JPH11236716A - 建設作業機械の自動コントロールシステム - Google Patents
建設作業機械の自動コントロールシステムInfo
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- JPH11236716A JPH11236716A JP10306541A JP30654198A JPH11236716A JP H11236716 A JPH11236716 A JP H11236716A JP 10306541 A JP10306541 A JP 10306541A JP 30654198 A JP30654198 A JP 30654198A JP H11236716 A JPH11236716 A JP H11236716A
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- G01C15/002—Active optical surveying means
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- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
- E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
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- E01C19/004—Devices for guiding or controlling the machines along a predetermined path
- E01C19/006—Devices for guiding or controlling the machines along a predetermined path by laser or ultrasound
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- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
- E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
- E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
- E02F3/76—Graders, bulldozers, or the like with scraper plates or ploughshare-like elements; Levelling scarifying devices
- E02F3/80—Component parts
- E02F3/84—Drives or control devices therefor, e.g. hydraulic drive systems
- E02F3/844—Drives or control devices therefor, e.g. hydraulic drive systems for positioning the blade, e.g. hydraulically
- E02F3/847—Drives or control devices therefor, e.g. hydraulic drive systems for positioning the blade, e.g. hydraulically using electromagnetic, optical or acoustic beams to determine the blade position, e.g. laser beams
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- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
- G01S17/06—Systems determining position data of a target
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 仕上げ作業時に施工評価を行うためのデータ
を収集することができる建設作業機械の自動コントロー
ルシステムを提供する。 【解決手段】 整地器具３と追尾目標とレーザーセンサ
とを備えた建設作業機械１と、レーザービームをレーザ
ーセンサに向けて照射する測量機械８と、仕上げ面高さ
データ記憶手段４１と、仕上げ面高さデータに基づき各
水平座標位置で追尾中心が仕上げ面に対してあるべき高
さと実際に検出された追尾中心の仕上げ面６’に対する
高さの差として定義される偏差を演算する演算手段４１
と、測量機械８に設けられてレーザービームの高さが仕
上げ面に対してあるべき高さとなるようにレーザービー
ムを回動させる回動手段と、建設作業機械１に設けられ
てレーザービームの照射位置に基づいてその水平座標位
置における整地すべき土地６の高さが水平座標位置での
仕上げ面高さとなるように整地器具３を制御する整地器
具制御手段７とを備える。
を収集することができる建設作業機械の自動コントロー
ルシステムを提供する。 【解決手段】 整地器具３と追尾目標とレーザーセンサ
とを備えた建設作業機械１と、レーザービームをレーザ
ーセンサに向けて照射する測量機械８と、仕上げ面高さ
データ記憶手段４１と、仕上げ面高さデータに基づき各
水平座標位置で追尾中心が仕上げ面に対してあるべき高
