JP6783093B2 - measuring device - Google Patents

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本発明は、測定対象物の3次元形状を測定可能な測定装置及びモータの制御方法に関するものである。 The present invention relates to a measuring device capable of measuring a three-dimensional shape of a measurement object and a control method of a motor.

測定対象物の3次元座標を測定する為の測定機として、例えばトータルステーションや3次元レーザスキャナがある。トータルステーションには、自動で視準を行う為のモータを有するものもあり、測定位置に設置した後、自動で測定対象物を視準し、測距光を射出して測定を行える様になっている。又、3次元レーザスキャナは、高速で測定対象物を測距光で走査し、短時間で測定対象物の3次元形状を測定する様になっている。 As a measuring machine for measuring the three-dimensional coordinates of the object to be measured, for example, there are a total station and a three-dimensional laser scanner. Some total stations have a motor for automatic collimation, and after installing it at the measurement position, it can automatically collimate the object to be measured and emit distance measurement light to perform measurement. There is. Further, the three-dimensional laser scanner scans the object to be measured with distance measuring light at high speed and measures the three-dimensional shape of the object to be measured in a short time.

測定対象物に向って測距光を偏向する際には、光学部材を用いて測距光を偏向させる場合がある。この場合、測距光を正確に偏向する為には、光学部材が正確に同期する様光学部材を駆動させるモータを制御する必要がある。 When deflecting the ranging light toward the object to be measured, an optical member may be used to deflect the ranging light. In this case, in order to accurately deflect the ranging light, it is necessary to control the motor that drives the optical member so that the optical member is accurately synchronized.

特開2014−85134号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-85134 特開2008−268004号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-268004

本発明は、光学部材を正確に同期制御可能な測定装置及びモータの制御方法を提供するものである。 The present invention provides a measuring device and a motor control method capable of accurately synchronously controlling an optical member.

本発明は、測距光を射出し、反射測距光を受光して測距を行う測距部と、測距光、反射測距光の共通光路に設けられ、測距光、反射測距光の光軸を同一の偏角、同一の方向で偏向する光軸偏向部と、該光軸偏向部による偏角、偏向方向を検出する射出方向検出部と、演算制御部とを具備し、前記光軸偏向部はそれぞれ独立して回転可能な重なり合う一対の円板状の光学プリズムと、該光学プリズムを回転させる一対のモータと、該モータの回転角を検出するエンコーダとを有し、前記演算制御部は、前記光学プリズムが往復回転する様予め設定されたトルク値と目標回転角に基づき前記モータを制御すると共に、前記エンコーダで検出された検出回転角と、前記目標回転角との一致を各モータ毎に検出し、検出の時間差に基づき前記トルク値を修正する様構成された測定装置に係るものである。 The present invention is provided in a distance measuring unit that emits distance measuring light and receives reflected distance measuring light to perform distance measuring, and a common optical path of the distance measuring light and the reflected distance measuring light, and is provided in the common optical path of the distance measuring light and the reflected distance measuring light. It is provided with an optical axis deflection unit that deflects the optical axis of light in the same deviation angle and the same direction, an emission direction detection unit that detects the deviation angle and deflection direction by the optical axis deflection unit, and an arithmetic control unit. The optical axis deflector has a pair of overlapping disc-shaped optical prisms that can rotate independently, a pair of motors that rotate the optical prisms, and an encoder that detects the rotation angle of the motors. The arithmetic control unit controls the motor based on a preset torque value and a target rotation angle so that the optical prism reciprocates, and coincides with the detection rotation angle detected by the encoder and the target rotation angle. The present invention relates to a measuring device configured to detect the above-mentioned torque value for each motor and correct the torque value based on the detection time difference.

又本発明は、前記演算制御部は、前記時間差に基づきトルク修正値を演算し、該トルク修正値に基づき、前記検出回転角と前記目標回転角との一致が先に検出された前記モータに対する前記トルク値を弱める様修正する測定装置に係るものである。 Further, in the present invention, the calculation control unit calculates a torque correction value based on the time difference, and based on the torque correction value, with respect to the motor in which the coincidence between the detected rotation angle and the target rotation angle is detected first. The present invention relates to a measuring device that corrects the torque value so as to weaken it.

又本発明は、前記演算制御部は、前記時間差に基づきトルク修正値を演算し、該トルク修正値に基づき、前記検出回転角と前記目標回転角との一致が後に検出された前記モータに対する前記トルク値を強める様修正する測定装置に係るものである。 Further, in the present invention, the calculation control unit calculates a torque correction value based on the time difference, and based on the torque correction value, the said motor with respect to the motor in which a coincidence between the detected rotation angle and the target rotation angle is later detected. It relates to a measuring device that corrects to strengthen the torque value.

又本発明は、前記演算制御部は、前記モータを反転させた際に検出された反転時回転角と予め設定された基準目標回転角とから前記モータのオーバラン量を演算し、該オーバラン量に基づき前記反転時回転角を減じる様前記目標回転角を修正する測定装置に係るものである。 Further, in the present invention, the calculation control unit calculates an overrun amount of the motor from the rotation angle at the time of reversal detected when the motor is reversed and a preset reference target rotation angle, and uses the overrun amount as the overrun amount. Based on this, the present invention relates to a measuring device that corrects the target rotation angle so as to reduce the rotation angle at the time of reversal.

又本発明は、前記測距部と、前記光軸偏向部と、前記射出方向検出部と、前記演算制御部とを収納する測定装置本体と、該測定装置本体を上下方向及び左右方向に回転可能に支持する支持部と、前記測定装置本体を上下方向及び左右方向に回転する回転駆動部と、前記測定装置本体の上下角、左右角を検出する角度検出器とを具備する測定装置に係るものである。 Further, in the present invention, the measuring device main body for accommodating the ranging unit, the optical axis deflecting unit, the injection direction detecting unit, and the arithmetic control unit, and the measuring device main body are rotated in the vertical direction and the horizontal direction. The present invention relates to a measuring device including a support portion that can support the measuring device, a rotation driving unit that rotates the measuring device main body in the vertical and horizontal directions, and an angle detector that detects the vertical and horizontal angles of the measuring device main body. It is a thing.

又本発明は、前記光学プリズムは、中心部に形成され、測距光を所要の偏角、所要の方向で偏向する測距光軸偏向部と、外周部に形成され、該測距光軸偏向部と同一の偏角、同一の方向で反射測距光を偏向する反射測距光軸偏向部とを有する測定装置に係るものである。 Further, in the present invention, the optical prism is formed in a central portion and has a ranging optical axis deflecting portion that deflects the ranging light in a required deflection angle and a required direction, and a ranging optical axis formed in the outer peripheral portion. The present invention relates to a measuring device having a reflection distance measuring optical axis deflection unit that deflects the reflected distance measuring light in the same direction and the same deviation angle as the deflection unit.

又本発明は、前記光学プリズムは、フレネルプリズムである測定装置に係るものである。 Further, the present invention relates to a measuring device in which the optical prism is a Fresnel prism.

更に又本発明は、モータの反転制御を行うモータの制御方法であって、一対のモータの回転角が、それぞれ目標回転角に一致した際の時間差を演算し、該時間差を基に前記モータを駆動させる為のトルク値を修正するモータの制御方法に係るものである。 Furthermore, the present invention is a motor control method for controlling the reversal of a motor, in which the time difference when the rotation angles of the pair of motors match the target rotation angles is calculated, and the motor is set based on the time difference. It relates to a motor control method for correcting a torque value for driving.

本発明によれば、測距光を射出し、反射測距光を受光して測距を行う測距部と、測距光、反射測距光の共通光路に設けられ、測距光、反射測距光の光軸を同一の偏角、同一の方向で偏向する光軸偏向部と、該光軸偏向部による偏角、偏向方向を検出する射出方向検出部と、演算制御部とを具備し、前記光軸偏向部はそれぞれ独立して回転可能な重なり合う一対の円板状の光学プリズムと、該光学プリズムを回転させる一対のモータと、該モータの回転角を検出するエンコーダとを有し、前記演算制御部は、前記光学プリズムが往復回転する様予め設定されたトルク値と目標回転角に基づき前記モータを制御すると共に、前記エンコーダで検出された検出回転角と、前記目標回転角との一致を各モータ毎に検出し、検出の時間差に基づき前記トルク値を修正する様構成されたので、前記光学プリズムの正確な同期回転が可能となり、測距光の設定した偏向方向と実際の偏向方向を一致させることができ、正確な測定結果を得ることができると共に、前記モータの個体差を考慮することなく正確に同期回転させることが可能となり、作業性を向上させることができる。 According to the present invention, a distance measuring unit that emits distance measuring light and receives reflected distance measuring light to perform distance measuring is provided in a common optical path of the distance measuring light and the reflected distance measuring light, and the distance measuring light and reflection are provided. It is provided with an optical axis deflection unit that deflects the optical axis of the ranging light in the same deviation angle and the same direction, an emission direction detection unit that detects the deviation angle and deflection direction by the optical axis deflection unit, and an arithmetic control unit. The optical axis deflector has a pair of overlapping disc-shaped optical prisms that can rotate independently, a pair of motors that rotate the optical prisms, and an encoder that detects the rotation angle of the motors. The arithmetic control unit controls the motor based on a preset torque value and a target rotation angle so that the optical prism reciprocates, and also has a detection rotation angle detected by the encoder and the target rotation angle. Since the matching is detected for each motor and the torque value is corrected based on the detection time difference, accurate synchronous rotation of the optical prism is possible, and the deflection direction set by the distance measuring light and the actual deflection direction are enabled. The deflection directions can be matched, accurate measurement results can be obtained, and the synchronous rotation can be performed accurately without considering individual differences of the motors, so that workability can be improved.

又本発明によれば、モータの反転制御を行うモータの制御方法であって、一対のモータの回転角が、それぞれ目標回転角に一致した際の時間差を演算し、該時間差を基に前記モータを駆動させる為のトルク値を修正するので、該モータ間の個体差に拘わらず、該モータを正確に同期回転させることが可能となり、作業性を向上させることができるという優れた効果を発揮する。 Further, according to the present invention, it is a motor control method for controlling the reversal of a motor, and the time difference when the rotation angles of the pair of motors match the target rotation angles is calculated, and the motor is based on the time difference. Since the torque value for driving the motor is corrected, the motor can be accurately rotated synchronously regardless of individual differences between the motors, and the excellent effect of improving workability is exhibited. ..

本発明の実施例に係る測定装置を示す正面図である。It is a front view which shows the measuring apparatus which concerns on embodiment of this invention. 該測定装置の光学系を示す概略図である。It is the schematic which shows the optical system of the measuring apparatus. 該光学系の光軸偏向部の拡大図である。It is an enlarged view of the optical axis deflection part of the optical system. (A)〜(C)は光軸偏向部の作用を示す説明図である。(A) to (C) are explanatory views which show the action of the optical axis deflection part. 光学プリズムを同期回転させる際のモータの制御方法を説明する制御図である。It is a control figure explaining the control method of the motor at the time of synchronous rotation of an optical prism. (A)(B)は、モータを回転させた際に生じるオーバランについて説明する説明図である。(A) and (B) are explanatory views explaining the overrun which occurs when the motor is rotated. 光学プリズムを同期回転させる際のモータを同期回転させる制御方法を説明する制御図である。It is a control figure explaining the control method of synchronously rotating a motor at the time of synchronously rotating an optical prism. 光学プリズムを同期回転させる際のモータのオーバランを防止する制御方法を説明する制御図である。It is a control figure explaining the control method which prevents overrun of a motor at the time of synchronous rotation of an optical prism.

