JP4412815B2 - Position measuring apparatus and position measuring method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建設施工現場、屋内での内装施工作業等で位置測定及び位置設定を行う為の位置測定装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
3次元位置測定装置として最も一般的なものはGPS(汎地球測位システム)である。
【0003】
GPSは人工衛星から発せられる電波を受信して測定点の位置を決定するものである。又、自動測量機であるトータルステーションに目標対象物追尾機能を設け、目標対象物にはプリズムを設け目標対象物の位置を測量するものもある。
【0004】
前記トータルステーションを用いた測定方法では、トータルステーションから追尾光を発し、追尾光が前記プリズムにより反射され、この反射光を前記トータルステーションが受光することで、目標対象物を検出し、測距儀により目標対象物迄の距離を測定するものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記GPSの3次元測定装置を用いた測定、位置設定では人工衛星からの電波を必要とするので、室内或は電波障害のある場所等では測量に必要な電波を受信できないことから、使用が制限され、或は使用できないという問題がある。
【0006】
又、近年の追尾機能を具備したトータルステーションでは目標対象物を検出する為、追尾光をランダムに上下左右に、全周囲に亘り追尾光がプリズムで反射される位置が検出される迄スキャンする必要があり、作業時間が長くなる。又、トータルステーションは測距儀を具備した経緯儀を基本装置としているので、構造が複雑でコストの高いものとなってしまうという問題があった。
【0007】
本発明は斯かる実情に鑑み、回転レーザ装置を使用し、簡単、安価な装置で、而も、野外、室内、電波受信に影響する障害物が存在する場所等に拘らず、確実に簡単に而も迅速に対象物の位置測定、或は所定位置への目標対象物の位置決めが行える様にするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は、レーザ光線を予め定められた高さで回転照射する回転レーザ装置と前記レーザ光線を受光し前記回転レーザ装置に向けて反射する反射部を有する測定点指標装置とから成り、該測定点指標装置は測定位置を指示する手段と、装置の傾きを検出する2次元傾斜センサと、前記測定位置迄の距離を測定する距離測定手段とを有する位置測定装置に係り、又レーザ光線を予め定められた傾きで回転照射する回転レーザ装置と前記レーザ光線を受光し前記回転レーザ装置に向けて反射する反射部を有する測定点指標装置とから成り、該測定点指標装置は測定位置を指示する手段と、装置の傾きを検出する2次元傾斜センサと、前記測定位置迄の距離を測定する距離測定手段とを有する位置測定装置に係り、又前記回転レーザ装置が前記回転レーザ光線を回転照射する本体部と、前記測定点指標装置迄の測定を行う測定部と、測定結果を前記測定点指標装置に送信する送信部とを具備し、前記測定点指標装置は送信される測定結果を受信する受信手段と、受信した測定結果を装置本体で測定した測定結果に基づき指示する位置を算出する演算プログラムを備えた位置測定装置に係り、又前記回転レーザ装置が前記レーザ光線を回転照射する本体部と、前記測定点指標装置迄の測定を行う測定部と、測定結果を前記測定点指標装置に送信する送信部とを具備し、前記測定点指標装置は送信される測定結果を受信する受信手段と、受信した測定結果に基づいて指示する位置を算出し、その結果を表示する表示ユニットを具備した位置測定装置に係り、又前記回転レーザ装置が前記測定点指標装置迄の距離と方向角を測定し、該測定点指標装置は測定位置迄の距離と測定点指標装置自身の傾きを測定すると共に前記回転レーザ装置からの測定結果に基づいて指示位置を演算する演算プログラムと、前記演算結果に基づいて所定の結果を得るプログラムを備える位置測定装置に係り、又前記回転レーザ装置が前記本体部を回転する回転駆動部と、回転照射される前記レーザ光線を検知し本体部に設けた測定部の測定方向を検出する方向検出器を具備し、該方向検出器が検知した測定方向に基づき前記測定点指標装置から反射されたレーザ光線の向きが一致する様に前記測定部を前記測定点指標装置に向けて前記回転駆動部を制御する位置測定装置に係り、又前記本体部は回転照射される前記レーザ光線を回転方向に沿ってスキャンさせるスキャン手段を具備している位置測定装置に係り、又前記測定点指標装置が測定位置を指示する垂直方向に移動可能な指示ロッドを具備した位置測定装置に係り、又前記測定点指標装置の反射部が自在支持手段により鉛直に支持される様にした位置測定装置に係り、又前記測定点指標装置が反射部を支持する主フレームを具備し、前記受光部が前記本体部から射出される測距光を反射する反射面を具備し、該反射面に隣接して透過窓が設けられ、前記主フレームには該透過窓を通して測距光を受光する受光素子を具備し、前記透過窓には拡散レンズが設けられた位置測定装置に係り、又前記指示ロッドは伸縮可能であり、先端で測定点を指示する位置測定装置に係り、又前記指示ロッドがスケールとなっている位置測定装置に係り、又前記指示ロッドは移動又は伸縮可能になっており、前記指示ロッドの移動量又は伸縮量を検出することで指示する測定位置迄の距離を測定する位置測定装置に係り、又測定位置を指示する測定点指標装置とレーザ光線で高さを示し該測定点指標装置迄の距離と方向角を測定する回転レーザ装置とからなる位置測定装置であって、前記測定点指標装置はレーザ光線を基準として測定位置迄の距離と測定点指標装置自身の傾きを測定すると共に、前記回転レーザ装置からの測定結果に基づいて指示位置を演算する演算プログラムを備え、前記回転レーザ装置が前記測定点指標装置が指示する既知点を検知及び測定する第1ステップと、前記測定点指標装置からの通信手段により基準位置であることを前記回転レーザ装置が認識する第2ステップと、測定点を指示する前記測定点指標装置を前記回転レーザ装置が測定する第3ステップと、前記測定点指標装置が基準位置の高さと測定点指標装置自身の傾きを測定する第4ステップと、該第4ステップ及び前記第3ステップの測定結果から指示位置を特定する第5ステップからなる指示する位置を特定する位置測定方法に係り、又測定位置を指示する測定点指標装置と該測定点指標装置迄の距離と方向角を測定する回転レーザ装置とからなる位置測定装置であって、前記測定点指標装置はレーザ光線を基準として測定位置迄の距離と測定点指標装置自身の傾きを測定すると共に該測定結果及び前記回転レーザ装置からの測定結果に基づいて指示位置を演算すると共に、演算プログラムと前記演算結果に基づいて所定の結果を得るプログラムを備え、前記回転レーザ装置が前記測定点指標装置が指示する既知点を検知及び測定する第1ステップと、前記測定点指標装置からの通信手段により基準位置であることを前記回転レーザ装置が認識する第2ステップと、測定点を指示する前記測定点指標装置を前記回転レーザ装置が測定する第3ステップと、前記測定点指標装置が基準位置の高さと測定点指標装置自身の傾きを測定する第4ステップと、前記第4ステップ及び前記第3ステップの測定結果から指示位置を演算する第5ステップと、前記演算結果を基に前記プログラムを実行する第6ステップからなる所定の結果を得る位置測定方法に係るものである。
【0009】
【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。
【0010】
本発明は可視レーザ光線を照射、回転走査し、基準線、基準面を形成する回転レーザ装置と該回転レーザ装置からのレーザ光線を受光し、又該レーザ光線を前記回転レーザ装置に向けて反射する測定点指標装置(目標対象物)を具備し、測定点指標装置が示すポイントの水平位置及び高さを測定するものである。
【0011】
前記回転レーザ装置は測定点指標装置に対し、レーザ光線で基準とする高さを示し、測定した距離と方向角から測定点指標装置に位置情報を提供する。又、前記測定点指標装置は、指示する測定地点とレーザ光線迄の距離(長さ)を測定し、装置自身の傾きを検出する。この距離と傾きにより測定点指標装置の位置情報を補正し、指示する測定地点の位置を得る。本発明が実施される場合としては、▲1▼測定点の位置を求める場合、▲2▼データに基づいて位置を決める場合がある。
【0012】
図1は回転レーザ装置1の主要部を示しており、該回転レーザ装置1は本体部2、該本体部2に回転自在に設けられた回動部3、前記本体部2が取付けられ該本体部2を回動させる回動装置4、前記本体部2に着脱可能に設けられた測距部5とから構成され、前記本体部2には所定の偏光とした(好ましくは円偏光)基準レーザ光線を発光する基準光発光部6、受光部7、傾斜検出部8、制御部9(後述)が設けられている。又測定点指標装置10は前記回転レーザ装置1に対峙し測定点に立設するものである。
