JPH06265307A - 逆反射エレメントの位置を決定する方法及び装置 - Google Patents
逆反射エレメントの位置を決定する方法及び装置Info
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- JPH06265307A JPH06265307A JP5338074A JP33807493A JPH06265307A JP H06265307 A JPH06265307 A JP H06265307A JP 5338074 A JP5338074 A JP 5338074A JP 33807493 A JP33807493 A JP 33807493A JP H06265307 A JPH06265307 A JP H06265307A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 与えられた座標系の中の点の少なくとも１つ
の位置逆反射エレメントの位置を容易かつ正確に決定す
る方法及びシステムを提供すること。 【構成】 光送信・検出手段１０４が、位置逆反射エレ
メント１０２及び基準逆反射エレメント１０６からの反
射した光ビーム１１２を検知して角度を測定し、光送信
・検出手段１０４を基準逆反射エレメント１０６との位
置を変えて更に角度を測定する。測定された角度から、
位置逆反射エレメント１０２の座標系１００の中での位
置が決定される。
の位置逆反射エレメントの位置を容易かつ正確に決定す
る方法及びシステムを提供すること。 【構成】 光送信・検出手段１０４が、位置逆反射エレ
メント１０２及び基準逆反射エレメント１０６からの反
射した光ビーム１１２を検知して角度を測定し、光送信
・検出手段１０４を基準逆反射エレメント１０６との位
置を変えて更に角度を測定する。測定された角度から、
位置逆反射エレメント１０２の座標系１００の中での位
置が決定される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般に、建設業での応
用で有用な、レーザに基礎をおく位置検知システムに関
し、更に詳しくは、所定の座標軸内の逆反射（ｒｅｔｒ
ｏｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ）エレメント（構成要素）の位
置を決定し、この位置を位置検知システムに提供してこ
の所定の座標軸内の任意の点の位置を順次決定するのに
用いられる方法及びシステムに関する。
用で有用な、レーザに基礎をおく位置検知システムに関
し、更に詳しくは、所定の座標軸内の逆反射（ｒｅｔｒ
ｏｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ）エレメント（構成要素）の位
置を決定し、この位置を位置検知システムに提供してこ
の所定の座標軸内の任意の点の位置を順次決定するのに
用いられる方法及びシステムに関する。
【０００２】建築業では、自動化及びロボット化のレベ
ルは依然として非常に低調である。このことの大きな理
由は、機械や道具を適切に位置付けることが困難である
点にある。例えば、商業ビルの建設においては、床、天
井、電気配線、配管、冷暖房用ダクトなどの配置等の様
々な基準点が確立されなければならない。基準点の確立
には、時間も費用も必要であり、これは特に、このよう
な仕事はこの種の業務を専門とする外部の企業に外注さ
れることが多いことに起因する。
ルは依然として非常に低調である。このことの大きな理
由は、機械や道具を適切に位置付けることが困難である
点にある。例えば、商業ビルの建設においては、床、天
井、電気配線、配管、冷暖房用ダクトなどの配置等の様
々な基準点が確立されなければならない。基準点の確立
には、時間も費用も必要であり、これは特に、このよう
な仕事はこの種の業務を専門とする外部の企業に外注さ
れることが多いことに起因する。
【０００３】所定の座標系内の基準点の位置を連続的に
追跡する様々なレーザに基礎をおく位置検知システムが
知られている。例えば、米国特許第５０７６６９０号
は、三角測量を用いて点のＸ−Ｙ座標を計算しその点が
運動している方向を決定する位置検知システムを開示し
ている。三角測量の計算は、２次元の座標軸の周辺の回
りの相互に離間した少なくとも３つの逆反射エレメント
の既知の座標と、点から逆反射エレメントへの半径方向
に射影された直線の間の角度とに基礎をおく。測定され
た角度の精度は、専用のハードウェアによって支持され
ソフトウェアによって制御された回転部材を用いること
によって達成される。この部材は、当該点に置くことが
可能な光送信及び検出デバイスが発生する光のビームと
共に回転する。この光送信及び検出デバイスは、逆反射
エレメントから反射して戻って来た光のビームを受信
し、それに応答して出力信号を発生する。コンピュータ
がこの出力信号を処理して、点のＸ−Ｙ座標位置と光送
信及び検出デバイスがその点に置かれた際の方向を計算
するのに用いられる。
追跡する様々なレーザに基礎をおく位置検知システムが
知られている。例えば、米国特許第５０７６６９０号
は、三角測量を用いて点のＸ−Ｙ座標を計算しその点が
運動している方向を決定する位置検知システムを開示し
ている。三角測量の計算は、２次元の座標軸の周辺の回
りの相互に離間した少なくとも３つの逆反射エレメント
の既知の座標と、点から逆反射エレメントへの半径方向
に射影された直線の間の角度とに基礎をおく。測定され
た角度の精度は、専用のハードウェアによって支持され
ソフトウェアによって制御された回転部材を用いること
によって達成される。この部材は、当該点に置くことが
可能な光送信及び検出デバイスが発生する光のビームと
共に回転する。この光送信及び検出デバイスは、逆反射
エレメントから反射して戻って来た光のビームを受信
し、それに応答して出力信号を発生する。コンピュータ
がこの出力信号を処理して、点のＸ−Ｙ座標位置と光送
信及び検出デバイスがその点に置かれた際の方向を計算
するのに用いられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述の位置検知システ
ムの精度は、オペレータが３つの逆反射エレメントの座
標を正確に測定する能力に依存する度合いが高い。更
に、逆反射エレメントの各座標が、測定されてシステム
のコンピュータに入力されなければならない。逆反射エ
レメントの位置の計算間違いや入力エラーは、結果的
に、壁、配管、冷暖房用ダクト等のビルの様々な固定物
の除去や再配置に至り、これには時間も費用も必要とな
る。
ムの精度は、オペレータが３つの逆反射エレメントの座
標を正確に測定する能力に依存する度合いが高い。更
に、逆反射エレメントの各座標が、測定されてシステム
のコンピュータに入力されなければならない。逆反射エ
レメントの位置の計算間違いや入力エラーは、結果的
に、壁、配管、冷暖房用ダクト等のビルの様々な固定物
の除去や再配置に至り、これには時間も費用も必要とな
る。
【０００５】結果的には、上述のレーザに基礎をおく位
置検知システムの短所を鑑みると、逆反射エレメントの
座標位置を容易かつ正確に決定し、同時にオペレータの
エラーの可能性を減少させる方法及びシステムの必要性
が存在している。
置検知システムの短所を鑑みると、逆反射エレメントの
座標位置を容易かつ正確に決定し、同時にオペレータの
エラーの可能性を減少させる方法及びシステムの必要性
が存在している。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この必要は、２つの水準
点位置の既知の座標から任意の数の逆反射エレメントの
位置を正確に決定する本発明の方法及びシステムによっ
て満たされる。光送信・検出手段と基準逆反射エレメン
トとが、既知の第１の座標に置かれた基本水準点位置と
既知の第２の座標に置かれた二次水準点位置とに、それ
ぞれ置かれる。光送信・検出手段は、位置及び基準逆反
射エレメントからの光のビームの反射を検知することに
よって角度を測定する。上記の構成によって角度を測定
した後で、光送信・検出手段と基準逆反射エレメントと
は位置を変えられ、更に角度が測定される。角度測定か
ら、位置逆反射エレメントの位置が座標系の中で決定さ
れる。
点位置の既知の座標から任意の数の逆反射エレメントの
位置を正確に決定する本発明の方法及びシステムによっ
て満たされる。光送信・検出手段と基準逆反射エレメン
トとが、既知の第１の座標に置かれた基本水準点位置と
既知の第２の座標に置かれた二次水準点位置とに、それ
ぞれ置かれる。光送信・検出手段は、位置及び基準逆反
射エレメントからの光のビームの反射を検知することに
よって角度を測定する。上記の構成によって角度を測定
した後で、光送信・検出手段と基準逆反射エレメントと
は位置を変えられ、更に角度が測定される。角度測定か
ら、位置逆反射エレメントの位置が座標系の中で決定さ
れる。
【０００７】本発明の特徴に従えば、Ｘ軸を有する所定
の座標系に置かれた少なくとも１つの位置逆反射エレメ
ントの位置を決定する方法は、（ａ）光送信・検出手段
であって、光の回転ビームを送信し、光のビームの反射
を検出し、光のビームの回転に沿って指標（インデック
ス）位置を提供し、前記光送信・検出手段の方向とは無
関係に前記Ｘ軸に平行な基準位置を提供することのでき
る光送信・検出手段を提供するステップと、（ｂ）光の
ビームを反射して光送信・検出手段の方向に戻すことの
できる基準逆反射エレメントを提供するステップと、
（ｃ）光送信・検出手段を、座標系の中の既知の第１の
座標における基本水準点位置に置くステップと、（ｄ）
基準逆反射エレメントを、座標系の中の既知の第２の座
標における二次水準点位置に置くステップと、（ｅ）光
のビームを送信して、光のビームの第１の回転の間に、
少なくとも１つの位置逆反射エレメントと基準逆反射エ
レメントとを照射するステップと、（ｆ）光のビームの
第１の回転を、それが指標位置と少なくとも１つの位置
逆反射エレメントと基準逆反射エレメントとの間を移動
する間にモニタするステップと、（ｇ）光送信・検出手
段を第２の水準点位置に、基準逆反射エレメントを基本
水準点位置に、再度置くステップと、（ｈ）光のビーム
を送信して、光のビームの第２の回転の間に、少なくと
も１つの位置逆反射エレメントと基準逆反射エレメント
とを照射するステップと、（ｉ）光のビームの第２の回
転を、それが指標位置と少なくとも１つの位置逆反射エ
レメントと基準逆反射エレメントとの間を移動する間に
モニタするステップと、（ｊ）座標系の中の少なくとも
１つの位置逆反射エレメントの位置を、第１の座標と第
２の座標と基準位置と光のビームの第１及び第２の回転
とに基づいて決定するステップと、を有している。
の座標系に置かれた少なくとも１つの位置逆反射エレメ
ントの位置を決定する方法は、（ａ）光送信・検出手段
であって、光の回転ビームを送信し、光のビームの反射
を検出し、光のビームの回転に沿って指標（インデック
ス）位置を提供し、前記光送信・検出手段の方向とは無
関係に前記Ｘ軸に平行な基準位置を提供することのでき
る光送信・検出手段を提供するステップと、（ｂ）光の
ビームを反射して光送信・検出手段の方向に戻すことの
できる基準逆反射エレメントを提供するステップと、
（ｃ）光送信・検出手段を、座標系の中の既知の第１の
座標における基本水準点位置に置くステップと、（ｄ）
基準逆反射エレメントを、座標系の中の既知の第２の座
標における二次水準点位置に置くステップと、（ｅ）光
のビームを送信して、光のビームの第１の回転の間に、
少なくとも１つの位置逆反射エレメントと基準逆反射エ
レメントとを照射するステップと、（ｆ）光のビームの
第１の回転を、それが指標位置と少なくとも１つの位置
逆反射エレメントと基準逆反射エレメントとの間を移動
する間にモニタするステップと、（ｇ）光送信・検出手
段を第２の水準点位置に、基準逆反射エレメントを基本
水準点位置に、再度置くステップと、（ｈ）光のビーム
を送信して、光のビームの第２の回転の間に、少なくと
