JPH05133723A - Method and device for measuring separateness with laser beam - Google Patents

Method and device for measuring separateness with laser beam

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JPH05133723A
JPH05133723A JP3326320A JP32632091A JPH05133723A JP H05133723 A JPH05133723 A JP H05133723A JP 3326320 A JP3326320 A JP 3326320A JP 32632091 A JP32632091 A JP 32632091A JP H05133723 A JPH05133723 A JP H05133723A
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laser
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浩行 安尾
Takashi Noma
隆嗣 野間
Junichi Asano
順一 浅野
Toshio Nagai
敏雄 永井
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Kansai Electric Power Co Inc
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Kansai Electric Power Co Inc
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

PURPOSE:To determine the closest distance (separation) of an aerial from a tree accurately, quickly, and simply. CONSTITUTION:A distance to an object is determined in the period of time from a beam of pulse laser being cast onto the object till the reflected beam coming back. The reflected light by the inner surface of a collimator lens 17 is led to a photo-receiving element 15 to determine the outgoing timing, while the reflected light by the object is led also via the collimator lens 17 to the photo-receiving element 15 to determine the timing at which the reflected light comes back. The pulse waveform is differentiated to determine the timing of being incident into the photo-receiving element 15, and the timings at which the reflected light and emitted light are left incident into the photo-receiving element are determined strictly. The position of aerial is measured at three points, and the result is approximated by a second order function or cosh function, and thereby the closest distance from tree is determined.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は架空送電線と、電線直下
近辺の物体までの最短距離(離隔という)を測定するた
めの装置と、最短距離を算出する方法に関する。架空送
電線に樹木や建造物などが接触しては危険である。そこ
で架空線と電線下にある物体との距離を正確、迅速、容
易に測定する装置が要求される。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an overhead power transmission line, a device for measuring the shortest distance (referred to as separation) to an object in the vicinity of an electric wire, and a method for calculating the shortest distance. It is dangerous for trees or structures to come into contact with overhead power lines. Therefore, a device that accurately, quickly, and easily measures the distance between the overhead wire and the object under the electric wire is required.

【0002】[0002]

【従来の技術】架空送電線Kと線下物体Fとの距離を測
定する方法として次のようなものが知られている。
2. Description of the Related Art The following is known as a method for measuring the distance between an overhead power transmission line K and an object F under the wire.

【0003】トランシットで電線と物体までの距離を
求める。トランシットを用いると、その基点と基準とし
て水平方向角φ、垂直方向角θ、距離Lを求める。φ、
θはトランシットの望遠鏡の方向で分かる。距離Lは光
学的に焦点を調整することによって求められるが、しか
し精度は悪い。対象となる点の座標がこうして求まるの
で、複数の点について座標を求めてその距離Qを計算す
る。しかしこれは肉眼による観察であるから時間がかか
り、精度も悪い。特に距離Lについて精度が悪いから正
確に離隔Rmを求める事が難しい。
The distance between the electric wire and the object is obtained by transit. When the transit is used, the angle φ in the horizontal direction, the angle θ in the vertical direction, and the distance L are obtained as the base point and the reference. φ,
θ can be found in the direction of the Transit telescope. The distance L is obtained by optically adjusting the focus, but the accuracy is poor. Since the coordinates of the target point are obtained in this way, the coordinates are obtained for a plurality of points and the distance Q thereof is calculated. However, this is time consuming and inaccurate because it is a visual observation. Particularly, since the accuracy of the distance L is poor, it is difficult to accurately obtain the separation Rm.

【0004】危険と思われる樹木など線下物体Fの下
まで歩いて行き、測定メジャ−で樹木の高さを測定す
る。架空線の高さが分かっているので、その差からだい
たいの離隔Rmを求める。これは常に可能でないし、不
正確である。
[0004] The height of the tree is measured by walking to a position below the under-line object F such as a tree which is considered to be dangerous and using a measurement measure. Since the height of the overhead line is known, the approximate distance Rm is calculated from the difference. This is not always possible and is inaccurate.

【0005】架空線(送電中止して)に宙乗りして近
辺の樹木先端に近づき、メジャ−などで直接に距離を測
定する。これは直接的な方法であるが、危険な方法であ
って常に実行できるとは限らないし、時間もかかる。宙
乗りすることによる架空線の変形という問題もあり不正
確である。
[0005] By riding on an overhead line (when power transmission is stopped) and approaching the tip of a tree in the vicinity, the distance is directly measured by a measure or the like. This is a straightforward method, but it is dangerous and not always feasible and time consuming. It is also inaccurate due to the problem of deformation of overhead lines due to airborne riding.

【0006】ある地区を2方向から航空写真を撮り、
2枚一組みの写真を3次元立体作図機に入力し、3次元
の立体像を復元し、架空線と線下物体の最短距離を求め
る。これは撮影時の飛行機の高度が十分に低くないと精
度が悪い。低高度で写真を撮れる範囲が狭いので、多数
枚の撮影を行い、これらから適当なものを選別するとい
うことになる。すると費用が高くなる。
Taking an aerial photograph of a certain area from two directions,
A set of two photographs is input to a 3D stereoscopic drawing machine to restore a 3D stereoscopic image, and the shortest distance between the overhead line and the object under the wire is obtained. This is inaccurate unless the altitude of the airplane at the time of shooting is low enough. Since the range of photographs that can be taken at low altitudes is narrow, it means that a large number of shots are taken and appropriate ones are selected from these. Then the cost becomes high.

【0007】超音波発射器と、反射超音波を観測する
装置とを備えた自走器により、超音波の反射によって樹
木までの距離を測定する。これは超音波を反射するため
の反射体を対象物体に取り付ける必要があったりする
し、必ずしも精度が良くない。
A self-propelled machine equipped with an ultrasonic wave emitter and a device for observing reflected ultrasonic waves measures the distance to trees by reflection of ultrasonic waves. This is because the reflector for reflecting the ultrasonic wave needs to be attached to the target object, and the accuracy is not always good.

【0008】架空送電線と電線直下の物体までの最短距
離を正確に且つ迅速にしかも簡易に求める事のできる離
隔測定方法と装置とを提供する事が本発明の目的であ
る。
It is an object of the present invention to provide a separation measuring method and apparatus capable of accurately, quickly and easily determining the shortest distance between an overhead power transmission line and an object directly under the electric wire.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明のレ−ザを利用し
た離隔測定装置は、架空線Kと線下物体Fとの最短距離
Rm を求めるために、架空線と線下物体が見通せる位置
Dから、架空線K又は線下物体Fの対象点Tに向けてパ
ルスレ−ザ光を発射し、発射方向から対象点の水平角度
φ、垂直角度θを求め、対象点Tからのレ−ザ反射光の
往復時間から対象点Tまでの距離Lを求める装置であっ
て、レ−ザ光を対象点Tに当てるためのコリメ−タレン
ズの表面反射光を出射パルス光とすることで、対象点T
を照準する望遠鏡とレ−ザ光の光軸に視差がなくかつ同
一の受光素子で出射パルス光と反射パルス光を検出する
構成と出射パルス光と反射パルス光の信号を微分する微
分回路を持った構成を特徴とする。
In order to obtain the shortest distance Rm between the overhead line K and the object F below, the distance measuring apparatus using the laser of the present invention is located at a position where the overhead line and the object below can be seen through. Pulse laser light is emitted from D toward the target point T of the overhead line K or the in-line object F, the horizontal angle φ and the vertical angle θ of the target point are obtained from the emission direction, and the laser from the target point T is obtained. A device for obtaining a distance L from a round-trip time of reflected light to a target point T, wherein the surface reflected light of a collimator lens for applying laser light to the target point T is used as outgoing pulse light, T
It has a configuration that detects emitted pulse light and reflected pulse light with the same light receiving element that has no parallax in the optical axis of the telescope and laser light that is aimed at, and a differentiation circuit that differentiates the signals of the emitted pulse light and the reflected pulse light. It is characterized by the configuration.

