JPH08338722A - 下水管用自己位置合わせレーザ - Google Patents

下水管用自己位置合わせレーザ

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JPH08338722A
JPH08338722A JP8115181A JP11518196A JPH08338722A JP H08338722 A JPH08338722 A JP H08338722A JP 8115181 A JP8115181 A JP 8115181A JP 11518196 A JP11518196 A JP 11518196A JP H08338722 A JPH08338722 A JP H08338722A
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target
pipeline
directing
pipe
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JP8115181A
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Andel Richard J Van
ジエイ ヴアン アンデル リチャード
Gary L Utter
エル ウッター ギャリイ
Gregory J Nagel
ジエイ ナゲル グレゴリイ
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Leica Geosystems AG
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    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/26—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
    • G01B11/27—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes for testing the alignment of axes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
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    • G01C15/002—Active optical surveying means

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 パイプの個々のセクションを位置合わせする
ための方法と装置は、パイプラインの大体の方向に平行
光ビームを向けて、横にビームを走査することを含む。 【構成】 反射部を有するターゲットは、走査ビームが
横切る場所に配置される。反射部によって出されたビー
ムの反射は、受光されて処理される。反射部が位置付け
られ、再帰反射ターゲットの位置に関連した方向にビー
ムが向けられた時点で走査は打ち切られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は概括的には組立に使
用される位置合わせ計器に関するものであり、詳しく言
うと、パイプラインのパイプの個々のセクションを位置
合わせするための装置に関するものである。更に詳しく
言うと、本発明は、下水管ようなパイプを敷設するため
の、自動位置合わせレーザビームに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】パイプの個々のセクションを一直線に特
定勾配に位置合わせするために、パイプラインを敷設す
るときに希望方向に向けた平行光ビームを利用すること
は以前から知られている。ターゲットは配置しようとす
るパイプの一端に位置決めされ、ビームがターゲット中
心にくるまで新パイプセクションを補整するのに利用さ
れる。このパイプセクションが固定された後、ターゲッ
トは、次の追加パイプセクションに移動される。このよ
うな技術は、いずれも本出願の譲渡人に譲渡されている
米国特許第３，４８８，８５４号、３，５９１，９２６
号、３，６３４，９４１号に開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このような技術の課題
の一つは、毎作業日の最後に装置を分解して、しまい込
まなくてはならないことである。パイプライン全体を一
日で敷設しきれなかった場合、組立を続開するために次
の日も機器をセットアップする必要がある。パイプライ
ンの以前に敷設された部分をユーザが延長するには、２
人の作業員が必要である。一人はターゲットを段取りし
て監視し、もう一人はレーザ装置を段取り、最初の作業
者の注視に基づいてレーザビームがターゲット中心に当
たるまで位置合わせする。相当な距離を無線で、すぐに
利用できるものが何もない場合には、大声や手振りで自
分たちの行動を伝えて協働しなくてはならない２人の作