も１つの位置逆反射エレメントと基準逆反射エレメント
とを照射するステップと、（ｉ）光のビームの第２の回
転を、それが指標位置と少なくとも１つの位置逆反射エ
レメントと基準逆反射エレメントとの間を移動する間に
モニタするステップと、（ｊ）座標系の中の少なくとも
１つの位置逆反射エレメントの位置を、第１の座標と第
２の座標と基準位置と光のビームの第１及び第２の回転
とに基づいて決定するステップと、を有している。
【０００８】好ましくは、光のビームの第１及び第２の
回転をモニタするステップは、部材であって周縁部と該
周縁部に位置し該部材の旋回（ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）
を複数の一般的に等しい部分的旋回に分解する複数のア
パーチャとを更に有する部材を回転軸上に設置するステ
ップと、部材が回転する際の複数のアパーチャの隣接す
る対それぞれの間の時間微分を登録するステップとを更
に含む。
回転をモニタするステップは、部材であって周縁部と該
周縁部に位置し該部材の旋回（ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）
を複数の一般的に等しい部分的旋回に分解する複数のア
パーチャとを更に有する部材を回転軸上に設置するステ
ップと、部材が回転する際の複数のアパーチャの隣接す
る対それぞれの間の時間微分を登録するステップとを更
に含む。
【０００９】本発明の別の特徴に従えば、Ｘ軸を有する
所定の座標系に置かれた少なくとも１つの位置逆反射エ
レメントの位置を決定する方法は、（ａ）光送信・検出
手段であって、光の回転ビームを送信し、光のビームの
反射を検出し、光のビームの回転に沿って指標位置を提
供し、前記光送信・検出手段の前記方向とは無関係に前
記Ｘ軸に平行な基準位置を提供することのできる光送信
・検出手段を提供するステップと、（ｂ）光のビームを
反射して光送信・検出手段の方向に戻すことのできる基
準逆反射エレメントを提供するステップと、（ｃ）第３
の座標に置かれた中間の水準点位置を提供するステップ
と、（ｄ）光送信・検出手段を、座標系の中の既知の第
１の座標における基本水準点位置に置くステップと、
（ｅ）基準逆反射エレメントを、座標系の中の既知の第
２の座標における二次水準点位置に置くステップと、
（ｆ）光のビームを送信して、光のビームの第１の回転
の間に、少なくとも１つの位置逆反射エレメントと基準
逆反射エレメントとを照射するステップと、（ｇ）光の
ビームの第１の回転を、それが指標位置と少なくとも１
つの位置逆反射エレメントと基準逆反射エレメントとの
間を移動する間にモニタするステップと、（ｈ）基準逆
反射エレメントを中間的水準点位置に再度置くステップ
と、（ｉ）光のビームを送信して、光のビームの第２の
回転の間に、少なくとも１つの位置逆反射エレメントと
基準逆反射エレメントとを照射するステップと、（ｊ）
光のビームの第２の回転を、それが指標位置と少なくと
も１つの位置逆反射エレメントと基準逆反射エレメント
との間を移動する間にモニタするステップと、（ｋ）光
送信・検出手段を二次的水準点位置に再度置くステップ
と、（ｌ）光のビームを送信して、光のビームの第３の
回転の間に、少なくとも１つの位置逆反射エレメントと
基準逆反射エレメントとを照射するステップと、（ｍ）
光のビームの第３の回転を、それが指標位置と少なくと
も１つの位置逆反射エレメントと基準逆反射エレメント
との間を移動する間にモニタするステップと、（ｎ）基
準逆反射エレメントを基本水準点位置に再度置くステッ
プと、（ｏ）光のビームを送信して、光のビームの第４
の回転の間に、少なくとも１つの位置逆反射エレメント
と基準逆反射エレメントとを照射するステップと、
（ｐ）光のビームの第４の回転を、それが指標位置と少
なくとも１つの位置逆反射エレメントと基準逆反射エレ
メントとの間を移動する間にモニタするステップと、
（ｑ）光送信・検出手段を中間的水準点位置に再度置く
ステップと、（ｒ）光のビームを送信して、光のビーム
の第５の回転の間に、少なくとも１つの位置逆反射エレ
メントと基準逆反射エレメントとを照射するステップ
と、（ｓ）光のビームの第５の回転を、それが指標位置
と少なくとも１つの位置逆反射エレメントと基準逆反射
エレメントとの間を移動する間にモニタするステップ
と、（ｔ）座標系の中の少なくとも１つの位置逆反射エ
レメントの位置を、第１及び第２の座標と光のビームの
第１、第２、第３、第４、第５の回転の中の少なくとも
２つとに基づいて決定するステップと、を有している。
所定の座標系に置かれた少なくとも１つの位置逆反射エ
レメントの位置を決定する方法は、（ａ）光送信・検出
手段であって、光の回転ビームを送信し、光のビームの
反射を検出し、光のビームの回転に沿って指標位置を提
供し、前記光送信・検出手段の前記方向とは無関係に前
記Ｘ軸に平行な基準位置を提供することのできる光送信
・検出手段を提供するステップと、（ｂ）光のビームを
反射して光送信・検出手段の方向に戻すことのできる基
準逆反射エレメントを提供するステップと、（ｃ）第３
の座標に置かれた中間の水準点位置を提供するステップ
と、（ｄ）光送信・検出手段を、座標系の中の既知の第
１の座標における基本水準点位置に置くステップと、
（ｅ）基準逆反射エレメントを、座標系の中の既知の第
２の座標における二次水準点位置に置くステップと、
（ｆ）光のビームを送信して、光のビームの第１の回転
の間に、少なくとも１つの位置逆反射エレメントと基準
逆反射エレメントとを照射するステップと、（ｇ）光の
ビームの第１の回転を、それが指標位置と少なくとも１
つの位置逆反射エレメントと基準逆反射エレメントとの
間を移動する間にモニタするステップと、（ｈ）基準逆
反射エレメントを中間的水準点位置に再度置くステップ
と、（ｉ）光のビームを送信して、光のビームの第２の
回転の間に、少なくとも１つの位置逆反射エレメントと
基準逆反射エレメントとを照射するステップと、（ｊ）
光のビームの第２の回転を、それが指標位置と少なくと
も１つの位置逆反射エレメントと基準逆反射エレメント
との間を移動する間にモニタするステップと、（ｋ）光
送信・検出手段を二次的水準点位置に再度置くステップ
と、（ｌ）光のビームを送信して、光のビームの第３の
回転の間に、少なくとも１つの位置逆反射エレメントと
基準逆反射エレメントとを照射するステップと、（ｍ）
光のビームの第３の回転を、それが指標位置と少なくと
も１つの位置逆反射エレメントと基準逆反射エレメント
との間を移動する間にモニタするステップと、（ｎ）基
準逆反射エレメントを基本水準点位置に再度置くステッ
プと、（ｏ）光のビームを送信して、光のビームの第４
の回転の間に、少なくとも１つの位置逆反射エレメント
と基準逆反射エレメントとを照射するステップと、
（ｐ）光のビームの第４の回転を、それが指標位置と少
なくとも１つの位置逆反射エレメントと基準逆反射エレ
メントとの間を移動する間にモニタするステップと、
（ｑ）光送信・検出手段を中間的水準点位置に再度置く
ステップと、（ｒ）光のビームを送信して、光のビーム
の第５の回転の間に、少なくとも１つの位置逆反射エレ
メントと基準逆反射エレメントとを照射するステップ
と、（ｓ）光のビームの第５の回転を、それが指標位置
と少なくとも１つの位置逆反射エレメントと基準逆反射
エレメントとの間を移動する間にモニタするステップ
と、（ｔ）座標系の中の少なくとも１つの位置逆反射エ
レメントの位置を、第１及び第２の座標と光のビームの
第１、第２、第３、第４、第５の回転の中の少なくとも
２つとに基づいて決定するステップと、を有している。
【００１０】少なくとも１つの位置逆反射エレメントの
位置を決定するステップは、好ましくは、少なくとも１
つの位置逆反射エレメントに対して少なくとも２つのＸ
座標の値と少なくとも２つのＹ座標の値とを光のビーム
の基準位置と第１、第２、第３の座標と第１、第２、第
３、第４、第５の回転とに基づいて計算するステップ
と、少なくとも２つのＸ座標の値を比較して最も正確な
Ｘ座標の値を決定するステップと、少なくとも２つのＹ
座標の値を比較して最も正確なＹ座標の値を決定するス
テップと、最も正確なＸ座標の値と最も正確なＹ座標の
値とを少なくとも１つの位置逆反射エレメントの座標と
してもちいるステップとを含む。
位置を決定するステップは、好ましくは、少なくとも１
つの位置逆反射エレメントに対して少なくとも２つのＸ
座標の値と少なくとも２つのＹ座標の値とを光のビーム
の基準位置と第１、第２、第３の座標と第１、第２、第
３、第４、第５の回転とに基づいて計算するステップ
と、少なくとも２つのＸ座標の値を比較して最も正確な
Ｘ座標の値を決定するステップと、少なくとも２つのＹ
座標の値を比較して最も正確なＹ座標の値を決定するス
テップと、最も正確なＸ座標の値と最も正確なＹ座標の
値とを少なくとも１つの位置逆反射エレメントの座標と
してもちいるステップとを含む。
【００１１】本発明の別の実施例においては、少なくと
も１つの位置逆反射エレメントの位置を決定するステッ
プは、（ｔ）少なくとも１つの位置逆反射エレメントに
対して１つのＸ座標の値と１つのＹ座標の値とを光のビ
ームの基準位置と第１、第２、第３の座標と第１、第
２、第３、第４、第５の回転の中の少なくとも２つとに
基づいて計算するステップと、（ｕ）最大のＸ導関数の
値を設定するステップと、（ｖ）最大のＹ導関数の値を
設定するステップと、（ｘ）計算されたＸ座標の値の導
関数を計算してＸ導関数の値を得るステップと、（ｙ）
計算されたＹ座標の値の導関数を計算してＹ導関数の値
を得るステップと、（ｚ）Ｘ導関数の値を最大のＸ導関
数の値と比較するステップと、（ａａ）Ｙ導関数の値を
最大のＹ導関数の値と比較するステップと、（ｂｂ）Ｘ
導関数の値が最大のＸ導関数の値よりも小さい場合に
は、計算されたＸ座標の値を少なくとも１つの位置逆反
射エレメントのＸ座標として用いるステップと、（ｃ
ｃ）Ｙ導関数の値が最大のＹ導関数の値よりも小さい場
合には、計算されたＹ座標の値を少なくとも１つの位置
逆反射エレメントのＹ座標として用いるステップと、
（ｄｄ）光のビームの第１、第２、第３、第４、第５の
回転の中の少なくとも２つを用いて、Ｘ導関数の値とＹ
導関数の値とが最大のＸ導関数の値と最大のＹ導関数の
値とよりもそれぞれ小さくなるまで、ステップ（ｔ）か
らステップ（ｃｃ）までを反復するステップと、を含ん
でいる。
も１つの位置逆反射エレメントの位置を決定するステッ
プは、（ｔ）少なくとも１つの位置逆反射エレメントに
対して１つのＸ座標の値と１つのＹ座標の値とを光のビ
ームの基準位置と第１、第２、第３の座標と第１、第
２、第３、第４、第５の回転の中の少なくとも２つとに
基づいて計算するステップと、（ｕ）最大のＸ導関数の
値を設定するステップと、（ｖ）最大のＹ導関数の値を
設定するステップと、（ｘ）計算されたＸ座標の値の導
関数を計算してＸ導関数の値を得るステップと、（ｙ）
計算されたＹ座標の値の導関数を計算してＹ導関数の値
を得るステップと、（ｚ）Ｘ導関数の値を最大のＸ導関
数の値と比較するステップと、（ａａ）Ｙ導関数の値を
最大のＹ導関数の値と比較するステップと、（ｂｂ）Ｘ
導関数の値が最大のＸ導関数の値よりも小さい場合に
は、計算されたＸ座標の値を少なくとも１つの位置逆反
射エレメントのＸ座標として用いるステップと、（ｃ
ｃ）Ｙ導関数の値が最大のＹ導関数の値よりも小さい場
合には、計算されたＹ座標の値を少なくとも１つの位置
逆反射エレメントのＹ座標として用いるステップと、
（ｄｄ）光のビームの第１、第２、第３、第４、第５の
回転の中の少なくとも２つを用いて、Ｘ導関数の値とＹ
導関数の値とが最大のＸ導関数の値と最大のＹ導関数の
値とよりもそれぞれ小さくなるまで、ステップ（ｔ）か
らステップ（ｃｃ）までを反復するステップと、を含ん
でいる。
【００１２】好ましくは、本発明の位置逆反射エレメン
トの位置は、既知の場所にある少なくとも３つの逆反射
エレメントを典型的に用いて、与えられた座標系におけ