【0010】[0010]

【作用】本発明はレ−ザ光を対象物に当てて、反射光が
戻ってくるまでの時間を測定し、これに光速cを乗じ2
で割って対象物までの距離Lを求める。パルスレ−ザの
光であるから測定器を出た瞬間の時刻と、戻ってきた瞬
間の時刻とが正確に分かる。しかし受光素子を2つ使う
のであれば、受光素子の応答特性のバラツキのため、正
確な往復時間τが分かりにくい。
In the present invention, the laser light is applied to the object, the time until the reflected light returns is measured, and this is multiplied by the speed of light c to obtain 2
Divide by to find the distance L to the object. Since it is the light of the pulse laser, the time at the moment when it leaves the measuring instrument and the time at which it returns are accurately known. However, if two light receiving elements are used, the exact round trip time τ is difficult to understand because of variations in the response characteristics of the light receiving elements.

【0011】本発明では、コリメ−タレンズでの反射光
を出射タイミングを与える信号として採用するので、こ
のレンズ反射光と、対象物体に当たって反射してきた光
の経路が同一になる。このため受光素子はひとつで済
む。従って受光素子の応答特性のバラツキの問題は解決
される。これらレンズ反射光と、物体反射光とはその強
度を問題にするのではなく、受光素子に入ったタイミン
グが問題なのである。レンズ反射光は出射のタイミング
を与える。レンズ反射光が受光素子に入った時刻をTb
とする。物体反射光が復帰し受光素子に入った時刻をT
a とする。(Ta −Tb )が光の往復に要する時間差τ
である。とはいうものの受光素子の信号がどうなった時
に出射時刻Tb とするのか、又どんな時に光が復帰した
時刻Ta とするのかが問題である。
In the present invention, since the reflected light from the collimator lens is adopted as a signal for giving the emission timing, this lens reflected light and the path of the light reflected upon hitting the target object are the same. Therefore, only one light receiving element is required. Therefore, the problem of variation in the response characteristics of the light receiving element is solved. The intensity of the lens reflected light and the object reflected light does not matter, but the timing of entering the light receiving element. The lens reflected light gives the emission timing. The time when the lens reflected light enters the light receiving element is T b
And The time when the reflected light from the object returns and enters the light receiving element is T
Let a. (T a −T b ) is the time difference τ required for the round trip of light
Is. However, what happens to the signal of the light receiving element is the emission time T b, and when is the time when the light is restored to T a ?

【0012】もしもある一定閾値より受光素子の出力が
大きくなった時を、これらの時刻Tb 、Ta だと見なす
と、不正確である。物体反射光の方が弱いのでTa の値
が実際よりも遅く(大きく)なりがちである。ところが
本発明では、受光素子出力を微分するので、いずれの信
号についてもピ−クの最大をとる時の時刻を知る事がで
きる。
[0012] when the output of the light-receiving element than a certain threshold value there if is increased, these time T b, and considered that it is T a, it is incorrect. Since the object-reflected light is weaker, the value of T a tends to be slower (larger) than it actually is. However, in the present invention, since the light receiving element output is differentiated, it is possible to know the time when the peak is maximized for any signal.

【0013】こうして、対象物体までの距離Lを知る事
ができる。垂直方向角θ、水平方向角φなどは、レ−ザ
光の出射方向から分かる。するとこの測定器を中心とす
る極座標系での物体の位置が分かる。極座標から3次元
直交座標への座標変換を行う。このような測定と座標変
換を、架空線については3点又はそれ以上行い、架空線
下の物体の頂点について行う。つまり4点又は4点以上
の位置測定を行うのである。
In this way, the distance L to the target object can be known. The vertical angle θ, the horizontal angle φ, etc. can be known from the emitting direction of the laser light. Then, the position of the object in a polar coordinate system centered on this measuring device is known. Coordinate conversion from polar coordinates to three-dimensional Cartesian coordinates is performed. Such measurement and coordinate conversion are performed at three points or more for the overhead line and for the vertices of the object under the overhead line. That is, position measurement at four points or four or more points is performed.

【0014】架空線上の点C1 、C2 、C3 は架空線に
あるのであるから、ある鉛直面内に含まれる筈である。
そこで原点を動かし、この鉛直面内に移動させ、しかも
この鉛直面がxz面になるようにする。架空線は線密度
が一定であるとすれば懸垂線z=a0 cosh(x/a
0 +a1 )+a2 になる筈である。このままの形で用い
るか、或は2次曲線z=a0 +a1 x+a22 の形で
近似する。3点の座標C1 、C2 、C3 が分かっている
からこれらの曲線が決まる。
Since points C 1 , C 2 and C 3 on the overhead line are on the overhead line, they should be included in a certain vertical plane.
Therefore, the origin is moved so as to be moved within this vertical plane, and this vertical plane becomes the xz plane. Assuming that the overhead line has a constant linear density, the catenary line z = a 0 cosh (x / a
It should be 0 + a 1 ) + a 2 . It is used as it is, or is approximated in the form of a quadratic curve z = a 0 + a 1 x + a 2 x 2 . These curves are determined because the coordinates C 1 , C 2 , C 3 of the three points are known.

【0015】一方架空線下の物体Fは、すでにその座標
が分かっている。点Fと先程の2次曲線又は懸垂線の最
短距離を求める問題に帰着される。これは、点Fからx
z面に垂線を下し、この足をHとし、Hとxz面上の曲
線の最短距離の問題になる。これは容易に求まる。例え
ば2次曲線z=a0 +a1 x+a22 で架空線が表現
される(a2>0)とすると、xz面上の点H(p,
q)との最短距離Sは、次の量Gの G2 =(x−p)2 +(z−q)2 (1) z=a0 +a1 x+a22 (2) 最小値を求める事によって求まるのである。
On the other hand, the coordinates of the object F under the imaginary line are already known. It results in the problem of finding the shortest distance between the point F and the quadratic curve or catenary. This is from point F to x
A perpendicular line is drawn on the z plane, and this foot is set to H, and the problem is the shortest distance between H and the curve on the xz plane. This is easy to find. For example, if an imaginary line is represented by a quadratic curve z = a 0 + a 1 x + a 2 x 2 (a 2 > 0), a point H (p,
The shortest distance S from q) is G 2 = (x−p) 2 + (z−q) 2 (1) z = a 0 + a 1 x + a 2 x 2 (2) The minimum value of the next quantity G is obtained. It is determined by things.

【0016】[0016]

【実施例】図1によって本発明で用いる測定系の概略構
成を説明する。パルスレ−ザ1はパルス光を発生するレ
−ザである。本発明では、出射パルスと入射パルスの時
間の差を求めることによって対象物までの距離を測定す
るので、光はパルス状に発生するものでなければならな
い。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A schematic configuration of a measuring system used in the present invention will be described with reference to FIG. The pulse laser 1 is a laser that generates pulsed light. In the present invention, the distance to the object is measured by obtaining the time difference between the output pulse and the input pulse, and therefore the light must be generated in pulses.