業員が必要であるので、このプロセスは非能率的であ
る。
【０００４】このような課題を克服するために、自動的
にレーザビームに合うように特定パターンに配列された
複数の光電池が装備された能動ターゲットを提供するこ
とが提案されていた。能動ターゲットは、光電池に当た
ったレーザビームに応答してレーザのコントローラに制
御信号を伝送するコントローラを備えている。レーザ
は、ビームを再位置決めすることによって制御信号に応
答する。このような装置は作業員２名という要件を排除
するものであるが、付加的な費用ならびに装置の複雑さ
を招くものである。能動ターゲットは電子回路を要し、
別の電池から電力供給しなくてはならない。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、パイプ位置合
わせ装置と、作業員２名が機器を再設置して前に敷設さ
れたパイプライン部分を延長するという要件をなくし
た、パイプラインの個々のパイプセクションを位置合わ
せする方法と、を提供する。本発明は、複雑な電気回路
と電池を要しない受動ターゲットの利用することによ
り、この目的を満たす。また、本発明は、湾曲部にパイ
プを敷設するための優れた方法を提供する。
【０００６】本発明により、パイプの個々のセクション
を位置合わせする方法は、総じてパイプラインの大体の
方向に平行光ビームを向け、横にビームを走査すること
を含んでいる。再帰反射部を有するターゲットは、走査
ビームが横断する場所に配置される。反射部によって生
じるビームの反射は、受光されて処理される。反射部の
位置が突きとめられた時点で走査は打ち切られ、ビーム
は再帰反射ターゲットの位置と関連のある方向に向けら
れる。本発明により、このような方法は、レーザ装置と
ターゲットを具備するパイプ位置合わせ装置によって実
施される。レーザ装置は、平行光ビームを発生するソー
スと、横に平行光ビームを走査するための走査装置とを
具備する。レーザ装置は、更に、光を受けるための受光
器と、受光器が光を受けたときにビーム位置の指示を提
供する受光器と走査装置に応答する制御装置を具備して
いる。制御装置は走査装置にビームを指示の関数として
位置決めさせる。ターゲットはビームを受光器に反射す
る再帰反射部を有する。制御装置は再帰反射部に対して
ビームを位置決めするが、ターゲットは走査ビーム内に
位置決めされる。装置は、更に、ユーザ入力指定装置
と、信号発生器と、ユーザ入力指定装置のユーザ起動に
応答して信号発生器を制御してレーザ装置受信器に受信
される信号を生成しレーザ装置の制御装置にコマンドを
提供する遠隔制御回路と、を備えた遠隔制御装置も具備
する場合がある。このように、レーザ装置の機能性を向
上するために、レーザ装置のモードは、ターゲットの場
所から遠く離れて調整できる。好都合なことに、遠隔制
御装置からの出力信号は、レーザ装置が生成したものと
同じ帯域のこともあるし、異なる帯域のもののこともあ
るが、レーザ装置の光と区別可能である。
【０００７】本発明は、パイプライン内のビームを走査
し、パイプライン内にターゲットを位置決めすることに
よって、パイプの直線セクションを敷設するのに利用さ
れる。このようなターゲットは、可視ビーム指示器の両
側に取り付ける一対の再帰反射ストリップを具備するこ
とが好ましい。このように、再帰反射ストリップは、ビ
ーム指示器を利用してパイプの追加セクションを位置合
わせする通常作業を妨げるものではない。ビームは、そ
のようなターゲットを利用して、ビームがそれぞれの再
帰反射ストリップから反射されるときにビームの位置を
判定し且つ二位置間の中程にビームを再位置決めするこ
とによって、パイプの以前に敷設されたセクションに対
して横方向に位置合わせされる。パイプの湾曲セクショ
ンを敷設するには、パイプラインの上の場所など、パイ
プライン外側でビームが走査される。その後、ターゲッ
トはそれぞれの新パイプセクションの遠位端部に位置決
めされ、湾曲パイプ方向に横にビームを向けるのに利用
される。この様式の場合、湾曲パイプのそれぞれの新セ
クションはパイプの各セクションの遠位端部で勾配が出
るように継ぎ足されていくので、ビームは容易に再位置
合わせされる。また、パイプの各セクションの端部で再
位置決めされるときにビームの位置を読み取ることによ
り、湾曲パイプセクションの横方向位置決めを確認する
ことさえ可能である。但し、各パイプ湾曲セクションの
横方向位置は、測量調査のような従来技術によって定め
ても良い。また、パイプの勾配は、レーザ装置の勾配位
置合わせ機能を利用して定めても良い。
【０００８】本発明の上記ならびに他の目的、利益、特
徴は、図面と組み合わせて以下の詳説を検討することに
よって明らかになるであろう。
【０００９】
【発明実施の形態】ここで図面と本明細書に記載されて
いる説明的実施例を具体的に参照すると、図１−６に
は、パイプライン１６のパイプの個々のセクションを位
置合わせする、概括的に１５で示されているパイプ位置
合わせ装置が図示されている。パイプ位置合わせ装置１
５はレーザ装置１８とターゲット２０を具備している。
