JP4913388B2 - レーザ測量装置 - Google Patents

Description

本発明は、レーザ光線を回転照射し、水平面或は所望の傾斜面を形成するレーザ測量装置に関するものである。

建築作業、土木作業に於いて必要な基準線、基準面は、レーザ光線を回転照射することで形成されており、従来、水平基準面を形成すると共に所望の傾斜角の傾斜基準面を形成可能なレーザ測量装置として、特許文献１又は、特許文献２に示されるものが知られている。

特許文献１に示されるレーザ測量装置１０は、図５に示される様に、レーザ光線１３を回転照射し、２方向に傾動可能な投光器１と、該投光器１を２方向に傾動させる２組の傾動機構２と、前記投光器１の軸心に対して直角な平面３上に設けられ、２方向の傾斜を検出する２組の固定傾斜検出器４と、前記投光器１の軸心に対して交差し、２方向に傾斜可能な傾動平面５上に設けられた２組の傾動傾斜検出器６と、前記傾動平面５を２方向に傾動させる２組の傾斜設定機構７とを有している。

水平面を形成する場合は、前記固定傾斜検出器４が水平を示す様に、又前記傾動傾斜検出器６が水平を示す様に該傾動傾斜検出器６を前記固定傾斜検出器４に合致させ、該固定傾斜検出器４と前記傾動傾斜検出器６が水平を検出する様に、前記投光器１を整準させ、該投光器１からレーザ光線１３を回転照射することで水平基準面を得る。

又、傾斜基準面を形成する場合は、前記固定傾斜検出器４を基準に前記傾斜設定機構７により前記傾動傾斜検出器６を傾斜させる。該傾動傾斜検出器６の傾斜は、前記傾斜設定機構７が前記傾動平面５に機械的変位を与えることで為される。

この傾斜させた傾動傾斜検出器６が水平を示す様に前記傾動機構２により前記投光器１を整準することで、該投光器１を所望の方向に傾斜させることができ、該投光器１からレーザ光線１３を回転照射することで傾斜基準面を得る。

又、特許文献２に示されるレーザ測量装置１５は、図６に示される様に、レーザ光線１３を回転照射し、２方向に傾動可能な投光器１と、該投光器１を２方向に傾動させる２組の傾動機構２と、前記投光器１に設けられ該投光器１に対し第１の方向の傾斜角を設定可能な第１傾斜設定部８ａと、前記投光器１に設けられ該投光器１に対し前記第１の方向と直交する第２の方向の傾斜角を設定可能な第２傾斜設定部８ｂ（図示せず）とを有している。

又、前記第１傾斜設定部８ａは、第１傾斜角検出器９ａと第１傾斜センサ１１ａ，１２ａと前記第１傾斜角検出器９ａを傾動させる第１傾斜設定機構７ａを有し、前記第２傾斜設定部８ｂは、第２傾斜角検出器９ｂ（図示せず）と第２傾斜センサ１１ｂ，１２ｂ（いずれも図示せず）と前記第２傾斜角検出器９ｂを傾動させる第２傾斜設定機構７ｂ（図示せず）を有している。

前記レーザ測量装置１５で傾斜設定を行う場合、前記傾斜設定機構７ａにより前記第１傾斜角検出器９ａが検出する角度が目標角度と同じ数値で逆方向に傾斜され、次に前記傾動機構２により、前記第１傾斜センサ１１ａが水平を検知する様に前記投光器１を傾動させ、前記第１傾斜センサ１１ａが水平を検知した状態に設定することで、傾斜面の設定が完了する。

然し乍ら、前者のレーザ測量装置では、傾斜設定機構が傾斜２方向にそれぞれ必要であると共に機構が複雑であり、更に傾斜角の設定の精度は機構部の機械精度に依存しており、又機構部が経時的に摩耗等した場合、設定角の精度に影響するという問題を有していた。

後者のレーザ測量装置では、傾斜角設定を傾斜角検出器で行っているので、傾斜角の設定の精度が機構部の機械精度に依存し、又摩耗等による設定精度の低下は回避できるが、傾斜設定機構が傾斜２方向にそれぞれ必要であるので、機構が複雑であるという問題を有していた。

