激光测量系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及通过利用激光受光装置来接收旋转激光射出装置所旋转照射的激光来进行测量该激光受光装置的位置的激光测量系统。
【背景技术】
[0002]例如，已知有在伴随土木工程等的测量中，使用将激光进行旋转照射的旋转激光射出装置，利用靶将从上述装置旋转照射出的激光进行反射，基于该反射光来测量该靶的相对于与旋转轴正交的平面的倾斜角以及高度(例如，参照专利文献I)。
[0003]另外，在上述测量中，已知的激光测量系统具备:旋转激光射出装置、以及可以接收从上述装置发出的激光来进行以旋转激光射出装置为基准的位置的测量的激光受光装置。在上述激光测量系统中，可以基于激光受光装置中的激光的受光信号来测量上述激光受光装置所设置的位置的相对于旋转激光射出装置的照射光轴的高低角以及高度。
[0004]然而，上述旋转激光射出装置例如包括:可以相对于主体箱体绕旋转轴旋转的旋转体；以及设置在该旋转体上的射出规定的激光的激光射出机构的射出部。在该旋转激光射出装置中，为了对旋转体以及激光射出机构的射出部进行保护、防水而设置有覆盖旋转体(射出部)的上方的顶板部。由于该顶板部覆盖可以相对于主体箱体旋转的旋转体的上方，因此该顶板部与主体箱体之间且在旋转体的外侧需要设置上下方向上连续的支承柱。
[0005]在旋转激光射出装置中，在使旋转体相对于主体箱体旋转之时，从激光射出机构的射出部射出的激光横穿过支承柱，因此该支承柱有时会遮挡上述激光的一部分。因此，在旋转激光射出装置中，难以在旋转体(射出部)的旋转方向上的支承柱所设置的位置处恰当地射出激光。因此，在使用该旋转激光射出装置的激光测量系统中，即便是利用激光受光装置接收到由支承柱遮挡的激光，也难以确保基于该接收的测量的精度。因此，对于该激光测量系统而言，在旋转激光射出装置中，考虑到如下方案:在旋转体(射出部)的旋转方向上设定激光(其一部分)被支承柱遮挡的规定的区域(以下，也称为遮光区域)，即便是激光受光装置接收到在该遮光区域射出的激光，也不实施基于该接收光的测量。
[0006](现有技术文献)
[0007](专利文献)
[0008]专利文献1:日本特开2003-65762号公报
【发明内容】
[0009](发明所要解决的问题)
[0010]但是，在上述激光测量系统中，根据旋转激光射出装置中的旋转体(射出部)的旋转方向的位置、即旋转体(射出部)的以旋转轴为中心的旋转姿态(旋转角)来设定遮光区域。因而，上述遮光区域也会包含激光(其一部分)未被支承柱遮挡的情况。因此，在上述激光测量系统中，会发生无论激光受光装置所接收到的激光是否不被支承柱所遮挡而恰当地射出，由于包含于所设定的遮光区域而不实施基于激光受光装置所接收的激光的测量的情况。因而，在上述的激光测量系统中，会不恰当地缩窄可以进行合适的测量的区域。
[0011]姿态本发明鉴于上述情况而提出，目的在于提供可以防止测量品质的降低，又可以防止将可以进行合适的测量的区域不恰当地缩窄的激光测量系统。
[0012](解决问题的措施)
[0013]为了解决上述的问题，基于本申请的一个实施方式的激光测量系统是具备旋转照射激光的旋转激光射出装置、以及接收从上述旋转激光射出装置射出的激光而进行受光位置的测量的激光受光装置的激光测量系统，其特征在于，上述旋转激光射出装置具有主体箱体、以及以作为出射方向的照射光轴可以相对于上述主体箱体旋转的方式支承于上述主体箱体的激光射出机构，基于上述激光受光装置所接收到的激光的上述照射光轴相对于上述主体箱体的旋转姿态、以及上述激光受光装置所接收到的激光的相对于包含上述照射光轴的基准面的高低角，来进行上述激光受光装置所接收到的激光是否是从上述旋转激光射出装置恰当地射出的激光的判断。
[0014](发明效果)
[0015]根据本发明的激光测量系统，可以防止测量品质的降低，又可以防止将可以进行测量的区域不恰当地缩窄。