レーザ装置１８は、ターゲット２０の表面を横切って走
査する、赤外線または可視波長の平行光ビーム２２を発
生する。光ビーム２２は、反射ビーム２４で示されるよ
うに、ターゲット２０の再帰反射部によってレーザ装置
１８に反射される。
【００１０】レーザ装置１８は、その第一端部２６を有
するハウジング２５を具備する。端部２６は、概括的に
２８で示される、光ビーム２２を発生する光源と、反射
ビーム２４を受ける受光器３０を備えている。受光器３
０は、光センサ３１と、このセンサを取り囲む集光面３
３とを具備している。ハウジング２５は、制御パネル３
４が取り付けられた第二端部３２を具備している。制御
パネル３４は、レーザ装置１８をセットする勾配角度と
少なくともビーム２２の横方向角度の一般指示とを読み
取るためのディスプレイ３６を備えている。ディスプレ
イ３６は、レーザ装置の操作モードとレーザ装置の種々
の操作状態をオペレータに知らせる表示を追加的に含ん
でも良い。制御パネル３４は、更に、勾配レベルを高低
したり、ビームを左または右横に手作業で向けるための
ユーザ入力指定を受信するユーザ入力スイッチ３８と、
レーザ装置の操作モードをオペレータが選択できるよう
にする選択スイッチ４０を備えている。
【００１１】ターゲット２０は、レーザ装置１８の逆方
向に向けられる面４２（図６）と、レーザ装置１８の方
向に向けられた反対面４４（図５）とを備えている。反
射ビーム２４は、パイプライン１６の内側曲面に支えら
れる一対の脚４６を具備する。従来通り、ターゲット
は、指示器の平行光ビーム２２の位置を調べるために半
透明な物質のシートで作られたビームアライメント指示
器４８を具備している。この指示器は、平行光ビーム２
２がパイプライン１６の中央に位置決めされていること
を視覚的に示す中央目玉ガラス５０を具備することもで
きる。ターゲット２０の面４４は、離間され且つビーム
アライメント指示器４８の両側に取り付けられた一対の
再帰反射ストリップ５２から構成された再帰反射部を有
している。目玉ガラス５０は、再帰反射ストリップ５２
間の中央に取り付けられている。
【００１２】レーザ装置１８は、図１１で更に詳細に明
らかにされる構造により、ビーム２２を操作する。フレ
ーム部材４１は、４３にて第二フレーム部材４５に軸回
転可能に取り付けられている。フレーム部材４５は、４
７にて、ハウジングに軸回転可能に取り付けられてい
る。ラインモータ７４は、ねじ付きシャフト４９とナッ
ト５１によりピボット４３についてフレーム部材４１を
横方向に軸回転する。光源２８と光センサ３１は、フレ
ーム部材４１の両端に取り付けられている。勾配モータ
５３は、第二フレーム部材４５のエキステンション５と
掛合して、フレーム部材４７について、第二フレーム部
材を軸回転する。勾配モータ５３の制御による第二フレ
ーム部材４５のこの動きにより、光源２８の射角（勾
配）が調整される。説明実施例では、勾配モータ５３は
ＤＣサーボモータである。説明実施例では、ラインモー
タ７４はステッパモータである。説明実施例では、光源
２８は、多数の販売業者からすぐに購入できるタイプの
レーザダイオード装置であるが、ガスレーザまたは他の
可視または不可視光源にすることもできる。ビーム集束
および位置合わせ部材５８は、光源２８が出す放射光を
平行ビームに加工する。ビーム２２の射角すなわち勾配
を調節するために、説明実施例ではステッパモータであ
る（図示されていない）別のモータにより、フレーム部
材４１に対する（図示されていない）傾斜計の角度を調
節する。
【００１３】動作時、パイプライン１６内にレーザ装置
１８とターゲット２０が適切に位置決めされた状態で、
オペレータはスイッチ３８を利用して所望のビーム射角
（勾配）をレーザ装置に入力し、内部でレーザ装置が従
来技術により正確な勾配にビームを照準して持ち上げる
のを待つ。次にオペレータは、図１に記載されているよ
うに、レーザ装置に光ビームを変調させてビーム射角に
よって決まる傾斜面内で放射状にビームを掃射させる走
査モードに、レーザ装置をセットする。これに並行し
て、レーザ装置は受光器３０を監視し、再帰反射ストリ
ップ５２を横切るビーム２２によって生じた、検出戻り
反射光２４を示す。反射ビームが受光された時点の平行
光ビーム２２の位置が保持され、目玉ガラス５０に対応
する、２枚の反射ストリップ間中央位置を決定すべく処
理が行われる。次にレーザ装置１８は、平行光ビーム２
２を目玉ガラス５０に位置合わせし、レーザビームの変
調を終わる。レーザビームの変調は、説明実施例では、
単純なデューティサイクル変調であり、それによりレー
ザ装置は周囲光を含む他の光源からの反射光と、反射ビ
ーム２４とを区別できる。ターゲットがうまく位置付け
られると、レーザ装置は、表示パネル３６に適当な表示
を行って、この事実を示し、その後、普通動作に復帰す
る。ターゲットからの戻り反射が、所定間隔後に検出さ
れない場合には、レーザ装置は、表示パネル３６上に表
示により、この事実を示し、ビームの変調と掃射を中止
し、ユーザの入力のために一時停止する。
【００１４】付加遠隔制御装置５４は、複数のユーザ入
