JPH0726715U - レーザ測量システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数のレーザビームを同時に使用可能で、且
つ相互干渉に起因する誤動作、測定誤差の少ないレーザ
測量システム。 【構成】 レーザ投光器１２、１９からのレーザビーム
１４、２１を受光する受光部３７の前に、それぞれバン
ドパスフィルタ３９等が設けられている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、レーザ測量システムに関するものである。更に詳しくは水平方向、 鉛直方向等の位置決め、墨出し作業、位置制御等に使用するレーザ測量システム に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来、レーザ測量システムには、レーザ投光器及び位置センサの組合せからな るものがある。その例として、建築の墨出し作業に使用するレーザ測量システム がある。墨出し作業は建築物に水平方向又は鉛直方向等に線を記入する作業であ る。

【０００３】 従来の建築の墨出し作業用のレーザ測量システムは図６から図８に示すような ものであった。部屋のほぼ中央に、レーザ面投光装置１が床２の上に据えられた 三脚３に載置されている。レーザ面投光装置１に搭載されている光源から出射す るレーザビーム４によりレーザ面Ｈが形成される。一方部屋の中央に面した壁５ のレーザ面Ｈと交差する位置には、位置センサ６が当接して配置されている。位 置センサ６には受光器７が設けられ、受光器７にはレーザ光を受光すると点灯す る表示器８と墨出し用の指標９とが設けられている。

【０００４】 図７は位置センサ６の受光部１０の断面図、図８は位置センサ６の受光部１０ の正面図及び回路図をそれぞれ示している。レーザビーム４は受光部１０に入射 するようになっている。受光部１０は、下より上に広がるクサビ形形状の受光素 子１０ａと上より下に広がるクサビ形形状の受光素子１０ｂとの対により構成さ れた受光素子でり、レーザビーム４の入射する位置により受光素子１０ａ及び受 光素子１０ｂの受光量の割合が変化するようになっていて、一定の出力比の位置 で表示器７が点灯するようになっている。

【０００５】 壁２の面に例えば水平方向に線を墨出しする場合、先ずレーザ面投光装置１を 部屋の床２の上に設置し、所定の位置にレーザ面Ｈが形成されるように位置を決 める。又位置センサ６を壁に当接させ、アライメント調整後、光源を点灯する。 レーザ面投光装置１からレーザ光が位置センサ６に向けて投光される。 レーザビーム４が受光部１０に入射すると、受光器７の表示器８が点灯するか ら、指標９に合わせて壁５に鉛筆１１でマークをつけ、この作業を数回繰り返し 、マークを結び墨出し作業を行っていた。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

上記した従来のレーザ測量システムによる墨出し作業は、一定波長のレーザ光 を出射する投光器とそのレーザ光を受光する受光器との組合せが１組の場合だけ 行うことが可能であった。もし複数の組合せで同時に同じ場所で作業を行おうと すると、各受光器は、どの投光器から出射したレーザ光を受光したのか不明確で 判断することができず、誤作業が惹起してしまった。そのために、同時に２種類 以上の墨出し作業を行うことはできないという問題があった。

【０００７】 しかしながら、近時は、作業日程の短縮が厳しく要求され、同じ場所で同時に ２種類以上の墨出し作業を行わなければ、作業日程の短縮が不可能な状況になっ てきている。 本考案は上記の課題に鑑み、複数のレーザビームを相互干渉せずに並行使用可 能にして、相互干渉に起因する誤動作・測定誤差の少ないレーザ測量システムを 提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

本考案は、レーザ光を投光し、前記レーザ光を検出して基準点からの位置の変 位を計測するレーザ測量システムにおいて、 第１のレーザ投光機と第１の変位計測器とを備えた第１のレーザ測量装置と、第 ２のレーザ投光機と第２の変位計測器とを備えた第２のレーザ測量装置とを具備 し、前記第１のレーザ投光機は第１の波長域のレーザ光を投光し、前記第２のレ ーザ投光機は前記第１の波長域と重複しない第２の波長域のレーザ光を投光し、 前記第１の変位計測器は前記第１の波長域のレーザ光を選択する第１の波長選択 手段と、前記第１の波長選択手段に選択された前記第１の波長域のレーザ光を受 光する第１の受光手段とを有し、前記第２の変位計測器は前記第２の波長域のレ ーザ光を選択する第２の波長選択手段と、前記第２の波長選択手段に選択された 前記第２の波長域のレーザ光を受光する第２の受光手段とを有するものである。

