JP3754139B2 - レーザ基準レベル装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種土木工事を行う際の基準線を設定するレーザ基準レベル装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
土木工事をする場合に水平基準線、或は水平に対し所要角度傾斜した基準線が必要となるが、斯かる基準線を設定するものにレーザ基準レベル装置がある。
【0003】
下水工事でコンクリートパイプを埋設する場合、屈曲のない様、更に所要の角度で傾斜させなければならない。
【0004】
斯かるコンクリートパイプは上下水道等、液状物を流す為の流路として供され、或る程度の勾配をもって、更に屈曲のない様に設置される。埋設されたコンクリートパイプが上下、左右に蛇行していると、前記液状物が滞留し、詰まったり或は地中に漏出する事態となり、流路としての機能を果たせなくなる。従って、前記コンクリートパイプ埋設には、適性な基準線を必要とする。
【0005】
斯かる基準線として、レーザ光線は都合がよく、遠距離であっても糸の様に弛むことなく、作業中の障害になることもなく、更に作業中、コンクリートパイプ等と干渉して切断されることもない。前記レーザ基準レベル装置は、レーザ光線を発してコンクリートパイプを設置する場合の基準線を形成する。
【0006】
土中にコンクリートパイプ等を埋設する場合の作業として代表的なものに、地面を掘下げ、掘下げた溝に順次コンクリートパイプを設置埋設し、埋戻すオープンカット工法がある。
【0007】
以下に図8を参照してオープンカット工法を説明する。
【0008】
レーザ基準レベル装置はレーザ光線を水平又は勾配を設けた方向にレーザ光線を発するレーザ照射装置1及びターゲット9を有し、前記レーザ照射装置1から照射されるレーザ光線を水平と合致させれば水平基準線に、レーザ光線を所要角度傾斜させれば勾配を有する基準線となる。
【0009】
一定の直線区間毎に、コンクリートパイプ2を埋設する始点にコンクリートパイプを設置する深さ以上の縦穴3を掘削し、該縦穴3に連続する埋設溝4をコンクリートパイプを設置する深さ以上に掘削する。前記レーザ照射装置1は前記縦穴3内に設置され、レーザ光線を勾配θで発し、基準レーザ光線Lを形成する。前記コンクリートパイプ2は軸心が該基準レーザ光線Lに合致する様、前記埋設溝4内に仮台5を介して設置される。コンクリートパイプ2の軸心が前記基準レーザ光線Lに合致すると、前記埋設溝4を埋戻してコンクリートパイプ2を埋設する。
【0010】
前記レーザ照射装置1は水平方向の位置が正確に設定されなければならない。レーザ照射装置1の水平方向の位置設定は、前記縦穴3の上方に支持台6を設け、該支持台6にトランシット7を設置し、該トランシット7より下げ振りを垂下させ、既知の点を設定する。更にレーザ照射装置を縦穴3に設置し、前記下げ振りをレーザ照射装置1の中心に合致させ、更に前記レーザ照射装置1から下げ振りを垂下させ、該下げ振りを前記既知の点に合致させることで行っている。
【0011】
オープンカット工法では埋設溝4の終端位置にコンクリートパイプ2を仮設置し、その内部にターゲット9を設置する。該ターゲット9はターゲット中心と接地点迄の距離がコンクリートパイプ2の内径に等しくなっており、コンクリートパイプ2内部に設置するとターゲット中心がコンクリートパイプ2の中心に一致する様になっている。
【0012】
前記ターゲット9のレーザ光線照射部分(ターゲット板)は半透明の部材から構成され、レーザ光線の照射位置が確認できると共に透過したレーザ光線は円錐状に拡散し、透過レーザ光線の拡散した範囲内で前記ターゲット9の照射位置が確認できる。レーザ照射装置1から照射されるレーザ光線の傾斜の設定をする場合、レーザ照射装置に傾斜設定角を入力する。前記レーザ照射装置1には傾斜機構が内蔵されており、該傾斜機構を作動させ、前記レーザ光線を所定の傾斜にする。
【0013】