以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。 Hereinafter, examples of the present invention will be described with reference to the drawings.

先ず、図1、図2に於いて、本発明の実施例に係る測定装置について説明する。 First, the measuring apparatus according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

測定装置1は、例えば追尾機能を有するトータルステーションであり、三脚(図示せず)上に設置される。前記測定装置1は、測定装置本体2、托架部3、台座部4、測量基盤5を有している。 The measuring device 1 is, for example, a total station having a tracking function, and is installed on a tripod (not shown). The measuring device 1 has a measuring device main body 2, a racking portion 3, a pedestal portion 4, and a surveying base 5.

前記托架部3は、凹部を有する凹字形状であり、凹部に前記測定装置本体2が収納されている。該測定装置本体2は上下回転軸6を介して前記托架部3に支持され、前記上下回転軸6を中心に上下方向に回転自在となっている。 The rack portion 3 has a concave shape having a recess, and the measuring device main body 2 is housed in the recess. The measuring device main body 2 is supported by the suspension portion 3 via the vertical rotation shaft 6, and is rotatable in the vertical direction around the vertical rotation shaft 6.

該上下回転軸6の端部には、上下被動ギア7が嵌設されている。該上下被動ギア7は上下駆動ギア8と噛合し、該上下駆動ギア8は上下駆動モータ9の出力軸に固着されている。前記測定装置本体2は、前記上下駆動モータ9により上下方向に回転される様になっている。 A vertical driven gear 7 is fitted at the end of the vertical rotating shaft 6. The vertical driven gear 7 meshes with the vertical drive gear 8, and the vertical drive gear 8 is fixed to the output shaft of the vertical drive motor 9. The measuring device main body 2 is rotated in the vertical direction by the vertical drive motor 9.

又、前記上下回転軸6と前記測定装置本体2との間には、上下角(前記上下回転軸6を中心とした回転方向の角度)を検出する上下回転角検出器11(例えば、エンコーダ)が設けられている。該上下回転角検出器11により、前記測定装置本体2の前記托架部3に対する上下方向の相対回転角が検出される。 Further, between the vertical rotation shaft 6 and the measuring device main body 2, a vertical rotation angle detector 11 (for example, an encoder) that detects a vertical angle (an angle in the rotation direction about the vertical rotation shaft 6) is detected. Is provided. The vertical rotation angle detector 11 detects the vertical rotation angle of the measuring device main body 2 with respect to the suspension portion 3.

前記托架部3の下面からは、左右回転軸12が突設され、該左右回転軸12は軸受(図示せず)を介して前記台座部4に回転自在に嵌合している。前記托架部3は、前記左右回転軸12を中心に左右方向に回転自在となっている。 A left-right rotating shaft 12 projects from the lower surface of the suspension portion 3, and the left-right rotating shaft 12 is rotatably fitted to the pedestal portion 4 via a bearing (not shown). The suspension portion 3 is rotatable in the left-right direction about the left-right rotation shaft 12.

該左右回転軸12と同心に、左右被動ギア13が前記台座部4に固着されている。前記托架部3には左右駆動モータ14が設けられ、該左右駆動モータ14の出力軸に左右駆動ギア15が固着されている。該左右駆動ギア15は前記左右被動ギア13と噛合している。前記托架部3は、前記左右駆動モータ14により左右方向に回転される様になっている。 The left and right driven gears 13 are fixed to the pedestal portion 4 concentrically with the left and right rotating shaft 12. A left-right drive motor 14 is provided on the suspension portion 3, and a left-right drive gear 15 is fixed to an output shaft of the left-right drive motor 14. The left and right drive gear 15 meshes with the left and right driven gear 13. The suspension portion 3 is rotated in the left-right direction by the left-right drive motor 14.

又、前記左右回転軸12と前記台座部4との間には、左右角(前記左右回転軸12を中心とした回転方向の角度)を検出する左右回転角検出器16(例えば、エンコーダ)が設けられている。該左右回転角検出器16により、前記托架部3の前記台座部4に対する左右方向の相対回転角が検出される。 Further, between the left-right rotation shaft 12 and the pedestal portion 4, a left-right rotation angle detector 16 (for example, an encoder) that detects a left-right angle (an angle in the rotation direction about the left-right rotation shaft 12) is provided. It is provided. The left-right rotation angle detector 16 detects the relative rotation angle of the suspension portion 3 with respect to the pedestal portion 4 in the left-right direction.

又、該台座部4は前記測量基盤5上に設けられ、該測量基盤5は三脚(図示せず)上に設置される。該測量基盤5は自動整準機構を有し、前記測定装置本体2の自動整準を行う整準部として機能する。 Further, the pedestal portion 4 is provided on the surveying base 5, and the surveying base 5 is installed on a tripod (not shown). The surveying board 5 has an automatic leveling mechanism, and functions as a leveling unit for automatically leveling the measuring device main body 2.

前記上下駆動モータ9と前記左右駆動モータ14との協働により、前記測定装置本体2を所望の方向へと向けることができる。尚、前記托架部3と前記台座部4とにより前記測定装置本体2の支持部が構成される。又、前記上下駆動モータ9と前記左右駆動モータ14とにより、前記測定装置本体2の回転駆動部が構成される。 By the cooperation of the vertical drive motor 9 and the left and right drive motor 14, the measuring device main body 2 can be directed in a desired direction. The support portion of the measuring device main body 2 is formed by the suspension portion 3 and the pedestal portion 4. Further, the vertical drive motor 9 and the left / right drive motor 14 form a rotary drive unit of the measuring device main body 2.

該測定装置本体2内には、測距光射出部17、受光部18、測距部19、撮像部21、射出方向検出部22、モータドライバ23、追尾光射出部24、追尾光受光部25、追尾部26、測定制御部である演算制御部27が収納され、一体化されている。又、前記測定装置本体2には、操作部28、表示部29が設けられている。尚、該表示部29をタッチパネルとし、前記操作部28と兼用させてもよい。 In the measuring device main body 2, the distance measuring light emitting unit 17, the light receiving unit 18, the ranging unit 19, the imaging unit 21, the emitting direction detecting unit 22, the motor driver 23, the tracking light emitting unit 24, and the tracking light receiving unit 25 , The tracking unit 26, and the arithmetic control unit 27, which is a measurement control unit, are housed and integrated. Further, the measuring device main body 2 is provided with an operation unit 28 and a display unit 29. The display unit 29 may be used as a touch panel and may also be used as the operation unit 28.

前記測距光射出部17は、射出光軸31を有し、該射出光軸31上に発光素子32、例えばレーザダイオード(LD)が設けられている。又、前記射出光軸31上に投光レンズ33が設けられている。更に、前記射出光軸31上に設けられた偏向光学部材としての第1反射鏡34と、受光光軸35(後述)上に設けられた偏向光学部材としての第2反射鏡36とによって、前記射出光軸31は前記受光光軸35と合致する様に偏向される。尚、前記第1反射鏡34と前記第2反射鏡36とで射出光軸偏向部が構成される。 The ranging light emitting unit 17 has an emission optical axis 31, and a light emitting element 32, for example, a laser diode (LD) is provided on the emission optical axis 31. Further, a projection lens 33 is provided on the emission optical axis 31. Further, the first reflecting mirror 34 as a deflection optical member provided on the emission optical axis 31 and the second reflector 36 as a deflection optical member provided on the light receiving optical axis 35 (described later) are used. The emission optical axis 31 is deflected so as to match the light receiving optical axis 35. The first reflecting mirror 34 and the second reflecting mirror 36 form an emission optical axis deflection portion.

尚、前記第1反射鏡34は波長選択機能を有し、例えば測距光を反射し、後述する追尾光を透過させる光学特性を有するビームスプリッタとなっている。 The first reflecting mirror 34 has a wavelength selection function, and is, for example, a beam splitter having optical characteristics of reflecting ranging light and transmitting tracking light described later.

前記受光部18は、前記受光光軸35を有し、前記受光部18には、測定対象物やプリズムや反射鏡等の再帰反射性を有するターゲットからの反射測距光が入射する。 The light receiving unit 18 has the light receiving optical axis 35, and the light receiving unit 18 is incident with reflected distance measuring light from a target having retroreflective properties such as an object to be measured, a prism, and a reflecting mirror.

前記受光光軸35上に受光素子37、例えばフォトダイオード(PD)が設けられ、又結像レンズ38が配設されている。該結像レンズ38は、反射測距光を前記受光素子37に結像する。該受光素子37は反射測距光を受光し、受光信号を発する。該受光信号は、前記測距部19に入力される。 A light receiving element 37, for example, a photodiode (PD) is provided on the light receiving optical axis 35, and an imaging lens 38 is arranged. The imaging lens 38 forms an image of the reflected distance measuring light on the light receiving element 37. The light receiving element 37 receives the reflected ranging light and emits a light receiving signal. The received light signal is input to the ranging unit 19.

更に、前記受光光軸35(即ち、前記射出光軸31)上で、前記結像レンズ38の対物側には、光軸偏向部39が配設されている。以下、図3に於いて、該光軸偏向部39について説明する。 Further, an optical axis deflection unit 39 is arranged on the light receiving optical axis 35 (that is, the emission optical axis 31) on the objective side of the imaging lens 38. Hereinafter, the optical axis deflection unit 39 will be described with reference to FIG.

該光軸偏向部39は、一対の光学プリズム41a,41bから構成される。該光学プリズム41a,41bは、それぞれ円板状であり、前記受光光軸35上に該受光光軸35と直交して配置され、前記光学プリズム41a,41bは重なり合い、平行に配置されている。該光学プリズム41a,41bとしては、それぞれフレネルプリズムが用いられることが、装置を小型化する為に好ましい。 The optical axis deflection unit 39 is composed of a pair of optical prisms 41a and 41b. The optical prisms 41a and 41b are disk-shaped, respectively, and are arranged on the light receiving optical axis 35 orthogonally to the light receiving optical axis 35, and the optical prisms 41a and 41b are overlapped and arranged in parallel. It is preferable that Fresnel prisms are used as the optical prisms 41a and 41b, respectively, in order to reduce the size of the apparatus.

前記光軸偏向部39の中心部は、測距光が透過する第1光軸偏向部である測距光軸偏向部39aとなっており、中心部を除く部分は反射測距光が透過する第2光軸偏向部である反射測距光軸偏向部39bとなっている。 The central portion of the optical axis deflecting portion 39 is the ranging optical axis deflecting portion 39a which is the first optical axis deflecting portion through which the distance measuring light is transmitted, and the portion other than the central portion is transmitted by the reflected distance measuring light. It is a reflection distance measurement optical axis deflection unit 39b which is a second optical axis deflection unit.

前記光学プリズム41a,41bとして用いられるフレネルプリズムは、それぞれ平行に形成されたプリズム要素42a,42bと多数のプリズム要素43a,43bによって構成され、板形状を有する。各プリズム要素42a,42b及びプリズム要素43a,43bは同一の光学特性を有する。 The Fresnel prism used as the optical prisms 41a and 41b is composed of prism elements 42a and 42b formed in parallel and a large number of prism elements 43a and 43b, respectively, and has a plate shape. The prism elements 42a and 42b and the prism elements 43a and 43b have the same optical characteristics.

