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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Vermessungssystem, das imstande
ist, ein Vermessungsinstrument vom Zielort aus durch eine Einzelperson
fernzusteuern.
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Zur
Messung der Position des Vermessungspunkts oder dergleichen mit
einem Vermessungsinstrument, wie beispielsweise einer herkömmlichen
Totalstation (elektronische Entfernungs-/Winkelmeßvorrichtung),
war es bisher erforderlich, ein am Vermessungspunkt angebrachtes
Ziel zu kollimieren. In jüngster
Zeit wurde zur Erleichterung der Arbeit der Kollimation eines Ziels
und zur Verringerung der auf den Gewohnheiten des Bedieners beruhenden
Kollimationsfehler ein mit einer automatischen Kollimiervorrichtung
versehenes Vermessungsinstrument auf den Markt gebracht. Die automatische
Kollimiervorrichtung ist so konstruiert, daß sie entlang einer Kollimationsachse
(optischen Achse) eines Teleskops eines Vermessungsinstruments Kollimationslicht aussendet,
dann die Richtung eines Ziels durch den Empfang von von dem Ziel
reflektierten Kollimationslicht berechnet und das Teleskop automatisch
auf das Ziel ausrichtet. Das mit der auf diese Weise aufgebauten
automatischen Kollimiervorrichtung versehene Vermessungsinstrument
enthält
inzwischen eine Fernsteuerung, so daß sogar von einem einzelnen
Bediener von einer von dem Hauptkörper des Vermessungsinstruments
entfernten Ort aus eine Vermessung durchgeführt werden kann.
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Wird
das mit der automatischen Kollimiervorrichtung versehene Vermessungsinstrument
jedoch auf der Basis eines von der Fernsteuerung während der
Vermessung ausgegebenen Befehls bedient, muß mit dem Teleskop ein weiter
Bereich abgetastet werden, um das Ziel innerhalb des engen Sichtfelds des
Teleskops zu erfassen. Daher wird unvorteilhafterweise viel Zeit
für die
automatische Kollimation benötigt
und die Vermessung kann nicht durchgehend ausgeführt werden.
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Zur
Lösung
dieses Problems ist ein in
JP 3075384 offenbartes
Vermessungsinstrument bekannt. Das in diesem Dokument offenbarte
Instrument ist in
6 und
7 gezeigt.
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In
dem Vermessungsinstrument 11 sind Lichtempfangseinheiten 25 und 26 zum
Empfang von Signallicht von der Fernsteuerung 27 auf seiner
Vorder- und Rückseite
vorgesehen. Dieses Signallicht dient gleichzeitig als Führungslicht,
das zum Angeben der Position der Fernsteuerung 27 verwendet wird.
Die Lichtempfangseinheiten 25 und 26 sind jeweils
pyramidenförmig
ausgestaltet und weisen, wie in 7 gezeigt,
vier Lichtempfangsflächen
A, B, C und D auf.
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Wenn
ein Bediener in der Nähe
eines Reflexionsprismas (z.B. Würfelecken-Prisma) 23 die
Fernsteuerung 27 auf das Vermessungsinstrument richtet,
fällt das
von der Fernsteuerung 27 emittierte Signallicht auf die
Lichtempfangseinheit 25. Falls die Spitze T der Lichtempfangseinheit 25 der
Fernsteuerung 27 zugewandt ist, werden die Anteile des
auf die vier Lichtempfangsflächen
A, B, C und D einfallenden Lichts des Signallichts gleich. Ist die
Spitze T der Lichtempfangseinheit 25 jedoch nicht der Fernsteuerung 27 zugewandt,
sind die auf die vier Lichtempfangsflächen A, B, C und D einfallenden
Anteile des Signallichts nicht gleich. Daher wird die Richtung der Fernsteuerung 27 durch
den Vergleich der Ausgänge aus
den vier Lichtempfangsflächen
A, B, C und D unter Verwendung einer nicht gezeigten Steuereinrichtung
berechnet, und das Teleskop 12 wird in Richtung der Fernsteuerung 27 gedreht.
Wenn die Kollimationsachse O des Teleskops 12 zu der Fernsteuerung 27,
d.h. dem Reflexionsprisma 23, hin gerichtet wird, wird
eine an der Vorderseite des Vermessungsinstruments 11 angebrachte
LED31 eingeschaltet, um den Bediener darüber zu informieren. Danach
kollimiert das Teleskop 12 automatisch die Richtung des
Reflexionsprismas 23 mittels einer nicht gezeigten automatischen
Kollimiervorrichtung.
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Bei
diesem Vermessungsinstrument läßt sich
die Richtung des Reflexionsprismas 23 vor der automatischen
Kollimation durch die Lichtempfangsein heiten 25 und 26 schnell
auffinden. Daher ist es nicht erforderlich, das Reflexionsprisma 23 zu
suchen, wobei ein breiter Bereich mit dem Teleskop 12, das
ein enges Sichtfeld hat, abgetastet wird, und dadurch kann die bis
zum Abschluß der
Kollimation durch das Reflexionsprisma 23 erforderliche
Zeit verkürzt
und die Vermessung reibungslos ausgeführt werden.
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Wenn
sich jedoch hinter dem in dem oben erwähnten Japanischen Patent Nr.
