JP3406022B2 - Positioning indicator using laser light - Google Patents

Positioning indicator using laser light

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JP3406022B2
JP3406022B2 JP18222393A JP18222393A JP3406022B2 JP 3406022 B2 JP3406022 B2 JP 3406022B2 JP 18222393 A JP18222393 A JP 18222393A JP 18222393 A JP18222393 A JP 18222393A JP 3406022 B2 JP3406022 B2 JP 3406022B2
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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Conveying And Assembling Of Building Elements In Situ (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明はレーザー光の照射中心
(光軸)を基準にして対象物の位置決めをするための指
示装置に関する。 【0002】 【従来の技術】近年、造船や大きな建造物の部材の組立
において、測量作業時間の節約のためにレーザー光を照
射して、そのスポット点を基準にして各部材を組立構成
する手法が行われてきている。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】然しながら、照射距離
が数十mを超えると、そのスポットが広がったり、変形
して正確な中心位置が定まらないという問題が有る。例
えば、照射距離が50mではスポットの大きさが10m
m程度の大きさであって、かつ、円形から程遠い非円形
形状に変形する。測量で必要な精度は、一般に1〜2m
m程度であるため位置決めに支障を来す。この原因はレ
ーザー光発射装置の光学系の精度に限界があること等で
ある。 【0004】依って本発明は、位置決め測量の作業時間
を短くできると共に、位置決め測量精度を向上させるレ
ーザー光を用いた位置決め装置の提供を目的とする。 【0005】 【課題を解決するための手段】上記目的に鑑みて本発明
は、レーザー光発射管と、該レーザー光発射管をレーザ
ー光軸を中心として回転させる回転装置と、位置決め対
象物に取り付けられ、少なくとも一軸方向に2分割され
ており、前記レーザー光発射管の照射するレーザー光を
受光して各分割領域における各光量を検知するセンサ
と、前記レーザー光発射管の前記回転装置による回転の
際の、前記の少なくとも一軸方向の各分割領域における
各光量の時間平均を算出し、該各光量値を出力できるか
又はそれらの大小比較を出力できる装置とを具備するこ
とを特徴とするレーザー光を用いた位置決め指示装置
提供する。 【0006】 【作用】レーザー光発射管をレーザー光軸を中心として
回転装置によって回転させつつセンサによって光量を検
知すれば、レーザー光の照射スポットが非円形に広がっ
ていても、センサの各軸方向の各分割領域における各時
間平均の光量を算出すれば、これらの平均光量の大小に
よってレーザー光の光軸(照射中心)のセンサに対する
ずれの方向が判るため、該センサ(の取り付けられた部
材)を移動させてそのずれを補正し、正確な位置決めが
できる。 【0007】 【実施例】以下、本発明を添付図面に示す実施例に基づ
き、更に詳細に説明する。図1は本発明に係る位置決め
指示装置を示し、図2はセンサとしての光電変換器16
の拡大正面図である。レーザー光発射管10は所定の方
向にレーザー光14を発射し、位置決め対象物(図示せ
ず)に取り付けた光電変換器16を対象物と共に移動さ
せてレーザー光14の照射を受けるように位置決めす
る。 【0008】既述の如く、レーザー光発射管10から光
電変換器16までの距離が長い場合は、レーザー光14
の照射スポット領域14Sが図2に斜線で示すように非
円形に広がり、当該スポット領域14Sにおけるレーザ
ー光の光軸14Cの位置、即ち照射中心、が不明確にな
る。この照射中心位置を検出して対象物の正確な位置決
めを行うために、光電変換器16を直交2軸のX軸とY
軸で分割して4つの領域Z1,Z2,Z3,Z4に分
け、かつレーザー光発射管10を、その発射するレーザ
ー光14の光軸14Cの周りに、即ちレーザー光発射管
10の光学系の中心の周りに回転させることのできる
転装置(回転動力機器)としてのモーター12が後部に
取り付けられている。 【0009】そして前記4つの領域Z1,Z2,Z3,
Z4は夫々各領域毎に照射された光量を検出して電気信
号に変換できるように構成されている。また、各電気信
号は信号線L1,L2,L3,L4を介して後述のよう
に各信号の時間平均を算出して、それらの大小比較を行
う比較出力装置18に送信される。この比較出力装置1
8の出力は表示装置20に出力される。対象物の位置決
め作業者は、モーター12によってレーザー光発射管1
0を光軸14Cの周りに回転させて、この表示装置20
の表示を見ながら、レーザー光14の光軸14Cに光電
変換器16の基準点S0を合致させるように対象物を移
動させる。これによって対象物の正確な位置決めが短時