る任意の点の位置を決定する光送信・検出手段を初期化
するのに用いられる。
トの位置は、既知の場所にある少なくとも３つの逆反射
エレメントを典型的に用いて、与えられた座標系におけ
る任意の点の位置を決定する光送信・検出手段を初期化
するのに用いられる。
【００１３】本発明の更に別の特徴によれば、Ｘ軸を有
する所定の座標系に置かれた少なくとも１つの位置逆反
射エレメントの位置を決定するシステムが提供される。
既知の第１の座標の第１の水準点位置、次に、既知の第
２の座標の第２の水準点位置に置かれた光送信・検出手
段が、基準逆反射エレメントと少なくとも１つの位置逆
反射エレメントとから反射する光の回転ビームを提供す
る。光送信・検出手段は、光のビームの回転に沿って指
標位置を提供し、この光送信・検出手段の方向とは無関
係に前記Ｘ軸に平行な基準位置を提供し、それによっ
て、角度の測定がそれに対して基準付けられる。コンピ
ュータ手段が、座標系における少なくとも１つの位置逆
反射エレメントの位置を、光送信・検出手段の対応する
位置における光のビームの回転から計算する。
する所定の座標系に置かれた少なくとも１つの位置逆反
射エレメントの位置を決定するシステムが提供される。
既知の第１の座標の第１の水準点位置、次に、既知の第
２の座標の第２の水準点位置に置かれた光送信・検出手
段が、基準逆反射エレメントと少なくとも１つの位置逆
反射エレメントとから反射する光の回転ビームを提供す
る。光送信・検出手段は、光のビームの回転に沿って指
標位置を提供し、この光送信・検出手段の方向とは無関
係に前記Ｘ軸に平行な基準位置を提供し、それによっ
て、角度の測定がそれに対して基準付けられる。コンピ
ュータ手段が、座標系における少なくとも１つの位置逆
反射エレメントの位置を、光送信・検出手段の対応する
位置における光のビームの回転から計算する。
【００１４】好ましくは、位置逆反射エレメントは光を
反射する識別手段を含んでおり、この光は該識別手段が
発生した情報を含み特定の位置逆反射エレメントを一意
的に識別する。更に、光送信・検出手段は、光のビーム
を発生する手段と、この光のビームを実質的に一定の回
転角速度で少なくとも１つの位置逆反射エレメントと基
準逆反射エレメントとの方向に射影する手段と、ビーム
の回転の間の逆反射エレメントそれぞれの照射に対応す
る少なくとも１つの位置逆反射エレメントと基準逆反射
エレメントとから反射した光のビームを受け取る手段
と、光のビームを受け取る手段が指標位置と少なくとも
１つの位置逆反射エレメントと基準逆反射エレメントと
に対して置かれている複数の角度を示す複数の角度信号
を送信する手段と、を備えている。
反射する識別手段を含んでおり、この光は該識別手段が
発生した情報を含み特定の位置逆反射エレメントを一意
的に識別する。更に、光送信・検出手段は、光のビーム
を発生する手段と、この光のビームを実質的に一定の回
転角速度で少なくとも１つの位置逆反射エレメントと基
準逆反射エレメントとの方向に射影する手段と、ビーム
の回転の間の逆反射エレメントそれぞれの照射に対応す
る少なくとも１つの位置逆反射エレメントと基準逆反射
エレメントとから反射した光のビームを受け取る手段
と、光のビームを受け取る手段が指標位置と少なくとも
１つの位置逆反射エレメントと基準逆反射エレメントと
に対して置かれている複数の角度を示す複数の角度信号
を送信する手段と、を備えている。
【００１５】従って、本発明の目的は、与えられた座標
系における少なくとも１つの位置逆反射エレメントの位
置を決定する方法及びシステムを提供することであっ
て、この方法及びシステムにおいては、各位置逆反射エ
レメントの位置を手で測定する必要がなく、また、手に
よる測量技術よりも優れた精度が提供され、オペレータ
のエラーの可能性が削減される。本発明のこれ以外の目
的及び効果は、以下に続く説明と、添付の図面と、冒頭
の特許請求の範囲から明らかであろう。
系における少なくとも１つの位置逆反射エレメントの位
置を決定する方法及びシステムを提供することであっ
て、この方法及びシステムにおいては、各位置逆反射エ
レメントの位置を手で測定する必要がなく、また、手に
よる測量技術よりも優れた精度が提供され、オペレータ
のエラーの可能性が削減される。本発明のこれ以外の目
的及び効果は、以下に続く説明と、添付の図面と、冒頭
の特許請求の範囲から明らかであろう。
【００１６】
【実施例】本発明の方法及びシステムは、図１及び図２
で示した構成された環境１００又は外部の環境において
用いられて、与えられた座標系における位置逆反射エレ
メント１０２の座標位置を決定する。図１では、光送信
・検出手段１０４（これは図５において最も詳細に図解
されている）と基準逆反射エレメント１０６とが、既知
の第１の座標に置かれた基本水準点位置１０８と既知の
第２の座標に置かれた二次水準点位置１１０とにそれぞ
れ置かれているのが示されている。光送信・検出手段１
０４が発生した光ビーム１１２が逆反射エレメント１０
２、１０６のそれぞれに当たり、光ビーム１１２の反射
が生じ、これが光送信・検出手段１０４によって検出さ
れる。上述の構成で角度を測定した後で、光送信・検出
手段１０４と基準逆反射エレメント１０６とは図２のよ
うに位置を変えられ、更に角度が測定される。角度測定
から、位置逆反射エレメント１０２の座標系の中での位
置が決定される。
で示した構成された環境１００又は外部の環境において
用いられて、与えられた座標系における位置逆反射エレ
メント１０２の座標位置を決定する。図１では、光送信
・検出手段１０４（これは図５において最も詳細に図解
されている）と基準逆反射エレメント１０６とが、既知
の第１の座標に置かれた基本水準点位置１０８と既知の
第２の座標に置かれた二次水準点位置１１０とにそれぞ
れ置かれているのが示されている。光送信・検出手段１
０４が発生した光ビーム１１２が逆反射エレメント１０
２、１０６のそれぞれに当たり、光ビーム１１２の反射
が生じ、これが光送信・検出手段１０４によって検出さ
れる。上述の構成で角度を測定した後で、光送信・検出
手段１０４と基準逆反射エレメント１０６とは図２のよ
うに位置を変えられ、更に角度が測定される。角度測定
から、位置逆反射エレメント１０２の座標系の中での位
置が決定される。
【００１７】本発明を効果的に利用し得る光送信・検出
手段を用いた位置検知システムは、当該技術で知られて
いる。例えば、本願出願人にやはり譲渡されている米国
特許第５０７６６９０号には、そのようなシステムが開
示されている。このような光送信・検出手段１０４の簡
単な説明を図５〜図７を参照して以下で行う。
手段を用いた位置検知システムは、当該技術で知られて
いる。例えば、本願出願人にやはり譲渡されている米国
特許第５０７６６９０号には、そのようなシステムが開
示されている。このような光送信・検出手段１０４の簡
単な説明を図５〜図７を参照して以下で行う。
【００１８】図５には、光送信・検出手段１０４を含む
ハウジング３００の側面図が与えてある。光送信・検出
手段１０４は、軸３０４を回転させるように設置された
電気モータ３０２を含む。コードホイール等の部材３０
６と光発散ミラー３０８とが軸３０４上に設置してあ
る。以下で更に詳細に説明されるように、部材ピックア
ップエレメント３０９が、部材３０６の回転を検出す
る。部材ピックアップエレメント３０９は、更に、図６
の４０２で示した指標エレメントを検出して、図１及び
図２の線１１４で示した指標位置を示す単一の基準パル
スを、光ビーム１１２の回転に沿ってそれに応答して生
じる。当業者が理解するように、指標エレメント４０２
は、ピックアップエレメント４００が生じる信号と区別
可能な基準パルスを生じる任意の構成でかまわない。固
体レーザ３１２等の光源が、光ビーム１１２を回転ミラ
ー３０８上に方向付け、それによって、回転面が作られ
る。
ハウジング３００の側面図が与えてある。光送信・検出
手段１０４は、軸３０４を回転させるように設置された
電気モータ３０２を含む。コードホイール等の部材３０
６と光発散ミラー３０８とが軸３０４上に設置してあ
る。以下で更に詳細に説明されるように、部材ピックア
ップエレメント３０９が、部材３０６の回転を検出す
る。部材ピックアップエレメント３０９は、更に、図６
の４０２で示した指標エレメントを検出して、図１及び
図２の線１１４で示した指標位置を示す単一の基準パル
スを、光ビーム１１２の回転に沿ってそれに応答して生
じる。当業者が理解するように、指標エレメント４０２
は、ピックアップエレメント４００が生じる信号と区別
可能な基準パルスを生じる任意の構成でかまわない。固
体レーザ３１２等の光源が、光ビーム１１２を回転ミラ
ー３０８上に方向付け、それによって、回転面が作られ
る。
【００１９】回転レーザビーム１１２が、軸３０４が旋
回する間に、逆反射エレメント１０２、１０６に当たる
と、光ビーム１１２が光送信・検出手段１０４の方向に
反射して帰ってきて、光検出器等の適切な検出器によっ
てアナログ信号に変換され、図７の信号処理手段５０２
に送信され、２つのデジタル信号が出力される。光送信
・検出手段１０４は、光検出器３０５に戻るビームを発
散・合焦させる手段３１０を含み得る。図５では、回転
ミラー３０８が光ビーム１１２を視準レンズ３１４に向
けて発散させ、この視準レンズ３１４が光ビーム１１２
を光検出器３０５に向けて合焦させる。
回する間に、逆反射エレメント１０２、１０６に当たる
と、光ビーム１１２が光送信・検出手段１０４の方向に
反射して帰ってきて、光検出器等の適切な検出器によっ
てアナログ信号に変換され、図７の信号処理手段５０２
に送信され、２つのデジタル信号が出力される。光送信
・検出手段１０４は、光検出器３０５に戻るビームを発
散・合焦させる手段３１０を含み得る。図５では、回転
ミラー３０８が光ビーム１１２を視準レンズ３１４に向
けて発散させ、この視準レンズ３１４が光ビーム１１２
を光検出器３０５に向けて合焦させる。
【００２０】図６に示すように、コードホイール３０６
は、好ましくはアパーチャである複数の角度的に置かれ
たエレメントを有しており、それらは、周縁部の回りに
離間して置かれ、部材３０６の旋回を複数の一般に等し
い部分的旋回に分解している。指標エレメント４０２
は、上述のように、指標位置１１４の指示を提供する。
これらのアパーチャのサイズと間隔は、図面では、図解
を明快にするために非常にに誇張されている。例えば、
コードホイール３０６は、旋回を、部材の周縁部の回り
の千のエレメントすなわちアパーチャ４００を離間させ
ることによって、ほぼ０．３６度で位置する千の一般に
等しい部分に分解する。
は、好ましくはアパーチャである複数の角度的に置かれ
たエレメントを有しており、それらは、周縁部の回りに
離間して置かれ、部材３０６の旋回を複数の一般に等し
い部分的旋回に分解している。指標エレメント４０２
は、上述のように、指標位置１１４の指示を提供する。
これらのアパーチャのサイズと間隔は、図面では、図解
を明快にするために非常にに誇張されている。例えば、
コードホイール３０６は、旋回を、部材の周縁部の回り
の千のエレメントすなわちアパーチャ４００を離間させ
ることによって、ほぼ０．３６度で位置する千の一般に
等しい部分に分解する。
【００２１】好ましくは、４００ａ及び４００ｂ等の隣
接する対の間の角度は、非常な精度をもって測定され
る。この情報はコンピュータ５２２に記憶される。従っ
て、アパーチャ間の間隔が必ずしも正確に等しくない場
合でも、レーザに基礎を置く位置付けシステムを用いれ
ば正確に角度を測定することができる。アパーチャ間の
角度測定には、補間法も用いられる。部材３０６の周縁
部にとりわけ千個もの離間されたアパーチャがあるよう
場合には２つの隣接するアパーチャ４００の間のモータ
３０２の速度の任意のゆらぎは無視できるから、アパー
チャの隣接する対の間で補間を行ってアパーチャ４００
ａ及び４００ｂの対の間の点Ｍの正確な角度を決定する
ことは、次の方程式によれば可能である。すなわち、