3075384 offenbarten Vermessungsinstrument 11 reflektierende
Gegenstände,
wie beispielsweise Fensterscheiben, befinden, wird das von der Fernsteuerung 27 emittierte Signallicht
(Führungslicht)
von den reflektierenden Gegenständen
reflektiert und trifft dann auf die an ihrer Rückseite angebrachte Lichtempfangseinheit 26 auf.
In diesem Fall nimmt das Vermessungsinstrument 11 an, daß das Reflexionsprisma 23 sich
in der Richtung der reflektierenden Gegenstände befindet und das Teleskop 12 des
Vermessungsinstruments 11 kann nicht auf das Reflexionsprisma 23 ausgerichtet
werden. Daher kann es unvorteilhafterweise vorkommen, daß bei der
Vorbereitung der Kollimation vor dem Beginn der automatischen Kollimation
eine Störung
auftritt und die automatische Kollimation nicht durchgeführt werden
kann.
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Die
vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf das genannte Problem
entwickelt, und daher liegt ihr die Aufgabe zugrunde, ein Vermessungssystem zu
schaffen, bei dem Führungslicht
von der Zielseite aus emittiert wird und bei dem vermessungsinstrumentseitig
ein Teleskop durch den Empfang des Führungslichts grob auf das Ziel
hin gerichtet wird, so daß die
zur Durchführung
der automatischen Kollimation erforderliche Zeit verkürzt werden
kann, wobei diese durch Ausschluß des von reflektierenden Gegenständen wie
Fensterscheiben reflektierten Führungslichts
zuverlässig
durchgeführt
werden kann.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe ist die Erfindung gemäß einem Aspekt dadurch gekennzeichnet,
daß ein
Vermessungssystem ein Ziel für
die Kollimation und einem Vermessungsinstrument, das mit einer automatischen
Kollimiervor richtung versehen ist, aufweist, welche bewirkt, daß eine Kollimationsachse
eines Teleskops automatisch mit dem Ziel zusammenfällt, und
das Vermessungssystem ist gekennzeichnet durch ein Ziel mit einem
Führungslicht
emittierenden Führungslichtabstrahler,
wobei das Vermessungsinstrument einen Richtungsdetektor, der eine Richtung
des Führungslichtabstrahlers
durch Empfang des Führungslichts
erkennt, und eine Kollimiervorbereitungseinrichtung aufweist, die
das Teleskop auf der Basis eines von dem Richtungsdetektor emittierten
Ausgangssignals vor Betätigung
der automatischen Kollimiervorrichtung auf das Ziel hin ausrichtet,
der Führungslichtabstrahler
kreisförmig
polarisiertes Führungslicht
emittiert, der Richtungsdetektor einen Polarisierungswandelteil
zum Umwandeln des kreisförmig
polarisierten Führungslichts
in linear polarisiertes Führungslicht
und eine Polarisierungsplatte aufweist, die eine Polarisierungsebene
bereitstellt, die mit dem linear polarisierten Führungslicht zusammenfällt, in
das das kreisförmig
polarisierte Führungslicht
von dem Polarisierungswandelteil umgewandelt worden ist.
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Gemäß einem
anderen Aspekt ist die Erfindung nach dem ersten Aspekt dadurch
gekennzeichnet, daß der
Führungslichtabstrahler
einen Lichtemittierteil, der linear polarisiertes Licht emittiert,
und einen Polarisierungswandelteil aufweist, mit dem von dem Lichtemittierteil
emittiertes, linear polarisiertes Licht in kreisförmig polarisiertes
Führungslicht
umgewandelt wird.
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Die
Erfindung gemäß einem
dritten Aspekt ist dadurch gekennzeichnet, daß bei der Erfindung nach dem
zweiten Aspekt der Lichtemittierteil eine Lichtquelle und eine Polarisierungsplatte
aufweist, mit der von der Lichtquelle emittiertes Licht in linear polarisiertes
Licht umgewandelt wird, und der Polarisierungswandelteil, mit dem
das kreisförmig
polarisierte Führungslicht
in linear polarisiertes Licht umgewandelt wird, und der Polarisierungswandelteil,
mit dem linear polarisiertes Licht in kreisförmig polarisiertes Führungslicht
umgewandelt wird, jeweils eine Lambda-Viertel-Platte sind.
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Die
Erfindung gemäß einem
vierten Aspekt ist dadurch gekennzeichnet, daß der Führungslichtabstrahler bei der
Erfindung nach dem ersten Aspekt einen Halbleiterlaser für kreisförmig polarisiertes Licht
aufweist.
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Wenn
bei der Erfindung nach dem ersten Aspekt von dem Führungslichtabstrahler
emittiertes kreisförmig
polarisiertes Führungslicht
von einem reflektierenden Gegenstand hinter dem Vermessungsinstrument
reflektiert wird, wird das kreisförmig polarisierte Führungslicht
in kreisförmig
polarisiertes Reflexionsführungslicht
umgewandelt, dessen Drehrichtung umgekehrt worden ist. Wenn Führungslicht,
das von dem Führungslichtabstrahler
direkt in den Richtungsdetektor eintritt, den Polarisierungswandelteil passiert,
wird das Führungslicht
in linear polarisiertes Licht umgewandelt und kann die Polarisierungsplatte passieren.