間でできる。 【0010】以下では、図2を参照しながら光電変換器
16と比較出力装置18の作用を詳細に説明する。レー
ザー光14を光電変換器16に照射したスポット領域1
4Sは、光電変換器16までの距離が長い場合には一般
に図2に示すように非円形に広がっている。このため、
光軸14Cの位置が不明である。この位置を検出するた
めに、モーター12でレーザー光発射管10を回転させ
ると図2における1点鎖線で示す円14M内を全域照射
する。 【0011】この照射領域の各領域内での大きさを比較
すればおおよそ判るように、この例ではその光軸14C
は領域Z4内に存在する。これを実際に検出するのは、
光電変換器16によって検知される領域Z1とZ4を照
射している時間的平均の光量と、領域Z2とZ3を照射
している時間的平均の光量との大小比較を比較出力装置
18(図1)によって行うことにより、光軸14CのX
軸方向での偏寄状態が判る。 【0012】また同様に、領域Z1とZ2とを照射して
いる時間的平均の光量と、領域Z3とZ4とを照射して
いる時間的平均の光量との大小比較を比較出力装置18
によって行うことにより、光軸14CのY軸方向での偏
寄状態が判る。 【0013】こうした偏寄状態を表示装置20(図1)
に表示すれば、これをみて作業者が光電変換器16の付
着した対象物の位置を容易に修正することができる。上
記比較出力装置18はマイクロコンピュータ等によって
小さく構成でき、また、対象物への光電変換器16の付
着は、対象物が鉄骨製の場合は磁石によって付着させる
ことができる。更には、光電変換器16へのレーザー光
14の照射では、外乱光による光電変換器16に対する
影響を防止するため、光電変換器16の表面を干渉フィ
ルターで覆うことが望ましい。 【0014】また、上記実施例では光電変換器16の分
割は4分割であるが、対象物の位置決め内容によって、
例えばX軸方向の1軸方向にのみ2分割する場合も本発
明の範囲である。図2でいえば、領域Z1とZ4とが一
体領域であり、かつ、領域Z2とZ3とが一体領域であ
る2分割の場合である。この場合は、光電変換器16の
付着した対象物のY軸方向の位置が一定であって、X軸
方向においてのみ移動させ得る場合である。また、Y軸
方向である1軸方向に2分割した場合も同様である。 【0015】また、上記比較出力装置18は大小比較す
ることなく、単に各領域毎の時間平均光量を出力する装
置であってもよい。作業者は表示装置20に表示された
各領域毎の光量の出力結果を見て、X軸やY軸方向への
偏寄状態を判断し、光電変換器16の取付けられた対象
物を適宜移動させて偏寄状態を補正する。この操作を1
回以上行うことによって対象物の正確な位置決めが可能
となる。 【0016】図3は建設現場の鉄骨A1,A2,B1,
B2等の組立中の平面図を示しており、既に立設されて
いる鉄骨A2に対して鉄骨B2が組付けられており、他
の鉄骨A1に対して鉄骨B1を組付けるための基準点P
0(光電変換器の取り付けられる位置)と図示しないレ
ーザー光発射管とを結ぶライン(発射されるレーザー光
の光軸)14C’との間に上記鉄骨B2が存在し、この
基準点P0に対してレーザー光を照射することができな
い。 【0017】そこで、基準点P0から所定距離LX離れ
た位置P1を新たな基準点として定め、ここに光電変換
器16を取り付けてレーザー光を照射し、この位置P1
をレーザー光の光軸14Cに正確に合致させる既述の操
作を行うことによって、鉄骨B1を既設の鉄骨A1に対
して正確に位置決めでき、その状態で組付けることがで
きる。 【0018】 【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、レーザー光を使用するため、位置決め測量が短
時間で行え、しかも、レーザー光発射管を回転させて光
軸位置を検出するため、位置決め測量精度が向上する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a finger for positioning an object with reference to a laser beam irradiation center (optical axis).
Display device . 2. Description of the Related Art In recent years, in assembling members of a shipbuilding or a large building, a method of irradiating a laser beam to save surveying work time and assembling and constructing each member based on a spot point thereof. Is being done. [0003] However, when the irradiation distance exceeds several tens of meters, there is a problem that the spot is widened or deformed and the exact center position cannot be determined. For example, when the irradiation distance is 50 m, the size of the spot is 10 m.