【0013】
前記基準光発光部6について説明する。
【0014】
該基準光発光部6は前記回動部3の回転軸と同心に設けられ、半導体レーザ素子に代表される発光素子11を具備している。該発光素子11から発せられるレーザ光線27は集光レンズ12により平行光束とされ、ハーフミラー13を透過し、1/4λ波長板20で円偏光とされ前記回動部3に射出される。前述した測定点指標装置10から反射され、再び基準光発光部6に入射した反射レーザ光線は前記1/4λ波長板20で再び直線偏光とされ、前記ハーフミラー13は前記1/4λ波長板20を通過した反射レーザ光線を前記受光部7に向け反射する。
【0015】
前記受光部7について説明する。
【0016】
前記ハーフミラー13の反射光軸上に集光レンズ14、偏光ビームスプリッタ15が配設され、更に該偏光ビームスプリッタ15の透過光軸上に受光素子16a、反射光軸上に受光素子16bが配設されている。前記測定指標装置10から反射され、前記回動部3を経て入射した反射光は、前記ハーフミラー13で反射され、前記集光レンズ14で集光され、前記偏光ビームスプリッタ15によりレーザ光線の偏向状態により前記受光素子16aに向け透過され又は前記受光素子16bに向け反射され、該受光素子16a,16bの受光面で結像し、該受光素子16a、16bにより検出される。前記受光素子16a,16bの受光信号は図示しない検出回路により、前記測定点指標装置10であることが確認され、検出される。該受光部7による前記測定点指標装置10の検出に基づき、後述する回動部3が前記測定点指標装置10の位置に於いてレーザ光線を反転させ往復走査を行う様に制御される。
【0017】
前記傾斜検出部8について説明する。
【0018】
該傾斜検出部8は直交する2軸方向に一軸傾斜センサであるX軸傾斜センサ17、Y軸傾斜センサ18が配置された構成を有し、装置本体を鉛直に設置する場合には、X軸傾斜センサ17、Y軸傾斜センサ18が水平面を検出し、前記レーザ光線27により水平のレーザ平面を形成する。
【0019】
而して、前記X軸傾斜センサ17、前記Y軸傾斜センサ18は図1での状態での前記回転レーザ装置1の傾斜を検出する。
【0020】
前記回動部3を説明する。
【0021】
プリズムホルダ21は前記基準光発光部6の光軸を中心に回転自在に支持され、前記プリズムホルダ21にはペンタプリズム22が固定され、該ペンタプリズム22は前記基準光発光部6からのレーザ光線を直角に偏向する。前記プリズムホルダ21には走査ギア23が設けられ、該走査ギア23には駆動ギア24を介して走査モータ25が連結され、該走査モータ25によって前記ペンタプリズム22が回転される様になっている。又、前記プリズムホルダ21には該プリズムホルダ21(即ち前記ペンタプリズム22)の回転位置、回転角度を検出するエンコーダが設けられてもよい。
【0022】
前記ペンタプリズム22は前記基準光発光部6から射出されたレーザ光線27を水平方向に偏向すると共に前記測定点指標装置10で反射された反射レーザ光線を基準光発光部6の光軸方向に偏向し、前記ハーフミラー13を経て前記受光部7に入射させる。
【0023】
前記回動装置4を説明する。
【0024】
前記本体部2は前記回動装置4に回転自在に設置され、前記本体部2の下端には前記回動装置4に突出する回転軸55を具備し、該回転軸55はギア列56を介して方向制御用モータ57に連結されている。又、前記回転軸55にはエンコーダ58が設けられ、前記回動装置4と前記本体部2との相対角度を検出可能となっている。而して、前記方向制御用モータ57の駆動により、前記本体部2が回転し、該本体部2の回転角は前記エンコーダ58により検出される様になっている。
【0025】
前記測距部5について説明する。
【0026】
前記測距部5は測距儀29、方向検出器30と後述する測距演算部31とから構成される。先ず前記測距儀29を説明する。
【0027】
該測距儀29から射出される測距光39は、前記レーザ光線27が形成する基準平面と平行となる様に射出される。光軸上にはコリメートレンズ32、プリズム33が配設され、該プリズム33を挾み一方の側に測距光発光部34が設けられ、他方の側には測距光受光部35が設けられる。
【0028】
前記測距光発光部34は前記測距光39を発する光源36を有し、該光源36は図示しない発光制御部により発光状態が制御され、前記測距光39が発光されるだけでなく、変調等の手段により通信データが重合される様になっている。
【0029】
前記光源36からの測距光39はコリメートレンズ37、光ファイバ38を経て前記プリズム33に向かって射出され、前記光ファイバ38から射出された前記測距光39は光路切替えチョッパ41により前記測距光39と内部参照光39aとに切替えられ、前記測距光39は前記プリズム33に反射され、前記コリメートレンズ32で平行光束として射出される。射出された前記測距光39は後述する前記測定点指標装置10で反射され、前記コリメートレンズ32を経て前記測距儀29に入射する。
【0030】
又、前記光ファイバ38から射出され、前記光路切替えチョッパ41で前記測距光39から切替えられた前記内部参照光39aは、リレーレンズ42を透過して前記プリズム33に内面反射され、前記測距光受光部35に入光する。
【0031】
該測距光受光部35はバンドパスフィルタ43、濃度フィルタ44を有し、該バンドパスフィルタ43、濃度フィルタ44を透過した測距光39及び内部参照光39aは光ファイバ46、コンデンサレンズ48を介して測距受光素子49に入光する様構成されている。
【0032】
前記測距演算部31は前記光源36を駆動するドライバ(図示せず)を具備すると共に前記測距受光素子49が受光する測距光39、内部参照光39aの受光信号から前記測定点指標装置10迄の距離を演算する様になっている。
【0033】
前記方向検出器30は前記ペンタプリズム22から照射される前記レーザ光線27の一部を反射する反射鏡51、該反射鏡51で反射された前記レーザ光線27を収束させる集光レンズ52、方向検出用の受光センサ53から構成され、前記ペンタプリズム22の向きが前記反射鏡51の光軸と合致したときに前記ペンタプリズム22からの前記レーザ光線27の一部が前記受光センサ53で受光される様になっている。即ち、測距方向に対する前記ペンタプリズム22、即ち前記回動部3からのレーザ光線が測距方向に向いているかを検出する。尚、測定点指標装置10を検出してレーザ光線が往復走査される様になった場合は、方向検出器30を横切るレーザ光線の左右の横断時間を比較し、等しくなったところが光軸の合致したところとなる。
【0034】
前記制御部9について図2を参照して説明する。
【0035】
該制御部9には前記方向検出器30及びエンコーダ58からの信号が入力されると共に前記受光部7、傾斜検出部8、測距演算部31からの信号が入力される。前記走査モータ25は前記制御部9からの制御信号を基にモータドライバ62によって駆動され、又前記方向制御用モータ57はモータドライバ63によって駆動される。更に、前記発光素子11は前記制御部9からの制御信号を基にドライバ61により駆動され、前記発光素子11が発光される。
【0036】
又、前記制御部9には操作部64、表示部65が接続され、前記操作部64からは作動開始停止等の作業指示の入力等が行われ、前記表示部65には装置の作動状態の表示、或は前記測定点指標装置10に送る情報等の表示等が行われる。
【0037】
前記制御部9は本体部2と測距部5に分れていてもよく、一体となる場合にはどちらか一方をメイン制御部としてもよい。分けることにより、前記測距部5の分離が可能となる。
【0038】
図3、図4に於いて、前記測定点指標装置10を説明する。
【0039】
平板がL字状に曲げられた形状の主フレーム70の垂直部の前記本体部2と対峙する面(正面)に反射プレート71が後述するジンバル機構69を介して取付けられ、前記垂直部の背面には表示ユニット72が取付けられている。
【0040】
前記反射プレート71の両側縁には回転レーザ光線27の基準位置を示す指標71aであるV字欠切部が刻設され、又正面には反射部が設けられ、該反射部は縦長短冊状の偏光保存反射面73aと偏光変換反射面73b及び偏光保存反射面74aと偏光変換反射面74bが対の状態で中心線に対して対称に設けられている。前記偏光保存反射面73a,74aには再帰反射シート等が使用され、前記レーザ光線27が入射した場合に、偏光状態を保存したまま反射するものであり、前記偏光変換反射面73b,74bは再帰反射シートの上に更に1/4λ波長板が貼設されたものであり、前記レーザ光線27が入射した場合に位相を90°偏光して反射するものである。而して、前記反射プレート71、偏光保存反射面73a、偏光変換反射面73b、偏光保存反射面74a、偏光変換反射面74bは反射部を構成する。
【0041】