レーザ照射装置1から照射されるレーザ光線の延長上に置かれた前記ターゲット9により、レーザ光線の照射位置が確認される。照射されたレーザ光線が前記ターゲット9の中心からずれている時、上下方向については仮設したコンクリートパイプ2又はレーザ光線を上下に調整し、横方向のずれはレーザ照射装置1側からターゲット9のレーザ光線照射位置を確認しながら、手動により本体の調整装置(図示せず)を作動させ、レーザ光線がターゲット9の中心に一致する様に又はコンクリートパイプを調整し、ターゲット9の中心を照射するレーザ光線を基準線としてコンクリートパイプ2を設置する。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
前記レーザ基準レベル装置から照射されるレーザ光線の制御操作には、例えば、照射レーザ光線の点滅、レーザ光線を水平方向に自動照射させターゲットの中心に向けるオートアライメント、レーザ光線を傾斜させる傾斜設定等がある。これらの操作はレーザ基準レベル装置に設けられた操作パネルより行うことができるが、作業の便宜上、遠隔操作ができる様リモコンが設けられている。然し、照射される光は可視光ではあるが、指向性の高いレーザ光線である為、拡散性の高いものに照射されていないと視認が困難である。周囲とコントラストがつきやすい夜間であっても視認は困難であり、昼間は太陽光によってより困難性を増す。リモコンで照射されるレーザ光線の方向を設定しようと操作を行っても、結果が分かるまで操作の確認はできない。例えば、レーザ基準レベル装置を基準点に据付、最初の設定作業であるレーザ光線を所定位置に設定されたターゲットに向ける作業であるが、前記した様にレーザ光線は指向性が高くターゲットにレーザ光線が照射され拡散される迄は作動が視認できない為、設定作業中に確実にリモコン操作ができているのかどうか確認できないという問題があった。
【0015】
本発明は斯かる実情に鑑み、レーザ光線の操作状況に拘らずリモートコントロール中作業状態を確認できる様にし、作業性、作業の確実性を向上させようとするものである。
【0016】
【課題を解決するための手段】
本発明は、操作光信号を発するリモコンと、該リモコンからの遠隔操作でターゲットに向けて基準レーザ光線を発するレーザ照射装置とを具備し、前記レーザ照射装置はレーザ光線を発する前面と、操作パネルを有する後面と、操作確認用ブザー又は操作確認用ランプを有し、前記前面、前記後面はそれぞれ前記操作光信号を受光する遠隔受信部を有し、前記操作パネルは傾斜し、該操作パネルの前記遠隔受信部は上方或は斜め上方から遠隔受信可能に傾斜し、該遠隔受信部が前記操作光信号を受光した場合に前記操作確認用ブザー又は前記操作確認用ランプが駆動される様に構成されたレーザ基準レベル装置に係り、又前記前面と前記後面にそれぞれ前記操作確認用ランプが設けられたレーザ基準レベル装置に係り、又前記前面に前記操作確認用ランプ、前記操作確認用ブザーが設けられたレーザ基準レベル装置に係り、更に又前記遠隔受信部は受光窓を有し、該受光窓はトーリックレンズ部、フレネルレンズ部を具備する受光レンズを有し、前記トーリックレンズ部はターゲットからの反射基準光のみを透過集光し、前記フレネルレンズ部は反射基準光及び操作光信号を透過する様構成したレーザ基準レベル装置に係るものであり、リモートコントローラからの光信号が受光されると、前記操作確認用ブザーが発音され、或は操作確認用ランプが点灯され、遠隔操作者はリモートコントロールの状況を確認することができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態を説明する。
【0018】
先ず、図1に於いて本実施の形態に係るターゲット9を具体的に説明する。
【0019】
縦長の略矩形形状のターゲット板10のターゲット中心には十字線11が刻印され、該十字線11の交点を中心に左右対称な位置にそれぞれ左反射面12、右反射面13を設け、左反射面12、右反射面13は少なくとも水平方向の幅が同一である。前記した左反射面12と右反射面13の幅が同一でない場合は、左反射面12と右反射面13の形状が前記十字線の鉛直線、水平線に対して対称な形状であってもよい。
【0020】
前記左反射面12は前記ターゲット板10に小球、又は小プリズムから成る再帰反射層が張設され、該再帰反射層に重ねて1/4λ複屈折部材が貼設されたものであり、入射したレーザ光線の偏光方向を変換して反射する偏光変換反射面であり、右反射面13はターゲット板10に小球、又は小プリズムから成る再帰反射層が貼設されたものであり、入射したレーザ光線の偏光方向を保存して反射する偏光保存反射面である。前記ターゲット板10はターゲット板スタンド14により設置面に対して垂直に設置される様になっている。
