激光測量系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通過利用激光受光裝置來接收旋轉(zhuǎn)激光射出裝置所旋轉(zhuǎn)照射的激光來進行測量該激光受光裝置的位置的激光測量系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]例如，已知有在伴隨土木工程等的測量中，使用將激光進行旋轉(zhuǎn)照射的旋轉(zhuǎn)激光射出裝置，利用靶將從上述裝置旋轉(zhuǎn)照射出的激光進行反射，基于該反射光來測量該靶的相對于與旋轉(zhuǎn)軸正交的平面的傾斜角以及高度(例如，參照專利文獻I)。
[0003]另外，在上述測量中，已知的激光測量系統(tǒng)具備:旋轉(zhuǎn)激光射出裝置、以及可以接收從上述裝置發(fā)出的激光來進行以旋轉(zhuǎn)激光射出裝置為基準的位置的測量的激光受光裝置。在上述激光測量系統(tǒng)中，可以基于激光受光裝置中的激光的受光信號來測量上述激光受光裝置所設置的位置的相對于旋轉(zhuǎn)激光射出裝置的照射光軸的高低角以及高度。
[0004]然而，上述旋轉(zhuǎn)激光射出裝置例如包括:可以相對于主體箱體繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)體；以及設置在該旋轉(zhuǎn)體上的射出規(guī)定的激光的激光射出機構(gòu)的射出部。在該旋轉(zhuǎn)激光射出裝置中，為了對旋轉(zhuǎn)體以及激光射出機構(gòu)的射出部進行保護、防水而設置有覆蓋旋轉(zhuǎn)體(射出部)的上方的頂板部。由于該頂板部覆蓋可以相對于主體箱體旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)體的上方，因此該頂板部與主體箱體之間且在旋轉(zhuǎn)體的外側(cè)需要設置上下方向上連續(xù)的支承柱。
[0005]在旋轉(zhuǎn)激光射出裝置中，在使旋轉(zhuǎn)體相對于主體箱體旋轉(zhuǎn)之時，從激光射出機構(gòu)的射出部射出的激光橫穿過支承柱，因此該支承柱有時會遮擋上述激光的一部分。因此，在旋轉(zhuǎn)激光射出裝置中，難以在旋轉(zhuǎn)體(射出部)的旋轉(zhuǎn)方向上的支承柱所設置的位置處恰當?shù)厣涑黾す?。因此，在使用該旋轉(zhuǎn)激光射出裝置的激光測量系統(tǒng)中，即便是利用激光受光裝置接收到由支承柱遮擋的激光，也難以確?；谠摻邮盏臏y量的精度。因此，對于該激光測量系統(tǒng)而言，在旋轉(zhuǎn)激光射出裝置中，考慮到如下方案:在旋轉(zhuǎn)體(射出部)的旋轉(zhuǎn)方向上設定激光(其一部分)被支承柱遮擋的規(guī)定的區(qū)域(以下，也稱為遮光區(qū)域)，即便是激光受光裝置接收到在該遮光區(qū)域射出的激光，也不實施基于該接收光的測量。
[0006](現(xiàn)有技術(shù)文獻)
[0007](專利文獻)
[0008]專利文獻1:日本特開2003-65762號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009](發(fā)明所要解決的問題)
