JPS59214704A - Automatic device using laser - Google Patents
Automatic device using laserInfo
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- JPS59214704A JPS59214704A JP58089543A JP8954383A JPS59214704A JP S59214704 A JPS59214704 A JP S59214704A JP 58089543 A JP58089543 A JP 58089543A JP 8954383 A JP8954383 A JP 8954383A JP S59214704 A JPS59214704 A JP S59214704A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
ｍ 発明の技術分野
本発明は、トンネルの路線工事等におけ、るレーザーを
用いた自動測量装量に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Technical Field of the Invention The present invention relates to automatic surveying equipment using a laser in tunnel route construction and the like.
（２）従来技術とその問題点
トンネル、道路或いはパイプライン等の線形工事には線
路測量が工事進行の大きな担い手となる。(2) Prior art and its problems In linear construction work such as tunnels, roads, pipelines, etc., track surveying plays a major role in the progress of the construction work.
近年発展の目覚しいレーＶ゛−を用いた各種測定装置の
恩恵によって、殊（・Ｃ距離測定、直線性を測定する精
度が飛躍的に向上してきた。ところが道路乃至トンネル
等が曲線的に方向を変える場合、設計通りの曲１腺を求
めるには手間と時間が相かり、特殊技術も要求される。Thanks to the benefits of various measuring devices using the remarkable development of laser beams in recent years, the accuracy of distance measurement and linearity measurement has improved dramatically.However, when roads, tunnels, etc. When changing, it takes a lot of time and effort to obtain the same tune as designed, and special techniques are also required.
たとえば道路に正確な曲率を持たせる場合、一方法とし
てトランシットを用いた肉視による測量かある。曲線乃
至円弧上の基準点にトラ／ジットを配置し、基偲点から
測量点の距離とトランシットの偏角を組み合わせた座標
関係から設計通りの路線を求める。曲線の測量の原理は
どのような方法を採っても基本的には上述のトラ／ジッ
トを用いた場合と同じである。しかし、トラ／ジット等
を用いた従来の装置では測量が非能率的であり、測定積
置も極めて低いものであった。For example, if you want to give a road an accurate curvature, one method is to visually survey it using a transit vehicle. A transit/judge is placed at a reference point on a curve or arc, and the route as designed is determined from the coordinate relationship that combines the distance from the reference point to the survey point and the declination of the transit. No matter which method is used, the principle of curve measurement is basically the same as when using the above-mentioned tra/sit. However, with conventional devices using track/jit etc., surveying was inefficient and the measurement accuracy was extremely low.
（３）発明の目的
本発明は上記従来の実情に鑑みてなさノ９．たものであ
や、取扱いが簡便で、極めて高い精度で曲線乃至円弧状
を含む路線の測量が自動的に行なうことのできるレーザ
ーを用いた自動測量装置を提供することを目的とするも
のである。(3) Purpose of the Invention The present invention was made in view of the above-mentioned conventional circumstances. The object of the present invention is to provide an automatic surveying device using a laser that is easy to handle and can automatically survey routes including curves and arcs with extremely high accuracy.
（４）発明の特徴
本発明の特徴は、レーザー発振器と光測圧器を一体に首
振ｐ可能な架台に固定し、上記レーザー発振器からのレ
ーザー光を受光してレーザー光のスポット位置座標を検
出する位置検出ターゲットと、上記光測圧器から投光さ
れた光を反射させる測距用ターゲットを移動体に取シ付
けたことにある。以下、不発明を図面に基づいて説明す
る。(4) Features of the invention The feature of the present invention is that a laser oscillator and an optical pressure meter are fixed together on a swingable mount, and the laser beam from the laser oscillator is received to detect the spot position coordinates of the laser beam. A position detection target for detecting a position and a distance measuring target for reflecting light projected from the optical pressure measuring device are attached to a moving body. Hereinafter, the invention will be explained based on the drawings.
（５）発明の一実施例
第１図ｉｄ本発明の円曲縁自動選定測量装置の一実施例
の概略図である。(5) One Embodiment of the Invention FIG. 1 is a schematic diagram of an embodiment of the automatic curved edge selection surveying device of the present invention.
図中１は反射ターゲット２に赤外光を投射しその反射光
を拾って距離を測定する光測圧器で、ｐ）乙。In the figure, 1 is an optical pressure meter that projects infrared light onto a reflective target 2 and picks up the reflected light to measure distance, p) B.