力選択ボタン５６と、ビーム２２と同じまたは異なる波
長帯域であり受光器３０に受光される光ビームである信
号５８を発生する光源とを備えている。説明実施例で
は、遠隔制御装置５４により、ユーザは傾斜面（勾配）
内で平行光ビーム２２の横方向位置決めを手動調節で
き、また、ビームを遠隔からオンまたはオフできる。遠
隔制御装置５４を使用することにより、ユーザはターゲ
ット２０を所定位置にセットする前にレーザ〜装置１８
を上に向けることが出来る。遠隔制御装置５４は、図１
０に記載されているように上面の上での作業で湾曲パイ
プラインを敷設する場合のように、および、以下に更に
詳細に説明されているように、種々の直線位置にビーム
を繰り返して位置合わせときにも役に立つ。遠隔制御装
置５４を利用する場合、ユーザは最初にレーザ装置を上
に向け、次に、スイッチ３８を利用して所望のビーム射
角（勾配）をレーザ装置に入力し、遠隔制御装置を介し
てサーチサイクルを開始できるようにする適当なスイッ
チを入れる。次にユーザは、ターゲット２０をパイプの
一端にセットする。その後、ユーザは遠隔制御装置上の
適当なボタンを押し、サーチサイクルを開始する。レー
ザ装置は、起動されると、レーザビームを変調し、ビー
ム射角によって決定された傾斜面内に放射状にレーザビ
ームを掃射し、ビームがターゲットに当たって反射ビー
ムがターゲットの位置を確定する迄、前述のように、受
光ビームを監視する。しばらく後に、ユーザは遠隔生後
装置５４の適当なボタンを入れて別のサーチサイクルを
開始することもできるし、或いは、遠隔制御装置のＯＮ
／ＯＦＦボタンを押して遠隔生後装置の自己位置合わせ
機能を終了させて遠隔制御装置を利用してビームの手動
位置決めを行うこともできる。
【００１５】レーザ装置１８は、第一マイクロプロセッ
サ６２と第二マイクロプロセッサ６４を有する、概括的
に６０で示される制御装置を備えている。受光器光電池
３０の出力は、前置増幅器ステージ６６と増幅器ステー
ジ６８を利用して増幅され、比較器ステージ７０に供給
され、そこで光電池３０に検出された光のレベルが所定
しきい値を越えているか判定される。比較器ステージ７
０の出力７１は、制御パネル３２とのインタフェースも
取るプロセッサ６２へ入力として供給される。プロセッ
サ６４は、バス７０を介してプロセッサ６２と相互通信
する。プロセッサ６４は、光源レーザ２８と、図１に記
載されているようにラインモータ７４を作動して横にレ
ーザを掃射する回路の動作を制御する。説明実施例で
は、ラインモータ７４は、プロセッサ６４からのコマン
ドに応答して増分式に移動するステッパモータである。
このように、プロセッサ６４は、ラインモータ７４の位
置の情報を随時持っている。ラインモータの位置、それ
故、発生されたビーム２２を、帰還エンコータ等によっ
て監視するのに他の技術を利用できることは、当業者に
とって明らかであろう。図７に記載されているように、
光源レーザ２８は変調されたレーザビーム２２を発生
し、それは反射ビーム２４としてターゲット２０から反
射され、それは受光器光電池３０に受光される。
【００１６】図８に、プロセッサ６２の制御プログラム
７６を示す。プログラム７６は、７８にて、自動位置合
わせスイッチをユーザが起動したことに応答し、８０に
て、プロセッサ６４にコマンドを送信して自動位置合わ
せまたは直線サーチモードを開始する。９０にて、ター
ゲットが見つからないのでサーチを中止した旨の指示を
プロセッサ６４が出したと判断された場合には、ディス
プレイパネル３６上に表示が行われ（９２）、停止状態
となって別のコマンドを待機する（９３）。ターゲット
が見つかった旨の指示をプロセッサ６４が出したと判断
された場合（９４）、ディスプレイパネル３６上に表示
が行われ（９６）、通常モードに戻るが（９８）、この
とき標準操作モードとなっている。プロセッサ６４から
いずれの指示も受信されない場合（９０，９４）、プロ
セッサ６２は変調ビーム２４を検出するために光電池３
０を監視する（８２）。８４にて、検出された光が、正
しい変調周波数のものであるかどうか、チェックされ
る。正しいものであれば、プロセッサ６２はバス７０を
介してコマンドを送り、プロセッサ６２が反射ビーム２
４の立上がり区間を検出したことを示す（８６）。プロ
セッサ６２が反射ビーム２４の立下がり区間を検出した
時点で、８８にて第二コマンドが出される。８４にて、
受光された光が正しい周波数でないと判断された場合、
プログラム７６は再びプロセッサ６４からの指示を待つ
（９０、９４）。
【００１７】プログラム７６は遠隔制御装置５４から信
号を検出するために光電池３０を監視する（７９）こと
によって、７８にて代替モードを起動するユーザに応答
する。信号が検出された場合、スリープコマンドが受信
されたのか、右／左掃射コマンドが受信されたのかが判
断される（８１）。スリープコマンドが受信された場
合、普通の標準モードに戻る（８３）。右／左掃射コマ
ンドが受信された場合は、直線サーチモードが呼び出さ
れ（８０）、プロセッサ６４からの指示を待つ（９０，
