JPH10332371A - 回転レーザ装置 - Google Patents

回転レーザ装置

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JPH10332371A
JPH10332371A JP15770797A JP15770797A JPH10332371A JP H10332371 A JPH10332371 A JP H10332371A JP 15770797 A JP15770797 A JP 15770797A JP 15770797 A JP15770797 A JP 15770797A JP H10332371 A JPH10332371 A JP H10332371A
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JP
Japan
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leveling
tilt
inclination
axis
laser device
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Application number
JP15770797A
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English (en)
Inventor
Mitsutoshi Ooka
光寿 大岡
Hiroo Sugai
博雄 菅井
Junichi Furuhira
純一 古平
康仁 ▲配▼島
Yasuhito Haijima
Takayuki Fujioka
孝行 藤岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Topcon Corp
Original Assignee
Topcon Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】精度の高い傾斜センサを用いて、整準精度を向
上すると共に整準状態の安定を維持し、而も整準作業性
のよい回転レーザ装置を提供する。 【解決手段】整準装置3を具備した回転レーザ装置に於
いて、前記整準装置に設けられた傾斜センサと、該傾斜
センサからの検出結果を基に角度処理を行い、角度処理
で得られた結果と設定範囲との比較に基づき表示信号を
制御する傾斜検出制御部と、該傾斜検出制御部からの表
示信号により傾斜状態を表示する傾斜表示部9とを備
え、前記設定範囲が整準作動時と整準保持時とで変更で
き、整準保持時設定範囲を整準作動時の設定範囲より大
きくすることで、整準保持時設定には精度良く行え、整
準完了後は整準状態が安定に保持される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は回転レーザ装置等の
測量機に於いて、測量機本体を水平面及び垂直面に設定
する整準作業を行う際に使用されるセンサに関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】経緯儀、水準儀、光波距離計、及び、水
平面内でレーザ光を走査してレーザ水平面基準面を形成
する回転レーザ装置等の各種測量機に於いては、測量機
本体を水平面内に正確に設置する必要がある。
【0003】その為測量機には従来より、三脚上に固定
した架台に対して測量機本体を2方向に微少傾斜させ、
測量機本体を正確に水平面に設置する整準装置が設けら
れ、又傾斜状態を示す傾斜計が設けられている。該傾斜
計は互いに直交する方向に設けられた2つの棒状気泡
管、或は円形気泡管を具備し、測量機本体を水平面に設
置する場合は前記気泡管を見ながら整準装置を調整して
いた。
【0004】従来の整準装置を具備した回転レーザ装置
を図12に於いて説明する。
【0005】図中、測量機本体1は上面に突出する回動
部2を有し、該回動部2より水平方向にレーザ光線が照
射され、レーザ光線基準線が形成され、又前記回動部2
を回転することでレーザ光線基準面が形成され、更に整
