JP3570778B2

JP3570778B2 - 自動追尾型測量装置

Info

Publication number: JP3570778B2
Application number: JP11447695A
Authority: JP
Inventors: 恭久一川
Original assignee: 株式会社ソキア
Priority date: 1995-05-12
Filing date: 1995-05-12
Publication date: 2004-09-29
Anticipated expiration: 2019-09-29
Also published as: JPH08304545A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、自動追尾型測量装置に関し、特に、その取扱性を改善する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動追尾型測量装置は、例えば、海上作業船で杭打ち作業をする場合などに、陸上に設置された反射鏡を光波距離計で自動的に視準して、測距を行い、作業船の位置を確認する際などに使用されている。この種の自動追尾型測量装置は、例えば、実公昭５９−８２２１号公報に開示されており、この公報に示されている測量装置は、光波距離計と、自動追尾機構とが測量機本体に設けられいる。
【０００３】
測量機本体は、光波距離計を水平および垂直方向に移動自在に支持しており、この支持部分に自動追尾機構が介装されている。自動追尾機構は、光波距離計の視準線と一定の位置関係にあって、測点側から発射される光信号を、レンズ系を介して受ける４分割受光素子と、４分割受光素子の受光信号を増幅する差動増幅回路と、この差動増幅回路の出力信号で、光波距離計および４分割受光素子を水平および垂直方向に回転駆動するモータとを有している。
【０００４】
このような測量装置では、測点側から発射された光信号を４分割受光素子で受けた際に、その受光信号が４分割受光素子の中心にないと、差動増幅回路から出力信号が送出される。そして、この出力信号でモータが駆動され、このモータの駆動によって４分割受光素子が水平ないしは垂直方向に移動して、受光信号が４分割受光素子の中心にくると、差動増幅回路の出力信号が零になり、その位置で停止する。
【０００５】
そして、この状態で光波距離計を駆動すると、測点に設置された反射鏡が視準線の中心と一致するようになっていて、光波距離計により測点迄の測距が行なわれる。ところが、このような従来の自動追尾型測量装置には、以下に説明する技術的な課題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、上述したような自動追尾型測量装置は、測点側に設置される反射鏡が、一定の角度範囲内、例えば、±５°程度の範囲内になければ、自動追尾機構で視準線と反射鏡とを一致させることができなかった。
そこで、この種の測量装置で測距する際には、測点側と測量装置本体側とにそれぞれ操作者を配置し、これらの操作者が相互に無線などで連絡をとりながら、手動手段により追尾機構を操作して、遠方に位置する反射鏡が所定の角度範囲内になるように目測で初期設定を行なっていた。
【０００７】
しかし、このような初期設定は、複数の操作者が必要になるとともに、ある程度の熟練が要求され、面倒でかつ時間もかかっていた。また、このような初期設定が面倒なので、例えば、異なった測点を測距する際には、反射鏡を持って測点を移動させる途中でも、自動追尾機構を作動させていたが、移動中の測量は、不必要なので、消費電力が大きくなるという問題もあり、この電力消費量の問題の解決は、野外で使用されるこの種の装置にとって非常に重要な技術的課題であった。
【０００８】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、面倒な初期設定を必要とせず、設置後に光信号を送出することだけで自動的に視準することができる自動追尾型測量装置を提供することにある。また、別の目的として、消費電力量が低減できる自動追尾型測量装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明では、測点に設置されるターゲットと、前記測点ないしはその近傍に設置される光信号送出器と、この光信号送出器の出力信号を第１受光部で受けて、前記ターゲットが光波距離計の視準線中心に位置するように作動させる自動追尾機構を備えた測量機本体とを有する自動追尾型測量装置において、前記測量機本体の外表面に周方向に沿って設けられるとともに、受光可能な領域を周方向に隣接する部分で相互にオーバーラップするように配置された４つの魚眼レンズと、各魚眼レンズで集光された前記出力信号を受光する４分割受光素子またはＣＣＤ素子とを有する第２受光部を前記測量機本体に設け、前記第２受光部の受信信号に基づいて、前記自動追尾機構を作動させて、前記光波距離計の視準線中心を前記ターゲットと概略一致させ、その後、前記第１受光部の受信信号に基づいて、前記ターゲットが光波距離計の視準線中心に位置するように前記自動追尾機構を作動させる制御部を設けたことを特徴とする。