Passiert jedoch das Reflexionsführungslicht,
dessen Drehrichtung umgekehrt worden ist, den Polarisierungswandelteil,
wird das Reflexionsführungslicht
in linear polarisiertes Licht umgewandelt, dessen Polarisierungsebene
im Vergleich zu derjenigen, die sich ergibt, wenn das kreisförmig polarisierte Licht
mit der ursprünglichen
Drehrichtung den Polarisierungswandelteil passiert, um 90° abweicht,
so daß das
linear polarisierte Licht die Polarisierungsplatte nicht passieren
kann. Auf diese Weise ist es möglich, kreisförmig polarisiertes
Reflexionsführungslicht, dessen
Drehrichtung umgekehrt worden ist und das von dem reflektierenden
Gegenstand hinter dem Vermessungsinstrument reflektiert worden ist,
auszuschließen
und eine automatische Kollimation zuverlässig durchzuführen, so
daß während der
Kollimationsvorbereitung vor dem Beginn der automatischen Kollimation
des Vermessungsinstruments keine Störung zugelassen wird.
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Gemäß der Erfindung
nach dem zweiten Aspekt weist der Führungslichtabstrahler einen
Lichtemittierteil, der linear polarisiertes Licht emittiert, und einen
Polarisierungswandelteil auf, mittels dessen von dem Lichtemittierteil
emittiertes linear polarisiertes Licht in kreisförmig polarisiertes Führungslicht umgewandelt
wird. Daher kann das Vermessungssystem der vorliegenden Erfindung
auf einfache Weise mit geringen Kosten realisiert werden.
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Gemäß der Erfindung
nach dem dritten Aspekt weist der Lichtemittierteil eine Lichtquelle
und eine Polarisierungsplatte auf und jeder Polarisierungswandelteil
ist eine Lambda-Viertel-Platte. Daher kann das Vermessungssystem
der vorliegenden Erfindung leichter und zu niedrigeren Kosten realisiert
werden.
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Gemäß der Erfindung
nach dem vierten Aspekt weist der Führungslichtabstrahler einen
Halbleiterlaser für
kreisförmig
polarisiertes Licht auf und emittiert direkt kreisförmig polarisiertes
Führungslicht.
Daher werden die Polarisierungsplatte und der Polarisierungswandelteil
nicht gebraucht und es kann ein extrem einfacher Mechanismus mit
geringen Kosten realisiert werden. Daher läßt sich ein kostengünstigeres
Vermessungssystem verwirklichen.
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Im
folgenden wird eine Art zur Ausführung der
Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen im einzelnen
beschrieben.
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Es
zeigen:
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1 eine
schematische Ansicht eines Vermessungssystems gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung,
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2 ein Blockdiagramm eines Führungslichtabstrahlers
und eines Richtungsdetektors des Vermessungssystems,
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3 ein
Blockdiagramm des gesamten Vermessungssystems,
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4 ein
Flußdiagramm
zur Erläuterung
der Funktionsweise des Vermessungssystems,
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5 eine
Ansicht zur Erläuterung
der Wirkungen des Vermessungssystems,
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6 eine
Ansicht eines mit einer Fernsteuerung versehenen herkömmlichen
Vermessungsinstruments, und
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7 eine
perspektivische Ansicht einer in dem herkömmlichen Vermessungsinstrumentangebrachten
Lichtempfangseinheit.
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Zunächst wird
ein Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 1 bis 5 erläutert. 1 ist
eine schematische Ansicht eines Vermessungssystems der vorliegenden
Erfindung. 2 ist ein Blockdiagramm,
das einen Führungslichtabstrahler
und einen Richtungsdetektor zeigt, der in diesem Vermessungssystem
Führungslicht
empfängt. 3 ist
ein Blockdiagramm des gesamten Vermessungssystems. 4 ist
ein Flußdiagramm
zur Erläuterung
der Funktionsweise des Vermessungssystems. 5 ist eine
Ansicht zur Erläuterung
der Wirkungen der vorliegenden Erfindung.
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Gemäß 1 besteht
das Vermessungssystem dieses Ausführungsbeispiels aus einem Vermessungsinstrument 50,
das mit einer automatischen Kollimiervorrichtung und einem mit einem
Retro-Reflektor 62, wie beispielsweise einem Reflexionsprisma,
mittels dessen Licht in seiner Einfallsrichtung reflektiert wird,
versehenen Ziel 60 besteht. Das Vermessungsinstrument 50 weist
einen horizontal drehbaren Instrumentenkörper 52, der auf einer
nicht gezeigten Nivellierplatte angeordnet ist, die an einem Dreibeinstativ 48 befestigt
ist, sowie ein in bezug auf den Instrumentenkörper 52 vertikal drehbares
Teleskop 54 auf. Das Ziel 60 enthält den Retro-Reflektor 62,
der sich auf einer an dem Dreibeinstativ 48 befestigten
Nivellierplatte 61 befindet und von dem Vermessungsinstrument 50 emittiertes
Kollimationslicht 58 in Richtung auf das Vermessungsinstrument 50 reflektiert,
sowie einen Führungslichtabstrahler 66, der
sich auf der Nivellierplatte 61 befindet und die Richtung
des Ziels 60 anzeigendes Führungslicht 64 in
Richtung auf das Vermessungsinstrument 50 emittiert. Das
Führungslicht 64 ist
so moduliert, daß das Vermessungsinstrument 50 Licht
als Führungslicht 64 wahrnehmen kann.