It has a size of about m and is deformed into a non-circular shape far from a circular shape. The accuracy required for surveying is generally 1-2 m
m, which hinders positioning. This is because the accuracy of the optical system of the laser beam emitting device is limited. Accordingly, an object of the present invention is to provide a positioning device using a laser beam that can shorten the work time for positioning survey and improve the accuracy of positioning survey. SUMMARY OF THE INVENTION In view of the foregoing, the present invention provides a laser light emitting tube, a rotating device for rotating the laser light emitting tube about a laser optical axis, and a positioning pair.
A sensor attached to the elephant, divided into at least one axial direction, receiving a laser beam emitted by the laser light emitting tube and detecting each light amount in each divided region, and the rotation of the laser light emitting tube When rotating by the device, is it possible to calculate the time average of each light amount in each of the divided regions in at least one axial direction and output the respective light amount values?
Alternatively , there is provided a positioning instruction device using laser light, comprising: a device capable of outputting a magnitude comparison between them . When the light quantity is detected by the sensor while rotating the laser light emitting tube around the laser optical axis by the rotating device, even if the irradiation spot of the laser light spreads out in a non-circular shape, each axis direction of the sensor is detected. By calculating the time-average light amount in each of the divided regions, the direction of the shift of the optical axis (irradiation center) of the laser beam with respect to the sensor can be determined based on the magnitude of the average light amount. Is moved to correct the deviation, and accurate positioning can be performed. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to embodiments shown in the accompanying drawings. FIG. 1 shows the positioning according to the present invention.
FIG. 2 shows a pointing device , and FIG. 2 shows a photoelectric converter 16 as a sensor.
FIG. The laser light emitting tube 10 emits the laser light 14 in a predetermined direction, moves the photoelectric converter 16 attached to the positioning target (not shown) together with the target, and positions the laser to receive the irradiation of the laser light 14. . As described above, when the distance from the laser light emitting tube 10 to the photoelectric converter 16 is long, the laser light 14
The non-circular irradiation spot area 14S spreads out as shown by hatching in FIG. 2, and the position of the optical axis 14C of the laser beam in the spot area 14S, that is, the irradiation center becomes unclear. In order to detect this irradiation center position and perform accurate positioning of the object, the photoelectric converter 16 is moved in two orthogonal X-axis and Y-axis directions.
The laser light emitting tube 10 is divided into four regions Z1, Z2, Z3, and Z4 by dividing the laser light emitting tube 10 around the optical axis 14C of the laser light 14 to be emitted, that is, the optical system of the laser light emitting tube 10 Times that can be rotated around the center
A motor 12 as a rotating device (rotary power device) is attached to the rear part. Then, the four regions Z1, Z2, Z3,
Z4 is configured to be able to detect the amount of light applied to each region and convert it to an electric signal. In addition, each electric signal is transmitted to a comparison output device 18 which calculates a time average of each signal and makes a magnitude comparison between the electric signals through signal lines L1, L2, L3, and L4 as described later. This comparison output device 1
The output of 8 is output to the display device 20. An operator for positioning the object uses the motor 12 to drive the laser light emitting tube 1.
0 is rotated about the optical axis 14C, and the display device 20 is rotated.
Is moved so that the reference point S0 of the photoelectric converter 16 coincides with the optical axis 14C of the laser light 14 while observing the display of. Thereby, accurate positioning of the object can be performed in a short time. Hereinafter, the operation of the photoelectric converter 16 and the comparison output device 18 will be described in detail with reference to FIG. Spot area 1 where laser light 14 was applied to photoelectric converter 16
When the distance to the photoelectric converter 16 is long, the 4S generally spreads non-circularly as shown in FIG. For this reason,
The position of the optical axis 14C is unknown. When the laser light emitting tube 10 is rotated by the motor 12 in order to detect this position, the whole area is illuminated within the circle 14M shown by the dashed line in FIG. As can be generally understood by comparing the size of the irradiation area in each area, in this example, the optical axis 14C
Exists in the area Z4. To actually detect this,
The comparison output device 18 (FIG. 1) compares the magnitude of the temporal average light quantity irradiating the areas Z1 and Z4 detected by the photoelectric converter 16 with the temporal average light quantity irradiating the areas Z2 and Z3. ), The X of the optical axis 14C
The deviation in the axial direction can be seen. Similarly, the comparison output device 18 compares the magnitude of the temporal average light quantity irradiating the areas Z1 and Z2 with the temporal average light quantity irradiating the areas Z3 and Z4.
By doing so, the deviation state of the optical axis 14C in the Y-axis direction can be determined. The display device 20 (FIG. 1) shows such a deviation state.