前記プリズム要素42a,42bは、前記測距光軸偏向部39aを構成し、前記プリズム要素43a,43bは前記反射測距光軸偏向部39bを構成する。 The prism elements 42a and 42b form the distance measuring optical axis deflection unit 39a, and the prism elements 43a and 43b form the reflection distance measurement optical axis deflection unit 39b.

前記フレネルプリズムは光学ガラスから製作してもよいが、光学プラスチック材料でモールド成形したものでもよい。光学プラスチック材料でモールド成形することで、安価なフレネルプリズムを製作できる。 The Fresnel prism may be manufactured from optical glass, or may be molded from an optical plastic material. An inexpensive Fresnel prism can be manufactured by molding with an optical plastic material.

前記光学プリズム41a,41bはそれぞれ前記受光光軸35を中心に独立して個別に回転可能に配設されている。前記光学プリズム41a,41bは、回転方向、回転量、回転速度を独立して制御されることで、射出される測距光の前記射出光軸31を任意の方向に偏向し、受光される反射測距光の前記受光光軸35を前記射出光軸31と平行になる様偏向する。 The optical prisms 41a and 41b are individually rotatably arranged around the light receiving optical axis 35, respectively. By independently controlling the rotation direction, the amount of rotation, and the rotation speed of the optical prisms 41a and 41b, the emitted optical axis 31 of the distance measurement light to be emitted is deflected in an arbitrary direction, and the reflected reflection is received. The light receiving optical axis 35 of the ranging light is deflected so as to be parallel to the emitted optical axis 31.

前記光学プリズム41a,41bの外形形状は、それぞれ前記受光光軸35を中心とする円形であり、反射測距光の広がりを考慮し、充分な光量を取得できる様、前記光学プリズム41a,41bの直径が設定されている。 The outer shapes of the optical prisms 41a and 41b are circular shapes centered on the light receiving optical axis 35, respectively, and the optical prisms 41a and 41b can obtain a sufficient amount of light in consideration of the spread of the reflected distance measuring light. The diameter is set.

又、前記光学プリズム41aの外周にはリングギア44aが嵌設され、前記光学プリズム41bの外周にはリングギア44bが嵌設されている。 A ring gear 44a is fitted on the outer circumference of the optical prism 41a, and a ring gear 44b is fitted on the outer circumference of the optical prism 41b.

前記リングギア44aには駆動ギア45aが噛合し、該駆動ギア45aはモータ46aの出力軸に固着されている。同様に、前記リングギア44bには、駆動ギア45bが噛合し、該駆動ギア45bはモータ46bの出力軸に固着されている。前記モータ46a,46bは、前記モータドライバ23に電気的に接続されている。 A drive gear 45a meshes with the ring gear 44a, and the drive gear 45a is fixed to the output shaft of the motor 46a. Similarly, the drive gear 45b meshes with the ring gear 44b, and the drive gear 45b is fixed to the output shaft of the motor 46b. The motors 46a and 46b are electrically connected to the motor driver 23.

前記モータ46a,46bは、回転角を検出することができるもの、或は駆動入力値に対応した回転をするもの、例えばパルスモータが用いられる。或は、モータの回転量(回転角)を検出する回転角検出器、例えばエンコーダ等を用いてモータの回転量を検出してもよい。前記モータ46a,46bの回転量がそれぞれ検出され、前記モータドライバ23により前記モータ46a,46bが個別に制御される。 As the motors 46a and 46b, those capable of detecting the rotation angle or those that rotate according to the drive input value, for example, a pulse motor are used. Alternatively, the rotation amount of the motor may be detected by using a rotation angle detector such as an encoder that detects the rotation amount (rotation angle) of the motor. The amount of rotation of the motors 46a and 46b is detected, and the motors 46a and 46b are individually controlled by the motor driver 23.

前記駆動ギア45a,45b、前記モータ46a,46bは、前記測距光射出部17と干渉しない位置、例えば前記リングギア44a,44bの下側に設けられている。 The drive gears 45a and 45b and the motors 46a and 46b are provided at positions that do not interfere with the distance measuring light emitting unit 17, for example, below the ring gears 44a and 44b.

尚、前記投光レンズ33、前記測距光軸偏向部39a等は、投光光学系を構成し、前記反射測距光軸偏向部39b、前記結像レンズ38等は受光光学系を構成する。 The light projecting lens 33, the distance measuring optical axis deflection unit 39a, etc. constitute a light projection optical system, and the reflection distance measuring optical axis deflection unit 39b, the imaging lens 38, etc. constitute a light receiving optical system. ..

前記測距部19は、前記発光素子32を制御し、測距光としてレーザ光線を発光させる。前記プリズム要素42a,42b(前記測距光軸偏向部39a)により、測距光が測定点に向う様前記射出光軸31が偏向される。 The ranging unit 19 controls the light emitting element 32 to emit a laser beam as the ranging light. The prism elements 42a and 42b (the distance measuring optical axis deflection unit 39a) deflect the emitted optical axis 31 so that the distance measuring light is directed toward the measurement point.

測定対象物から反射された反射測距光は、前記プリズム要素43a,43b(前記反射測距光軸偏向部39b)、前記結像レンズ38を介して前記受光部18に入射し、前記受光素子37に受光される。該受光素子37は、受光信号を前記測距部19に送出し、該測距部19は前記受光素子37からの受光信号に基づき測定点(測距光が照射された点)の測距を行う。 The reflected distance measuring light reflected from the object to be measured is incident on the light receiving unit 18 via the prism elements 43a and 43b (the reflected distance measuring optical axis deflection unit 39b) and the imaging lens 38, and the light receiving element It is received by 37. The light receiving element 37 sends a light receiving signal to the ranging unit 19, and the ranging unit 19 measures a measurement point (a point irradiated with the ranging light) based on the light receiving signal from the light receiving element 37. Do.

前記撮像部21は、例えば50°の画角を有するカメラであり、測定対象物を含む画像データを取得する。該撮像部21は、前記測定装置本体2が水平姿勢で水平方向に延出する撮像光軸47を有し、該撮像光軸47と前記射出光軸31とは平行となる様に設定されている。又、前記撮像光軸47と前記射出光軸31との距離も既知の値となっている。 The imaging unit 21 is, for example, a camera having an angle of view of 50 °, and acquires image data including an object to be measured. The imaging unit 21 has an imaging optical axis 47 in which the measuring device main body 2 extends in the horizontal direction in a horizontal posture, and the imaging optical axis 47 and the emission optical axis 31 are set to be parallel to each other. There is. Further, the distance between the imaging optical axis 47 and the emitting optical axis 31 is also a known value.

前記撮像部21の撮像素子48は、画素の集合体であるCCD、或はCMOSセンサであり、各画素は画像素子上での位置が特定できる様になっている。例えば、各画素は、前記撮像光軸47を原点とした座標系での位置が特定される。 The image sensor 48 of the image sensor 21 is a CCD or CMOS sensor that is an aggregate of pixels, and each pixel can specify the position on the image element. For example, the position of each pixel in the coordinate system with the imaging optical axis 47 as the origin is specified.

前記射出方向検出部22は、前記モータ46a,46bに入力される駆動パルスをカウントすることで、前記モータ46a,46bの回転角を検出する。或は、エンコーダ58a,58b(後述)からの信号に基づき、前記モータ46a,46bの回転角を検出する。又、前記射出方向検出部22は、前記モータ46a,46bの回転角に基づき、前記光学プリズム41a,41bの回転位置を演算する。更に、前記射出方向検出部22は、前記光学プリズム41a,41bの屈折率と回転位置に基づき、測距光の偏角、射出方向を演算し、演算結果は前記演算制御部27に入力される。 The injection direction detection unit 22 detects the rotation angle of the motors 46a and 46b by counting the drive pulses input to the motors 46a and 46b. Alternatively, the rotation angles of the motors 46a and 46b are detected based on the signals from the encoders 58a and 58b (described later). Further, the injection direction detection unit 22 calculates the rotation position of the optical prisms 41a and 41b based on the rotation angles of the motors 46a and 46b. Further, the emission direction detection unit 22 calculates the deviation angle and the emission direction of the ranging light based on the refractive index and the rotation position of the optical prisms 41a and 41b, and the calculation result is input to the calculation control unit 27. ..

尚、前記光学プリズム41a,41bにそれぞれエンコーダを設け、該エンコーダの検出結果を基に前記光学プリズム41a,41bの回転位置を演算してもよい。 An encoder may be provided on each of the optical prisms 41a and 41b, and the rotation position of the optical prisms 41a and 41b may be calculated based on the detection result of the encoder.

又、前記追尾光射出部24は追尾光軸49を有し、該追尾光軸49上に発光素子51、例えば測距光とは異なる波長の追尾光を射出するレーザダイオード(LD)が設けられている。又、前記追尾光軸49上に投光レンズ52が設けられている。更に、前記追尾光軸49上に偏向光学部材としての前記第1反射鏡34が設けられている。尚、前記発光素子51による追尾光の射出は、前記追尾部26によって制御される。 Further, the tracking light emitting unit 24 has a tracking light axis 49, and a light emitting element 51, for example, a laser diode (LD) that emits tracking light having a wavelength different from that of distance measuring light is provided on the tracking light axis 49. ing. Further, a projection lens 52 is provided on the tracking optical axis 49. Further, the first reflecting mirror 34 as a deflection optical member is provided on the tracking optical axis 49. The emission of the tracking light by the light emitting element 51 is controlled by the tracking unit 26.

前記第1反射鏡34を透過した追尾光は、該第1反射鏡34で偏向された前記射出光軸31と合致する。又、追尾光は前記第2反射鏡36に反射されることで、前記受光光軸35(即ち、前記射出光軸31)と合致する。 The tracking light transmitted through the first reflecting mirror 34 matches the emission optical axis 31 deflected by the first reflecting mirror 34. Further, the tracking light is reflected by the second reflecting mirror 36 so that it matches the light receiving optical axis 35 (that is, the emitting optical axis 31).

又、前記追尾光受光部25は、偏向光学部材であり波長選択機能を有する第3反射鏡53、集光レンズ54、偏向光学部材である第4反射鏡55、追尾光受光素子56を有している。 Further, the tracking light receiving unit 25 includes a third reflecting mirror 53 which is a deflection optical member and has a wavelength selection function, a condenser lens 54, a fourth reflecting mirror 55 which is a deflection optical member, and a tracking light receiving element 56. ing.

前記第3反射鏡53は前記受光光軸35上に設けられ、反射追尾光を反射し、波長の異なる反射測距光を透過する光学特性を有している。又、前記追尾光受光部25は、前記第3反射鏡53によって前記受光光軸35から分岐された追尾光受光光軸57を有し、前記第4反射鏡55、前記追尾光受光素子56は前記追尾光受光光軸57上に設けられている。又、前記集光レンズ54は前記第3反射鏡53と前記第4反射鏡55の間に配設されている。 The third reflecting mirror 53 is provided on the light receiving optical axis 35 and has an optical characteristic of reflecting reflected tracking light and transmitting reflected distance measuring light having a different wavelength. Further, the tracking light receiving unit 25 has a tracking light receiving optical axis 57 branched from the light receiving optical axis 35 by the third reflecting mirror 53, and the fourth reflecting mirror 55 and the tracking light receiving element 56 are It is provided on the tracking light receiving optical axis 57. Further, the condenser lens 54 is arranged between the third reflecting mirror 53 and the fourth reflecting mirror 55.

