBが1回転時間で=Tで
スキャンしているとすると、投光装置本体1から反射装
置30までの距離Rは、従来例と同様に、 R=L1・T/2πt1 (1)式 によって求めることができる。
The time that the laser beam LB crosses the interval L1 between the edge 32a of the first reflex sheet 32A and the edge 32b of the second reflex sheet 32B is represented by t1 (the output of the light receiving element 8 corresponding to the edge 32a of the first reflex sheet 32A). The time interval between the time point and the output time point of the light receiving element 8 corresponding to the edge 32b of the second reflex sheet 32B) and the interval L2 between the edge 32a of the first reflex sheet 32A and the edge 32c of the third reflex sheet 32C are defined as the laser beam LB. Crosses the time t2 (the output point of the light receiving element 8 corresponding to the edge 32a of the first reflex sheet 32A and the third reflex sheet 32C
(Time interval from the output time point of the light-receiving element 8 corresponding to the edge 32c), and if the laser beam LB is scanning at = T in one rotation time, the distance R from the light projecting device body 1 to the reflecting device 30 is Can be obtained by the following equation, as in the conventional example: R = L1 · T / 2πt1 (1)

【0031】しかし、反射装置30が図3に示すように
角度θ2だけ傾いたとすると、ΔL1=L1(1−Co
sθ2)の誤差が生じ、正確な距離が求まらない。
However, assuming that the reflecting device 30 is inclined by the angle θ2 as shown in FIG. 3, ΔL1 = L1 (1-Co
An error of sθ2) occurs, and an accurate distance cannot be obtained.

【0032】そこで、投光装置本体1からの見掛け上の
間隔L1′,L2′は L1′=L1・Cosθ2 (2)式 L2′=L2・Cos(θ1+θ2) (3)式 となる。
Therefore, the apparent distances L1 'and L2' from the light projecting device body 1 are as follows: L1 '= L1 · Cos θ2 (2) L2' = L2 · Cos (θ1 + θ2) (3)

【0033】しかし、実際には間隔L1′,L2′の長
さを計れないので、間隔L1′,L2′をレーザビーム
LBが横切る時間に置き換える。すなわち、L1′:L
2′=t1:t2の関係にあるので、これによりθ2を
求めると、 θ2=Tan−1{(1/Sinθ1)・(L1・t2/L2・t1) −(Cosθ1/Sinθ1)} (4)式 となり、(4)式を(2)式に代入すると、前記反射装
置30の傾きに応じた見掛け上の間隔L1′を求めるこ
とができる。
However, since the lengths of the distances L1 'and L2' cannot be measured in practice, the distances L1 'and L2' are replaced with the time traversed by the laser beam LB. That is, L1 ': L
Since 2 ′ = t1: t2, θ2 is obtained from the relationship, and θ2 = Tan −1 {(1 / Sinθ1) · (L1 · t2 / L2 · t1) − (Cosθ1 / Sinθ1)} (4) By substituting the equation (4) into the equation (2), an apparent interval L1 ′ corresponding to the inclination of the reflection device 30 can be obtained.

【0034】 L1′=L1・Cos{Tan−1[(1・Sinθ1)・(L1・t2/L 2・t1)−(Cosθ1/Sinθ1)]} (5)式 よって、補正式R′=L1′・T/2πt1 (6)式 が得られる。L1 ′ = L1 · Cos {Tan −1 [(1 · Sinθ1) · (L1 · t2 / L2 · t1) − (Cosθ1 / Sinθ1)]} (5) Therefore, the correction formula R ′ = L1 '· T / 2πt1 (6) is obtained.

【0035】実際に数値を入れてみると、L1=100
mm、L2=130mm、θ1=9゜、レーザ投光装置の回
転数=300rpm、距離R=100m、θ2=45゜
の場合、t1=22.51μs、t2=24.32μs
の精度で時間計測したとすると、前記(5)式より、L
1′=70.6722mmと計算され、更に前記(6)式
より、R′=99.94mと演算される。同じ数値を補
正しない(1)式で演算すると、R=141.4mとな
り、約41mの誤差が生じてしまう。
When an actual numerical value is entered, L1 = 100
mm, L2 = 130 mm, θ1 = 9 °, rotation speed of the laser projector = 300 rpm, distance R = 100 m, θ2 = 45 °, t1 = 22.51 μs, t2 = 24.32 μs
If the time is measured with the accuracy of
1 '= 70.722 mm is calculated, and R' = 99.94 m is calculated from the above equation (6). If the same numerical value is calculated by the expression (1) without correction, R = 141.4 m, and an error of about 41 m occurs.