又、前記反射面73a,73b,74a,74bの下方には矩形形状の測距用反射面75が設けられ、該測距用反射面75の中心には受光窓76aが穿設されている。該受光窓76a対峙する様に受光窓76bが前記主フレーム70に穿設され、前記受光窓76bを通して測距光39が前記受光素子78に受光される様になっている。尚、前記受光窓76aは前記測距用反射面75中心でなくとも隣接していればよい。
【0042】
前記表示ユニット72は、前記受光素子78からの測距光39から通信データを分離抽出する信号処理部79を有している。前記受光素子78の受光中心と前記指標71a,71aを結ぶ直線との距離は、平行に射出される測距光39と回転レーザ光線27との間隔に等しくなっている。又、前記表示ユニット72は背面に表示部80を有し、該表示部80には前記信号処理部79で分離抽出した情報を表示する様になっている。
【0043】
前記測定点指標装置10を検出する為、前記受光部7は偏光、偏光保存反射面及び偏光に応じて受光する2受光素子16a,16bを具備している。これはノイズ光を受光して安易に誤作動を起こさない様にする為の構成である。然し、基本的に前記反射プレート71は図7の様な単なる2枚の再起反射面73a,74aでもよい。更に、誤作動を起こさない場所であれば1枚の単なる再起反射面でも可能である。
【0044】
2枚の再起反射面、偏光保存反射面又は偏光変換反射面から構成される場合には、前記基準光発光部6の円偏光に変換する前記1/4λ波長板20は必要なく、前記受光部7も1受光素子で構成される。
【0045】
上記した様に、前記反射プレート71は前記ジンバル機構69を介して前記主フレーム70に取付けられ、常に鉛直を維持し得る様になっている。前記ジンバル機構69について説明する。
【0046】
前記主フレーム70の垂直部中央には第1水平軸84が立設され、該第1水平軸84にジンバルフレーム86が揺動自在に取付けられている。前記反射プレート71の背面には左右一対のブラケット83が固着され、該ブラケット83と前記ジンバルフレーム86とは前記第1水平軸84と直交する第2水平軸85を介して連結されている。前記反射プレート71の背面下部には該反射プレート71が鉛直姿勢でバランスする様に、重り93が固着されている。
【0047】
前記主フレーム70の水平部には測定点設定部82が垂設されている。該測定点設定部82は指示ロッド87、巻尺91(図5参照)と2次元傾斜センサ88を有している。
【0048】
前記指示ロッド87は地表の測定位置を示すものであり、先端が尖った形状となっている。又、前記指示ロッド87は中空パイプを所要段に入子式としたもので伸縮可能であり、該指示ロッド87の自重により伸長する。前記巻尺91は線状材或はテープ等屈撓自在の線状部材91aを巻設した測定手段であり、該線状部材91aは前記指示ロッド87の内部に収納され、該指示ロッド87の先端に固着されている。従って、該指示ロッド87が自重で伸張するに従って、前記線状部材91aが引出され、前記巻尺91の目盛りを読むことで、或は前記線状部材91aの引出し量を検出することで高さ測定が可能である。測定結果は信号処理部79に入力される。
【0049】
尚、前記巻尺91のスケール読取り位置と前記指標71a迄の距離を予めスケールにオフセット値として加味しておけば、前記巻尺91の読みが直ちに前記測定点指標装置10の高さ、即ちレーザ光線27の照射高さとなる。前述した様に、前記反射プレート71はジンバル構造により鉛直に支持されるが、前記主フレーム70、指示ロッド87は一体であり、作業者により支持される。前記2次元傾斜センサ88は測定点指標装置10の傾き、回転レーザ装置に対して前後左右の傾きを検出する。その傾きに基づいて回転レーザ装置からの測定値及び高さの測定結果を補正して指示ロッドの指す場所の位置及び高さを表示する。又作業者が前記指示ロッド87を垂直に保持する為の傾斜検出器である。
【0050】
尚、前記反射プレート71はジンバル構造による支持でなく、球面座により上端からつり下げる様に支持してもよい。又、地面がコンクリートやタイルの場合は、前記指示ロッド87で傷をつけたくない場合には、先端にゴム等を取付けてもよい。
【0051】
以下作用を説明する。
【0052】
操作部64より回転レーザ装置1を駆動する。
【0053】
先ず該回転レーザ装置1の整準が行われ、前記傾斜検出部8からの傾斜検出信号に基づき前記回転レーザ装置1が水平の状態にセットされる。次に、前記発光素子11が発光され、レーザ光線27が前記ペンタプリズム22を経て水平方向に照射され、更に前記走査モータ25が駆動され、前記レーザ光線27が回転照射され、前記測定点指標装置10のサーチ状態となる。
【0054】
測定点指標装置10を作業者が持ち設定点又は求める予測位置に指示ロッドの先端を当てる。
【0055】
作業者は前記レーザ光線27が前記指標71aを通過する様に反射プレート71の高さ位置を調整する。前記レーザ光線27が前記指標71aを通過する状態に位置合わせすると、測距光39の高さは受光素子78の受光中心と一致する。前記レーザ光線27が偏光保存反射面73a、偏光変換反射面73b、偏光保存反射面74a、偏光変換反射面74bを通過することで反射され、反射光が前記ペンタプリズム22より入射し、ハーフミラー13、集光レンズ14を経て受光素子16a,16bが受光する。尚、受光素子16a,16bの受光により測定点指標装置10が検出されるとレーザ光線は往復走査に切替わる。
【0056】
前記偏光保存反射面73a、偏光保存反射面74aで反射された前記レーザ光線27は偏光状態が変わらず、前記偏光変換反射面73b、偏光変換反射面74bで反射された前記レーザ光線27は偏光の位相が90°偏向される。該レーザ光線27の偏光状態で前記偏光ビームスプリッタ15が光束を分割し、前記受光素子16aが偏光が保存された反射光を受光し、前記受光素子16bが偏光が変更された前記レーザ光線27を受光する。
【0057】
更に、前記偏光保存反射面73a、偏光保存反射面74a、前記偏光変換反射面73b、偏光変換反射面74bの配置から、前記受光部7は前記測定点指標装置10特有のパターンに従った受光信号の出力を行い、この受光信号を比較演算することで、各反射面での前記レーザ光線27を認識特定することができ、又どちらの方向から前記レーザ光線27が前記測定点指標装置10を横切っているかを知ることができる。従って、ノイズ光と該測定点指標装置10からの反射光を正確に区別でき誤操作が防止される。
【0058】
又測距部5を測定点指標装置10に向ける場合、前記受光部7が受光した時間と、前記方向検出器30が受光した時間とを計測し、前記ペンタプリズム22の回転速度から、前記測定点指標装置10に対する角度差を検出でき、該角度差に対応した分だけ前記方向制御用モータ57により本体部2を回転すればよい。或は、前記ペンタプリズム22を回転させた状態で、更に前記方向制御用モータ57を駆動し、前記本体部2を回転させ、前記受光部7と方向検出器30が前記レーザ光線27を同時に検出する点を求める。
【0059】
回動部3にエンコーダ26が設けられている場合には、前記測定点指標装置10からの反射光を受光した回動部3の回転位置が前記エンコーダ26により検出され、前記制御部9に入力され、更に前記方向検出器30が検出した前記回動部3の回転位置が前記制御部9に入力される。
【0060】
前記エンコーダ26が検出した前記回動部3の位置と前記方向検出器30が検出した前記回動部3の位置にずれがある時は、前記測距部5が前記測定点指標装置10に正対していない状態である。前記回動部3の回転位置のずれは前記制御部9で演算され、該制御部9は前記モータドライバ63を介して前記方向制御用モータ57を駆動し、前記ギア列56、回転軸55を介して前記本体部2を回転する。該本体部2の回転量は前記エンコーダ58により検出され、前記本体部2の回転量が前記回動部3の位置ずれ量に一致したところで前記本体部2の回転を停止する。而して、前記測距儀29から射出される前記測距光39は前記測距用反射面75、前記透過窓76を正確に照射する。又、往復走査になった場合には、上記した様に横切る左右の時間から中心及び一致するところを求め、ずれ量を補正する。
【0061】
該測距用反射面75からの反射光が前記測距儀29に入射され、前記回転レーザ装置1と測定点指標装置10間の距離が測定される。測距情報は該測距光39を変調する等の方法で測距光39に重合される。
【0062】
該測距光39は前記受光素子78により受光され、更に受光信号化される。前記信号処理部79は受光信号により測距情報を分離抽出すると共に高さ測定値と傾斜センサ88からの傾き信号とから測定点の位置と高さを補正し、前記表示部80に表示させ、記録手段に記憶させる。
【0063】
これは位置を3次元に測定する場合である。又、位置を特定する場合には、前記測定点指標装置10を保持する作業者は前記表示部80に表示された情報から前記測定点指標装置10を保持している位置が設定すべき点に合致しているかどうかを判断し、合致していなければ適正な位置となる様に移動する。
【0064】
該測定点指標装置10が設定位置となったところで、該指示ロッド87の先端により地表に印をつけ、測定結果を地面にマークする。