ターゲットの検出、追尾が行われる場合は、測定対象物として再帰反射性を有する反射鏡、例えばプリズムが用いられる。プリズム(図示せず)で反射された反射追尾光は、前記光軸偏向部39を透過し、前記第3反射鏡53で反射され、前記集光レンズ54で集光され、前記第4反射鏡55により前記追尾光受光光軸57上に偏向され、前記追尾光受光素子56に受光される。該追尾光受光素子56は、画素の集合体であるCCD、或はCMOSセンサであり、各画素は画像素子上での位置が特定できる様になっている。該追尾光受光素子56は、反射追尾光を受光し、該追尾光受光素子56上での受光に基づく受光信号を発する。該受光信号は、前記追尾部26に入力される。 When detecting and tracking a target, a reflector having retroreflective properties, for example, a prism is used as a measurement object. The reflected tracking light reflected by the prism (not shown) passes through the optical axis deflection unit 39, is reflected by the third reflector 53, is condensed by the condenser lens 54, and is condensed by the condenser lens 54. It is deflected on the tracking light receiving light axis 57 by 55, and is received by the tracking light receiving element 56. The tracking light receiving element 56 is a CCD or CMOS sensor which is an aggregate of pixels, and each pixel can specify the position on the image element. The tracking light receiving element 56 receives the reflected tracking light and emits a light receiving signal based on the light received on the tracking light receiving element 56. The received light signal is input to the tracking unit 26.

該追尾部26は、反射追尾光の前記追尾光受光素子56上での受光を基にプリズムを検出し、前記追尾光受光素子56の中心とプリズムの位置との差を演算する。演算結果は前記演算制御部27に入力される。 The tracking unit 26 detects a prism based on the light received from the reflected tracking light on the tracking light receiving element 56, and calculates the difference between the center of the tracking light receiving element 56 and the position of the prism. The calculation result is input to the calculation control unit 27.

該演算制御部27は、入出力制御部、演算器(CPU)、記憶部等から構成されている。該記憶部には測距作動を制御する測距プログラム、後述するターゲットを検出する為の検出プログラム、追尾作動を制御する追尾プログラム、前記モータドライバ23に前記モータ46a,46bの駆動を制御させる為のプリズム制御プログラム、前記上下駆動モータ9と前記左右駆動モータ14の駆動を制御する為の本体制御プログラム、前記射出方向検出部22からの測距光の射出方向の演算結果、前記上下回転角検出器11と前記左右回転角検出器16の検出結果に基づき測距光の方向角(水平角、鉛直角)を演算する方向角演算プログラム、前記表示部29に画像データ、測距データ等を表示させる為の画像表示プログラム等のプログラムが格納されている。更に、前記記憶部には、測距データ、画像データや、前記光学プリズム41a,41bの回転位置データ、前記モータ46a,46bを制御する際の設定値データ等が格納される。 The arithmetic control unit 27 is composed of an input / output control unit, an arithmetic unit (CPU), a storage unit, and the like. The storage unit has a range-finding program for controlling the range-finding operation, a detection program for detecting a target described later, a tracking program for controlling the tracking operation, and a motor driver 23 for controlling the drive of the motors 46a and 46b. Prism control program, main body control program for controlling the drive of the vertical drive motor 9 and the left and right drive motor 14, calculation result of the emission direction of the ranging light from the emission direction detection unit 22, and the vertical rotation angle detection. A direction angle calculation program that calculates the direction angle (horizontal angle, vertical right angle) of the ranging light based on the detection results of the device 11 and the left / right rotation angle detector 16, and displays image data, ranging data, etc. on the display unit 29. A program such as an image display program for making the data is stored. Further, the storage unit stores distance measurement data, image data, rotation position data of the optical prisms 41a and 41b, set value data for controlling the motors 46a and 46b, and the like.

次に、前記測定装置1による測定作動について、図4(A)〜図4(C)を参照して説明する。尚、図4(A)では説明を簡略化する為、前記光学プリズム41a,41bについて、前記プリズム要素42a,42b、前記プリズム要素43a,43bを分離して示している。又、図4(A)で示される前記プリズム要素42a,42b、前記プリズム要素43a,43bは最大の偏角が得られる状態となっている。又、最小の偏角は、前記光学プリズム41a,41bのいずれか一方が180゜回転した位置であり、偏角は0゜となり、射出されるレーザ光線(測距光)の光軸は前記射出光軸31と平行となる。前記プリズム要素42a,42bは、例えば±20°の範囲で測定対象物或は測定対象エリアを測距光で走査できる様になっている。 Next, the measurement operation by the measuring device 1 will be described with reference to FIGS. 4 (A) to 4 (C). In FIG. 4A, the prism elements 42a and 42b and the prism elements 43a and 43b are shown separately for the optical prisms 41a and 41b for the sake of simplicity. Further, the prism elements 42a and 42b and the prism elements 43a and 43b shown in FIG. 4A are in a state where the maximum declination can be obtained. The minimum deviation angle is the position where one of the optical prisms 41a and 41b is rotated by 180 °, the deviation angle is 0 °, and the optical axis of the emitted laser beam (distance measuring light) is the emission. It is parallel to the optical axis 31. The prism elements 42a and 42b can scan a measurement target object or a measurement target area with distance measuring light in a range of, for example, ± 20 °.

前記発光素子32から測距光が発せられ、測距光は前記投光レンズ33で平行光束とされ、前記測距光軸偏向部39a(前記プリズム要素42a,42b)を透して測定対象物或は測定対象エリアに向けて射出される。ここで、前記測距光軸偏向部39aを透過することで、測距光は前記プリズム要素42a,42bによって所要の方向に偏向されて射出される。 Distance measuring light is emitted from the light emitting element 32, and the distance measuring light is converted into a parallel luminous flux by the light projecting lens 33, and is passed through the distance measuring optical axis deflection portion 39a (the prism elements 42a, 42b) to be measured. Alternatively, it is ejected toward the measurement target area. Here, by passing through the distance measuring optical axis deflection portion 39a, the distance measuring light is deflected in a required direction by the prism elements 42a and 42b and emitted.

測定対象物或は測定対象エリアで反射された反射測距光は、前記反射測距光軸偏向部39b(前記プリズム要素43a,43b)を透して入射され、前記結像レンズ38により前記受光素子37に集光される。 The reflected distance measuring light reflected in the object to be measured or the measurement target area is incident through the reflected distance measuring optical axis deflection portion 39b (the prism elements 43a, 43b), and is received by the imaging lens 38. It is focused on the element 37.

反射測距光が前記反射測距光軸偏向部39bを透過することで、反射測距光の光軸は、前記受光光軸35と合致する様に前記プリズム要素43a,43bによって偏向される(図4(A))。 When the reflected distance measuring light passes through the reflected distance measuring optical axis deflecting portion 39b, the optical axis of the reflected distance measuring light is deflected by the prism elements 43a and 43b so as to match the received light axis 35 ( FIG. 4 (A).

又、前記光学プリズム41aと前記光学プリズム41bとの回転位置の組合わせにより、射出する測距光を任意の偏向方向、偏角で偏向することができる。 Further, by combining the rotational positions of the optical prism 41a and the optical prism 41b, the emitted ranging light can be deflected in an arbitrary deflection direction and declination angle.

又、前記光学プリズム41aと前記光学プリズム41bとの位置関係を固定した状態で(前記光学プリズム41aと前記光学プリズム41bとで得られる偏角を固定した状態で)、前記モータ46a,46bにより、前記光学プリズム41aと前記光学プリズム41bとを一体に回転することで、前記測距光軸偏向部39aを透過した測距光が描く軌跡は前記射出光軸31を中心とした円となる。 Further, with the positional relationship between the optical prism 41a and the optical prism 41b fixed (with the deviation angle obtained by the optical prism 41a and the optical prism 41b fixed), the motors 46a and 46b By integrally rotating the optical prism 41a and the optical prism 41b, the locus drawn by the distance measuring light transmitted through the distance measuring optical axis deflection portion 39a becomes a circle centered on the emitted optical axis 31.

従って、前記発光素子32よりレーザ光線(測距光)を発光させつつ、前記光軸偏向部39を回転させれば、測距光を円の軌跡で走査させることができる。 Therefore, if the optical axis deflection unit 39 is rotated while emitting a laser beam (distance measuring light) from the light emitting element 32, the distance measuring light can be scanned in a circular locus.

尚、前記反射測距光軸偏向部39bは、前記測距光軸偏向部39aと一体に回転していることは言う迄もない。 Needless to say, the reflection distance measurement optical axis deflection unit 39b is integrally rotated with the distance measurement optical axis deflection unit 39a.

次に、図4(B)は前記光学プリズム41aと前記光学プリズム41bとを相対回転させた場合を示している。前記光学プリズム41aにより偏向された光軸の偏向方向を偏向Aとし、前記光学プリズム41bにより偏向された光軸の偏向方向を偏向Bとすると、前記光学プリズム41a,41bによる光軸の偏向は、該光学プリズム41a,41b間の角度差θとして、合成偏向Cとなる。 Next, FIG. 4B shows a case where the optical prism 41a and the optical prism 41b are relatively rotated. Assuming that the deflection direction of the optical axis deflected by the optical prism 41a is deflection A and the deflection direction of the optical axis deflected by the optical prism 41b is deflection B, the deflection of the optical axis by the optical prisms 41a and 41b is The combined deflection C is obtained as the angle difference θ between the optical prisms 41a and 41b.

従って、角度差θを変化させる度に、前記光軸偏向部39を1回転させ、1回転毎に照射すれば、直線状に測距光を走査させることができる。又、角度差θを変化させる度に、測距光を照射した状態で回転させれば、同心多重円状に測距光を走査させることができる。又、前記光学プリズム41aと前記光学プリズム41bを同速度で反対方向に回転させれば、合成偏向C方向に直線で測距光を走査させることができる。 Therefore, if the optical axis deflection unit 39 is rotated once each time the angle difference θ is changed and the light is irradiated for each rotation, the distance measuring light can be scanned linearly. Further, each time the angle difference θ is changed, the distance measuring light can be scanned in a concentric multiple circle shape by rotating the distance measuring light in a state of being irradiated. Further, if the optical prism 41a and the optical prism 41b are rotated in opposite directions at the same speed, the distance measuring light can be scanned in a straight line in the combined deflection C direction.

更に、図4(C)に示される様に、前記光学プリズム41aの回転速度に対して遅い回転速度で前記光学プリズム41bを回転させれば、角度差θは漸次増大しつつ測距光が回転されるので、測距光の走査軌跡は、スパイラル状となる。 Further, as shown in FIG. 4C, if the optical prism 41b is rotated at a rotation speed slower than the rotation speed of the optical prism 41a, the distance measuring light rotates while the angle difference θ gradually increases. Therefore, the scanning locus of the ranging light has a spiral shape.

