JPH08122059A - 距離測定装置 - Google Patents
距離測定装置Info
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- JPH08122059A JPH08122059A JP6287581A JP28758194A JPH08122059A JP H08122059 A JPH08122059 A JP H08122059A JP 6287581 A JP6287581 A JP 6287581A JP 28758194 A JP28758194 A JP 28758194A JP H08122059 A JPH08122059 A JP H08122059A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 レーザビーム投光装置からレベルセンサまで
の距離を正確且つ容易に測定する。 【構成】 受光素子８で検出された反射装置３０のレフ
シート３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃのエッジ３２ａ，３２
ｂ，３２ｃに対応する出力の時間間隔を測定し、測定し
た時間間隔に基づいて反射装置３０までの距離を演算
し、測定された複数の時間間隔の比較に基づいて、光の
平面上のレフシート３２Ａ〜３２Ｃのエッジ３２ａ〜３
２ｃで形成された三角形の回転角を求め、求めた回転角
に基づいて反射装置３０までの距離を補正するようにし
たので、反射装置３０が傾いてレーザビームＬＢを投光
する投光装置本体１から見たレフシート３２Ａ〜３２Ｃ
のエッジ３２ａ〜３２ｃの見掛け上の間隔が変化したと
しても、反射装置３０の傾きを調整せずに反射装置３０
までの距離を正確に求めることができる。
の距離を正確且つ容易に測定する。 【構成】 受光素子８で検出された反射装置３０のレフ
シート３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃのエッジ３２ａ，３２
ｂ，３２ｃに対応する出力の時間間隔を測定し、測定し
た時間間隔に基づいて反射装置３０までの距離を演算
し、測定された複数の時間間隔の比較に基づいて、光の
平面上のレフシート３２Ａ〜３２Ｃのエッジ３２ａ〜３
２ｃで形成された三角形の回転角を求め、求めた回転角
に基づいて反射装置３０までの距離を補正するようにし
たので、反射装置３０が傾いてレーザビームＬＢを投光
する投光装置本体１から見たレフシート３２Ａ〜３２Ｃ
のエッジ３２ａ〜３２ｃの見掛け上の間隔が変化したと
しても、反射装置３０の傾きを調整せずに反射装置３０
までの距離を正確に求めることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は距離測定装置に関し、
特に回転投射されたレーザビームを利用して水準測量や
測距等を行う距離測定装置に関する。
特に回転投射されたレーザビームを利用して水準測量や
測距等を行う距離測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のこの種の距離測定装置としては図
７に示すレベルセンサがある（特開平４−３０７３２０
号公報）。
７に示すレベルセンサがある（特開平４−３０７３２０
号公報）。
【０００３】図７はレベルセンサのブロック図である。
このレベルセンサは、図示しないレーザビーム投光装置
から回転投射されたレーザビームＬＢを受光するクサビ
形受光素子７１Ａ，７１Ｂと、増幅回路、ピークホール
ド回路及び比較回路等を含む高さ位置検出回路７２と、
クサビ形受光素子７１Ａ，７１Ｂを挟むように配置さ
れ、レーザビーム投光装置から回転投射されたレーザビ
ームＬＢを受光する受光素子７１Ｃ，７１Ｄ、受光素子
７１Ｃ，７１Ｄからの信号を波形整形する波形整形回路
７３Ａ，７３Ｂと、波形整形回路７３Ａ，７３Ｂからの
信号に基づいてレーザビームＬＢが受光素子７１Ｃの出
力時点から受光素子７１Ｄの出力時点までの時間を検出
する時間検出回路７４と、時間検出回路７４からの時間
情報及び高さ位置検出回路７２からの高さ位置情報に基
づいてレーザビーム投光装置からセンサ本体までの距離
とレーザビームＬＢの高さ位置とを演算するＣＰＵ７５
と、ＣＰＵ７５の演算結果を表示する表示器７６とを備
えている。
このレベルセンサは、図示しないレーザビーム投光装置
から回転投射されたレーザビームＬＢを受光するクサビ
形受光素子７１Ａ，７１Ｂと、増幅回路、ピークホール
ド回路及び比較回路等を含む高さ位置検出回路７２と、
クサビ形受光素子７１Ａ，７１Ｂを挟むように配置さ
れ、レーザビーム投光装置から回転投射されたレーザビ
ームＬＢを受光する受光素子７１Ｃ，７１Ｄ、受光素子
７１Ｃ，７１Ｄからの信号を波形整形する波形整形回路
７３Ａ，７３Ｂと、波形整形回路７３Ａ，７３Ｂからの
信号に基づいてレーザビームＬＢが受光素子７１Ｃの出
力時点から受光素子７１Ｄの出力時点までの時間を検出
する時間検出回路７４と、時間検出回路７４からの時間
情報及び高さ位置検出回路７２からの高さ位置情報に基
づいてレーザビーム投光装置からセンサ本体までの距離
とレーザビームＬＢの高さ位置とを演算するＣＰＵ７５
と、ＣＰＵ７５の演算結果を表示する表示器７６とを備
えている。
【０００４】このレベルセンサの動作を図８のフローチ
ャートに基づいて説明する。
ャートに基づいて説明する。
【０００５】まず、クサビ形受光素子７１Ａ，７１Ｂの