請求項２に係る発明では、請求項１に係る発明において、前記光信号送出器は、可搬型の遠隔制御ユニット内に内蔵されていることを特徴とする。
【００１０】
【作用】
上記構成の自動追尾型測量装置によれば、測量機本体に、光信号送出器の出力信号を全方向で受光可能な第２受光部が設けられているので、測量機本体がどの方向に向いていても、測点ないしはその近傍に設置される光信号送出器の出力信号を第２受光部で受けられる。
光信号送出器の出力信号を第２受光部で受けると、制御部は、この第２受光部の受信信号に基づいて、自動追尾機構を作動させて、光波距離計の視準線中心をターゲットと概略一致させる。光波距離計の視準線中心とターゲットとが概略一致すると、その後は、第１受光部を作動させて従来と同様な正確な視準が行なわれる。
【００１１】
【実施例】
以下本発明の好適な実施例について添附図面を参照して詳細に説明する。図１から図３は、本発明にかかる自動追尾型測量装置の第１実施例を示している。同図に示す測量装置は、測点側に設置されるターゲット１０と、作業船上などに設置される測量機本体１２と、制御部３０とを有している。
【００１２】
ターゲット１０は、水準調整が可能な支持台１４と、この支持台１４上に垂設された支柱１６と、支柱１６に固設された反射プリズム１８と、反射プリズム１８と同軸上に固設された光信号送出器２０とから構成されている。光信号送出器２０内には、光源２２、例えば、発光ダイオードと、凸レンズ２４とが設けられていて、光源２２を駆動すると、所定の幅に拡散された出力信号が凸レンズ２４を介して送光される。
【００１３】
測量機本体１２は、ケース２６と、光波距離計２８と、自動追尾機構３０と、とから構成され、光波距離計２８，自動追尾機構３０には、制御部３２が接続されている。自動追尾機構３０は、第１受光部３４と、水平移動機構部３６と、垂直移動機構部３８と、第１受光部３４と光波距離計２８とを支持する軸部４０とから構成されている。
【００１４】
第１受光部３４は、集光レンズ３４ａと、このレンズ３４ａの光軸上後方に設置された４分割受光素子３４ｂとから構成されていて、この第１受光部３４の受光可能な範囲は、光軸に対して±５°程度になっている。
なお、この４分割受光素子３４ｂには、図示省略の差動増幅器が一対接続されていて、その出力側が制御部３２に接続されていて、４分割受光素子３４ｂが中心から偏心した位置で光を受光すると水平および垂直移動機構３６，３８を駆動して、自動的に光の受光位置が４分割受光素子３４ｂの中心になるように制御部３２で制御される。
【００１５】
水平回転軸部４０には、光波距離計２８と第１受光部３４とが上下方向に一定の間隔を置いて設けられている。水平移動機構部３６は、水平回転軸部４０の外周に固設された從動ギア３６ａと、この從動ギア３６ａと歯合する原動ギア３６ｂと、原動ギア３６ｂが回転軸に固設された第１モータ３６ｃとから構成されている。この構成により、第１モータ３６ｃを駆動すると、原動および從動ギア３６ｂ，３６ａが回転し、その結果、軸部４０が回転して、第１受光部３４と光波距離計２８とが水平方向に移動する。
【００１６】
垂直移動機構部３８は、支柱４２と、この支柱４２に設けられた水平軸４１とを備え、水平軸４１に第１受光部３４と光波距離計２８が設けられている。水平軸４１には、外周に歯が刻設されたホイール３８ａが固設され、このホイール３８ａには、ウォームギア３８ｂが歯合していて、ウォームギア３８ｂの回転軸には、第２モータ３８ｃが連結されている。
【００１７】
このように構成された垂直移動機構部３８によると、第２モータ３８ｃを駆動すると、水平軸４１の回転により、光波距離計２８と第１受光部３４とが上下方向に回動する。
以上のような自動追尾型測量装置としての基本的な構成は、従来のこの種の装置と同じであるが、本実施例の測量装置では、以下の点に注目すべき特徴がある。すなわち、本実施例の測量装置では、測量機本体１２に図２から図３にその詳細を示す第２受光部５０が設けられている。