接する対の間の角度は、非常な精度をもって測定され
る。この情報はコンピュータ５２２に記憶される。従っ
て、アパーチャ間の間隔が必ずしも正確に等しくない場
合でも、レーザに基礎を置く位置付けシステムを用いれ
ば正確に角度を測定することができる。アパーチャ間の
角度測定には、補間法も用いられる。部材３０６の周縁
部にとりわけ千個もの離間されたアパーチャがあるよう
場合には２つの隣接するアパーチャ４００の間のモータ
３０２の速度の任意のゆらぎは無視できるから、アパー
チャの隣接する対の間で補間を行ってアパーチャ４００
ａ及び４００ｂの対の間の点Ｍの正確な角度を決定する
ことは、次の方程式によれば可能である。すなわち、
【数３】角度＝４００ａの角度＋（Ｔｍ／Ｔｃｗ）・
（４００ｂの角度−４００ａの角度） 但しこの方程式で、「４００ａの角度」とは、指標位置
１１４をアパーチャ４００ａとの間の測定された角度で
あり、「Ｔｍ」は、反射光がセンサ又は光検出器３０５
に当たる時間における直前のアパーチャ（この場合はア
パーチャ４００ａ）とモーメントＭとの間に経過した時
間であり、「Ｔｃｗ」は、コードホイール３０６が、エ
レメント４００ａとエレメント４００ｂとの間を移動す
るのにかかる時間である。
（４００ｂの角度−４００ａの角度） 但しこの方程式で、「４００ａの角度」とは、指標位置
１１４をアパーチャ４００ａとの間の測定された角度で
あり、「Ｔｍ」は、反射光がセンサ又は光検出器３０５
に当たる時間における直前のアパーチャ（この場合はア
パーチャ４００ａ）とモーメントＭとの間に経過した時
間であり、「Ｔｃｗ」は、コードホイール３０６が、エ
レメント４００ａとエレメント４００ｂとの間を移動す
るのにかかる時間である。
【００２２】コードホイール３０６とモータ３０２とを
使用を組み合わせる位置検知システムは、ハードウェア
・インターフェース５０４によって、図７に示すように
支持されている。コードホイール３０６上のアパーチャ
４００が通過するたびに事象が生じる、又は、逆反射エ
レメントが光ビーム１１２の反射を開始又は終了する。
アパーチャ４００の隣接する対それぞれの間で要求され
る非常に正確な時間測定のために、基準クロック５０６
が事象を記録するのに用いられる。この時間の間に事象
が生じれば、それは１６ビットのＦＩＦＯ回路等の回路
５０８に記憶される。回路５０８は、レジスタ０に、コ
ードホイール３０６の運動を記憶する。現に通過してい
る実際のエレメントすなわちアパーチャ４００は、部材
すなわちコードホイールピックアップエレメント３０９
において検知され、部材回転カウンタ５１２によってカ
ウントされる。部材３０６が１回転を終了するたびに、
部材ピックアップエレメント３０９は、指標エレメント
４０２に応答して、指標位置信号を送って、部材回転カ
ウンタ５１２をリセットする。部材ピックアップエレメ
ント３０９は、部材３０６が回転する際に各エレメント
４００の運動が所定の点を通過するのを検出する手段を
含む。本発明の好適実施例では、ピックアップエレメン
ト３０９は、光検出器エレメントと対になった光源を含
む。
使用を組み合わせる位置検知システムは、ハードウェア
・インターフェース５０４によって、図７に示すように
支持されている。コードホイール３０６上のアパーチャ
４００が通過するたびに事象が生じる、又は、逆反射エ
レメントが光ビーム１１２の反射を開始又は終了する。
アパーチャ４００の隣接する対それぞれの間で要求され
る非常に正確な時間測定のために、基準クロック５０６
が事象を記録するのに用いられる。この時間の間に事象
が生じれば、それは１６ビットのＦＩＦＯ回路等の回路
５０８に記憶される。回路５０８は、レジスタ０に、コ
ードホイール３０６の運動を記憶する。現に通過してい
る実際のエレメントすなわちアパーチャ４００は、部材
すなわちコードホイールピックアップエレメント３０９
において検知され、部材回転カウンタ５１２によってカ
ウントされる。部材３０６が１回転を終了するたびに、
部材ピックアップエレメント３０９は、指標エレメント
４０２に応答して、指標位置信号を送って、部材回転カ
ウンタ５１２をリセットする。部材ピックアップエレメ
ント３０９は、部材３０６が回転する際に各エレメント
４００の運動が所定の点を通過するのを検出する手段を
含む。本発明の好適実施例では、ピックアップエレメン
ト３０９は、光検出器エレメントと対になった光源を含
む。
【００２３】信号処理手段５０２は、視準レンズ３１４
を光検出器３０５とから成る受光装置５１６が逆反射エ
レメントから光送信・検出手段１０４への光ビーム１１
２の反射を受け取り始める又は光ビーム１１２の反射を
受け取り終わるときに、検出する。信号処理手段５０２
は、光検出器３０５からのアナログ信号を２つのデジタ
ル信号に変換することができて、この２つのデジタル信
号は回路５０８のレジスタ１で受け取られる。第１のデ
ジタル信号は、逆反射エレメントからの反射が逆反射エ
レメントから光送信・検出手段１０４への光ビーム１１
２の反射を開始していることを示すＳＴＡＲＴ信号を表
し、第２のデジタル信号はＥＮＤ信号であって反射は終
了しつつあることを示す。
を光検出器３０５とから成る受光装置５１６が逆反射エ
レメントから光送信・検出手段１０４への光ビーム１１
２の反射を受け取り始める又は光ビーム１１２の反射を
受け取り終わるときに、検出する。信号処理手段５０２
は、光検出器３０５からのアナログ信号を２つのデジタ
ル信号に変換することができて、この２つのデジタル信
号は回路５０８のレジスタ１で受け取られる。第１のデ
ジタル信号は、逆反射エレメントからの反射が逆反射エ
レメントから光送信・検出手段１０４への光ビーム１１
２の反射を開始していることを示すＳＴＡＲＴ信号を表
し、第２のデジタル信号はＥＮＤ信号であって反射は終
了しつつあることを示す。
【００２４】また、信号処理手段５０２は、光検出器３
０５からのアナログ信号をデジタル化する。このデジタ
ル信号は、次に分析されて、逆反射エレメントからの光
ビーム１１２の反射がいつ開始し終了するかを決定す
る。このような分析は、デジタル信号がある値を超える
又は下まわる際に連続的な開始及び終了信号を指示する
ことを含む。
０５からのアナログ信号をデジタル化する。このデジタ
ル信号は、次に分析されて、逆反射エレメントからの光
ビーム１１２の反射がいつ開始し終了するかを決定す
る。このような分析は、デジタル信号がある値を超える
又は下まわる際に連続的な開始及び終了信号を指示する
ことを含む。
【００２５】図７において、レジスタ２は信号を受け取
り、直前のアパーチャ４００の通過と図６の時間Ｔｍ又
は時間Ｔｃｗである事象との間に経過した時間を測定す
る。クロックパルスカウンタ５１８は、エレメント３０
９によって検出されたアパーチャ４００の各通過におい
てリセットされ、カウンタ５１８は、隣接するエレメン
ト４００の各対の間の経過時間をカウントする。
り、直前のアパーチャ４００の通過と図６の時間Ｔｍ又
は時間Ｔｃｗである事象との間に経過した時間を測定す
る。クロックパルスカウンタ５１８は、エレメント３０
９によって検出されたアパーチャ４００の各通過におい
てリセットされ、カウンタ５１８は、隣接するエレメン
ト４００の各対の間の経過時間をカウントする。
【００２６】回路５０８は、受け取った情報を記憶し
て、記憶手段を有するマイクロプロセッサを含むコンピ
ュータ５２２に出力信号５２０を出力する。コンピュー
タ５２２は、出力信号５２０に応答して、座標系１００
の中の位置逆反射エレメント１０２の座標を計算する。
少なくとも３つの逆反射エレメントの位置を決定した後
で、コンピュータ５２２は、座標系の中の任意の点にお
ける光送信・検出手段１０４の位置を計算することがで
きる。当業者には、任意の位置逆反射エレメントの位置
が本発明の方法又は従来の測量技術のいずれによっても
決定できることは明らかであろう。
て、記憶手段を有するマイクロプロセッサを含むコンピ
ュータ５２２に出力信号５２０を出力する。コンピュー
タ５２２は、出力信号５２０に応答して、座標系１００
の中の位置逆反射エレメント１０２の座標を計算する。
少なくとも３つの逆反射エレメントの位置を決定した後
で、コンピュータ５２２は、座標系の中の任意の点にお
ける光送信・検出手段１０４の位置を計算することがで
きる。当業者には、任意の位置逆反射エレメントの位置
が本発明の方法又は従来の測量技術のいずれによっても
決定できることは明らかであろう。
【００２７】好ましくは、従来のバーコード・パターン
等の識別手段が逆反射エレメントの表面に置かれる。こ
の識別手段は、逆反射エレメントから反射した光に情報
を与え、それによって、コンピュータ５２２が各逆反射
エレメントを一意的に識別することができる。
等の識別手段が逆反射エレメントの表面に置かれる。こ
の識別手段は、逆反射エレメントから反射した光に情報
を与え、それによって、コンピュータ５２２が各逆反射
エレメントを一意的に識別することができる。
【００２８】所定の座標系の中の位置逆反射エレメント
の位置を、本発明による基本及び二次水準点位置１０
８、１１０を用いて決定する方法を、図１及び図２を参
照して説明する。最初に、以下ではＰＸ及びＰＹで表さ
れる基本水準点位置１０８と以下ではＳＸ及びＳＹで表
される二次水準点位置１１０との座標位置が、例えば従
来の測量技術を用いて決定される。これらの座標を用い
て、本発明は、座標系内の１つ又は複数の逆反射エレメ
ントの位置を決定することができる。座標は、モトロー
ラ６８３３２等のマイクロプロセッサ（図示せず）を有
するコンピュータ５２２に入力される。本発明に従った
上述のハードウェアを制御する適切なソフトウェアが、
マイクロプロセッサに伴うメモリに記憶されている。ソ
フトウェアの一例を参考資料のプログラムリストとして
本願明細書に添付してある。
の位置を、本発明による基本及び二次水準点位置１０
８、１１０を用いて決定する方法を、図１及び図２を参
照して説明する。最初に、以下ではＰＸ及びＰＹで表さ
れる基本水準点位置１０８と以下ではＳＸ及びＳＹで表
される二次水準点位置１１０との座標位置が、例えば従
来の測量技術を用いて決定される。これらの座標を用い
て、本発明は、座標系内の１つ又は複数の逆反射エレメ
ントの位置を決定することができる。座標は、モトロー
ラ６８３３２等のマイクロプロセッサ（図示せず）を有
するコンピュータ５２２に入力される。本発明に従った
上述のハードウェアを制御する適切なソフトウェアが、
マイクロプロセッサに伴うメモリに記憶されている。ソ
フトウェアの一例を参考資料のプログラムリストとして
本願明細書に添付してある。
【００２９】図１に示すように、光送信・検出手段１０
４が基本水準点位置１０８に、基準逆反射エレメント１
０６が二次水準点位置１１０に置かれている。回転光ビ
ーム１１２が、位置逆反射エレメント１０２と基準逆反
射エレメント１０６とを照射する。指標エレメント４０
２が発生する指標位置１１４と二次水準点位置１１０に
置かれた基準逆反射エレメント１０６との間の第１の角
度γｐと、指標位置１１４と位置逆反射エレメント１０
２との間の第２の角度γ1pとが、光ビーム１１２の回転
の間に対応する逆反射エレメント１０２、１０６それぞ
れから反射した光ビーム１１２を検出することによって
測定される。
４が基本水準点位置１０８に、基準逆反射エレメント１
０６が二次水準点位置１１０に置かれている。回転光ビ
ーム１１２が、位置逆反射エレメント１０２と基準逆反
射エレメント１０６とを照射する。指標エレメント４０
２が発生する指標位置１１４と二次水準点位置１１０に
置かれた基準逆反射エレメント１０６との間の第１の角
度γｐと、指標位置１１４と位置逆反射エレメント１０
２との間の第２の角度γ1pとが、光ビーム１１２の回転
の間に対応する逆反射エレメント１０２、１０６それぞ
れから反射した光ビーム１１２を検出することによって
測定される。
【００３０】コンピュータ５２２は、最初に、基本水準
点位置１０８と二次水準点位置１１０との与えられた座
標に基づいて座標系を定める。この座標系から、コンピ