【0017】このパルスレ−ザの光をレンズ2でビ−ム
径を大きくし、ミラ−13で反射し、コリメ−タレンズ
3を通して外部へ出射する。出射する光の他に、一部の
光は、コリメ−タレンズ3の内面で反射される光があ
る。これが穴あきミラ−4で反射され、さらにミラ−5
で反射される。穴あきミラ−4は中心に穴があって、パ
ルスレ−ザ1からの光がコリメ−タレンズ3へ入射する
ための経路になっている。コリメ−タレンズ3での反射
光はこの穴よりも拡がっているので、かなりの部分が穴
あきミラ−4の穴でない部分に当たって反射される。ミ
ラ−4、5で反射された光は受光素子15に入射する。
受光素子15には微分回路7、時間間隔測定回路8がつ
ながれている。
The light of this pulse laser is made to have a large beam diameter by the lens 2, reflected by the mirror 13 and emitted to the outside through the collimator lens 3. In addition to the emitted light, some of the light is reflected by the inner surface of the collimator lens 3. This is reflected by the perforated Mira-4, and further Mira-5.
Is reflected by. The perforated mirror-4 has a hole at the center and serves as a path for the light from the pulse laser 1 to enter the collimator lens 3. Since the reflected light from the collimator lens 3 is wider than this hole, a considerable part of it is reflected by hitting the non-hole of the perforated mirror-4. The light reflected by the mirrors-4 and 5 enters the light receiving element 15.
A differentiation circuit 7 and a time interval measuring circuit 8 are connected to the light receiving element 15.

【0018】図2に受光素子15で受けた光信号と微分
信号などを示す。コリメ−タレンズ内面で反射されたパ
ルス光(出射光という)の信号は図2の(a)の波形ア
イウのようになる。パルス光は矩形波であって、このよ
うにひとつのピ−クのある波形となる。図2の(b)は
微分波形を示しているが、ピ−クを持つ波形を微分して
いるので、上頂点ア、零点イ、下頂点ウを持つ波形とな
る。
FIG. 2 shows an optical signal and a differential signal received by the light receiving element 15. The signal of the pulsed light (referred to as outgoing light) reflected on the inner surface of the collimator lens becomes like the waveform Au of FIG. The pulsed light is a rectangular wave, and thus has a waveform with one peak. 2B shows a differential waveform, but since a waveform having a peak is differentiated, the waveform has an upper vertex A, a zero point A, and a lower vertex C.

【0019】さてコリメ−タレンズ3を出射した光は、
平行光として対象物体12に当たる。これの一部が反射
されて同じ経路を逆戻りする。逆戻りした光はコリメ−
タレンズ3を反対向きに通って穴あきミラ−4、ミラ−
5で反射され受光素子15に入る。受光素子15は光信
号を電気信号に変換するので、ピ−クをひとつ持つパル
ス信号が得られる。図2(a)に於いてエオカで示す波
形である。これは対象物体からの反射光であるので、単
に反射パルス光と呼ぶ。反射パスス光エオカはコリメ−
タレンズで反射された出射パルス光アイウとは、当然強
さが異なる。出射パルス光の強さは一定であるとして
も、物体からの反射光は、物体の反射率によって異なる
から、強い場合も弱い場合もある。
The light emitted from the collimator lens 3 is
It strikes the target object 12 as parallel light. Part of this is reflected back up the same path. The returning light is collimated
Go through Talens 3 in the opposite direction, with a perforated mirror-4, mirror-
It is reflected by 5 and enters the light receiving element 15. Since the light receiving element 15 converts an optical signal into an electric signal, a pulse signal having one peak can be obtained. It is a waveform shown by Eoka in FIG. Since this is the reflected light from the target object, it is simply called the reflected pulsed light. Reflection Paths Light Eoka is Collimer
Naturally, the intensity is different from that of the emitted pulsed light aiu reflected by the lens. Even if the intensity of the emitted pulsed light is constant, the reflected light from the object varies depending on the reflectance of the object, and thus may be strong or weak.

【0020】しかし本発明では、パルス光のピ−クの時
刻を求めるために微分をするのでそのような信号の強弱
が計時に影響することはない。図2(b)で微分信号を
取ると、反射パルス光は上頂点エ、零点オ、下頂点カを
有する波形となる。微分波形アイウ、エオカのそれぞれ
の零点がイ、オであるが、この零点イオの時間差τを求
める。もとの図2(a)に戻るとイ、オはピークの頂点
であるから、イオの時間差というのはパルス光の中心の
時間差に等しいということになる。
However, in the present invention, since differentiation is performed to obtain the time of the peak of the pulsed light, the strength of such a signal does not affect the timing. When the differential signal is obtained in FIG. 2B, the reflected pulsed light has a waveform having an upper vertex d, a zero point e, and a lower vertex f. The zero points of the differential waveforms Aiu and Eoka are a and o, and the time difference τ of this zero point io is obtained. Returning to FIG. 2A, since a and o are peak vertices, it means that the time difference of Io is equal to the time difference of the center of the pulsed light.

【0021】時間間隔測定回路8は、微分出力の零点イ
からオまでの時間に等しい矩形パルス信号イ〜オを生成
する。この時間差は何に由来するかと考えると、レーザ
1からコリメータレンズ3に至る経路は同一で、コリメ
ータレンズ3から受光素子に至る経路も同一であり、電
気回路も同じであるから、コリメータレンズ3から対象
物体まで光が往復した時間の差だけに依るのである。受
光素子が共通であり、増幅回路も同一であるという事は
重要である。光速は約3×108 m/secであるの
で、例えば102 m隔てた物体まで光が到達し反射して
戻ってくるまでの時間はμsのオーダである。これを正
確に測定するには、nsのオーダの精度が要求される。
受光素子や電気回路が、出射光(送信光)と反射光(受
信光)について異なるものとすれば、受光素子や電気回
路のバラつきのために、このような短い時間計測は困難
である。ところが本発明では同じ受光素子と同じ電気回
路によって出射光と反射光の受光素子に到達したタイミ
ングを正確に測定できるのである。
The time interval measuring circuit 8 generates rectangular pulse signals a to o equal to the time from the zero point a to the differential output zero. Considering the origin of this time difference, the path from the laser 1 to the collimator lens 3 is the same, the path from the collimator lens 3 to the light receiving element is the same, and the electric circuit is also the same. It depends only on the difference in the time that light travels back and forth to the target object. It is important that the light receiving element is common and the amplifier circuit is also the same. Since the speed of light is approximately 3 × 10 8 m / sec, the time for light to reach an object at a distance of 10 2 m, to be reflected and then returned is on the order of μs. To measure this accurately, accuracy on the order of ns is required.
If the light receiving element and the electric circuit are different between the emitted light (transmitted light) and the reflected light (received light), such a short time measurement is difficult due to variations in the light receiving element and the electric circuit. However, in the present invention, the timing at which the emitted light and the reflected light arrive at the light receiving element can be accurately measured by the same light receiving element and the same electric circuit.