【0065】
図6は高さ方向の測定手段を目盛とした例を示し、前記指示ロッド87の円筒面に目盛り90を刻設したものである。
【0066】
図8及び図9は前記測定点指標装置10の第1の変更例、第2の変更例を示すものであり、該第1の変更例、第2の変更例に示す前記測定点指標装置10は、測定の途中、測定の終了後等に前記回転レーザ装置1に対して、動作命令を行う為の構成を有している。
【0067】
先ず、図8に示す前記測定点指標装置10は、前記測距部5の測距受光素子49又は前記回転レーザ装置1の受光部7に向けて拡散的に操作光を照射する発光部66を有している。前記表示ユニット72に設けられた操作ボタン(図示せず)からの指示により、予め定められた変調に従って操作光が前記回転レーザ装置1に向けて照射される。前記受光部7が操作光を受光し、受光結果に基づき、前記回転レーザ装置1側では予め定められた動作を行う。
【0068】
図9に示す前記測定点指標装置10は回転される前記レーザ光線27を利用し動作命令を行わせる。偏光保存反射面67a,67b,67c,67d及び偏光変換反射面68a,68b,68cが交互に又は幅を替えて回転方向に配列され、前記レーザ光線27の反射光が変調される。反射光は前記回転レーザ装置1側の受光部7に受光される。而して、回転方向に配列された各列の反射面は、バーコードと同等の機能を有し、前記受光部7で検出したパターンにより、前記回転レーザ装置1側では予め定められた動作を行う。尚、各列の反射面は間隔を置いて配列しても同様な効果が得られる。
【0069】
次に、図10〜図12により前記測定点指標装置10の第3の変更例を説明する。
【0070】
上記した様に前記反射プレート71は鉛直状態となるが、前記主フレーム70は作業者の支持状態により傾斜する場合がある。前記反射プレート71と主フレーム70が共に鉛直状態にある場合は、図4で示される様に、前記受光窓76aと受光窓76bの中心、即ち前記受光窓76aと受光素子78とが合致しており、前記受光窓76bを通過した前記測距光39はそのまま前記受光素子78に入射する。ところが、前記主フレーム70が傾斜した場合は、前記測距光39の光束中心と前記受光素子78とがずれてしまう。この為、該受光素子78に充分な光量が入射しないという問題が生ずる可能性がある。
【0071】
本第3の変更例では、前記受光窓76aに光束を拡散させる為、拡散レンズ100を嵌設している。該拡散レンズ100を設けることで、図12に示される様に、前記主フレーム70がどの方向に傾き、前記測距光39の光軸に対して前記受光素子78がずれたとしても該受光素子78には充分な光量が入射する。
【0072】
尚、前記反射プレート71と主フレーム70との間で鉛直方向の傾きが大きいという傾向があれば、シリンダレンズを用いればよく、又左右の方向に傾斜する傾向があれば、凹レンズを使用する。尚、レンズとしてはフレネルレンズを使用してもよいことは言う迄もない。
【0073】
上記実施の形態では前記測定点指標装置10が前記回転レーザ装置1に対して正対する様にし、精度の高い測定を目的としている。即ち、反射面が傾斜すると反射される測距光39、レーザ光線27が傾斜して測距距離に誤差を生じる等して測定精度が低下することがある。然し乍ら、通常の測定では、それ程の精度を要求されない場合があり、斯かる測定では図13、図14に示す測定点指標装置10の第4の変更例の様に、反射面がジンバル機構69で支持されず固定されていてもよい。尚、図13、図14中、図3、図4中で示したものと同一のものには同符号を付し説明を省略する。
【0074】
以上は回転レーザ装置1の回転レーザ光線27と測距装置の測距光39は、相互に平行であってそれぞれの装置より射出されている。これは従来の回転レーザ装置の発展型であって、測距装置を回転レーザ装置に取付け、これを回動装置上に設けて前記測定点指標装置10に向ける構造とした為である。
【0075】
然るに、そうでない場合は前記回転レーザ光27と測距光39は同軸から照射されてもよい。図15は該レーザ光線27と測距光39とを同軸に照射する回転レーザ装置1であり、図16は該回転レーザ装置1に対応する測定点指標装置10の第5の変更例である。
【0076】
図15は前記回転レーザ装置1の主要部を示しており、該回転レーザ装置1は前記本体部2、該本体部2に回転自在に設けられた前記回動部3、前記本体部2に着脱可能に設けられた測距部5とから構成され、前記本体部2には基準レーザ光線を発光する基準光発光部6、受光部7、傾斜検出部8、合焦光学系111が設けられ、前記測距部5は測距儀29を有する。
【0077】
前記基準光発光部6について説明する。
【0078】
ビームスプリッタ112を挟み一方の側に可視のレーザ光線27を発する第1レーザダイオード113が配設され、該第1レーザダイオード113の光軸上で該第1レーザダイオード113と前記ビームスプリッタ112との間にレーザ光線27を平行光束とするコリメータレンズ114が配設され、更に前記レーザ光線27の光軸上にはスキャン手段96が設けられ、又イメージローテータ108が回転自在に設けられている。
【0079】
前記スキャン手段96は前記回動部3の回転が停止している場合でも、前記レーザ光線27を回転方向に沿って往復走査させ、見かけ上の輝度を増大する。ここで走査手段としては、例えばミラーを振動させることで入射レーザ光線の進行方向を変化させるガルバノメータ、多面鏡を回転させ反射光を走査する回転多面鏡走査器、回折格子の方向、ピッチを空間的に変化させたホログラムをディスク上に複数形成し、回転させることにより前記レーザ光線27を走査させるホログラムディスク走査器又は音響光学素子等が挙げられる。
【0080】
前記回動部3による照射方向と前記スキャン手段96による照射方向の偏向を関連付ける為、前記スキャン手段96には偏向を検出する偏向検出手段(図示せず)が設けられている。該偏向検出手段としては前記スキャン手段96がホログラムディスクを回転する様な場合にはエンコーダを用い、前記スキャン手段96が音響光学素子を使用する場合では周波数を時間的にカウントし、前記回動部3のエンコーダ26が検出する位置と関連付け、演算にて実質の照射方向を検出する。
【0081】
前記イメージローテータ108は孔明き傘歯車110の回転軸上に設けられ、該孔明き傘歯車110は前記レーザ光線27の光軸を中心に回転自在に設けられている。前記イメージローテータ108は一回転により投影像を二回転する機能を有する。
【0082】
前記ビームスプリッタ112は前記第1レーザダイオード113、レーザ光線27を反射し、光源36からの測距光39を透過する。前記第1レーザダイオード113からのレーザ光線27は前記ビームスプリッタ112で反射され、孔明きミラー115を通り前記合焦光学系111を経てペンタプリズム22に向けられ、該ペンタプリズム22により偏向され、水平方向に照射される。前記合焦光学系111のレンズ群は前記ビームスプリッタ112と前記回動部3との間に設けられ、前記測距部5の測距データに基づいて合焦光学系駆動部(図示せず)がレンズ位置を調整して測距対象物の位置に前記レーザ光線27を合焦させる。
【0083】
前記回動部3を説明する。
【0084】
前記プリズムホルダ21は前記ビームスプリッタ112の射出レーザ光線の光軸を中心に回転自在に支持され、前記プリズムホルダ21には前記ペンタプリズム22が固定され、該ペンタプリズム22は前記基準光発光部6からのレーザ光線27を直角に偏向させる。前記プリズムホルダ21には該プリズムホルダ21(即ち前記ペンタプリズム22)の回転を検出する前記エンコーダ26が設けられている。
【0085】
前記受光部7は前記ペンタプリズム22より射出されたレーザ光線27が前記測定点指標装置10に反射され、反射光が前記回転レーザ装置1に入光した場合に反射光を検出するものである。
【0086】
前記プリズムホルダ21には前記走査ギア23が固着され、該走査ギア23には前記駆動ギア24が噛合し、該駆動ギア24は前記走査モータ25の駆動軸116に嵌着され、前記走査モータ25によって回転駆動される様になっている。又、前記駆動軸116には小傘歯車117が嵌着され、該小傘歯車117は前記孔明き傘歯車110と噛合し、該孔明き傘歯車110と前記小傘歯車117とのギア比は2:1となっており、前記ペンタプリズム22とイメージローテイタ108とはギア列109により2:1の減速比で連結され、前記ペンタプリズム22の二回転に対して前記イメージローテータ108が一回転する様になっている。このことで、前記ペンタプリズム22の回動に伴う前記スキャン手段96によるレーザ光線27の回転をキャンセルできる。
【0087】
前記傾斜検出部8は直交する2軸方向に前記X軸傾斜センサ17、Y軸傾斜センサ18を有し、前記ビームスプリッタ112の反射光軸が鉛直である場合に水平面を検出する。
【0088】
而して、前記X軸傾斜センサ17、前記Y軸傾斜センサ18は図15での状態での回転レーザ装置1の傾斜を検出する。
【0089】