Das Kollimationslicht 58 ist ebenfalls so moduliert, daß das Vermessungsinstrument 50 Licht
als Kollimationslicht 58 wahrnehmen kann.
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Wie
in 2(A) gezeigt, besteht der Führungslichtabstrahler 66 aus
einer Lichtquelle 200 (z.B. einer Laserdiode), einer lichtdurchlässigen Linse 202,
die eine Zylinderlinse ist, mit der von der Lichtquelle 200 emittiertes
Licht in einen breiten Fächerstrahl
(fächerförmiger Strahl)
umgewandelt wird, der in vertikaler Richtung schmal und in horizontaler Richtung
breit ist, einer Polarisierungsplatte 204, mit der Licht,
das die lichtdurchlässige
Linse 202 passiert hat, in linear polarisiertes Licht umgewandelt
wird, und einer Lambda-Viertel-Platte 206,
mit der dieses linear polarisierte Licht in kreisförmig polarisiertes Führungslicht 64 umgewandelt
wird. Der Führungslichtabstrahler 66 schwingt
in vertikaler Richtung, so daß das
Führungslicht 64 für einen
Abtastvorgang in vertikaler Richtung genutzt wird. Selbstverständlich ist
es zulässig,
daß anstelle
einer Zylinderlinse als lichtdurchlässige Linse für den Führungslichtabstrahler 66 eine
konvexe Linse verwendet wird und daß ein von der Lichtquelle 200 emittierter
Lichtstrahl von der konvexen Linse konzentriert und in ein diffundierbares
Führungslicht,
das konisch gestreut ist, umgewandelt wird, so daß der Abtastvorgang
nicht mit diesem Führungslicht
durchgeführt
wird.
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Der
Hauptkörper 52 des
Vermessungsinstruments 50 hat einen Richtungsdetektor 56,
der die Richtung des von dem Führungslichtabstrahler 66 emittierten
Führungslichts 64 erkennt.
Da das Führungslicht 64 für einen
Abtastvorgang in vertikaler Richtung verwendet wird, ist der Richtungsdetektor 66 so
ausgelegt, daß er
in der Lage ist, die Richtung des Führungslichtabstrahlers 66 selbst
dann zu erkennen, wenn zwischen dem Vermessungsinstrument 50 und
dem Ziel 60 ein großer
Niveauunterschied besteht. Falls das Vermessungsinstrument 50 sich
in der Nähe
des Ziels 60 befindet und ein großer vertikaler Abstand dazwischen
besteht, kann es vorkommen, daß der
Richtungsdetektor 56 sich außerhalb eines Abtastbereichs
des Führungslichts 64 befindet.
Deshalb ist der Abtastbereich des Führungslichtabstrahlers 66 so
ausgelegt, daß er
in einem solchen Fall schrittweise nach oben und unten verschoben
werden kann.
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Wie
in 2(B) gezeigt, besteht der Richtungsdetektor 56 aus
einer Lichtempfangslinse 210, die eine zum Konzentrieren
des kreisförmig
polarisierten Führungslichts 64 verwendete
Zylinderlinse ist, einer Lambda-Viertel-Platte 212, mit
der das von der Lichtempfangslinse 210 konzentrierte Führungslicht 64 aus
kreisförmig
polarisiertem Licht in linear polarisiertes Licht umgewandelt wird,
einer Polarisierungsplatte 214, die eine Polarisierungsebene
bereitstellt, die mit einer Polarisierungsebene zusammenfällt, die
man erhält,
wenn das direkt eingefallene Führungslicht 64a von
der Lambda-Viertel-Platte 212 in
linear polarisiertes Licht LP umgewandelt wird, damit nur das Führungslicht 64,
das direkt von dem Führungslichtabstrahler 66 aus
eingefallen ist, passieren kann, und einem rechteckigen Lichtempfangselement 216,
das das Führungslicht 64 empfängt, das
die Polarisierungsplatte 214 passiert hat. Anstelle der
Zylinderlinse kann eine torische oder konvexe Linse als Lichtempfangslinse 210 verwendet
werden. Die torische Linse ist eine durch bogenförmiges Biegen der Zylinderlinse
gebildete Linse. Ein nicht gezeigter Schlitz, durch den ein horizontaler
Lichtempfangsbereich begrenzt wird, ist entlang der vertikalen Richtung
vor der Lichtempfangslinse 210 vorgesehen. Der Richtungsdetektor 56 ist
an dem Instrumentenkörper 52 befestigt
und erkennt die horizontale Richtung des Führungslichtabstrahlers 66 durch
direkten Empfang des Führungslichts
oder durch Empfang des Führungslichts 64 bei
horizontaler Drehung des Instrumentenkörpers 52.
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Das
Vermessungsinstrument 50 und das Ziel 60 sind
mit Funkeinrichtungen 70 bzw. 72 versehen, die
zum gegenseitigen Austausch von Befehlssignalen, Vermessungsergebnissen
usw. über
Funkwellen 65 verwendet werden. Die Funkeinrichtungen 70 und 72 weisen
jeweils eine Rundstrahlantenne auf und können über die Funkwellen 65 Übertragungen
ausführen,
so daß selbst
dann Mitteilungen zwischen ihnen ausgetauscht werden können, wenn
das Vermessungsinstrument 50 und das Ziel 60 einander nicht
genau zugewandt sind.