さと実際に検出された追尾中心の仕上げ面６’に対する
高さの差として定義される偏差を演算する演算手段４１
と、測量機械８に設けられてレーザービームの高さが仕
上げ面に対してあるべき高さとなるようにレーザービー
ムを回動させる回動手段と、建設作業機械１に設けられ
てレーザービームの照射位置に基づいてその水平座標位
置における整地すべき土地６の高さが水平座標位置での
仕上げ面高さとなるように整地器具３を制御する整地器
具制御手段７とを備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、土木・建設分野で
使用される建設作業機械、例えば、モータ・グレーダ、
ペーバ、ブルドーザ等の整地、舗装を自動的に行う建設
作業機械の自動コントロールシステムの改良に関する。
使用される建設作業機械、例えば、モータ・グレーダ、
ペーバ、ブルドーザ等の整地、舗装を自動的に行う建設
作業機械の自動コントロールシステムの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、土木、建設分野では、整地、
舗装を行うに際し、建設作業機械のブレード、スクリー
ド等の整地器具を自動的に制御することが行われてい
る。
舗装を行うに際し、建設作業機械のブレード、スクリー
ド等の整地器具を自動的に制御することが行われてい
る。
【０００３】その建設作業機械の整地器具を自動的にコ
ントロールするシステムとして、所望の仕上げ面を得る
ために、仕上がり断面に応じた水糸を作業現場に張り渡
し、水糸と整地器具との間隔を接触式のカンチレバーあ
るいは非接触式の超音波センサで検知し、この検知結果
に基づいて水糸に倣うように整地器具を油圧制御する構
成が知られている。しかしながら、この水糸に倣わせて
整地器具を自動的にコントロールするシステムは、水糸
を作業現場に張り渡す作業に多大の労力を要する。
ントロールするシステムとして、所望の仕上げ面を得る
ために、仕上がり断面に応じた水糸を作業現場に張り渡
し、水糸と整地器具との間隔を接触式のカンチレバーあ
るいは非接触式の超音波センサで検知し、この検知結果
に基づいて水糸に倣うように整地器具を油圧制御する構
成が知られている。しかしながら、この水糸に倣わせて
整地器具を自動的にコントロールするシステムは、水糸
を作業現場に張り渡す作業に多大の労力を要する。
【０００４】そこで、水糸を作業現場に張り渡さなくと
も、整地器具を自動的に制御して所望の仕上げ面を得る
ことのできる建設作業機械の自動コントロールシステム
が提案されている。
も、整地器具を自動的に制御して所望の仕上げ面を得る
ことのできる建設作業機械の自動コントロールシステム
が提案されている。
【０００５】図１はその一例を示すもので、この図１に
おいて、１は作業現場を整地する建設作業機械としての
ブルドーザー、２は作業現場に設置のローティングレー
ザー装置、３は整地器具としてのブレード、４はブレー
ド３に立設されたポール、５はそのポールに固定された
レーザーセンサである。
おいて、１は作業現場を整地する建設作業機械としての
ブルドーザー、２は作業現場に設置のローティングレー
ザー装置、３は整地器具としてのブレード、４はブレー
ド３に立設されたポール、５はそのポールに固定された
レーザーセンサである。
【０００６】ローティティングレーザー装置２はレーザ
ー光により仕上げ面６’から所定の高さｈの箇所に基準
面Ｒｓを形成し、ブレード３は整地器具制御手段として
の油圧制御機器７によりレーザーセンサ５の高さ方向中
心Ｈｏにレーザー光が当たるように制御され、これによ
り、作業現場の土地が所望の仕上げ面６’に整地され
る。この建設作業機械の自動コントロールシステムによ
れば、水糸を作業現場に張り渡す作業に較べて整地、舗
装作業を簡単に行うことができる。
ー光により仕上げ面６’から所定の高さｈの箇所に基準
面Ｒｓを形成し、ブレード３は整地器具制御手段として
の油圧制御機器７によりレーザーセンサ５の高さ方向中
心Ｈｏにレーザー光が当たるように制御され、これによ
り、作業現場の土地が所望の仕上げ面６’に整地され
る。この建設作業機械の自動コントロールシステムによ
れば、水糸を作業現場に張り渡す作業に較べて整地、舗
装作業を簡単に行うことができる。
【０００７】しかしながら、作業現場の土地６、仕上げ
面６’に高低、傾斜がある複雑形状の整地、舗装の場
合、基準面Ｒｓを得るために、ローティングレーザー装
置２を図２に示すように設置替えしなければならず、複
雑形状の整地、舗装の場合、そのローティティングレー
ザー装置２の設置替え作業が面倒であるという問題点が
残っている。
面６’に高低、傾斜がある複雑形状の整地、舗装の場
合、基準面Ｒｓを得るために、ローティングレーザー装
置２を図２に示すように設置替えしなければならず、複
雑形状の整地、舗装の場合、そのローティティングレー
ザー装置２の設置替え作業が面倒であるという問題点が
残っている。
【０００８】そこで、目標までの距離、基準方向に対し
て目標が存在する方向の水平角、基準高さに対して目標
が存在する方向の高低角を測定すると共に、その目標を
追尾する自動追尾式の測量機（トータルステーション
（株式会社トプコン製ＡＰ−Ｌ１）ともいう）を用い
て、建設作業機械１を自動的にコントロールするシステ
ムが提案されている。
て目標が存在する方向の水平角、基準高さに対して目標
が存在する方向の高低角を測定すると共に、その目標を
追尾する自動追尾式の測量機（トータルステーション
（株式会社トプコン製ＡＰ−Ｌ１）ともいう）を用い
て、建設作業機械１を自動的にコントロールするシステ