アナログ出力を比較する（ステップＳ１）。次に、出力
差があるとき、表示器７６上に矢印表示をする（ステッ
プＳ２）。この矢印表示はセンサ本体をレーザビームＬ
Ｂに対して上又は下へ移動せよという指示である。そし
て、センサ本体を矢印表示通りに上下動させ、クサビ形
受光素子７１Ａ，７１Ｂのアナログ出力の差がなくなっ
たか否かを判断し（ステップＳ３）、出力差がなくなっ
たとき、レーザビームＬＢの中心を検出したという意味
でバー表示させる（ステップＳ４）。このときマーキン
グ作業を行う。
アナログ出力を比較する（ステップＳ１）。次に、出力
差があるとき、表示器７６上に矢印表示をする（ステッ
プＳ２）。この矢印表示はセンサ本体をレーザビームＬ
Ｂに対して上又は下へ移動せよという指示である。そし
て、センサ本体を矢印表示通りに上下動させ、クサビ形
受光素子７１Ａ，７１Ｂのアナログ出力の差がなくなっ
たか否かを判断し（ステップＳ３）、出力差がなくなっ
たとき、レーザビームＬＢの中心を検出したという意味
でバー表示させる（ステップＳ４）。このときマーキン
グ作業を行う。
【０００６】また、時間検出回路７４は受光素子７１
Ｃ，７１Ｄの間隔ＬをレーザビームＬＢがスキャンする
時間を検出し、ＣＰＵ７５は時間検出回路７４によって
検出された時間情報ｔに基づいて、次式によりレーザ投
光装置までの距離Ｒを演算する（ステップＳ５）。
Ｃ，７１Ｄの間隔ＬをレーザビームＬＢがスキャンする
時間を検出し、ＣＰＵ７５は時間検出回路７４によって
検出された時間情報ｔに基づいて、次式によりレーザ投
光装置までの距離Ｒを演算する（ステップＳ５）。
【０００７】 Ｒ＝ＴＬ／２πｔ （１）式 前記（１）式はレーザビームＬＢが１回転するのに要す
る時間Ｔ及び受光素子７１Ｃ，７１Ｄ間を横切る時間ｔ
と、レーザビーム投光装置のビーム回転中心からの任意
の半径距離及び受光素子７１Ｃ，７１Ｄの間隔Ｌとは、 ｔ／Ｔ＝Ｌ／２πＲ という関係にあるので、これから求めるべき半径距離Ｒ
を（１）式にまとめたものである。このようにして求め
た距離Ｒは最小値をホールドしたうえ、表示器７６でデ
ジタル表示される（ステップＳ６）。その結果、距離Ｒ
を簡単に読み取ることができる。
る時間Ｔ及び受光素子７１Ｃ，７１Ｄ間を横切る時間ｔ
と、レーザビーム投光装置のビーム回転中心からの任意
の半径距離及び受光素子７１Ｃ，７１Ｄの間隔Ｌとは、 ｔ／Ｔ＝Ｌ／２πＲ という関係にあるので、これから求めるべき半径距離Ｒ
を（１）式にまとめたものである。このようにして求め
た距離Ｒは最小値をホールドしたうえ、表示器７６でデ
ジタル表示される（ステップＳ６）。その結果、距離Ｒ
を簡単に読み取ることができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところが、レベルセン
サの傾きにより、レーザビーム投光装置から見た受光素
子７１Ｃ，７１Ｄの見掛け上の間隔が変化するので、距
離Ｒが正確に求まらない。距離Ｒを正確に求めるには、
レーザビーム投光装置に向けたレベルセンサを左右方向
に傾けなければならず、測定作業が煩雑であるという問
題がある。
サの傾きにより、レーザビーム投光装置から見た受光素
子７１Ｃ，７１Ｄの見掛け上の間隔が変化するので、距
離Ｒが正確に求まらない。距離Ｒを正確に求めるには、
レーザビーム投光装置に向けたレベルセンサを左右方向
に傾けなければならず、測定作業が煩雑であるという問
題がある。
【０００９】また、レーザビームＬＢの回転むらがある
とレーザビームＬＢが受光素子７１Ｃ，７１Ｄを横切る
時間ｔが一定せず、その結果レーザビーム投光装置から
レベルセンサまでの距離を正確に測定できないので、従
来はレーザビームＬＢを回転させるためのモータを制御
して回転むらをなくすようにしているが、回転むらを十
分に解消することができないため、正確に距離測定がで
きないという問題があった。
とレーザビームＬＢが受光素子７１Ｃ，７１Ｄを横切る
時間ｔが一定せず、その結果レーザビーム投光装置から
レベルセンサまでの距離を正確に測定できないので、従
来はレーザビームＬＢを回転させるためのモータを制御
して回転むらをなくすようにしているが、回転むらを十
分に解消することができないため、正確に距離測定がで
きないという問題があった。
【００１０】この発明はこのような事情に鑑みてなされ
たもので、その課題はレーザビーム投光装置からレベル
センサまでの距離を正確且つ容易に測定することができ
る距離測定装置を提供することである。
たもので、その課題はレーザビーム投光装置からレベル
センサまでの距離を正確且つ容易に測定することができ
る距離測定装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め請求項１記載の発明の距離測定装置は、測定装置本体
に設けられ、レーザビームを回転投射して光の平面を形
成する投光手段と、前記測定装置本体から離して設置さ
れ、少なくとも３個のマークを有し、前記光の平面上に
前記３個のマークで三角形を形成され、前記レーザビー
ムを反射する反射手段と、前記測定装置本体に設けら
れ、前記反射手段からの反射光を受光して前記３個のマ
ークに対応する出力を発生する受光手段と、前記測定装
置本体に設けられ、前記受光手段で検出された前記３個
のマークに対応する出力の時間間隔を測定する時間測定
手段と、前記測定装置本体に設けられ、前記時間測定手
段で測定された時間間隔に基づいて前記反射手段までの
