JPS59214704A - レ−ザ−を用いた自動測量装置 - Google Patents

レ−ザ−を用いた自動測量装置

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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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laser
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distance
spot
controller
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宮原 建士
Hisashi Sakiyama
崎山 久史
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MATSUKU KK
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MATSUKU KK
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C15/00Surveying instruments or accessories not provided for in groups G01C1/00 - G01C13/00
    • G01C15/002Active optical surveying means
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/86Combinations of lidar systems with systems other than lidar, radar or sonar, e.g. with direction finders
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/16Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using electromagnetic waves other than radio waves

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Electromagnetism (AREA)
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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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。
(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。
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。
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。
(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。
(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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
(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、
【図面の簡単な説明】
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

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 11.1  レーザー発振器及び光測圧器を・一体に保
    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。
JP58089543A 1983-05-21 1983-05-21 レ−ザ−を用いた自動測量装置 Granted JPS59214704A (ja)

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JP58089543A JPS59214704A (ja) 1983-05-21 1983-05-21 レ−ザ−を用いた自動測量装置
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

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JPS59214704A true JPS59214704A (ja) 1984-12-04
JPH0474649B2 JPH0474649B2 (ja) 1992-11-26

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ID=13973727

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