JP2916997B2 - レーザ測量機 - Google Patents
レーザ測量機Info
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Description
射されたレーザ光により測定基準平面を形成するレーザ
測量機に関する。
光を平面上で走査させるか、あるいは円錐プリズムによ
ってレーザ光を平面上に広げることにより測量の上での
基準平面を形成するレーザ測量機が既に知られている。
このレーザ測量機のケーシング内部には、ケーシングに
対して少なくとも2方向に傾動可能に支持されたレーザ
投光器と、このレーザ投光器を上記2方向に傾動させる
ための調整機構が設けられている。これにより、レーザ
測量機がいかなる状態に設置されても、調整機構によっ
てレーザ投光器の傾きを修正することができ、水平面内
に含まれる基準平面が得られる。
めのレベルセンサ(水準器)が取り付けられるが、レベ
ルセンサは検出範囲が狭く、所定の範囲を超えると飽和
状態となり、傾斜角の値を検出できなくなる。このため
レーザ測量機には機械的な調整範囲を越えて調整機構が
動作しないように、調整機構自体にリミットスイッチを
設けたもの、あるいは投光器底面に反射板を設けるとと
もに反射板下方に4個の光センサを等間隔に配置し、各
光センサの出力により調整範囲内にあるか否かを判断す
るようにしたものがある(特開平5−322568号広
報参照)。
トスイッチを設けたものは、総じてコスト高となる傾向
にあり、装置自体も大型化する。また、リミットスイッ
チ自体、調整機構部品の接触によって外部出力するもの
であるため、長期使用に伴い耐久性が損なわれたり、接
触の衝撃によって狂いを生じたりする問題がある。
久性という点では優れているが、4個の光センサからの
出力を常時モニタリングしなければならず、消費電力が
大きくなり、電池駆動の測量機にあっては測量機本来の
ランニングコストが増加するという問題がある。
頼性が損なわれず、かつ少ない消費電力を以て前記調整
機構の駆動限界を検出できるレーザ測量機を提供するこ
とを目的とする。
機は、ケーシングと、ケーシング内部で所定方向に傾動
可能に支持され、ケーシング外部にレーザ光を投射する
レーザ投光器と、レーザ投光器の軸心を鉛直線に一致す
るべく所定の範囲内でレーザ投光器を所定方向に傾斜さ
せるレベル調整機構と、所定の範囲の中心位置を設定す
る中心位置設定手段と、中心位置設定後のレーザ投光器
の傾動時、レベル調整機構の動作量に応じてレーザ投光
器の傾斜が所定の範囲内であるか否かを判断する傾斜判
定手段とを備え、レベル調整機構が、ケーシングに回転
可能に支持されるスクリュシャフトと、スクリュシャフ
トを回転駆動するレベル調整モータと、スクリュシャフ
トに螺合されレベル投光器に連結されたスライドナット
とを有し、スクリュシャフトを回転させてスライドナッ
トを移動させることによりレーザ投光器を所定方向に傾
斜させ、また中心位置設定手段が、スクリュシャフト近
傍に配置され、内蔵する発光部より受光部に向けて発光
する光センサと、スライドナットに固定されスライドナ
ットの位置により受光部に向かう光センサの光を遮光で
きる遮光板と、光センサの出力によりレベル調整機構の
調整許容範囲内のスライドナット基準位置を設定・記憶
する制御装置とを有することを特徴としている。
は、好ましくは、ケーシングに回転可能に支持されるス
クリュシャフト、スクリュシャフトを回転駆動するレベ
ル調整モータ、およびスクリュシャフトに螺合されレベ
ル投光器に連結されたスライドナットを備え、スクリュ
シャフトの回転によりスライドナットを移動させてレー
ザ投光器を前記所定方向に傾斜させるレベル調整機構か
らなる。
スクリュシャフト近傍に配置され、内蔵する発光部より
受光部に向けて発光する光センサと、スライドナットに
固定されスライドナットの位置により受光部に向かう光
センサの光を遮光できる遮光板と、光センサの出力によ
りレベル調整機構の調整許容範囲内のスライドナット基
準位置を設定・記憶する制御装置とにより構成される。
置からなり、レベル調整モータの動作量に応じて現在の
スライドナットの位置が調整許容範囲内であるか否かを
判断する。制御装置は、レーザ測量機作動停止時のスラ
イドナット位置を記憶する不揮発メモリを備えていても
よい。またレーザ測量機において、所定の方向は、直交