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Als
nächstes
folgt mit Bezug auf das Blockdiagramm von 3 eine Beschreibung
des inneren Aufbaus des Vermessungsinstruments 50 und des Ziels 60,
die das Vermessungssystem bilden.
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Das
Vermessungsinstrument 50 weist einen Antriebsteil 101 zum
Ausrichten des Teleskops 54 auf das Ziel 60 hin,
einen Meßteil 109 zum
Messen eines Horizontalwinkels und eines Vertikalwinkels des Teleskops 54,
einen Kollimationslichtemittierteil 118 zum Emittieren
von Kollimationslicht 58 auf das Ziel 60 hin,
einen Kollimationslichtempfänger 120 zum
Empfang des von dem Ziel 60 reflektierten Kollimationslichts 58,
einen Speicherteil 122 zum Speichern von Daten, wie beispielsweise
Meßwinkelwerte,
und eine Zentralverarbeitungseinheit (CPU) 100, die mit
dem Antriebsteil 101, dem Kollimationslichtemittierteil 118,
dem Meßteil 109,
dem Kollimationslichtempfänger 120 und
dem Speicherteil 122 verbunden ist, auf. Auch von einem
Betätigungs-/Eingabeteil 124 können verschiedene
Befehle und Daten in die Zentralverarbeitungseinheit 100 eingegeben
werden.
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Der
Antriebsteil 101 besteht aus einem Horizontalmotor 102,
der den Instrumentenkörper 52 horizontal
dreht, einem Vertikalmotor 106, der das Teleskop 54 vertikal
dreht, und einem Horizontalantriebsteil 104 und einem Vertikalantriebsteil 108 zum
Liefern eines Ansteuerstroms an die Motoren 102 bzw. 106.
Der Meßteil 109 besteht
aus einem Horizontalcodierer 111, der zusammen mit dem
Instrumentenkörper 52 horizontal
gedreht wird, einem Vertikalcodierer 110, der zusammen
mit dem Teleskop 54 vertikal gedreht wird, einem Horizontalwinkelmeßteil 112 und
einem Vertikalwinkelmeßteil 116,
die die Drehwinkel der Codierer 111 bzw. 110 lesen,
und einem nicht gezeigten Entfernungsmeßteil.
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Das
Vermessungsinstrument 50 weist eine automatische Kollimiervorrichtung
auf, mit der die optische Achse (Kollimationsachse) des Teleskops 54 automatisch
auf das Ziel 60 hin gerichtet wird. Die automatische Kollimationsvorrichtung
besteht aus der Zentralverarbeitungseinheit 100, dem Kolli mationslichtemittierteil 118,
dem Kollimationslichtempfänger 120 und
dem Antriebsteil 101. Die automatische Kollimiervorrichtung
soll der Zentralverarbeitungseinheit 100 die Bestimmung
der Richtung des Ziels 60 durch Emittieren des Kollimationslichts 58 von
dem Kollimationslichtemittierteil 118 und Empfangen des
Kollimationslichts 58, das von dem Ziel 60 reflektiert
und zurückgekehrt
ist, durch den Kollimationslichtempfänger 120 ermöglichen
und den Antriebsteil 101 steuern, so daß die optische Achse des Teleskops 54 sich
zu dem Ziel 60 drehen kann.
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Da
die elektronische Entfernungsmeßvorrichtung
des oben beschriebenen Vermessungsinstruments dieselbe wie die bei
mit einer automatischen Kollimiervorrichtung versehenen herkömmlichen
Totalstation ist, soll eine teilweise überschneidende Beschreibung
entfallen.
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Das
Vermessungsinstrument 50 dieses Ausführungsbeispiels weist zusätzlich eine
Kollimationsvorbereitungseinrichtung auf, die das Teleskop 54 im voraus
auf das Ziel 60 hin ausrichtet, bevor die automatische
Kollimiervorrichtung betätigt
wird. Die Kollimationsvorbereitungseinrichtung dieses Ausführungsbeispiels
besteht aus dem Richtungsdetektor 56, der Funkeinrichtung 70,
dem Antriebsteil 101 und der mit diesen Elementen verbundenen
Zentralverarbeitungseinheit 100. Die Kollimationsvorbereitungseinrichtung
soll auf der Basis eines von dem Richtungsdetektor 56 ausgegebenen
Ausgangssignals das Teleskop 54 auf den Führungslichtabstrahler 66 richten
und die automatische Kollimiervorrichtung betätigen, wenn davon auszugehen
ist, daß das
Teleskop 54 im wesentlichen auf das Ziel 60 hin
ausgerichtet ist.
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Ansonsten
weist das Ziel 60 dieses Ausführungsbeispiels neben dem Retro-Reflektor 62,
dem Führungslichtabstrahler 66 und
der Funkeinrichtung 72 eine mit dem Führungslichtabstrahler 66 und
der Funkeinrichtung 72 verbundene Zentralverarbeitungseinheit 80 auf.
Ein Betätigungs-/Eingabeteil 82 zur
Eingabe verschiedener Befehle und Daten und ein Anzeigeteil 84 zum
Anzeigen eines Zustands des Ziels 60 und eines Zustands
des Vermessungs instruments 50 sind zusätzlich mit der Zentralverarbeitungseinheit 80 verbunden.
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Als
nächstes
wird die Funktionsweise des Vermessungssystems dieses Ausführungsbeispiels mit
Bezug auf das Flußdiagramm
von 4 beschrieben.