特開平６−２６８６１号公報

特開２００１−２８０９６４号公報

本発明は斯かる実情に鑑み、簡単な構造でレーザ基準面を所望の方向に傾斜設定可能であり、傾斜設定精度が高いと共に再現維持精度の高いレーザ測量装置を提供するものである。

本発明は、レーザ光線を回転照射すると共に傾動可能なレーザ投光器と、該レーザ投光器を傾動させる傾動部と、該傾動部と前記レーザ投光器とを一体に水平方向に回転させる回動部と、前記レーザ投光器を前記回動部に対して傾斜させ、目標傾斜角を設定する傾斜設定部と、前記レーザ投光器の傾きを検出する傾斜角検出器と、前記傾斜設定部に直交する２方向に設けられ、水平を検知する傾斜センサと、前記回動部の水平回転角を検出する水平角検出部と、前記傾斜センサの検出結果及び前記水平角検出部の検出結果に基づき前記回動部の回転角を制御する演算制御部とを具備したレーザ測量装置に係り、又前記傾動部が、直交するＸ方向傾動部と、Ｙ方向傾動部から成り、前記傾斜設定部が基準位置の状態で、前記傾斜センサが水平を検知する様前記レーザ投光器を整準することで、該レーザ投光器が鉛直に整準されるレーザ測量装置に係り、又前記レーザ投光器から水平方向に傾動アームが延出され、前記傾動部は前記傾動アームを介して前記レーザ投光器を傾動させ、前記傾斜角検出器は前記傾動アームの傾斜を検出するレーザ測量装置に係り、更に又前記傾斜角検出器は、前記傾動アームに追従して上下するアブソリュートパターンと、該アブソリュートパターンに対峙して固定的に設けられた位置検出器とを具備し、該位置検出器によって前記アブソリュートパターンを検出することで、前記傾動アームの基準位置からの傾斜角を検出するレーザ測量装置に係るものである。

本発明によれば、レーザ光線を回転照射すると共に傾動可能なレーザ投光器と、該レーザ投光器を傾動させる傾動部と、該傾動部と前記レーザ投光器とを一体に水平方向に回転させる回動部と、前記レーザ投光器を前記回動部に対して傾斜させ、目標傾斜角を設定する傾斜設定部と、前記レーザ投光器の傾きを検出する傾斜角検出器と、前記傾斜設定部に直交する２方向に設けられ、水平を検知する傾斜センサと、前記回動部の水平回転角を検出する水平角検出部と、前記傾斜センサの検出結果及び前記水平角検出部の検出結果に基づき前記回動部の回転角を制御する演算制御部とを具備したので、簡単な構成で傾斜基準面の設定が可能となるという優れた効果を発揮する。

以下、図面を参照しつつ本発明を実施する為の最良の形態を説明する。

図１、図２により本発明に係るレーザ測量装置２０を説明する。

該レーザ測量装置２０は主に、台座部２１、該台座部２１に回転可能に設けられた回動部２２、該回動部２２に傾動可能に設けられたレーザ投光器２３、該レーザ投光器２３の上端に回転可能に設けられた回転照射部２４、前記台座部２１と前記回動部２２間に設けられた水平角検出部２５、前記回動部２２と前記レーザ投光器２３間に設けられた傾動部２６、前記レーザ投光器２３に設けられた傾斜設定部２７、制御部２８、操作部３０を具備し、前記回動部２２、前記レーザ投光器２３、前記回転照射部２４、前記傾斜設定部２７等の機構部はケース１０２内に収納され、該ケース１０２は前記機構部と一体に回転可能となっている。又前記ケース１０２の上面には照星照門１０３が設けられ、該照星照門１０３によって傾斜方向を視準できる様になっている。前記操作部３０は前記ケース１０２に一体に設けられ、或は遠隔操作可能な様に分離して設けられており、操作釦、表示部等を具備している。

以下、構成の詳細を説明する。

前記台座部２１は、前記レーザ測量装置２０を支持する為のベース３１を有し、該ベース３１には支軸３２が上方に突設されている。前記回動部２２は中空の回転軸３４を有し、該回転軸３４に前記支軸３２が軸受３３を介して内嵌し、前記回転軸３４は前記支軸３２に回転自在に支持されている。