前記測距儀29は図1に示したものと同様の構成を有し、前記測距儀29からの測距光39はビームスプリッタ112より入射し、前記本体部2とペンタプリズム22を介してレーザ光線と同軸に照射される。更に前記測定点指標装置10で反射され、前記ペンタプリズム22、ビームスプリッタ112等を経て入射される。図15に示す回転レーザ装置1が、前記測定点指標装置10に正対した場合、前記回動部3の回転動作は前記測定点指標装置10方向に固定され測距が行われるが、前記スキャン手段96によりレーザ光線27は往復動作を継続する。
【0090】
図16で示す前記測定点指標装置10は同軸の場合に使用され、前記指標71a、指標71aを結ぶ線上に測距用反射面75′を有している。又該測距用反射面75′は前記測距光39を透過するバンドパスフィルタが設けられており、前記測距用反射面75′で反射された反射光は測距光39のみとなって前記測距部5に入射する様になっている。前記測距用反射面75′を設けることで前記測距光39とレーザ光線27を分離でき、該測距光39のS/Nを向上させることができる。
【0091】
図17は測定点指標装置10の第6の変更例を示し、又該測定点指標装置10の反射プレート71部分を示している。前記透過窓76を円形とし、前記測距用反射面75も前記透過窓76に対して同心のリング状としてある。又、前記測距用反射面75の周囲に指標線101を刻印する。
【0092】
屋外で作業をする場合、回転照射している前記レーザ光線27は視認性が悪く、精度よく前記指標71aに合わせることが難しい。この場合、測距光39を可視光とし、該測距光39を位置合わせの基準光として使用する。該測距光39はスポット光で走査しないので、視認性が高い。該測距光39を基準に位置合わせを行う。即ち、該測距光39を前記指標線101に合わせる。前記測距光39とレーザ光線27とは平行で両者の距離は一定であるので、前記測距光39を前記指標線101に合わせることで、前記測定点指標装置10を精度よく水平基準位置にセッティングすることができる。
【0093】
回転レーザ光線(レーザ光線27)に可視レーザ光線を使用し、前記測距光39にも可視レーザ光線を使用した場合、一般に市販されている反射部材には再帰拡散性が生じる為、測距光光学系に回転レーザ光線が混合してしまい、ノイズ光となってしまう。これらの場合、回転レーザ光線と測距光を可視レーザ光線/不可視レーザ光線に分けておけば、前記測距儀29内部にノイズフィルタを設置することで、該ノイズフィルタによりノイズ光を除去することができる。
【0094】
屋外の直射日光を受ける場所等で前記測定点指標装置10を使用した場合には、前記レーザ光線27の視認性が劣り、走査される該レーザ光線27を前記指標71aに合致させることが困難な場合が生じる。
【0095】
図18に示す前記測定点指標装置10の第7の変更例では、作業者の視認に頼ることなく、正確に前記レーザ光線27を検知し、精度よく該測定点指標装置10を基準高さに設置できる様にしたものである。
【0096】
該測定点指標装置10では前記偏光変換反射面73bと前記偏光保存反射面74aとの間にもう1組の反射部材103を設けたものである。該反射部材103は前記反射プレート71の中心線上に設けられ、縦長短冊状をしており、対角線により2分割された2つの反射面を有している。
【0097】
一方の反射面は再帰反射面であり、前記レーザ光線27の偏光状態を保存して反射する偏光保存反射面103aであり、他方の反射面は1/4λ位相差部材が貼設され、前記レーザ光線27の偏光状態を変更して反射する偏光変換反射面103bである。
【0098】
而して、前記偏光保存反射面103aは倒立三角形形状であり、前記偏光変換反射面103bは正立三角形形状であり、前記反射部材103を水平方向に切断した場合の線分の長さは前記偏光保存反射面103aに於いては漸次減少し、前記偏光変換反射面103bに於いては漸次増大する。両者の線分長が一致した位置が中心であり、又その先の切断線は前記指標71aを通過する。
【0099】
前述した様に、前記受光素子16a,16bはそれぞれ偏光状態の異なるレーザ光線27を検出する様になっており、図19(A)示す様に、前記レーザ光線27が前記反射部材103を横切って走査した場合、前記偏光保存反射面103a、偏光変換反射面103bで反射された反射レーザ光線を前記受光素子16a,16bが受光して出力する受光信号は、図19(B)となる。而して、パルス幅t1,t2を比較することで、前記レーザ光線27の通過位置が中心より上か下かが分かり、又パルス幅t1,t2が等しくなる点を検出することで、前記測定点指標装置10の中心を検出することができる。尚、作業者の位置合わせを表示する方法として、表示部に矢印等を設け、矢印を点灯して前記測定点指標装置10の移動する方向を示してもよい。
【0100】
図20は図18の反射部を更に変更した前記測定点指標装置10の第8の変更例を示している。
【0101】
該測定点指標装置10では反射部105を4つの反射面106a,107b,107a,106bで構成したものであり、該反射面106a,107b,107a,106bは隣接して配置され、反射面106a,107aは偏光保存反射面であり、反射面106b,107bは偏光変換反射面である。又、前記反射面107bと反射面107aとの境界に前記反射部材103と同様な幅変化部が設けられている。
【0102】
前記測定点指標装置10の場合、前記反射面106a,107b,107a,106bを前記レーザ光線27が横切った場合、それぞれの反射面で交互に該レーザ光線27の偏光状態が変化し、又位置により前記4つの反射面の幅のパターンが異なることから、該レーザ光線27の走査している位置が前記受光素子16a,16bからの出力で検出することができる。
【0103】
図21は前記回転レーザ装置1の変更例を示している。
【0104】
図21中、図1中で示したものと同様のものには同符号を付し、その説明を省略する。
【0105】
回動装置4に本体部2を固着し、該本体部2を中心に該本体部2の周りを回転する回転部125を設ける。該回転部125にはリング状の従動歯車126が取付けられている。前記回動装置4はモータ127を有し、該モータ127の駆動歯車128は前記従動歯車126と噛合している。又、前記本体部2と前記測距部5(又は前記回動部125)との間にはエンコーダ129が設けられ、該エンコーダ129により前記測距部5の向きを検出可能となっている。
【0106】
而して、前記モータ127を駆動することで前記駆動歯車128、従動歯車126を介して前記測距部5が回転する。該測距部5を回転させつつ、前記回転部125を駆動して、前記レーザ光線27を回転照射すると前記測距部5が前記測定点指標装置10と正対していない状態では、前記受光素子16の反射光検出と前記方向検出器30のレーザ光線27検出とで時間のずれがあり、前記受光素子16と前記方向検出器30とで検出のずれがなくなった状態で前記測距部5が前記測定点指標装置10と正対する。従って、前記受光素子16と前記方向検出器30との間で検出のずれがない状態での前記エンコーダ129の検出角度を求めれば、この検出角度が前記測距部5が前記測定点指標装置10と正対する角度となる。
【0107】
尚、前記回転レーザ装置1は3次元傾斜検出器である傾斜検出部8を具備しており、前記回転レーザ装置1を90°倒しても使用することができ、この場合、該回転レーザ装置1により鉛直平面を形成することができる。又、前記実施の形態では通信手段として光通信を用いたが、無線通信を用いてもよいことは言う迄もない。更に、前記2次元傾斜センサ88により、前記測定点指標装置10の傾斜が検出され、作業者は感覚に頼って鉛直を出すのではないので、該測定点指標装置10の支持の状態は正確であり、特に高い精度が要求されない場合は、前記ジンバル機構69を省略し、前記反射プレート71を前記主フレーム70に直接取付ける様にしてもよい。
【0108】
以下、本発明の実施例について説明する。
【0109】
【実施例1】
以下、位置情報に基づいて測定点の位置決めする方法について説明する。
【0110】
回転レーザ装置1は測定点指標装置10迄の距離と回転角度(方向角)を測定することができる。該測定点指標装置10は、測定位置の位置情報を記憶する記憶手段を設けると共に、前記回転レーザ装置1からの距離と方向角から現在の位置を算出する現在位置演算プログラムを備える。
【0111】
先ず、前記回転レーザ装置1を測定地点をカバーする地点に配置する。次に既知点上に前記測定点指標装置10を立てる。前記回転レーザ装置1が前記測定点指標装置10を検知し、前記回転レーザ装置1本体をその方向に向け測定を開始する。
【0112】
該回転レーザ装置1から前記測定指標装置10に距離と方向角が送信される。該測定点指標装置10は通信手段により、現測定地点が基準点であることを指令する。該指令により前記回転レーザ装置1は基準点の距離と方向をセットする。この時方向角はリセットされる。
【0113】