距離を演算する距離演算手段と、前記測定装置本体に設
けられ、前記時間測定手段で測定された複数の時間間隔
の比較に基づいて前記光の平面内における前記三角形の
回転角を求める回転角検出手段と、前記測定装置本体に
設けられ、前記回転角検出手段で求めた回転角に基づい
て前記距離演算手段で演算された距離を補正する距離補
正手段とを備えている。
め請求項１記載の発明の距離測定装置は、測定装置本体
に設けられ、レーザビームを回転投射して光の平面を形
成する投光手段と、前記測定装置本体から離して設置さ
れ、少なくとも３個のマークを有し、前記光の平面上に
前記３個のマークで三角形を形成され、前記レーザビー
ムを反射する反射手段と、前記測定装置本体に設けら
れ、前記反射手段からの反射光を受光して前記３個のマ
ークに対応する出力を発生する受光手段と、前記測定装
置本体に設けられ、前記受光手段で検出された前記３個
のマークに対応する出力の時間間隔を測定する時間測定
手段と、前記測定装置本体に設けられ、前記時間測定手
段で測定された時間間隔に基づいて前記反射手段までの
距離を演算する距離演算手段と、前記測定装置本体に設
けられ、前記時間測定手段で測定された複数の時間間隔
の比較に基づいて前記光の平面内における前記三角形の
回転角を求める回転角検出手段と、前記測定装置本体に
設けられ、前記回転角検出手段で求めた回転角に基づい
て前記距離演算手段で演算された距離を補正する距離補
正手段とを備えている。
【００１２】また、請求項２記載の発明の距離測定装置
は、前記測定装置本体は、前記レーザビームの回転むら
を補正する回転むら補正手段と、前記回転むら補正手段
による補正値に基づいて前記距離を補正する第２の距離
補正手段とを備えている。
は、前記測定装置本体は、前記レーザビームの回転むら
を補正する回転むら補正手段と、前記回転むら補正手段
による補正値に基づいて前記距離を補正する第２の距離
補正手段とを備えている。
【００１３】更に、請求項３記載の発明の距離測定装置
は、前記回転むら補正手段は、ロータリエンコーダと、
前記ロータリエンコーダのパルス間隔時間を検出するパ
ルス間隔時間検出手段とを備えている。
は、前記回転むら補正手段は、ロータリエンコーダと、
前記ロータリエンコーダのパルス間隔時間を検出するパ
ルス間隔時間検出手段とを備えている。
【００１４】
【作用】請求項１記載の発明の距離測定装置では、受光
手段で検出された反射手段の３個のマークに対応する出
力の時間間隔を測定し、測定した時間間隔に基づいて反
射手段までの距離を距離演算手段で演算し、測定された
複数の時間間隔の比較に基づいて、光の平面上の前記３
個のマークで形成された三角形の回転角を求め、求めた
回転角に基づいて前記距離演算手段で演算された距離を
補正するようにしたので、反射手段が傾いてレーザビー
ムを投光する測定装置本体から見た３個のマークの見掛
け上の間隔が変化したとしても、反射手段の傾きを調整
せずに反射手段までの距離を正確に求めることができ
る。
手段で検出された反射手段の３個のマークに対応する出
力の時間間隔を測定し、測定した時間間隔に基づいて反
射手段までの距離を距離演算手段で演算し、測定された
複数の時間間隔の比較に基づいて、光の平面上の前記３
個のマークで形成された三角形の回転角を求め、求めた
回転角に基づいて前記距離演算手段で演算された距離を
補正するようにしたので、反射手段が傾いてレーザビー
ムを投光する測定装置本体から見た３個のマークの見掛
け上の間隔が変化したとしても、反射手段の傾きを調整
せずに反射手段までの距離を正確に求めることができ
る。
【００１５】また、請求項２記載の発明の距離測定装置
では、レーザビームの回転むらを回転むら補正手段で補
正し、その回転むら補正手段による補正値に基づいて距
離演算手段で演算された距離を補正するようにしたの
で、反射手段までの距離をより正確に測定することがで
きる。
では、レーザビームの回転むらを回転むら補正手段で補
正し、その回転むら補正手段による補正値に基づいて距
離演算手段で演算された距離を補正するようにしたの
で、反射手段までの距離をより正確に測定することがで
きる。
【００１６】更に、請求項３記載の発明の距離測定装置
では、回転むら補正手段を、ロータリエンコーダと、前
記ロータリエンコーダのパルス間隔時間を検出するパル
ス間隔時間検出手段とで構成し、その回転むら補正手段
による補正値に基づいて距離演算手段で演算された距離
を補正するようにしたので、反射手段までの距離をより
正確に測定することができる。
では、回転むら補正手段を、ロータリエンコーダと、前
記ロータリエンコーダのパルス間隔時間を検出するパル
ス間隔時間検出手段とで構成し、その回転むら補正手段
による補正値に基づいて距離演算手段で演算された距離
を補正するようにしたので、反射手段までの距離をより
正確に測定することができる。
【００１７】
【実施例】以下この発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
する。
【００１８】図１はこの発明の一実施例に係る距離測定
装置のレーザビーム投光装置を示す縦断面図、図２はこ
の発明の一実施例に係る距離測定装置の反射装置を示す
斜視図である。この発明の一実施例に係る距離測定装置
は、図１のレーザビーム投光装置と図２の反射装置とで
構成される。
装置のレーザビーム投光装置を示す縦断面図、図２はこ
の発明の一実施例に係る距離測定装置の反射装置を示す