前記ベース３１には旋回モータ３５が設けられ、該旋回モータ３５の出力軸には旋回駆動ギア３６が嵌着されている。前記回転軸３４には旋回従動ギア３７が設けられ、該旋回従動ギア３７は前記旋回駆動ギア３６に噛合し、前記回転軸３４は前記旋回モータ３５によって旋回される様になっている。

前記水平角検出部２５について説明する。本実施の形態では、該水平角検出部２５として以下の構成を有するアブソリュートエンコーダが用いられる。前記回転軸３４の下端には水平角分度盤３８が設けられ、該水平角分度盤３８に対向する水平角検出器３９，４０が前記ベース３１に設けられている。又、前記水平角検出器３９，４０は、同一円周上の１８０°の位置に配置されている。該水平角検出器３９，４０に対向して２つの発光器４１，４２が設けられ、該発光器４１，４２で発光された光を前記水平角分度盤３８を通して前記水平角検出器３９，４０が受光する様になっている。

前記水平角検出器３９と水平角検出器４０を１８０°の位置に設け、両検出結果の平均値を求めることで、偏心等による誤差が相殺され、高い精度の角度検出が可能となる。

前記水平角分度盤３８には角度目盛が付せられており、該角度目盛は所定の周期で変化しており、目盛と周期変化を検出することで、高分解度、高精度の検出が可能なアブソリュートパターンとなっている。前記発光器４１，４２は例えば発光ダイオードが用いられ、前記水平角検出器３９，４０は光検出可能であると共にパターン認識が可能な、例えばＣＣＤ等が用いられる。

前記レーザ投光器２３は中空な鏡筒４４を有し、該鏡筒４４の下半部と上半部との間には半球体部４５が形成され、下半部は前記回転軸３４の中空部に挿入されている。該回転軸３４の上端には球面凹部４６が形成されており、該球面凹部４６に前記半球体部４５が嵌合して球面受け座４７を構成し、前記鏡筒４４は前記回転軸３４に前記球面受け座４７を介して任意な方向に傾動自在に支持されている。

前記鏡筒４４の内部には、レーザ光源４８、コンデンサレンズ４９が設けられ、前記レーザ光源４８、前記コンデンサレンズ４９の光軸５０は前記鏡筒４４の軸心と合致され、レーザ光線を前記光軸５０上に平行光束として射出する様になっている。

前記鏡筒４４の上端には、軸受５１を介して回転体５２が回転自在に外嵌されている。該回転体５２には前記光軸５０と同心の孔５３が穿設され、又前記回転体５２の上面には前記光軸５０上にペンタプリズム５４が取付けられ、該ペンタプリズム５４は前記レーザ光源４８で発せられたレーザ光線を直角（水平方向）に偏向し、照射する。

前記鏡筒４４には走査モータ５５が設けられ、該走査モータ５５の出力軸に走査駆動ギア５６が嵌着され、該走査駆動ギア５６は前記回転体５２に設けられた走査従動ギア５７に噛合している。

前記鏡筒４４からは直交する水平２方向に傾動アーム５８，５９（一方は図示せず）が延出しており、該傾動アーム５８，５９は先端に係合ピン６０，６１（一方は図示せず）が突設され、該係合ピン６０，６１を介して前記傾動部２６に連結されている。前記傾動アーム５８の軸心（Ｘ軸）は、前記照星照門１０３の視準方向と合致している。

前記傾動部２６はＸ軸傾動機構６３、Ｙ軸傾動機構６４（図示せず）を有し、前記Ｘ軸傾動機構６３、前記Ｙ軸傾動機構６４は同一の構造を有している。以下は、前記Ｘ軸傾動機構６３について説明する。

前記回転軸３４に傾動フレーム６５が取付けられ、該傾動フレーム６５には傾動モータ６６が設けられ、又傾動スクリュー６７が回転自在に設けられている。該傾動スクリュー６７は前記回転軸３４と平行であり、一方の端部（図示では下端部）が突出し、下端部に傾動従動ギア６８が嵌着され、該傾動従動ギア６８は前記傾動モータ６６の出力軸に取付けられた傾動駆動ギア６９に噛合している。

前記傾動スクリュー６７に傾動コマ７１が螺合すると共に前記傾動フレーム６５に設けられたガイド（図示せず）に摺動自在に嵌合し、回止されている。前記傾動コマ７１には係合ピン７２が突設され、該係合ピン７２と前記係合ピン６０とが当接され、該係合ピン６０と前記係合ピン７２とはスプリング（図示せず）によって離反しない様に押圧され、又前記係合ピン６０、前記係合ピン７２間はスライド可能となっている。