ムが提案されている。
【０００９】図３はその自動追尾式の測量機を用いて建
設作業機械を自動的にコントロールするシステムの一例
を示している。その図３において、８は自動追尾式の測
量機を示し、この測量機８は工区の既知座標点Ｏに設置
され、測量機８にはパーソナルコンピュータ９が接続さ
れ、そのパーソナルコンピュータ９には無線送信装置１
０が接続されている。ブルドーザー１にはそのブレード
３に立設されたポール４に追尾目標としてのプリズム１
１が設けられると共に、無線受信装置１２が設けられて
いる。
設作業機械を自動的にコントロールするシステムの一例
を示している。その図３において、８は自動追尾式の測
量機を示し、この測量機８は工区の既知座標点Ｏに設置
され、測量機８にはパーソナルコンピュータ９が接続さ
れ、そのパーソナルコンピュータ９には無線送信装置１
０が接続されている。ブルドーザー１にはそのブレード
３に立設されたポール４に追尾目標としてのプリズム１
１が設けられると共に、無線受信装置１２が設けられて
いる。
【００１０】パーソナルコンピュータ９には施工計画さ
れた工事区間の各水平座標位置における仕上げ面の高さ
として定義される仕上げ面高さデータが記憶保存されて
いる。なお、この仕上げ面高さは主に平均海面を基準と
した標高が用いられる。測量機８はプリズム１１を追尾
して既知座標点Ｏからプリズム１１までの距離、基準方
向からプリズム１１が存在する方向までの水平角を測定
し、既知座標点Ｏを基準とした追尾目標の少なくとも水
平座標位置を求め、この水平座標位置データをパーソナ
ルコンピュータ９に転送する。
れた工事区間の各水平座標位置における仕上げ面の高さ
として定義される仕上げ面高さデータが記憶保存されて
いる。なお、この仕上げ面高さは主に平均海面を基準と
した標高が用いられる。測量機８はプリズム１１を追尾
して既知座標点Ｏからプリズム１１までの距離、基準方
向からプリズム１１が存在する方向までの水平角を測定
し、既知座標点Ｏを基準とした追尾目標の少なくとも水
平座標位置を求め、この水平座標位置データをパーソナ
ルコンピュータ９に転送する。
【００１１】パーソナルコンピュータ９は求められた各
水平座標位置における仕上げ面高さデータ、すなわち、
既知座標点Ｏからの仕上げ面高さデータを呼び出し、無
線送信装置１０に転送する。無線送信装置１０は仕上げ
面高さデータを無線受信装置１２に送信し、油圧制御機
器７はその無線受信装置１２に受信された仕上げ面高さ
データに基づきブレード３を制御し、ブレード３は土地
が設計された仕上げ高さ（施工高さ）となるようにその
土地を掘削又は切削する。
水平座標位置における仕上げ面高さデータ、すなわち、
既知座標点Ｏからの仕上げ面高さデータを呼び出し、無
線送信装置１０に転送する。無線送信装置１０は仕上げ
面高さデータを無線受信装置１２に送信し、油圧制御機
器７はその無線受信装置１２に受信された仕上げ面高さ
データに基づきブレード３を制御し、ブレード３は土地
が設計された仕上げ高さ（施工高さ）となるようにその
土地を掘削又は切削する。
【００１２】この自動追尾式の測量機８を用いて建設作
業機械を自動的にコントロールするシステムは、仕上げ
面高さデータに基づき、ブレード３を制御する方法であ
るので、複雑形状の仕上げ面を工数を増やすことなく造
成できるというメリットがある。
業機械を自動的にコントロールするシステムは、仕上げ
面高さデータに基づき、ブレード３を制御する方法であ
るので、複雑形状の仕上げ面を工数を増やすことなく造
成できるというメリットがある。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、せっか
く、パーソナルコンピュータに各水平座標位置毎に仕上
げ面高さデータを記憶させ、仕上げ面に対して追尾目標
があるべき高さをパーソナルコンピュータを用いてレー
ザー光が指示するようにしたのであるから、施工後に、
各仕上げ面高さデータと実際の仕上げ面との比較を行っ
て、施工評価を行うことができるようにすることが望ま
しい。
く、パーソナルコンピュータに各水平座標位置毎に仕上
げ面高さデータを記憶させ、仕上げ面に対して追尾目標
があるべき高さをパーソナルコンピュータを用いてレー
ザー光が指示するようにしたのであるから、施工後に、
各仕上げ面高さデータと実際の仕上げ面との比較を行っ
て、施工評価を行うことができるようにすることが望ま
しい。
【００１４】本発明は、上記の事情に鑑みて為されたも
ので、仕上げ作業時に施工評価を行うためのデータを収
集することができる建設作業機械の自動コントロールシ
ステムを提供する。
ので、仕上げ作業時に施工評価を行うためのデータを収
集することができる建設作業機械の自動コントロールシ
ステムを提供する。
【００１５】
【課題を達成するための手段】本発明の建設作業機械の
自動コントロールシステムは、上記課題を解決するた
め、作業現場に設けられかつ整地器具と追尾目標とレー
ザーセンサとを備えた建設作業機械と、既知点に設けら
れかつ前記追尾目標の座標位置を光学的に測定する座標
位置測定手段を有して求められた座標位置で仕上げ面に
対してあるべき高さを指示するレーザービームを前記レ
ーザーセンサに向けて照射する測量機械と、施工計画さ
れた各水平座標位置に対応する仕上げ面の高さを仕上げ
面高さデータとして記憶する仕上げ面高さデータ記憶手
段と、前記仕上げ面高さデータに基づき前記各水平座標
位置で追尾中心が前記仕上げ面に対してあるべき高さと
実際に検出された追尾中心の仕上げ面に対する高さの差
として定義される偏差を演算する演算手段と、前記測量