[0010]但是，在上述激光測量系統(tǒng)中，根據(jù)旋轉(zhuǎn)激光射出裝置中的旋轉(zhuǎn)體(射出部)的旋轉(zhuǎn)方向的位置、即旋轉(zhuǎn)體(射出部)的以旋轉(zhuǎn)軸為中心的旋轉(zhuǎn)姿態(tài)(旋轉(zhuǎn)角)來設定遮光區(qū)域。因而，上述遮光區(qū)域也會包含激光(其一部分)未被支承柱遮擋的情況。因此，在上述激光測量系統(tǒng)中，會發(fā)生無論激光受光裝置所接收到的激光是否不被支承柱所遮擋而恰當?shù)厣涑?，由于包含于所設定的遮光區(qū)域而不實施基于激光受光裝置所接收的激光的測量的情況。因而，在上述的激光測量系統(tǒng)中，會不恰當?shù)乜s窄可以進行合適的測量的區(qū)域。
[0011]姿態(tài)本發(fā)明鑒于上述情況而提出，目的在于提供可以防止測量品質(zhì)的降低，又可以防止將可以進行合適的測量的區(qū)域不恰當?shù)乜s窄的激光測量系統(tǒng)。
[0012](解決問題的措施)
[0013]為了解決上述的問題，基于本申請的一個實施方式的激光測量系統(tǒng)是具備旋轉(zhuǎn)照射激光的旋轉(zhuǎn)激光射出裝置、以及接收從上述旋轉(zhuǎn)激光射出裝置射出的激光而進行受光位置的測量的激光受光裝置的激光測量系統(tǒng)，其特征在于，上述旋轉(zhuǎn)激光射出裝置具有主體箱體、以及以作為出射方向的照射光軸可以相對于上述主體箱體旋轉(zhuǎn)的方式支承于上述主體箱體的激光射出機構(gòu)，基于上述激光受光裝置所接收到的激光的上述照射光軸相對于上述主體箱體的旋轉(zhuǎn)姿態(tài)、以及上述激光受光裝置所接收到的激光的相對于包含上述照射光軸的基準面的高低角，來進行上述激光受光裝置所接收到的激光是否是從上述旋轉(zhuǎn)激光射出裝置恰當?shù)厣涑龅募す獾呐袛唷?br>[0014](發(fā)明效果)
[0015]根據(jù)本發(fā)明的激光測量系統(tǒng)，可以防止測量品質(zhì)的降低，又可以防止將可以進行測量的區(qū)域不恰當?shù)乜s窄。
[0016]在上述結(jié)構(gòu)之外，上述旋轉(zhuǎn)激光射出裝置具有控制整體的動作的射出側(cè)控制部，上述激光受光裝置具有控制整體的動作的受光側(cè)控制部，上述受光側(cè)控制部從上述射出側(cè)控制部獲取上述旋轉(zhuǎn)姿態(tài)，并且根據(jù)上述激光受光裝置所接收到的激光來獲取上述高低角，來進行上述激光受光裝置所接收到的激光是否是從上述旋轉(zhuǎn)激光射出裝置恰當?shù)厣涑龅募す獾呐袛?，因此在激光受光裝置(受光側(cè)控制部)接收到激光的步驟中，可以恰當?shù)剡M行上述激光是否是恰當?shù)厣涑龅募す獾呐袛唷?br>[0017]在上述結(jié)構(gòu)之外，上述射出側(cè)控制部將表示上述旋轉(zhuǎn)姿態(tài)的旋轉(zhuǎn)姿態(tài)信號疊加在上述旋轉(zhuǎn)激光射出裝置所旋轉(zhuǎn)照射的激光上，上述受光側(cè)控制部從上述激光受光裝置所接收到的激光的上述旋轉(zhuǎn)姿態(tài)信號中獲取上述旋轉(zhuǎn)姿態(tài)，據(jù)此受光側(cè)控制部能夠容易且可靠地獲取激光受光裝置所接收到的激光的照射光軸相對于主體箱體的旋轉(zhuǎn)姿態(tài)的信息。
[0018]在上述結(jié)構(gòu)之外，上述旋轉(zhuǎn)激光射出裝置將具有在與上述照射光軸正交的平面上隔開間隔而平行地延伸的2個照射光線以及在它們之間傾斜地架設在一方的上端與另一方的下端的照射光線的激光進行旋轉(zhuǎn)照射，上述受光側(cè)控制部基于上述激光受光裝置所接收到的從上述旋轉(zhuǎn)激光射出裝置射出的激光的上述各照射光線的時間間隔來獲取上述高低角，據(jù)此受光側(cè)控制部能夠更容易且可靠地恰當獲取激光受光裝置所接收到激光的相對于包含照射光軸的基準面的高低角。