前記傾動コマ７１と前記傾動フレーム６５間には、図３に示される様にリニアセンサ７４が設けられる。前記傾動コマ７１には発光ダイオード等の発光源７５、該発光源７５に対峙するリニアスケール７６が取付けられ、該リニアスケール７６は周期的に変化する目盛（アブソリュートパターン）が付されており、前記発光源７５から発せられた光は前記リニアスケール７６を透過して射出される様になっている。前記傾動フレーム６５には前記傾動コマ７１と対向して位置検出器７７が取付けられ、該位置検出器７７は前記リニアスケール７６を透過した光を検出するものであり、好ましくは前記リニアスケール７６の周期変化のパターンを検出可能なパターン検出素子、例えばＣＣＤセンサが好ましい。前記リニアスケール７６、前記位置検出器７７等はアブソリュートリニアエンコーダを構成している。

前記リニアセンサ７４は、前記リニアスケール７６の目盛と周期変化を検出することで、高分解度、高精度の検出が可能となっている。又、該リニアスケール７６の出力信号は、前記鏡筒４４の前記回転軸３４に対する傾斜角と対応している。前記リニアセンサ７４は、基準位置を検出可能となっていると共に該基準位置からの角度（絶対角）を検出可能となっている。

尚、基準位置は、前記レーザ測量装置２０を水平面に設置し、前記光軸５０が鉛直の状態で、前記位置検出器７７が検出した位置が基準位置として設定される。

又、図示しないが、他方の前記傾動アーム５９も前記Ｙ軸傾動機構６４に同様な構造で連結している。

前記傾斜設定部２７について説明する。

前記鏡筒４４の前記半球体部４５の上側位置から上アーム７８が水平方向に延出され、前記鏡筒４４の下端部から前記上アーム７８と平行に下アーム７９が延出されている。該下アーム７９、前記上アーム７８間に前記傾斜設定部２７が設けられる。

前記下アーム７９には傾斜設定モータ８１が設けられ、又傾斜設定スクリュー８２が回転自在に設けられている。該傾斜設定スクリュー８２は前記光軸５０と平行であり、一方の端部（図示では下端部）が突出し、下端部に傾斜設定従動ギア８３が嵌着され、該傾斜設定従動ギア８３は前記傾斜設定モータ８１の出力軸に取付けられた傾斜設定駆動ギア８４に噛合している。

前記傾斜設定スクリュー８２に傾斜設定コマ８５が螺合すると共に前記上アーム７８、前記下アーム７９間に設けられたガイド（図示せず）に摺動自在に嵌合し、回止されている。前記傾斜設定コマ８５には係合ピン８６が突設されている。

前記レーザ投光器２３の下半部所要位置には傾斜設定アーム８８が枢着され、該傾斜設定アーム８８は前記光軸５０と直交する中心線を中心に回転自在となっている。前記傾斜設定アーム８８の先端には係合ピン８９が突設され、該係合ピン８９は前記係合ピン８６に当接され、該係合ピン８６と前記係合ピン８９とはスプリング（図示せず）によって離反しない様に押圧され、又前記係合ピン８９、前記係合ピン８６間はスライド可能となっている。前記傾斜設定アーム８８の軸心、前記傾動アーム５８、前記係合ピン６０の軸心は好ましくは同一平面上に配置される。

前記傾斜設定アーム８８の先端部には、該傾斜設定アーム８８の回転中心と同心の円弧形状である傾斜設定分度盤９１が設けられ、又Ｘ軸傾斜センサ９２、Ｙ軸傾斜センサ９３が前記傾斜設定アーム８８に取付けられている。尚、前記回転軸３４には前記傾斜設定アーム８８、前記Ｘ軸傾斜センサ９２、前記Ｙ軸傾斜センサ９３と干渉しない様に窓９４が切欠かれている。

前記傾斜設定分度盤９１と平行に設定角検出器９５が設けられ、該設定角検出器９５は図示しない光源から発せられた光を前記傾斜設定分度盤９１を通して受光する様になっている。