基準点である第1地点から測定点である第2地点へ前記測定点指標装置10を移動する。同様に前記回転レーザ装置1が測定を開始する。同様に、測定点指標装置10はレーザ光線の示す高さを基準に測定点の高さ及び測定点指標装置10の傾きを検出する。前記回転レーザ装置1から前記測定点指標装置10に距離と方向角が送信される。該測定点指標装置10は距離と方向角及び高さを検出した傾きで補正し、現在地点を算出する。
【0114】
【実施例2】
次に位置、面積等を測定する方法について説明する。
【0115】
回転レーザ装置1は測定点指標装置10までの距離と回転角度(方向角)を測定することができる。該測定点指標装置10は、前記回転レーザ装置1からの距離と方向角、高さ測定値、装置の傾きから現在の位置を算出する現在位置演算プログラムを備える。更に、例えば測地作業の場合には土地形状に応じて測定し、測定結果から面積及び距離、傾斜、体積等を算出する測量プログラムを内蔵する。
【0116】
先ず、前記回転レーザ装置1を測定地点をカバーする地点に配置する。次に既知点上に前記測定点指標装置10を立てる。前記回転レーザ装置1が前記測定点指標装置10を検知し、前記回転レーザ装置1本体をその方向に向け測定を開始する。
【0117】
該回転レーザ装置1から前記測定指標装置10に距離と方向角が送信される。該測定点指標装置10は通信手段により、現測定地点が基準点であることを前記回転レーザ装置1に指令する。該指令により前記回転レーザ装置1は基準点の距離と方向をセットする。この時方向角はリセットされる。
【0118】
基準点である第1地点から測定点である第2地点へ前記測定点指標装置10を移動する。同様に前記回転レーザ装置1が測定を開始する。新たに送信された距離と方向角、前記測定点指標装置10が測定した高さ、装置の傾きから移動後の現在地点を算出する。該測定点指標装置10は通信手段により、現在位置を記憶し、次の測定地点の測定に備えることを前記回転レーザ装置10に指令する。複数の地点を決定する場合にはこれを繰返す。
【0119】
測定終了後、内蔵された測量プログラムを作動させ、面積、測定点間の距離、傾斜、体積等目的とする所定の測量結果を得る。
【0120】
【発明の効果】
以上述べた如く本発明によれば、測定点の高さを含む位置の測定、所定点についての測量を容易に而も作業場所に限定されず行うことができ、又回転レーザ装置による測定点指標装置サーチ時間が大幅に短縮し、作業効率が向上するという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示す構成概略図である。
【図2】同前実施の形態の制御ブロック図である。
【図3】本発明の実施の形態で使用される測定点指標装置の正面図である。
【図4】同前測定指標装置の側断面図であり、図3のA−A矢視図である。
【図5】前記測定点指標装置に用いられる指示ロッドの断面図である。
【図6】指示ロッドの他の例を示す図である。
【図7】本発明に係る他の測定点指標装置を示す要部正面図である
【図8】本発明の測定点指標装置の第1の変更例を示す要部正面図である。
【図9】本発明の測定点指標装置の第2の変更例を示す要部正面図である。
【図10】本発明の測定点指標装置の第3の変更例を示す要部正面図である。
【図11】同前測定点指標装置の要部断面図であり、図10のB−B矢視図である。
【図12】同前図10のB−B矢視図である。
【図13】本発明の測定点指標装置の第4の変更例を示す正面図である。
【図14】同前測定点指標装置の断面図であり、図13のC−C矢視図である。
【図15】本発明の他の実施の形態を示す概略構成図である。
【図16】本発明の測定点指標装置の第5の変更例を示す要部正面図である。
【図17】本発明の測定点指標装置の第6の変更例を示す要部正面図である。
【図18】本発明の測定点指標装置の第7の変更例を示す要部正面図である。
【図19】(A)(B)は反射部材からの反射光を受光した場合の受光信号を示す図である。
【図20】本発明の測定点指標装置の第8の変更例を示す要部正面図である。
【図21】本発明の更に他の実施の形態を示す要部説明図である。
【符号の説明】
1 回転レーザ装置
2 本体部
3 回動部
4 回動装置
5 測距部
6 基準光発光部
7 受光部
8 傾斜検出部
10 測定点指標装置
25 走査モータ
26 エンコーダ
27 レーザ光線
29 測距儀
30 方向検出器
39 測距光
57 方向制御用モータ
58 エンコーダ
69 ジンバル機構
71 反射プレート
72 表示ユニット
75 測距用反射面
79 信号処理部
80 表示部
82 測定点設定部
93 重り
96 スキャン手段
100 拡散レンズ
108 イメージローテイタ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a position measurement device for performing position measurement and position setting in a construction site, indoor interior work, and the like.
[0002]
[Prior art]
The most common three-dimensional position measuring device is a GPS (Global Positioning System).
[0003]
GPS receives radio waves emitted from artificial satellites and determines the positions of measurement points. In addition, there is a type in which a target object tracking function is provided in a total station which is an automatic surveying instrument, and a prism is provided in the target object to measure the position of the target object.
[0004]
In the measurement method using the total station, tracking light is emitted from the total station, the tracking light is reflected by the prism, and the reflected light is received by the total station so that the target object is detected, and the target object is detected by the range finder. It measures the distance to an object.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Measurement and position setting using the above GPS 3D measuring device requires radio waves from artificial satellites, so radio waves necessary for surveying cannot be received indoors or in places with radio interference, etc., so use is limited However, there is a problem that it cannot be used.
[0006]
In addition, in order to detect a target object in a total station equipped with a tracking function in recent years, it is necessary to scan the tracking light randomly in the vertical and horizontal directions until the position where the tracking light is reflected by the prism is detected all around. There is a long working time. Further, since the total station uses a theodolite equipped with a distance measuring instrument as a basic device, there is a problem that the structure becomes complicated and expensive.