機械に設けられて前記レーザービームの前記水平座標位
置における高さが該水平座標位置で前記追尾中心が前記
仕上げ面に対してあるべき高さとなるように前記レーザ
ービームを高低角方向に回動させる回動手段と、前記建
設作業機械に設けられて前記レーザービームの前記レー
ザセンサ上での照射位置に基づいて前記水平座標位置に
おける整地すべき土地の高さが前記水平座標位置での仕
上げ面高さとなるように前記整地器具を制御する整地器
具制御手段とを備え、前記偏差のデータを記憶保存する
ことにより施工評価データとして用いることを特徴とす
る。
自動コントロールシステムは、上記課題を解決するた
め、作業現場に設けられかつ整地器具と追尾目標とレー
ザーセンサとを備えた建設作業機械と、既知点に設けら
れかつ前記追尾目標の座標位置を光学的に測定する座標
位置測定手段を有して求められた座標位置で仕上げ面に
対してあるべき高さを指示するレーザービームを前記レ
ーザーセンサに向けて照射する測量機械と、施工計画さ
れた各水平座標位置に対応する仕上げ面の高さを仕上げ
面高さデータとして記憶する仕上げ面高さデータ記憶手
段と、前記仕上げ面高さデータに基づき前記各水平座標
位置で追尾中心が前記仕上げ面に対してあるべき高さと
実際に検出された追尾中心の仕上げ面に対する高さの差
として定義される偏差を演算する演算手段と、前記測量
機械に設けられて前記レーザービームの前記水平座標位
置における高さが該水平座標位置で前記追尾中心が前記
仕上げ面に対してあるべき高さとなるように前記レーザ
ービームを高低角方向に回動させる回動手段と、前記建
設作業機械に設けられて前記レーザービームの前記レー
ザセンサ上での照射位置に基づいて前記水平座標位置に
おける整地すべき土地の高さが前記水平座標位置での仕
上げ面高さとなるように前記整地器具を制御する整地器
具制御手段とを備え、前記偏差のデータを記憶保存する
ことにより施工評価データとして用いることを特徴とす
る。
【００１６】この建設作業機械の自動コントロールシス
テムは、望ましくは、前記水平座標位置における施工情
報に基づき前記レーザービームを変調して前記施工情報
を作業現場に向けて送信する変調手段と、前記レーザー
センサに受光されたレーザービームに基づき前記施工情
報を復調する復調手段とを備えている。
テムは、望ましくは、前記水平座標位置における施工情
報に基づき前記レーザービームを変調して前記施工情報
を作業現場に向けて送信する変調手段と、前記レーザー
センサに受光されたレーザービームに基づき前記施工情
報を復調する復調手段とを備えている。
【００１７】前記整地器具には、前記レーザーセンサと
前記追尾目標とが一体に立設されている。
前記追尾目標とが一体に立設されている。
【００１８】この建設作業機械の自動コントロールシス
テムは、前記演算手段に前記測量機械から前記追尾目標
の座標位置に関するデータが入力されると、前記整地器
具の下縁から前記レーザービームの高さ方向中心までの
目標高さデータと前記仕上げ面高さデータとに基づき前
記回動手段を制御する。
テムは、前記演算手段に前記測量機械から前記追尾目標
の座標位置に関するデータが入力されると、前記整地器
具の下縁から前記レーザービームの高さ方向中心までの
目標高さデータと前記仕上げ面高さデータとに基づき前
記回動手段を制御する。
【００１９】前記測量機は既知点から追尾目標までの距
離を測定可能である。
離を測定可能である。
【００２０】前記施工情報は、例えば、前記整地器具の
傾斜情報、道路施工のセンターラインの管理情報、建設
作業機械の駆動情報、高さ方向自動追尾モード時の高さ
方向の偏差データである。
傾斜情報、道路施工のセンターラインの管理情報、建設
作業機械の駆動情報、高さ方向自動追尾モード時の高さ
方向の偏差データである。
【００２１】
【発明の実施の形態】図４は本発明に係わるトータルス
テーションの外観図を示している。この図４において、
２０は基盤部、２１は装置本体部である。装置本体部２
１は鉛直軸Ｇを中心として水平面内で水平面内回動手段
２２により回転される。この装置本体部２１は表示部２
３、一対の托架部２４を有する。一対の托架部２４には
水平軸２５が設けられ、水平軸２５には鏡筒部２６が保
持され、鏡筒部２６は水平軸２５を中心にして垂直面内
で高低角回動手段２７により回転される。装置本体部２
１の水平面内での回転量、鏡筒部２４の鉛直面内での回
転量は図示を略す角度読み取り装置（ロータリーエンコ
ーダ）により検知される。
テーションの外観図を示している。この図４において、
２０は基盤部、２１は装置本体部である。装置本体部２
１は鉛直軸Ｇを中心として水平面内で水平面内回動手段
２２により回転される。この装置本体部２１は表示部２
３、一対の托架部２４を有する。一対の托架部２４には
水平軸２５が設けられ、水平軸２５には鏡筒部２６が保
持され、鏡筒部２６は水平軸２５を中心にして垂直面内
で高低角回動手段２７により回転される。装置本体部２
１の水平面内での回転量、鏡筒部２４の鉛直面内での回
転量は図示を略す角度読み取り装置（ロータリーエンコ
ーダ）により検知される。
【００２２】鏡筒部２６は、図５に示すように、水平方
向の追尾光発生部２８及び追尾目標（プリズム）までの
距離を測定する光波距離計部２９からなる追尾測距ユニ
ット部３０と、ファン状のレーザービームＰ３を放射す
るレーザービームユニット部３１とにより構成される。
向の追尾光発生部２８及び追尾目標（プリズム）までの
距離を測定する光波距離計部２９からなる追尾測距ユニ
ット部３０と、ファン状のレーザービームＰ３を放射す
るレーザービームユニット部３１とにより構成される。