準装置3を調整することで水平基準面が形成される。前
記測量機本体1は整準装置3を介して図示しない三脚等
に取付けられており、前記測量機本体1にはX軸と平行
にX軸気泡管4、Y軸と平行にY軸気泡管5が設けられ
ており、前記測量機本体1の傾斜は前記X軸気泡管4、
Y軸気泡管5により判別できる様になっている。
【0006】前記整準装置3を説明する。
【0007】前記測量機本体1は固定台6に3本の調整
螺子を介して取付けられている。図12に示す様にX軸
気泡管4の下方に調整螺子が設けられている場合、残り
2本の調整螺子を調整することでX軸を中心として測量
機本体の傾斜調整ができるようになっている。又、X軸
気泡管4の下方に設けられた調整螺子を調整することで
Y軸を中心として測量機本体の傾斜調整ができる様にな
っている。水平基準面への調整(整準)は、X軸気泡管
4とY軸気泡管5で傾斜を確認しながら前記各調整螺子
によって行われる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】前記した従来の測量機
用整準装置に使用された傾斜センサでは、気泡管の気泡
の位置を目視で確認するものを示しているが、3本の調
整螺子による調整となる為、熟練を要していた。又整準
精度を向上させる為、精度の高い電気傾斜センサが使用
されることがある。ところが、安価な装置ではコストの
関係から整準機構は精密な位置決め機構とはなってな
く、電気傾斜センサと整準装置との機構的なマッチング
がとれなく、整準精度を高くすると整準状態が不安定と
なり、安定性を重視すると電気傾斜センサの精度が生か
せないという問題がある。又、前述した整準装置では調
整螺子の回転方向と、測量機本体の傾斜方向とが直交し
て一致せず、調整螺子の回転方向と気泡の移動方向との
関係が分り辛く、整準作業に於ける感覚的なマッチング
がとれない。更に、操作している面とは異なる面に設け
られた気泡管に結果が現れる為、作業がし辛いという不
便さがあった。
【0009】本発明は斯かる実情に鑑み、精度の高い傾
斜センサを用いて、整準精度を向上すると共に整準状態
の安定を維持し、而も整準作業性のよい回転レーザ装置
を提供するものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、整準装置を具
備した回転レーザ装置に於いて、前記整準装置に設けら
れた傾斜センサと、該傾斜センサからの検出結果を基に
角度処理を行い、角度処理で得られた結果と設定範囲と
の比較に基づき表示信号を制御する傾斜検出制御部と、
該傾斜検出制御部からの表示信号により傾斜状態を表示
する傾斜表示部とを備え、前記設定範囲が整準作動時と
整準保持時とで変更される回転レーザ装置に係り、又整
準保持時設定範囲が整準作動時の設定範囲より大きい回
転レーザ装置に係り、又傾斜表示部が補正方向を示すレ
ベル表示器と整準完了を示すレベル表示器とを具備し、
前記傾斜検出制御部が角度処理で得られた結果がレベリ
ング外である場合に前記補正方向を示すレベル表示器を
表示させ、角度処理で得られた結果がレベリング内であ
る場合に前記整準完了を示すレベル表示器を表示させる
回転レーザ装置に係り、又傾斜検出制御部が整準時の傾
斜角が狭い設定範囲に入った時点で、広い設定範囲に切
替え、整準後は角度処理結果が該広い設定範囲を基にレ
ベル表示器を表示させる回転レーザ装置に係り、又整準
調整方向と前記傾斜表示部の示す補正方向とを一致させ
た回転レーザ装置に係り、又互いに直行する2軸方向の
傾斜を検出する2つの傾斜センサと、前記2軸方向の傾
斜状態を表示する2つの傾斜表示部とを有する回転レー
ザ装置に係り、更に又互いに直交する3軸方向の傾斜を
検出する3つの傾斜センサと、前記3軸方向の傾斜状態
を表示する3つの傾斜表示部とを有する回転レーザ装置
に係るものである。
【0011】整準保持時の設定範囲を整準作動時の設定
範囲より大きくすることで、整準時の設定は精度良く行
え、整準完了後は整準状態が安定に保持される。又、整
準時の傾斜補正方向と傾斜修正の操作方向が一致してい