斜視図である。この発明の一実施例に係る距離測定装置
は、図１のレーザビーム投光装置と図２の反射装置とで
構成される。
【００１９】レーザビーム投光装置は、投光装置本体１
と整準ユニット２とを備えている。投光装置本体１の筐
体３内には、レーザビームＬＢを出射するレーザダイオ
ード４が固定されている。レーザダイオード４の上方に
は、レーザダイオード４から出射されるレーザビームＬ
Ｂを集光する投影レンズ５が、ホルダ１３に保持された
状態で配置されている。投影レンズ５の上方にはビーム
スプリッタ６が固定され、ビームスプリッタ６の左方向
にはコンデンサレンズ７が固定されている。コンデンサ
レンズ７の焦点位置には受光素子（受光手段）８が固定
されている。筐体３には投光装置本体１の傾きを補償す
るためのコンペンセータ２３が固定されている。
と整準ユニット２とを備えている。投光装置本体１の筐
体３内には、レーザビームＬＢを出射するレーザダイオ
ード４が固定されている。レーザダイオード４の上方に
は、レーザダイオード４から出射されるレーザビームＬ
Ｂを集光する投影レンズ５が、ホルダ１３に保持された
状態で配置されている。投影レンズ５の上方にはビーム
スプリッタ６が固定され、ビームスプリッタ６の左方向
にはコンデンサレンズ７が固定されている。コンデンサ
レンズ７の焦点位置には受光素子（受光手段）８が固定
されている。筐体３には投光装置本体１の傾きを補償す
るためのコンペンセータ２３が固定されている。
【００２０】ビームスプリッタ６の上方には回転筒体９
が配置され、回転筒体９は筐体３にベアリング１０を介
して水平方向に回転可能に支持されている。また、受光
素子８の左方向には、伝達ベルト１１を介して回転筒体
９を回転させるモータ１２が設けられている。回転筒体
９内には、投影レンズ５及びビームスプリッタ６を透過
したレーザビームＬＢを水平方向へ導くペンタミラー１
４，１４が固定されている。
が配置され、回転筒体９は筐体３にベアリング１０を介
して水平方向に回転可能に支持されている。また、受光
素子８の左方向には、伝達ベルト１１を介して回転筒体
９を回転させるモータ１２が設けられている。回転筒体
９内には、投影レンズ５及びビームスプリッタ６を透過
したレーザビームＬＢを水平方向へ導くペンタミラー１
４，１４が固定されている。
【００２１】回転筒体９には、ペンタミラー１４からの
水平方向のレーザビームＬＢを通すための開口部９ａが
形成されている。一方、筐体３には、開口部９ａからの
レーザビームＬＢを外部へ出射させるための多数の開口
部３ａがほぼ全周に亘って形成されており、この開口部
３ａには透明な保護ガラス２７が固定されている。回転
筒体９をモータ１２で回転させることにより、保護ガラ
ス２７を透過して外部に出射されるレーザビームＬＢが
水平面内で３６０°方向に走査される。
水平方向のレーザビームＬＢを通すための開口部９ａが
形成されている。一方、筐体３には、開口部９ａからの
レーザビームＬＢを外部へ出射させるための多数の開口
部３ａがほぼ全周に亘って形成されており、この開口部
３ａには透明な保護ガラス２７が固定されている。回転
筒体９をモータ１２で回転させることにより、保護ガラ
ス２７を透過して外部に出射されるレーザビームＬＢが
水平面内で３６０°方向に走査される。
【００２２】また、回転筒体９の下部にはパルス円板１
３が固定され、パルス円板１３を挟むように検出器２０
が配置されている。パルス円板１３と検出器２０とでロ
ータリエンコーダ２１を構成する。
３が固定され、パルス円板１３を挟むように検出器２０
が配置されている。パルス円板１３と検出器２０とでロ
ータリエンコーダ２１を構成する。
【００２３】前記整準ユニット２は、投光装置本体１の
筐体３の下部に固定された上板１５と、この上板１５に
３本の整準ねじ１７を介して取り付けられた下板１８と
からなる。投光装置本体１には図示しない円形気泡管３
４が設けられ、円形気泡管３４を見ながら整準ねじ１７
で調整することにより±２０′位まで整準することがで
き、整準ねじ１７で整準した後は前記コンペンセータ２
３の自動傾き補正機能が働き、投光装置本体１は自動的
に±１０″以下の水平精度が得られる。
筐体３の下部に固定された上板１５と、この上板１５に
３本の整準ねじ１７を介して取り付けられた下板１８と
からなる。投光装置本体１には図示しない円形気泡管３
４が設けられ、円形気泡管３４を見ながら整準ねじ１７
で調整することにより±２０′位まで整準することがで
き、整準ねじ１７で整準した後は前記コンペンセータ２
３の自動傾き補正機能が働き、投光装置本体１は自動的
に±１０″以下の水平精度が得られる。
【００２４】図２に示すように、反射装置（反射手段）
３０は、段差をもつ樹脂製の本体３１と、本体３１の平
面３１ａに貼付された第１及び第２のレフシート（マー
ク）３２Ａ，３２Ｂと、本体３１の平面３１ｂに貼付さ
れた第３のレフシート（マーク）３２Ｃと、本体３１の
下面に植設され、本体３１を地面に固定するための杭３
３と、本体３１の上面に設けられ、本体３１を測定点に
水平に設置するための円形気泡管３４とで構成されてい
る。
３０は、段差をもつ樹脂製の本体３１と、本体３１の平
面３１ａに貼付された第１及び第２のレフシート（マー
ク）３２Ａ，３２Ｂと、本体３１の平面３１ｂに貼付さ
れた第３のレフシート（マーク）３２Ｃと、本体３１の
下面に植設され、本体３１を地面に固定するための杭３
３と、本体３１の上面に設けられ、本体３１を測定点に