【００２３】追尾測距ユニット部３０は、追尾及び測距
に共用される対物レンズ３２を有する。光波距離計部
（以下、ＥＤＭ部という）２９は、発光素子２９ａ、受
光素子２９ｂ、分割ミラー２９ｃから概略なる。発光素
子２９ａから出射された特定周波数で変調された測距光
Ｐ１は分割ミラー２９ｃの反射面２９ｄ、ダイクロイッ
クミラー３３の反射面３３ａで反射され、対物レンズ３
２の下半分を通過して、追尾目標としてのプリズム３４
（図６参照）に導かれる。プリズム３４により反射され
た変調光は、対物レンズ３２の上半分で集光され、ダイ
クロイックミラー３３の反射面３３ａで反射され、分割
プリズム２９ｃの反射面２９ｅにより受光素子２９ｂに
導かれる。
に共用される対物レンズ３２を有する。光波距離計部
（以下、ＥＤＭ部という）２９は、発光素子２９ａ、受
光素子２９ｂ、分割ミラー２９ｃから概略なる。発光素
子２９ａから出射された特定周波数で変調された測距光
Ｐ１は分割ミラー２９ｃの反射面２９ｄ、ダイクロイッ
クミラー３３の反射面３３ａで反射され、対物レンズ３
２の下半分を通過して、追尾目標としてのプリズム３４
（図６参照）に導かれる。プリズム３４により反射され
た変調光は、対物レンズ３２の上半分で集光され、ダイ
クロイックミラー３３の反射面３３ａで反射され、分割
プリズム２９ｃの反射面２９ｅにより受光素子２９ｂに
導かれる。
【００２４】ＥＤＭ部２９は図示を略す処理回路を備
え、処理回路は特定の周波数で変調された発光信号と受
光信号との位相差を計測し、その位相差により既知点か
らプリズム３４までの距離を測定する。ダイクロイック
ミラー３３は反射面３３ｂを備え、反射面３３ｂは発光
素子２９ａから出射された測距光Ｐ１を透過し、後述す
る追尾光Ｐ２を反射する。
え、処理回路は特定の周波数で変調された発光信号と受
光信号との位相差を計測し、その位相差により既知点か
らプリズム３４までの距離を測定する。ダイクロイック
ミラー３３は反射面３３ｂを備え、反射面３３ｂは発光
素子２９ａから出射された測距光Ｐ１を透過し、後述す
る追尾光Ｐ２を反射する。
【００２５】追尾光発生部２８はレーザビームＰ２をＸ
−Ｚの２次元方向に走査する２次元走査部を有する。こ
の２次元走査部は、レーザダイオード、このレーザーダ
イオードから出射された追尾光Ｐ２としてのレーザ光を
平行光束に変換するコリメーションレンズ、振動ミラ
ー、音響光学素子等により構成される。その詳細構成は
既に公知であるので図示を略すが、必要ならば、例えば
特開平５−３２２５６９号公報の図３を参照されたい。
−Ｚの２次元方向に走査する２次元走査部を有する。こ
の２次元走査部は、レーザダイオード、このレーザーダ
イオードから出射された追尾光Ｐ２としてのレーザ光を
平行光束に変換するコリメーションレンズ、振動ミラ
ー、音響光学素子等により構成される。その詳細構成は
既に公知であるので図示を略すが、必要ならば、例えば
特開平５−３２２５６９号公報の図３を参照されたい。
【００２６】２次元走査部から放射された追尾光として
の走査ビームＰ２は、ミラー３５ａ、ミラー３５ｂによ
り反射され、対物レンズ３２の中心穴３６を通り、プリ
ズム３４に向けられる。プリズム３４により反射された
追尾レーザ光Ｐ２は対物レンズ３２の全面により集光さ
れ、ダイクロイックミラー３３の反射面３３ｂにより反
射され、受光素子３７に集光される。その追尾光Ｐ２の
波長は発光素子２９ａから出射された測距光Ｐ１の波長
と異なる。
の走査ビームＰ２は、ミラー３５ａ、ミラー３５ｂによ
り反射され、対物レンズ３２の中心穴３６を通り、プリ
ズム３４に向けられる。プリズム３４により反射された
追尾レーザ光Ｐ２は対物レンズ３２の全面により集光さ
れ、ダイクロイックミラー３３の反射面３３ｂにより反
射され、受光素子３７に集光される。その追尾光Ｐ２の
波長は発光素子２９ａから出射された測距光Ｐ１の波長
と異なる。
【００２７】プリズム３４の位置の検出は以下の通りに
行われる。
行われる。
【００２８】図７に示すように、Ｘ−Ｚ方向にラスタ走
査されるビームは、プリズム３４に当たったとき反射さ
れて、受光素子３７に到達する。図示を略す処理回路
は、受光信号が走査のどのタイミングで受光されたかを
検知し、走査中心３８に対するプリズム３４の中心位置
（追尾中心）３４ａのＸ−Ｚ方向の偏差ΔＸ、ΔＺを計
測する。計測された偏差ΔＸ、ΔＺは、図４に示す托架
部２４の水平方向の回転量、鏡筒部２６の高低方向の回
転量に変換され、各回転手段（回動手段）２２、２７に
フィードバックされる。このようにして、自動追尾式の
トータルステーション８は、プリズム３４の中心を視準
するように制御可能である。対物レンズ３２は合焦・接
眼部３９と組み合わされて、全体として望遠鏡を構成し
ている。作業者はこの望遠鏡を通して追尾目標を視準で
きる。なお、この測量機８は仕上げ高さデータ駆動モー
ドと高さ方向自動追尾モードとを備えており、これらに
ついては後述する。
査されるビームは、プリズム３４に当たったとき反射さ
れて、受光素子３７に到達する。図示を略す処理回路
は、受光信号が走査のどのタイミングで受光されたかを
検知し、走査中心３８に対するプリズム３４の中心位置
（追尾中心）３４ａのＸ−Ｚ方向の偏差ΔＸ、ΔＺを計
測する。計測された偏差ΔＸ、ΔＺは、図４に示す托架
部２４の水平方向の回転量、鏡筒部２６の高低方向の回
転量に変換され、各回転手段（回動手段）２２、２７に
フィードバックされる。このようにして、自動追尾式の
トータルステーション８は、プリズム３４の中心を視準
するように制御可能である。対物レンズ３２は合焦・接