[0016]在上述结构之外，上述旋转激光射出装置具有控制整体的动作的射出侧控制部，上述激光受光装置具有控制整体的动作的受光侧控制部，上述受光侧控制部从上述射出侧控制部获取上述旋转姿态，并且根据上述激光受光装置所接收到的激光来获取上述高低角，来进行上述激光受光装置所接收到的激光是否是从上述旋转激光射出装置恰当地射出的激光的判断，因此在激光受光装置(受光侧控制部)接收到激光的步骤中，可以恰当地进行上述激光是否是恰当地射出的激光的判断。
[0017]在上述结构之外，上述射出侧控制部将表示上述旋转姿态的旋转姿态信号叠加在上述旋转激光射出装置所旋转照射的激光上，上述受光侧控制部从上述激光受光装置所接收到的激光的上述旋转姿态信号中获取上述旋转姿态，据此受光侧控制部能够容易且可靠地获取激光受光装置所接收到的激光的照射光轴相对于主体箱体的旋转姿态的信息。
[0018]在上述结构之外，上述旋转激光射出装置将具有在与上述照射光轴正交的平面上隔开间隔而平行地延伸的2个照射光线以及在它们之间倾斜地架设在一方的上端与另一方的下端的照射光线的激光进行旋转照射，上述受光侧控制部基于上述激光受光装置所接收到的从上述旋转激光射出装置射出的激光的上述各照射光线的时间间隔来获取上述高低角，据此受光侧控制部能够更容易且可靠地恰当获取激光受光装置所接收到激光的相对于包含照射光轴的基准面的高低角。
[0019]在上述结构之外，上述旋转激光射出装置以随着远离射出位置而展宽的逐渐展开而呈扇状的扇状光束来形成上述各照射光线，因此无论激光受光装置(受光侧控制部)与旋转激光射出装置的距离如何，都能够容易且适当地从接收到激光求取相对于包含照射光轴的基准面的高低角。
[0020]在上述结构之外，上述主体箱体具有柱部分，在上述激光射出机构中使上述照射光轴旋转时上述照射光轴横切上述柱部分，上述受光侧控制部判断由上述旋转姿态和上述高低角所确定并由上述激光受光装置所接收到的激光的光线状态是否进入基于上述柱部分相对于上述激光射出机构的位置关系的遮光区域，据此进行上述激光受光装置所接收到的激光是否是从上述旋转激光射出装置恰当地射出的激光的判断。因而，能够容易且恰当地判断是起因于被柱部分遮挡而未从旋转激光射出装置恰当地射出的激光。
[0021]在上述结构之外，上述主体箱体能够将上述激光射出机构支承为倾斜，上述旋转激光射出装置具有检测上述激光射出机构相对于上述主体箱体的倾斜状态的倾斜状态检测部，上述受光侧控制部能够经由上述射出侧控制部获取上述倾斜状态检测部所检测出的上述倾斜状态，并根据上述倾斜状态的变化来变更上述遮光区域。因而，能够更恰当地与实际的旋转激光射出装置(激光射出机构相对于主体箱体的倾斜状态)对应，来判断接收到的激光是否是从上述旋转激光射出装置恰当地射出的激光，能够更可靠地防止将可以进行测量的区域不恰当地缩窄。
[0022]在上述结构之外，上述旋转激光射出装置具有检测上述激光射出机构相对于铅垂方向的倾斜的铅垂状态检测部和将上述激光射出机构相对于上述主体箱体的倾斜及其方向进行调节的倾斜机构，据此，即便对于基准面相对于水平面以任意的角度向任意的方向倾斜的激光，也能够根据旋转激光射出装置的状态(激光射出机构相对于主体箱体的倾斜状态)来恰当地进行是否是恰当地射出的激光的判断。
[0023]在具备将激光进行旋转照射的旋转激光射出装置和接收从上述旋转激光射出装置射出的激光来进行受光位置的测量的激光受光装置的激光测量系统中，基于上述旋转激光射出装置中的旋转方向的、基于上述激光受光装置的受光位置的旋转角和相对于包含上述旋转激光射出装置的照射光轴的基准面的、基于上述激光受光装置的受光位置的高低角，来进行上述激光受光装置所接收到的来自上述旋转激光射出装置的激光是否是恰当地射出的激光的判断，据此能够防止测量品质的降低，并且能够防止将可以测量的区域不恰当地缩窄。
【附图说明】
[0024]图1是示意性地表示本发明所涉及的实施例的激光测量系统10(旋转激光射出装置11以及激光受光装置12)的说明图。
[0025]图2是为了说明激光测量系统10的旋转激光射出装置11的结构而用示意性的剖面表示的说明图。
[0026]图3是为了说明旋转激光射出装置11的激光射出机构31的结构而用示意性的剖面表示的说明图。
[0027]图4是旋转激光射出装置11的结构用功能模块表示的说明图。
[0028]图5是激光受光装置12的结构用功能模块表示的说明图。