【0022】次に方向角であるが、これはこの光学系2
0のある座標系に対する垂直方向の傾き角θと、水平方
向の傾き角φとによって完全に記述される。これは光学
系20の中に収容された望遠鏡6によって、対象物12
に光学系20が向いているときの方向角θ、φを求める
事によって求められる。望遠鏡6はコリメータレンズ1
7、対物レンズ18、接眼レンズ19よりなる。穴あき
ミラー4、ミラー5と、受光素子15の間に約45度だ
け回転できる回転ミラー14がある。これが破線の位置
にある時、望遠鏡6によって対象物体12を見ることが
できる。この時、対象物体からの光がコリメータレンズ
3を通じて光学系20に入り穴あきミラー4、ミラー
5、回転ミラー14、ミラー16で反射されてコリメー
タレンズ17を通って望遠鏡6に入る。
Next, regarding the directional angle, this is the optical system 2
It is completely described by a vertical tilt angle θ and a horizontal tilt angle φ with respect to a certain coordinate system of 0. This is achieved by the telescope 6 housed in the optical system 20
It can be obtained by obtaining the direction angles θ and φ when the optical system 20 is facing. The telescope 6 is the collimator lens 1
7, an objective lens 18, and an eyepiece lens 19. Between the perforated mirror 4, the mirror 5 and the light receiving element 15, there is a rotating mirror 14 which can rotate by about 45 degrees. The target object 12 can be seen by the telescope 6 when it is in the position of the dashed line. At this time, the light from the target object enters the optical system 20 through the collimator lens 3, is reflected by the perforated mirror 4, the mirror 5, the rotary mirror 14, and the mirror 16, and enters the telescope 6 through the collimator lens 17.

【0023】望遠鏡6の中心に対象物体12が見える時
に、光学系20のコリメータレンズ3の軸線上に対象物
体12が存在するように軸合わせする。コリメータレン
ズ3はこの場合集光レンズとしても機能する、反射光が
穴あきミラー4、ミラー5で反射されて受光素子15に
入り、物体からの光がレンズ3を通り穴あきミラー4、
ミラー5で反射されて回転ミラー14で反射され、ミラ
ー16でさらに反射されて望遠鏡6に入る。結局、回転
ミラー14の回転角によって、両者の光学経路の中心を
合わせるという事になる。この軸合わせは、傾斜角θ、
水平回転角φを正確に決めるため精密に行わなくてはな
らない。しかし、これは光学系の軸合わせの問題である
ので精密に行うことができ、一度軸合わせをしてしまえ
ば以後は再調整の必要がない。
When the target object 12 is seen at the center of the telescope 6, the target object 12 is aligned so that it exists on the axis of the collimator lens 3 of the optical system 20. In this case, the collimator lens 3 also functions as a condenser lens. The reflected light is reflected by the perforated mirror 4, the mirror 5 and enters the light receiving element 15, and the light from the object passes through the lens 3 and the perforated mirror 4,
It is reflected by the mirror 5, is reflected by the rotating mirror 14, is further reflected by the mirror 16, and enters the telescope 6. Eventually, the centers of the optical paths of the two will be aligned according to the rotation angle of the rotating mirror 14. This axis alignment is performed with the inclination angle θ,
It must be done precisely to accurately determine the horizontal rotation angle φ. However, since this is a problem of alignment of the optical system, it can be performed precisely, and once the alignment is performed, there is no need to readjust it thereafter.

【0024】図3によって微分回路7の例について説明
する。受光素子の信号は50Ωの抵抗で入力が結合され
ている高速AMP21によって増幅される。この回路の
入力信号から出力信号までを図4の(a)〜(i)に示
す。高速AMP21の入力信号は図4の(a)生波形に
示す。最初のピーク波形が出射光(コリメータレンズ内
面での反射光)による信号で、2番目のピーク波形が物
体反射光による信号である。図2の(a)と同じである
から、ア〜カの符号を付した。高速AMP21の出力は
正出力と負出力とを持ち、図4(b)に正出力、(c)
に負出力を示している。電気回路による遅延時間がある
ので、生波形(a)より少し遅れたものになる。この遅
れは(b)の正生波形でも(c)の負生波形でも同じで
あり、これらは波形を反転したものになる。ただし負出
力は完全に反転したものではない。通常の反転出力とい
うものは、信号をVとし、電源電圧をVccとすると、
(Vcc−V)を出力するものである。しかしここでは
Vccより小さい電圧V1 の電源(抵抗を介して)25
によって反転出力を吊り上げているので、反転出力(V
1−V)を出力するものである。従ってV1 −V<0と
なる場合がある。高速アンプ21の正出力bと負出力c
とをコンパレータ22で比較する。この比較入力が
(d)であり実線が正入力、破線が負入力である。実線
より破線が高い部分ではコンパレータ22の出力が0で
ある。実線の方が破線より高い部分はコンパレータ22
の出力がVccになる。この出力を図4(e)に示す。
ゲート信号としてある。
An example of the differentiating circuit 7 will be described with reference to FIG. The signal of the light receiving element is amplified by the high speed AMP 21 whose input is coupled with a resistance of 50Ω. The input signal to the output signal of this circuit are shown in FIGS. The input signal of the high speed AMP 21 is shown in the raw waveform of FIG. The first peak waveform is the signal by the emitted light (reflected light on the inner surface of the collimator lens), and the second peak waveform is the signal by the object reflected light. Since it is the same as (a) in FIG. The output of the high-speed AMP 21 has a positive output and a negative output, and the positive output is shown in FIG.
Shows negative output. Since there is a delay time due to the electric circuit, it will be slightly behind the raw waveform (a). This delay is the same for both the positive generation waveform of (b) and the negative generation waveform of (c), and these are the inverted waveforms. However, the negative output is not completely inverted. An ordinary inverted output has a signal of V and a power supply voltage of Vcc,
(Vcc-V) is output. However, here, a power source (via a resistor) having a voltage V 1 smaller than Vcc 25
Since the inverted output is lifted by, the inverted output (V
1- V) is output. Therefore, V 1 −V <0 may occur. Positive output b and negative output c of the high speed amplifier 21
And are compared by the comparator 22. This comparison input is (d), the solid line is the positive input, and the broken line is the negative input. The output of the comparator 22 is 0 in the portion where the broken line is higher than the solid line. The part where the solid line is higher than the broken line is the comparator 22.
Output becomes Vcc. This output is shown in FIG.
It is as a gate signal.

【0025】ゲート信号が発生するのは、図4(b)、
(c)のパルス波形が存在するときである。またゲート
信号の幅は一定せず、パルス波高が高いほど幅が太くな
る。しかしいずれにしても、正生波形から負生波形を差
し引いて作ったものであるから、ピークの位置がパルス
の中心に一致するのである。
The gate signal is generated as shown in FIG.
This is when the pulse waveform of (c) exists. The width of the gate signal is not constant, and the width becomes thicker as the pulse wave height becomes higher. In any case, however, the peak position coincides with the center of the pulse because it is formed by subtracting the negative waveform from the positive waveform.