眼部３９と組み合わされて、全体として望遠鏡を構成し
ている。作業者はこの望遠鏡を通して追尾目標を視準で
きる。なお、この測量機８は仕上げ高さデータ駆動モー
ドと高さ方向自動追尾モードとを備えており、これらに
ついては後述する。
【００２９】トータルステーション８は処理回路の一部
として機能する内蔵ＣＰＵを有する。内蔵ＣＰＵは測定
により求められたプリズム３４までの距離、水平角度、
高低角度に基づき追尾目標の水平座標位置、高さ座標位
置を演算する。内蔵ＣＰＵは追尾目標の座標位置を光学
的に測定する座標位置測定手段としての役割を果たす。
として機能する内蔵ＣＰＵを有する。内蔵ＣＰＵは測定
により求められたプリズム３４までの距離、水平角度、
高低角度に基づき追尾目標の水平座標位置、高さ座標位
置を演算する。内蔵ＣＰＵは追尾目標の座標位置を光学
的に測定する座標位置測定手段としての役割を果たす。
【００３０】この水平座標位置は表示部２３に表示さ
れ、追尾目標の座標位置に関するデータが入出力ポート
４０に出力される。入出力ポート４０は通常ＲＳ-２３
２Ｃにより構成され、外部のパーソナルコンピュータ４
１に接続されている。パーソナルコンピュータ４１は内
蔵ＣＰＵとの間でデータの授受を行い、パーソナルコン
ピュータ４１はここではトータルステーション８の動作
モードのコントロールを行う。
れ、追尾目標の座標位置に関するデータが入出力ポート
４０に出力される。入出力ポート４０は通常ＲＳ-２３
２Ｃにより構成され、外部のパーソナルコンピュータ４
１に接続されている。パーソナルコンピュータ４１は内
蔵ＣＰＵとの間でデータの授受を行い、パーソナルコン
ピュータ４１はここではトータルステーション８の動作
モードのコントロールを行う。
【００３１】レーザービームユニット部３１には、レー
ザーダイオード４２、コリメーションレンズ４３、シリ
ンドリカルレンズ４４により概略構成され、レーザダイ
オード４２から出射されたレーザー光はコリメーション
レンズ４３により平行光束に変換された後、シリンドリ
カルレンズ４４により、水平方向に広がりを持つファン
状のレーザービームＰ３に変換されて放射される。その
水平方向の広がり角θは、トータルステーション８の水
平方向の追尾角度よりやや広く設定される。これによ
り、追尾目標３４から追尾光Ｐ２が多少外れた場合で
も、ブルードーザ１の整地器具３に設置されたレーザセ
ンサ４５にファン状のレーザービームＰ３が当たること
になり、ブルドーザ１が向きを多少変えた場合でも整
地、舗装作業が保証されることになる。このファン状の
レーザービームＰ３には、後述する変調回路により整地
器具３をコントロールする施工情報データが変調されて
重畳される。
ザーダイオード４２、コリメーションレンズ４３、シリ
ンドリカルレンズ４４により概略構成され、レーザダイ
オード４２から出射されたレーザー光はコリメーション
レンズ４３により平行光束に変換された後、シリンドリ
カルレンズ４４により、水平方向に広がりを持つファン
状のレーザービームＰ３に変換されて放射される。その
水平方向の広がり角θは、トータルステーション８の水
平方向の追尾角度よりやや広く設定される。これによ
り、追尾目標３４から追尾光Ｐ２が多少外れた場合で
も、ブルードーザ１の整地器具３に設置されたレーザセ
ンサ４５にファン状のレーザービームＰ３が当たること
になり、ブルドーザ１が向きを多少変えた場合でも整
地、舗装作業が保証されることになる。このファン状の
レーザービームＰ３には、後述する変調回路により整地
器具３をコントロールする施工情報データが変調されて
重畳される。
【００３２】整地器具３に立設されたポール４には、図
８に示す受光ユニットが４６設けられている。この受光
ユニット４６は段付き円柱から構成され、この段付き円
柱４６の下部側には大径円柱４７が設けられ、上部側に
は小径円柱４８が設けられている。大径円柱４７の外周
部にはその全周に渡ってプリズム３４が所定間隔を開け
て複数個設けられている。小径円柱４８の外周部にはそ
の全周に渡ってレーザーセンサ４５が所定間隔を開けて
複数個設けられている。これにより、トータルステーシ
ョン８はブルドーザが３６０度方向に向きを変えても追
尾できる。
８に示す受光ユニットが４６設けられている。この受光
ユニット４６は段付き円柱から構成され、この段付き円
柱４６の下部側には大径円柱４７が設けられ、上部側に
は小径円柱４８が設けられている。大径円柱４７の外周
部にはその全周に渡ってプリズム３４が所定間隔を開け
て複数個設けられている。小径円柱４８の外周部にはそ
の全周に渡ってレーザーセンサ４５が所定間隔を開けて
複数個設けられている。これにより、トータルステーシ
ョン８はブルドーザが３６０度方向に向きを変えても追
尾できる。
【００３３】プリズム３４の中心位置３４ａとレーザー
センサー４５の中心位置４５ａのオフセット値Ｈ１は所
定の値であり、図４に示す対物レンズ３２の中心とシリ
ンドリカルレンズ４４の中心とのオフセット値Ｈ２と同
一とすることができる。レーザーセンサ４５は建設作業
機械１の上下方向の振動、油圧により制御される整地器
具３の上下方向の追従精度をカバーできる長さを持つ。
このレーザーセンサ４５はトータルステーション８から
放射されるファン状のレーザービームＰ３が照射された
位置とレーザーセンサ４５の中心位置４５ａとの偏差Ｈ
３を出力する。この種のレーザセンサ４５として、微小
な受光素子を直列に多数配置した受光素子アレイ、ファ
ン状のレーザービームＰ３の受光位置に対応する電流を
出力するポジションセンサ（ＰＳＤ）等が利用される。