るので作業性が向上する。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態を説明する。
【0013】図1、図2、図3は本発明に係る水平面及
び垂直面にレーザ光を回転走査する回転レーザ装置を示
すものであり、図1、図2、図3中、図12中で示した
ものと同様のものには同符号を付してある。
【0014】水平面を形成する回転走査では、測量機本
体1が整準装置3を介して図示しない三脚等に取付けら
れており、該整準装置3は傾き調整用のX軸調整螺子
7、Y軸調整螺子8を有している。測量機本体1の整準
は前記整準装置3のX軸調整螺子7、Y軸調整螺子8を
回転することで行われ、前記X軸調整螺子7の上部には
X軸傾斜表示部9が設けられ、前記Y軸調整螺子8の上
部にはY軸傾斜表示部10が設けられ、該Y軸傾斜表示
部10の上側にはZ軸傾斜表示部11が設けられてい
る。
【0015】垂直面を形成する回転走査では、測量機本
体1がフロアマウント55を介して横置きに床面に設置
される。該フロアマウント55は床面に対して傾斜を調
整できる様フロアマウント調整螺子56を有し、又該フ
ロアマウント調整螺子56による調整状態を確認する為
の気泡管(図示せず)を有している。測量機本体1の垂
直面への整準は前記フロアマウント調整螺子56により
フロアマウント55の水平出しが完了後、X軸調整螺子
7を回転することで行われる。この時X軸調整螺子7は
Z軸調整螺子として機能する。
【0016】先ず図4、図5に於いて整準装置3につい
て説明する。
【0017】固定架台12の上側に傾斜台13を設け、
該傾斜台13の裏面に一対の軸受片14,15を突設
し、該軸受片14,15にX軸と平行に左螺子を刻設し
たX軸調整螺子7を回転自在に支持させ、該X軸調整螺
子7の突出端にX軸整準ノブ16を固着し、前記X軸調
整螺子7には後述するX軸ナットブロック17を螺合す
る。
【0018】前記傾斜台13の裏面に前記軸受片14,
15と直交する位置に軸受片18,19を突設し、該軸
受片18,19にY軸と平行にY軸調整螺子8を回転自
在に支持させ、該Y軸調整螺子8の突出端にY軸整準ノ
ブ20を固着し、前記Y軸調整螺子8には後述するY軸
ナットブロック21を螺合する。
【0019】前記X軸調整螺子7に螺合するX軸ナット
ブロック17は下面が外周に向かって降下するテーパ面
となっている台形体形状であり、又前記Y軸調整螺子8
に螺合するY軸ナットブロック21は下面が外周に向か
って上昇するテーパ面となっている台形体形状である。
【0020】前記固定架台12の上面に前記X軸調整螺
子7に直交する様X軸滑りピン22を固着し、該X軸滑
りピン22に前記X軸ナットブロック17のテーパ面が
摺接する。又、前記固定架台12の上面に前記Y軸調整
螺子8に直交する様Y軸滑りピン23を固着し、該Y軸
滑りピン23に前記Y軸ナットブロック21のテーパ面
が摺接する。
【0021】前記X軸滑りピン22の軸心延長と前記Y
軸滑りピン23の軸心延長が直交する位置に球面座24
を設け、該球面座24を下方から貫通する支点軸25を
立設する。該支点軸25の下端部には球面フランジ26
を形成し、前記支点軸25は球面フランジ26を中心に
X軸、Y軸の2方向に自在に傾動可能となっている。前
記支点軸25の上端部を前記傾斜台13に螺着し、前記
球面座24と前記傾斜台13との間にはスプリング27
を圧縮状態で挾設する。
【0022】前記傾斜台13のX軸調整螺子7、Y軸調
整螺子8の軸心延長が直交する位置に遊孔30を穿設
し、該遊孔30に傾斜台押えピン31を遊貫し、前記傾
斜台13の上面と前記傾斜台押えピン31のフランジ間
に台押えスプリング32を挾設する。前記傾斜台押えピ
ン31の下端部は前記固定架台12に螺着する。
【0023】前記X軸滑りピン22の軸心延長上に逃孔
33を穿設し、該逃孔33に臨み前記X軸滑りピン22
の軸心と平行に摺接ピン34を固着する。
【0024】前記傾斜台13の前記傾斜台押えピン31
から所要距離離れた位置に、回止めピン35を下方に向
け立設し、該回止めピン35の下端部を前記逃孔33に
遊嵌する。前記摺接ピン34とは所定距離離れてバネ掛