【0036】上述の演算では、レーザビームLBの回転
むらを考慮していないが、(5)式、(6)式のt1,
t1の時間に回転むら補正値を入れることにより、より
正確な距離測定をすることができる。以下、この回転む
ら補正を図4に基づいて説明する。図4は回転むら補正
のタイミングチャートである。
Although the above calculation does not take into account the rotational unevenness of the laser beam LB, t1 and t1 in the equations (5) and (6) are not considered.
By inserting a rotation unevenness correction value at the time t1, more accurate distance measurement can be performed. Hereinafter, this rotation unevenness correction will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a timing chart of the rotation unevenness correction.

【0037】L1をレーザビームLBが横切る時間をt
1、L2をレーザビームLBが横切る時間をt2、レー
ザビームLBが1回転する時間をT、ロータリエンコー
ダ21のパルス数をN、パルス間隔時間をp1〜pn、
t1のスタート時点からロータリエンコーダの対応パル
ス内の時間間隔をtp1、t1のエンド時点からロータ
リエンコーダの対応パルス内の時間間隔をtp4、t2
のエンド時点からロータリエンコーダの対応パルス内の
時間間隔をtp6とすると、tp1の補正時間tp1′
とP1、T/Nの関係は、tp1:tp1′=P1:T
/Nとなり、 tp1′=tp1・T/N・P1 (7)式 が得られる。
The time when the laser beam LB crosses L1 is represented by t.
1, the time that the laser beam LB traverses L2 is t2, the time that the laser beam LB makes one rotation is T, the number of pulses of the rotary encoder 21 is N, and the pulse interval time is p1 to pn.
The time interval in the corresponding pulse of the rotary encoder from the start time of t1 is tp1, and the time interval in the corresponding pulse of the rotary encoder from the end time of t1 is tp4, t2.
Assuming that the time interval within the corresponding pulse of the rotary encoder from the end point of tp6 is tp6, the correction time tp1 'for tp1
, P1 and T / N are represented by tp1: tp1 '= P1: T
/ N, and tp1 ′ = tp1 · T / N · P1 (7) is obtained.

【0038】同じように、tp4の補正時間tp4′と
P4、T/Nの関係は、tp4:tp4′=P4:T/
Nとなり、 tp4′=tp4・T/N・P4 (8)式 また、tp6の補正時間tp6′は、 tp6′=tp6・T/N・P6 (9)式 がそれぞれ得られる。
Similarly, the relationship between the correction time tp4 'of tp4 and P4, T / N is as follows: tp4: tp4' = P4: T /
N, tp4 '= tp4.T / N.P4 (8) Further, the correction time tp6' of tp6 is obtained by tp6 '= tp6.T / N.P6 (9).

【0039】補正時間tp1′,tp4′,tp6′以
外はロータリエンコーダ21のパルスカウント数nにT
/Nを乗じたものを用いることにより、前記t1の回転
むら補正値t1´は t1´=(tp1・T/p1・N)+nT/N+(tp2・T/pn・N) 前記t2の回転むら補正値t2´は (10)式 t2´=(tp1・T/p1・N)+nT/N+(tp3・T/pn・N) の式によってそれぞれ求められる。 (11)式 この補正値を前記(5)式、(6)式にt1=t1´、
t2=t2´と代入して、最終的に正確な距離演算を行
う。
Except for the correction times tp1 ', tp4' and tp6 ', the pulse count number n of the rotary encoder 21 is T
/ N is used, the rotation unevenness correction value t1 ′ at the time t1 is t1 ′ = (tp1 · T / p1 · N) + nT / N + (tp2 · T / pn · N) The rotation unevenness at the time t2 The correction value t2 'is obtained by the following equation (10): t2' = (tp1.T / p1.N) + nT / N + (tp3.T / pn.N). Equation (11) This correction value is obtained by adding t1 = t1 ′ to the equations (5) and (6).
By substituting t2 = t2 ', an accurate distance calculation is finally performed.

【0040】上述のようにレーザビームLBの回転むら
を考慮すれば、反射装置30までの距離をより正確に測
定することができる。
As described above, if the uneven rotation of the laser beam LB is considered, the distance to the reflection device 30 can be measured more accurately.