３はレーザー発振器である。上記光測圧器１とレーザー
発Ｊ最器３とが常に同一方向に光を照射するようらｒ振
９１ノ可１１ヒな架台４に一体に保持固定している。４
′は架台４の首振シ運動用の迫従装謂である。3 is a laser oscillator. The optical pressure measuring device 1 and the laser emitting device 3 are integrally held and fixed on a frame 4 having an r vibration of 91° and 11° so that they always emit light in the same direction. 4
' is a so-called follow-up device for the oscillating movement of the pedestal 4.
５はレーザー発振器３からのレーザー光すを受けその受
光スポットＳの位置座標を検出する位置検出ターゲット
である。この（５ｒ置検出ターゲツト５はハウジング６
の前面にスクリーン７を設け、内部にイメージセンサ等
のカメラ８を設けて成る。Reference numeral 5 denotes a position detection target that receives the laser beam from the laser oscillator 3 and detects the position coordinates of the light receiving spot S. This (5r position detection target 5 is the housing 6
A screen 7 is provided on the front surface of the device, and a camera 8 such as an image sensor is provided inside.
第１図に示す実施例では反射ターゲット２を位置検出タ
ーゲット５のハウジングの一部に取り付けているが、こ
れらターゲットを据え何けるトンネル用ンールドマシン
に分離して取シ付けてもよく、或いはスクリーン７の一
部に反射手段を設けてターゲット２としてもよい。In the embodiment shown in FIG. 1, the reflective target 2 is attached to a part of the housing of the position detection target 5, but these targets may be attached separately to the tunnel machine where the targets are installed, or the screen 7 The target 2 may be provided by providing a reflecting means in a part of the target.
１０１ｄ同期コントローラである。この同期コントロー
ラ１０は、カメラ８からのビデオ信号をサンプリングし
て、レーザースポット位置の水平、垂直（以下ｒＸＪ
、ｒＹＪという。）両方向の偏位を検出するようになっ
ておシ、また光測圧器１からの距離信号を受けｙ、ａ、
表示するようになっている。１１はカメラ８の映像を表
示するモニターテレビ（ＣＲＴ ）である。101d synchronous controller. This synchronous controller 10 samples the video signal from the camera 8 to determine the horizontal and vertical positions of the laser spot (hereinafter referred to as rXJ).
, rYJ. ) y, a,
It is designed to be displayed. Reference numeral 11 denotes a monitor television (CRT) for displaying images from the camera 8.
１２はレーザー投射方向修Ｖのだめに、架台４の追従装
置４′を駆動制御するための追従コントローラである。Reference numeral 12 denotes a follow-up controller for driving and controlling the follow-up device 4' of the pedestal 4 in order to adjust the laser projection direction.
該追従コントローラ１２は、同期コントローラ１０から
レーザ“−スポット位置のＸ。The tracking controller 12 receives the laser "-X" of the spot position from the synchronous controller 10.
Ｙデータ及び距離信号を受は取シ、レーザーが位首検出
ターゲット５から外れないよう監視し、必要に応じてレ
ーザー投射方向の修正を行なうようになっている。また
、レーザーの方向修正を行なった場合には、その修正の
データをターゲット５表面でのＸ、Ｙ方向の変位ΔＸ、
ΔＹおよび修正を竹なった時点のターゲット２１での距
離を同期コントｏ−ラ１０から受けたデータに付加して
ホストプロセッサ＋ｊ１３に送るようになっている。It receives and receives Y data and distance signals, monitors the laser so that it does not deviate from the head detection target 5, and corrects the laser projection direction as necessary. In addition, when the direction of the laser is corrected, the data of the correction is used as the displacement ΔX in the X and Y directions on the surface of the target 5,
ΔY and the distance at the target 21 at the time of correction are added to the data received from the synchronization controller 10 and sent to the host processor +j13.
ホストプロセッサ１３は通従コン）Ｏ−ラ１２力・らの
データを演算加工し掘削状況の設計基線からのずれを監
子兄′するようになって゛いる。ホストプロセッサ２受
光
或いはＣＲＴｌｌで表示される。The host processor 13 calculates and processes data from the conventional controller 12 and monitors deviations of excavation conditions from the design baseline. It is displayed on the host processor 2 light reception or CRTll.
以上の構成の測量装置の使用に際して、計画線を予め求
めておき、ホストプロセッサ１３に入力しておく。これ
は磁気テープ或い（は磁気ディスク等の補助記憶変改で
あっても良い。When using the surveying apparatus with the above configuration, a planned line is determined in advance and inputted to the host processor 13. This may be a modified auxiliary storage such as a magnetic tape (or a magnetic disk).