【0021】
斯かるターゲット9を横切る様にレーザ光線を走査すると、前記左反射面12と右反射面13とで反射されたレーザ光線では偏光方向が異なり、反射レーザ光線の受光部で反射レーザ光線を分割し、分割した2つの反射レーザ光線を偏光方向の異なる偏光板を介して受光することで、受光部に入射する反射レーザ光線が前記左反射面12で反射されたものか、前記右反射面13反射されたものかを判別でき、受光部の受光状態からレーザ光線の走査方向、ターゲット9のターゲット中心を求めることができる。
【0022】
次に、レーザ照射装置15について説明する。
【0023】
本体部20は円筒状をしており、該本体部20は4本の支持脚21により支持される。本体部20は筒状の筐体22内部にレーザ発振装置(図示せず)が上下方向、水平方向の2方向に揺動可能に設けられており、レーザ発振装置は水平方向、鉛直方向の2方向にレーザ光線を照射する様構成されている。
【0024】
本体部20の前面にはガラスで覆われた投光窓23が設けられ、該投光窓23を通して前記レーザ発振装置からのレーザ光線が照射される様になっている。
【0025】
前記投光窓23の上部に受光窓24が設けられ、該受光窓24を通して前記ターゲット9からの反射レーザ光線を受光し、又リモートコントロール用の操作信号光を受光する。
【0026】
前記本体部20の前面には操作確認用のランプ17及び操作確認用のブザー19が設けられている。又本体部20の前面には前部脚25が設けられ、該前部脚25を介してレーザ照射装置15は立てて設置することも可能となっている。前記筐体22の上部後側に電池パック16が嵌脱可能に嵌設されている。
【0027】
本体部20の後部は傾斜しており、傾斜面は操作パネル26を兼ねており、該操作パネル26には各種操作スイッチ27が設けられていると共に操作確認用のランプ18、表示部28、気泡管29及び前記受光窓24と同様にリモートコントロール操作信号を受光する受光窓30が設けられている。該受光窓30は傾斜した前記操作パネル26に設けられているのでリモートコントローラにより水平方向、垂直方向のいずれの方向からも遠隔操作が可能であり、縦坑の外から地下のレーザ照射装置15に向かって遠隔操作することができる。又、前記表示部28が傾斜した操作パネル26に設けられているので同様に上方から表示内容を確認することができる。
【0028】
次に前記受光窓24について図4、図5により説明する。尚、以下に説明する受光窓30は反射レーザ光線を受光する受光部である反射レーザ光線検出器とが分割された光学系を有する場合である。
【0029】
前記受光窓24はターゲット9からの反射光と遠隔操作信号光が入光する構成であり、又受光窓24から入光された光は後述する光検出回路40により両者は識別して検出される。
【0030】
前記受光窓24には受光レンズ31が設けられており、該受光レンズ31は中央部が光軸に対して直交する2方向で拡大率の異なるトーリックレンズ部31aであり、周辺部がフレネルレンズ部31bとなっており、前記受光レンズ31より入光した光は偏光ミラー32により分割され、透過したレーザ光線は前記反射レーザ光線検出器33に入光し、反射されたレーザ光線は前記反射レーザ光線検出器34に入光し、それぞれ受光して制御部60(後述)に受光信号が出力される。
【0031】
前記トーリックレンズ部31aはターゲット9からの反射レーザ光線を集光し、前記フレネルレンズ部31bは機械本体を遠隔操作する遠隔操作信号光を集光する。フレネルレンズ部31bには特定の波長を透過するフィルターが設けてあり、遠隔操作信号光はフレネルレンズ部31b及びトーリックレンズ部31aを透過するが、反射レーザ光線はトーリックレンズ部31aのみ透過する。
【0032】
前記偏光ミラー32は所定方向の偏光のみを透過する。例えば偏光方向がそのままの状態の反射レーザ光線は透過し、偏光方向を変換された反射レーザ光線は反射される。然し、偏光ミラー32の特性として入射の限界角を越えると偏光ミラーとして使用できなくなる。トーリックレンズ部31aはそれを考慮した集光レンズであって、偏光ミラー32が傾斜した上下方向はあまり集光せず、水平方向は限界角を越えない為集光している。