[0029]图6是用于说明激光测量系统10中的测量概要的说明图，(a)表示旋转激光射出装置11 (上述射出部)和激光受光装置12 (上述受光部71)处于相等的高度位置的情形，(b)表示(a)的状态下的由激光受光装置12的接收的情况，(c)表示激光受光装置12(受光部71)相对于旋转激光射出装置11 (射出部)处于较高的高度位置的情形，(d)表示(c)的状态下的由激光受光装置12的接收的情况。
[0030]图7是旋转激光射出装置11的射出侧控制部61以及旋转角检测部65的结构用功能模块来表示的说明图。
[0031]图8是表示旋转角检测部65的编码器39所输出的旋转检测信号和射出侧控制部61的旋转姿态信号生成电路81 (其VCO 81b)所输出的旋转姿态信号Sr的一个例子的图表，其中横轴表示旋转体23 (照射光轴Ai)距离基准位置的旋转角度(度)。
[0032]图9是激光受光装置12的受光信号处理部72的结构用功能模块来表示的说明图。
[0033]图10是为了利用激光受光装置12的受光信号处理部72的光线状态检测处理来说明来自受光部71的受光信号的变化的情形的一个例子的图表，(a)是纵轴作为输出强度、横轴作为时间来表示来自受光部71的受光信号，(b)是纵轴作为输出强度、横轴作为时间来表示利用ADC 91b变换为数字信号的受光信号，(c)是纵轴作为强度、横轴作为频率来表示受光信号的频率的成分比。
[0034]图11是用于说明作为旋转激光射出装置11的射出位置的激光射出机构31的射出部相对于各支承柱26的位置关系的变化的形态的说明图，(a)是表示射出部框体32(激光射出机构31)相对于主体箱体24不倾斜的状态，(b)是表示在(a)的状态下从与照射光轴Ai正交的方向观察的情形，(c)是表示射出部框体32 (激光射出机构31)相对于主体箱体24倾斜的状态。
[0035]图12是为了说明遮光区域As以及遮光区域As’而利用以从激光射出机构31的射出部观察的基准面Pb为基准(O度)的高低角Θ V来表示纵轴，利用以从激光射出机构31的射出部观察的以射出部框体32的中心轴线(旋转轴Ar)作为中心的旋转方向(水平角方向)上的设置了支承柱26的位置作为基准(O度)的水平角(旋转角)来表示横轴的图表，(a)是表示射出部框体32 (激光射出机构31)相对于主体箱体24不倾斜的状态下的遮光区域As，(b)是表示射出部框体32 (激光射出机构31)相对于主体箱体24倾斜的状态下的遮光区域As，(c)是表示仅考虑射出部框体32 (激光射出机构31)相对于主体箱体24不倾斜的状态的遮光区域As’，(d)是表示考虑射出部框体32 (激光射出机构31)相对于主体箱体24倾斜的状态的所有的形态的遮光区域As’。
[0036]图13是表示本实施例中的受光侧控制部73所执行的操作判断处理内容的流程图。
【具体实施方式】
[0037]以下，参照附图对本申请发明的激光测量系统的发明的实施方式进行说明。
[0038](实施例)
[0039]使用图1至图13对作为本发明所涉及的激光测量系统的一个实施例的激光测量系统10进行说明。如图1所示，本实施例的激光测量系统10具备旋转激光射出装置11和激光受光装置12。在上述激光测量系统10中，将旋转激光射出装置11设置在已知点X，将激光受光装置12设置在所希望的测量位置上。而且，在激光测量系统10中，旋转激光射出装置11以恒定的速度将测量用激光光线L旋转照射，激光受光装置12接收所照射的测量用激光光线L来对其受光信号进行运算处理，据此测量以旋转激光射出装置11 (已知点X)作为基准的激光受光装置12 (所要测量的位置)的位置。
[0040]上述旋转激光射出装置11安装在设置于已知点X的三脚架13上，据此设置于上述已知点X。旋转激光射出装置11具有构成向三脚架13安装的部位的底座21、固定在上述底座21上的主体部22、以及以旋转自如的方式设置在上述主体部22上的旋转体23。如下所述，旋转激光射出装置11在主体部22的内侧使旋转体23以恒定的速度旋转，并且从下述的五棱镜54(射出部(参照图3等))射出测量用激光光线L，据此将测量用激光光线L(下述的照射光线S1、S2、S3)进行旋转照射。