【０００９】 前記第１のレーザ投光器は、前記第１の波長域のレーザ光を第１の平面内に回 転投光して第１のレーザ面を形成する第１の投光手段を有し、前記第２のレーザ 投光器は、前記第１の平面と空間的に任意の角度で交わる第２の平面内に前記第 ２の波長域のレーザ光を回転投光して第２のレーザ面を形成する第２の投光手段 を有することが望ましい。

【００１０】 前記波長選択手段はバンドパスフィルタデあることが好ましい。

【００１１】 前記波長選択手段はダイクロイックミラーであることが好ましい。

【００１２】

【作用】

本考案にかかるレーザ測量システムでは、投光手段は所定の波長範囲のレーザ 光を投射し、受光手段はその波長範囲でそれぞれ互いに重複しない波長域の光を 選択して受光する。しかし他の波長域の光を受光せず、相互に干渉を受けない。

【００１３】

【実施例】

本考案の一実施例を図１から図５により説明する。本実施例にかかるレーザ測 量システムは、建築の墨出し作業用のレーザ測量システムであり、水平レーザ面 投光器、鉛直レーザ面投光器、高さ位置センサ及び平面位置センサから構成され ている。 図１に示すように、部屋のほぼ中央に、水平レーザ面投光装置１２が床２の上 に据えられた三脚３に載置されている。水平レーザ面投光装置１２には波長７８ ０ｎｍのレーザ光Ｌ１を出射するレーザダイオード１３が搭載されている。そし て、内蔵されている自動レベル補正機構により、本体の大まかなレベル出しをす ると自動的に１０秒程度の角度の精度で、レーザビーム１４により水平レーザ面 Ｈが形成される。一方部屋の中央に面した壁５の水平レーザ面Ｈの高さ位置には 、高さ位置センサ１５が当接して配置されている。高さ位置センサ１５には受光 器１６が設けられ、受光器１６にはレーザ光Ｌ１を受光すると点灯する表示器１ ７と墨出し用の指標１８とが設けられている。

【００１４】 又、鉛直レーザ面投光装置１９が部屋の床２の上に据えられた固定金具２０に 載置されている。鉛直レーザ面投光装置１９は水平レーザ面投光装置１２とほぼ 同様な構造を有し、異なる主要な点は、レーザビームを鉛直方向に偏角するミラ ーが設けられて、レーザビームはレーザビーム２１となり、これが回転すること により鉛直レーザ面Ｖが形成されるように配置されていることである。 鉛直レーザ面投光装置１９に搭載されたレーザダイオード（不図示）は波長６ ８０ｎｍのレーザ光Ｌ２を投光し、鉛直レーザ面Ｖを形成する。部屋の中央に面 した壁５の鉛直レーザ面Ｖと交差する位置には、平面位置センサ２２が当接して 配置されている。平面位置センサ２２は高さ位置センサ１５と受光波長と検出方 向が異なるが、その他はほぼ同様である。受光器２３が設けられ、又受光器２３ にはレーザ光Ｌ２を受光すると点灯する表示器２４と墨出し用の指標２５が設け られている。

【００１５】 図２はこのレーザ測量システムを構成する水平レーザ面投光装置１２の投光機 構部を示す断面図である。本体２７より移動シリンダ２８が３本の細いワイヤー ２９で吊設されている。移動シリンダ２８にはレーザダイオード１３の光をほぼ 平行光束にするためのコリメートレンズ３０が設けらている。移動シリンダ２８ の外側には本体２７に固設された固定シリンダ３１が設けられている。移動シリ ンダ２８の外周面と固定シリンダ３１の内周面の間には僅少の空隙３２が設けら れている。移動シリンダ２８の下方に設けられた回転体３３には、レーザビーム １４を９０°偏角して反射する反射ミラー３４が固設されている。また回転体３ ３をベルト３５を介して回転するモータ３６が設けられている。

