JPH0712564A - レーザーを用いた３次元位置測定方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明はセンサの向きにかかわらず全方向か
らの計測が可能な、中心点がぼやけない精度のよいレー
ザを用いた３次元位置測定方法および装置を提供する事
を目的としている。 【構成】 ２つの基準点にレーザー灯台１、２を設け、
そのレーザー灯台１、２はそれぞれ２本のレーザー光線
を水平面内で互いに逆方向に均一な同じ旋回速度で旋回
照射しており、計測点３にはレーザー光線を受光する垂
直方向に配置した複数の受光センサー６、７、８と、そ
のセンサで検知した受光時間間隔およびレーザー灯台の
固有周期から計測点３の３次元位置を算出する３次元位
置算出手段を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、計測用の固定点である
２つの基準点にレーザー灯台を設け、それぞれのレーザ
ー灯台からそれぞれ２本のレーザー光線を水平面内に均
一な同じ旋回速度で互いに逆回転するように旋回照射
し、計測点と一方の基準点とを結ぶ線と基準線との角度
の計測は、計測点の受光センサーで受光時間間隔を測定
して角度を算出し、計測点に基準面に垂直な方向でレー
ザー光を検知するセンサーを複数個設け、２台の灯台か
ら照射される計４本のレーザー光のなかから１本の基準
レーザー光を特定して前記レーザーの旋回面を基準面と
する計測点との距離を検知する３次元位置測定方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】計測のための２つの固定点にレーザを用
いた位置計測技術は知られている（たとえば、特公報平
４−１１８０６号公報参照）。そして、左右のレーザー
灯台を判別するためは計測点に設けるセンサにセパレー
タ等を用いていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
技術では測定位置が変わるとセンサの向きを調節するこ
とが必要であり、面倒であった。

【０００４】また、セパレータ等のためにセンサの配置
間隔が大となり、中心点がぼやけるという問題があった したがって、本発明はセンサの向きにかかわらず全方向
からの計測が可能な、中心点がぼやけない精度のよいレ
ーザを用いた３次元位置測定方法および装置を提供する
事を目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、計測用
の固定点である２つの基準点にレーザー灯台を設け、そ
れぞれのレーザー灯台からそれぞれ２本のレーザー光線
を水平面内に均一な同じ旋回速度で互いに逆回転するよ
うに旋回照射し、計測点と一方の基準点とを結ぶ線と基
準線との角度の計測は、計測点の受光センサーで受光時
間間隔を測定して角度を算出し、計測点に基準面に垂直
な方向でレーザー光を検知するセンサーを複数個設け、
２台の灯台から照射される計４本のレーザー光のなかか
ら１本の基準レーザー光を特定して前記レーザーの旋回
面を基準面とする計測点との距離を検知する３次元位置
測定方法において、２台のレーザー灯台の旋回速度をそ
れぞれ異なるものとし、計測点のセンサー部で受光タイ
ミングから灯台を判別して位置を計測している。

【０００６】また、本発明によれば、２つの基準点にレ
ーザー灯台を設け、そのレーザー灯台はそれぞれ２本の
レーザー光線を水平面内で互いに逆方向に均一な同じ旋
回速度で旋回照射しており、計測点にはレーザー光線を
受光する垂直方向に配置した複数の受光センサと、その
センサで検知した受光時間間隔およびレーザー灯台の固
有周期から計測点の３次元位置を算出する３次元位置算
出手段を備えている。

【０００７】

【作用】上記のように構成されたレーザーを用いた３次
元位置測定方法と装置によれば、計測点のセンサー部で
受光タイミングから灯台固有の回転周期を探索して左右
灯台を判別し、角度を求めて測定面に投影した位置が算
出できる。

【０００８】また、受光タイミングおよび受光センサ位
置を順次記録し、上記判別にしたがって２台の灯台から
照射される４本のレーザー光の中から基準となる１本を
判別し、そのとき受光したセンサの位置により測定面か
らの距離が判定できる。

【０００９】

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例を説
明する。

【００１０】図１および図２において、基準点１には第
１のレーザー灯台１が置かれ、基準点２には第２のレー
ザー灯台２が置かれている。

【００１１】そして、第１のレーザー灯台１は時計回り
に旋回するレーザー光ｃｗ１と、反時計回りのレーザー
光ｃｃｗ１とを照射し均一な同じ旋回速度で逆方向に旋
回している。