[0019]在上述結(jié)構(gòu)之外，上述旋轉(zhuǎn)激光射出裝置以隨著遠離射出位置而展寬的逐漸展開而呈扇狀的扇狀光束來形成上述各照射光線，因此無論激光受光裝置(受光側(cè)控制部)與旋轉(zhuǎn)激光射出裝置的距離如何，都能夠容易且適當?shù)貜慕邮盏郊す馇笕∠鄬τ诎丈涔廨S的基準面的高低角。
[0020]在上述結(jié)構(gòu)之外，上述主體箱體具有柱部分，在上述激光射出機構(gòu)中使上述照射光軸旋轉(zhuǎn)時上述照射光軸橫切上述柱部分，上述受光側(cè)控制部判斷由上述旋轉(zhuǎn)姿態(tài)和上述高低角所確定并由上述激光受光裝置所接收到的激光的光線狀態(tài)是否進入基于上述柱部分相對于上述激光射出機構(gòu)的位置關(guān)系的遮光區(qū)域，據(jù)此進行上述激光受光裝置所接收到的激光是否是從上述旋轉(zhuǎn)激光射出裝置恰當?shù)厣涑龅募す獾呐袛?。因而，能夠容易且恰當?shù)嘏袛嗍瞧鹨蛴诒恢糠终趽醵磸男D(zhuǎn)激光射出裝置恰當?shù)厣涑龅募す狻?br>[0021]在上述結(jié)構(gòu)之外，上述主體箱體能夠?qū)⑸鲜黾す馍涑鰴C構(gòu)支承為傾斜，上述旋轉(zhuǎn)激光射出裝置具有檢測上述激光射出機構(gòu)相對于上述主體箱體的傾斜狀態(tài)的傾斜狀態(tài)檢測部，上述受光側(cè)控制部能夠經(jīng)由上述射出側(cè)控制部獲取上述傾斜狀態(tài)檢測部所檢測出的上述傾斜狀態(tài)，并根據(jù)上述傾斜狀態(tài)的變化來變更上述遮光區(qū)域。因而，能夠更恰當?shù)嘏c實際的旋轉(zhuǎn)激光射出裝置(激光射出機構(gòu)相對于主體箱體的傾斜狀態(tài))對應，來判斷接收到的激光是否是從上述旋轉(zhuǎn)激光射出裝置恰當?shù)厣涑龅募す猓軌蚋煽康胤乐箤⒖梢赃M行測量的區(qū)域不恰當?shù)乜s窄。
[0022]在上述結(jié)構(gòu)之外，上述旋轉(zhuǎn)激光射出裝置具有檢測上述激光射出機構(gòu)相對于鉛垂方向的傾斜的鉛垂狀態(tài)檢測部和將上述激光射出機構(gòu)相對于上述主體箱體的傾斜及其方向進行調(diào)節(jié)的傾斜機構(gòu)，據(jù)此，即便對于基準面相對于水平面以任意的角度向任意的方向傾斜的激光，也能夠根據(jù)旋轉(zhuǎn)激光射出裝置的狀態(tài)(激光射出機構(gòu)相對于主體箱體的傾斜狀態(tài))來恰當?shù)剡M行是否是恰當?shù)厣涑龅募す獾呐袛唷?br>[0023]在具備將激光進行旋轉(zhuǎn)照射的旋轉(zhuǎn)激光射出裝置和接收從上述旋轉(zhuǎn)激光射出裝置射出的激光來進行受光位置的測量的激光受光裝置的激光測量系統(tǒng)中，基于上述旋轉(zhuǎn)激光射出裝置中的旋轉(zhuǎn)方向的、基于上述激光受光裝置的受光位置的旋轉(zhuǎn)角和相對于包含上述旋轉(zhuǎn)激光射出裝置的照射光軸的基準面的、基于上述激光受光裝置的受光位置的高低角，來進行上述激光受光裝置所接收到的來自上述旋轉(zhuǎn)激光射出裝置的激光是否是恰當?shù)厣涑龅募す獾呐袛?，?jù)此能夠防止測量品質(zhì)的降低，并且能夠防止將可以測量的區(qū)域不恰當?shù)乜s窄。
【附圖說明】
[0024]圖1是示意性地表示本發(fā)明所涉及的實施例的激光測量系統(tǒng)10(旋轉(zhuǎn)激光射出裝置11以及激光受光裝置12)的說明圖。
[0025]圖2是為了說明激光測量系統(tǒng)10的旋轉(zhuǎn)激光射出裝置11的結(jié)構(gòu)而用示意性的剖面表示的說明圖。