【0026】以上は微分をしない生波形の処理に関する
ものであるが、次に微分波形を作る回路について説明す
る。それがコンパレータ23である。高速AMP21の
正負の出力がコンデンサ26、27を介してコンパレー
タ23の正負の入力に接続されている。コンデンサ26
は抵抗28と電源29を介して接地されているので、正
生波形bはコンデンサ26と抵抗28の作用で微分され
る。電源29の作用でレベルが一定電圧分だけ引き上げ
られる。これが正微分波形fである。これは図4(f)
に示す通りであり、正のパルスに対応して上向きピーク
と下向きピークの連続した微分波形を生じている。コン
デンサ27は抵抗30を介して接地されているので、こ
れは負生波形cを微分する作用がある。平均値はグラン
ドレベルである。下向きピークと上向きピークの連続し
た微分波形になる。図4(g)にこれを示す。
Although the above is related to the processing of the raw waveform which is not differentiated, a circuit for generating a differentiated waveform will be described next. That is the comparator 23. The positive and negative outputs of the high speed AMP 21 are connected to the positive and negative inputs of the comparator 23 via the capacitors 26 and 27. Capacitor 26
Is grounded through the resistor 28 and the power supply 29, the normal waveform b is differentiated by the action of the capacitor 26 and the resistor 28. By the action of the power supply 29, the level is raised by a constant voltage. This is the positive differential waveform f. This is shown in Figure 4 (f).
As shown in FIG. 5, a continuous differential waveform of the upward peak and the downward peak is generated corresponding to the positive pulse. Since the capacitor 27 is grounded via the resistor 30, this acts to differentiate the negative waveform c. The average value is at ground level. The differential waveform is a continuous downward peak and upward peak. This is shown in FIG.

【0027】コンパレータはオフセット付の正微分波形
fと負微分波形gの差を演算し出力hを与える。これが
図4(h)の波形である。アンドゲート24はコンパレ
ータ22、23の出力d、hのアンド演算をする。これ
は信号hにほぼ等しい出力を生じる。図4(i)に示す
ような波形になる。パルスの中心(イ)、(オ)よりも
ちろん時間的に遅れるが、この遅延時間は出射パルスア
イウ、反射パルスエオアについて波形の高さが異なるに
もかかわらず同一である。これが重要なところである。
The comparator calculates the difference between the positive differential waveform f with an offset and the negative differential waveform g and gives an output h. This is the waveform of FIG. 4 (h). The AND gate 24 performs an AND operation on the outputs d and h of the comparators 22 and 23. This produces an output that is approximately equal to the signal h. The waveform is as shown in FIG. Of course, it lags behind the center (a) and (e) of the pulse in time, but this delay time is the same for the output pulse Aiu and the reflection pulse AOR, although the heights of the waveforms are different. This is where it matters.

【0028】どうしてこのような同一性が保証されるか
という事は図4(h)の信号の生成を見れば分かるであ
ろう。これは正微分波形fで負微分波形gを差し引くの
であるが、元の図4(a)の波形に戻って考えればこれ
は、パルス波形の立ち下がりが最も急な部分で発生する
わけである。パルス波形の大きさが大きいと、当然幅も
長くなり、パルスが小さいと、幅も短くなるが、大きい
パルスの場合、最大の負微分係数を持つ部分がピークの
近傍へ偏るから結局、パルス(h)の生ずる時間遅れが
同一だということになるのである。そして、出射光パル
スと、反射光パルスの時間の差τが求められる。当然物
体までの距離LはL=cτ/2で簡単に求められる。
The reason why such identity is assured will be understood by looking at the signal generation shown in FIG. 4 (h). This is because the negative differential waveform g is subtracted from the positive differential waveform f, but when returning to the original waveform of FIG. 4A, this is because the fall of the pulse waveform occurs at the steepest part. .. When the size of the pulse waveform is large, the width naturally becomes long, and when the pulse is small, the width becomes short. However, in the case of a large pulse, the part having the largest negative differential coefficient is biased near the peak, so the pulse ( This means that the time delays caused by h) are the same. Then, the time difference τ between the emitted light pulse and the reflected light pulse is obtained. Naturally, the distance L to the object can be easily obtained by L = cτ / 2.

【0029】これで距離Lが分かったことになる。次に
絶対座標空間に於ける方位を求める。これは既に述べた
ように望遠鏡6によって対象物体を見ているのであるか
ら、このときの水平角度φと、垂直角度θは望遠鏡6の
向きから直ちに分かる。3次元極座標系での物体の位置
がこれによって分かることになる。垂直角度の取り方
は、地平からの立ち上がり角としてもよいし、天頂から
の立ち下がりとしてもよい。これを3次元直交座標に直
すのは簡単である。θは地平からの立ち上がり角とす
る。 x=Lcosθcosφ (3) y=Lcosθsinφ (4) z=Lsinθ (5) となる。こうして物体の位置を定める。物体が2つあれ
ば、それぞれの位置を個別に測定し、これらの距離を計
算することができる。ここでは樹木と電線(架空線)と
の最短距離(離隔という)を求める場合について説明す
る。この場合架空線のうちのどの点が最短距離を与える
のか予め分からない。樹木の頂点の位置Wは一義的に予
め決まるが、架空線の方はどの点が樹木頂点に対して最
近接位置にあるのか分からない。すると架空線について
多くの点の位置測定を繰り返し、距離をそれぞれに求め
てその内の最小のものを捜さなければならないように思
える。
The distance L is now known. Next, the direction in the absolute coordinate space is calculated. Since this is because the target object is seen by the telescope 6 as described above, the horizontal angle φ and the vertical angle θ at this time can be immediately known from the direction of the telescope 6. This gives the position of the object in the three-dimensional polar coordinate system. The vertical angle may be the rising angle from the horizon or the falling angle from the zenith. It is easy to convert this to three-dimensional Cartesian coordinates. θ is the rising angle from the horizon. x = Lcos θ cos φ (3) y = L cos θ sin φ (4) z = L sin θ (5) In this way, the position of the object is determined. With two objects, each position can be measured individually and their distance calculated. Here, a case where the shortest distance (called separation) between the tree and the electric wire (overhead wire) is obtained will be described. In this case, it is not known in advance which point of the overhead line gives the shortest distance. The position W of the apex of the tree is uniquely determined in advance, but the imaginary line does not know which point is closest to the apex of the tree. Then, it seems that it is necessary to repeat the position measurement of many points on the overhead line, find the distance for each, and search for the smallest one.

【0030】ところがその必要がない。架空線は両端を
鉄塔によって懸架され線密度が一定なのであるから、こ
れは懸垂線になるはずでcosh函数になる。このまま
の函数で扱ったところで、最小でも3点の位置が分かれ
ば曲線の型が決まる。cosh函数は少し扱いにくいの
でこれを二次函数(放物線)で近似してもよい。これ
は、樹木と架空線とが接近するのは架空線の最低高さの
近傍であるはずであり、この場合、cosh函数は二次
函数によって近似しても誤差が少ないからである。
However, this is not necessary. Since both ends of the overhead line are suspended by steel towers and the line density is constant, this should be a catenary line, which is a cosh function. When the function is treated as it is, the shape of the curve is determined if the positions of at least three points are known. Since the cosh function is a little difficult to handle, it may be approximated by a quadratic function (parabola). This is because the tree and the overhead line should be close to each other near the minimum height of the overhead line, and in this case, the cosh function has a small error even if it is approximated by a quadratic function.