センサー４５の中心位置４５ａのオフセット値Ｈ１は所
定の値であり、図４に示す対物レンズ３２の中心とシリ
ンドリカルレンズ４４の中心とのオフセット値Ｈ２と同
一とすることができる。レーザーセンサ４５は建設作業
機械１の上下方向の振動、油圧により制御される整地器
具３の上下方向の追従精度をカバーできる長さを持つ。
このレーザーセンサ４５はトータルステーション８から
放射されるファン状のレーザービームＰ３が照射された
位置とレーザーセンサ４５の中心位置４５ａとの偏差Ｈ
３を出力する。この種のレーザセンサ４５として、微小
な受光素子を直列に多数配置した受光素子アレイ、ファ
ン状のレーザービームＰ３の受光位置に対応する電流を
出力するポジションセンサ（ＰＳＤ）等が利用される。
【００３４】ファン状のレーザービームＰ３の照射位置
とレーザセンサ４５の中心位置４５ａとの偏差Ｈ３のデ
ータは、コネクタ４６’を介して建設作業機械１に向け
て出力される。この偏差Ｈ３のデータは建設作業機械１
の整地器具３を上下方向に制御する油圧制御機器７のデ
ータとして用いられる。油圧制御機器７は整地器具３を
上下方向に駆動し、整地器具３はレーザーセンサー４５
の中心位置４５ａにファン状のレーザービームＰ３が当
たるように制御され、土地６を掘削又は切削する。
とレーザセンサ４５の中心位置４５ａとの偏差Ｈ３のデ
ータは、コネクタ４６’を介して建設作業機械１に向け
て出力される。この偏差Ｈ３のデータは建設作業機械１
の整地器具３を上下方向に制御する油圧制御機器７のデ
ータとして用いられる。油圧制御機器７は整地器具３を
上下方向に駆動し、整地器具３はレーザーセンサー４５
の中心位置４５ａにファン状のレーザービームＰ３が当
たるように制御され、土地６を掘削又は切削する。
【００３５】これまでの作業手順を整理して以下に図６
を参照しながら説明する。建設作業機械１の整地器具３
にポール４を用いて所定の高さのところにプリズム３４
及びレーザセンサ４５を設置する。自動追尾トータルス
テーション８を作業現場の見通しの良い場所で既知の座
標点Ｏに設置する。自動追尾トータルステーション８を
作業現場の３次元の設計データ（施工計画された各水平
座標位置における仕上げ面の高さとして定義される仕上
げ面高さデータ）が格納されたパーソナルコンピュータ
４１に接続する。パーソナルコンピュータ４１に、自動
追尾トータルステーション８の既知点の水平座標位置、
機械高さ、整地器具３のエッジ３ａからレーザセンサ４
５の高さ方向中心位置４５ａまでの目標高さとしての目
標高さデータを入力する。自動追尾トータルステーショ
ン８をレーザセンサ４５、プリズム３４に向けて作業を
開始する。
を参照しながら説明する。建設作業機械１の整地器具３
にポール４を用いて所定の高さのところにプリズム３４
及びレーザセンサ４５を設置する。自動追尾トータルス
テーション８を作業現場の見通しの良い場所で既知の座
標点Ｏに設置する。自動追尾トータルステーション８を
作業現場の３次元の設計データ（施工計画された各水平
座標位置における仕上げ面の高さとして定義される仕上
げ面高さデータ）が格納されたパーソナルコンピュータ
４１に接続する。パーソナルコンピュータ４１に、自動
追尾トータルステーション８の既知点の水平座標位置、
機械高さ、整地器具３のエッジ３ａからレーザセンサ４
５の高さ方向中心位置４５ａまでの目標高さとしての目
標高さデータを入力する。自動追尾トータルステーショ
ン８をレーザセンサ４５、プリズム３４に向けて作業を
開始する。
【００３６】自動追尾トータルステーション８はプリズ
ム３４の水平方向の動きに対して、常に追尾する。ＥＤ
Ｍ部２９により既知点からプリズム３４までの距離を測
定する。このとき、上下方向は追尾していない。従っ
て、測距光軸に対してプリズム３４の位置が正対してい
ない場合もあるが、ＥＤＭ部２９の測距光Ｐ１に適当な
広がりを持たせることにより測距可能としている。
ム３４の水平方向の動きに対して、常に追尾する。ＥＤ
Ｍ部２９により既知点からプリズム３４までの距離を測
定する。このとき、上下方向は追尾していない。従っ
て、測距光軸に対してプリズム３４の位置が正対してい
ない場合もあるが、ＥＤＭ部２９の測距光Ｐ１に適当な
広がりを持たせることにより測距可能としている。
【００３７】自動追尾トータルステーション８の角度読
み取り装置の角度データと測距データとから、レーザセ
ンサ４５の水平座標Ｘ、Ｙを計算して、パーソナルコン
ピュータ４１に出力する。
み取り装置の角度データと測距データとから、レーザセ
ンサ４５の水平座標Ｘ、Ｙを計算して、パーソナルコン
ピュータ４１に出力する。
【００３８】パーソナルコンピュータ４１はＸ、Ｙ座標
を設計データ（仕上げ面高さデータ）と照合し、その水
平座標における仕上げ面高さＺを求め、自動追尾トータ
ルステーション８のその水平座標位置でのファン状のレ
ーザービームＰ３の高さが、図１１に示すようにその水
平座標位置でレーザーセンサ４５の中心４５ａが仕上げ
面６’に対してあるべき高さとなるように回動手段２７
に指令を出力する。自動追尾トータルステーション８
は、その指令に従って鏡筒部２６を高低方向に回動させ
る。
を設計データ（仕上げ面高さデータ）と照合し、その水
平座標における仕上げ面高さＺを求め、自動追尾トータ
ルステーション８のその水平座標位置でのファン状のレ
ーザービームＰ３の高さが、図１１に示すようにその水
平座標位置でレーザーセンサ４５の中心４５ａが仕上げ
面６’に対してあるべき高さとなるように回動手段２７
に指令を出力する。自動追尾トータルステーション８
は、その指令に従って鏡筒部２６を高低方向に回動させ