更に又、前記光学プリズム41a、前記光学プリズム41bの回転方向、回転速度を個々に制御することで、測距光の走査軌跡を前記射出光軸31を中心とした放射方向(半径方向の走査)とし、或は水平、垂直方向とする等、種々の走査状態が得られる。 Furthermore, by individually controlling the rotation direction and rotation speed of the optical prism 41a and the optical prism 41b, the scanning locus of the ranging light can be measured in the radial direction (radial scanning) centered on the emission optical axis 31. Various scanning states can be obtained, such as horizontal and vertical directions.

測定の態様としては、前記光軸偏向部39を所要偏角毎に固定して測距を行うことで、特定の測定点についての測距を行うことができる。更に、前記光軸偏向部39の偏角を変更しつつ、測距を実行することで、即ち測距光を走査しつつ測距を実行することで走査軌跡上の測定点についての測距データを取得することができる。 As a measurement mode, the distance can be measured at a specific measurement point by fixing the optical axis deflection unit 39 for each required declination and performing the distance measurement. Further, by performing distance measurement while changing the declination angle of the optical axis deflection unit 39, that is, by performing distance measurement while scanning the distance measurement light, distance measurement data about the measurement point on the scanning locus is obtained. Can be obtained.

各測距光の射出方向角は、前記モータ46a,46bの回転角及び前記上下回転角検出器11と前記左右回転角検出器16の検出結果により検出でき、射出方向角と前記測距データとを関連付けることで、3次元の測距データを取得することができる。 The emission direction angle of each ranging light can be detected by the rotation angles of the motors 46a and 46b and the detection results of the vertical rotation angle detector 11 and the left and right rotation angle detector 16, and the emission direction angle and the distance measurement data can be detected. By associating with, three-dimensional distance measurement data can be acquired.

又、上記した様に、前記測定装置1は前記撮像部21を具備し、該撮像部21で取得された画像は前記表示部29に表示される。 Further, as described above, the measuring device 1 includes the imaging unit 21, and the image acquired by the imaging unit 21 is displayed on the display unit 29.

ここで、前記撮像部21の画角は例えば50°であり、前記光学プリズム41a,41bによる偏向範囲は例えば±20°であるので、前記測距部19の測定範囲は前記撮像部21の撮像範囲と略一致している。従って、測定者は視覚によって容易に測定範囲を特定でき、前記表示部29に表示された画像から、測定対象物を探し、或は測定対象物を選択することができるので、測定対象物を視準する必要がない。 Here, the angle of view of the imaging unit 21 is, for example, 50 °, and the deflection range of the optical prisms 41a and 41b is, for example, ± 20 °. Therefore, the measurement range of the distance measuring unit 19 is the imaging of the imaging unit 21. It is almost the same as the range. Therefore, the measurer can easily visually identify the measurement range, and can search for the measurement object or select the measurement object from the image displayed on the display unit 29, so that the measurement object is viewed. There is no need to follow.

尚、前記撮像部21の画角、前記光学プリズム41a,41bによる偏向範囲は上記したものに限られるものではなく、例えば前記測距部19の測定範囲と前記撮像部21の撮像範囲とが完全に一致する様にしてもよい。 The angle of view of the imaging unit 21 and the deflection range of the optical prisms 41a and 41b are not limited to those described above. For example, the measurement range of the distance measuring unit 19 and the imaging range of the imaging unit 21 are perfect. It may be made to match.

測定対象物が選択されると、測定対象物に向って測距光が偏向される様、前記光学プリズム41a,41bを回転させる。尚、測定対象物が前記撮像部21の撮像範囲外にある場合には、測定対象物が前記撮像部21の撮像範囲内に位置する様、前記上下駆動モータ9と前記左右駆動モータ14とを駆動させる。 When the object to be measured is selected, the optical prisms 41a and 41b are rotated so that the distance measuring light is deflected toward the object to be measured. When the object to be measured is outside the imaging range of the imaging unit 21, the vertical drive motor 9 and the left / right drive motor 14 are moved so that the object to be measured is located within the imaging range of the imaging unit 21. Drive.

前記射出光軸31と前記撮像光軸47は平行であり、且つ両光軸は既知の関係であるので、前記演算制御部27は前記撮像部21で取得した画像上で、画像中心と前記射出光軸31とを一致させることができる。更に、前記演算制御部27は、測距光の射出方向角を検出することで、該射出方向角に基づき画像上に測定点を特定できる。従って、測定点の3次元の測距データと前記撮像部21で取得した画像の関連付けは容易に行え、該撮像部21で取得した画像を3次元データ付きの画像とすることができる。 Since the emission optical axis 31 and the imaging optical axis 47 are parallel to each other and both optical axes have a known relationship, the arithmetic control unit 27 has the image center and the injection on the image acquired by the imaging unit 21. The optical axis 31 can be matched. Further, the arithmetic control unit 27 can identify the measurement point on the image based on the emission direction angle by detecting the emission direction angle of the ranging light. Therefore, the three-dimensional distance measurement data of the measurement point can be easily associated with the image acquired by the imaging unit 21, and the image acquired by the imaging unit 21 can be an image with three-dimensional data.

又、前記測定装置1は前記追尾部26を具備している。前記発光素子51から追尾光が発せられ、追尾光は前記投光レンズ52で平行光束とされ、前記測距光軸偏向部39a(前記プリズム要素42a,42b)を透して測定対象物、例えばプリズムや反射鏡等の再帰反射性を有するターゲットに向けて射出される。ここで、前記測距光軸偏向部39aを透過することで、追尾光は前記プリズム要素42a,42bによって所要の方向に偏向されて射出される。 Further, the measuring device 1 includes the tracking portion 26. Tracking light is emitted from the light emitting element 51, and the tracking light is converted into a parallel light beam by the projection lens 52, and is passed through the distance measuring optical axis deflection portion 39a (the prism elements 42a, 42b) to be measured, for example. It is ejected toward a retroreflective target such as a prism or a reflector. Here, by passing through the distance measuring optical axis deflecting portion 39a, the tracking light is deflected in a required direction by the prism elements 42a and 42b and emitted.

ターゲットで反射された反射追尾光は、前記反射測距光軸偏向部39b(前記プリズム要素43a,43b)を透して入射され、前記結像レンズ38、前記第3反射鏡53、前記集光レンズ54、前記第4反射鏡55により前記追尾光受光素子56に集光される。 The reflected tracking light reflected by the target is incident through the reflection distance measuring optical axis deflection portion 39b (the prism elements 43a and 43b), and is incident on the imaging lens 38, the third reflecting mirror 53, and the focusing. The light is focused on the tracking light receiving element 56 by the lens 54 and the fourth reflecting mirror 55.

前記追尾部26は、反射追尾光の前記追尾光受光素子56上での受光を基に、ターゲットを検出し、前記追尾光受光素子56の中心とターゲットの位置との差を演算する。演算結果は前記演算制御部27に入力される。 The tracking unit 26 detects a target based on the light received from the reflected tracking light on the tracking light receiving element 56, and calculates the difference between the center of the tracking light receiving element 56 and the position of the target. The calculation result is input to the calculation control unit 27.

該演算制御部27は、前記追尾部26での演算結果を基に、前記モータ46a,46bの駆動を制御する。ターゲットからの反射追尾光が前記追尾光受光素子56の中心に受光される様、前記演算制御部27が前記光学プリズム41a,41bを回転させる。これにより、該測定装置本体2は静止した状態で追尾光のみをターゲットの動きに追従させ、ターゲットを追尾する。 The calculation control unit 27 controls the drive of the motors 46a and 46b based on the calculation result of the tracking unit 26. The arithmetic control unit 27 rotates the optical prisms 41a and 41b so that the reflected tracking light from the target is received at the center of the tracking light receiving element 56. As a result, the measuring device main body 2 makes the tracking light follow the movement of the target in a stationary state, and tracks the target.

尚、前記光軸偏向部39による追尾範囲を超える様な場合は、前記上下駆動モータ9、前記左右駆動モータ14を駆動し、前記測定装置本体2をターゲットに向ける様回転させるのは言う迄もない。 Needless to say, when the tracking range by the optical axis deflection unit 39 is exceeded, the vertical drive motor 9 and the left / right drive motor 14 are driven and the measuring device main body 2 is rotated so as to face the target. Absent.

以下、測定対象物の限られた部位を集中的に測定する場合に於いて、前記光学プリズム41a、前記光学プリズム41bを高速で往復回転させ、測距光で前記部位を往復走査する場合の前記モータ46a,46bの反転制御について説明する。 Hereinafter, in the case of intensively measuring a limited portion of the object to be measured, the optical prism 41a and the optical prism 41b are reciprocally rotated at high speed, and the portion is reciprocally scanned by distance measuring light. Inversion control of the motors 46a and 46b will be described.

図5は、該モータ46a,46bの反転制御を行なう際の基本的な制御図であり、該モータ46a,46bのトルク値、回転角を固定値とした場合を示している。 FIG. 5 is a basic control diagram when reverse control of the motors 46a and 46b is performed, and shows a case where the torque value and the rotation angle of the motors 46a and 46b are fixed values.

前記演算制御部27からモータドライバ23aに対して、回転方向例えば順回転の指示である信号aと予め設定されたトルク値である信号bが入力されると、該モータドライバ23aは、入力された信号a、信号bに基づき、前記モータ46aを回転させる。 When a signal a indicating a rotation direction, for example, forward rotation and a signal b having a preset torque value are input to the motor driver 23a from the arithmetic control unit 27, the motor driver 23a is input. The motor 46a is rotated based on the signal a and the signal b.

該モータ46aの回転角は、前記エンコーダ58aでリアルタイムに検出され、検出回転角を有する信号cが判断部59aに入力される。 The rotation angle of the motor 46a is detected in real time by the encoder 58a, and a signal c having the detected rotation angle is input to the determination unit 59a.

該判断部59aには、予め設定された順回転時の目標回転角が信号dとして前記演算制御部27より入力されている。前記判断部59aは、前記エンコーダ58aからの検出回転角と、前記演算制御部27からの目標回転角とが一致したかどうかを判断し、検出回転角と目標回転角とが一致した時点で、回転完了信号eを前記演算制御部27に出力する。 A preset target rotation angle at the time of forward rotation is input to the determination unit 59a as a signal d from the calculation control unit 27. The determination unit 59a determines whether or not the detected rotation angle from the encoder 58a and the target rotation angle from the arithmetic control unit 27 match, and when the detected rotation angle and the target rotation angle match, the determination unit 59a determines. The rotation completion signal e is output to the arithmetic control unit 27.

該演算制御部27は、回転完了信号eが入力されると、前回とは逆向きの方向への回転指示(反転指示)である信号aと、逆回転時トルク値である信号bとを前記モータドライバ23aに出力する。 When the rotation completion signal e is input, the arithmetic control unit 27 outputs a signal a which is a rotation instruction (reversal instruction) in the direction opposite to the previous time and a signal b which is a torque value at the time of reverse rotation. Output to the motor driver 23a.

上記の処理は、測定対象物の測定が完了し、前記モータ46aの反転制御が終了する迄繰返し実行される。又、上記処理が行われることで、前記モータ46a,46bの応答速度の上限一杯での往復動作が可能となる。更に、上記処理が繰返されることで、狭い走査範囲に対する高速のスキャンが可能となる。 The above process is repeatedly executed until the measurement of the object to be measured is completed and the reversal control of the motor 46a is completed. Further, by performing the above processing, the reciprocating operation at the upper limit of the response speed of the motors 46a and 46b becomes possible. Further, by repeating the above processing, high-speed scanning over a narrow scanning range becomes possible.