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Wenn
das Vermessungssystem dieses Ausführungsbeispiels gestartet wird,
geht der Ablauf auf Schritt S1 über,
in dem das Ziel 60 Führungslicht 64 von
dem Führungslichtabstrahler 66 emittiert.
Anschließend
geht der Ablauf zu Schritt S2 über,
in dem das Ziel 60 ein Befehlssignal zum horizontalen Drehen
an das Vermessungsinstrument 50 ausgibt, wodurch der Instrumentenkörper 52 horizontal
gedreht wird. Daraufhin empfängt
das Vermessungsinstrument 50 das Horizontaldrehbefehlssignal
in Schritt S101 und der Ablauf geht zu Schritt S102 über, in dem
eine Nachricht über
den Beginn einer horizontalen Drehung an das Ziel 60 gesendet
wird. Das Ziel 60 bestätigt
die Horizontaldrehung des Instrumentenkörpers 52 in Schritt
S3 und nimmt also wahr, daß das
Vermessungsinstrument 50 eine horizontale Suche nach dem
Führungslichtabstrahler 66 begonnen hat.
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Der
Ablauf geht zum Schritt S103 über,
in dem das Vermessungsinstrument 50 den Instrumentenkörper 52 horizontal
dreht. Danach geht der Ablauf zu Schritt S104 über, in dem das Führungslicht 64 empfangen
wird und die horizontale Richtung des Führungslichtabstrahlers 66 erkannt
wird. Falls das Führungslicht 64 hier
nicht in einer vorbestimmten Zeit empfangen werden kann, geht der
Ablauf auf Schritt S105 über,
in dem eine Fehlerbenachrichtigung an das Ziel 60 gesendet
wird. Nachdem die Fehlerbenachrichtigung in Schritt S4 seitens des Ziels 60 bestätigt worden
ist, geht der Ablauf zu Schritt S5 über, in dem auf dem Anzeigeteil 84 ein Horizontalerkennungsfehler
angezeigt wird, und der Vorgang wird gestoppt.
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Falls
das Führungslicht 64 in
Schritt S104 empfangen wird, geht der Ablauf zu Schritt S106 über, in
dem die horizontale Position des Teleskops 54 auf den Führungslichtabstrahler 66 hin
eingestellt und die horizontale Drehung des Instrumentenkörpers 52 gestoppt
wird. Danach geht der Ablauf zu Schritt S107 über, in dem an das Ziel 60 der
Befehl "Führungslicht
AUS" ausgegeben
wird. Wenn der Befehl "Führungslicht
AUS" in Schritt
S6 empfangen wird, nimmt das Ziel 60 wahr, daß die horizontale
Suche nach dem Führungslichtabstrahler 66 in
dem Vermessungsinstrument 50 abgeschlossen ist, und somit
geht der Ablauf zu Schritt S7 über,
in dem das Führungslicht
abgeschaltet wird. Danach geht der Ablauf zu Schritt S8 über, in
dem die Benachrichtigung "Führungslicht
AUS" an das Vermessungsinstrument 50 gesendet
wird.
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Falls
das Vermessungsinstrument 50 die Benachrichtigung "Führungslicht AUS" in Schritt S108 bestätigt, geht
der Ablauf zu Schritt S109 über,
in dem Kollimationslicht 58 emittiert wird. Danach geht der
Ablauf zu Schritt S110 über,
in dem die Benachrichtigung über
den Beginn des vertikalen Drehens des Teleskops 54 an das
Ziel 60 gesendet wird. Die Benachrichtigung über das
vertikale Drehen wird in Schritt S9 bestätigt, und somit nimmt das Ziel 60 wahr,
daß das
Vermessungsinstrument 50 eine vertikale Suche nach dem
Ziel 60 begonnen hat. Ansonsten geht der Ablauf vermessungsinstrumentseitig zum
Schritt S111 über,
in dem das Teleskop 54 vertikal gedreht und die vertikale
Suche nach dem Ziel 60 fortgesetzt wird.
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Danach
geht der Ablauf zu Schritt S112 über, in
dem das Vermessungsinstrument 50 die vertikale Richtung
des Ziels 60 durch Emittieren von Kollimationslicht 58 und
Empfangen des Kollimationslichts 58, das von dem Ziel 60 reflektiert
worden ist und zurückkehrt,
erkennt. Falls das Kollimationslicht 58 hier nicht empfangen
werden kann, geht der Ablauf zu Schritt S101 zurück, in dem der Verfahrensfluß wiederholt
wird, oder der Ablauf geht zu Schritt S113 über, in dem eine Fehlerbenachrichtigung
an das Ziel 60 gesendet wird. Falls die Fehlerbenachrichtigung seitens
des Ziels 60 in Schritt S10 bestätigt wird, geht der Ablauf
zu Schritt S11 über,
in dem auf dem Anzeigeteil 84 ein Fehler bei der Erkennung
der vertikalen Richtung angezeigt wird, und der Vorgang wird gestoppt.