[0007]
In view of such circumstances, the present invention uses a rotating laser device, is a simple and inexpensive device, and is surely simple regardless of the outdoors, indoors, places where there are obstacles affecting radio wave reception, etc. Thus, the position of the object can be quickly measured or the target object can be positioned at a predetermined position.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present invention comprises a rotating laser device that rotates and irradiates a laser beam at a predetermined height, and a measurement point indicator device that has a reflecting portion that receives the laser beam and reflects it toward the rotating laser device. The point indicator device relates to a position measuring device having means for indicating a measuring position, a two-dimensional inclination sensor for detecting the inclination of the device, and a distance measuring means for measuring a distance to the measuring position, and a laser beam is previously applied. It comprises a rotary laser device that irradiates and rotates at a predetermined inclination and a measurement point index device that has a reflecting portion that receives the laser beam and reflects it toward the rotary laser device, and the measurement point index device indicates a measurement position. And a position measuring device having a two-dimensional tilt sensor for detecting a tilt of the device and a distance measuring unit for measuring a distance to the measuring position, and the rotating laser device is rotated by the rotation laser device. A main body for rotating the laser beam, a measuring unit for measuring up to the measuring point index device, and a transmitting unit for transmitting a measurement result to the measuring point index device, the measuring point index device transmitting And a position measuring device having a calculation program for calculating a position indicating the received measurement result based on a measurement result obtained by measuring the received measurement result with the main body of the device. A main body that rotates and irradiates light; a measurement unit that performs measurement up to the measurement point index device; and a transmission unit that transmits a measurement result to the measurement point index device. The present invention relates to a receiving means for receiving a measurement result, a position measuring device having a display unit for calculating a position to be indicated based on the received measurement result, and displaying the result, and the rotating laser device is connected to the measurement point. Measure the distance to the target device and the direction angle, the measuring point index device measures the distance to the measuring position and the inclination of the measuring point index device itself, and calculates the indicated position based on the measurement result from the rotating laser device And a position measurement device comprising a program for obtaining a predetermined result based on the calculation result, and a rotary drive unit for rotating the main body by the rotary laser device, and the laser beam to be rotated. A direction detector that detects and detects the measurement direction of the measurement unit provided in the main body, and the direction of the laser beam reflected from the measurement point indicator device matches with the direction of measurement detected by the direction detector In addition, the present invention relates to a position measurement device that controls the rotation drive unit with the measurement unit directed toward the measurement point index device, and the main body unit scans the laser beam to be rotated along the rotation direction. And a position measuring device having a vertically movable indicator rod for indicating a measurement position. The present invention relates to a position measuring device in which a reflecting portion is vertically supported by a universal support means, and the measuring point indicator device includes a main frame that supports the reflecting portion, and the light receiving portion is emitted from the main body portion. A reflecting surface for reflecting the distance measuring light is provided, and a transmission window is provided adjacent to the reflection surface. The main frame includes a light receiving element for receiving the distance measuring light through the transmission window. Relates to a position measuring device provided with a diffusing lens, and the indicator rod is extendable, and relates to a position measuring device that indicates a measurement point at the tip, and to a position measuring device in which the indicator rod is a scale. In front of you The indicating rod is movable or extendable, and is related to a position measuring device that measures the distance to the measuring position indicated by detecting the moving amount or the expanding / contracting amount of the indicating rod, and the measuring point that indicates the measuring position. A position measuring device comprising an index device and a rotating laser device for measuring a distance and a direction angle to the measurement point index device, the height of which is indicated by the laser beam, wherein the measurement point index device is a measurement position based on the laser beam. And a calculation program for calculating an indicated position based on a measurement result from the rotating laser device, the rotating laser device instructing the measuring point indicator device A first step of detecting and measuring a known point; a second step of recognizing that the rotary laser device is a reference position by communication means from the measurement point index device; A third step in which the rotating laser device measures the measurement point index device for indicating a fixed point; a fourth step in which the measurement point index device measures the height of a reference position and the inclination of the measurement point index device itself; The present invention relates to a position measuring method for specifying an indicated position, which includes a fifth step for specifying an indicated position from the measurement results of four steps and the third step, and also to a measurement point index device for indicating a measurement position and the measurement point index device. A position measuring device comprising a rotating laser device for measuring a distance and a direction angle of the measuring point index device, wherein the measuring point index device measures the distance to the measuring position and the inclination of the measuring point index device itself with reference to the laser beam. In addition to calculating the indicated position based on the measurement result and the measurement result from the rotary laser device, a calculation program and a program for obtaining a predetermined result based on the calculation result are provided. The rotating laser device recognizes that the rotating laser device is a reference position by a first step of detecting and measuring a known point indicated by the measuring point index device and a communication means from the measuring point index device. A second step, a third step in which the rotating laser device measures the measurement point indicator device for indicating a measurement point, and a second step in which the measurement point indicator device measures the height of a reference position and the inclination of the measurement point indicator device itself. Position measurement that obtains a predetermined result comprising four steps, a fifth step that calculates the indicated position from the measurement results of the fourth step and the third step, and a sixth step that executes the program based on the calculation result It concerns the method.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0010]
The present invention irradiates and rotationally scans a visible laser beam to form a reference line and a reference plane, receives the laser beam from the rotary laser device, and reflects the laser beam toward the rotary laser device. A measuring point index device (target object) that measures the horizontal position and height of the point indicated by the measuring point index device.
[0011]
The rotating laser device indicates a reference height with a laser beam to the measurement point indicator device, and provides position information to the measurement point indicator device from the measured distance and direction angle. The measuring point index device measures the distance (length) between the instructed measuring point and the laser beam, and detects the tilt of the device itself. The position information of the measurement point index device is corrected based on the distance and the inclination, and the position of the designated measurement point is obtained. As a case where the present invention is implemented, (1) when obtaining the position of a measurement point, (2) the position may be determined based on data.
[0012]
FIG. 1 shows a main part of a
[0013]
The reference
[0014]
The reference
[0015]
The
[0016]
A condensing
[0017]
The
[0018]
The
[0019]
Thus, the
[0020]
The said
[0021]
The
[0022]
The
[0023]
The
[0024]
The
[0025]
The
[0026]
The
[0027]
The
[0028]
The distance measuring
[0029]
Ranging light 39 from the
[0030]
Further, the internal reference light 39a emitted from the
[0031]
The distance measuring
[0032]
The
[0033]
The
[0034]
The controller 9 will be described with reference to FIG.
[0035]
Signals from the
[0036]
An
[0037]
The control unit 9 may be divided into the
[0038]
3 and 4, the measurement
[0039]
A
[0040]
A V-shaped notch that is an
[0041]
A rectangular distance
[0042]
The
[0043]
In order to detect the measurement
[0044]
In the case of two recurrence reflecting surfaces, a polarization preserving reflecting surface, or a polarization converting reflecting surface, the quarter-
[0045]
As described above, the
[0046]
A first
[0047]
A measurement
[0048]
The
[0049]
Note that if the distance between the scale reading position of the
[0050]
The
[0051]
The operation will be described below.
[0052]
The
[0053]
First, leveling of the
[0054]
The operator holds the measuring
[0055]
The operator adjusts the height position of the
[0056]
The polarization state of the
[0057]
Further, from the arrangement of the polarization preserving / reflecting
[0058]
When the
[0059]
When the
[0060]
When there is a difference between the position of the
[0061]
Reflected light from the
[0062]
The
[0063]
This is a case where the position is measured in three dimensions. Further, when specifying the position, the operator holding the measurement
[0064]
When the measurement
[0065]
FIG. 6 shows an example in which the measuring means in the height direction is a scale, and a scale 90 is engraved on the cylindrical surface of the indicating
[0066]
8 and 9 show a first modified example and a second modified example of the measurement
[0067]
First, the measurement
[0068]
The measurement
[0069]
Next, a third modification of the measurement
[0070]
As described above, the
[0071]
In the third modification, a
[0072]
If there is a tendency that the vertical inclination between the reflecting
[0073]
In the above embodiment, the measurement
[0074]
As described above, the
[0075]
However, if not, the
[0076]
FIG. 15 shows the main part of the
[0077]
The reference
[0078]
A
[0079]
The scanning means 96 increases the apparent brightness by causing the
[0080]
In order to associate the irradiation direction by the
[0081]
The
[0082]
The
[0083]
The said
[0084]
The
[0085]
The
[0086]
The
[0087]
The
[0088]
Thus, the
[0089]
The
[0090]
The measurement
[0091]
FIG. 17 shows a sixth modification of the measurement
[0092]
When working outdoors, the
[0093]
When a visible laser beam is used as the rotating laser beam (laser beam 27) and a visible laser beam is also used as the
[0094]
When the measurement
[0095]
In the seventh modification of the measurement
[0096]
In the measuring
[0097]
One reflecting surface is a retroreflecting surface, which is a polarization preserving reflecting
[0098]
Thus, the polarization preserving
[0099]
As described above, the
[0100]
FIG. 20 shows an eighth modification of the measurement
[0101]
In the measurement
[0102]
In the case of the measurement
[0103]
FIG. 21 shows a modification of the
[0104]
In FIG. 21, the same components as those shown in FIG.