する2方向であることが好ましく、この場合、レベル調
整機構、光センサ、遮光板はそれに対応して2組づつ設
けられる。
を参照して説明する。図1は、本発明の一実施形態に係
るレーザ測量機の断面を示している。
2が形成され、凹部2の底には投光器支持座3が形成さ
れる。投光器支持座3の中央には、その内周面を凸状湾
曲させた円形の支持孔4が形成される。この支持孔4上
に、レーザ光を発するレーザ投光器5が載置され、その
頭部6が投光器支持座3に係合支持される。頭部6はそ
の下部が略球状に形成されており、球面部7が支持孔4
の内周面に当接する。これにより、レーザ投光器5は図
中の測量機中心線Cに対していかなる方向へも傾動可能
に支持されることになる。頭部6の中間部にはモータ座
8が突出形成され、このモータ座8には走査モータ9が
設けられる。走査モータ9の出力軸にはプーリ10が固
定される。
軸受12を介してミラー保持体13が投光器軸線周りに
回転可能に嵌合される。ミラー保持体13は円筒状に形
成され、その外周とプーリ10にはベルト11が巻回さ
れる。これにより、ミラー保持体13は走査モータ9に
よりベルト11を介して回転駆動される。ミラー保持体
13は、その内部にペンタプリズム14を備えている。
レーザ投光器5より発せられるレーザ光はペンタリズム
14によって偏向し、投光窓15を通して水平方向に射
出される。レーザ投光器5の下部には、投光器自体の水
平を検知する2つのレベルセンサ16、17が、それぞ
れの長手軸が互いに直角を成すように設けられ、さらに
その下方にはレーザ発振器18が設置される。
図2を参照すると、レーザ投光器5の頭部6のほぼ中間
位置において、水平方向に2つの傾動アーム19、20
が互いに直交するように突出形成される。傾動アーム1
9、20は、それぞれ凹部2の円錐面を貫通し、各先端
には円柱状の係合ピン21、22が突設される。傾動ア
ーム19、20と同様に、係合ピン21、22のそれぞ
れの軸心は相互に直交し、その軸心の交点は、頭部球面
7の球心を通る平面内に含まれる。
て、ケーシング1の内壁には棚板23、24が設けられ
る。棚板23上には、例えばステップモータなどのレベ
ル調整モータ25、棚板24上にはレベル調整モータ2
6がそれぞれ載置される。レベル調整モータ25の回転
軸には駆動ギヤ27、レベル調整モータ26の回転軸に
は駆動ギヤ28がそれぞれ固定される。ケーシング1の
天井部と棚板23、24との間には、係合ピン21、2
2に直交するように、スクリュシャフト29、30が回
転自在に設けられ、棚板23、24を貫通する端部に
は、駆動ギヤ27、28と噛み合う被駆動ギヤ31、3
2が固定される。各スクリュシャフト29、30にはス
ライドナット33、34が螺合される。なお、レベル調
整モータ25、26、スクリュシャフト29、30、ス
ライドナット33、34などの要素は、本実施形態にお
いてレーザ投光器5の傾斜を矯正するためのレベル調整
機構を構成する。
1、22に対しそれぞれ摺動可能に当接する係合ピン3
5、36を備えており、さらにこれら係合ピン35、3
6に直交するようにケーシング1の側壁に向かって遮光
板37、38が突設される。レベル調整用モータ25、
26の上方において、ケーシング側壁には光センサ3
9、40が固定される。
37、38を通すためのスリット41、42を備えてお
り、スリット41、42の一方には光を射出する発光部
43、44、他方には光を感知する受光部45、46が
設けられる。スライドナット33、34のスクリュシャ
フト29、30に対する位置に応じて、発光部43、4
4からの光は受光部45、46によって受光され、光セ
ンサ39、40がオン状態となり、あるいは発光部4
3、44からの光が遮光板37、38によって遮断さ
れ、光センサ39、40がオフ状態となる。
は、例えば光センサ39を例にとると、図1に示すよう
にレーザ投光器5が測量機本体に対して傾斜しておら
ず、レベル調整機構による機械的調整可能な範囲のほぼ
中間にスライドナット33が位置する状態において、発
光部43からの光が遮光板37の上端により遮断される
ような高さ位置、換言すればスライドナット33の上昇
に伴い、それまでのオン状態からオフ状態に切り換わる
ような位置である。
ト29とスクリュシャフト30との間にはスプリング受
け47が設けられ、スプリング受け47とレーザ投光器
5との間にスプリング48が張設される。このスプリン