【0041】図6はこの発明の変形例に係る距離測定装
置の反射装置を示す斜視図である。前述の実施例と共通
する部分には同一符号を付して説明を省略する。前述の
実施例では同じサイズの3枚のレフシート32A,32
B,32Cを用いた場合について述べたが、変形例とし
て、図6に示すように、サイズの異なる2枚のレフシー
ト52,53の一方52を本体31の平面31aに、他
方53を本体31の平面31bにそれぞれ貼付するよう
にしてもよい。
FIG. 6 is a perspective view showing a reflecting device of a distance measuring device according to a modification of the present invention. Portions common to the above-described embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. In the above-described embodiment, three reflex sheets 32A, 32 of the same size are used.
B and 32C have been described, but as a modification, as shown in FIG. You may make it stick on each of the flat surfaces 31b.

【0042】大きなレフシート52の前側のエッジ52
aと後側のエッジ52bとの間隔L11は間隔L1(図
2)に対応し、大きなレフシート52の前側のエッジ5
3aと小さなレフシート53の前側のエッジ53aとの
間隔L12は間隔L2(図2)に対応し、レーザビーム
LBの回転投射によって形成される光の水平面上で、レ
フシート52のエッジ52a,52bとレフシート53
のエッジ53cとで仮想の三角形が形成され、レフシー
ト52のエッジ52aとエッジ52bとを結ぶ直線と、
レフシート52のエッジ52aとレフシート53のエッ
ジ53cとを結ぶ直線とによって、角度θ11が形成さ
れ、この角度θ11は角度θ1(図2)に対応する。
The front edge 52 of the large reflex sheet 52
a and the rear edge 52b correspond to the distance L1 (FIG. 2), and correspond to the front edge 5 of the large reflex sheet 52.
An interval L12 between the front edge 53a of the small reflex sheet 3a and the front edge 53a of the small reflex sheet 53 corresponds to an interval L2 (FIG. 2), and the edges 52a, 52b of the reflex sheet 52 and the reflex sheet 52 53
A virtual triangle is formed with the edge 53c of the left sheet, and a straight line connecting the edge 52a and the edge 52b of the reflex sheet 52;
An angle θ11 is formed by a straight line connecting the edge 52a of the reflex sheet 52 and the edge 53c of the reflex sheet 53, and the angle θ11 corresponds to the angle θ1 (FIG. 2).

【0043】この変形例の距離測定装置によれば前述の
実施例と同様の効果を得ることができる。
According to the distance measuring apparatus of this modified example, the same effect as in the above-described embodiment can be obtained.

【0044】なお、前述の実施例、変形例ではマークと
してレフシートのエッジを用いた場合について述べた
が、ここにいうマークはレフシートのエッジを含む広い
概念であり、この発明はマークをレフシートのエッジに
限定するものではなく、これ以外の各種のマークを用い
ることができる。
In the above-described embodiments and modified examples, the case where the edge of the reflex sheet is used as the mark has been described. However, the mark here is a broad concept including the edge of the reflex sheet. However, the present invention is not limited to this, and various other marks can be used.

【0045】[0045]

【発明の効果】以上説明したように請求項1記載の発明
の距離測定装置によれば、反射手段が傾いてレーザビー
ムを投光する測定装置本体から見た3個のマークの見掛
け上の間隔が変化したとしても、反射手段の傾きを調整
せずに反射手段までの距離を正確に求めることができ、
測定作業が容易になる。
As described above, according to the distance measuring device of the first aspect of the present invention, the apparent distance between the three marks as viewed from the measuring device main body that projects the laser beam with the reflecting means inclined. Even if has changed, the distance to the reflecting means can be accurately obtained without adjusting the inclination of the reflecting means,
Measurement work becomes easy.

【0046】また、請求項2又は3記載の発明の距離測
定装置によれば、反射手段までの距離をより正確に測定
することができる。
According to the distance measuring device of the present invention, the distance to the reflecting means can be measured more accurately.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1はこの発明の一実施例に係る距離測定装置
のレーザビーム投光装置を示す縦断面図である。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a laser beam projecting device of a distance measuring device according to one embodiment of the present invention.

【図2】図2はこの発明の一実施例に係る距離測定装置
の反射装置を示す斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view showing a reflecting device of the distance measuring device according to one embodiment of the present invention.

【図3】図3はこの発明の原理を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the principle of the present invention.

【図4】図4は回転むら補正のタイミングチャートであ
る。
FIG. 4 is a timing chart of rotation unevenness correction.