水平に設置するための円形気泡管３４とで構成されてい
る。
【００２５】前述のように第１及び第２のレフシート３
２Ａ，３２Ｂは本体３１の平面３１ａ上に位置し、第３
のレフシート３２Ｃは本体３１の平面３１ｂに位置し、
第１のレフシート３２Ａのレーザビーム回転方向の前側
のエッジ３２ａ（マーク）と第２のレフシート３２Ｂの
レーザビーム回転方向の前側のエッジ３２ｂ（マーク）
とは間隔Ｌ１だけ離れ、第１のレフシート３２Ａの前側
のエッジ３２ａ（マーク）と第２のレフシート３２Ｃの
レーザビーム回転方向の前側のエッジ３２ｃ（マーク）
とは間隔Ｌ２だけ離れている。また、図２又は図３に示
すように、レーザビームＬＢの回転投射によって形成さ
れる光の水平面上に、前記３個のエッジ３２ａ，３２
ｂ，３２ｃで仮想の三角形が形成される。エッジ３２
ａ，３２ｂを結ぶ直線と、エッジ３２ａ，３２ｃを結ぶ
直線とによって、角度θ１が形成される。
２Ａ，３２Ｂは本体３１の平面３１ａ上に位置し、第３
のレフシート３２Ｃは本体３１の平面３１ｂに位置し、
第１のレフシート３２Ａのレーザビーム回転方向の前側
のエッジ３２ａ（マーク）と第２のレフシート３２Ｂの
レーザビーム回転方向の前側のエッジ３２ｂ（マーク）
とは間隔Ｌ１だけ離れ、第１のレフシート３２Ａの前側
のエッジ３２ａ（マーク）と第２のレフシート３２Ｃの
レーザビーム回転方向の前側のエッジ３２ｃ（マーク）
とは間隔Ｌ２だけ離れている。また、図２又は図３に示
すように、レーザビームＬＢの回転投射によって形成さ
れる光の水平面上に、前記３個のエッジ３２ａ，３２
ｂ，３２ｃで仮想の三角形が形成される。エッジ３２
ａ，３２ｂを結ぶ直線と、エッジ３２ａ，３２ｃを結ぶ
直線とによって、角度θ１が形成される。
【００２６】図５は図１のレーザビーム投光装置のブロ
ック図である。
ック図である。
【００２７】レーザダイオード４、受光素子８及びロー
タリエンコーダ２１は、それぞれ時間検出回路（時間測
定手段）２６に電気的に接続されている。時間検出回路
２６はＣＰＵ２５に、ＣＰＵ２５は表示器２８にそれぞ
れ電気的に接続されている。
タリエンコーダ２１は、それぞれ時間検出回路（時間測
定手段）２６に電気的に接続されている。時間検出回路
２６はＣＰＵ２５に、ＣＰＵ２５は表示器２８にそれぞ
れ電気的に接続されている。
【００２８】レーザビーム投光装置から回転投射された
レーザビームＬＢは反射装置３０のレフシート３２Ａ，
３２Ｂ，３２Ｃで反射され、レーザビーム投光装置に時
間差をもって戻ってくる。戻ってきたレーザビームＬＢ
を受光素子４で受光して電気信号（受光信号）に変換
し、時間検出回路２６は受光信号に基づいて後述する時
間ｔ１，ｔ２を検出し、時間データをＣＰＵ２５に出力
する。また、レーザビームＬＢの回転に連動してロータ
リエンコーダ１６の回転パルスが出力され、時間検出回
路２６はパルス間隔を検出し、ＣＰＵ２５にデータ入力
される。ＣＰＵ２５は前記各データに基づいて、後述の
ような演算を行い、反射装置３０の傾きとレーザビーム
ＬＢの回転むらとをそれぞれ補正し、正確な距離を求め
る。演算によって得られた距離は表示器２８に表示され
る。
レーザビームＬＢは反射装置３０のレフシート３２Ａ，
３２Ｂ，３２Ｃで反射され、レーザビーム投光装置に時
間差をもって戻ってくる。戻ってきたレーザビームＬＢ
を受光素子４で受光して電気信号（受光信号）に変換
し、時間検出回路２６は受光信号に基づいて後述する時
間ｔ１，ｔ２を検出し、時間データをＣＰＵ２５に出力
する。また、レーザビームＬＢの回転に連動してロータ
リエンコーダ１６の回転パルスが出力され、時間検出回
路２６はパルス間隔を検出し、ＣＰＵ２５にデータ入力
される。ＣＰＵ２５は前記各データに基づいて、後述の
ような演算を行い、反射装置３０の傾きとレーザビーム
ＬＢの回転むらとをそれぞれ補正し、正確な距離を求め
る。演算によって得られた距離は表示器２８に表示され
る。
【００２９】図３はこの発明の原理を示す図である。Ｃ
ＰＵ２５によって実行される前記距離演算を図３に基づ
いて説明する。
ＰＵ２５によって実行される前記距離演算を図３に基づ
いて説明する。
【００３０】第１のレフシート３２Ａのエッジ３２ａと
第２のレフシート３２Ｂのエッジ３２ｂとの間隔Ｌ１を
レーザビームＬＢが横切る時間をｔ１（第１のレフシー
ト３２Ａのエッジ３２ａに対応する受光素子８の出力時
点と第２のレフシート３２Ｂのエッジ３２ｂに対応する
受光素子８の出力時点との時間間隔）、第１のレフシー
ト３２Ａのエッジ３２ａと第３のレフシート３２Ｃのエ
ッジ３２ｃとの間隔Ｌ２をレーザビームＬＢが横切る時
間をｔ２（第１のレフシート３２Ａのエッジ３２ａに対
応する受光素子８の出力時点と第３のレフシート３２Ｃ
のエッジ３２ｃに対応する受光素子８の出力時点との時
間間隔）とし、レーザビームＬＢが１回転時間で＝Ｔで
スキャンしているとすると、投光装置本体１から反射装
置３０までの距離Ｒは、従来例と同様に、 Ｒ＝Ｌ１・Ｔ／２πｔ１ （１）式 によって求めることができる。
第２のレフシート３２Ｂのエッジ３２ｂとの間隔Ｌ１を
レーザビームＬＢが横切る時間をｔ１（第１のレフシー
ト３２Ａのエッジ３２ａに対応する受光素子８の出力時
点と第２のレフシート３２Ｂのエッジ３２ｂに対応する
受光素子８の出力時点との時間間隔）、第１のレフシー
ト３２Ａのエッジ３２ａと第３のレフシート３２Ｃのエ
ッジ３２ｃとの間隔Ｌ２をレーザビームＬＢが横切る時
間をｔ２（第１のレフシート３２Ａのエッジ３２ａに対