[0026]圖3是為了說明旋轉(zhuǎn)激光射出裝置11的激光射出機構(gòu)31的結(jié)構(gòu)而用示意性的剖面表示的說明圖。
[0027]圖4是旋轉(zhuǎn)激光射出裝置11的結(jié)構(gòu)用功能模塊表示的說明圖。
[0028]圖5是激光受光裝置12的結(jié)構(gòu)用功能模塊表示的說明圖。
[0029]圖6是用于說明激光測量系統(tǒng)10中的測量概要的說明圖，(a)表示旋轉(zhuǎn)激光射出裝置11 (上述射出部)和激光受光裝置12 (上述受光部71)處于相等的高度位置的情形，(b)表示(a)的狀態(tài)下的由激光受光裝置12的接收的情況，(c)表示激光受光裝置12(受光部71)相對于旋轉(zhuǎn)激光射出裝置11 (射出部)處于較高的高度位置的情形，(d)表示(c)的狀態(tài)下的由激光受光裝置12的接收的情況。
[0030]圖7是旋轉(zhuǎn)激光射出裝置11的射出側(cè)控制部61以及旋轉(zhuǎn)角檢測部65的結(jié)構(gòu)用功能模塊來表示的說明圖。
[0031]圖8是表示旋轉(zhuǎn)角檢測部65的編碼器39所輸出的旋轉(zhuǎn)檢測信號和射出側(cè)控制部61的旋轉(zhuǎn)姿態(tài)信號生成電路81 (其VCO 81b)所輸出的旋轉(zhuǎn)姿態(tài)信號Sr的一個例子的圖表，其中橫軸表示旋轉(zhuǎn)體23 (照射光軸Ai)距離基準位置的旋轉(zhuǎn)角度(度)。
[0032]圖9是激光受光裝置12的受光信號處理部72的結(jié)構(gòu)用功能模塊來表示的說明圖。
[0033]圖10是為了利用激光受光裝置12的受光信號處理部72的光線狀態(tài)檢測處理來說明來自受光部71的受光信號的變化的情形的一個例子的圖表，(a)是縱軸作為輸出強度、橫軸作為時間來表示來自受光部71的受光信號，(b)是縱軸作為輸出強度、橫軸作為時間來表示利用ADC 91b變換為數(shù)字信號的受光信號，(c)是縱軸作為強度、橫軸作為頻率來表示受光信號的頻率的成分比。
[0034]圖11是用于說明作為旋轉(zhuǎn)激光射出裝置11的射出位置的激光射出機構(gòu)31的射出部相對于各支承柱26的位置關(guān)系的變化的形態(tài)的說明圖，(a)是表示射出部框體32(激光射出機構(gòu)31)相對于主體箱體24不傾斜的狀態(tài)，(b)是表示在(a)的狀態(tài)下從與照射光軸Ai正交的方向觀察的情形，(c)是表示射出部框體32 (激光射出機構(gòu)31)相對于主體箱體24傾斜的狀態(tài)。
[0035]圖12是為了說明遮光區(qū)域As以及遮光區(qū)域As’而利用以從激光射出機構(gòu)31的射出部觀察的基準面Pb為基準(O度)的高低角Θ V來表示縱軸，利用以從激光射出機構(gòu)31的射出部觀察的以射出部框體32的中心軸線(旋轉(zhuǎn)軸Ar)作為中心的旋轉(zhuǎn)方向(水平角方向)上的設置了支承柱26的位置作為基準(O度)的水平角(旋轉(zhuǎn)角)來表示橫軸的圖表，(a)是表示射出部框體32 (激光射出機構(gòu)31)相對于主體箱體24不傾斜的狀態(tài)下的遮光區(qū)域As，(b)是表示射出部框體32 (激光射出機構(gòu)31)相對于主體箱體24傾斜的狀態(tài)下的遮光區(qū)域As，(c)是表示僅考慮射出部框體32 (激光射出機構(gòu)31)相對于主體箱體24不傾斜的狀態(tài)的遮光區(qū)域As’，(d)是表示考慮射出部框體32 (激光射出機構(gòu)31)相對于主體箱體24傾斜的狀態(tài)的所有的形態(tài)的遮光區(qū)域As’。