【0033】
遠隔操作信号光は偏光ミラー32で選択する必要がない。従って、反射レーザ光線と波長が異なり偏光ミラー32を透過し集光するが、一部は反射される。遠隔操作信号光が受光されると2つの受光器の出力信号は加算され、その信号に基づいて本体の動作が制御される。又反射レーザ光線が受光されると前述した様に反射レーザ光線は分割され、分割された反射レーザ光線は偏光板を介して2つの受光器54,55(後述)で受光され、2つの受光器の出力信号の差分を計算され、ターゲットの中心が算出され、その信号に基づいて本体の動作が制御される。
【0034】
前記受光窓24を通して受光されたレーザ光線リモートコントロール用操作信号光は、光検出回路40により所要の信号処理がなされる。該光検出回路40は反射レーザ光検出回路40a及びリモートコントロール光信号検出回路40b等から成っている。
【0035】
反射レーザ光検出回路40a及びリモートコントロール光信号検出回路40bを、図6に基づいて説明する。該反射レーザ光検出回路40aは、第1の増幅器41と、第2の増幅器42と、第3の増幅器43と、第1の同調回路44と、第2の同調回路45と、第3の同調回路46と、第1の作動増幅部47と、同期検波部48と、第2の作動増幅部49と、レベル判定器50と、発振器51と、波形成形回路52とから構成されている。
【0036】
尚、第1の同調回路44と第2の同調回路45の同調周波数は同じであり、これに対して、第3の同調回路46の同調周波数は異なっている。
【0037】
第1の増幅器41は、第1受光器54の出力信号を前記第1の同調回路44を介して増幅するものであり、第2の増幅器42は、第2受光器55の出力信号を前記第2の同調回路45を介して増幅するものである。
【0038】
ターゲット9からの反射光を偏光方向で選択して、第1受光器54と第2受光器55に入光させ、反射光の割合を検出することにより、ターゲットの中心位置を求めることができる。
【0039】
前記ターゲット9からの反射レーザ光線は、第1受光器54と第2受光器55とで受光され、それぞれ、第1の増幅器41及び第2の増幅器42で増幅され、第1の作動増幅部47に入力される。第1の作動増幅部47は、第1の増幅器41と第2の増幅器42との信号の差を得る様に構成されている。
【0040】
前記同期検波部48は、第1の同期検波部57と第2の同期検波部58とから構成されており、発振器51で発生しているクロック1と、その反転信号のクロック2により、第1の作動増幅部47の出力信号に応じて、それぞれ正及び負の電圧を発生させる。
【0041】
第2の作動増幅部49が、同期検波部48の第1の同期検波部57と第2の同期検波部58との差の信号を得る様になっており、バイアス信号に対して正、又は負の電圧を得る様になっている。而して、第2の作動増幅部49の出力信号は、レベル判定器50でレベルを判定した後、制御部60に入力される様になっている。制御部60はレベル判定器50からの信号でターゲット9の位置を検出する。
【0042】
前記発振器51は、同期検波部48に対して同期検波に必要なクロック信号を供給すると共に、レーザ駆動部59に送出され、レーザ照射装置15のレーザ発振装置(図示せず)のレーザ光源をパルス駆動する為のクロック信号も供給する様になっている。
【0043】
光検出回路40の第1受光器54と第2受光器55とは、反射光検出に使用されるのみでなく、リモートコントローラからの光信号を検出する為にも使用できる構成となっている。
【0044】
又リモートコントローラからの光信号は、第1受光器54と第2受光器55とで受光され、第1受光器54と第2受光器55の出力信号は、第3の同調回路46で加算され、第3の増幅器43で増幅された後、波形成形回路52を介して制御部60に入力される様になっている。
【0045】
リモートコントロール用の光信号は、図7で示す様にパルス駆動されており、そのパルス幅は、第1の同調回路44と第2の同調回路45に影響を与えない様になっている。即ち、リモコンのパルス幅の2倍の時間が、第1の同調回路44と第2の同調回路45の同調周波数に一致しない様になっている。
【0046】