尚、前記モータ46bに対する反転制御は、前記モータ46aに対する反転制御と同様であるので、説明を省略する。 Since the reversing control for the motor 46b is the same as the reversing control for the motor 46a, the description thereof will be omitted.

又、図5中では、前記判断部59a,59bは独立した構成として記載されているが、実際には該判断部59a,59bは前記演算制御部27の一部となっている。 Further, in FIG. 5, the determination units 59a and 59b are described as independent configurations, but the determination units 59a and 59b are actually a part of the calculation control unit 27.

図6(A)は、前記モータ46aの回転範囲61aの一部を示し、前記モータ46aを往復回転させる場合の反転目標位置62a,62bと該反転目標位置62a,62bに至るまでの回転の軌跡63a,63bを示している。又、図6(B)は、前記モータ46bの回転範囲61bの一部を示し、該モータ46bを往復回転させる場合の反転目標位置64a,64bと該反転目標位置64a,64bに至るまでの回転の軌跡65a,65bを示している。尚、前記モータ46bに対しては、前記モータ46aと同様の制御が行われるので、以下、図6(A)について説明する。 FIG. 6A shows a part of the rotation range 61a of the motor 46a, and the rotation loci of the reversing target positions 62a and 62b and the reversing target positions 62a and 62b when the motor 46a is reciprocated. 63a and 63b are shown. Further, FIG. 6B shows a part of the rotation range 61b of the motor 46b, and the rotation up to the reversal target positions 64a and 64b and the reversal target positions 64a and 64b when the motor 46b is reciprocated. The loci of 65a and 65b are shown. Since the same control as that of the motor 46a is performed on the motor 46b, FIG. 6A will be described below.

図6(A)に示される様に、前記反転目標位置62aで前記モータ46aの回転を停止させた場合、オーバラン66aが生じ、前記反転目標位置62bで前記モータ46aの回転を停止させた場合、オーバラン66bが生じる。従って、実際に前記モータ46aの回転が反転する位置は、前記反転目標位置62a,62bよりも前記オーバラン66a,66b分だけ回転した位置となる。即ち、前記モータ46aの回転量は、設定した回転量よりも前記オーバラン66a,66b分だけ多くなる。 As shown in FIG. 6A, when the rotation of the motor 46a is stopped at the reversal target position 62a, an overrun 66a occurs, and when the rotation of the motor 46a is stopped at the reversal target position 62b, Overrun 66b occurs. Therefore, the position where the rotation of the motor 46a is actually reversed is a position that is rotated by the overrun 66a, 66b from the reverse target positions 62a, 62b. That is, the rotation amount of the motor 46a is larger than the set rotation amount by the overruns 66a and 66b.

該オーバラン66a,66bは、前記モータ46aの重さ、回転モーメントや軸受部のグリースの広がり具合等により変化する。又、該モータ46aの回転速度も該モータ46aの重さや軸受部のグリースの広がり具合等により変化する。従って、製作誤差による個体差で変化も一様ではない。又、前記モータ46aの駆動中にも温度変化、湿度変化等環境の変化に起因しても変化を生じる。従って、前記オーバラン66a,66bや前記モータ46aの回転速度を把握し、制御することは困難である。 The overruns 66a and 66b change depending on the weight of the motor 46a, the rotational moment, the spread of grease in the bearing portion, and the like. Further, the rotation speed of the motor 46a also changes depending on the weight of the motor 46a, the spread of grease in the bearing portion, and the like. Therefore, the change is not uniform due to individual differences due to manufacturing errors. Further, even while the motor 46a is being driven, changes occur due to changes in the environment such as temperature changes and humidity changes. Therefore, it is difficult to grasp and control the rotation speeds of the overruns 66a and 66b and the motor 46a.

一方で、前記モータ46a,46bにオーバランが発生した場合や、回転速度が異った場合には、前記光学プリズム41a,41bの同期回転にズレが生じ、設定した測距光の走査形状や往復長さと、実際の測距光の走査形状や往復長さとに差異が生じ、正確な測定結果が得られない場合がある。 On the other hand, when the motors 46a and 46b are overrun or the rotation speeds are different, the synchronous rotation of the optical prisms 41a and 41b is deviated, and the scanning shape and reciprocation of the set ranging light There may be a difference between the length and the scanning shape and reciprocating length of the actual ranging light, and accurate measurement results may not be obtained.

従って、前記測定装置1により正確な測定結果を得る為には、前記光学プリズム41a,41bの回転を正確に同期させ、又オーバランを生じない様に回転させる必要がある。 Therefore, in order to obtain an accurate measurement result by the measuring device 1, it is necessary to accurately synchronize the rotations of the optical prisms 41a and 41b and rotate them so as not to cause an overrun.

以下、前記光学プリズム41a,41bを正確に同期回転させ、又オーバランを生じさせない様にする為の前記モータ46a,46bの制御について説明する。 Hereinafter, control of the motors 46a and 46b for accurately synchronously rotating the optical prisms 41a and 41b and preventing overrun from occurring will be described.

図7は、該モータ46a,46bを正確に同期回転させた反転制御を行なう際の制御図であり、トルク値を可変値、回転角を固定値とした場合を示している。 FIG. 7 is a control diagram when reversing control is performed by accurately rotating the motors 46a and 46b synchronously, and shows a case where the torque value is a variable value and the rotation angle is a fixed value.

前記演算制御部27から前記モータドライバ23aに対して、回転方向の指示である信号a、予め設定されたトルク値である信号bが入力されると、該モータドライバ23aは、入力された回転指示、予め設定されたトルク値に基づき、前記モータ46aを回転させる。 When the arithmetic control unit 27 inputs a signal a indicating the rotation direction and a signal b which is a preset torque value to the motor driver 23a, the motor driver 23a receives the input rotation instruction. , The motor 46a is rotated based on a preset torque value.

該モータ46aの回転角は、前記エンコーダ58aで信号cとしてリアルタイムに検出され、検出回転角が前記判断部59aに入力される。 The rotation angle of the motor 46a is detected in real time as a signal c by the encoder 58a, and the detected rotation angle is input to the determination unit 59a.

該判断部59aは、前記エンコーダ58aからの検出回転角と、前記演算制御部27からの目標回転角(信号d)とが一致したかどうかを判断し、検出回転角と目標回転角とが一致した時点で、回転完了信号eを前記演算制御部27に出力する。 The determination unit 59a determines whether or not the detected rotation angle from the encoder 58a and the target rotation angle (signal d) from the arithmetic control unit 27 match, and the detected rotation angle and the target rotation angle match. At that time, the rotation completion signal e is output to the arithmetic control unit 27.

同様に、前記演算制御部27からモータドライバ23bに対して、回転方向の指示(信号a)、予め設定されたトルク値(信号b)が入力されると、該モータドライバ23bは、入力された回転指示、トルク値に基づき前記モータ46bを回転させる。 Similarly, when the calculation control unit 27 inputs a rotation direction instruction (signal a) and a preset torque value (signal b) to the motor driver 23b, the motor driver 23b is input. The motor 46b is rotated based on the rotation instruction and the torque value.

該モータ46bの回転角は、前記エンコーダ58bでリアルタイムに検出され(信号c)、検出回転角が前記判断部59bに入力される。 The rotation angle of the motor 46b is detected in real time by the encoder 58b (signal c), and the detected rotation angle is input to the determination unit 59b.

該判断部59bは、前記エンコーダ58bからの検出回転角と、前記演算制御部27からの目標回転角(信号d)とが一致したかどうかを判断し、検出回転角と目標回転角とが一致した時点で、回転完了信号eを前記演算制御部27に出力する。 The determination unit 59b determines whether or not the detected rotation angle from the encoder 58b and the target rotation angle (signal d) from the arithmetic control unit 27 match, and the detected rotation angle and the target rotation angle match. At that time, the rotation completion signal e is output to the arithmetic control unit 27.

該演算制御部27は、前記判断部59aからの回転完了信号eと、前記判断部59bからの回転完了信号eのうち、一方の回転完了信号eが入力されてから、他方の回転完了信号eが入力されるまでの経過時間(時間差)を計測している。 The arithmetic control unit 27 receives the rotation completion signal e from one of the rotation completion signal e from the determination unit 59a and the rotation completion signal e from the determination unit 59b, and then the other rotation completion signal e. The elapsed time (time difference) until is input is measured.

例えば、前記判断部59aからの回転完了信号eが先に入力された場合、前記演算制御部27は時間差に基づき、前記モータドライバ23aに出力されるトルク値を弱める為のトルク修正値を演算する。尚、トルク修正値については、事前に各モータ46a,46b間の回転完了信号eの時間差とトルク修正値とのデータテーブルを作成しておき、該データテーブルによりトルク修正値を演算する様にしてもよい。或は、トルク修正後の時間差を求め、時間差が0になる様にトルク修正値を収斂させてもよい。 For example, when the rotation completion signal e from the determination unit 59a is input first, the calculation control unit 27 calculates a torque correction value for weakening the torque value output to the motor driver 23a based on the time difference. .. Regarding the torque correction value, a data table of the time difference of the rotation completion signal e between the motors 46a and 46b and the torque correction value is created in advance, and the torque correction value is calculated from the data table. May be good. Alternatively, the time difference after the torque correction may be obtained, and the torque correction value may be converged so that the time difference becomes zero.

トルク修正値が演算されると、前記演算制御部27は、前回とは逆向きの回転方向の指示(反転指示)である信号aと、予め設定されたトルク値(信号b)からトルク修正値(信号f)を引いたトルク値、即ち予め設定されたトルク値にマイナスのトルク修正値を加えたトルク値を前記モータドライバ23aに出力する。 When the torque correction value is calculated, the calculation control unit 27 receives the torque correction value from the signal a which is an instruction (reversal instruction) in the rotation direction opposite to the previous time and the preset torque value (signal b). The torque value obtained by subtracting (signal f), that is, the torque value obtained by adding a negative torque correction value to the preset torque value is output to the motor driver 23a.

該モータドライバ23aは、入力された回転指示とトルク値に基づき、前記モータ46aを前回とは逆向きに、前回よりも弱い駆動力で回転させる。 Based on the input rotation instruction and torque value, the motor driver 23a rotates the motor 46a in the opposite direction to the previous time with a weaker driving force than the previous time.

又、前記モータドライバ23bに対しては、前回とは逆向きの回転方向の指示(反転指示)である信号aと、前回と同様のトルク値(信号b)が入力され、前記モータ46bを前回とは逆向きに、前回と同様の駆動力で回転させる。 Further, a signal a which is an instruction (reversal instruction) in the rotation direction opposite to the previous time and a torque value (signal b) similar to the previous time are input to the motor driver 23b, and the motor 46b is sent to the previous time. In the opposite direction, rotate with the same driving force as last time.

上記の処理は、測定対象物の測定が完了し、前記モータ46a,46bの反転制御が終了する迄繰返し実行される。 The above process is repeatedly executed until the measurement of the object to be measured is completed and the inversion control of the motors 46a and 46b is completed.

