JPH0899276A - マーカー光線を倣うけがき装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 マーカー光線を倣うけがき線を補正するけが
き装置を提供する。 【構成】 可動部３は１次元ＰＳＤ１２を用いた検出部
１Ａ・１Ｂとけがき部２が一体に配置する。可動部３は
ボールネジ４とスライド６により保持部７と移動可能に
結合する。保持部７は車輪８を取り付け、マーカー光線
の照射面上を移動できる。けがき部２は検出部１Ａ・１
Ｂの中間の位置にあり、検出部１Ａ・１Ｂの出力が各々
零になるようなマーカー光線位置を結んだ直線上に配置
する。制御部９はモータ５を回転指令すると、ボールね
じ４が回転して検出部１Ａ・１Ｂの各出力を加算した信
号が零になる位置へ可動部３を移動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、マーカー光線に倣う
けがき装置についてのものである。この発明によるけが
き装置は、レーザーなどによるマーカー光線を倣って照
射面にけがき線を描写または刻印する場合に、マーカー
光線とけがき線との位置ずれを自動的に補正する。

【０００２】

【従来の技術】近年、建設現場などでは基準線やレベル
出しのためにレーザーなどを光源とするマーカー光線投
射装置が用いられている。そのような装置の例を図７に
示す。マーカー光線投射装置１０は内部にレーザーなど
の光源とポリゴンミラーなどのスキャニング装置１０１
を有している。基準面１０４に設置された状態で作動さ
せると光線１０２がスキャニングされ、対象面上にマー
カー光線１０３として観測される。

【０００３】従来は、作業者がこのマーカー光線を目視
して塗料を塗布した糸をマーカー光線に沿わせるように
配置して、対象面上に基準線を印した。またはサインペ
ンやけがき針などで直接なぞって基準線を印した。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図７のマーカー光線投
射装置を実際に使用する建設現場などではマーカー光線
投射装置とマーカー光線が描かれる対象面との距離は数
メートルから20〜30メートルまでさまざまである。

【０００５】さて、レーザー光線の特性として、ビーム
ウェストと呼ばれるビーム径が最も小さくなる場所から
先は、ビーム径は拡大していく。

【０００６】そのため、対象面上でのマーカー光線１０
３は通常数センチメートルの幅をもつ光線となってい
る。対象面上で光線が集束するように光学系で調整する
ことは技術的に可能であるが、一般化しているマーカー
光線照射装置には前述の光学調整機構はついていない場
合が多い。または簡易な光学調整機構しかついておら
ず、使用される距離範囲全体にわたって対象面上で充分
に光線を集束させることはできない。

【０００７】したがって、前述のように作業者が目視で
けがき線をひこうとするとマーカー光線の幅の分だけ誤
差が生じ得るのでけがき線が不明確であり、作業者によ
ってけがき線にばらつきが生じ得る。

【０００８】この発明は、第１の検出部と第２の検出部
を所定の間隔で配置し、第１の検出部と第２の検出部で
マーカ光線の反射光を半導体位置検出素子に集光し、第
１の検出部と第２の検出部とけがき部を可動部に一体に
構成し、第１の検出部と第２の検出部の出力を演算して
可動部の移動位置を制御することにより、マーカー光線
を倣うけがき線を補正するけがき装置を提供することを
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、この発明は、マーカー光線の第１の反射光を第１の
半導体位置検出素子１２に集光する検出部１Ａと、マー
カー光線の第２の反射光を第２の半導体位置検出素子１
２に集光する検出部１Ｂと、検出部１Ａの第１の位置出
力原点と検出部１Ｂの第２の位置出力原点との中間位置
にマーカー光線の倣うけがき線を描写または刻印するけ
がき部２と、検出部１Ａと検出部１Ｂとけがき部２とを
搭載して一体に移動する可動部３と、ボールねじ４とモ
ータ５からなる移動手段をもち、前記移動手段によりス
ライド６に案内されて前記第１の位置出力原点と前記第
２の位置出力原点を結ぶ直線と直交方向に可動部３を移
動させる保持部７と、検出部１Ａの第１の出力と、検出
部１Ｂの第２の出力とを加算し、前記加算値が「０」と
なるよう可動部３を移動させる制御部９とを備える。

【００１０】

【作用】前述の構成に依れば、検出部１Ａ・１Ｂはマー
カ光線の反射光を一定の間隔をおいた異なる２点で受光
する。前記反射光はレンズで集光され、半導体位置検出
素子１２上に結像し、検出部１Ａ・１Ｂは反射光の光パ
ワーを位置出力として電流に変換する。検出部１Ａ・１
Ｂが得る位置出力が「０」になるときの対象面上のマー
カー光線の位置を位置出力原点とし、検出部１Ａ・１Ｂ
の各位置出力原点の中心にけがき線が描かれるようにす
る。制御部９は検出部１Ａ・１Ｂの位置出力を演算し、
検出部１Ａ・１Ｂの各位置出力の加算値が「０」となる
ようけがき部２を移動制御すれば、マーカー光線に倣う
けがき線を描くことができる。