[0036]圖13是表示本實施例中的受光側(cè)控制部73所執(zhí)行的操作判斷處理內(nèi)容的流程圖。
【具體實施方式】
[0037]以下，參照附圖對本申請發(fā)明的激光測量系統(tǒng)的發(fā)明的實施方式進行說明。
[0038](實施例)
[0039]使用圖1至圖13對作為本發(fā)明所涉及的激光測量系統(tǒng)的一個實施例的激光測量系統(tǒng)10進行說明。如圖1所示，本實施例的激光測量系統(tǒng)10具備旋轉(zhuǎn)激光射出裝置11和激光受光裝置12。在上述激光測量系統(tǒng)10中，將旋轉(zhuǎn)激光射出裝置11設置在已知點X，將激光受光裝置12設置在所希望的測量位置上。而且，在激光測量系統(tǒng)10中，旋轉(zhuǎn)激光射出裝置11以恒定的速度將測量用激光光線L旋轉(zhuǎn)照射，激光受光裝置12接收所照射的測量用激光光線L來對其受光信號進行運算處理，據(jù)此測量以旋轉(zhuǎn)激光射出裝置11 (已知點X)作為基準的激光受光裝置12 (所要測量的位置)的位置。
[0040]上述旋轉(zhuǎn)激光射出裝置11安裝在設置于已知點X的三腳架13上，據(jù)此設置于上述已知點X。旋轉(zhuǎn)激光射出裝置11具有構(gòu)成向三腳架13安裝的部位的底座21、固定在上述底座21上的主體部22、以及以旋轉(zhuǎn)自如的方式設置在上述主體部22上的旋轉(zhuǎn)體23。如下所述，旋轉(zhuǎn)激光射出裝置11在主體部22的內(nèi)側(cè)使旋轉(zhuǎn)體23以恒定的速度旋轉(zhuǎn)，并且從下述的五棱鏡54(射出部(參照圖3等))射出測量用激光光線L，據(jù)此將測量用激光光線L(下述的照射光線S1、S2、S3)進行旋轉(zhuǎn)照射。
[0041]如圖2所示，對于旋轉(zhuǎn)激光射出裝置11而言，固定在底座21上的主體部22具有整體上呈筒形形狀的主體箱體24，利用上述主體箱體24形成主體部22的外殼部分。在上述主體箱體24的上部設置有頂板部25。上述頂板部25為了對旋轉(zhuǎn)體23 (下述的五棱鏡54(激光射出機構(gòu)31的射出部(參照圖3等)))進行保護或防水而覆蓋旋轉(zhuǎn)體23 (五棱鏡54)的上方。頂板部25在本實施例中借助于以相互相等的間隔設置的4根支承柱26(參照圖1等)而設置在主體箱體24上。
[0042]上述各支承柱26被設置成沿著主體箱體24的朝向鉛垂方向的中心軸線筆直地延伸，并且相對于主體箱體24的中心軸線的位置關(guān)系是彼此相同。在上述主體箱體24中，以將與頂板部25之間堵住的方式設置有4個防護部件27。上述各防護部件27由允許從下述的激光射出機構(gòu)31射出的測量用激光光線L透過的材料形成，并且呈搭架在4根支承柱26中的相鄰的2根支承柱26之間的矩形的板狀。在主體箱體24的上部與頂板部25之間，形成有來自激光射出機構(gòu)31 (上述射出部(五棱鏡54))的測量用激光光線L的射出位置。
[0043]上述主體箱體24容納設置有上述旋轉(zhuǎn)體23，并且設置在旋轉(zhuǎn)體23上的射出窗28位于上述射出位置。上述射出窗28能夠使從容納于旋轉(zhuǎn)體23的下述的五棱鏡54射出的來自激光射出機構(gòu)31的測量用激光光線L通向旋轉(zhuǎn)體23的外側(cè)(參照圖3)。在主體箱體24中，在上表面的中央部設置有截頭圓錐體形的凹部29，在上述凹部29的中心設置有沿上下方向貫通的貫通孔29a。在上述主體箱體24中，穿過凹部29的貫通孔29a而設置有激光射出機構(gòu)31。