回転完了信号eが先に入力される前記モータ46aに対して、即ち前記モータ46bよりも回転速度が速い前記モータ46aに対して、時間差に基づきトルク値を弱める様に制御する。該モータ46aの回転速度を低下させ、該モータ46aの回転速度を前記モータ46bの回転速度と合わせることができるので、前記モータ46aと前記モータ46bの回転完了信号eを同時又は略同時に検出することができる。 The torque value is controlled to be weakened based on the time difference with respect to the motor 46a to which the rotation completion signal e is input first, that is, with respect to the motor 46a having a rotation speed faster than that of the motor 46b. Since the rotation speed of the motor 46a can be reduced and the rotation speed of the motor 46a can be matched with the rotation speed of the motor 46b, the rotation completion signal e of the motor 46a and the motor 46b can be detected simultaneously or substantially simultaneously. Can be done.

従って、前記モータ46a,46bを正確に同期回転させた反転制御が可能となり、前記光学プリズム41a,41bの正確な同期回転が可能となるので、設定した測距光の走査形状と実際の測距光の走査形状とを一致させることができ、測定対象物の正確な測定結果を得ることができる。 Therefore, inversion control in which the motors 46a and 46b are rotated in an accurate synchronous manner is possible, and accurate synchronous rotation of the optical prisms 41a and 41b is possible. Therefore, the scanning shape of the set ranging light and the actual ranging are measured. The scanning shape of the light can be matched, and an accurate measurement result of the object to be measured can be obtained.

又、時間差に基づくトルク値の修正は、前記モータ46a,46bの反転のタイミング毎に実行されるので、該モータ46a,46bの駆動中に於ける回転速度の変化にも対応することができる。 Further, since the correction of the torque value based on the time difference is executed at each inversion timing of the motors 46a and 46b, it is possible to cope with the change in the rotational speed while the motors 46a and 46b are being driven.

従って、前記モータ46a,46bとして、製作誤差やグリースの広がり具合等、個体差のあるモータが用いられた場合でも、正確に同期回転させることができる。従って、前記モータ46a,46bの個体差、組立て誤差があった場合でも、実際の回転状態に基づき同期制御が行われるので、個体差等を考慮する必要がなく、作業性を向上させることができる。 Therefore, even when motors having individual differences such as manufacturing error and grease spread are used as the motors 46a and 46b, they can be rotated accurately in synchronization. Therefore, even if there are individual differences or assembly errors of the motors 46a and 46b, synchronous control is performed based on the actual rotation state, so that it is not necessary to consider individual differences and the like, and workability can be improved. ..

尚、上記では、回転完了信号eが先に入力される前記モータ46aに対して、時間差に基づきトルク値を弱める様に制御しているが、回転完了信号eが後に入力される前記モータ46bに対して、時間差に基づき予め設定されたトルク値(信号b)からマイナスのトルク修正値(信号f)を引き、トルク値を強める様に制御してもよい。 In the above, the motor 46a to which the rotation completion signal e is input first is controlled so as to weaken the torque value based on the time difference, but the rotation completion signal e is input to the motor 46b later. On the other hand, a negative torque correction value (signal f) may be subtracted from a preset torque value (signal b) based on the time difference, and the torque value may be controlled to be strengthened.

この場合、前記演算制御部27が時間差に基づきトルク修正値を演算し、予め設定されたトルク値(信号b)にトルク修正値(信号f)を加えたトルク値が前記モータドライバ23bに出力される。 In this case, the calculation control unit 27 calculates the torque correction value based on the time difference, and the torque value obtained by adding the torque correction value (signal f) to the preset torque value (signal b) is output to the motor driver 23b. Toque.

又、上記では、前記モータ46a,46bの反転のタイミング毎にトルク値の修正を行っているが、前記モータ46a,46bを1往復回転させる毎にトルク値の修正を行う様にしてもよい。 Further, in the above, the torque value is corrected at each inversion timing of the motors 46a and 46b, but the torque value may be corrected every time the motors 46a and 46b are rotated once.

図8は、該モータ46a,46bにオーバランを生じさせない様に反転制御を行なう際の制御図であり、トルク値を固定値、回転角を可変値とした場合を示している。尚、前記モータ46bに対して行われる反転制御は、前記モータ46aと同様の制御となっているので、以下前記モータ46aの反転制御を行う場合について説明する。 FIG. 8 is a control diagram when reverse control is performed so as not to cause overrun in the motors 46a and 46b, and shows a case where the torque value is a fixed value and the rotation angle is a variable value. Since the reversal control performed on the motor 46b is the same as that of the motor 46a, the case where the reversal control of the motor 46a is performed will be described below.

反転制御が開始されると、先ず前記演算制御部27から前記モータドライバ23aに対して、例えば順方向への回転指示(信号a)と、予め設定されたトルク値(信号b)が入力される。該モータドライバ23aは、入力された回転指示、トルク値に基づき、前記モータ46aを順方向に回転させる。 When the inversion control is started, for example, a forward rotation instruction (signal a) and a preset torque value (signal b) are input from the arithmetic control unit 27 to the motor driver 23a. .. The motor driver 23a rotates the motor 46a in the forward direction based on the input rotation instruction and torque value.

該モータ46aの回転角は、前記エンコーダ58aにリアルタイムで検出され、検出回転角(信号c)が判断部68aに入力される。該判断部68aは、予め設定された前記演算制御部27からの順回転時の目標回転角(信号d)と検出回転角とが一致したかどうかを判断し、検出回転角と目標回転角とが一致した時点で、回転完了信号eを前記演算制御部27に出力する。 The rotation angle of the motor 46a is detected in real time by the encoder 58a, and the detected rotation angle (signal c) is input to the determination unit 68a. The determination unit 68a determines whether or not the target rotation angle (signal d) at the time of forward rotation from the arithmetic control unit 27 set in advance and the detection rotation angle match, and the detected rotation angle and the target rotation angle are combined with each other. At the same time, the rotation completion signal e is output to the arithmetic control unit 27.

該演算制御部27は、回転完了信号eが入力されると、前回とは逆向きの方向への回転指示(反転指示)(信号a)と、トルク値(信号b)とを前記モータドライバ23aに出力する。この時、前記判断部68aに対しても、前記演算制御部27から前記モータ46aの回転方向(信号f)が出力される。前記モータドライバ23aは、入力された回転指示(反転指示)、トルク値に基づき、前記モータ46aを逆方向に回転させる駆動信号gを発する。 When the rotation completion signal e is input, the arithmetic control unit 27 sends a rotation instruction (reversal instruction) (signal a) in the direction opposite to the previous time and a torque value (signal b) to the motor driver 23a. Output to. At this time, the rotation direction (signal f) of the motor 46a is also output from the calculation control unit 27 to the determination unit 68a. The motor driver 23a emits a drive signal g for rotating the motor 46a in the opposite direction based on the input rotation instruction (reversal instruction) and torque value.

該モータ46aに駆動信号gが発せられた時点でも、該モータ46aはイナーシャにより反転せず減速しつつ回転(オーバラン)する。やがて該モータ46aが停止し、反転する。該モータ46aの停止反転は、前記エンコーダ58aによって検出され、検出結果は反転時回転角として前記判断部68aに入力される。 Even when the drive signal g is emitted to the motor 46a, the motor 46a rotates (overruns) while decelerating without being inverted by inertia. Eventually, the motor 46a stops and reverses. The stop reversal of the motor 46a is detected by the encoder 58a, and the detection result is input to the determination unit 68a as the rotation angle at the time of reversal.

該判断部68aは、前記エンコーダ58aからの検出回転角(信号c)の増加が停止した時、或は減少に転じた時の検出回転角(信号h)を反転時回転角として、該反転時回転角(信号f)と基準目標回転角との差分(信号i)を演算する。この差分(回転角度差)がオーバラン量となる。 The determination unit 68a uses the detected rotation angle (signal h) when the increase of the detected rotation angle (signal c) from the encoder 58a is stopped or starts to decrease as the rotation angle at the time of reversal, and at the time of the reversal. The difference (signal i) between the rotation angle (signal f) and the reference target rotation angle is calculated. This difference (rotation angle difference) is the overrun amount.

該判断部68aにより、該オーバラン量が目標回転角と検出回転角とが一致した際の回転完了信号eと共に前記演算制御部27に出力される。 The determination unit 68a outputs the overrun amount to the calculation control unit 27 together with the rotation completion signal e when the target rotation angle and the detected rotation angle match.

基準目標回転角は、前記モータ46aのオーバランを検出する為の基準値であり、常に一定となっている。前記モータ46aの制御が開始された時点では、目標回転角と基準目標回転角とは一致している。 The reference target rotation angle is a reference value for detecting the overrun of the motor 46a, and is always constant. When the control of the motor 46a is started, the target rotation angle and the reference target rotation angle coincide with each other.

該演算制御部27は、入力されたオーバラン量を基に、オーバラン量だけ反転時回転角を減じる様目標回転角を修正し、順回転時の新たな目標回転角を演算する。又、前記演算制御部27は、前回とは逆向きの順方向への回転指示とトルク値とを前記モータドライバ23aに出力すると共に、前記判断部68aに回転方向を出力する。尚、演算された順回転時の新たな目標回転角は、基準目標回転角とは異なった値となる。 Based on the input overrun amount, the calculation control unit 27 corrects the target rotation angle so as to reduce the rotation angle at the time of inversion by the amount of overrun, and calculates a new target rotation angle at the time of forward rotation. Further, the arithmetic control unit 27 outputs a rotation instruction and a torque value in the forward direction opposite to the previous time to the motor driver 23a, and outputs a rotation direction to the determination unit 68a. The calculated new target rotation angle at the time of forward rotation is a value different from the reference target rotation angle.

又、前記演算制御部27より順方向への反転指示が出力され、検出回転角の増加が停止した時、或は減少に転じた時の前記モータ46aの回転角が、実際に順方向に反転した時の角度である反転時回転角として前記エンコーダ58aにより検出され、前記判断部68aに入力される。 Further, when the calculation control unit 27 outputs a forward reversal instruction and the increase in the detected rotation angle stops or starts to decrease, the rotation angle of the motor 46a actually reverses in the forward direction. It is detected by the encoder 58a as the rotation angle at the time of reversal, which is the angle at the time of rotation, and is input to the determination unit 68a.

該判断部68aは、逆回転時の基準目標回転角と反転時回転角との差分、即ち逆回転時のオーバラン量を演算し、該オーバラン量が目標回転角と検出回転角とが一致した際の回転完了信号eと共に前記演算制御部27に出力される。尚、この時の目標回転角と基準目標回転角とは一致している。 The determination unit 68a calculates the difference between the reference target rotation angle at the time of reverse rotation and the rotation angle at the time of reversal, that is, the overrun amount at the time of reverse rotation, and when the overrun amount matches the target rotation angle and the detected rotation angle. It is output to the arithmetic control unit 27 together with the rotation completion signal e of. The target rotation angle at this time and the reference target rotation angle are the same.