, The operator can easily correct the position of the target to which the photoelectric converter 16 has adhered. The comparison output device 18 can be made small by a microcomputer or the like, and the photoelectric converter 16 can be attached to the object by a magnet when the object is made of steel. Furthermore, in the irradiation of the laser beam 14 to the photoelectric converter 16, it is desirable to cover the surface of the photoelectric converter 16 with an interference filter in order to prevent the influence of disturbance light on the photoelectric converter 16. In the above embodiment, the photoelectric converter 16 is divided into four parts.
For example, the case of dividing into two in only one X-axis direction is also within the scope of the present invention. FIG. 2 shows a case in which the regions Z1 and Z4 are integrated regions, and the regions Z2 and Z3 are integrated regions. In this case, the position of the target to which the photoelectric converter 16 is attached in the Y-axis direction is constant, and the target can be moved only in the X-axis direction. The same applies to the case where the image is divided into two in the one axis direction which is the Y axis direction. The comparison output device 18 may be a device that simply outputs the time average light amount for each area without comparing the magnitudes. The operator looks at the output result of the light quantity for each area displayed on the display device 20, judges the deviation state in the X-axis and Y-axis directions, and moves the object to which the photoelectric converter 16 is attached as appropriate. Then, the deviation state is corrected. This operation is 1
Accurate positioning of the object can be performed by performing the operations more than once. FIG. 3 shows steel frames A1, A2, B1, at the construction site.
FIG. 6 shows a plan view of the steel frame B2 and the like during assembly, in which a steel frame B2 is mounted on an already erected steel frame A2, and a reference point P for mounting the steel frame B1 on another steel frame A1.
0 (the position where the photoelectric converter is attached) and a line connecting the laser light emitting tube (not shown) (the laser light to be emitted)
And the steel frame B2 exists between the optical axis 14C ′ and the reference point P0. Therefore, a position P1 which is a predetermined distance LX away from the reference point P0 is determined as a new reference point, and the photoelectric converter 16 is attached thereto and a laser beam is irradiated.
By performing the above-described operation for accurately matching the laser beam with the optical axis 14C of the laser beam, the steel frame B1 can be accurately positioned with respect to the existing steel frame A1, and can be assembled in that state. As is apparent from the above description, according to the present invention, since the laser beam is used, positioning and surveying can be performed in a short time, and the optical axis position can be adjusted by rotating the laser beam emitting tube. , The accuracy of positioning and surveying is improved.

【図面の簡単な説明】 【図1】図1は本発明に係る位置決め指示装置を示す図
である。 【図2】図2は図1の装置の作用説明図である。 【図3】図3は図1の装置の建設現場における模式的使
用説明図である。 【符号の説明】 10 レーザー光発射管 12 モーター 14 レーザー光 14C 光軸 14S レーザー光の照射スポット領域 16 光電変換器 18 比較出力装置 20 表示装置 S0 光電変換器の基準点
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram showing a positioning instruction device according to the present invention. FIG. 2 is an operation explanatory view of the apparatus of FIG. 1; FIG. 3 is a schematic explanatory view of use of the apparatus of FIG. 1 at a construction site. [Description of Signs] 10 Laser light emitting tube 12 Motor 14 Laser light 14C Optical axis 14S Irradiation spot area of laser light 16 Photoelectric converter 18 Comparative output device 20 Display device S0 Reference point of photoelectric converter

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 レーザー光発射管と、 該レーザー光発射管をレーザー光軸を中心として回転さ
せる回転装置と、位置決め対象物に取り付けられ、 少なくとも一軸方向に
2分割されており、前記レーザー光発射管の照射するレ
ーザー光を受光して各分割領域における各光量を検知す
るセンサと、 前記レーザー光発射管の前記回転装置による回転の際
の、前記の少なくとも一軸方向の各分割領域における各
光量の時間平均を算出し、該各光量値を出力できるか又
はそれらの大小比較を出力できる装置と、 を具備することを特徴とするレーザー光を用いた位置決
指示装置
(57) [Claims 1] A laser light emitting tube, a rotating device for rotating the laser light emitting tube about a laser optical axis, and a rotating device attached to an object to be positioned and having at least one axial direction. A sensor that receives the laser light emitted from the laser light emitting tube and detects each light amount in each divided region; and the at least one axis when the laser light emitting tube is rotated by the rotating device. Calculates the time average of each light amount in each divided region in the direction, and can output each light amount value.
And a device capable of outputting a magnitude comparison between the two. A positioning instruction device using laser light, comprising:
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