ュータ５２２は、連続的に、図１及び図２の基準線１１
５として示した基準位置を計算するが、この基準線１１
５は、光送信・検出手段１０４の位置とは無関係に座標
系のＸ軸と常に平行である。基本及び二次軸の角度θｐ
が次にコンピュータ５２２によって基準線１１５に対し
て計算される。
点位置１０８と二次水準点位置１１０との与えられた座
標に基づいて座標系を定める。この座標系から、コンピ
ュータ５２２は、連続的に、図１及び図２の基準線１１
５として示した基準位置を計算するが、この基準線１１
５は、光送信・検出手段１０４の位置とは無関係に座標
系のＸ軸と常に平行である。基本及び二次軸の角度θｐ
が次にコンピュータ５２２によって基準線１１５に対し
て計算される。
【００３１】次に、光送信・検出手段１０４が二次水準
点位置１１０に再び置かれ、基準逆反射エレメント１０
６が基本水準点位置１０８に再び置かれ、この様子は図
２に示されている。光ビーム１１２が再び回転し、位置
逆反射エレメント１０２と基準逆反射エレメント１０６
とを照射する。指標位置１１４と第１の水準点位置１０
８に置かれた基準逆反射エレメント１０６との間の第３
の角度γｓと、指標位置１１４と位置逆反射エレメント
１０２との間の第４の角度γ1sとが、光ビーム１１２の
検出された反射に基づいて測定される。二次及び基本軸
の角度θｓが、次に、座標系のＸ軸に平行な基準線１１
５に対して、コンピュータ５２２によって決定される。
対応する基本水準点位置１０８及び二次水準点位置１１
０との既知の第１の座標ＰＷ、ＰＹ及び既知の第２の座
標ＳＸ、ＳＹと、対応する逆反射エレメントへの測定さ
れた角度とに基づいて、所定の座標系１００の中の位置
逆反射エレメント１０２の位置がコンピュータ５２２に
よって決定され記憶される。
点位置１１０に再び置かれ、基準逆反射エレメント１０
６が基本水準点位置１０８に再び置かれ、この様子は図
２に示されている。光ビーム１１２が再び回転し、位置
逆反射エレメント１０２と基準逆反射エレメント１０６
とを照射する。指標位置１１４と第１の水準点位置１０
８に置かれた基準逆反射エレメント１０６との間の第３
の角度γｓと、指標位置１１４と位置逆反射エレメント
１０２との間の第４の角度γ1sとが、光ビーム１１２の
検出された反射に基づいて測定される。二次及び基本軸
の角度θｓが、次に、座標系のＸ軸に平行な基準線１１
５に対して、コンピュータ５２２によって決定される。
対応する基本水準点位置１０８及び二次水準点位置１１
０との既知の第１の座標ＰＷ、ＰＹ及び既知の第２の座
標ＳＸ、ＳＹと、対応する逆反射エレメントへの測定さ
れた角度とに基づいて、所定の座標系１００の中の位置
逆反射エレメント１０２の位置がコンピュータ５２２に
よって決定され記憶される。
【００３２】上述の説明は１つの位置逆反射エレメント
１０２の位置決定に向けられたものであるが、当業者に
は、複数の逆反射エレメントの位置が本発明によって決
定され得ることは極めて明らかである。既に指摘したよ
うに、各逆反射エレメントは識別手段を有しており、こ
の識別手段は特定の逆反射エレメントに一意的である特
性をもつ反射された光ビームを生じる。結果として、コ
ンピュータ手段５２２は各逆反射エレメントを区別でき
て、本発明の方法に従ってそれらの位置を別々に計算す
る。
１０２の位置決定に向けられたものであるが、当業者に
は、複数の逆反射エレメントの位置が本発明によって決
定され得ることは極めて明らかである。既に指摘したよ
うに、各逆反射エレメントは識別手段を有しており、こ
の識別手段は特定の逆反射エレメントに一意的である特
性をもつ反射された光ビームを生じる。結果として、コ
ンピュータ手段５２２は各逆反射エレメントを区別でき
て、本発明の方法に従ってそれらの位置を別々に計算す
る。
【００３３】本発明の好適実施例に従えば、位置逆反射
エレメント１０２のＸ及びＹ座標は、位置逆反射エレメ
ント１０２と基準線１１５との間の基本水準点位置１０
８から測定された第１の水準点角度α１を決定すること
によって測定される。この第１の水準点角度α１は、次
の方程式によって計算される。
エレメント１０２のＸ及びＹ座標は、位置逆反射エレメ
ント１０２と基準線１１５との間の基本水準点位置１０
８から測定された第１の水準点角度α１を決定すること
によって測定される。この第１の水準点角度α１は、次
の方程式によって計算される。
【００３４】
【数４】α１＝θｐ＋γｐ−γ1p （１） ここで、γｐは、指標位置１１４と位置逆反射エレメン
ト１０２との間の第１の角度であり、γ1pは、指標位置
１１４と二次水準点位置１１０との間の第２の角度であ
り、θｐは、基準線１１５と二次水準点位置１１０との
間の基本及び二次軸の角度である。
ト１０２との間の第１の角度であり、γ1pは、指標位置
１１４と二次水準点位置１１０との間の第２の角度であ
り、θｐは、基準線１１５と二次水準点位置１１０との
間の基本及び二次軸の角度である。
【００３５】同様に、位置逆反射エレメント１０２と基
準線１１５との間の第２の水準点角度β１は、次の方程
式によって計算される。
準線１１５との間の第２の水準点角度β１は、次の方程
式によって計算される。
【００３６】
【数５】β１＝θｓ＋γｓ−γ1s （２） ここで、γｓは、指標位置１１４と基本水準点位置１０
８に置かれた基準逆反射エレメント１０６との間の第３
の角度であり、γ1sは、指標位置１１４と位置逆反射エ
レメント１０２との間の第４の角度であり、θｓは、基
準線１１５と二次水準点位置１１０との間の第２の基準
角度である。
８に置かれた基準逆反射エレメント１０６との間の第３
の角度であり、γ1sは、指標位置１１４と位置逆反射エ
レメント１０２との間の第４の角度であり、θｓは、基
準線１１５と二次水準点位置１１０との間の第２の基準
角度である。
【００３７】位置逆反射エレメント１０２のＸ及びＹ座
標の値が、次に、第１の水準点角度α１及び第２の水準
点角度β１と、対応する水準点位置ＰＸ、ＰＹ、ＳＸ、
ＳＹの既知の座標とから計算される。位置逆反射エレメ
ント１０２のＸ座標の値は、次の方程式を解くことによ
って得られる。
標の値が、次に、第１の水準点角度α１及び第２の水準
点角度β１と、対応する水準点位置ＰＸ、ＰＹ、ＳＸ、
ＳＹの既知の座標とから計算される。位置逆反射エレメ
ント１０２のＸ座標の値は、次の方程式を解くことによ
って得られる。
【００３８】
【数６】 ＴX＝ ［ＳＹ−（ｔａｎ（β１））（ＳＸ）−ＰＹ＋（ｔａｎ（α１））（ＰＸ）］・ ［ｔａｎ（α１）−ｔａｎ（β１）］-1 （３） Ｙ座標の値は、α１を用いて、次の方程式を解くことに
よって得られる。
よって得られる。
【００３９】
【数７】 ＴYA＝ＰＹ−ｔａｎ（α１）（ＰＸ−ＴX）
（４） そして、β１を用いて、次の方程式を解くことによって
得られる。
（４） そして、β１を用いて、次の方程式を解くことによって
得られる。
【００４０】
【数８】 ＴYB＝ＳＹ−ｔａｎ（β１）（ＳＸ−ＴX）
（５） 位置逆反射エレメント１０２のＸ及びＹ座標を計算する
ことに加えて、次の導関数もまた計算される。
（５） 位置逆反射エレメント１０２のＸ及びＹ座標を計算する
ことに加えて、次の導関数もまた計算される。
【００４１】
【数９】 ｄｘ／ｄα１＝ （１＋ｔａｎ２α１）（ＰＸ−ＳＹ＋（ｔａｎβ１（ＳＸ−ＰＸ）））・ （ｔａｎα１−ｔａｎβ１）-2 （６）
【数１０】 ｄｘ／ｄβ１＝ （１＋ｔａｎ２β１）（ＳＸ−ＰＹ＋（ｔａｎα１（ＰＸ−ＳＸ）））・ （ｔａｎα１−ｔａｎβ１）-2 （７）
【数１１】 ｄｙ／ｄα１＝ （１＋ｔａｎ２α１）（ＴＸ−ＰＸ）＋ｔａｎα１・ｄｘ／ｄα１ （８）
【数１２】 ｄｙ／ｄβ１＝ （１＋ｔａｎ２β１）（ＴＸ−ＳＸ）＋ｔａｎβ１・ｄｘ／ｄβ１ （９）
【数１３】 ｄｘ／ｄTOT＝［（ｄｘ／ｄα１）２＋（ｄｘ／ｄβ１）２］1/2 （１０） コンピュータ５２２は、次に、次の基準を用いて、位置
逆反射エレメント１０２に対する計算された座標のどの
組が最良の精度を与えるかどうかを決定する。
逆反射エレメント１０２に対する計算された座標のどの
組が最良の精度を与えるかどうかを決定する。
【００４２】Ａ．ｄｘ／ｄTOT がｄｘよりも非常に大き
い場合には、ＴＸが位置逆反射エレメント１０２のＸ座
標として記憶され、ｄｘ／ｄTOTがｄｘとして記憶され
る。
い場合には、ＴＸが位置逆反射エレメント１０２のＸ座
標として記憶され、ｄｘ／ｄTOTがｄｘとして記憶され
る。
【００４３】Ｂ．ｄｙ／ｄα１がｄｙよりも非常に大き
い場合には、ＴYAが位置逆反射エレメント１０２のＹ座
標として記憶され、ｄｙ／ｄα１の絶対値がｄｙとして
記憶される。
い場合には、ＴYAが位置逆反射エレメント１０２のＹ座
標として記憶され、ｄｙ／ｄα１の絶対値がｄｙとして
記憶される。
【００４４】Ｃ．ｄｙ／ｄβ１がｄｙよりも非常に大き
い場合には、ＴYBが位置逆反射エレメント１０２のＹ座
標として記憶され、ｄｙ／ｄβ１の絶対値がｄｙとして
記憶される。
い場合には、ＴYBが位置逆反射エレメント１０２のＹ座
標として記憶され、ｄｙ／ｄβ１の絶対値がｄｙとして
記憶される。
【００４５】従って、この基準を用いることによって、
本発明は、位置逆反射エレメント１０２の最も正確に測
定されたＸ及びＹ座標が用いられることを保証する。
本発明は、位置逆反射エレメント１０２の最も正確に測
定されたＸ及びＹ座標が用いられることを保証する。
【００４６】本発明の別の実施例では、図３に中間的水
準点位置１１６として図示されている第３の水準点位置
が用いられて位置逆反射エレメント１０２の座標計算の
精度を向上させる。中間的水準点位置１１６は、第３の
座標に置かれている。
準点位置１１６として図示されている第３の水準点位置
が用いられて位置逆反射エレメント１０２の座標計算の
精度を向上させる。中間的水準点位置１１６は、第３の
座標に置かれている。
【００４７】最初に、光送信・検出手段１０４のオペレ
ータは、入力装置（図示せず）を介してコンピュータ５
２２に、３つの水準点が用いられることを指示する。図
３においては、基準逆反射エレメント１０６が明確にす
る目的のために錯覚として（ｉｎ ｐｈａｎｔｏｍ）示
されている。基準逆反射エレメント１０６は、本発明の
特定のステップの間に、個々の錯覚の領域の１つを占め
るが、この点については以下で詳細に説明する。
ータは、入力装置（図示せず）を介してコンピュータ５
２２に、３つの水準点が用いられることを指示する。図
３においては、基準逆反射エレメント１０６が明確にす
る目的のために錯覚として（ｉｎ ｐｈａｎｔｏｍ）示
されている。基準逆反射エレメント１０６は、本発明の
特定のステップの間に、個々の錯覚の領域の１つを占め
るが、この点については以下で詳細に説明する。
【００４８】中間的水準点モードでは、基準線１１５従
って座標系への走査の角度の基準付けが主たる関心事で
あるが、走査のいくつかは、中間的水準点位置１１６の
第３の座標が知られるまで基準付けできない。従って、
中間的水準点位置１１６の座標が第１に決定されなけれ
ばならない。従来の測量技術を用いて中間的水準点位置
１１６の位置を決定してもよいのだが、本発明の方法に
よれば、より高い精度が得られ、誤差の可能性は低くな
る。本発明の方法は、「直線の交点」の原理を用いて、
中間的水準点位置１１６の座標を決定する。最初に、基
準逆反射エレメント１０６が二次水準点位置１１０に置
かれて、基本及び二次軸の角度θｐが上述の２つの水準
点モードの場合のように計算される。図３の２０４で示
された１つの位置逆反射エレメントと二次水準点位置１
１０との間の角度τ０もまた決定される。
って座標系への走査の角度の基準付けが主たる関心事で
あるが、走査のいくつかは、中間的水準点位置１１６の
第３の座標が知られるまで基準付けできない。従って、
中間的水準点位置１１６の座標が第１に決定されなけれ
ばならない。従来の測量技術を用いて中間的水準点位置
１１６の位置を決定してもよいのだが、本発明の方法に
よれば、より高い精度が得られ、誤差の可能性は低くな