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Wird
das Kollimationslicht 58 in Schritt S112 empfangen, geht
der Ablauf zu Schritt S114 über,
in dem das Teleskop 54 an die Vertikalposition des Ziels 60 angeglichen
und gestoppt wird. Danach geht der Ablauf zu Schritt S115 über, in
dem ein Kollimiervorgang begonnen wird, und eine Benachrichtigung über die
Durchführung
eines Kollimiervorgangs wird an das Ziel 60 gesendet. Das
Ziel 60 bestätigt
in Schritt S12, daß ein
Kollimiervorgang durchgeführt wird,
und nimmt wahr, daß die
automatische Kollimiervorrichtung in dem Vermessungsinstrument 50 betätigt worden
ist. Ansonsten geht der Ablauf seitens des Vermessungsinstruments 50 zu
Schritt S116 über,
in dem der automatische Kollimiervorgang fortgesetzt wird.
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Falls
der Kollimiervorgang in Schritt S116 nicht zufriedenstellend durchgeführt wird,
kehrt der Ablauf zu Schritt S110 zurück, in dem das Fließverfahren
wiederholt wird, oder der Ablauf geht zu Schritt S117 über, in
dem eine Fehlerbenachrichtigung an das Ziel 60 gesendet
wird. Falls die Fehlerbenachrichtigung seitens des Ziels 60 in
Schritt S13 bestätigt
wird, geht der Ablauf zu Schritt S14 über, in dem auf dem Anzeigeteil 84 ein
Kollimationsfehler angezeigt wird, und der Vorgang wird gestoppt.
Falls der Kollimiervorgang in Schritt S116 zufriedenstellend durchgeführt wird,
geht der Ablauf zu Schritt S118 über,
in dem eine Benachrichtigung über
die Vollendung der Kollimation an das Ziel 60 gesendet wird.
Dementsprechend nimmt das Ziel 60 wahr, daß die automatische
Kollimation in dem Vermessungsinstrument 50 in Schritt
S15 abgeschlossen wurde.
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Danach
geht der Ablauf zu Schritt S119 über, in
dem das Vermessungsinstrument 50 die Entfernung und den
Winkel mißt.
Danach geht der Ablauf zu Schritt S120 über, in dem ein Entfernungsmeßwert und
ein Winkelmeßwert
an das Ziel 60 gesendet werden. Falls der Entfernungsmeßwert und
der Winkelmeßwert
in Schritt S16 seitens des Ziels 60 bestätigt werden,
werden die Vermessungswerte wie der Entfernungsmeßwert und
der Winkelmeßwert
auf dem Anzeigeteil 84 angezeigt und die Vermessung ist
beendet.
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Wenn
dieses Vermessungssystem durch einen Fehler angehalten wird, empfiehlt
es sich, die Fehlerursache zu beseitigen und dann den Betrieb des
Vermessungssystems neu zu starten.
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Als
nächstes
folgt eine Beschreibung der durch das vorliegende Ausführungsbeispiel
erzielten Wirkungen. Wie in 5(A) gezeigt,
ist das von dem Führungslichtabstrahler 66 emittierte
Führungslicht 64 in
diesem Ausführungsbeispiel
kreisförmig
polarisiertes Licht CP. Das Führungslicht 64a,
das Teil dieses Führungslichts 64 ist
und direkt auf den Richtungsdetektor 56 fällt, wird
durch Passieren der Lambda-Viertel-Platte 212 gemäß 5(B) in linear polarisiertes Licht LP
umgewandelt, passiert dann die Polarisierungsplatte 214,
die eine Polarisierungsebene bereitstellt, die nur dieses linear
polarisierte Licht LP durchlassen kann, und fällt auf das Lichtempfangselement 216.
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Ansonsten
wird die Drehrichtung des kreisförmig
polarisierten Lichts CP= umgekehrt, wenn das Führungslicht 64 von
einem reflektierenden Gegenstand 220, wie beispielsweise
einem Stück
Glas, hinter dem Vermessungsinstrument 50 reflektiert und
in Reflexionsführungslicht 64b gemäß 5(A) umgewandelt wird. Wenn das kreisförmig polarisierte
Licht CP', dessen
Drehrichtung auf diese Weise umgekehrt worden ist, gemäß 5(C) in die Lambda-Viertel-Platte 212 eintritt,
wird das kreisförmig
polarisierte Licht CP' in
linear polarisiertes Licht LP' umgewandelt,
dessen Polarisierungsebene senkrecht zu einer Polarisierungsebene
verläuft,
die nach dem Führungslicht 64a in
Erscheinung tritt, das direkt von dem Führungslichtabstrahler 66 kommt
und die Lambda-Viertel-Platte 212 passiert und somit die
Polarisierungsplatte 214 nicht passieren kann. Fällt das Führungslicht 64 unter
einem beliebigen Einfallswinkel, diesmal jedoch nicht senkrecht,
auf den reflektierenden Gegenstand 220, wird das Reflexionsführungslicht 64b in
elliptisch und nicht in kreisförmig
polarisiertes Licht umgewandelt. Daher passiert ein Teil des Reflexionsführungslichts 64b die
Polarisierungsplatte 214, im praktischen Gebrauch kann
das Reflexionsführungslicht 64b jedoch
in zufriedenstellender Weise von der Polarisierungsplatte 214 ausgeschlossen
werden, selbst wenn der Einfallswinkel des Führungslichts 64 auf
den reflektierenden Gegenstand 220 gleich einigen Zehntel
Grad wird. Daher ist es in diesem Ausführungsbeispiel auch möglich, das
von dem reflektierenden Gegenstand 220, wie beispielsweise
einer Fensterscheibe, der sich an der Seite des Vermessungsinstruments 50 und
des Ziels 60 befindet, reflektierte Reflexionsführungslicht 64b auszuschließen.