前記傾斜設定分度盤９１には角度目盛が付せられると共に、該角度目盛は所定の周期で変化するアブソリュートパターンとなっており、前記設定角検出器９５は目盛と周期変化を検出することで、高分解度、高精度の検出が可能となっている。前記設定角検出器９５は、光検出可能であると共にパターン認識が可能な、パターン検出素子、例えばＣＣＤ等が用いられる。

又、前記設定角検出器９５は基準位置を検出可能となっており、該基準位置は前記光軸５０が鉛直の状態で前記Ｘ軸傾斜センサ９２、前記Ｙ軸傾斜センサ９３が水平を示す位置が基準位置に設定される。

前記傾斜設定分度盤９１の角度目盛は前記基準位置からの角度を示す様になっており、前記設定角検出器９５は基準位置からの角度（絶対角度）を検出可能となっている。

図２は制御部２８を示し、前記水平角検出器３９，４０、前記位置検出器７７、前記Ｘ軸傾斜センサ９２、前記Ｙ軸傾斜センサ９３、前記設定角検出器９５からの検出結果は、演算制御部２９に送出される様になっており、該演算制御部２９は前記水平角検出器３９，４０、前記位置検出器７７、前記Ｘ軸傾斜センサ９２、前記Ｙ軸傾斜センサ９３、前記設定角検出器９５からの検出結果に基づき、旋回モータ制御部９６を介して前記旋回モータ３５が駆動、制御され、走査モータ制御部９７を介して前記走査モータ５５が駆動、制御され、傾動モータ制御部９８，９８を介して前記傾動モータ６６（Ｘ軸），６６（Ｙ軸）が駆動、制御され、傾斜設定制御部９９を介して前記傾斜設定モータ８１が駆動、制御され、又レーザ光源制御部１００を介して前記レーザ光源４８を駆動、制御する様になっている。

以下、作用について説明する。

先ず、レーザ測量装置２０が水平面に設置され所定の方向に傾斜を設定する場合の傾斜基準面の設定について説明する。所定の方向の傾斜設定とは、２方向の傾斜が設定された場合に合成された複合の傾斜（後述）とその方向である。本装置では、傾斜設定機構が１軸であるのでその方向に向ける必要がある。

複合傾斜の設定角は予め入力されているとして、前記ベース３１が水平面に設置されることで、前記支軸３２の軸心が鉛直となり、前記回転軸３４は鉛直軸心を中心に回転する。又、前記傾斜設定モータ８１を駆動し、前記傾斜設定アーム８８を基準位置とする。該傾斜設定アーム８８の基準位置は、前記設定角検出器９５により前記傾斜設定分度盤９１の基準位置を検出することで設定される。

前記傾斜設定アーム８８の基準位置、即ち該傾斜設定アーム８８が前記光軸５０に対して直交となった状態で、前記Ｘ軸傾動機構６３、前記Ｙ軸傾動機構６４（図示せず）を駆動し、前記傾動アーム５８，５９を介して前記鏡筒４４を傾動し、前記Ｘ軸傾斜センサ９２、前記Ｙ軸傾斜センサ９３が水平を検知する状態、即ち前記レーザ投光器２３が鉛直状態となる様に調整する。

前記傾斜設定モータ８１を駆動し、前記傾斜設定駆動ギア８４、前記傾斜設定従動ギア８３を介して前記傾斜設定コマ８５を上下方向に移動させ、前記係合ピン８６、前記傾斜設定コマ８５を介して前記傾斜設定アーム８８を傾動させる。該傾斜設定アーム８８の傾斜角は前記設定角検出器９５によって検出され、該設定角検出器９５が検出する角度を設定角に合致させる。

前記傾斜設定アーム８８と同一平面内に配置された前記傾動アーム５８と連結された前記Ｘ軸傾動機構６３を駆動して前記傾動アーム５８を傾斜させる。

前記傾動モータ６６が駆動され、前記傾動駆動ギア６９、前記傾動従動ギア６８を介して前記傾動スクリュー６７が回転され、前記傾動コマ７１が上下方向に変位する。該傾動コマ７１の変位により前記係合ピン７２、前記係合ピン６０を介して前記傾動アーム５８、即ち前記鏡筒４４が傾動する。