９４）。「ターゲット発見」の指示が受信された場合
（９４，９６）、７９に戻って遠隔制御装置からの別の
コマンドを待つ。受信されなかった場合には、標準動作
モードと同じように進む。
【００１８】図９にプロセッサ６４の制御プログラム１
００を示す。制御プログラム１００は、１０２にて、自
動位置合わせ機能が要求されたことを示すプロセッサ６
２からの「直線シーク開始」信号が受信された時点で開
始される。その後、プロセッサ６４はレーザ２８が発生
したビームを変調し（１０４）、ステッパモータ７４の
動作を開始する（１０６）。次いで、プロセッサ６４
は、有効反射ビーム２４の受光を示す、バス７０を介し
たプロセッサ６２からの信号を待機する（１０８）。次
に、直線が一方向に移動距離の末端まで完全に移動され
る前にこのような反射ビームが検出されたか否か判断さ
れる（１１０）。反射が検出されると、ストリップの幅
が角度単位で測定される（１１２）。ストリップの幅
は、反射の立下がり区間から測定され、ビームの幅も含
まれている。立下がり区間が検出されると、別の立下が
り区間を発見することによって、ストリップの全幅が操
作されたことを確認するために、瞬時にビームの方向が
逆転される。次に、両方のストリップが後続走査で横断
されることを保証する測定ストリップ幅に関連する一定
部材によって、初期サーチの方向と反対方向にラインモ
ータ７４が移動される。一定部材は、ストリップ分離距
離に対する実際のストリップ幅の既知の比、説明実施例
では１１２で測定されるストリップ幅の３倍以上、を考
慮に入れている。これにより、ビームを両反射ストリッ
プ５２の反対側に持っていく。ラインモータの方向は再
び逆転され（１１６）、プロセッサ６２からの受信され
た反射の指示を求めながら更にゆっくりと移動される。
二つの反射が受光されれば（１１８）、測定は成功で、
プロセッサ６４はラインモータ７４をストリップの測定
中央に移動し（１１９）、ビームを復調し（１２０）、
問題無くターゲットの位置付けが行われた旨の指示をプ
ロセッサ６２に提供する（１２１）。
【００１９】反射が検出されない場合（１１０）、ライ
ンモータ７４は直線を反対方向に移動する。これで反射
が検出されれば（１２３）、二本のストリップを探し、
ラインモータを中心に持っていく試みが行われる（１
１，１２１）。ラインモータを逆転させても反射が検出
されない場合には（１２３）、ターゲットが存在しない
と結論付けられる。ラインモータは、いずれか任意の場
所に移動され（１２４）、ビームは復調され（１２
６）、ターゲットが見つからなかった旨の指示がプロセ
ッサに提供される（１２８）。ルーチン１００で、スト
リップ１１２の幅の測定値を求められなかった場合（１
１２）、または、二本の反射ストリップのうちの一本し
か探せなかった場合（１１８）、自己位置合わせ機能は
打ち切られる（１２４−１２８）。自己位置合わせ機能
では、近距離ならびに遠距離の両方で再帰反射テープの
二本のストリップ５２を正確に探し出すことに関わる課
題が提起される。これは、最初にストリップの角度幅を
判定し、次いで、直線をバックアップしてから、両方の
ストリップを走査するのに十分な角度量で新たに走査を
開始することによって達成される。
【００２０】複数の個別セクション１４２から構成され
ている湾曲パイプ１４０のセクションを、パイプ位置合
わせ装置１５’を利用して敷設する、パイプ位置合わせ
装置１５を利用したパイプの湾曲セクション敷設方法を
図１０に示す。説明実施例では、装置１５’のレーザ装
置は、パイプセクション１４０の上面に配置される。ユ
ーザはパイプセクション１４２間の第一境界１４４にタ
ーゲットを配置し、ターゲット上にビーム２２’を位置
合わせする。次に、測量手順のような従来の技術を利用
して新セクション１４２を所定の位置に収めて新セクシ
ョン１４２の遠位端部を横方向に位置決めする。新セク
ション１４２との境界１４４にターゲットを移動し、反
射ビーム２２’をターゲットに位置合わせし直す。これ
は、遠隔制御装置５４を利用して左右にビームを走査し
て行われることが好ましい。パイプライン端部の新位置
にビームが移動され、ターゲットに位置合わせされた状
態で、パイプラインの遠位端部に新たに追加されるパイ
プセクションの勾配をビーム２２’を利用して定めるこ
とができる。このプロセスは、その後のパイプセクショ
ン１４２の各々に対して繰り返される。本発明は、ビー
ムの角位置を読み取り、そのような読取値とパイプライ
ン敷設図面の対応データとを突き合わせることによっ
て、それぞれの新セクションの遠位端部の横方向位置を
位置付けることも含んでいる。
【００２１】パイプ位置合わせ装置１５，１５’と一緒
に利用されるターゲットに透き通ったような可視ビーム
指示器を備える必要がなければ、中央に一本だけ再帰反
射ストリップを取り付ければよい。一本だけを利用する
場合には、ビームは二本のストリップ間の中央ではなく
て、一本のストリップの中央に位置合わせされる。説明
実施例では、レーザ装置１８は、距離１００フィートで
センターライン両側の１５フィートの経路に沿ってレー