この為、第1の同調回路44及び第2の同調回路45に出力信号は現れない。然し乍ら、第3の同調回路46は、リモートコントローラのパルス幅の2倍の時間を周期とする周波数に同調しているので、リモートコントロール用の光信号が入射されると、第3の同調回路46からは減衰振動波形が表れる。この第3の同調回路46からの減衰振動波形を第3の増幅器43を介して波形成形回路52で波形を成形すれば、制御信号を生成することができる。該制御信号は制御部60に入力され、該制御部60はドライバ61を介して操作確認用ランプ17,18を点灯し、或はドライバ62を介して操作確認用ブザーを発音させる。
【0047】
一般に音は減衰、拡散が大きく遠方には届きにくいが、本レーザ基準レベル装置はコンクリートパイプという密閉された空間で使用される場合、音の減衰、拡散が抑制される。従って、小さなブザー音でも100m程度の距離であると充分に到達可能であり、リモートコントローラを操作する者はブザー音を確認することができる。而して、ブザー音の確認、ランプ17,18の点灯により操作が確実に行われていることが確認できる。又、操作確認用ランプ17,18による操作の確認は、オープンカット方式等開放された空間内での作業に有効であり、コンクリートパイプ等密閉された空間で使用される場合は、前記したと同様な理由で視認しやすい環境であり、小出力のランプ17,18でよく、小電力で経済的である。
【0048】
又、操作の状況に応じてブザー音を変化させる、ブザー音の点滅或いは、ランプを点灯する様にしてもよい。例えば、レーザ光線がターゲット中心に近づくに従って、発音の周波数を高くし、ランプの点灯間隔を短くする等である。更に、レーザ照射装置自体の状況も操作確認用のブザーによって知ることができる。例えば、電池の残量が少なくなった場合にブザーの発音を行う等である。
【0049】
【発明の効果】
以上述べた如く本発明によれば、リモートコントローラによりレーザ照射装置をリモートコントロールする場合に、操作状況を知ることができ、指向性の高いレーザ光線を使用したレーザ基準レベル装置に於ける作業性、作業の確実性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に使用されるターゲットの説明図である。
【図2】本発明の実施の形態に使用されるレーザ照射装置の正面斜視図である。
【図3】本発明の実施の形態に使用されるレーザ照射装置の背面斜視図である。
【図4】同前実施の形態の投影光学系の受光窓説明側面図である。
【図5】同前実施の形態の投影光学系の受光窓説明平面図である。
【図6】同前実施の形態に於ける光検出回路図である。
【図7】該光検出回路図に於けるリモコン信号の波形、及び信号処理過程での波形を示す線図である。
【図8】オープンカット工法の説明図である。
【符号の説明】
9 ターゲット
15 レーザ照射装置
17 ランプ
18 ランプ
19 ブザー
24 受光窓
30 受光窓
40 光検出回路
54 第1受光器
55 第2受光器
60 制御部
61 ドライバ
62 ドライバ
Claims (4)
- 操作光信号を発するリモコンと、該リモコンからの遠隔操作でターゲットに向けて基準レーザ光線を発するレーザ照射装置とを具備し、前記レーザ照射装置はレーザ光線を発する前面と、操作パネルを有する後面と、操作確認用ブザー又は操作確認用ランプを有し、前記前面、前記後面はそれぞれ前記操作光信号を受光する遠隔受信部を有し、前記操作パネルは傾斜し、該操作パネルの前記遠隔受信部は上方或は斜め上方から遠隔受信可能に傾斜し、該遠隔受信部が前記操作光信号を受光した場合に前記操作確認用ブザー又は前記操作確認用ランプが駆動される様に構成されたことを特徴とするレーザ基準レベル装置。
- 前記前面と前記後面にそれぞれ前記操作確認用ランプが設けられた請求項1のレーザ基準レベル装置。
- 前記前面に前記操作確認用ランプ、前記操作確認用ブザーが設けられた請求項1のレーザ基準レベル装置。
- 前記遠隔受信部は受光窓を有し、該受光窓はトーリックレンズ部、フレネルレンズ部を具備する受光レンズを有し、前記トーリックレンズ部はターゲットからの反射基準光のみを透過集光し、前記フレネルレンズ部は反射基準光及び操作光信号を透過する様構成した請求項1のレーザ基準レベル装置。
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