前記鏡筒４４の傾動と一体に前記傾斜設定部２７も傾動する。前記Ｘ軸傾斜センサ９２、前記Ｙ軸傾斜センサ９３からの傾斜検出結果が前記演算制御部２９にフィードバックされ、前記Ｘ軸傾斜センサ９２が水平を検知する状態となる様に、前記傾動モータ６６を駆動する。

前記Ｘ軸傾斜センサ９２が水平を検知した状態は、前記レーザ投光器２３が設定角度に傾斜した状態となっている。

前記旋回モータ３５を駆動して前記旋回駆動ギア３６、前記旋回従動ギア３７を介して前記回転軸３４を回転させ、前記傾動アーム５８の軸心を傾斜方向に向け傾斜方向の設定を行う。

前記レーザ光源４８を発光させ、前記走査モータ５５を駆動し、前記回転照射部２４を回転させることで、レーザ光線が設定された傾斜面内に回転照射され、所望の傾斜基準面が形成される。

次に、前記レーザ測量装置２０が設置される場所が水平面でない場合で、複合傾斜基準面を設定する場合について説明する。ここで、複合傾斜面とは２方向に傾斜している場合を示し、所定の傾斜面に対して更に傾斜している面であり、例えば坂道と坂道に於ける水捌け勾配である。水捌け勾配は、坂道と同じ傾斜を有し、更に坂道に対して直角方向に更に傾斜している。即ち、水捌け勾配は、２方向に傾斜する複合傾斜面となっている。前記レーザ測量装置２０は、水捌け勾配を施工する場合の、複合傾斜基準面を形成する。

本装置は１軸傾斜機構が水平回転軸上にある機構である。前記レーザ測量装置２０が水平でない面に設置された場合、前記回転軸３４の回転中心が鉛直に対して傾斜することになり、この状態で前記回転軸３４を回転させると、該回転軸３４の傾斜角が設定傾斜方向に加算、若しくは減算され、設定傾斜方向の誤差となって現れる。前記レーザ測量装置２０は、設定傾斜方向の誤差の補正を行う。補正された設定傾斜方向で斜角に傾動機構にて傾斜センサがゼロになる様に傾斜させる。

以下は、前記レーザ測量装置２０が傾斜面に設置された場合の、複合傾斜基準面の設定作動について図４を参照して説明する。

該レーザ測量装置２０を複合傾斜の一方の傾斜方向（例えば坂道とする方向）に合せて設置する（ＳＴＥＰ：０１）。

該レーザ測量装置２０を設置する作業は、前記照星照門１０３を例えば所定位置に設置した目標物を視準する等で方向を合せる。傾斜方向に設定された場合は、前記傾動アーム５８（Ｘ軸）が傾斜方向に合致した状態となっている。又、傾斜方向に設定された状態で、前記水平角検出器３９，４０により前記台座部２１に対する前記傾動アーム５８の水平方向の回転角を検出する。検出された回転角は基準位置として前記演算制御部２９に入力され、記憶される。

複合傾斜の傾斜角Ａ，Ｂを入力する（ＳＴＥＰ：０２）。例えば、Ａは坂道の傾斜角、Ｂは水捌け勾配の傾斜角である。２方向に傾斜する複合傾斜基準面の複合傾斜角は、水平に対する１つの傾斜角λ、基準位置からの水平回転角αとし演算される。

前記レーザ投光器２３が鉛直になる様に傾動部２６により整準を行う（ＳＴＥＰ：０３）。

この時前記設定角検出器９５が検出する値は基準位置である。前記Ｘ軸傾動機構６３、前記Ｙ軸傾動機構６４の前記傾動モータ６６を駆動して前記Ｘ軸傾斜センサ９２、前記Ｙ軸傾斜センサ９３がそれぞれ水平を検知する様に整準する。この状態では、前記光軸５０は鉛直の状態となっており、前記回転照射部２４から照射されるレーザ光線は水平基準面を形成する。

前記光軸５０が鉛直となった状態で、前記位置検出器７７（Ｘ軸），７７（Ｙ軸）が角度を検出し、検出結果は前記演算制御部２９に入力され、記憶される。前記位置検出器７７，７７が検出する値は、前記レーザ測量装置２０が設置された平面に対するＸ軸の傾斜角δ、Ｙ軸の傾斜角θを示している。