ザビーム２２を掃射している。これは、センターライン
の両側から約８．５°、約１７゜の総掃射であることに
相当する。
【００２２】このように、本発明は、使い易く且つパイ
プを敷設するオペレータの能率を向上するパイプ敷設方
法ならびに装置を提供するものであるようだ。特に、レ
ーザ装置の位置またはターゲットの位置から片手で装置
を操作できる可能性がオペレータに提供される。また、
本発明は、パイプの直線セクションならびに湾曲部分の
敷設に利用できる。
【００２３】本発明は、各々別々のプログラムを実行す
る一対のプロセッサを利用して説明されたが、本発明は
一個のプロセッサのみで、または、専用のディジタルま
たはアナログ回路を利用しても実施できる。同等物の原
則に関わる特許法の原理に基づいて解釈される通り、具
体的に説明された実施例の他の変更または修正は、添付
請求項の適用範囲によってのみ限定される本発明の原理
から逸脱せずに実施できるものである。
【００２４】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による、パイプライン内で使用されるパ
イプ位置合わせ装置の平面図である。
【図２】図１の装置の側面図である。
【図３】図２の線ＩＩＩ−ＩＩＩについての断面図であ
る。
【図４】図２の線ＩＶ−ＩＶについての断面図である。
【図５】図２の線Ｖ−Ｖについての断面図である。
【図６】図２の線ＶＩ−ＶＩについての断面図である。
【図７】本発明で有用な制御システムを説明する、ハー
ドウェアのブロック図である。
【図８】受光器を監視して反射ビームが検出されたこと
を示すための制御プログラムのフローチャートである。
【図９】ビーム走査を制御してターゲット中心にビーム
を位置付けるための制御プログラムのフローチャートで
ある。
【図１０】パイプライン湾曲セクションを敷設する際の
本発明の利用を説明する、パイプライン湾曲セクション
の平面図である。
【図１１】レーザ装置の内部構成要素を記載するために
カバーを外した状態のレーザ装置の平面図である。
【符号の説明】
１５ パイプ位置合わせ装置 １６ パイプライン １８ レーザ装置 ２０ ターゲット ２２ 平行光ビーム ２４ 反射ビーム ２５ ハウジング ２６ 第一端部 ２８ 光源 ３０ 受光器 ３１ 光センサ ３２ 第二端部 ３３ 集光面 ３４ 制御パネル ３６ ディスプレイ ３８ ユーザ入力スイッチ ４０ 選択スイッチ ４１ フレーム部材 ４５ フレーム部材 ４２ 面 ４４ 反対面 ４６ 脚 ４８ ビームアライメント指示器 ４９ ねじ付きシャフト ５０ 目玉ガラス ５１ ナット ５２ 再帰反射ストリップ ５３ 勾配モータ ５４ 付加遠隔走査装置 ５５ エキステンション ５６ ユーザ入力選択ボタン ５７ ビーム集束および位置合わせ部材 ６２ 第一マイクロプロセッサ ６４ 第二プロセッサ ６６ 前置増幅器ステージ ６８ 増幅器ステージ ７０ 比較器ステージ ７０ バス ７１ 出力 ７２ 回路 ７４ ラインモータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ギャリイ エル ウッター アメリカ合衆国 ミシガン州 49333 ミ ドルヴイレ パイン クリーク 804 (72)発明者 グレゴリイ ジエイ ナゲル アメリカ合衆国 ミシガン州 49509 グ ランドラピッズ サウス イースト エッ ジヴュウ 6889

Claims (34)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 パイプラインの大体の方向に平行光ビー
    ムを向けて、前記ビームを横に走査し、 前記ビームが横切る再帰反射部を有するターゲットを位
    置決めし、 前記再帰反射部によって出される前記ビームの反射を受
    信し、 前記受信に応答して前記再帰反射ターゲットの位置に関
    連する方向への前記ビームの前記走査と方向付けを打ち
    切ることを含む、 パイプの個々のセクションをパイプライン内で位置合わ
    せする方法。
  2. 【請求項２】 前記走査は、所定の角度内で前記ビーム
    の動作方向を反転することを含むことを特徴とする、請
    求項１に記載の位置合わせ方法。
  3. 【請求項３】 前記角度は約１７°であることを特徴と
    する、請求項１に記載の位置合わせ方法。
  4. 【請求項４】 前記ビームの方向付けは、前記パイプラ
    イン内で前記ビームを方向付けることを含み、前記位置
    決めは延期パイプライン内で前記ターゲットを位置決め
    することを含むことを特徴とする、請求項１に記載の位
    置合わせ方法。
  5. 【請求項５】 前記再帰反射部は、横方向に離間された
    一対の再帰反射ストリップを具備することと、前記ビー
    ムの前記方向付けは、前記各ストリップからの反射を受
    光するとすぐに前記ビームの位置を監視し、前記位置間
    の中点に前記ビームを方向付けることを含むことを特徴
    とする、請求項４に記載の位置合わせ方法。
  6. 【請求項６】 前記再帰反射部は、横方向に離間された