応する受光素子８の出力時点と第３のレフシート３２Ｃ
のエッジ３２ｃに対応する受光素子８の出力時点との時
間間隔）とし、レーザビームＬＢが１回転時間で＝Ｔで
スキャンしているとすると、投光装置本体１から反射装
置３０までの距離Ｒは、従来例と同様に、 Ｒ＝Ｌ１・Ｔ／２πｔ１ （１）式 によって求めることができる。
【００３１】しかし、反射装置３０が図３に示すように
角度θ２だけ傾いたとすると、ΔＬ１＝Ｌ１（１−Ｃｏ
ｓθ２）の誤差が生じ、正確な距離が求まらない。
角度θ２だけ傾いたとすると、ΔＬ１＝Ｌ１（１−Ｃｏ
ｓθ２）の誤差が生じ、正確な距離が求まらない。
【００３２】そこで、投光装置本体１からの見掛け上の
間隔Ｌ１′，Ｌ２′は Ｌ１′＝Ｌ１・Ｃｏｓθ２ （２）式 Ｌ２′＝Ｌ２・Ｃｏｓ（θ１＋θ２） （３）式 となる。
間隔Ｌ１′，Ｌ２′は Ｌ１′＝Ｌ１・Ｃｏｓθ２ （２）式 Ｌ２′＝Ｌ２・Ｃｏｓ（θ１＋θ２） （３）式 となる。
【００３３】しかし、実際には間隔Ｌ１′，Ｌ２′の長
さを計れないので、間隔Ｌ１′，Ｌ２′をレーザビーム
ＬＢが横切る時間に置き換える。すなわち、Ｌ１′：Ｌ
２′＝ｔ１：ｔ２の関係にあるので、これによりθ２を
求めると、 θ２＝Ｔａｎ−１｛（１／Ｓｉｎθ１）・（Ｌ１・ｔ２／Ｌ２・ｔ１） −（Ｃｏｓθ１／Ｓｉｎθ１）｝ （４）式 となり、（４）式を（２）式に代入すると、前記反射装
置３０の傾きに応じた見掛け上の間隔Ｌ１′を求めるこ
とができる。
さを計れないので、間隔Ｌ１′，Ｌ２′をレーザビーム
ＬＢが横切る時間に置き換える。すなわち、Ｌ１′：Ｌ
２′＝ｔ１：ｔ２の関係にあるので、これによりθ２を
求めると、 θ２＝Ｔａｎ−１｛（１／Ｓｉｎθ１）・（Ｌ１・ｔ２／Ｌ２・ｔ１） −（Ｃｏｓθ１／Ｓｉｎθ１）｝ （４）式 となり、（４）式を（２）式に代入すると、前記反射装
置３０の傾きに応じた見掛け上の間隔Ｌ１′を求めるこ
とができる。
【００３４】 Ｌ１′＝Ｌ１・Ｃｏｓ｛Ｔａｎ−１［（１・Ｓｉｎθ１）・（Ｌ１・ｔ２／Ｌ ２・ｔ１）−（Ｃｏｓθ１／Ｓｉｎθ１）］｝ （５）式 よって、補正式Ｒ′＝Ｌ１′・Ｔ／２πｔ１ （６）式 が得られる。
【００３５】実際に数値を入れてみると、Ｌ１＝１００
mm、Ｌ２＝１３０mm、θ１＝９゜、レーザ投光装置の回
転数＝３００ｒｐｍ、距離Ｒ＝１００ｍ、θ２＝４５゜
の場合、ｔ１＝２２．５１μｓ、ｔ２＝２４．３２μｓ
の精度で時間計測したとすると、前記（５）式より、Ｌ
１′＝７０．６７２２mmと計算され、更に前記（６）式
より、Ｒ′＝９９．９４ｍと演算される。同じ数値を補
正しない（１）式で演算すると、Ｒ＝１４１．４ｍとな
り、約４１ｍの誤差が生じてしまう。
mm、Ｌ２＝１３０mm、θ１＝９゜、レーザ投光装置の回
転数＝３００ｒｐｍ、距離Ｒ＝１００ｍ、θ２＝４５゜
の場合、ｔ１＝２２．５１μｓ、ｔ２＝２４．３２μｓ
の精度で時間計測したとすると、前記（５）式より、Ｌ
１′＝７０．６７２２mmと計算され、更に前記（６）式
より、Ｒ′＝９９．９４ｍと演算される。同じ数値を補
正しない（１）式で演算すると、Ｒ＝１４１．４ｍとな
り、約４１ｍの誤差が生じてしまう。
【００３６】上述の演算では、レーザビームＬＢの回転
むらを考慮していないが、（５）式、（６）式のｔ１，
ｔ１の時間に回転むら補正値を入れることにより、より
正確な距離測定をすることができる。以下、この回転む
ら補正を図４に基づいて説明する。図４は回転むら補正
のタイミングチャートである。
むらを考慮していないが、（５）式、（６）式のｔ１，
ｔ１の時間に回転むら補正値を入れることにより、より
正確な距離測定をすることができる。以下、この回転む
ら補正を図４に基づいて説明する。図４は回転むら補正
のタイミングチャートである。
【００３７】Ｌ１をレーザビームＬＢが横切る時間をｔ
１、Ｌ２をレーザビームＬＢが横切る時間をｔ２、レー
ザビームＬＢが１回転する時間をＴ、ロータリエンコー
ダ２１のパルス数をＮ、パルス間隔時間をｐ１〜ｐｎ、
ｔ１のスタート時点からロータリエンコーダの対応パル
ス内の時間間隔をｔｐ１、ｔ１のエンド時点からロータ
リエンコーダの対応パルス内の時間間隔をｔｐ４、ｔ２
のエンド時点からロータリエンコーダの対応パルス内の
時間間隔をｔｐ６とすると、ｔｐ１の補正時間ｔｐ１′
とＰ１、Ｔ／Ｎの関係は、ｔｐ１：ｔｐ１′＝Ｐ１：Ｔ
／Ｎとなり、 ｔｐ１′＝ｔｐ１・Ｔ／Ｎ・Ｐ１ （７）式 が得られる。
１、Ｌ２をレーザビームＬＢが横切る時間をｔ２、レー
ザビームＬＢが１回転する時間をＴ、ロータリエンコー
ダ２１のパルス数をＮ、パルス間隔時間をｐ１〜ｐｎ、
ｔ１のスタート時点からロータリエンコーダの対応パル
ス内の時間間隔をｔｐ１、ｔ１のエンド時点からロータ
リエンコーダの対応パルス内の時間間隔をｔｐ４、ｔ２
のエンド時点からロータリエンコーダの対応パルス内の
時間間隔をｔｐ６とすると、ｔｐ１の補正時間ｔｐ１′
とＰ１、Ｔ／Ｎの関係は、ｔｐ１：ｔｐ１′＝Ｐ１：Ｔ
／Ｎとなり、 ｔｐ１′＝ｔｐ１・Ｔ／Ｎ・Ｐ１ （７）式 が得られる。
【００３８】同じように、ｔｐ４の補正時間ｔｐ４′と
Ｐ４、Ｔ／Ｎの関係は、ｔｐ４：ｔｐ４′＝Ｐ４：Ｔ／
Ｎとなり、 ｔｐ４′＝ｔｐ４・Ｔ／Ｎ・Ｐ４ （８）式 また、ｔｐ６の補正時間ｔｐ６′は、 ｔｐ６′＝ｔｐ６・Ｔ／Ｎ・Ｐ６ （９）式 がそれぞれ得られる。
Ｐ４、Ｔ／Ｎの関係は、ｔｐ４：ｔｐ４′＝Ｐ４：Ｔ／