【００１６】 移動シリンダ２８は、３本のワイヤー２９に吊設されているから、本体２７が 傾いて相対的に吊設位置が移動すると、重力の作用で常に水平方向に平行移動す る。そしてコリメートレンズ３０は移動シリンダ２８に固設されているので、レ ーザダイオード１３からの光はコリメートレンズ３０の光軸に沿って本体の傾き と同量だけ逆方向に傾く。光束はコリメートレンズ３０により常に鉛直方向に補 正され、次いで反射ミラー３４により偏角して水平に指向する。レーザビーム１ ４は回転体３３の回転により水平レーザ面Ｈを形成する。

【００１７】 図３は高さ位置センサ１５の受光部３７の断面図、図４は高さ位置センサ１５ の受光部３７の正面図及び回路図をそれぞれ示している。受光部３７は、下より 上に広がるクサビ形形状の受光素子３７ａと上より下に広がるクサビ形形状の受 光素子３７ｂとの対により構成された受光素子で、レーザビーム１４の入射する 高さ位置により受光素子３７ａ及び受光素子３７ｂの受光量の割合が変化するよ うになっている。受光部３７の前にはバンドパスフィルタ３９が設けられている 。バンドパスフィルタ３９の特性曲線は、図５に透過率を実線で示すように、強 度を点線で示す波長７８０ｎｍのレーザ光Ｌ１のみを透過する。

【００１８】 検出回路４０は受光素子３７ａからの出力信号Ｓ１Ａと受光素子３７ｂからの 出力信号Ｓ１Ｂとが入力し、内蔵している増巾回路、ピークホールド回路、比較 回路等により出力信号Ｓ１Ａと出力信号Ｓ１Ｂとの差から、受光部３７がレーザ ビーム１４を受光する高さ位置を検出し、変位計測信号を出力する回路である。 出力回路４１は変位計測信号Ｓ２を受け、高さ位置信号を出力する。高さ位置信 号は表示器１７に点灯表示される。

【００１９】 平面位置センサ２２に使用されるバンドパスフィルタ（不図示）の特性曲線４ ２は、図５に実線で示す通りであり、点線で示す波長６８０ｎｍのレーザ光Ｌ２ のみを透過する。

【００２０】 次に動作について説明する。 先ず、水平レーザ面投光装置１２と鉛直レーザ面投光装置１９とを部屋の床２ に設置し、所定の高さ又は位置に水平レーザ面Ｈ及び鉛直レーザ面Ｖが形成され るように位置を決める。高さ位置センサ１５及び平面位置センサ２２を壁に当接 させる。アライメント調整後、光源を点灯する。

【００２１】 水平レーザ面投光装置１２のレーザダイオード１３から出射するレーザ光Ｌ１ は、波長７８０ｎｍの水平レーザビーム１４として、高さ位置センサ１５に向け て投光される。同様に鉛直レーザ面投光装置１９のレーザダイオード（不図示） から出射するレーザ光Ｌ２は、波長６８０ｎｍのレーザビーム２１として、平面 位置センサ２２に向けて投光される。

【００２２】 光源の点灯後レーザビーム１４が直ちに、受光部３７に入射すると、受光器１ ６の表示器１７が点灯するから、指標１８に合わせて壁５に鉛筆１１でマークを つける。 直ぐ受光器１６の表示器１７が点灯しないときは、高さ位置センサ１５を壁面 に沿って移動させる。受光部３７にレーザビーム１４が入射すると、高さ位置セ ンサ１５に設けられた受光器１６の表示器１７が点灯するから、高さ位置センサ １５の移動を停止する。そして指標１８に合わせて壁５に鉛筆１１でマークをつ ける。数カ所マークをつけてこれを直線で結び、所定の高さに水平方向の墨出し 作業が完了する。 同様に、平面位置センサ１９に設けられた受光器２３の表示器２４の表示に従 って、マークつけをして、壁５の面の鉛直方向の墨出し作業を行う。又必要に応 じて、天井４２及び床２に墨出し作業を行う。

【００２３】 この墨出し作業の間、レーザビーム１４は高さ位置センサ１５に設けられたバ ンドパスフィルタ３９を透過して、受光される。レーザビーム２１は平面位置セ ンサ２２に設けられたバンドパスフィルタ（不図示）を透過して、受光される。 しかし高さ位置センサ１５は鉛直レーザビーム２１を受光せず、又平面位置セン サ２２は水平レーザビーム１４を受光することはない。