グ48はレーザ投光器5を、図1の支持座3を中心に時
計周り方向に付勢する。
17の出力は、レーザ投光器5の下方に設けられた制御
装置49に入力される。制御装置49は、電池50を収
納する電池ボックス51上に設置され、入力された投光
器の傾斜情報に応じてレベル調整用モータ25、26を
駆動制御したり、またその駆動量によりこれらレベル調
整機構が機械的動作範囲内であるか否かの判定を行うも
のである。なお、図1中、符号52は、測量者による測
量機作動のための操作パネル、符号53はミラー保持体
13の周囲を囲むガラス窓、符号54は三脚用ねじ穴で
ある。
ックを示す。制御装置49は、各レベルセンサ16、1
7からの信号を入力してレーザ投光器5の傾斜角度を検
出する角度検出回路55、56と、レベル調整モータ2
5、26を駆動するモータ駆動回路57、58と、光セ
ンサ39、40を駆動するセンサ駆動回路59、60
と、これらの回路に接続された制御回路(ECU)61
と、不揮発メモリ62とによって構成される。
レベル調整(整準)作動を説明する。測量機本体が設置
され、無調整の状態ではレーザ投光器5の軸線cは、一
般には鉛直線と合致していない。このような状態におい
て、制御回路61は、レベルセンサ15、16および角
度検出回路55、56によって検出された現在の傾斜角
度と、基準角度(センサが水平位置にある時、0度に設
定されている)の角度偏差を演算し、モータ駆動回路5
7、58に角度偏差信号を出力する。そして、角度偏差
信号が出力されるとモータ駆動回路57、58は、角度
偏差が0となるようにレベル調整モータ25、26を所
要の方向に駆動する。
にとると、モータ駆動回路57からの駆動信号によりレ
ベル調整モータ25が駆動され、その回転は駆動ギヤ2
7、被駆動ギヤ31を介してスクリュシャフト29に伝
達され、スクリュシャフト29の回転によってスライド
ナット33がシャフト上を昇降する。このスライドナッ
ト33の昇降により、係合ピン35、21を介して傾動
アーム19に伝達され、レーザ投光器5が傾動する。な
お、このレーザ投光器5はスプリング48によって図1
の時計回り方向に付勢されているので、レーザ投光器5
の動きはスライドナット33の動きに正確に追従するこ
とができる。レーザ投光器5が傾動し、整準が進むと、
レベルセンサ16、17からの傾斜角度も基準角度に近
づき、最終的には角度偏差が0となって整準作動が完了
する。
く、所定の範囲を越えると飽和状態となって傾斜角の値
を検出することが不可能になる。このため、機械的な調
整可能な範囲を越えてレベル調整機構(スライドナット
33、34、レベル調整モータ25、26など)が動作
しないように、制御回路61は、レベル調整作動に伴う
スライドナット33、34の変位量を、レベル調整モー
タ25、26の動作量(例えば、ステップモータの場
合、ステップ数)で管理する。
周りのレベル調整機構に例にとって説明する。なお、以
下の制御は制御回路61によって実行される。
るいは電池交換後の再作動状態、すなわち不揮発メモリ
62のデータクリア状態において、制御回路61の作用
により、センサ駆動回路59を介して光センサ39が動
作状態に定められ、同時にレベル調整モータ25が駆動
される。この間、光センサ39からの出力を監視し、ス
ライドナット33が上昇している場合、それまでの受光
状態(オン状態)から遮光板37による遮光状態(オフ
状態)に切り換わる変化点、あるいはスライドナット3
3が下降している場合、それまでの遮光状態(オフ状
態)から受光状態(オン状態)に切り換わる変化点を検
出し、その瞬間レベル調整モータ25の駆動を停止し、
スライドナット33の移動が停止される。この変化点を
本レベル調整機構の原点として、内蔵されたメモリにお
けるスライドナット位置記憶領域がクリア状態にされ、
光センサ39への電源供給が停止され非作動状態にな
る。
準作動は、以上のような原点初期設定処理が予め済んだ
状態で行われる。そして、レーザ投光器5の整準作動に
応じてレベル調整モータ25を動作した場合には、その
動作量(ステップモータの場合、ステップ数)を、モー
タ回転方向に応じて、スライドナット位置記憶領域に入
力し、それまでの位置データに今回の動作量を加算、減
算する。さらに、このようにして更新された現在の位置
データpは、機械的調整限界に対応する所定値±Pと比