    一対の再帰反射ストリップを具備することと、前記ビー
    ムの前記方向付けは、前記各ストリップからの反射を受
    光するとすぐに前記ビームの位置を監視し、前記位置間
    の中点に前記ビームを方向付けることを含むことを特徴
    とする、請求項１に記載の位置合わせ方法。
  7. 【請求項７】 前記ビーム方向付けは、前記パイプライ
    ンの外側に前記ビームを方向付け、前記位置決めは前記
    ターゲットを前記パイプラインの外側に位置決めするこ
    とを含むことを特徴とする、請求項１に記載の位置合わ
    せ方法。
  8. 【請求項８】 前記ビームと前記ターゲットは、前記パ
    イプラインの上方に位置決めされることを特徴とする、
    請求項７に記載の位置合わせ方法。
  9. 【請求項９】 前記再帰反射部は再帰反射ストリップを
    具備することと、前記ビームの前記方向付けは、前記ス
    トリップからの反射を受光するとすぐに前記ビームの位
    置を監視し、前記位置で前記ビームを方向付けることを
    含むことを特徴とする、請求項７に記載の位置合わせ方
    法。
  10. 【請求項１０】 平行光ビームを発生する光源と、前記
    平行光ビームを横に走査するための走査装置と、光を受
    けるための受光器と、前記受光器と前記走査装置に応答
    して受光時に前記ビームの位置を指示し、前記指示の関
    数として前記走査装置に前記ビームを位置決めさせる制
    御装置、とを有するレーザ装置と、 走査ビーム内にターゲットがある状態で前記制御装置が
    前記再帰反射部に対して前記ビームを位置決めする、再
    帰反射部を有するターゲット、 とから成る、パイプラインのパイプの個々のセクション
    を位置合わせするためのパイプ位置合わせ装置。
  11. 【請求項１１】 前記受光器は、集光器と、前記集光器
    によって集められた光を受光するように位置決めされた
    光センサーと具備することを特徴する請求項１０に記載
    のパイプ位置合わせ装置。
  12. 【請求項１２】 前記走査装置は、ステッパモータと、
    前記ステッパモータと前記光源間のリンケージを具備し
    ていること、前記ステッパモータは前記制御装置からの
    コマンドに応答して特定増分ずつ前記光源を横に走査す
    ることを特徴する、請求項１０に記載のパイプ位置合わ
    せ装置。
  13. 【請求項１３】 ユーザ入力指定装置と、光発生器と、
    前記ユーザ入力指定装置をユーザが起動したことに応答
    して前記光発生器を制御する遠隔制御回路、とを備えた
    遠隔制御装置を更に具備し、前記遠隔制御装置から出力
    される光は前記レーザ装置受光器に受光されて前記レー
    ザ装置制御装置にコマンドを供給することを特徴する、
    請求項１０に記載のパイプ位置合わせ装置。
  14. 【請求項１４】 前記制御装置は、前記受光器が光を受
    光したかを判断する第一制御プログラムと、前記走査装
    置を制御する第二制御プログラムと備えており、前記第
    二制御プログラムは、ターゲットから反射された光ビー
    ムが受光器に当たっていることを示す前記第一プログラ
    ムに応答し、また、前記第一制御プログラムは、ビーム
    がターゲット上に位置決めされたことを示す前記第二制
    御プログラムに応答することを特徴とする、請求項１０
    に記載のパイプ位置合わせ装置。
  15. 【請求項１５】 前記制御装置は、前記第一制御プログ
    ラムを実行するための第一プロセッサと、前記第二制御
    プログラムを実行するための第二プロセッサとを具備す
    ることを特徴する、請求項１４に記載のパイプ位置合わ
    せ装置。
  16. 【請求項１６】 前記ターゲットは、前記ターゲット上
    での前記ビームの可視指示のための位置合わせ部を備え
    ていることを特徴する、請求項１０に記載のパイプ位置
    合わせ装置。
  17. 【請求項１７】 前記再帰反射部は、前記位置合わせ部
    の両側に配置された一対の再帰反射体ストリップを含む
    ことを特徴する、請求項１６に記載のパイプ位置合わせ
    装置。
  18. 【請求項１８】 前記再帰反射部は、一対の離間された
    再帰反射体ストリップを含むことを特徴する、請求項１
    ０に記載のパイプ位置合わせ装置。
  19. 【請求項１９】 前記再帰反射部は、再帰反射ストリッ
    プを含むことを特徴する、請求項１０に記載のパイプ位
    置合わせ装置。
  20. 【請求項２０】 平行光ビームを発生する光源と、前記
    平行光ビームを横に走査するための走査装置と、光を受
    けるための受光器と、前記受光器と前記走査装置に応答
    して受光時に前記ビームの位置を指示し、前記指示の関
    数として前記走査装置に前記ビームを位置決めさせる制
    御装置、とから成り、 パイプの各セクションをパイプライン内で位置合わせす