る。本発明の方法は、「直線の交点」の原理を用いて、
中間的水準点位置１１６の座標を決定する。最初に、基
準逆反射エレメント１０６が二次水準点位置１１０に置
かれて、基本及び二次軸の角度θｐが上述の２つの水準
点モードの場合のように計算される。図３の２０４で示
された１つの位置逆反射エレメントと二次水準点位置１
１０との間の角度τ０もまた決定される。
【００４９】次に、基準逆反射エレメント１０６が中間
的水準点位置１１６に再び置かれ、エレメント２０４と
中間的水準点位置１１６との間の角度τ１が決定され
る。次に、第１の内部角度δPIが次の方程式によって決
まる。
的水準点位置１１６に再び置かれ、エレメント２０４と
中間的水準点位置１１６との間の角度τ１が決定され
る。次に、第１の内部角度δPIが次の方程式によって決
まる。
【００５０】
【数１４】δPI＝τ１−τ０ （１１） 光送信・検出手段１０４が、次に、二次水準点位置１１
０に図４に示されるように再び置かれる。基準逆反射エ
レメント１０６が中間的水準点位置１１６に置かれ、角
度τ３が測定される。基準逆反射エレメント１０６は、
基本水準点位置１０８に再び置かれ、角度τ２が測定さ
れる。第２の内部角度δSIが次の方程式によって決ま
る。
０に図４に示されるように再び置かれる。基準逆反射エ
レメント１０６が中間的水準点位置１１６に置かれ、角
度τ３が測定される。基準逆反射エレメント１０６は、
基本水準点位置１０８に再び置かれ、角度τ２が測定さ
れる。第２の内部角度δSIが次の方程式によって決ま
る。
【００５１】
【数１５】δSI＝τ２−τ３ （１２） 基準線１１５従って座標系に対する基本及び中間軸の角
度λPIと二次及び中間軸の角度λPIとを決定するために
は、次の方程式が解かれる。
度λPIと二次及び中間軸の角度λPIとを決定するために
は、次の方程式が解かれる。
【００５２】
【数１６】λPI＝θｐ＋δPI （１３）
【数１７】λSI＝θｐ＋１８０−δSI （１４） 中間的水準点位置１１６の座標は、上述の方程式
（３）、（４）、（５）を用いて計算され、角度λPI、
λSIを、角度α１、β１にそれぞれ代入する。ＩＸ、Ｉ
Ｙで示されている中間的水準点の座標が得られてので、
位置逆反射エレメント１０２がより高い精度をもって測
定され得る。光送信・検出手段１０４と基準逆反射エレ
メント１０６とは、５つの異なる走査の組み合わせで置
かれて、光ビーム１１２の当たるすべての位置逆反射エ
レメントの座標が決定される。よって、位置逆反射エレ
メント１０２、２０２、２０４の座標が、上述の２つの
水準点位置の手続きと同様な方法を用いることにより各
走査の組み合わせから計算される。
（３）、（４）、（５）を用いて計算され、角度λPI、
λSIを、角度α１、β１にそれぞれ代入する。ＩＸ、Ｉ
Ｙで示されている中間的水準点の座標が得られてので、
位置逆反射エレメント１０２がより高い精度をもって測
定され得る。光送信・検出手段１０４と基準逆反射エレ
メント１０６とは、５つの異なる走査の組み合わせで置
かれて、光ビーム１１２の当たるすべての位置逆反射エ
レメントの座標が決定される。よって、位置逆反射エレ
メント１０２、２０２、２０４の座標が、上述の２つの
水準点位置の手続きと同様な方法を用いることにより各
走査の組み合わせから計算される。
【００５３】特に、エレメントの座標が、次の走査の組
み合わせのそれぞれに対して計算される。計算されるた
めには位置逆反射エレメントは走査の両方で得られなけ
ればならないことに注意すべきである。
み合わせのそれぞれに対して計算される。計算されるた
めには位置逆反射エレメントは走査の両方で得られなけ
ればならないことに注意すべきである。
【００５４】
【表１】 走査［０］は、光送信・検出手段１０４が基本水準点位
置１０８にあり、基準逆反射エレメント１０６が二次水
準点位置１１０にある場合に生じる。走査［１］は、光
送信・検出手段１０４が基本水準点位置１０８にあり、
基準逆反射エレメント１０６が中間的水準点位置１１６
にある場合に生じる。走査［２］は、光送信・検出手段
１０４が二次水準点位置１１０にあり、基準逆反射エレ
メント１０６が中間的水準点位置１１６にある場合に生
じる。走査［３］は、光送信・検出手段１０４が二次水
準点位置１１０にあり、基準逆反射エレメント１０６が
基本水準点位置１０８にある場合に生じる。最後に、走
査［４］は、光送信・検出手段１０４が中間的水準点位
置１１６にあり、基準逆反射エレメント１０６が基本水
準点位置１０８にある場合に生じる。方程式（６）〜
（１０）から決定される座標計算の導関数が再び用いら
れて、どの値が最も正確かが決定される。
置１０８にあり、基準逆反射エレメント１０６が二次水
準点位置１１０にある場合に生じる。走査［１］は、光
送信・検出手段１０４が基本水準点位置１０８にあり、
基準逆反射エレメント１０６が中間的水準点位置１１６
にある場合に生じる。走査［２］は、光送信・検出手段
１０４が二次水準点位置１１０にあり、基準逆反射エレ
メント１０６が中間的水準点位置１１６にある場合に生
じる。走査［３］は、光送信・検出手段１０４が二次水
準点位置１１０にあり、基準逆反射エレメント１０６が
基本水準点位置１０８にある場合に生じる。最後に、走
査［４］は、光送信・検出手段１０４が中間的水準点位
置１１６にあり、基準逆反射エレメント１０６が基本水
準点位置１０８にある場合に生じる。方程式（６）〜
（１０）から決定される座標計算の導関数が再び用いら
れて、どの値が最も正確かが決定される。
【００５５】また、これらの導関数は、Ｘ座標及びＹ座
標の両方に対する導関数の値が所定の最大のＸ及びＹ導
関数の値よりも小さくなるまで連続的な走査の組み合わ
せを利用しても計算できる。例えば、Ｘ及びＹ座標の値
は、走査［０］と走査［２］とから計算できる。正確に
計算されたＸ及びＹ座標の導関数は、上述のように方程
式（６）〜（１０）を用いて計算できる。その結果のＸ
及びＹ導関数の値は、それぞれの最大の導関数の値と比
較される。Ｘの導関数の値が最大のＸの導関数の値より
も小さい場合には、計算されたＸ座標の値は位置逆反射
エレメントのＸ座標として用いられる。同様に、Ｙの導
関数の値が最大のＹの導関数の値よりも小さい場合に
は、計算されたＹ座標の値は位置逆反射エレメントのＹ
座標として用いられる。計算されたＸ及びＹの導関数の
値の１つ又は両方がその対応する最大値よりも小さくな
い場合には、上のリストの連続的な走査の組み合わせ
を、位置逆反射エレメントのＸ及びＹ座標の受け入れら
れる値が決定されるまで用いる。
標の両方に対する導関数の値が所定の最大のＸ及びＹ導
関数の値よりも小さくなるまで連続的な走査の組み合わ
せを利用しても計算できる。例えば、Ｘ及びＹ座標の値
は、走査［０］と走査［２］とから計算できる。正確に
計算されたＸ及びＹ座標の導関数は、上述のように方程
式（６）〜（１０）を用いて計算できる。その結果のＸ
及びＹ導関数の値は、それぞれの最大の導関数の値と比
較される。Ｘの導関数の値が最大のＸの導関数の値より
も小さい場合には、計算されたＸ座標の値は位置逆反射
エレメントのＸ座標として用いられる。同様に、Ｙの導
関数の値が最大のＹの導関数の値よりも小さい場合に
は、計算されたＹ座標の値は位置逆反射エレメントのＹ
座標として用いられる。計算されたＸ及びＹの導関数の
値の１つ又は両方がその対応する最大値よりも小さくな
い場合には、上のリストの連続的な走査の組み合わせ
を、位置逆反射エレメントのＸ及びＹ座標の受け入れら
れる値が決定されるまで用いる。
【００５６】本発明の別の実施例では、本発明の方法
は、既に簡単に説明し更に詳しくは米国特許第５０７６
６９０号で開示されているシステム等の位置検知システ
ムを初期化ないしセットアップして、１つ又は複数の逆
反射エレメントの位置が当初は知られていない座標系の
中でそのシステムを動作させるのに用いられる。逆反射
エレメントの位置を決定した後で、位置検知システム
は、所定の座標系の中の点の位置を決定することができ
る。従来技術における位置検知システムの動作について
はここではこれ以上述べない。本発明は、１つ又は複数
の逆反射エレメントの位置の最初の決定にだけ関するも
のであるからである。
は、既に簡単に説明し更に詳しくは米国特許第５０７６
６９０号で開示されているシステム等の位置検知システ
ムを初期化ないしセットアップして、１つ又は複数の逆
反射エレメントの位置が当初は知られていない座標系の
中でそのシステムを動作させるのに用いられる。逆反射
エレメントの位置を決定した後で、位置検知システム
は、所定の座標系の中の点の位置を決定することができ
る。従来技術における位置検知システムの動作について
はここではこれ以上述べない。本発明は、１つ又は複数
の逆反射エレメントの位置の最初の決定にだけ関するも
のであるからである。
【００５７】位置検知システムを初期化するためには、
オペレータは、基本水準点位置１０８及び二次水準点位
置１１０の座標をコンピュータ５２２に入力する。光送
信・検出手段１０４は基本水準点位置１０８に置かれ、
基準逆反射エレメント１０６は二次水準点位置１１０に
置かれる。次に、適切な角度の測定が上述のように行わ
れる。光送信・検出手段１０４と基準逆反射エレメント
１０６との位置が変えられて更に角度の測定がされる。
少なくとも３つの静止した逆反射エレメントの位置が知
られた後にで、位置検知システムがセットアップされ
て、座標系１００の中の点の位置を連続的に決定する。
更に、上述のように、第３の水準点が、好ましくは用い
られて、この初期化手続きの精度を向上させる。
オペレータは、基本水準点位置１０８及び二次水準点位
置１１０の座標をコンピュータ５２２に入力する。光送
信・検出手段１０４は基本水準点位置１０８に置かれ、
基準逆反射エレメント１０６は二次水準点位置１１０に
置かれる。次に、適切な角度の測定が上述のように行わ
れる。光送信・検出手段１０４と基準逆反射エレメント
１０６との位置が変えられて更に角度の測定がされる。
少なくとも３つの静止した逆反射エレメントの位置が知
られた後にで、位置検知システムがセットアップされ
て、座標系１００の中の点の位置を連続的に決定する。
更に、上述のように、第３の水準点が、好ましくは用い
られて、この初期化手続きの精度を向上させる。
【００５８】２水準点及び３水準点手続きの両方に関し
て角度測定を行い、少なくとも１つの逆反射エレメント
の座標を決定し、位置検知システムを初期化するための
コンピュータ５２２に記憶されるソフトウェアの代表的
なリストを、参考資料として添付した。
て角度測定を行い、少なくとも１つの逆反射エレメント
の座標を決定し、位置検知システムを初期化するための
コンピュータ５２２に記憶されるソフトウェアの代表的
なリストを、参考資料として添付した。
【００５９】以上で、本発明に係る少なくとも１つの逆
反射エレメントの位置を決定する方法及びシステムを、
詳細に、好適実施例によって説明したが、冒頭の特許請
求の範囲によって画定される発明の範囲から離れること
なく修正や改変が可能であることは明らかである。
反射エレメントの位置を決定する方法及びシステムを、
詳細に、好適実施例によって説明したが、冒頭の特許請
求の範囲によって画定される発明の範囲から離れること
なく修正や改変が可能であることは明らかである。
【図１】本発明の方法及びシステムが応用される、既知
の座標の基本水準点位置及び二次水準点位置と、光送信
・検出手段と、逆反射エレメントと、位置逆反射エレメ
ントとを含む４つの壁によって画定された構成された環
境の平面図である。
の座標の基本水準点位置及び二次水準点位置と、光送信
・検出手段と、逆反射エレメントと、位置逆反射エレメ
ントとを含む４つの壁によって画定された構成された環
境の平面図である。
【図２】本発明の方法及びシステムが応用される、既知
の座標の基本水準点位置及び二次水準点位置と、光送信
・検出手段と、逆反射エレメントと、位置逆反射エレメ
ントとを含む４つの壁によって画定された構成された環