傾斜角δと傾斜角θに基づき水平回転角αを補正された設定傾斜方向の水平回転角βに変換する（ＳＴＥＰ：０４）。

例えば、傾斜方向を基準として傾斜方向をα（水平回転角）とした場合、傾斜面に於ける水平方向の回転角成分は、鉛直軸を中心にαだけ回転した場合に比べてγだけ誤差を生じる。従って、複合勾配の傾斜方向を正しく設定するには、β＝α＋γとなる様に基準位置から軸心を中心に回転させればよい。

尚、Ｘ軸の傾斜角δ、Ｙ軸の傾斜角θ、設定する水平回転角αとすると、実際の水平回転角βとは、以下の関係が成立する。
β＝ＣＯＳ^−１（ＣＯＳ［ＳＩＮ^−１（ＳＩＮα×ＣＯＳθ）］×ＣＯＳδ）

前記旋回モータ３５を駆動してＸ軸（前記傾動アーム５８の軸心）が複合傾斜方向となる様に、前記回動部２２を傾斜方向にβだけ回転させる（ＳＴＥＰ：０５）。

前記傾斜設定部２７を駆動して、前記傾斜設定分度盤９１の読取り目盛が、傾斜角λの逆方向の角度−λとなる様に前記傾斜設定モータ８１を駆動して前記傾斜設定アーム８８を傾動させる（ＳＴＥＰ：０６）。

前記傾動モータ６６（Ｘ軸），６６（Ｙ軸）を駆動して前記水平傾斜センサ９２、前記Ｙ軸傾斜センサ９３が水平を検出する様に、前記傾動アーム５８，５９を傾動させる。前記水平傾斜センサ９２、前記Ｙ軸傾斜センサ９３が水平を検出した状態で、前記レーザ投光器２３は、該レーザ投光器２３からレーザ光線が回転照射され形成される基準面は水平に対して設定傾斜角λだけ傾斜し、又基準面の傾斜方向はαに設定される。基準位置に於けるＸ軸とＹ軸の傾斜角がＡとＢで示される複合傾斜が設定される（ＳＴＥＰ：０７）。

而して、１方向の傾斜設定部２７を有する構造で、任意の傾斜方向に、任意の傾斜角度で傾斜基準面を形成することができる。

尚、前記リニアセンサ７４の代りに、前記傾動モータ６６、又は前記傾動スクリュー６７にエンコーダを設け、回転角を検出して前記傾動アーム５８の傾斜角に換算する様にしてもよい。又、前記水平角分度盤３８、前記水平角検出器３９，４０の代りに、前記旋回モータ３５にエンコーダを設けて前記回動部２２の回転角を検出する様にし、又前記傾斜設定分度盤９１、前記設定角検出器９５の代りに、前記傾斜設定モータ８１にエンコーダを設け、前記傾斜設定アーム８８の傾斜角を検出する様にしてもよい。

上述した様に、角度検出を前記傾斜設定分度盤９１、前記設定角検出器９５、前記位置検出器７７、前記リニアスケール７６によって検出しているので、機械的なストッパによる位置決めの様に経時的な変位を生じることがなく、長期に亘って高度の繰返し精度が得られる。

又、１組の傾斜設定部２７によって２次元に傾斜する傾斜基準面の設定が可能であり、機構を簡単にすることができる。

本発明の実施の形態を示す概略断面図である。 本発明の実施の形態の制御系統を示すブロック図である。 該実施の形態に於いて、使用されるリニアセンサの説明図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は図３（Ａ）のＡ−Ａ矢視図である。 本発明の実施の形態の作用を示すフローチャートである。 従来のレーザ測量装置を示す断面図である。 他の従来例を示す一部を断面した要部正面図である。

符号の説明

２０ レーザ測量装置
２１ 台座部
２２ 回動部
２３ レーザ投光器
２４ 回転照射部
２５ 水平角検出部
２６ 傾動部
２７ 傾斜設定部
２９ 演算制御部
３２ 支軸
３４ 回転軸
３５ 旋回モータ
３８ 水平角分度盤
４８ レーザ光源
５４ ペンタプリズム
５５ 走査モータ
５８ 傾動アーム
６３ Ｘ軸傾動機構
６６ 傾動モータ
６７ 傾動スクリュー
７１ 傾動コマ
７４ リニアセンサ
７６ リニアスケール
７７ 位置検出器
８１ 傾斜設定モータ
８２ 傾斜設定スクリュー
８５ 傾斜設定コマ
８８ 傾斜設定アーム
９１ 傾斜設定分度盤
９２ Ｘ軸傾斜センサ
９３ Ｙ軸傾斜センサ