【図5】図5は図1のレーザビーム投光装置のブロック
図である。
FIG. 5 is a block diagram of the laser beam projector of FIG. 1;

【図6】図6はこの発明の変形例に係る距離測定装置の
反射装置を示す斜視図である。
FIG. 6 is a perspective view showing a reflecting device of a distance measuring device according to a modification of the present invention.

【図7】図7はレベルセンサの斜視図である。FIG. 7 is a perspective view of a level sensor.

【図8】図8はレベルセンサの動作を説明するためのフ
ローチャートである。
FIG. 8 is a flowchart for explaining the operation of the level sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 投光装置本体 4 レーザダイオード 8 受光素子 9 回転筒体 11 伝達ベルト 12 モータ 13 パルス円板 14 ペンタミラー 20 検出器 21 ロータリエンコーダ 25 CPU 26 時間検出回路 30 反射装置 32A 第1のレフシート 32B 第2のレフシート 32C 第3のレフシート 32a,32b,32c エッジ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Projector main body 4 Laser diode 8 Light receiving element 9 Rotating cylinder 11 Transmission belt 12 Motor 13 Pulse disk 14 Penta mirror 20 Detector 21 Rotary encoder 25 CPU 26 Time detection circuit 30 Reflector 32A First reflex sheet 32B Second Reflex seat 32C Third reflex seat 32a, 32b, 32c Edge

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01C 3/06 G01C 15/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G01C 3/06 G01C 15/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 測定装置本体に設けられ、レーザビーム
を回転投射して光の平面を形成する投光手段と、 前記測定装置本体から離して設置され、少なくとも3個
のマークを有し、前記光の平面上に前記3個のマークで
三角形を形成され、前記レーザビームを反射する反射手
段と、 前記測定装置本体に設けられ、前記反射手段からの反射
光を受光して前記3個のマークに対応する出力を発生す
る受光手段と、 前記測定装置本体に設けられ、前記受光手段で検出され
た前記3個のマークに対応する出力の時間間隔を測定す
る時間測定手段と、 前記測定装置本体に設けられ、前記時間測定手段で測定
された時間間隔に基づいて前記反射手段までの距離を演
算する距離演算手段と、 前記測定装置本体に設けられ、前記時間測定手段で測定
された複数の時間間隔の比較に基づいて前記光の平面内
における前記三角形の回転角を求める回転角検出手段
と、 前記測定装置本体に設けられ、前記回転角検出手段で求
めた回転角に基づいて前記距離演算手段で演算された距
離を補正する距離補正手段とを備えていることを特徴と
する距離測定装置。
1. A light emitting means provided on a measuring device main body, for projecting a laser beam by rotation to form a plane of light, and provided at least three marks apart from the measuring device main body, A reflecting means for forming a triangle on the plane of light with the three marks and reflecting the laser beam; and a reflecting means provided on the measuring device main body for receiving reflected light from the reflecting means and forming the three marks Light-receiving means for generating an output corresponding to the following; time-measuring means provided in the measuring device main body for measuring a time interval between outputs corresponding to the three marks detected by the light-receiving device; A distance calculating means for calculating a distance to the reflecting means based on a time interval measured by the time measuring means; and a plurality of distance measuring means provided in the measuring device body and measured by the time measuring means. Rotation angle detection means for obtaining a rotation angle of the triangle in the plane of the light based on a comparison of time intervals; and the distance calculation provided on the measurement device main body and based on the rotation angle obtained by the rotation angle detection means. A distance correcting means for correcting the distance calculated by the means.
【請求項2】 前記測定装置本体は、前記レーザビーム
の回転むらを補正する回転むら補正手段と、前記回転む
ら補正手段による補正値に基づいて前記距離を補正する
第2の距離補正手段とを備えていることを特徴とする請
求項1記載の距離測定装置。
2. The apparatus according to claim 1, wherein the measuring apparatus main body includes: a rotation unevenness correction unit configured to correct rotation unevenness of the laser beam; and a second distance correction unit configured to correct the distance based on a correction value obtained by the rotation unevenness correction unit. The distance measuring device according to claim 1, wherein the distance measuring device is provided.
【請求項3】 前記回転むら補正手段は、ロータリエン
コーダと、前記ロータリエンコーダのパルス間隔時間を
検出するパルス間隔時間検出手段とを備えていることを
特徴とする請求項2記載の距離測定装置。
3. The distance measuring apparatus according to claim 2, wherein said rotational unevenness correcting means includes a rotary encoder and a pulse interval time detecting means for detecting a pulse interval time of said rotary encoder.
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