境の平面図である。
の座標の基本水準点位置及び二次水準点位置と、光送信
・検出手段と、逆反射エレメントと、位置逆反射エレメ
ントとを含む４つの壁によって画定された構成された環
境の平面図である。
【図３】本発明の方法及びシステムの別の実施例が応用
される、基本水準点位置及び二次水準点位置と、光送信
・検出手段と、基準逆反射エレメントと、３つの位置逆
反射エレメントとを含む４つの壁によって画定された構
成された環境の平面図である。
される、基本水準点位置及び二次水準点位置と、光送信
・検出手段と、基準逆反射エレメントと、３つの位置逆
反射エレメントとを含む４つの壁によって画定された構
成された環境の平面図である。
【図４】本発明の方法及びシステムの別の実施例が応用
される、基本水準点位置及び二次水準点位置と、光送信
・検出手段と、基準逆反射エレメントと、３つの位置逆
反射エレメントとを含む４つの壁によって画定された構
成された環境の平面図である。
される、基本水準点位置及び二次水準点位置と、光送信
・検出手段と、基準逆反射エレメントと、３つの位置逆
反射エレメントとを含む４つの壁によって画定された構
成された環境の平面図である。
【図５】レーザに基礎を置く位置付けシステムの光送信
・検出手段の一部を除いた側面図である。
・検出手段の一部を除いた側面図である。
【図６】図５の回転部材の、一部を拡大した平面図であ
る。
る。
【図７】本発明の初期化システムを支持する、ソフトウ
ェアに制御された、ハードウェア・インターフェースの
概略のブロック図である。
ェアに制御された、ハードウェア・インターフェースの
概略のブロック図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 レオン・ビー・シー・デヴォス アメリカ合衆国オハイオ州45424，ハーバ ー・ハイツ，ディアー・クノールズ・ドラ イブ 6520 (72)発明者 ジェームズ・アーサー・シュナイダー アメリカ合衆国オハイオ州45378，ヴェロ ーナ，ピー・オー・ボックス 695，イー スト・メイン・ストリート 227
Claims (23)
- 【請求項１】 Ｘ軸を有する所定の座標系に置かれた少
なくとも１つの位置逆反射エレメントの位置を決定する
方法において、 （ａ）光の回転ビームを送信し、前記光のビームの反射
を検出し、前記光のビームの前記回転に沿って指標（イ
ンデックス）位置を提供する、光送信・検出手段を提供
するステップと、 （ｂ）前記光のビームを反射して前記光送信・検出手段
の方向に戻すことのできる基準逆反射エレメントを提供
するステップと、 （ｃ）前記光送信・検出手段を、前記座標系の中の既知
の第１の座標における基本水準点位置に置くステップ
と、 （ｄ）前記基準逆反射エレメントを、前記座標系の中の
既知の第２の座標における二次水準点位置に置くステッ
プと、 （ｅ）前記光のビームを送信して、前記光のビームの第
１の回転の間に、前記少なくとも１つの位置逆反射エレ
メントと前記基準逆反射エレメントとを照射するステッ
プと、 （ｆ）前記光のビームの前記第１の回転を、それが前記
指標位置と前記少なくとも１つの位置逆反射エレメント
と前記基準逆反射エレメントとの間を移動する間にモニ
タするステップと、 （ｇ）前記光送信・検出手段を前記第２の水準点位置
に、前記基準逆反射エレメントを前記基本水準点位置
に、再度置くステップと、 （ｈ）前記光のビームを送信して、前記光のビームの前
記第２の回転の間に、前記少なくとも１つの位置逆反射
エレメントと前記基準逆反射エレメントとを照射するス
テップと、 （ｉ）前記光のビームの前記第２の回転を、それが前記
指標位置と前記少なくとも１つの位置逆反射エレメント
と前記基準逆反射エレメントとの間を移動する間にモニ
タするステップと、 （ｊ）前記座標系の中の前記少なくとも１つの位置逆反
射エレメントの位置を、前記第１の座標と前記第２の座
標と前記光のビームの前記第１及び第２の回転と前記基
準位置とに基づいて決定するステップと、 を有することを特徴とする方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の少なくとも１つの位置逆
反射エレメントの位置を決定する方法において、 光送信・検出手段を提供するステップが、光送信・検出
手段であって該光送信・検出手段の方向とは無関係に前
記Ｘ軸に平行な基準位置を提供する光送信・検出手段を
提供するステップを含んでおり、 前記少なくとも１つの位置逆反射エレメントの位置を決
定する前記ステップが、前記光のビームの前記第１及び
第２の回転を、前記基準位置に対して基準付けるステッ
プを含むことを特徴とする方法。 - 【請求項３】 請求項１記載の少なくとも１つの位置逆
反射エレメントの位置を決定する方法において、前記光
のビームの前記第１の回転をモニタする前記ステップ
と、前記光のビームの前記第２の回転をモニタする前記
ステップとが、 部材であって周縁部を有し前記周縁部に置かれており前
記部材の旋回を複数の一般に等しい部分的旋回に分解す
る複数のアパーチャを更に有する部材を回転軸上に設置
するステップと、 前記部材が回転する際の前記複数のアパーチャの隣接す
る対それぞれの間の時間微分を登録するステップと、を
更に含むことを特徴とする方法。 - 【請求項４】 請求項３記載の少なくとも１つの位置逆
反射エレメントの位置を決定する方法において、前記複
数のアパーチャの前記隣接する対それぞれの間を補間し
て前記複数のアパーチャの前記隣接する対それぞれの間
の正確な角度を決定するステップを更に含むことを特徴
とする方法。 - 【請求項５】 請求項２記載の少なくとも１つの位置逆
反射エレメントの位置を決定する方法において、前記少
なくとも１つの位置逆反射エレメントの位置を決定する
前記ステップが、 前記少なくとも１つの位置逆反射エレメントと前記基準
位置との間の第１の水準点角度を、前記光のビームの前
記第１の回転に基づいて決定するステップと、 前記逆反射エレメントと前記基準位置との間の第２の水
準点角度を、前記光のビームの前記第２の回転に基づい
て決定するステップと、 前記逆反射エレメントに対するＸ座標の値を、前記第１
及び第２の座標と前記第１及び第２の水準点角度とから
決定するステップと、 を含むことを特徴とする方法。 - 【請求項６】 請求項５記載の少なくとも１つの位置逆
反射エレメントの位置を決定する方法において、前記少
なくとも１つの逆反射エレメントに対するＸ座標の値を
決定する前記ステップが、方程式 【数１】Ｘ＝［ＳＹ−（ｔａｎ（β１））（ＳＸ）−Ｐ
Ｙ＋（ｔａｎ（α１））（ＰＸ）］・［ｔａｎ（α１）
−ｔａｎ（β１）］-1 但し、この方程式で、ＳＸ及びＳＹは前記第２の座標の
Ｘ及びＹ座標の値であり、ＰＸ及びＰＹは前記第１の座
標のＸ及びＹ座標の値であり、α１及びβ１はそれぞれ
前記第１及び第２の水準点角度であるが、を解くステッ
プを含むことを特徴とする方法。 - 【請求項７】 Ｘ軸を有する所定の座標系に置かれた少
なくとも１つの位置逆反射エレメントの位置を決定する
方法において、 （ａ）光の回転ビームを送信し、前記光のビームの反射
を検出し、前記光のビームの前記回転に沿って指標位置
を提供する、光送信・検出手段を提供するステップと、 （ｂ）前記光のビームを反射して前記光送信・検出手段
の方向に戻すことのできる基準逆反射エレメントを提供
するステップと、 （ｃ）第３の座標に置かれた中間的水準点位置を提供す
るステップと、 （ｄ）前記光送信・検出手段を、前記座標系の中の既知
の第１の座標における基本水準点位置に置くステップ
と、 （ｅ）前記基準逆反射エレメントを、前記座標系の中の
既知の第２の座標における二次水準点位置に置くステッ
プと、 （ｆ）前記光のビームを送信して、前記光のビームの第
１の回転の間に、前記少なくとも１つの位置逆反射エレ
メントと前記基準逆反射エレメントとを照射するステッ
プと、 （ｇ）前記光のビームの前記第１の回転を、それが前記
指標位置と前記少なくとも１つの位置逆反射エレメント
と前記基準逆反射エレメントとの間を移動する間にモニ
タするステップと、 （ｈ）前記基準逆反射エレメントを前記中間的水準点位
置に再度置くステップと、 （ｉ）前記光のビームを送信して、前記光のビームの第
２の回転の間に、前記少なくとも１つの位置逆反射エレ
メントと前記基準逆反射エレメントとを照射するステッ
プと、 （ｊ）前記光のビームの第２の回転を、それが前記指標
位置と前記少なくとも１つの位置逆反射エレメントと前
記基準逆反射エレメントとの間を移動する間にモニタす
るステップと、 （ｋ）前記光送信・検出手段を前記二次的水準点位置に
再度置くステップと、 （ｌ）前記光のビームを送信して、前記光のビームの第
３の回転の間に、前記少なくとも１つの位置逆反射エレ
メントと前記基準逆反射エレメントとを照射するステッ
プと、 （ｍ）前記光のビームの第３の回転を、それが前記指標
位置と前記少なくとも１つの位置逆反射エレメントと前
記基準逆反射エレメントとの間を移動する間にモニタす
るステップと、 （ｎ）前記基準逆反射エレメントを前記基本水準点位置
に再度置くステップと、 （ｏ）前記光のビームを送信して、前記光のビームの第
４の回転の間に、前記少なくとも１つの位置逆反射エレ
メントと前記基準逆反射エレメントとを照射するステッ
プと、 （ｐ）前記光のビームの第４の回転を、それが前記指標
位置と前記少なくとも１つの位置逆反射エレメントと前
記基準逆反射エレメントとの間を移動する間にモニタす
るステップと、 （ｑ）前記光送信・検出手段を前記中間的水準点位置に
再度置くステップと、 （ｒ）前記光のビームを送信して、前記光のビームの第
５の回転の間に、前記少なくとも１つの位置逆反射エレ
メントと前記基準逆反射エレメントとを照射するステッ
プと、 （ｓ）前記光のビームの第５の回転を、それが前記指標
位置と前記少なくとも１つの位置逆反射エレメントと前
記基準逆反射エレメントとの間を移動する間にモニタす
るステップと、 （ｔ）前記座標系の中の前記少なくとも１つの位置逆反
射エレメントの位置を、前記第１、第２、第３の座標と
前記光のビームの前記第１、第２、第３、第４、第５の
回転の中の少なくとも２つとに基づいて決定するステッ
プと、 を有することを特徴とする方法。 - 【請求項８】 請求項７記載の少なくとも１つの位置逆
反射エレメントの位置を決定する方法において、光送信
・検出手段を提供する前記ステップが、 光送信・検出手段であって該光送信・検出手段の方向と
は無関係に前記Ｘ軸に平行な基準位置を指示することが
できる光送信・検出手段を提供するステップを含んでお
り、 前記少なくとも１つの位置逆反射エレメントの位置を決
定する前記ステップが、前記光のビームの前記第１、第
２、第３、第４、第５の回転を、前記基準位置に対して
基準付けるステップを含むことを特徴とする方法。 - 【請求項９】 請求項６記載の少なくとも１つの位置逆
反射エレメントの位置を決定する方法において、前記光
のビームの前記第１、第２、第３、第４、第５の回転を
モニタする前記ステップが、 部材であって周縁部を有し該周縁部に置かれており前記
部材の旋回を複数の一般に等しい部分的旋回に分解する
複数のアパーチャを更に有する部材を回転軸上に設置す
るステップと、 前記部材が回転する際の前記複数のアパーチャの隣接す
る対それぞれの間の時間微分を登録するステップと、 を更に含むことを特徴とする方法。 - 【請求項１０】 請求項７記載の少なくとも１つの位置
逆反射エレメントの位置を決定する方法において、前記
少なくとも１つの位置逆反射エレメントの位置を決定す
る前記ステップが （ｔ）前記少なくとも１つの位置逆反射エレメントに対
する１つのＸ座標の値と１つのＹ座標の値とを、前記光
のビームの前記基準位置と前記第１、第２、第３の座標
と前記第１、第２、第３、第４、第５の回転の中の少な
くとも２つとに基づいて計算するステップと、 （ｕ）最大のＸ導関数の値を設定するステップと、 （ｖ）最大のＹ導関数の値を設定するステップと、 （ｘ）前記計算されたＸ座標の値の導関数を計算してＸ