け36を固着し、該バネ掛け36と前記回止めピン35
間に回止めスプリング37を張設する。該回止めスプリ
ング37は前記回転止めピン35が前記摺接ピン34に
常時押圧される様に付勢する。
【0025】図示しないが前記傾斜台13の上面にはX
軸傾斜センサが傾斜方向と平行になる様に前記X軸調整
螺子7の軸心と直交して設けられ、同様にY軸傾斜セン
サが傾斜方向と平行になる様に前記Y軸調整螺子8の軸
心と直交して設けられ、Z軸傾斜センサが傾斜方向と平
行になる様に前記X軸調整螺子7及びY軸調整螺子8の
軸心と直交して設けられる。
【0026】X軸傾斜センサとY軸傾斜センサ及びZ軸
傾斜センサには同様の傾斜センサが用いられている。以
下傾斜センサ40について図6により説明する。
【0027】傾斜センサ40は発光素子41及び光電変
換素子(受光素子)42,光電変換素子(受光素子)4
3と気泡管44とを組合わせて構成されている。
【0028】気泡管44の軸心と直交する光軸を有する
様にLED等の発光素子41を配置し、前記気泡管44
を挾み、前記発光素子41と対向し、且該発光素子41
光軸に関して対称な位置に1対の受光素子42,43を
所要距離離隔して配設する。前記発光素子41から発せ
られた検出光46の内、中央部分は前記気泡管44の気
泡47により発散され、前記検出光46の内前記中央部
分を除く周辺部は気泡管44により収束して前記受光素
子42,43に到達し、該受光素子42,43が前記検
出光46の受光量に応じた受光信号を後述する傾斜検出
制御部45に入力する。前記検出光46の透過光量は気
泡47を有する部分と液体48部分のみとでは異なる。
【0029】図6は気泡管44長手方向の検出光46の
透過状態を現している。気泡47及び液体48の部分で
は略直進透過する為、前記受光素子42,43に受光さ
れる。気泡47と液体48の境界部分では検出光46が
反射され前記受光素子42,43に受光されない。
【0030】前記気泡管44を透過する検出光46の軸
心に沿った光量変化を表したのが図9である。前記気泡
47の境界では前記検出光46は反射されるので透過光
量は著しく小さく、又気泡47を透過する光は光路変更
され、更に反射が多くなる等の理由により液体を透過す
る検出光46の光量よりは少なくなる。従って、図9に
於いて透過光量の著しく減少した2箇所の間の範囲Gが
前記気泡47と対応した範囲となり、範囲Gは又光量が
低下する範囲となる。前記傾斜台13が傾き気泡47が
移動することで低透過光量の範囲Gも移動し、前記受光
素子42、受光素子43の受光量が変化するので、受光
素子42、受光素子43の出力変化を基に傾斜を検出す
ることができる。
【0031】図7に於いて傾斜検出制御部45について
説明する。
【0032】前記傾斜センサ40はX軸、Y軸、Z軸に
ついてそれぞれ設けられ、X軸に設けられる傾斜センサ
を傾斜センサ40x、Y軸に設けられる傾斜センサを傾
斜センサ40y、Z軸に設けられる傾斜センサを傾斜セ
ンサ40zとし、傾斜センサ40xに設けられる受光素
子を受光素子42x,43xとし、傾斜センサ40yに
設けられる受光素子を受光素子42y,43yとし、傾
斜センサ40zに設けられる受光素子を受光素子42
z、43zとする。而して、前記傾斜センサ40x、傾
斜センサ40y、傾斜センサ40zによりX軸方向、Y
軸方向、Z軸方向の傾斜が検出され、前記傾斜センサ4
0x、傾斜センサ40y、傾斜センサ40zの傾斜量を
演算することで測量機本体1の傾斜方向、傾斜量が求め
られる。
【0033】前記受光素子42x,43xからの信号は
差動増幅器50xに入力され、更にCPU51に入力さ
れる。前記受光素子42y,43yからの信号は差動増
幅器50yに入力され、更にCPU51に入力される。
同様に、前記受光素子42z,43zからの信号は差動
増幅器50zに入力され、更にCPU51に入力され
る。該CPU51はA/D変換器52、角度演算器5
3、表示ドライバ54等を具備し、前記差動増幅器50
x、差動増幅器50y又は差動増幅器50zから入力さ
れた信号を、デジタル信号に変換し、更に測量機本体1
の傾斜方向、傾斜量を演算し、前記表示ドライバ54を