Claims (5)

1. レーザ光線を回転照射し基準面を形成すると共に傾動可能なレーザ投光器と、直交するＸ方向傾動部とＹ方向傾動部とから成り、前記レーザ投光器をＸ方向とＹ方向に傾動させる傾動部と、該傾動部と前記レーザ投光器とを一体に水平方向に回転させる回動部と、前記レーザ投光器を前記回動部に対して傾斜させ、目標傾斜角を１つの方向にのみ設定する傾斜設定部と、前記Ｘ方向傾動部及び前記Ｙ方向傾動部のそれぞれに設けられ、前記レーザ投光器の傾きを検出する傾斜角検出器と、前記傾斜設定部にＸ方向に向く様傾斜設定アームが設けられ、該傾斜設定アームにＸ方向、Ｙ方向の直交する２方向に設けられ、水平を検知する傾斜センサと、前記回動部の水平回転角を検出する水平角検出部と、前記傾動部と前記傾斜設定部と前記回動部とを制御する演算制御部とを具備し、該演算制御部は前記レーザ投光器が鉛直に整準された状態で、目標傾斜角だけ前記傾斜設定アームを傾動させ、前記傾斜センサが水平を検知する様前記レーザ投光器を傾動させ、前記傾斜設定アームの軸心が傾斜方向に向かう様前記回動部を回動させ、傾斜方向を設定し、傾斜基準面の設定を行うことを特徴とするレーザ測量装置。
2. レーザ光線を回転照射し基準面を形成すると共に傾動可能なレーザ投光器と、直交するＸ方向傾動部とＹ方向傾動部とから成り、前記レーザ投光器をＸ方向とＹ方向に傾動させる傾動部と、該傾動部と前記レーザ投光器とを一体に水平方向に回転させる回動部と、前記レーザ投光器を前記回動部に対して傾斜させ、目標傾斜角を１つの方向にのみ設定する傾斜設定部と、前記Ｘ方向傾動部及び前記Ｙ方向傾動部のそれぞれに設けられ、前記レーザ投光器の傾きを検出する傾斜角検出器と、前記傾斜設定部にＸ方向に向く様傾斜設定アームが設けられ、該傾斜設定アームにＸ方向、Ｙ方向の直交する２方向に設けられ、水平を検知する傾斜センサと、前記回動部の水平回転角を検出する水平角検出部と、前記傾動部と前記傾斜設定部と前記回動部とを制御する演算制御部とを具備し、該演算制御部はレーザ測量装置が傾斜面に設置されると共に前記傾斜設定アームが所定の方向に向けられた状態で、該傾斜設定アームを前記レーザ投光器に対して直交する基準位置とし、次に該レーザ投光器が鉛直となる様に整準し、前記傾斜角検出器が検出するＸ方向、Ｙ方向の傾斜角及び複合勾配の傾斜方向に基づき回動部の回転角を演算し、得られた回転角に基づき前記傾斜設定アームの軸心が複合勾配の傾斜方向に向う様前記回動部を回動させ、目標設定角だけ前記傾斜設定アームを逆方向に傾動させ、次に前記傾斜センサが水平を検出する様前記レーザ投光器を傾動させ、傾斜基準面の設定を行うことを特徴とするレーザ測量装置。
3. 前記傾斜設定部が基準位置の状態で、前記傾斜センサが水平を検知する様前記レーザ投光器を整準することで、該レーザ投光器が鉛直に整準される請求項１又は請求項２のレーザ測量装置。
4. 前記レーザ投光器から水平方向に傾動アームが延出され、前記傾動部は前記傾動アームを介して前記レーザ投光器を傾動させ、前記傾斜角検出器は前記傾動アームの傾斜を検出する請求項１又は請求項２のレーザ測量装置。
5. 前記傾斜角検出器は、前記傾動アームに追従して上下するアブソリュートパターンと、該アブソリュートパターンに対峙して固定的に設けられた位置検出器とを具備し、該位置検出器によって前記アブソリュートパターンを検出することで、前記傾動アームの基準位置からの傾斜角を検出する請求項４のレーザ測量装置。

Images