【００１８】
第２受光部５０は、光信号送出器２０から発射される出力信号を全周に亙って受光できるように構成されており、この実施例では、第２受光部５０は、図２，３にその詳細を示すように、４個の第１〜第４魚眼レンズ５０_１ａ〜５０_１ｄと、各魚眼レンズ５０_１ａ〜５０_１ｄの後方の光軸上に設置される４個の第１〜第４の４分割受光素子５０_２ａ〜５０_２ｄとを有している。
【００１９】
また、各４分割受光素子５０_２ａ〜５０_２ｄには、それぞれ一対ずつの差動増幅器５０_３ａ〜５０_３ｄ，５０_４ａ〜５０_４ｄが接続されていて、各差動増幅器５０_３ａ〜５０_３ｄ，５０_４ａ〜５０_４ｄの出力側は、制御部３２に接続されている。各魚眼レンズ５０_１ａ〜５０_１ｄは、図２にその詳細を示すように、測量機本体１２のケース２６の外表面にあって、周方向の同軸上に沿って分散配置されていて、周方向に隣接する魚眼レンズ５０_１ａ〜５０_１ｄの受光可能範囲が、相互にオーバーラップするように設定されていて、３６０°の範囲内をカバーするように構成されている。
【００２０】
以上のように構成された自動追尾型測量装置では、測量機本体１２のケース２６に、光信号送出器２０の出力信号が全方向で受光可能な第２受光部５０が設けられているので、ターゲット１０を測点に設置し、装置本体１２を所定の位置に設置して、光信号送出器２０の光源２２を点灯すると、測量機本体１２がどの方向に向いていても、送出器２２から発射された出力信号がいずれかの魚眼レンズ５０_１ａ〜５０_１ｄで受光される。
【００２１】
光信号送出器２０の出力信号を第２受光部５０の魚眼レンズ５０_１ａ〜５０_１ｄが受けると、その出力信号は、差動増幅器５０_３ａ〜５０_３ｄ，５０_４ａ〜５０_４ｄを介して制御部３２に入力され、制御部３２では、この受光部５０の受信信号に基づいて、自動追尾機構３０の水平および垂直移動機構部３６，３８を作動させて、光波距離計２８の視準線中心をターゲット１０の反射プリズム１８の中心と概略一致させる。
【００２２】
このようにして、光波距離計２８の視準線中心とターゲット１０の反射プリズム１８とが概略一致すると、その後は、自動追尾機構３０側の第１受光部３４を作動させて従来と同様な正確な視準が行なわれる。
さて、以上のように構成された本実施例の自動追尾型測量装置によれば、ターゲット１０と測量機本体１２とをそれぞれ所定の位置に設置した後に光信号送出器２０を作動させるだけで自動時に正確な視準が行なえるので、面倒な初期設定が全く不要になるだけでなく、操作者も測点側に一人いればよい。
【００２３】
また、ターゲット１０を移動させる場合には、移動後の面倒な初期設定が不要なので、光信号送出器２０の作動を停止して行うことができ、この種の野外測定器で重要な解決課題となっていた消費電力の低減も簡単に達成することができる。
図４は、本発明にかかる自動追尾型測量装置の第２実施例を示しており、以下のその特徴点についてのみ説明する。図４は、自動追尾型測量装置の第２受光部５０ａの他の例を示しており、同図に示す第２受光部５０ａは、四周の全側面から光の入射が可能な枠体５０ｂと、この枠体５０ｂの天井面の下面中心に、先端側が下方を向くように垂設された円錐反射鏡５０ｃと、この円錐反射鏡５０ｃの軸心上に中心が位置するように枠体５０ｂの底面上に固設された４分割受光素子５０ｄとから構成されている。
【００２４】
円錐反射鏡５０ｃは、３６０°のどの方向からの入射光に対しても、反射光が垂直下方に反射し、従って、光信号送出器２０から発射される出力信号を全周に亙って受光でき、かつ、円錐反射鏡５０ｃで反射した光が４分割受光素子５０ｄに投射されるので、このように構成された第２受光部５０ａを用いても、上記実施例と同等の作用効果が得られる。
【００２５】
なお、なお、この場合の第２受光部５０ａは、測量機本体１２の上部に設けられる。また、図４に示した第２受光部５０ａの４分割受光素子５０ｄには、上記実施例と同様な差動増幅器が接続されていて、この増幅器の出力側が上記実施例と同様に制御部３２に接続される。
図５は、本発明の第３実施例を示しており、以下にその特徴点についてのみ説明する。同図に示す実施例では、第１実施例では、光信号送出器２０をターゲット１０側に一体に設置し、この光信号送出器２０を、光波距離計２８の視準線中心をターゲット１０の反射プリズム１８の中心と概略一致させる際に作動させるとともに、これらを正確に一致させる際にも作動させて兼用できるように構成していたが、本実施例の場合には、光信号送出器２０ａは、光波距離計２８の視準線中心をターゲット１０の反射プリズム１８の中心と概略一致させる際に作動させる専用機としている。