該演算制御部27は、入力されたオーバラン量を基に、オーバラン量だけ反転時回転角を減じる様目標回転角を修正し、逆回転時の新たな目標回転角を演算する。又、前記演算制御部27は、前回とは逆向きの逆方向への回転指示とトルク値とを前記モータドライバ23aに出力すると共に、前記判断部68aに回転方向を出力する。尚、演算された逆回転時の新たな目標回転角は、基準目標回転角とは異なった値となる。 Based on the input overrun amount, the calculation control unit 27 corrects the target rotation angle so as to reduce the rotation angle at the time of inversion by the amount of overrun, and calculates a new target rotation angle at the time of reverse rotation. Further, the arithmetic control unit 27 outputs a rotation instruction and a torque value in the opposite direction to the previous time to the motor driver 23a, and outputs a rotation direction to the determination unit 68a. The calculated new target rotation angle at the time of reverse rotation is a value different from the reference target rotation angle.

該判断部68aは、前記エンコーダ58aによる検出回転角と新たな目標回転角との一致を判断すると共に、反転時回転角と基準目標回転角との差分(オーバラン量)を演算し、回転完了信号eとオーバラン量を前記演算制御部27に出力する。 The determination unit 68a determines the coincidence between the rotation angle detected by the encoder 58a and the new target rotation angle, calculates the difference (overrun amount) between the rotation angle at the time of inversion and the reference target rotation angle, and signals the completion of rotation. e and the overrun amount are output to the arithmetic control unit 27.

上記の処理は、測定対象物の測定が完了し、前記モータ46aの反転制御が終了する迄繰返し実行される。 The above process is repeatedly executed until the measurement of the object to be measured is completed and the reversal control of the motor 46a is completed.

上記した様に、本実施例では、予め設定された基準目標回転角と、反転指示時の実際の反転時回転角との差分、即ちオーバラン量を演算し、該オーバラン量分だけ反転時回転角を減じる様、目標回転角を修正し、反転時回転角を基準目標回転角に近づける様制御を行っている。 As described above, in this embodiment, the difference between the preset reference target rotation angle and the actual rotation angle at the time of inversion at the time of inversion instruction, that is, the overrun amount is calculated, and the rotation angle at the time of inversion is calculated by the overrun amount. The target rotation angle is modified so as to reduce the number of rotations, and the rotation angle at the time of reversal is controlled to be close to the reference target rotation angle.

従って、前記モータ46a,46bを駆動させた際のオーバランを抑制することができるので、設定した測距光の往復長さと、実際の測距光の往復長さとを一致又は略一致させることができ、測定対象物の正確な測定結果を得ることができる。 Therefore, since the overrun when the motors 46a and 46b are driven can be suppressed, the reciprocating length of the set distance measuring light and the reciprocating length of the actual distance measuring light can be matched or substantially matched. , Accurate measurement results of the object to be measured can be obtained.

又、目標回転角の修正は、前記モータ46a,46bの反転のタイミング毎に実行されるので、該モータ46a,46bの駆動中に於けるオーバラン量の変化にも対応することができる。 Further, since the correction of the target rotation angle is executed at each inversion timing of the motors 46a and 46b, it is possible to cope with a change in the amount of overrun during the driving of the motors 46a and 46b.

従って、製作誤差や軸受部のグリースの広がり具合等、個体差のあるモータに対しても、或は環境の変化等により駆動中に変化が生じたモータに対しても、同様に処理してオーバランを防止することができるので、モータの個体差を考慮する必要がなく、作業性を向上させることができる。 Therefore, even for motors that have individual differences such as manufacturing errors and the spread of grease in the bearings, or for motors that change during driving due to changes in the environment, etc., the same processing is performed and overrun. Therefore, it is not necessary to consider individual differences of the motor, and workability can be improved.

尚、図8中では、前記判断部68a,68bが独立した構成として記載されているが、実際には該判断部68a,68bは前記演算制御部27の一部となっている。 Although the determination units 68a and 68b are described as independent configurations in FIG. 8, the determination units 68a and 68b are actually a part of the calculation control unit 27.

又、図7では、トルク値を可変値とし、回転角を固定値として前記モータ46a,46bの同期回転を行い、図8では、トルク値を固定値とし、回転角を可変値として前記モータ46a,46bのオーバランの抑制を行っているが、トルク値と回転角を共に可変値としてもよい。 Further, in FIG. 7, the torque value is a variable value and the rotation angle is a fixed value to perform synchronous rotation of the motors 46a and 46b. In FIG. 8, the torque value is a fixed value and the rotation angle is a variable value and the motor 46a is rotated. Although the overrun of, 46b is suppressed, both the torque value and the rotation angle may be variable values.

トルク値と回転角とを共に可変値とすることで、前記モータ46a,46bの同期回転とオーバランの抑制とを同時に行うことができ、測定結果の正確性、作業性をより向上させることができる。 By making both the torque value and the rotation angle variable, the synchronous rotation of the motors 46a and 46b and the suppression of overrun can be performed at the same time, and the accuracy and workability of the measurement result can be further improved. ..

又、本実施例では、前記モータ46a,46bを同期回転させる制御、オーバランを抑制する制御を前記測定装置1に適用する場合について説明したが、例えばレーザ光線で被加工物を加工する加工機のレーザ光線の方向の制御等、2つのモータを正確に同期回転させ、オーバランを抑制することが必要な装置であれば、他の装置に対しても本実施例の制御が適用可能であるのは言う迄もない。又、中空ブラシレスモータ(ダイレクトドライブモータ)、超音波モータ等に対しても、本実施例の制御を適用可能である。 Further, in the present embodiment, the case where the control for synchronously rotating the motors 46a and 46b and the control for suppressing the overrun are applied to the measuring device 1 has been described. For example, a processing machine for processing a workpiece with a laser beam has been described. The control of this embodiment can be applied to other devices as long as it is a device that requires accurate synchronous rotation of two motors and suppression of overrun, such as control of the direction of a laser beam. Needless to say. Further, the control of this embodiment can be applied to a hollow brushless motor (direct drive motor), an ultrasonic motor, and the like.

1 測定装置
2 測定装置本体
18 受光部
19 測距部
22 射出方向検出部
23 モータドライバ
27 演算制御部
39 光軸偏向部
41a,41b 光学プリズム
46a,46b モータ
58a,58b エンコーダ
59a,59b 判断部
68a,68b 判断部
1 Measuring device 2 Measuring device body 18 Light receiving part 19 Distance measuring part 22 Ejection direction detection part 23 Motor driver 27 Calculation control part 39 Optical axis deflection part 41a, 41b Optical prism 46a, 46b Motor 58a, 58b Encoder 59a, 59b Judgment part 68a , 68b Judgment unit

Claims (7)

測距光を射出し、反射測距光を受光して測距を行う測距部と、測距光、反射測距光の共通光路に設けられ、測距光、反射測距光の光軸を同一の偏角、同一の方向で偏向する光軸偏向部と、該光軸偏向部による偏角、偏向方向を検出する射出方向検出部と、演算制御部とを具備し、前記光軸偏向部はそれぞれ独立して回転可能な重なり合う一対の円板状の光学プリズムと、該光学プリズムを回転させる一対のモータと、該モータの回転角を検出するエンコーダとを有し、前記演算制御部は、前記光学プリズムが往復回転する様予め設定されたトルク値と目標回転角に基づき前記モータを制御すると共に、前記エンコーダで検出された検出回転角と、前記目標回転角との一致を各モータ毎に検出し、検出の時間差に基づき前記トルク値を修正する様構成された測定装置。 It is provided in the common optical path of the ranging light and the reflected ranging light, and the distance measuring unit that emits the ranging light and receives the reflected ranging light to perform the ranging, and the optical axis of the ranging light and the reflected ranging light. The optical axis deflection unit includes an optical axis deflection unit that deflects the same deflection angle and the same direction, an emission direction detection unit that detects the deviation angle and deflection direction by the optical axis deflection unit, and an arithmetic control unit. Each unit has a pair of overlapping disc-shaped optical prisms that can rotate independently, a pair of motors that rotate the optical prisms, and an encoder that detects the rotation angle of the motors. The motor is controlled based on a preset torque value and a target rotation angle so that the optical prism reciprocates, and the detection rotation angle detected by the encoder matches the target rotation angle for each motor. A measuring device configured to detect and correct the torque value based on the detection time difference. 前記演算制御部は、前記時間差に基づきトルク修正値を演算し、該トルク修正値に基づき、前記検出回転角と前記目標回転角との一致が先に検出された前記モータに対する前記トルク値を弱める様修正する請求項1に記載の測定装置。 The calculation control unit calculates a torque correction value based on the time difference, and based on the torque correction value, weakens the torque value for the motor in which the coincidence between the detected rotation angle and the target rotation angle is detected first. The measuring device according to claim 1, which is modified. 前記演算制御部は、前記時間差に基づきトルク修正値を演算し、該トルク修正値に基づき、前記検出回転角と前記目標回転角との一致が後に検出された前記モータに対する前記トルク値を強める様修正する請求項1に記載の測定装置。 The calculation control unit calculates a torque correction value based on the time difference, and based on the torque correction value, strengthens the torque value for the motor whose coincidence between the detected rotation angle and the target rotation angle is later detected. The measuring device according to claim 1 to be modified. 前記演算制御部は、前記モータを反転させた際に検出された反転時回転角と予め設定された基準目標回転角とから前記モータのオーバラン量を演算し、該オーバラン量に基づき前記反転時回転角を減じる様前記目標回転角を修正する請求項1〜請求項3のうちいずれか1項に記載の測定装置。 The calculation control unit calculates an overrun amount of the motor from the rotation angle at the time of reversal detected when the motor is reversed and a preset reference target rotation angle, and rotates at the time of reversal based on the overrun amount. The measuring device according to any one of claims 1 to 3, wherein the target rotation angle is corrected so as to reduce the angle. 前記測距部と、前記光軸偏向部と、前記射出方向検出部と、前記演算制御部とを収納する測定装置本体と、該測定装置本体を上下方向及び左右方向に回転可能に支持する支持部と、前記測定装置本体を上下方向及び左右方向に回転する回転駆動部と、前記測定装置本体の上下角、左右角を検出する角度検出器とを具備する請求項1〜請求項4のうちいずれか1項に記載の測定装置。 A measuring device main body that houses the distance measuring unit, the optical axis deflection unit, the ejection direction detecting unit, and the arithmetic control unit, and a support that rotatably supports the measuring device main body in the vertical and horizontal directions. Of claims 1 to 4, which includes a unit, a rotation drive unit that rotates the measuring device main body in the vertical and horizontal directions, and an angle detector that detects the vertical and horizontal angles of the measuring device main body. The measuring device according to any one item. 前記光学プリズムは、中心部に形成され、測距光を所要の偏角、所要の方向で偏向する測距光軸偏向部と、外周部に形成され、該測距光軸偏向部と同一の偏角、同一の方向で反射測距光を偏向する反射測距光軸偏向部とを有する請求項1〜請求項5のうちいずれか1項に記載の測定装置。 The optical prism is formed in a central portion and has a ranging optical axis deflecting portion that deflects the ranging light in a required deflection angle and a required direction, and is formed in an outer peripheral portion and is the same as the ranging optical axis deflecting portion. The measuring device according to any one of claims 1 to 5, further comprising a reflected distance-finding optical axis deflecting portion that deflects the reflected distance-finding light in the same direction. 前記光学プリズムは、フレネルプリズムである請求項1〜請求項6のうちいずれか1項に記載の測定装置。 The measuring device according to any one of claims 1 to 6, wherein the optical prism is a Fresnel prism.
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