Ｎとなり、 ｔｐ４′＝ｔｐ４・Ｔ／Ｎ・Ｐ４ （８）式 また、ｔｐ６の補正時間ｔｐ６′は、 ｔｐ６′＝ｔｐ６・Ｔ／Ｎ・Ｐ６ （９）式 がそれぞれ得られる。
【００３９】補正時間ｔｐ１′，ｔｐ４′，ｔｐ６′以
外はロータリエンコーダ２１のパルスカウント数ｎにＴ
／Ｎを乗じたものを用いることにより、前記ｔ１の回転
むら補正値ｔ１´は ｔ１´＝（ｔｐ１・Ｔ／ｐ１・Ｎ）＋ｎＴ／Ｎ＋（ｔｐ２・Ｔ／ｐｎ・Ｎ） 前記ｔ２の回転むら補正値ｔ２´は （１０）式 ｔ２´＝（ｔｐ１・Ｔ／ｐ１・Ｎ）＋ｎＴ／Ｎ＋（ｔｐ３・Ｔ／ｐｎ・Ｎ） の式によってそれぞれ求められる。 （１１）式 この補正値を前記（５）式、（６）式にｔ１＝ｔ１´、
ｔ２＝ｔ２´と代入して、最終的に正確な距離演算を行
う。
外はロータリエンコーダ２１のパルスカウント数ｎにＴ
／Ｎを乗じたものを用いることにより、前記ｔ１の回転
むら補正値ｔ１´は ｔ１´＝（ｔｐ１・Ｔ／ｐ１・Ｎ）＋ｎＴ／Ｎ＋（ｔｐ２・Ｔ／ｐｎ・Ｎ） 前記ｔ２の回転むら補正値ｔ２´は （１０）式 ｔ２´＝（ｔｐ１・Ｔ／ｐ１・Ｎ）＋ｎＴ／Ｎ＋（ｔｐ３・Ｔ／ｐｎ・Ｎ） の式によってそれぞれ求められる。 （１１）式 この補正値を前記（５）式、（６）式にｔ１＝ｔ１´、
ｔ２＝ｔ２´と代入して、最終的に正確な距離演算を行
う。
【００４０】上述のようにレーザビームＬＢの回転むら
を考慮すれば、反射装置３０までの距離をより正確に測
定することができる。
を考慮すれば、反射装置３０までの距離をより正確に測
定することができる。
【００４１】図６はこの発明の変形例に係る距離測定装
置の反射装置を示す斜視図である。前述の実施例と共通
する部分には同一符号を付して説明を省略する。前述の
実施例では同じサイズの３枚のレフシート３２Ａ，３２
Ｂ，３２Ｃを用いた場合について述べたが、変形例とし
て、図６に示すように、サイズの異なる２枚のレフシー
ト５２，５３の一方５２を本体３１の平面３１ａに、他
方５３を本体３１の平面３１ｂにそれぞれ貼付するよう
にしてもよい。
置の反射装置を示す斜視図である。前述の実施例と共通
する部分には同一符号を付して説明を省略する。前述の
実施例では同じサイズの３枚のレフシート３２Ａ，３２
Ｂ，３２Ｃを用いた場合について述べたが、変形例とし
て、図６に示すように、サイズの異なる２枚のレフシー
ト５２，５３の一方５２を本体３１の平面３１ａに、他
方５３を本体３１の平面３１ｂにそれぞれ貼付するよう
にしてもよい。
【００４２】大きなレフシート５２の前側のエッジ５２
ａと後側のエッジ５２ｂとの間隔Ｌ１１は間隔Ｌ１（図
２）に対応し、大きなレフシート５２の前側のエッジ５
３ａと小さなレフシート５３の前側のエッジ５３ａとの
間隔Ｌ１２は間隔Ｌ２（図２）に対応し、レーザビーム
ＬＢの回転投射によって形成される光の水平面上で、レ
フシート５２のエッジ５２ａ，５２ｂとレフシート５３
のエッジ５３ｃとで仮想の三角形が形成され、レフシー
ト５２のエッジ５２ａとエッジ５２ｂとを結ぶ直線と、
レフシート５２のエッジ５２ａとレフシート５３のエッ
ジ５３ｃとを結ぶ直線とによって、角度θ１１が形成さ
れ、この角度θ１１は角度θ１（図２）に対応する。
ａと後側のエッジ５２ｂとの間隔Ｌ１１は間隔Ｌ１（図
２）に対応し、大きなレフシート５２の前側のエッジ５
３ａと小さなレフシート５３の前側のエッジ５３ａとの
間隔Ｌ１２は間隔Ｌ２（図２）に対応し、レーザビーム
ＬＢの回転投射によって形成される光の水平面上で、レ
フシート５２のエッジ５２ａ，５２ｂとレフシート５３
のエッジ５３ｃとで仮想の三角形が形成され、レフシー
ト５２のエッジ５２ａとエッジ５２ｂとを結ぶ直線と、
レフシート５２のエッジ５２ａとレフシート５３のエッ
ジ５３ｃとを結ぶ直線とによって、角度θ１１が形成さ
れ、この角度θ１１は角度θ１（図２）に対応する。
【００４３】この変形例の距離測定装置によれば前述の
実施例と同様の効果を得ることができる。
実施例と同様の効果を得ることができる。
【００４４】なお、前述の実施例、変形例ではマークと
してレフシートのエッジを用いた場合について述べた
が、ここにいうマークはレフシートのエッジを含む広い
概念であり、この発明はマークをレフシートのエッジに
限定するものではなく、これ以外の各種のマークを用い
ることができる。
してレフシートのエッジを用いた場合について述べた
が、ここにいうマークはレフシートのエッジを含む広い
概念であり、この発明はマークをレフシートのエッジに
限定するものではなく、これ以外の各種のマークを用い
ることができる。
【００４５】
【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明
の距離測定装置によれば、反射手段が傾いてレーザビー
ムを投光する測定装置本体から見た３個のマークの見掛
け上の間隔が変化したとしても、反射手段の傾きを調整
せずに反射手段までの距離を正確に求めることができ、
測定作業が容易になる。
の距離測定装置によれば、反射手段が傾いてレーザビー
ムを投光する測定装置本体から見た３個のマークの見掛
け上の間隔が変化したとしても、反射手段の傾きを調整
せずに反射手段までの距離を正確に求めることができ、
測定作業が容易になる。
【００４６】また、請求項２又は３記載の発明の距離測
定装置によれば、反射手段までの距離をより正確に測定
することができる。
定装置によれば、反射手段までの距離をより正確に測定
することができる。
【図１】図１はこの発明の一実施例に係る距離測定装置
のレーザビーム投光装置を示す縦断面図である。