測量の手順として第２図に一例として示すように、先ず
、レーザー発振器３及び光測圧器１を設計線Ｃの始点乃
至始点における接ＷＲＸ上に基準点ｐｏを設定して据え
付ける。−万、ターゲット５の中心を設計線の始点Ｐ１
に位置づける。従って、この時ターゲット５のスクリー
ンＬＩＣは第３図体〕に示すようにＸ軸の中心にレーザ
ースポットＳ１が位置する。勿論、同時に光測圧器１の
投射光は反射プリズムのターゲット２に当て正反射させ
るようにして距離ｔ１を実時間で認識できるようにして
おく。As an example of the surveying procedure, as shown in FIG. 2 as an example, first, the laser oscillator 3 and the optical pressure meter 1 are installed by setting a reference point po on the tangent WRX between the starting point and the starting point of the design line C. -10,000, the center of target 5 is the starting point of the design line P1
Positioned as Therefore, at this time, on the screen LIC of the target 5, the laser spot S1 is located at the center of the X axis as shown in the third figure. Of course, at the same time, the projected light from the optical pressure meter 1 is made to hit the target 2 of the reflecting prism and be specularly reflected so that the distance t1 can be recognized in real time.
工事進行に伴ってターゲット５を設計、線に沿って前進
させることになる。設計線は曲線を含んでいても良い。As construction progresses, Target 5 will be designed and moved forward along the line. The design line may include a curve.
たとえば、スクリーン１が１／−ザー発振器３から長さ
ｔ２離れた位置Ｐ２に達したとすると、ビームスボッ）
Ｓ２はスクリーン上で原点Ｏに位置してたＳｌから長さ
Ｘ２７’？け離へたところに位置する。このスポットｓ
２の位置はカメラ８で検出これ同期コントローラ１ｏで
Ｘ、Ｙ座標に変えられ追従コントローラ１２及びホスト
プロセッサ１３に送られる。ホストプロセッサ７３には
また、光測圧器１かもの距離データ１２が送られてきて
おシ、この距離データに対応する位置プログラムデータ
と実測［直Ｘ２が比較され、そこに差が認められれば、
偏差の方向と量をＣＲＴ ｉｌに表示乃至プリンタ１４
から出力する。こうした測定は曲線Ｃのどの点において
も実行でき、或いは連続的（（偏差量を検出する事も可
能である。For example, if the screen 1 reaches a position P2 that is a length t2 away from the 1/- laser oscillator 3, then the beam
S2 is the length X27' from Sl located at the origin O on the screen? Located in a remote location. This spot s
The position of 2 is detected by the camera 8, converted into X and Y coordinates by the synchronous controller 1o, and sent to the tracking controller 12 and host processor 13. The host processor 73 also receives the distance data 12 of the optical pressure meter 1, compares the position program data corresponding to this distance data with the actual measurement [direct X2], and if a difference is found there.
Display direction and amount of deviation on CRT ill or printer 14
Output from. Such measurements can be carried out at any point on the curve C or continuously (it is also possible to detect the amount of deviation.
ターゲット５か設計曲線に沿って更に進んで行くト、レ
ーザースポット位置はターゲット５上を移動し測定限界
（・て達する。この時折たに再度の測−川を行なって原
点を設定しても良いが、不実Ｍ（ｉ ’ｔｌｌで（ｄ原
点設定の手間を可能な限シ省くため、次のような方式を
採っている。As the target 5 moves further along the design curve, the laser spot position moves on the target 5 and reaches the measurement limit.The origin may be set by performing another measurement from time to time. However, in order to save the trouble of setting the origin as much as possible with M(i'tll), the following method is adopted.
スクリーン７に一定の測定領域を設定しておき、その壇
！＄ｆにレーザースポットが達すると、追従コン）ｏ−
ラ１２が作動し、架台４に設けた追従装置４′を駆動し
、レーザースポットがスクリーン７の原点Ｏ付近に戻る
贅で架台４を回動させる。Set a certain measurement area on screen 7, and use that stage! When the laser spot reaches $f, the tracking controller) o-
The laser 12 is activated, drives the follow-up device 4' provided on the pedestal 4, and rotates the pedestal 4 so that the laser spot returns to the vicinity of the origin O of the screen 7.
この吉きのレーザー光の移動を第２図に示す。第２図に
おいてＲ１は設刷曲線Ｃの始点における接線であり、Ｒ
２は上記のレーザー首振９を行なった後のレーザー光で
ある。Figure 2 shows this successful movement of laser light. In FIG. 2, R1 is the tangent at the starting point of the printing curve C;
2 is the laser beam after the above-mentioned laser oscillation 9 has been performed.