較され、現在のスライドナット33位置が機械的調整可
能な範囲内であるか否かが判定される。スライドナット
33が機械的調整範囲の限界に達したことが検知された
時、直ちにレベル調整モータ25の作動が停止され、ブ
ザー(図示せず)などの警報が出力される。
電源がオフされた時、それまでの位置データpが不揮発
メモリ62に記憶され、次回の整準作動の際のスライド
ナット位置情報として保持される。そして次にレーザ測
量機の電源がオンとなった時には、再度整準作動の必要
があるために、位置データが不揮発メモリ62から制御
回路61の演算部へローディングされ、整準作動に伴い
位置データの更新処理が行われる。
サ39、40、遮光板37、38を使用する原点設定後
は、センサへの電源供給をオフとし、レベル調整モータ
25、26の動作量を管理するだけで、機械的調整限界
内か否かを判断することができる。したがって、調整限
界をリミットスイッチによって検出する従来測量機と異
なり、非接触の判定方式に伴い長期使用においても耐久
性、信頼性が損なわれない。また4つの光センサをレー
ザ投光器下方に配置する従来測量機との比較でも、使用
されるセンサ数が少ないことに加え、センサを常時駆動
するものでないために、消費電力を少なくして電池寿命
を延ばすことができる。
においても耐久性、信頼性が損なわれず、かつ少ない消
費電力を以て前記調整機構の駆動限界を検出できる。
断面図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 ケーシングと、 前記ケーシング内部で所定方向に傾動可能に支持され、
前記ケーシング外部にレーザ光を投射するレーザ投光器
と、 前記レーザ投光器の軸心を鉛直線に一致するべく所定の
範囲内で前記レーザ投光器を前記所定方向に傾斜させる
レベル調整機構と、 前記所定の範囲の中心位置を設定する中心位置設定手段
と、 中心位置設定後の前記レーザ投光器の傾動時、前記レベ
ル調整機構の動作量に応じて前記レーザ投光器の傾斜が
前記所定の範囲内であるか否かを判断する傾斜判定手段
とを備え、 前記レベル調整機構が、前記ケーシングに回転可能に支
持されるスクリュシャフトと、前記スクリュシャフトを
回転駆動するレベル調整モータと、前記スクリュシャフ
トに螺合され前記レベル投光器に連結されたスライドナ
ットとを有し、前記スクリュシャフトを回転させて前記
スライドナットを移動させることにより前記レーザ投光
器を前記所定方向に傾斜させ、 また前記中心位置設定手段が、前記スクリュシャフト近
傍に配置され、内蔵する発光部より受光部に向けて発光
する光センサと、前記スライドナットに固定され前記ス
ライドナットの位置により前記受光部に向かう前記光セ
ンサの光を遮光できる遮光板と、前記光センサの出力に
より前記レベル調整機構の調整許容範囲内のスライドナ
ット基準位置を設定・記憶する制御装置とを有する こと
を特徴とするレーザ測量機。 - 【請求項2】 前記傾斜判定手段は、前記制御装置を有
し、前記レベル調整モータの動作量に応じて、現在の前
記スライドナットの位置が前記調整許容範囲内であるか
否かを判断することを特徴とする請求項1に記載のレー
ザ測量機。 - 【請求項3】 前記制御装置は、レーザ測量機停止時の
スライドナット位置を記憶する不揮発メモリを備えるこ
とを特徴とする請求項2に記載のレーザ測量機。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP20293395A JP2916997B2 (ja) | 1995-07-17 | 1995-07-17 | レーザ測量機 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH0933254A JPH0933254A (ja) | 1997-02-07 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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-
1995
- 1995-07-17 JP JP20293395A patent/JP2916997B2/ja not_active Expired - Fee Related
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