のレーザビーム投光装置を示す縦断面図である。
【図２】図２はこの発明の一実施例に係る距離測定装置
の反射装置を示す斜視図である。
の反射装置を示す斜視図である。
【図３】図３はこの発明の原理を示す図である。
【図４】図４は回転むら補正のタイミングチャートであ
る。
る。
【図５】図５は図１のレーザビーム投光装置のブロック
図である。
図である。
【図６】図６はこの発明の変形例に係る距離測定装置の
反射装置を示す斜視図である。
反射装置を示す斜視図である。
【図７】図７はレベルセンサの斜視図である。
【図８】図８はレベルセンサの動作を説明するためのフ
ローチャートである。
ローチャートである。
１ 投光装置本体 ４ レーザダイオード ８ 受光素子 ９ 回転筒体 １１ 伝達ベルト １２ モータ １３ パルス円板 １４ ペンタミラー ２０ 検出器 ２１ ロータリエンコーダ ２５ ＣＰＵ ２６ 時間検出回路 ３０ 反射装置 ３２Ａ 第１のレフシート ３２Ｂ 第２のレフシート ３２Ｃ 第３のレフシート ３２ａ，３２ｂ，３２ｃ エッジ
Claims (3)
- 【請求項１】 測定装置本体に設けられ、レーザビーム
を回転投射して光の平面を形成する投光手段と、 前記測定装置本体から離して設置され、少なくとも３個
のマークを有し、前記光の平面上に前記３個のマークで
三角形を形成され、前記レーザビームを反射する反射手
段と、 前記測定装置本体に設けられ、前記反射手段からの反射
光を受光して前記３個のマークに対応する出力を発生す
る受光手段と、 前記測定装置本体に設けられ、前記受光手段で検出され
た前記３個のマークに対応する出力の時間間隔を測定す
る時間測定手段と、 前記測定装置本体に設けられ、前記時間測定手段で測定
された時間間隔に基づいて前記反射手段までの距離を演
算する距離演算手段と、 前記測定装置本体に設けられ、前記時間測定手段で測定
された複数の時間間隔の比較に基づいて前記光の平面内
における前記三角形の回転角を求める回転角検出手段
と、 前記測定装置本体に設けられ、前記回転角検出手段で求
めた回転角に基づいて前記距離演算手段で演算された距
離を補正する距離補正手段とを備えていることを特徴と
する距離測定装置。 - 【請求項２】 前記測定装置本体は、前記レーザビーム
の回転むらを補正する回転むら補正手段と、前記回転む
ら補正手段による補正値に基づいて前記距離を補正する
第２の距離補正手段とを備えていることを特徴とする請
求項１記載の距離測定装置。 - 【請求項３】 前記回転むら補正手段は、ロータリエン
コーダと、前記ロータリエンコーダのパルス間隔時間を
検出するパルス間隔時間検出手段とを備えていることを
特徴とする請求項２記載の距離測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28758194A JP3357935B2 (ja) | 1994-10-27 | 1994-10-27 | 距離測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28758194A JP3357935B2 (ja) | 1994-10-27 | 1994-10-27 | 距離測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08122059A true JPH08122059A (ja) | 1996-05-17 |
| JP3357935B2 JP3357935B2 (ja) | 2002-12-16 |
Family
ID=17719169
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28758194A Expired - Fee Related JP3357935B2 (ja) | 1994-10-27 | 1994-10-27 | 距離測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3357935B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107345795A (zh) * | 2016-04-18 | 2017-11-14 | 斯塔图斯专业机械测量技术有限公司 | 用于机床的测量的旋转激光器 |
-
1994
- 1994-10-27 JP JP28758194A patent/JP3357935B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107345795A (zh) * | 2016-04-18 | 2017-11-14 | 斯塔图斯专业机械测量技术有限公司 | 用于机床的测量的旋转激光器 |
| CN107345795B (zh) * | 2016-04-18 | 2020-09-22 | 斯塔图斯专业机械测量技术有限公司 | 用于机床的测量的旋转激光器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3357935B2 (ja) | 2002-12-16 |
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|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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