い１、レーザーＲ１を振ってＲ２に来た時のスボソトヲ
８３′とすると、同期コントローラ１ｏがらはＳ ３／
のＸ、Ｙｌｉ標が送らｈ７て来る。追従コン）ｏ−ラ１
２はそのデータを受けてＳ３’ト３３１７）移動ベクト
ルの成分ΔＸ、ΔＹを演算、記憶し、’Ｉｌたその時の
距離データを同期コントローラ１０からのＸ、Ｙデータ
に付加してホストプロセッサ１３に送る。ホストプロセ
ッサ１３は、追従コントローラ１２からのＸ、Ｙ、ΔＸ
、ΔＹ、Ｌ（距離）データを、演算する事によってター
ゲット５のその時のＲ１からのずれを知る事が出来、そ
の演算結果を前もって入力された計画線データと比較し
て工事の進行状況を知る事が出来る。この場合、レーザ
ー発振器３の首振シの制御を角度で行なうと、精度を出
す事は非常に困難であるが、本発明の場合はスクリーン
Ｔ上のレーザースポットの移動距離で制御を行なう為、
距離りに殆ど関係無くレーザーの精密な首振りを行なう
事が出来る。1. Suppose that when the laser R1 is swung and it reaches R2, the synchronous controller 1o is S 3/
X, Yli mark is sent h7. Follower controller) o-ra 1
2 receives the data and calculates and stores the components ΔX and ΔY of the movement vector in step 3317), adds the distance data at that time to the X and Y data from the synchronous controller 10, and sends it to the host processor 13. send. The host processor 13 receives X, Y, and ΔX from the tracking controller 12.
, ΔY, L (distance) data, it is possible to know the deviation of the target 5 from R1 at that time, and the progress status of the construction can be known by comparing the calculation result with the planning line data input in advance. I can do things. In this case, if the oscillation of the laser oscillator 3 is controlled by angle, it is very difficult to achieve accuracy, but in the case of the present invention, control is performed by the moving distance of the laser spot on the screen T.
The laser can be swung precisely regardless of distance.
このようにする事によシレーザースポットが測定領域か
ら犬きくはみ出す前に、レーザースポットが測定領域内
に戻す事が、出来る。また上記の説明ではレーザースポ
ットを原点Ｏ付近に戻したのであるが、原点付近に限る
ものではなく、ターゲットの移動の傾向が予め解ってい
れば、レーザー発振器の誼振りの回数が出来るだけ少な
くなるよう々位置にレーザースポットを移動させる方が
好ましい。By doing this, the laser spot can be brought back into the measurement area before it extends too far out of the measurement area. Also, in the above explanation, the laser spot is returned to the vicinity of the origin O, but this is not limited to the vicinity of the origin, and if the movement tendency of the target is known in advance, the number of times the laser oscillator oscillates will be reduced as much as possible. It is preferable to move the laser spot to a certain position.
以下同様の操作により、レーザーＲ１、Ｒ２の届く児通
し距離内は再測量をせずに、自動的に高精度の測量を行
なう事が出来る。By performing similar operations, it is possible to automatically perform high-precision surveying within the reachable distance of lasers R1 and R2 without having to re-survey.
以上の手順で曲線Ｃを連続的に測定する事が出来る。Ｘ
、Ｙ軸双方について同様な測定が出来る事は勿論である
。Curve C can be measured continuously by the above procedure. X
, it goes without saying that similar measurements can be made on both the Y-axis and Y-axis.
（６）発明の効果
以−ヒ訟明したように、本発明によれば、レーザー発振
器と光測圧器を首振り回部な架台（、で固定し、レーザ
ー発振器からのレーザー光を受光してレーザー光のスポ
ット位置座標を検出する位置検出ターゲットと、光測圧
器からの投射光全反射させるターゲットを拶動体に固定
し、移動体の移動に伴なって変位する位置検出ターゲッ
ト上のレーザー光スポットの座標装着を予じめ設定して
おいた設計変差値と比較するようにしているブこめ、割
面線路の曲率との偏差が高い精度で；測定てきると共に
、自動測定が可能で特殊な測量技術も必要なく、取り扱
いが極めて簡単なレーザーを用いた自動測量装置が提供
できる。更に１．との装置はｍにトンネル工事のみに適
用されるのでなく、一般土木工事、或いは学術研究試験
に供すこともでき、測定イ・幾器として広範な用途が期
待できるなどの利点もある、(6) Effects of the Invention According to the present invention, a laser oscillator and an optical pressure meter are fixed on a mount (, which is a swinging part), and the laser beam from the laser oscillator is received. A position detection target that detects the spot position coordinates of the laser beam and a target that totally reflects the projected light from the optical pressure meter are fixed to a moving object, and the laser light spot on the position detection target is displaced as the moving object moves. The coordinate mounting is compared with the preset design deviation value, and the deviation from the curvature of the split surface line can be measured with high precision; automatic measurement is also possible and special It is possible to provide an automatic surveying device using a laser that does not require advanced surveying techniques and is extremely easy to handle.Furthermore, the device described in 1. is not only applicable to tunnel construction, but also general civil engineering work or academic research testing. It also has the advantage that it can be used for a wide range of purposes as a measurement instrument.