導関数の値を得るステップと、 （ｙ）前記計算されたＹ座標の値の導関数を計算してＹ
導関数の値を得るステップと、 （ｚ）前記Ｘ導関数の値を前記最大のＸ導関数の値と比
較するステップと、 （ａａ）前記Ｙ導関数の値を前記最大のＹ導関数の値と
比較するステップと、 （ｂｂ）前記Ｘ導関数の値が前記最大のＸ導関数の値よ
りも小さい場合には、前記計算されたＸ座標の値を前記
少なくとも１つの位置逆反射エレメントの前記Ｘ座標と
して用いるステップと、 （ｃｃ）前記Ｙ導関数の値が前記最大のＹ導関数の値よ
りも小さい場合には、前記計算されたＹ座標の値を前記
少なくとも１つの位置逆反射エレメントの前記Ｙ座標と
して用いるステップと、 （ｄｄ）前記光のビームの前記第１、第２、第３、第
４、第５の回転の中の少なくとも２つを用いて、Ｘ導関
数の値とＹ導関数の値とが前記最大のＸ導関数の値と前
記最大のＹ導関数の値とよりもそれぞれ小さくなるま
で、ステップ（ｔ）からステップ（ｃｃ）までを反復す
るステップと、 を含むことを特徴とする方法。 - 【請求項１１】 請求項７記載の少なくとも１つの位置
逆反射エレメントの位置を決定する方法において、前記
少なくとも１つの位置逆反射エレメントの位置を決定す
る前記ステップが前記少なくとも１つの位置逆反射エレ
メントに対する少なくとも２つのＸ座標の値と少なくと
も２つのＹ座標の値とを、前記光のビームの前記基準位
置と前記第１、第２、第３の座標と前記第１、第２、第
３、第４、第５の回転とに基づいて計算するステップ
と、 前記少なくとも２つのＸ座標の値を比較して最も正確な
Ｘ座標の値を決定するステップと、 前記少なくとも２つのＹ座標の値を比較して最も正確な
Ｙ座標の値を決定するステップと、 前記最も正確なＸ座標の値と前記最も正確なＹ座標の値
とを前記少なくとも１つの位置逆反射エレメントの前記
座標として用いるステップと、 を含むことを特徴とする方法。 - 【請求項１２】 請求項１１記載の少なくとも１つの位
置逆反射エレメントの位置を決定する方法において、前
記少なくとも２つのＸ座標の値を比較する前記ステップ
と前記少なくとも２つのＹ座標の値を比較する前記ステ
ップとが、前記少なくとも２つのＸ及びＹ座標の値それ
ぞれの導関数をとるステップを含むことを特徴とする方
法。 - 【請求項１３】 請求項７記載の少なくとも１つの位置
逆反射エレメントの位置を決定する方法において、第３
の座標に置かれた中間的水準点位置を提供する前記ステ
ップが、前記光送信・検出手段と前記基準逆反射エレメ
ントと前記少なくとも１つの位置逆反射エレメントとを
用いて前記第３の座標を決定するステップを含むことを
特徴とする方法。 - 【請求項１４】 光送信・検出手段であって光の回転ビ
ームを送信し前記光のビームの反射を検出し前記光のビ
ームの前記回転に沿って指標位置を提供し該光送信・検
出手段の前記方向とは無関係に前記Ｘ軸に平行な基準位
置を提供する光送信・検出手段を有しており、Ｘ軸を有
する所定の座標系に置かれた点の位置を決定することが
できる位置検知システムを初期化する方法において、 （ａ）前記光のビームを反射して前記光送信・検出手段
の方向に戻すことのできる基準逆反射エレメントを提供
するステップと、 （ｂ）前記光送信・検出手段を、前記座標系の中の既知
の第１の座標における基本水準点位置に置くステップ
と、 （ｃ）前記基準逆反射エレメントを、前記座標系の中の
既知の第２の座標における二次水準点位置に置くステッ
プと、 （ｄ）前記光のビームを送信して、前記光のビームの第
１の回転の間に、前記少なくとも１つの位置逆反射エレ
メントと前記基準逆反射エレメントとを照射するステッ
プと、 （ｅ）前記ビームの第１の回転角をそれが前記指標位置
から前記少なくとも１つの位置逆反射エレメントへ移動
する際に、前記ビームの第２の回転角をそれが前記指標
位置から前記基準逆反射エレメントへ移動する際に、前
記光のビームの前記第１の回転の間に測定するステップ
と、 （ｆ）前記光送信・検出手段を前記二次水準点位置に、
前記基準逆反射エレメントを前記基本水準点位置に、再
度置くステップと、 （ｇ）前記光のビームを送信して、前記光のビームの前
記第２の回転の間に、前記少なくとも１つの位置逆反射
エレメントと前記基準逆反射エレメントとを照射するス
テップと、 （ｈ）前記ビームの第３の回転角をそれが前記指標位置
から前記少なくとも１つの位置逆反射エレメントへ移動
する際に、前記ビームの第４の回転角をそれが前記指標
位置から前記基準逆反射エレメントへ移動する際に、前
記光のビームの前記第２の回転の間に測定するステップ
と、 （ｉ）前記少なくとも１つの位置逆反射エレメントの位
置を、前記第１の座標と前記第２の座標と前記光のビー
ムの前記第１、第２、第３、第４の回転角とに基づいて
決定するステップと、 （ｊ）前記少なくとも１つの位置逆反射エレメントの位
置を用いて、前記座標系における点の位置を決定するス
テップと、 を有することを特徴とする方法。 - 【請求項１５】 請求項１４記載の位置検知システムを
初期化する方法において、前記少なくとも１つの位置逆
反射エレメントの位置を決定する前記ステップが、 前記少なくとも１つの位置逆反射エレメントと前記基準
位置との間の第１の水準点角度を、前記光のビームの前
記第１及び第２の回転角に基づいて決定するステップ
と、 前記少なくとも１つの位置逆反射エレメントと前記基準
位置との間の第２の水準点角度を、前記光のビームの前
記第３及び第４の回転角に基づいて決定するステップ
と、 前記少なくとも１つの位置逆反射エレメントに対するＸ
座標の値を、前記第１及び第２の座標と前記第１及び第
２の水準点角度とに基づいて決定するステップと、 を含むことを特徴とする方法。 - 【請求項１６】 請求項１５記載の位置検知システムを
初期化する方法において、前記少なくとも１つの位置逆
反射エレメントの位置を決定する前記ステップが、前記
光のビームの前記第１、第２、第３、第４の回転角を翻
訳して前記基準位置に基準付けられるようにするステッ
プを含むことを特徴とする方法。 - 【請求項１７】 請求項１４記載の位置検知システムを
初期化する方法において、前記少なくとも１つの逆反射
エレメントに対するＸ座標の値を決定する前記ステップ
が、方程式 【数２】Ｘ＝［ＳＹ−（ｔａｎ（β１））（ＳＸ）−Ｐ
Ｙ＋（ｔａｎ（α１））（ＰＸ）］・［ｔａｎ（α１）
−ｔａｎ（β１）］-1 但し、この方程式で、ＳＸ及びＳＹは前記第２の座標の
Ｘ及びＹ座標の値であり、ＰＸ及びＰＹは前記第１の座
標のＸ及びＹ座標の値であり、α１及びβ１はそれぞれ
前記第１及び第２の水準点角度であるが、を解くステッ
プを含むことを特徴とする方法。 - 【請求項１８】 請求項１４記載の位置検知システムを
初期化する方法において、第１、第２、第３、第４の角
度を測定する前記ステップが、 部材であって周縁部を有し前記周縁部に置かれており前
記部材の旋回を複数の一般に等しい部分的旋回に分解す
る複数のアパーチャを更に有する部材を回転軸上に設置
するステップと、 前記部材が回転する際の前記複数のアパーチャの隣接す
る対それぞれの間の時間微分を登録するステップと、を
更に含むことを特徴とする方法。 - 【請求項１９】 請求項１８記載の位置検知システムを
初期化する方法において、前記複数のアパーチャの前記
隣接する対それぞれの間を補間して前記複数のアパーチ
ャの前記隣接する対それぞれの間の正確な角度を決定す
るステップを更に含むことを特徴とする方法。 - 【請求項２０】 Ｘ軸を有する所定の座標系に置かれた
少なくとも１つの位置逆反射エレメントの位置を決定す
るシステムにおいて、 基本水準点位置と二次水準点位置に置くことのできる光
送信・検出手段であって、光の回転ビームを発生し、前
記光のビームの回転に沿って指標位置を提供し、前記光
送信・検出手段の方向とは無関係に前記Ｘ軸に平行な基
準位置を提供し、前記基本及び二次水準点位置と前記少
なくとも１つの位置逆反射エレメントとの他方に置かれ
た基準逆反射エレメントからの前記光のビームの反射を
検出し、前記光送信・検出手段が前記基本水準点位置に
置かれている場合には前記光のビームの前記反射に応答
して複数の第１の信号を発生し、前記光送信・検出手段
が前記二次水準点位置に置かれている場合には前記光の
ビームの前記反射に応答して複数の第２の信号を発生す
る光送信・検出手段と、 前記座標系における前記少なくとも１つの位置逆反射エ
レメントの前記位置を、前記基準位置と前記複数の第１
の信号と前記複数の第２の信号と前記基本及び二次水準
点位置の前記既知の第１及び第２の座標とから計算する
コンピュータ手段と、 を備えることを特徴とするシステム。 - 【請求項２１】 請求項２０記載のシステムにおいて、
前記位置逆反射エレメントが、光を反射する識別手段を
該エレメントの上に含んでおり、前記光は前記位置逆反
射エレメントを一意的に識別する該識別手段が発生した
情報を含むことを特徴とするシステム。 - 【請求項２２】 請求項１９記載のシステムにおいて、
前記光送信・検出手段が、 光のビームを発生する手段と、 前記光のビームを実質的に一定の回転角速度で前記少な
くとも１つの位置逆反射エレメントと前記基準逆反射エ
レメントとの方向に射影する手段と、 前記ビームの前記回転の間の前記逆反射エレメントそれ
ぞれの照射に対応する前記少なくとも１つの位置逆反射
エレメントと前記基準逆反射エレメントとから反射した
前記光のビームを受け取る手段と、 前記光のビームを受け取る手段が前記指標位置と前記少
なくとも１つの位置逆反射エレメントと前記基準逆反射
エレメントとに対して置かれている複数の角度を示す複
数の角度信号を送信する手段と、 を備えることを特徴とするシステム。 - 【請求項２３】 請求項２２記載のシステムにおいて、
複数の角度信号を送信する前記手段が、 前記ビームと共に回転する部材であって、周縁部を有し
更に該周縁部の周囲に角度的に離間して置かれ前記部材
の旋回を複数の一般に等しい部分的旋回に分解する複数
のエレメントを有する部材と、 前記部材が回転する際に前記エレメントそれぞれが所定
の点を通過する運動を検出して複数の角度信号を発生す
る手段と、 を備えることを特徴とするシステム。
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|---|---|---|---|
| US08/015,816 US5301005A (en) | 1993-02-10 | 1993-02-10 | Method and apparatus for determining the position of a retroreflective element |
| US015816 | 1993-02-10 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06265307A true JPH06265307A (ja) | 1994-09-20 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5338074A Pending JPH06265307A (ja) | 1993-02-10 | 1993-12-28 | 逆反射エレメントの位置を決定する方法及び装置 |
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1993
- 1993-02-10 US US08/015,816 patent/US5301005A/en not_active Expired - Fee Related
- 1993-12-28 JP JP5338074A patent/JPH06265307A/ja active Pending
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5301005A (en) | 1994-04-05 |
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