【００１２】また、第２のレーザー灯台２は、上記と同
様に異なる旋回速度で２つのレーザー光ｃｗ２とｃｃｗ
２とを照射して逆方向に旋回している。

【００１３】また、計測点３には、図３および図４をも
参照して、正３角柱５の側面にそれぞれ複数のセンサ６
ａ、６ｂ、…６ｎと７ａ、…７ｎ、および８ａ、…８ｎ
をそれぞれ取付けた受光センサである受光素子４が垂直
に設けられている。

【００１４】そして、それらの複数のセンサはそれぞれ
電気回路で図示しない処理回路に接続されている。

【００１５】図５は位置測定装置の電気回路のブロック
図を示し、第１のレーザ灯台１と第２のレーザー灯台２
からのレーザー光を受ける受光センサは、増幅回路１０
に接続され、その増幅回路１０は受光センサ判別回路１
１と距離判別回路１９とをを介して、基準面と計測点と
の垂直方向の距離を算出し３次元位置算出手段である３
次元位置算出回路２０に接続されている。

【００１６】また、増幅回路１０は時間計測回路１２に
接続され、時間計測回路１２は角度算出回路１５に直接
接続されると共に固有周期検出回路１３とビーム決定回
路１４とを介して並列に接続され、計測点と２つのレー
ザー灯台を結ぶ基準線との角度θ１およびθ２を算出す
る。

【００１７】その角度算出回路１５と基準点間距離入力
回路１７とは投影位置算出回路１８を介して３次元位置
算出回路２０に接続されている。

【００１８】図６は、第１および第２のレーザー灯台の
関係を示すタイミングチャートで、Ｔ１は第１のレーザ
ー灯台の固有周期、Ｔ２は第２のレーザー灯台の固有周
期を示し、ｔ１〜ｔ１０は計測点での時間間隙をそれぞ
れ示し、上記の図示しない３次元位置算出回路２０で３
次元位置が算出される。

【００１９】

【発明の効果】本発明によれば、以上説明したようにセ
ンサの向きに関係なく全方向からの計測が可能であり、
センサの配置間隔が狭いので中心点が鮮明で精度が高
い。

【００２０】また、従来２台のセンサ処理回路と時間計
測回路を要したが１台になり、角度検出と測定面からの
距離検出が同一の受光センサで行え、位置検出と同期し
て測定面との距離が判定できるので、ノイズに強く精度
が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である全体構成と基準面への
距離を示す図。

【図２】図１の平面図で基準面への投影位置を示す図。

【図３】図１の受光センサを示す側面図。

【図４】図３の平面図。

【図５】図１の装置の演算処理のブロック図。

【図６】第１のレーザー灯台と第２のレーザー灯台との
関係を示すタイミングチャート図。

【符号の説明】

１…第１のレーザー灯台 ２…第２のレーザー灯台 ３…計測点 ４…受光センサ ５…三角柱 ６、７、８…センサ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 計測用の固定点である２つの基準点にレ
   ーザー灯台を設け、それぞれのレーザー灯台からそれぞ
   れ２本のレーザー光線を水平面内に均一な同じ旋回速度
   で互いに逆回転するように旋回照射し、計測点と一方の
   基準点とを結ぶ線と基準線との角度の計測は、計測点の
   受光センサーで受光時間間隔を測定して角度を算出し、
   計測点に基準面に垂直な方向でレーザー光を検知するセ
   ンサーを複数個設け、２台の灯台から照射される計４本
   のレーザー光のなかから１本の基準レーザー光を特定し
   て前記レーザーの旋回面を基準面とする計測点との距離
   を検知する３次元位置測定方法において、２台のレーザ
   ー灯台の旋回速度をそれぞれ異なるものとし、計測点の
   センサー部で受光タイミングから灯台を判別して位置を
   計測することを特徴とするレーザーを用いた３次元位置
   測定方法。
2. 【請求項２】 ２つの基準点にレーザー灯台を設け、そ
   のレーザー灯台はそれぞれ２本のレーザー光線を水平面
   内で互いに逆方向に均一な同じ旋回速度で旋回照射して
   おり、計測点にはレーザー光線を受光する垂直方向に配
   置した複数の受光センサと、そのセンサで検知した受光
   時間間隔およびレーザー灯台の固有周期から計測点の３
   次元位置を算出する３次元位置算出手段を備えたことを
   特徴とするレーザーを用いた３次元位置測定装置。