    るのに使用されるレーザ装置。
  21. 【請求項２１】 前記受光器は、集光器と、前記集光器
    によって集められた光を受光するように位置決めされた
    光センサーとを具備することを特徴する請求項２０に記
    載のレーザ装置。
  22. 【請求項２２】 前記走査装置は、ステッパモータと、
    前記ステッパモータと前記光源間のリンケージを具備し
    ていること、前記ステッパモータは前記制御装置からの
    コマンドに応答して特定増分ずつ前記光源を横に走査す
    ることを特徴する請求項２１に記載のレーザ装置。
  23. 【請求項２３】 前記制御装置は、前記受光器が光を受
    光したかを判断する第一制御プログラムと、前記走査装
    置を制御する第二制御プログラムと備えており、前記第
    二制御プログラムは、ターゲットから反射された光ビー
    ムが受光器に当たっていることを示す前記第一プログラ
    ムに応答し、また、前記第一制御プログラムは、ビーム
    がターゲット上に位置決めされたことを示す前記第二制
    御プログラムに応答することを特徴とする、請求項２０
    に記載のレーザ装置。
  24. 【請求項２４】 前記制御装置は、前記第一制御プログ
    ラムを実行するための第一プロセッサと、前記第二制御
    プログラムを実行するための第二プロセッサとを具備す
    ることを特徴する、請求項２３に記載のレーザ装置。
  25. 【請求項２５】 パイプラインの敷設されたセクション
    の一端にレーザ装置を取付け、前記パイプラインの反対
    側に前記レーザ装置の方を向いた再帰反射部を有するタ
    ーゲットを取付け、 前記ターゲットの大体の方向に前記レーザ装置からの平
    行光ビームを向けて前記ビームを横方向に移動し、 前記ビームの位置を監視しながら、前記再帰反射部から
    の前記ビームの反射を探し、 前記探索時に前記ビームの反射が発見された場合には、
    反射の中心に前記ビームを位置決めして、ターゲットが
    発見された旨の指示を提供し、 前記探索時に前記ビームの反射が発見されない場合に
    は、所定の場所に前記ビームを位置決めして、ターゲッ
    トが発見されなかった旨を指示を提供することを含む、 パイプの個々のセクションをパイプライン内で位置合わ
    せする方法。
  26. 【請求項２６】 前記ビーム方向付けは、前記ビームを
    第一横方向に移動した後に前記ビームを第二反対横方向
    に移動することを含むことを特徴とする、請求項２５に
    記載の位置合わせ方法。
  27. 【請求項２７】 前記ビーム方向付けは、前記ビームを
    約１７°の弧で移動することを含む、前記第一および第
    二方向への移動を含むことを特徴とする、請求項２６に
    記載の方法。
  28. 【請求項２８】 前記再帰反射部は離間された一対の再
    帰反射ストリップを含み、前記探索は前記各ストリップ
    からの前記ビームの反射を探すことを含むことを特徴と
    する、請求項２６に記載の位置合わせ方法。
  29. 【請求項２９】 反射の中心への前記ビームの前記位置
    決めは、前記ストリップからの前記反射の間の中央に前
    記ビームを位置決めすることを含むことを特徴とする、
    請求項２８に記載の位置合わせ方法。
  30. 【請求項３０】 前記光ビームを変調することを更に含
    むこと特徴とする、請求項２５に記載の位置合わせ方
    法。
  31. 【請求項３１】 前記ビーム方向付けは、前記パイプラ
    インの外側に前記ビームを方向付け、前記位置決めは、
    前記パイプラインの外側に前記ターゲットを位置決めす
    ることを特徴とする、請求項２５に記載の位置合わせ方
    法。
  32. 【請求項３２】 前記レーザ装置と前記ターゲットは、
    前記パイプラインの上方に位置決めされることを特徴と
    する、請求項３１に記載の位置合わせ方法。
  33. 【請求項３３】 前記ビーム方向付けは、前記パイプラ
    イン内で前記ビームを方向付けることを含み、前記位置
    決めは、前記パイプライン内で前記ターゲットを位置決
    めすることを含むことを特徴とする、請求項２５に記載
    の位置合わせ方法。
  34. 【請求項３４】 前記ビーム方向付けは、前記再帰反射
    ストリップの一方の角度幅を測定し、前記角度幅の関数
    として第二反対横方向に前記ビームを移動して前記一対
    の再帰反射ストリップの外側に前記ビームを位置決め
    し、前記第一横方向に前記ビームを再方向付けすること
    を含むことを特徴とする、請求項２８に記載の位置合わ
    せ方法。
JP8115181A 1995-04-03 1996-04-03 下水管用自己位置合わせレーザ Pending JPH08338722A (ja)

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