[0044]上述激光射出機構(gòu)31利用整體上在上下方向呈長筒狀的射出部框體32來形成外殼部分。如下所述，上述射出部框體32用來容納用于激光射出機構(gòu)31的射出的結(jié)構(gòu)(下述的激光光線發(fā)光部51、準直透鏡52等(參照圖3))，在上部設置有球面座33。上述球面座33構(gòu)成射出部框體32 (激光射出機構(gòu)31)能夠相對于主體箱體24傾斜并且上述射出部框體32 (激光射出機構(gòu)31)支承于凹部29的貫通孔29a(其內(nèi)周緣部)的部位。在上述射出部框體32的上端設置有旋轉(zhuǎn)體23。
[0045]如圖3所示，上述旋轉(zhuǎn)體23呈筒狀，在上下方向的中間位置設置有朝向內(nèi)側(cè)突出的板狀的縮徑部34。如下所述，上述縮徑部34構(gòu)成用于設置衍射光柵53的部位，而能夠使從激光光線發(fā)光部51射出的測量用激光光線L入射到衍射光柵53。旋轉(zhuǎn)體23的下端借助于軸承部件35而安裝在射出部框體32的上端，能夠相對于上述射出部框體32以其中心軸線(下述的射出光軸Ae)為旋轉(zhuǎn)中心而旋轉(zhuǎn)。因而，射出部框體32的中心軸線(射出光軸Ae)成為旋轉(zhuǎn)體23 (上述射出窗28)、即用于旋轉(zhuǎn)照射的激光射出機構(gòu)31的旋轉(zhuǎn)軸Ar。
[0046]如圖2所示，在上述旋轉(zhuǎn)體23上設置有掃描齒輪36，在射出部框體32上設置有掃描電機37。上述掃描電機37若被驅(qū)動則經(jīng)由旋轉(zhuǎn)軸部37a輸出旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力，在下述的射出側(cè)控制部61的控制下，借助于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部63(參照圖4)而被適當?shù)仳?qū)動。在掃描電機37中，旋轉(zhuǎn)軸部37a安裝有驅(qū)動齒輪38。上述驅(qū)動齒輪38與設置在旋轉(zhuǎn)體23上的掃描齒輪36嚙合。對于旋轉(zhuǎn)體23，通過驅(qū)動射出部框體32的掃描電機37，而借助驅(qū)動齒輪38以及掃描齒輪36來傳遞旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力，相對于射出部框體32以旋轉(zhuǎn)軸Ar為中心而被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。
[0047]另外，在旋轉(zhuǎn)體23與射出部框體32之間設置有編碼器39。上述編碼器39具有設置在旋轉(zhuǎn)體23上的狹縫圓板39a、以及設置在射出部框體32上的光檢測部3%。上述光檢測部39b具有配置成在上下方向上夾著狹縫圓板39a的一部分的一對突出部位，從一個突出部位射出的信號(光等)在另一個突出部位被檢測。狹縫圓板39a由阻止從一個突出部位射出的信號(光等)通過的材料形成，并且構(gòu)成為允許上述信號(光等)通過的多個狹縫在圓周方向上以等間隔的方式設置。對于上述編碼器39，若旋轉(zhuǎn)體23相對于射出部框體32被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，則伴隨上述的相對旋轉(zhuǎn)，狹縫圓板39a相對于射出部框體32即光檢測部39b旋轉(zhuǎn)移動，光檢測部39b經(jīng)由狹縫圓板39a的多個狹縫