介して前記X軸傾斜表示部9、Y軸傾斜表示部10、Z
軸傾斜表示部11に表示信号を発すると共に該表示信号
を制御する。
【0034】図8に見られる様に、前記X軸傾斜表示部
9はレベル表示器9a,9b,9cを有し、又前記Y軸
傾斜表示部10はレベル表示器10a,10b,10c
を有し、前記Z軸傾斜表示部11はレベル表示器11
a,11b,11cを有する。前記角度演算器53は演
算した傾斜量が設定範囲より外れる場合は、傾斜量を修
正する方向を示すレベル表示器9a,9c、レベル表示
器10a,10c、レベル表示器11a,11cのいず
れかを表示する様表示信号を制御する。又演算した傾斜
量が設定範囲内にある場合はレベル表示器9b、レベル
表示器10b、レベル表示器11bを表示する様表示信
号を制御する。更に、前記角度演算器53には図10に
見られる様に、整準作業時の設定範囲Pと、整準完了後
の設定範囲Qとの2つの範囲が設定されており、整準作
業時の設定範囲Pより整準完了後の設定範囲Qが大きく
なっており、前記設定範囲Pは例えば15秒、設定範囲
Qは例えば30秒とし、両設定範囲P,Qは切替わる様
になっている。
【0035】以下、図4及び図11を参照して水平面に
於ける整準作動を説明する。
【0036】測量機本体1が傾斜している場合は、前記
傾斜センサ40x、傾斜センサ40yが傾斜信号を出力
し、前記傾斜検出制御部45が傾斜量、傾斜方向を演算
する角度検出処理を行う。角度検出処理の結果、測量機
本体1が図1に於いて左に傾斜し(X軸に関して傾斜
し)、傾斜量が前記設定範囲Pを越えている場合は、レ
ベリング外表示、即ち傾斜量を補正する方向のレベル表
示器、例えば表示器9aを表示する。
【0037】前記X軸調整螺子7を回転させる為、前記
X軸整準ノブ16を表示器9aの示す方向、即ち図中時
計方向に回転させる。前記X軸ナットブロック17が中
心に向かって前進し、前記傾斜台13を押上げる。前記
傾斜台13はY軸滑りピン23、球面フランジ26を結
ぶ線を中心に時計方向に回転し、前記測量機本体1を時
計方向、即ち傾斜を補正する方向に回転変位させる。前
述したと同様角度検出処理がなされる。角度検出処理の
結果設定範囲P内に入った場合は前記表示器9bを表示
してレベリングの完了を表示する。この時点で前記設定
範囲は設定範囲Qに変更される。設定範囲が広い設定範
囲Qに変更されることで、精度の高い傾斜センサ40を
使用し、整準設定を高い精度で行いつつ、整準状態を安
定に保つことができる。
【0038】Y軸に関して傾斜している場合も同様に、
前記Y軸整準ノブ20を傾斜を補正する方向に回転させ
ることで測量機本体1の傾斜を補正することができる。
【0039】次に、図3、図7、図11を参照して垂直
面に於ける整準作動を説明する。
【0040】測量機本体1はフロアマウント55に固定
螺子等により接続し使用する。フロアマウント55で横
置きに使用することによりX軸調整螺子7はZ軸を垂直
方向に傾斜調整するZ軸調整螺子となり、姿勢検出器4
9により横向きが検出されると傾斜表示部はX軸傾斜表
示部からZ軸傾斜表示部に切替えられる。フロアマウン
ト55を床面に設置したときX軸調整螺子7による傾斜
方向を垂直にする為フロアマウント調整螺子56で調整
する。この調整の状況は図示しない気泡管により判断す
る。X軸調整螺子7によりZ軸を水平に調整する場合も
水平面に於ける調整と同様に角度検出処理及び表示が行
われ、整準設定を高精度で行いつつ、整準状態を安定に
保つことができる。調整後レーザ光は垂直面に回転走査
される。尚、フロアマウント55は測量機本体1と一体
型であってもよい。
【0041】傾斜の状態は前記傾斜センサ40x、傾斜
センサ40y、傾斜センサ40zにより検出されてお
り、前記差動増幅器50x、差動増幅器50y、差動増
幅器50zを介して前記CPU51に入力される。整準
を完了した後、傾斜が設定範囲Qを越えると再び、傾斜
方向に応じて、レベル表示器9a,9c、レベル表示器
10a,10c、レベル表示器11a,11cのいずれ
かが表示され、レベリング外表示を行い、整準の必要性
を告知する。