【００１１】

【実施例】この発明によるけがき装置の構成を図１の実
施例により説明する。図１アは平面図であり、図１イは
図１アの断面図である。図１の１Ａと１Ｂは検出部、２
はけがき部、３は可動部、４はボールねじ、５はモー
タ、６はスライド、７は保持部、８は車輪、９は制御部
である。

【００１２】図１では、検出部１Ａ・１Ｂは図２に示さ
れる集光用レンズ１１と半導体位置検出素子（以下、Ｐ
ＳＤという。）１２でそれぞれ構成される。検出部１Ａ
と検出部１Ｂは所定の間隔をもって、可動部３に取り付
けられる。

【００１３】検出部１Ａ・１Ｂとけがき部２を一体に配
置した可動部３は一端をボールねじ４に結合し、多端を
スライド６に結合する。制御部９からの駆動信号でモー
タ５を回転制御することにより、可動部３を保持部７に
対して移動する。

【００１４】図１のけがき部２は、マーカー光線が照射
される対象面がコンクリートであれば市販の水性ペンな
どを取り付け、前記対象面にけがき線を描写する。前記
対象面の材質により、けがき部２にけがき針や振動によ
り打刻するペンなどを取り付けても良い。

【００１５】図２は検出部１Ａ・１Ｂの部分構成図であ
る。検出部１Ａと検出部１Ｂは構成が同じであるので、
図２では検出部１Ａを例にとって説明する。図２の１１
は集光用のレンズ、１２はＰＳＤである。

【００１６】図２では、対象面上のマーカー光線Ａはレ
ンズ１１により１次元ＰＳＤ１２上のａの位置に結像す
る。異なる位置のマーカー光線ＢまたはＣはそれぞれｂ
またはｃの位置に結像する。ＰＳＤ１２の中心から、結
像位置までの距離ｘはＰＳＤ１２の出力端子１３・１４
からの光電流としての出力信号Ｘ₁ ・Ｘ₂ により次式１
として表される。 （Ｘ₂ −Ｘ₁ ）／（Ｘ₁ ＋Ｘ₂ ）＝ｘ／Ｌ ………（式１） ここで、Ｌは（ＰＳＤ１２の受光面の長さ）／２であ
る。

【００１７】図２では、ＰＳＤの特性として演算された
位置ｘは受光面上の光パワーの重心を与える。これを図
３で説明すると受光面上に結像した光のパターン１５に
対して位置ｘを与えるということである。したがって、
対象面上でマーカー光線が相当に太い幅をもっていて
も、得られる位置出力は明確な１点である。しかも、マ
ーカー光線位置と集光レンズ１１との距離が変化して焦
点がぼけて光のパターンが１６のように結像しても、対
象面上での元の光のパターンに変化がない限り得られる
位置ｘも変わらない。

【００１８】図４は図１のブロック図であり、制御回路
９の内部構成を示している。図４の９１Ａと９１Ｂは演
算回路、９２Ａと９２Ｂはピークホールド回路、９３は
加算器、９４はＮＣ装置である。

【００１９】図４では、第１のＰＳＤ１２からの出力信
号は演算回路９１Ａにより式１にしたがったアナログ演
算され、ピークホールド回路９２Ａによりその出力値を
保持される。第２のＰＳＤ１２についても同様の回路が
あり、両者の出力を加算器９３により加算する。ＮＣ装
置９４はこの加算された信号に比例したパルスを発生し
モータ５に与える。

【００２０】モータ５はボールねじ４を回転させ、保持
部７に対して可動部３を加算器９３の出力分だけ移動さ
せ、加算器９３の出力が「０」になるまで可動部３を移
動させる。

【００２１】検出部１Ａ・１Ｂが得る位置出力が各々
「０」になるときの対象面上のマーカー光線の位置を、
この発明では検出部１Ａ・１Ｂの位置出力原点と呼ぶこ
とにする。けがき部２の描写点または刻点を検出部１Ａ
・１Ｂの位置出力原点を結ぶ直線上に配置しておけば、
可動部３が前記直線上の位置に移動したとき、けがき部
２はマーカー光線上に位置する。

【００２２】次に、位置出力原点とけがき部２を結ぶ直
線がマーカー光線と平行の場合の動作を図５により説明
する。図５アは可動部３とマーカー光線との関係を示し
たものであり、図５イはマーカー光線と制御部９の出力
との関係を示したものである。