[0041]如图2所示，对于旋转激光射出装置11而言，固定在底座21上的主体部22具有整体上呈筒形形状的主体箱体24，利用上述主体箱体24形成主体部22的外壳部分。在上述主体箱体24的上部设置有顶板部25。上述顶板部25为了对旋转体23 (下述的五棱镜54(激光射出机构31的射出部(参照图3等)))进行保护或防水而覆盖旋转体23 (五棱镜54)的上方。顶板部25在本实施例中借助于以相互相等的间隔设置的4根支承柱26(参照图1等)而设置在主体箱体24上。
[0042]上述各支承柱26被设置成沿着主体箱体24的朝向铅垂方向的中心轴线笔直地延伸，并且相对于主体箱体24的中心轴线的位置关系是彼此相同。在上述主体箱体24中，以将与顶板部25之间堵住的方式设置有4个防护部件27。上述各防护部件27由允许从下述的激光射出机构31射出的测量用激光光线L透过的材料形成，并且呈搭架在4根支承柱26中的相邻的2根支承柱26之间的矩形的板状。在主体箱体24的上部与顶板部25之间，形成有来自激光射出机构31 (上述射出部(五棱镜54))的测量用激光光线L的射出位置。
[0043]上述主体箱体24容纳设置有上述旋转体23，并且设置在旋转体23上的射出窗28位于上述射出位置。上述射出窗28能够使从容纳于旋转体23的下述的五棱镜54射出的来自激光射出机构31的测量用激光光线L通向旋转体23的外侧(参照图3)。在主体箱体24中，在上表面的中央部设置有截头圆锥体形的凹部29，在上述凹部29的中心设置有沿上下方向贯通的贯通孔29a。在上述主体箱体24中，穿过凹部29的贯通孔29a而设置有激光射出机构31。
[0044]上述激光射出机构31利用整体上在上下方向呈长筒状的射出部框体32来形成外壳部分。如下所述，上述射出部框体32用来容纳用于激光射出机构31的射出的结构(下述的激光光线发光部51、准直透镜52等(参照图3))，在上部设置有球面座33。上述球面座33构成射出部框体32 (激光射出机构31)能够相对于主体箱体24倾斜并且上述射出部框体32 (激光射出机构31)支承于凹部29的贯通孔29a(其内周缘部)的部位。在上述射出部框体32的上端设置有旋转体23。
[0045]如图3所示，上述旋转体23呈筒状，在上下方向的中间位置设置有朝向内侧突出的板状的缩径部34。如下所述，上述缩径部34构成用于设置衍射光栅53的部位，而能够使从激光光线发光部51射出的测量用激光光线L入射到衍射光栅53。旋转体23的下端借助于轴承部件35而安装在射出部框体32的上端，能够相对于上述射出部框体32以其中心轴线(下述的射出光轴Ae)为旋转中心而旋转。因而，射出部框体32的中心轴线(射出光轴Ae)成为旋转体23 (上述射出窗28)、即用于旋转照射的激光射出机构31的旋转轴Ar。
[0046]如图2所示，在上述旋转体23上设置有扫描齿轮36，在射出部框体32上设置有扫描电机37。上述扫描电机37若被驱动则经由旋转轴部37a输出旋转驱动力，在下述的射出侧控制部61的控制下，借助于旋转驱动部63(参照图4)而被适当地驱动。在扫描电机37中，旋转轴部37a安装有驱动齿轮38。上述驱动齿轮38与设置在旋转体23上的扫描齿轮36啮合。对于旋转体23，通过驱动射出部框体32的扫描电机37，而借助驱动齿轮38以及扫描齿轮36来传递旋转驱动力，相对于射出部框体32以旋转轴Ar为中心而被旋转驱动。
[0047]另外，在旋转体23与射出部框体32之间设置有编码器39。上述编码器39具有设置在旋转体23上的狭缝圆板39a、以及设置在射出部框体32上的光检测部3%。上述光检测部39b具有配置成在上下方向上夹着狭缝圆板39a的一部分的一对突出部位，从一个突出部位射出的信号(光等)在另一个突出部位被检测。狭缝圆板39a由阻止从一个突出部位射出的信号(光等)通过的材料形成，并且构成为允许上述信号(光等)通过的多个狭缝在圆周方向上以等间隔的方式设置。对于上述编码器39，若旋转体23相对于射出部框体32被旋转驱动，则伴随上述的相对旋转，狭缝圆板39a相对于射出部框体32即光检测部39b旋转移动，光检测部39b经由狭缝圆板39a的多个狭缝