【0031】図5によってこれを説明する。測定装置の
ある点が原点である。樹木W、架空線上の3点C1 、C
2 、C3 を考える。これら4つの点について本発明の装
置によって位置測定する。それぞれの測定データが W(LW 、θW 、φW ) (6) C1 (L1 、θ1 、φ1 ) (7) C2 (L2 、θ2 、φ2 ) (8) C3 (L3 、θ3 、φ3 ) (9) であるとする。これは(3) 〜(5) の式に代入して、3次
元直交座標系での値にすることができる。 W(Xw 、Yw 、Zw ) (10) Ci (Xi 、Yi 、Zi )(i=1,2,3) (11) 架空線上の点C1 、C2 、C3 はある鉛直面に含まれる
はずである。つまりi=1,2,3に対して kXi +hYi +m=0 (12) が成り立つようなk、h、m(この値だけが決まる)が
存在する。例えば k(Y2 −Y3-1=h(X3 −X2-1=m(X23 −Y23-1 (1 3) となる。またXi 、Yi 、1を行要素とする3×3の行
列式の値は0である。 det|Xi ,Yi ,1|=0 (14) これがC1 、C2 、C3 がある鉛直面に含まれるという
必要十分条件を表現しているのである。この鉛直面をQ
とすると、元の原点O(測定系の中心として設定されて
いる)との距離Sは当然のことであるが S=m(k2 +h2 +m2-1/2 (15) となる。そこで座標系をx方向にΔx、y方向にΔy Δx=kS(k2 +h2-1/2 (16) Δy=hS(k2 +h2-1/2 (17) だけ平行移動すると、鉛直面Qに原点O′を持つ座標系
に変換される。つまり新しい座標を(x′i,y′i
z′i)とダッシュ付きの小文字によって表現する と、 x′i = Xi −Δx (18) y′i = Yi −Δy (19) z′i = Zi (20) ということになる。この鉛直面Qは新しい座標系のx′
y′面に対してなお傾いている。そこで鉛直面Qがx軸
を含むように座標変換を行う。これは簡単なことでΘ=
tan-1(k/h)だけz軸まわりに座標を回転すれば
よいのである。新しい座標を(xi,yi,zi)で表
現すると、 xi = X′icosΘ+Y′i+sinΘ (21) yi = X′isinΘ+Y′i+cosΘ (22) zi = Z′i (23) となる。この座標系まで鉛直面Qはxz面に重なる。従
って架空線の点はy座標が0であって、C1 (x1
0,z1 )、C2 (x2 ,0,z2 )、C3 (x3
0,z3 )と表現することができる。これは懸垂線なの
であるから、カテナリー近似 Z(x)=a0 cosh{(x/a0 )+a1 }+a2 (24) 又は二次函数近似 Z(x)=a0 +a1 x+a22 (25) によって近似することができる。パラメータa0 、a
1 、a2 は3つあるが、3点の座標が求まっているので
あるから、これは完全に決まるのである。
This will be described with reference to FIG. The point where the measuring device is located is the origin. Tree W, 3 points on the overhead line C 1 , C
Consider 2 , C 3 . The position of these four points is measured by the device of the present invention. Each measurement data is W (L W , θ W , φ W ) (6) C 1 (L 1 , θ 1 , φ 1 ) (7) C 2 (L 2 , θ 2 , φ 2 ) (8) C 3 (L 3 , θ 3 , φ 3 ) (9). This can be substituted into the equations (3) to (5) to obtain a value in the three-dimensional Cartesian coordinate system. W (X w , Y w , Z w ) (10) C i (X i , Y i , Z i ) (i = 1, 2, 3) (11) Points C 1 , C 2 , C 3 on the overhead line Should be included in a vertical plane. That is, there are k, h, and m (only these values are determined) such that kX i + hY i + m = 0 (12) holds for i = 1, 2, 3. For example the k (Y 2 -Y 3) -1 = h (X 3 -X 2) -1 = m (X 2 Y 3 -Y 2 X 3) -1 (1 3). Further, the value of the 3 × 3 determinant having X i , Y i , and 1 as row elements is 0. det | X i , Y i , 1 | = 0 (14) This expresses the necessary and sufficient condition that C 1 , C 2 , and C 3 are included in a vertical plane. Q of this vertical
Then, the distance S from the original origin O (set as the center of the measurement system) is naturally S = m (k 2 + h 2 + m 2 ) −1/2 (15). Therefore, if the coordinate system is translated by Δx in the x direction and Δy Δx = kS (k 2 + h 2 ) −1/2 (16) Δy = hS (k 2 + h 2 ) −1/2 (17) in the y direction, It is converted into a coordinate system having an origin O'on the vertical plane Q. That is, the new coordinates are (x ′ i , y ′ i ,
z ′ i ) and lowercase letters with dashes, x ′ i = X i −Δx (18) y ′ i = Y i −Δy (19) z ′ i = Z i (20). This vertical Q is x'of the new coordinate system
It is still tilted with respect to the y'plane. Therefore, coordinate conversion is performed so that the vertical plane Q includes the x axis. This is easy
It is only necessary to rotate the coordinates around the z axis by tan −1 (k / h). If the new coordinates are expressed by (xi, yi, zi), then xi = X'icos? + Y'i + sin? (21) yi = X'isin? + Y'i + cos? (22) zi = Z'i (23). Up to this coordinate system, the vertical plane Q overlaps the xz plane. Therefore, the point of the imaginary line has a y-coordinate of 0, and C 1 (x 1 ,
0, z 1 ), C 2 (x 2 , 0, z 2 ), C 3 (x 3 ,
It can be expressed as 0, z 3 ). Since this is a catenary, the catenary approximation Z (x) = a 0 cosh {(x / a 0 ) + a 1 } + a 2 (24) or the quadratic function approximation Z (x) = a 0 + a 1 x + a 2 x It can be approximated by 2 (25). Parameters a 0 , a
1, a 2 are are three, because it're been determined that three points coordinates, which is the completely determined.

【0032】a0 、a1 、a2 が決定されると、(2
4)又は(25)の函数形が求まる。樹木Wの頂上の座
標が同じ座標で(xW ,yW ,zW )であるとすれば、
これと曲線k(架空線の式)との距離Rは、 R2 =(x−xW2 +yW 2 +(z−zW2 (26) によって求まる。最小値を求めるにはこれをxによって
微分してその値が0になるようにすればよい。 x−xW +z(x)′{z(x)−xW }=0 (27) である。z(x)を(25)によって近似すればこれは
3次方程式になる。2つは虚根、1つは実根になる。こ
の実根が解である。この3次方程式は容易に解くことが
できる。そこで求めたx、zの値をx4 、z4 とする
と、最小値つまり離隔Rm は RW ={(x4 −xW2 +yW 2 +(z4 −zW21/2 (28) によって計算できる。
When a 0 , a 1 and a 2 are determined, (2
The function form of 4) or (25) is obtained. If the coordinates of the top of the tree W are the same coordinates (x W , y W , z W ),
Distance R between this and the curve k (wherein imaginary line), R 2 = (x-x W) 2 + y W 2 + (z-z W) determined by two (26). In order to obtain the minimum value, this may be differentiated by x so that the value becomes 0. x−x W + z (x) ′ {z (x) −x W } = 0 (27). If z (x) is approximated by (25), this becomes a cubic equation. Two are imaginary roots and one is a real root. This real root is the solution. This cubic equation can be easily solved. If the values of x and z obtained there are x 4 and z 4 , the minimum value, that is, the separation R m, is R W = {(x 4 −x W ) 2 + y W 2 + (z 4 −z W ) 2 } 1 It can be calculated by / 2 (28).