【００２６】
この光信号送出器２０ａは、可搬型の遠隔制御ユニット５２内に内蔵されており、ユニット５２は、ケース５４と、表示部５６と、操作スイッチ５８とを有している。光信号送出器２０ａは、ケース５４の端面に露出するように設置された発光ダイオード２００と、この発光ダイオード２００に直列接続されたトランジスタ２０１と、トランジスタ２０１のベースに接続されたバイアス回路２０２とを有していて、バイアス回路２０２に操作スイッチ５８が接続されている。
【００２７】
バイアス回路２０２は、操作スイッチ５８により作動され、トランジスタ２０１を間欠的にオンにする信号を送出し、その結果、発光ダイオード２００は、図５（Ｃ）に示すように、パルス状に発光する間欠的な出力信号を送出する。
このように構成された光信号送出器２０ａは、操作者がユニット５２を携帯して、測点に設置されるターゲット１０の近傍で操作スイッチ５８を操作する。操作スイッチ５８が操作されると、発光ダイオード２００から間欠的な光信号が送出されるので、これを第１ないしは第２実施例に示した測量機本体１２側の第２受光部５０，５０ａで受光し、この受光信号に基づいて光波距離計２８の視準線中心をターゲット１０の反射プリズム１８の中心とを自動的に概略一致させる。
【００２８】
従って、このような構成の光信号送出器２０ａを使用しても上記実施例と同様な作用効果が得られる。なお、この実施例の遠隔制御ユニット５２の場合には、例えば、ユニット５２と測量機本体１２にそれぞれ通信手段を設けておけば、例えば、測量機本体１２の光波距離計１２で測定した測距結果をユニット５２の表示部５４に表示させることもできる。
【００２９】
また、上記各実施例では、第２受光部５０，５０ａに４分割受光素子を採用した場合を例示したが、本発明の実施は、この素子に限定されることはなく、例えば、二次元方向の受光位置が特定できるＣＣＤ素子を使用することもできる。
【００３０】
【発明の効果】
以上、実施例で詳細に説明したように、本発明にかかる自動追尾型測量装置によれば、面倒な初期設定を行うことなく、自動的に正確な視準ができ、測量時間を大幅に短縮できるとともに、野外使用機器での重要な技術課題である消費電力の低減も達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる自動追尾型測量装置の全体構成図である。
【図２】同自動追尾型測量装置を真上からみたときに第２受光部の受光可能な範囲を示す説明図である。
【図３】同自動追尾型測量装置の第２受光部の構成説明図である。
【図４】同自動追尾型測量装置に使用される第２受光部の他の例を示す構成説明図である。
【図５】本発明にかかる自動追尾型測量装置で使用する光信号送出器の他の例を示す外観斜視図と、構成ブロック図と、出力波形図である。
【符号の説明】
１０ターゲット
１２測量機本体
１８反射プリズム
２０，２０ａ光信号送出器
２８光波距離計
３０自動追尾機構
３２制御部
３４第１受光部
３６水平移動機構部
３８垂直移動機構部
５０，５０ａ第２受光部
５０_１ａ〜_１ｄ魚眼レンズ
５０_２ａ〜_２ｄ４分割受光素子
５０_３ａ〜_３ｄ差動増幅器
５０_４ａ〜_４ｄ差動増幅器

Claims

測点に設置されるターゲットと、前記測点ないしはその近傍に設置される光信号送出器と、この光信号送出器の出力信号を第１受光部で受けて、前記ターゲットが光波距離計の視準線中心に位置するように作動させる自動追尾機構を備えた測量機本体とを有する自動追尾型測量装置において、
前記測量機本体の外表面に周方向に沿って設けられるとともに、受光可能な領域を周方向に隣接する部分で相互にオーバーラップするように配置された４つの魚眼レンズと、各魚眼レンズで集光された前記出力信号を受光する４分割受光素子またはＣＣＤ素子とを有する第２受光部を前記測量機本体に設け、
前記第２受光部の受信信号に基づいて、前記自動追尾機構を作動させて、前記光波距離計の視準線中心を前記ターゲットと概略一致させ、その後、前記第１受光部の受信信号に基づいて、前記ターゲットが光波距離計の視準線中心に位置するように前記自動追尾機構を作動させる制御部を設けたことを特徴とする自動追尾型測量装置。
前記光信号送出器は、可搬型の遠隔制御ユニット内に内蔵されていることを特徴とする請求項１に記載の自動追尾型測量装置。