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Wenn
das von dem Führungslichtabstrahler 66 emittierte
Führungslicht 64 auf
diese Weise direkt auf den Richtungsdetektor 56 fällt, kann
das Lichtempfangselement 216 das Führungslicht 64 empfangen,
fällt das
Führungslicht 64 jedoch
nach Reflexion durch den reflektierenden Gegenstand 220,
wie beispielsweise ein Stück
Glas, auf den Richtungsdetektor 56, empfängt das
Lichtempfangselement 216 das Führungslicht 64 nicht.
Deshalb kommt es bei diesem Vermessungsinstrument 50 nicht
vor, daß die
Richtung des Ziels 60 durch Empfang des von dem reflektierenden
Gegenstand 220, wie beispielsweise einem Glasstück, reflektierten
Führungslichts 64 fälschlich
erkannt wird.
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Da
das Führungslicht 64 in
diesem Ausführungsbeispiel
außerdem
ein Fächerstrahl
ist, der horizontal breit und vertikal schmal ist, kann mit wenig elektrischer
Energie bewirkt werden, daß das
Führungslicht 64 einen
entfernten Punkt erreicht, und da das Führungslicht 64 während der
Durchführung
eines Vertikalabtastvorgangs mit dem Führungslicht 64 in
einem breiten Bereich in alle Richtungen projiziert wird, kann der
in dem Vermessungsinstrument 50 vorgesehene Richtungsdetektor 56 das
Führungslicht 64 zuverlässig empfangen
und die Kollimationsvorbereitung, bei der das Teleskop 54 im
voraus im wesentlichen auf das Ziel 60 hin ausgerichtet
wird, bevor mit der automatischen Kollimation begonnen wird, kann
zuverlässig
durchgeführt
werden, selbst wenn zwischen dem Vermessungsinstrument 50 und dem
Ziel 60 ein großer
vertikaler Abstand vorliegt und das Vermessungsinstrument 50 und
das Ziel 60 einander nicht genau gegenüberliegen.
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Die
vorliegende Erfindung kann auf verschiedene Weise modifiziert werden,
ohne auf das oben erwähnte
Ausführungsbeispiel
beschränkt
zu sein. In dem oben erwähnten
Ausführungsbeispiel
wird z.B. das Führungslicht 64,
das ein Fächerstrahl
ist, von dem Führungslichtabstrahler 66 emittiert,
während dieser
zum Abtasten auf- und abwärts
bewegt wird, und die Richtung des Führungslichtabstrahlers 66 wird
durch horizontales Drehen des Instrumentenkörpers 52 erkannt.
Der Aufbau des Führungslichtabstrahlers 66 und
der Aufbau des in 2 gezeigten Richtungsdetektors 56 kann
jedoch auf die herkömmliche
Fernsteuerung 27 und die herkömmlichen Lichtempfangseinheiten 25 und 26,
die in 6 und 7 gezeigt sind, angewandt werden.
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Außerdem wird
in dem Führungslichtabstrahler 66 des
oben erwähnten
Ausführungsbeispiels
von der Lichtquelle 200 emittiertes Licht von der Polarisierungsplatte 204 in
linear polarisiertes Licht umgewandelt. Da eine Laserdiode aber
linear polarisiertes Licht emittiert, kann die Polarisierungsplatte 204 weggelassen
werden. Falls der Führungslichtabstrahler 66 einen
Lichtemittierteil aufweist, der linear polarisiertes Licht auf diese
Weise emittiert, kann die Polarisierungsplatte 204 weggelassen
werden. Alternativ kann ein Halbleiterlaser für kreisförmig polarisiertes Licht als
Lichtquelle 200 verwendet werden, der kreisförmig polarisiertes
Licht emittiert (siehe die veröffentlichte
ungeprüfte
Japanische Patentanmeldung Nr. 2003-273471). Die Verwendung des
Halbleiterlasers für
kreisförmig
polarisiertes Licht macht es möglich,
die Polarisierungsplatte 204 und die Lambda-Viertel-Platte 206 wegzulassen,
und ermöglicht
es somit, den Führungslichtabstrahler 66 so zu
konstruieren, daß er
einen äußerst einfachen
Aufbau hat. Außerdem
wird bei dem Führungslichtabstrahler 66 des
oben erwähnten
Ausführungsbeispiels
linear polarisiertes Licht von der Lambda-Viertel-Platte 206 in
kreisförmig
polarisiertes Licht umgewandelt. Anstelle der Lambda-Viertel-Platte 206 kann jedoch
ein geeignetes Polarisierungswandelteil verwendet werden, das linear
polarisiertes Licht in kreisförmig
polarisiertes Licht umwandelt. Auf jeden Fall muß der Führungslichtabstrahler 66 kreisförmig polarisiertes
Führungslicht 64 ausgeben.
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Außerdem wird
in dem Richtungsdetektor 56 des oben erwähnten Ausführungsbeispiels
kreisförmig
polarisiertes Licht von der Lambda-Viertel-Platte 214 in
linear polarisiertes Licht umgewandelt. Anstelle der Lambda-Viertel-Platte 214 kann
jedoch ein geeignetes Polarisierungswandelteil, das kreisförmig polarisiertes
Licht in linear polarisiertes Licht umwandelt, verwendet werden.