図面は本発明の一実施例を示しだもので、第１図（はレ
ーザーを用いた自動測量装置の概略構成図、第２図は同
上装置による測量原理を示す説明［□□□、第３１ＭＩ
（Ａ） 、 （ＢＪはスクリーン上のレーザースポット
移動状態の一例と示す説明図である。
１・・・光測圧器、２・・・測距用ターゲット、３・・
・レーザー発振器、４・・・架台、５・・・位置検出用
ターゲット。
４斤許出願人 マツク株式会社
代理人弁理士 吉 １）芳 春
第１図The drawings show one embodiment of the present invention, and FIG. 1 (shows a schematic diagram of the configuration of an automatic surveying device using a laser), and FIG. 2 shows an explanation of the principle of surveying using the same device [
(A), (BJ is an explanatory diagram showing an example of a laser spot movement state on a screen. 1... Optical pressure meter, 2... Target for distance measurement, 3...
・Laser oscillator, 4... Mount, 5... Target for position detection. 4 loaf license applicant Matsuku Co., Ltd. Patent attorney Yoshi 1) Yoshiharu Figure 1
Claims (1)
持し同一方向に向けた状態で首振り可能な架台に固定し
、上記架台から離間した位置に該レーザー発振器、ｆ）
・らのレーザー光を受光し受光スポットの位置座標を検
出する位置検出用ターゲットと、上記光測圧器からの光
を反射させる測距用ターゲットを移動体に取９付け、両
ターゲットの移動ＩＣよって位置検出用ターゲット上で
変化する受光スポットの位置座標及び移動距離の変化計
に基づき移動軌跡を求めることを特徴とするレーザーを
用のだ自動測量装置。 （２） ターゲットに測定領域を設定可能であり、レ
ーザースポットが該測定領鞍から大きくはみ出すＡ＋Ｊ
Ｋ １該レーザースポツトが測定領域内に戻るように
レーザー投光器の首振フを行なう事を特徴とする特許請
求の範囲第１項に記載のレーザーを用いた自動測量装置
。 （３） レーザー投光器の首振シをターゲット上のレ
ーザースポットの移動を監視して行なう事を特徴とする
特許請求の範囲第２項に記載のレーザーを用いた自動測
量装置。[Claims] 11.1 A laser oscillator and an optical pressure meter are held together and fixed to a swingable pedestal while facing in the same direction, and the laser oscillator is placed at a position separated from the pedestal, f)
・Attach a position detection target that receives the laser beam from above and detect the position coordinates of the light-receiving spot, and a distance measurement target that reflects the light from the optical pressure meter to a moving body, and use the movement IC of both targets to An automatic surveying device that uses a laser and is characterized by determining a movement trajectory based on the position coordinates of a light-receiving spot that changes on a position detection target and a change meter of movement distance. (2) A+J where a measurement area can be set on the target and the laser spot extends far beyond the measurement area;
K1: The automatic surveying device using a laser according to claim 1, characterized in that the laser projector is oscillated so that the laser spot returns to the measurement area. (3) The automatic surveying device using a laser according to claim 2, wherein the laser projector is oscillated by monitoring the movement of a laser spot on a target.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58089543A JPS59214704A (en) | 1983-05-21 | 1983-05-21 | Automatic device using laser |
| US06/612,560 US4671654A (en) | 1983-05-21 | 1984-05-21 | Automatic surveying apparatus using a laser beam |
| GB08412941A GB2143396B (en) | 1983-05-21 | 1984-05-21 | Beam riding location system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58089543A JPS59214704A (en) | 1983-05-21 | 1983-05-21 | Automatic device using laser |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59214704A true JPS59214704A (en) | 1984-12-04 |
| JPH0474649B2 JPH0474649B2 (en) | 1992-11-26 |
Family
ID=13973727
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58089543A Granted JPS59214704A (en) | 1983-05-21 | 1983-05-21 | Automatic device using laser |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59214704A (en) |
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