【0033】本発明は出射光と反射光とを同一の受光素
子によって受光しこれを微分して受光素子へ入射したタ
イミングを正確に求めるようにしている。微分を用いな
いで、ある一定の閾値Vh を決めておき、信号VとVh
とを比較してV>Vhになった時に出射光、反射光の入
射タイミングを与えるという方法も可能である。このよ
うな一定閾値によるものと、微分による時間間隔測定法
とを比較しなければならない。
According to the present invention, the emitted light and the reflected light are received by the same light-receiving element, and the light-receiving element is differentiated to accurately determine the timing of incidence on the light-receiving element. Without using the differentiation, a certain threshold value V h is determined and the signals V and V h are set.
It is also possible to compare the above and to give the incident timing of the emitted light and the reflected light when V> Vh. It is necessary to compare the method based on such a constant threshold with the time interval measurement method based on differentiation.

【0034】そこで、対象物体と測定装置の距離を約4
0mとして、対象物体の反射率を変えて出射光、反射光
について時間間隔測定を行った。測定対象点に反射率の
異なる反射板を置くことによって実際の反射光のレベル
を変えている。つまり図4の(a)に於いて、出射(送
信)光のパルス(アイウ)は不変であるが、反射(受
信)光のパルス(エオア)は高さが変わる。そこで、両
者の比をパラメータとして時間間隔測定を、本発明法
(微分)と一定閾値法によって行った。図6はこの結果
を示している。横軸は出射光(アイウ)で、反射光(エ
オア)のピークを割ったものである。反射板の反射率を
高くすると、この値を大きくすることができる。
Therefore, the distance between the target object and the measuring device is about 4
At 0 m, the reflectance of the target object was changed and the time intervals of the emitted light and the reflected light were measured. The actual level of reflected light is changed by placing a reflector with a different reflectance at the measurement point. That is, in FIG. 4A, the pulse (aiu) of the emitted (transmitted) light is unchanged, but the height of the pulse (aore) of the reflected (received) light is changed. Therefore, the time interval measurement was performed by the method of the present invention (differentiation) and the constant threshold method using the ratio of the two as a parameter. FIG. 6 shows this result. The horizontal axis is the emitted light (Aiu), which is the peak of the reflected light (Aore). This value can be increased by increasing the reflectance of the reflector.

【0035】縦軸は時間差τから求めた距離L=cτ/
2である。白丸が本発明の微分法によるものである。こ
れはほぼ水平の線に乗り、L=41.2mの値を示して
いる。反射光の強度つまり反射率に殆ど依存せず安定し
ている。ところが一定閾値と比較するものは、×で示す
ように右下りの直線に乗る。距離Lは変わっていないに
も拘らず、反射率が違うために時間間隔τの測定値が異
なってくるのである。ピークの値が大きいと、一定閾値
h に達する時刻が速くなるのでτが少な目に現れるの
である。このように両者を比較することによって、微分
回路による時間間隔測定がいかに安定しているかという
ことが良く分かる。
The vertical axis represents the distance L = cτ / obtained from the time difference τ.
It is 2. White circles are obtained by the differential method of the present invention. It rides on a nearly horizontal line and shows a value of L = 41.2 m. It is stable with little dependence on the intensity of reflected light, that is, the reflectance. However, the one that is compared with the constant threshold is placed on the straight line to the right as shown by x. Although the distance L has not changed, the measured value of the time interval τ differs because the reflectance is different. When the value of the peak is large, the time to reach a certain threshold value V h is faster τ is appear in fewer. By comparing the two in this way, it is clear how stable the time interval measurement by the differentiating circuit is.

【0036】図7は樹木と架空線の離隔を実際に即して
測定した例である。ただし樹木では正確な実測をしにく
いので代わりにポールを立てている。架空線については
3点の測定点を取った。3の例について示す。最上欄は
測定装置の方から見た正面図で、2欄は平面図である。
例1、2は、樹木(ポール)が架空線よりもレーザによ
り近くにある場合で、例3はポールがより遠い場合であ
る。4欄は平面図上でレ−ザ光軸を架空線上3点より求
めた直線まで延長した時に、この2つの直線のなす角度
を示している。つまりこの角度は前出のΘ=tan
-1(k/h)に一致する。5欄が離隔の実測値である。
6欄が本発明の方法による計測、計算による結果を示
す。7欄は誤差を示す。この結果から約100m離れた
遠方での2〜5m程度の離隔を0.1m以下の誤差で測
定することができるのである。
FIG. 7 shows an example in which the distance between the tree and the overhead line is actually measured. However, it is difficult to make accurate measurements with trees, so a pole is set up instead. Three measurement points were taken for the overhead line. Example 3 will be described. The uppermost column is a front view seen from the measuring device, and the second column is a plan view.
Examples 1 and 2 are where the tree (pole) is closer to the laser than the overhead line, and Example 3 is where the pole is farther. Column 4 shows the angle formed by these two straight lines when the laser optical axis is extended to the straight line obtained from three points on the imaginary line on the plan view. In other words, this angle is Θ = tan
-1 (k / h). Column 5 is the actual value of separation.
Column 6 shows the results of measurement and calculation by the method of the present invention. Column 7 shows the error. From this result, it is possible to measure a distance of about 2 to 5 m at a distance of about 100 m with an error of 0.1 m or less.

【0037】[0037]

【発明の効果】本発明の方法はレーザ光の反射を利用し
遠方から架空線と樹木などの離隔を求めるようにしてい
るので次のような効果がある。 架空線に宙乗りしたり樹木の高さを直接に測定したり
しないので手数がかからず安定である。 自走式の測定機を使う必要などはなく、ある定点Oか
らの測定のみで足るので測定装置が単純化され、操作も
単純である。 光学的な手段を使う他の測定方法に比較すると、受光
素子が1つで、これによってコリメータレンズからの反
射光(出射光)と、物体からの反射光とを測定するので
受光素子や増幅回路の応答時間のバラつきの問題がな
い。 出射光(送信)のパルスと反射光(受信)のパルス信
号のピークの時刻を微分によって求めているから、両者
の時間差を精度よく求めることができる。対象物体の反
射率や距離によって反射光のレベルが変動するのである
が、このような変動の影響を受けることがない。従って
測距精度が著しく向上する。 レーザ光が平行光であるという特徴を生かしているた
め(反射光が強いので)遠方から精度良く測定すること
ができる。 単なる対象物体までの距離ではなく離隔を求めるので
ある。現場へ行き架空線に宙吊りして近くで離隔を求め
ようとしても、架空線のうちどの点が最短距離を与える
のか分からないので、実際には測りにくい値である。そ
れがコンピュータによる計算で瞬時に求められる。これ
は3次元座標系で架空線や樹木の位置を表現しているか
ら可能になるのである。
According to the method of the present invention, the distance between the overhead line and the trees is obtained from a distance by utilizing the reflection of the laser beam, and therefore, the following effects can be obtained. It is stable because it does not involve flying on overhead lines or measuring the height of trees directly. There is no need to use a self-propelled measuring machine, and since measurement from a certain fixed point O is sufficient, the measuring device is simplified and the operation is also simple. Compared with other measurement methods that use optical means, the number of light receiving elements is one, and the reflected light (emitted light) from the collimator lens and the reflected light from the object are measured by this, so a light receiving element or an amplifier circuit is used. There is no problem of variation in response time. Since the peak time of the pulse of the emitted light (transmission) and the peak of the pulse signal of the reflected light (reception) are obtained by differentiation, the time difference between the two can be obtained with high accuracy. The level of reflected light varies depending on the reflectance and distance of the target object, but is not affected by such variation. Therefore, the distance measuring accuracy is significantly improved. Since the laser light is a parallel light, it can be accurately measured from a distance (since the reflected light is strong). It is not just the distance to the target object, but the distance. Even if you go to the site and hang it on the overhead line and try to find the distance near it, it is difficult to measure because it is not known which point on the overhead line gives the shortest distance. It can be instantly calculated by computer. This is possible because the positions of overhead lines and trees are expressed in a three-dimensional coordinate system.