[0105]
The
[0106]
Thus, by driving the
[0107]
The
[0108]
Examples of the present invention will be described below.
[0109]
[Example 1]
Hereinafter, a method for positioning the measurement point based on the position information will be described.
[0110]
The
[0111]
First, the
[0112]
A distance and a direction angle are transmitted from the
[0113]
The measurement
[0114]
[Example 2]
Next, a method for measuring the position, area, etc. will be described.
[0115]
The
[0116]
First, the
[0117]
A distance and a direction angle are transmitted from the
[0118]
The measurement
[0119]
After the measurement is completed, the built-in survey program is activated to obtain a predetermined survey result such as area, distance between measurement points, inclination, volume, and the like.
[0120]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the measurement of the position including the height of the measurement point and the survey of the predetermined point can be easily performed without being limited to the work place. The device search time is greatly shortened and the work efficiency is improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a control block diagram of the previous embodiment.
FIG. 3 is a front view of a measurement point index device used in the embodiment of the present invention.
4 is a side sectional view of the previous measurement index device, and is a view taken in the direction of arrows AA in FIG. 3;
FIG. 5 is a cross-sectional view of an indicator rod used in the measurement point indicator device.
FIG. 6 is a view showing another example of an indicating rod.
FIG. 7 is a front view of a main part showing another measuring point indexing device according to the present invention.
FIG. 8 is a main part front view showing a first modification of the measurement point indexing device of the present invention.
FIG. 9 is a main part front view showing a second modification of the measurement point indexing device of the present invention.
FIG. 10 is a main part front view showing a third modification of the measurement point indexing device of the present invention.
11 is a cross-sectional view of the main part of the previous measurement point indicator device, and is a view taken along the line BB in FIG.
12 is a view taken along arrow BB in FIG.
FIG. 13 is a front view showing a fourth modification of the measurement point index device of the present invention.
14 is a cross-sectional view of the previous measurement point indicator device, and is a view taken along the line CC in FIG.
FIG. 15 is a schematic configuration diagram showing another embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a main part front view showing a fifth modification of the measurement point indexing device of the present invention.
FIG. 17 is a front view of main parts showing a sixth modification of the measurement point indexing device of the present invention.
FIG. 18 is a main part front view showing a seventh modification of the measurement point indexing device of the present invention.
FIGS. 19A and 19B are diagrams showing received light signals when reflected light from a reflecting member is received.
FIG. 20 is a main part front view showing an eighth modification of the measurement point indexing device of the present invention.
FIG. 21 is an explanatory diagram of relevant parts showing still another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Rotating laser device
2 Body
3 Rotating part
4 Rotating device
5 Ranging section
6 Reference light emitter
7 Light receiver
8 Inclination detector
10 Measuring point index device
25 Scanning motor
26 Encoder
27 Laser beam
29 Rangefinder
30 direction detector
39 Distance measuring light
57 Directional control motor
58 Encoder
69 Gimbal Mechanism
71 Reflection plate
72 display units
75 Reflective surface for distance measurement
79 Signal processor
80 display section
82 Measurement point setting section
93 weights
96 Scanning means
100 diffuser lens
108 Image Rotator
Claims (14)
前記回転レーザ装置は、前記測定点指標装置の前記反射部迄の距離と方向角を測定する測定手段と、
該測定手段による測定結果を前記測定点指標装置に送信する送信部とを有し、
前記測定点指標装置は、測定位置を指示する手段と、
測定点指標装置の傾きを検出する2次元傾斜センサと、
前記反射部から前記測定位置迄の長さを測定する長さ測定手段と、
前記回転レーザ装置から送信される前記測定結果を受信する受信手段と、
受信した測定結果と前記傾きと前記長さとから前記測定位置を演算する演算プログラムとを有することを特徴とする位置測定装置。A rotating laser device that rotates and irradiates a laser beam at a reference height, and a measurement point index device that has a reflecting portion that receives the laser beam and reflects it toward the rotating laser device,
The rotating laser device comprises a measuring means for measuring a distance and a direction angle to the reflecting portion of the measuring point index device;
A transmission unit for transmitting the measurement result by the measurement means to the measurement point indicator device;
The measuring point indicator device comprises means for instructing a measurement position,
A two-dimensional tilt sensor for detecting the tilt of the measuring point index device;
A length measuring means for measuring the length of up to the measurement position from the reflection portion,
Receiving means for receiving the measurement result transmitted from the rotating laser device;
A position measuring apparatus comprising: a calculation program for calculating the measurement position from the received measurement result, the inclination, and the length .
前記回転レーザ装置が前記測定点指標装置が指示する既知点を検知及び測定する第1ステップと、前記測定点指標装置からの通信手段により基準位置であることを前記回転レーザ装置が認識する第2ステップと、測定点を指示する前記測定点指標装置を前記回転レーザ装置が測定する第3ステップと、前記測定点指標装置が基準位置の高さと測定点指標装置自身の傾きを測定する第4ステップと、該第4ステップ及び前記第3ステップの測定結果から指示位置を特定する第5ステップからなることを特徴とする位置測定方法。A position measurement device comprising a measurement point indicator device for indicating a measurement position and a rotating laser device for indicating a reference height with a laser beam and measuring a distance and a direction angle to the measurement point indicator device, the measurement point indicator device Has a calculation program for calculating the indicated position based on the measurement result from the rotating laser device, while measuring the length to the measurement position and the inclination of the measurement point index device itself with reference to the laser beam,
A first step in which the rotating laser device detects and measures a known point indicated by the measuring point index device; and a second step in which the rotating laser device recognizes that the rotating laser device is a reference position by communication means from the measuring point index device. A third step in which the rotating laser device measures the measurement point indicator device for indicating a measurement point; and a fourth step in which the measurement point indicator device measures the height of a reference position and the inclination of the measurement point indicator device itself. If, fourth step and the third position measuring method characterized by and Turkey, such a fifth step for identifying the indicated position from the measurement result of step.
演算結果に基づいて面積、距離、傾斜、体積の少なくとも1つを算出するプログラムを備え、
前記回転レーザ装置が前記測定点指標装置が指示する既知点を検知及び測定する第1ステップと、前記測定点指標装置からの通信手段により基準位置であることを前記回転レーザ装置が認識する第2ステップと、測定点を指示する前記測定点指標装置を前記回転レーザ装置が測定する第3ステップと、前記測定点指標装置が基準位置の高さと測定点指標装置自身の傾きを測定する第4ステップと、前記第4ステップ及び前記第3ステップの測定結果から指示位置を演算する第5ステップと、演算結果を基に前記プログラムを実行する第6ステップからなることを特徴とする位置測定方法。A position measuring device comprising a measuring point index device for indicating a measuring position and a rotating laser device for measuring a distance and a direction angle to the measuring point index device, wherein the measuring point index device is a measuring position with reference to a laser beam. While measuring the distance to and the inclination of the measuring point index device itself, calculating the indicated position based on the measurement result and the measurement result from the rotary laser device ,
Based on the computation results with the area, distance, inclination, a program that calculates at least one of the volume,
A first step in which the rotating laser device detects and measures a known point indicated by the measuring point index device; and a second step in which the rotating laser device recognizes that the rotating laser device is a reference position by communication means from the measuring point index device. A third step in which the rotating laser device measures the measurement point indicator device for indicating a measurement point; and a fourth step in which the measurement point indicator device measures the height of a reference position and the inclination of the measurement point indicator device itself. When the position measurement, wherein a fifth step of calculating a pointed position from the measurement result of the fourth step and said third step, and Turkey, such a sixth step of executing the program on the basis of the computation result Method.
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