【0042】
【発明の効果】以上述べた如く本発明によれば、整準保
持時設定範囲が整準作動時の設定範囲より大きいので、
整準保持時設定には精度良く行え、整準完了後は整準状
態が安定に保持される。又、整準時の傾斜補正方向と傾
斜修正の操作方向が一致しているので作業性が向上す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示す正面図である。
【図2】同前本発明の実施の形態を示す左側面図であ
る。
【図3】フロアマウントに固定された状態を示す同前本
発明の実施の形態の斜視図である。
【図4】本実施の形態に於ける整準装置の分解斜視図で
ある。
【図5】図4のA矢視図である。
【図6】整準装置に使用される傾斜センサの一例を示す
説明図である。
【図7】本実施の形態に於ける傾斜検出制御部のブロッ
ク図である。
【図8】(A)(B)(C)は本実施の形態に於ける軸
傾斜表示部を示す説明図である。
【図9】前記傾斜センサの受光光量分布を示す線図であ
る。
【図10】設定範囲の変更を示す説明図である。
【図11】本実施の形態に於ける整準作動を示すフロー
チャートである。
【図12】従来の回転レーザ装置を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 測量機本体 2 回動部 3 整準装置 7 X軸調整螺子 8 Y軸調整螺子 9 X軸傾斜表示部 10 Y軸傾斜表示部 11 Z軸傾斜表示部 16 X軸整準ノブ 20 Y軸整準ノブ 40 傾斜センサ 42 光電変換素子 43 光電変換素子 45 傾斜検出制御部 53 角度演算器 55 フロアマウント
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ▲配▼島 康仁 東京都板橋区蓮沼町75番1号 株式会社ト プコン内 (72)発明者 藤岡 孝行 東京都板橋区蓮沼町75番1号 株式会社ト プコン内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 整準装置を具備した回転レーザ装置に於
    いて、前記整準装置に設けられた傾斜センサと、該傾斜
    センサからの検出結果を基に角度処理を行い、角度処理
    で得られた結果と設定範囲との比較に基づき表示信号を
    制御する傾斜検出制御部と、該傾斜検出制御部からの表
    示信号により傾斜状態を表示する傾斜表示部とを備え、
    前記設定範囲が整準作動時と整準保持時とで変更される
    ことを特徴とする回転レーザ装置。
  2. 【請求項2】 整準保持時設定範囲が整準作動時の設定
    範囲より大きい請求項1の回転レーザ装置。
  3. 【請求項3】 傾斜表示部が補正方向を示すレベル表示
    器と整準完了を示すレベル表示器とを具備し、前記傾斜
    検出制御部が角度処理で得られた結果がレベリング外で
    ある場合に前記補正方向を示すレベル表示器を表示さ
    せ、角度処理で得られた結果がレベリング内である場合
    に前記整準完了を示すレベル表示器を表示させる請求項
    1の回転レーザ装置。
  4. 【請求項4】 傾斜検出制御部が整準時の傾斜角が狭い
    設定範囲に入った時点で、広い設定範囲に切替え、整準
    後は角度処理結果が該広い設定範囲を基にレベル表示器
    を表示させる請求項3の回転レーザ装置。
  5. 【請求項5】 整準調整方向と前記傾斜表示部の示す補
    正方向とを一致させた請求項1〜請求項4の回転レーザ
    装置。
  6. 【請求項6】 互いに直行する2軸方向の傾斜を検出す
    る2つの傾斜センサと、前記2軸方向の傾斜状態を表示
    する2つの傾斜表示部とを有する請求項1の回転レーザ
    装置。
  7. 【請求項7】 互いに直交する3軸方向の傾斜を検出す
    る3つの傾斜センサと、前記3軸方向の傾斜状態を表示
    する3つの傾斜表示部とを有する請求項1の回転レーザ
    装置。
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