【0038】このように優れた特長があるので、本発明
は、 (ア)線下物体接近距離の管理 (イ)樹木接近危険箇所の判定 (ウ)樹木接近位置の同定 (エ)樹木伐採量(長さ)の決定 (オ)架空線支持条件(鉄塔高さ、位置、張力及び弛
度)の決定 などに広く利用することができる。
Since the present invention has such excellent features, (a) management of the under-line object approaching distance (b) determination of a tree approaching dangerous point (c) identification of a tree approaching position (d) tree cutting amount (Length) (e) It can be widely used for determining overhead line support conditions (tower height, position, tension and slack).

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の離隔測定装置の概略構成図。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a separation measuring device of the present invention.

【図2】本発明の微分回路の動作を説明するための波形
図。
FIG. 2 is a waveform diagram for explaining the operation of the differentiating circuit of the present invention.

【図3】本発明で用いる微分回路の構成例図。FIG. 3 is a configuration example diagram of a differentiating circuit used in the present invention.

【図4】図3の微分回路に於ける各素子の出力波形を示
す図。
FIG. 4 is a diagram showing an output waveform of each element in the differentiating circuit of FIG.

【図5】本発明に於ける離隔計算のアルゴリズムを示す
ための図。
FIG. 5 is a diagram showing an algorithm for distance calculation according to the present invention.

【図6】出射光パルスと反射光パルスとの時間間隔を、
パルスを微分して求める本発明の手法と、パルスの大き
さをある一定の閾値と比較することによってタイミング
を定め間隔を求める手法とを比較するため、反射率の異
なる板を対象点に置いて時間間隔を測定した結果を示す
グラフ。
FIG. 6 shows a time interval between an emitted light pulse and a reflected light pulse,
In order to compare the method of the present invention, which is obtained by differentiating the pulse, with the method of obtaining the interval by comparing the magnitude of the pulse with a certain threshold value, a plate having different reflectance is placed at the target point. The graph which shows the result of having measured the time interval.

【図7】樹木と架空線の離隔の測定例を示す図。FIG. 7 is a diagram showing an example of measurement of separation between trees and overhead lines.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 パルスレーザ 2 レンズ 3 コリメータレンズ及び集光レンズ 4 穴あきミラー 5 ミラー 6 望遠鏡 7 微分回路 8 時間間隔測定回路 9 水平角度測定器 10 垂直角度測定器 11 コンピュータ 12 対象物体 13 ミラー 14 回転ミラー 15 受光素子 16 ミラー 17 コリメータレンズ 18 対物レンズ 19 接眼レンズ 1 pulse laser 2 lens 3 collimator lens and condensing lens 4 holed mirror 5 mirror 6 telescope 7 differentiating circuit 8 time interval measuring circuit 9 horizontal angle measuring device 10 vertical angle measuring device 11 computer 12 target object 13 mirror 14 rotating mirror 15 light receiving Element 16 Mirror 17 Collimator lens 18 Objective lens 19 Eyepiece lens

フロントページの続き (72)発明者 浅野 順一 大阪市北区中之島3丁目3番22号関西電力 株式会社内 (72)発明者 永井 敏雄 大阪市北区中之島3丁目3番22号関西電力 株式会社内Front page continued (72) Inventor Junichi Asano, 3-3-22 Nakanoshima, Kita-ku, Osaka City, Kansai Electric Power Co., Inc. (72) Toshio Nagai, 3-32-22, Nakanoshima, Kita-ku, Osaka City, Kansai Electric Power Co., Inc.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 架空線Kと線下物体Fとの最短距離Rm
を求めるために、架空線と線下物体が見通せる位置Dか
ら、架空線K又は線下物体Fの対象点Tに向けてパルス
レ−ザ光を発射し、発射方向から対象点の水平角度φ、
垂直角度θを求め、対象点Tからのレ−ザ反射光の往復
時間から対象点Tまでの距離Lを求める装置であって、
レ−ザ光を対象点Tに当てるためのコリメ−タレンズの
表面反射光を出射パルス光とすることで、対象点Tを照
準する望遠鏡とレ−ザ光の光軸に視差がなくかつ同一の
受光素子で出射パルス光と反射パルス光を検出する構成
と出射パルス光と反射パルス光の信号を微分する微分回
路を持った構成を特徴とするレ−ザを利用した離隔測定
装置。
1. The shortest distance Rm between the overhead wire K and the object F under the wire.
In order to obtain, the pulse laser light is emitted from the position D where the overhead line and the underline object can be seen toward the target point T of the overhead line K or the underline object F, and the horizontal angle φ of the target point from the emission direction,
A device for obtaining a vertical angle θ and for obtaining a distance L to the target point T from the round-trip time of the laser reflected light from the target point T,
By using the surface reflected light of the collimator lens for applying the laser light to the target point T as the emitted pulse light, there is no parallax between the telescope aiming at the target point T and the optical axis of the laser light and the same. A separation measuring apparatus using a laser, characterized in that a light receiving element detects emitted pulsed light and reflected pulsed light, and a configuration having a differentiating circuit for differentiating the signals of the emitted pulsed light and the reflected pulsed light.
【請求項2】 架空線Kと線下物体Fとの最短距離Rm
を求めるために、架空線と線下物体が見通せる位置Dか
ら、架空線K又は線下物体Fの対象点Tに向けてパルス
レ−ザ光を発射し、発射方向から対象点の水平角度φ、
垂直角度θを求め、対象点Tからのレ−ザ反射光の往復
時間から対象点Tまでの距離Lを求め、位置Dに固定し
た極座標系に対する対象点Tの座標(L,θ,φ)を決
定し、架空線Kの各測定点座標から、架空線を近似する
関数を求め、その近似関数と線下物体Fの座標との最小
距離を求めてこれを最短距離Rm とする事を特徴とする
レ−ザを利用した離隔測定方法。
2. The shortest distance Rm between the overhead wire K and the object F under the wire.
In order to obtain, the pulse laser light is emitted from the position D where the overhead line and the underline object can be seen toward the target point T of the overhead line K or the underline object F, and the horizontal angle φ of the target point from the emission direction,
The vertical angle θ is obtained, the distance L to the target point T is calculated from the round-trip time of the laser reflected light from the target point T, and the coordinates (L, θ, φ) of the target point T with respect to the polar coordinate system fixed at the position D. Is determined, a function approximating the imaginary line is obtained from the coordinates of each measurement point of the imaginary line K, and the minimum distance between the approximation function and the coordinates of the object F under the line is obtained and this is set as the shortest distance Rm. Measuring method of separation using laser.
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