【００２４】 このように、水平方向の墨出し作業と鉛直方向の墨出し作業とは、異なる波長 域の光を使用しているから、相互干渉はなく同時に作業を進めることができる。

【００２５】 本実施例では、レーザ光の波長域の選択にバンドパスタフィルタを用いたが、 代わりにダイクロイックミラーやダイクロイックプリズムを使用することも可能 である。

【００２６】 又、本実施例により説明したものは水平・鉛直の２軸測量の例であるが、複数 の水平面又は複数の鉛直面で同時に計測するときにも、相互干渉することなく、 同様に位置情報を得ることができることは言うまでもない。

【００２７】 又、建築の墨出し作業に限定されることなく、建設重機のマシンコントロール システム、トンネルのシールドマシンコントロール、、鉄道の軌道測量、各種支 柱の鉛直出し等各種の測量システムにおいて応用できる。

【００２８】 尚、レーザ光源に代替可能な光源にも適用可能なことも言うまでもない。

【００２９】

【考案の効果】

本考案にかかるレーザ測量システムでは、投光手段は異なる波長域の光学的に 分離されたレーザ光を出射し、変位計測手段はそのレーザ光の波長域を選択して 検出するから、それぞれ出射したレーザ光に対応する変位計測手段は、対応する レーザ光だけを検出して基準点からの位置の変位を計測する。従って複数のレー ザビームが相互干渉し、相互干渉に起因する誤動作や測定誤差がなく同時に作業 を進めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例の構成を説明する図。

【図２】本考案の一実施例にかかる水平レーザ面投光装
置の投光機構部を示す断面図。

【図３】本考案の一実施例にかかる高さ位置センサの受
光部の側面図を示す図。

【図４】本考案の一実施例にかかる高さ位置センサの受
光部の正面図及び回路図。

【図５】本考案の一実施例にかかるバンドパスフィルタ
の特性曲線。

【図６】従来例にかかる水平レーザ面投光装置によるレ
ーザ面形成を示す断面図。

【図７】従来例にかかる位置センサの受光部の側面図を
示す図。

【図８】従来例にかかる高さ位置センサの受光部の立面
及びブロックを示す図。

【符号の説明】

１２・・・・・水平レーザ面投光装置 １３・・・・・レーザダイオード １５・・・・・高さ位置センサ １６、２３・・・・・受光器 １９・・・・・鉛直レーザ面投光装置 ２２・・・・・平面位置センサ ３７・・・・・受光部 ３９・・・・・バンドパスフィルタ

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】レーザ光を投光し、前記レーザ光を検出し
   て基準点からの位置の変位を計測するレーザ測量システ
   ムにおいて、 第１のレーザ投光機と第１の変位計測器とを備えた第１
   のレーザ測量装置と、第２のレーザ投光機と第２の変位
   計測器とを備えた第２のレーザ測量装置とを具備し、前
   記第１のレーザ投光機は第１の波長域のレーザ光を投光
   し、前記第２のレーザ投光機は前記第１の波長域と重複
   しない第２の波長域のレーザ光を投光し、前記第１の変
   位計測器は前記第１の波長域のレーザ光を選択する第１
   の波長選択手段と、前記第１の波長選択手段に選択され
   た前記第１の波長域のレーザ光を受光する第１の受光手
   段とを有し、前記第２の変位計測器は前記第２の波長域
   のレーザ光を選択する第２の波長選択手段と、前記第２
   の波長選択手段に選択された前記第２の波長域のレーザ
   光を受光する第２の受光手段とを有することを特徴とす
   るレーザ測量システム。
2. 【請求項２】前記第１のレーザ投光器は、前記第１の波
   長域のレーザ光を第１の平面内に回転投光して第１のレ
   ーザ面を形成する第１の投光手段を有し、前記第２のレ
   ーザ投光器は、前記第１の平面と空間的に任意の角度で
   交わる第２の平面内に前記第２の波長域のレーザ光を回
   転投光して第２のレーザ面を形成する第２の投光手段を
   有することを特徴とする請求項１に記載のレーザ測量シ
   ステム。
3. 【請求項３】前記波長選択手段はバンドパスフィルタで
   あることを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ
   測量システム。
4. 【請求項４】前記波長選択手段はダイクロイックミラー
   であることを特徴とする請求項１または２に記載のレー
   ザ測量システム。