【００２３】図５アでは、可動部３に対してマーカー光
線がＡ、Ｂ、Ｃの位置に各々ある場合を考える。Ａの位
置とは検出部１Ａ・１Ｂの位置出力原点を結ぶ直線がち
ょうどマーカー光線と一致するときであり、ＢとＣはそ
の左右にずれている場合である。

【００２４】図５アの位置関係のとき、ピークホールド
回路９２Ａ・９２Ｂの出力は図３より、各々図５イの
Ａ、Ｂ、Ｃの様になる。図５イに示されるように、制御
回路９からモータ５にパルスを与えボールねじ４を回転
させることにより、加算器９３の出力分だけ可動部３を
保持部７に対して移動させれば、けがき部２を加算器９
３の出力が「０」である位置に移動する。すなわち、マ
ーカー光線の位置に移動することができる。

【００２５】次に、位置出力原点とけがき部２を結ぶ直
線がマーカー光線と傾斜している場合の動作を図６によ
り説明する。図６アでは、可動部３に対して、平行なマ
ーカー光線Ｄ・Ｅ・Ｆが傾斜している。

【００２６】図６アの位置関係のとき、ピークホールド
回路９２Ａ・９２Ｂの出力は図３により各々図６イの
Ｄ、Ｅ、Ｆの様になる。図６イでは、図６イとは異な
り、ピークホールド回路９２Ａとピークホールド回路９
２Ｂの出力は等しくない。しかしマーカー光線が直線で
あること、およびけがき部２の位置が検出部１Ａ・１Ｂ
のちょうど中間に配置されているので、図６の場合も、
加算器９３の出力分だけ可動部３を保持部７に対して移
動させれば、けがき部２をマーカー光線の位置移動でき
ることがわかる。

【００２７】すなわち、この発明では、前述のように制
御するので、保持部７をマーカー光線に沿って車輪８な
どを利用して対象面上を移動させてやれば、移動途中で
の位置ズレや装置の傾きなどを自動的に補正し、マーカ
ー光線の位置を倣ってけがくことができる。

【００２８】

【発明の効果】この発明は、第１の検出部と第２の検出
部を所定の間隔で配置し、第１の検出部と第２の検出部
でマーカ光線の反射光を半導体位置検出素子に集光し、
第１の検出部と第２の検出部とけがき部を可動部に一体
に構成し、第１の検出部と第２の検出部の出力を演算し
て可動部の移動位置を制御しているので、幅のあるマー
カー光線に対して作業者によるばらつきの無いけがき線
をひくことができる。しかもマーカー光線に対するけが
き装置の位置ズレは自動的に補正されるため、その配置
や操作に対して特別な準備を要しない。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明によるけがき装置の構成図である。

【図２】図１の検出部１Ａ・１Ｂの部分構成図である。

【図３】１次元ＰＳＤの受光面上の光のパターンと位置
出力の関係を示す図である。

【図４】制御部９の構成図である。

【図５】マーカー光線と可動部３が平行のときの出力信
号の説明図である。

【図６】マーカー光線と可動部３が傾斜したときの出力
信号の説明図である。

【図７】マーカー光線投射装置の外観図である。

【符号の説明】

１Ａ 検出部 １Ｂ 検出部 ２ けがき部 ３ 可動部 ４ ボールねじ ５ モータ ６ スライド ７ 保持部 ８ 車輪 ９ 制御部 １１ レンズ １２ 半導体位置検出素子（ＰＳＤ） ９１Ａ 演算器 ９１Ｂ 演算器 ９２Ａ ピークホールド回路 ９２Ｂ ピークホールド回路 ９３ 加算器 ９４ ＮＣ装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マーカー光線の第１の反射光を第１の半
   導体位置検出素子(12)に集光する第１の検出部(1A)と、 マーカー光線の第２の反射光を第２の半導体位置検出素
   子(12)に集光する第２の検出部(1B)と、 第１の検出部(1A)の第１の位置出力原点と第２の検出部
   (1B)の第２の位置出力原点との中間位置にマーカー光線
   の倣うけがき線を描写または刻印するけがき部(2) と第
   １の検出部(1A)と第２の検出部(1B)とけがき部(2) とを
   搭載して一体に移動する可動部(3) と、 ボールねじ(4) とモータ(5) からなる移動手段をもち、
   前記移動手段によりスライド(6) に案内されて前記第１
   の位置出力原点と前記第２の位置出力原点を結ぶ直線と
   直交方向に可動部(3) を移動させる保持部(7) と、 第１の検出部(1A)の第１の出力と、第２の検出部(1B)の
   第２の出力とを加算し、前記加算値が「０」となるよう
   可動部(3) を移動させる制御部(9) とを備えることを特
   徴とするマーカー光線を倣うけがき装置。