る。
【００３９】鏡筒部２６の回動が終了した時点で、パー
ソナルコンピュータ４１はプリズム３４の上下方向の偏
差ΔＺ（図７を参照）、すなわち、追尾中心が仕上げ面
６’に対してあるべき高さと実際に検出された追尾中心
の仕上げ面６’に対する高さの差として定義される偏差
ΔＺを検出し、施工評価データとしてパーソナルコンピ
ュータ４１に出力する。パーソナルコンピュータ４１は
この施工評価データをメモリに記録する。レーザセンサ
４５はファン状のレーザービームＰ３がレーザセンサ４
５上のどの箇所に照射されているかを検知し、中心位置
４５ａと照射箇所との偏差のデータを油圧制御機器７の
駆動制御装置に出力する。油圧制御機器７はその偏差に
従って整地器具３を仕上げ面の高さがＺとなるように上
下方向にコントロールする。
ソナルコンピュータ４１はプリズム３４の上下方向の偏
差ΔＺ（図７を参照）、すなわち、追尾中心が仕上げ面
６’に対してあるべき高さと実際に検出された追尾中心
の仕上げ面６’に対する高さの差として定義される偏差
ΔＺを検出し、施工評価データとしてパーソナルコンピ
ュータ４１に出力する。パーソナルコンピュータ４１は
この施工評価データをメモリに記録する。レーザセンサ
４５はファン状のレーザービームＰ３がレーザセンサ４
５上のどの箇所に照射されているかを検知し、中心位置
４５ａと照射箇所との偏差のデータを油圧制御機器７の
駆動制御装置に出力する。油圧制御機器７はその偏差に
従って整地器具３を仕上げ面の高さがＺとなるように上
下方向にコントロールする。
【００４０】本発明に係わるコントロールシステムで
は、自動追尾トータルステーション８が距離を測定する
毎にこれを繰り返す。このようにして、土地６が整地器
具３により切削又は掘削され、所望の仕上げ面に仕上げ
られる。
は、自動追尾トータルステーション８が距離を測定する
毎にこれを繰り返す。このようにして、土地６が整地器
具３により切削又は掘削され、所望の仕上げ面に仕上げ
られる。
【００４１】本実施例によれば、自動追尾トータルステ
ーション８は、振動しかつ上下方向に制御される建設作
業機械１の整地器具３に設置された追尾目標に対して高
さ方向に追尾することなく、パーソナルコンピュータ４
１から送信される設計データ（仕上げ面高さデータ）に
追従するため、高精度な施工が可能となる。また、自動
追尾トータルステーション８は、プリズム３４の上下方
向の偏差ΔＺを常に検出しているため、これを記録保存
することにより、施工評価データとして使用できる。
ーション８は、振動しかつ上下方向に制御される建設作
業機械１の整地器具３に設置された追尾目標に対して高
さ方向に追尾することなく、パーソナルコンピュータ４
１から送信される設計データ（仕上げ面高さデータ）に
追従するため、高精度な施工が可能となる。また、自動
追尾トータルステーション８は、プリズム３４の上下方
向の偏差ΔＺを常に検出しているため、これを記録保存
することにより、施工評価データとして使用できる。
【００４２】ところで、道路等を施工する場合、整地器
具３は上下方向に制御されるだけでなく、斜めに制御さ
れることがある。例えば、道路のカーブ部分のバンク角
の勾配、水はけ勾配を作るとき、整地器具３は斜めに傾
けられる。
具３は上下方向に制御されるだけでなく、斜めに制御さ
れることがある。例えば、道路のカーブ部分のバンク角
の勾配、水はけ勾配を作るとき、整地器具３は斜めに傾
けられる。
【００４３】従来の非自動化の施工方法の場合、傾斜量
（パーセント表示）を立て札等で適当な間隔毎に示し、
建設作業機械１のオペレータがそれを視認して、整地器
具３を手動で制御していた。また、平面的に広がった宅
地・農地等の整地と異なり、道路施工の場合、基本的に
センターライン等の平面上の位置が管理され、オペレー
タは正確にそれをトレースする必要がある。従来、これ
もオペレータの目視により行っていた。
（パーセント表示）を立て札等で適当な間隔毎に示し、
建設作業機械１のオペレータがそれを視認して、整地器
具３を手動で制御していた。また、平面的に広がった宅
地・農地等の整地と異なり、道路施工の場合、基本的に
センターライン等の平面上の位置が管理され、オペレー
タは正確にそれをトレースする必要がある。従来、これ
もオペレータの目視により行っていた。
【００４４】本発明に係わる自動追尾トータルステーシ
ョン８と、設計データが格納されたパーソナルコンピュ
ータ４１とを組み合わせたコントロールシステムの場
合、自動追尾トータルステーション８により建設作業機
械１の水平座標位置を測定することができ、パーソナル
コンピュータ４１には設計データが格納されている。従
って、施工に要求される施工情報（傾斜角等）はパーソ
ナルコンピュータ４１により全て算出できる。この算出
された施工情報は、建設作業機械の駆動情報として用い
られ、従来、図３に示すように、無線通信により送信さ
れていたが、通信障害等の様々な問題がある。
ョン８と、設計データが格納されたパーソナルコンピュ
ータ４１とを組み合わせたコントロールシステムの場
合、自動追尾トータルステーション８により建設作業機
械１の水平座標位置を測定することができ、パーソナル
コンピュータ４１には設計データが格納されている。従
って、施工に要求される施工情報（傾斜角等）はパーソ
ナルコンピュータ４１により全て算出できる。この算出
された施工情報は、建設作業機械の駆動情報として用い
られ、従来、図３に示すように、無線通信により送信さ
れていたが、通信障害等の様々な問題がある。
【００４５】本発明によれば、以下に説明する光通信手
段を用いることにより、施工情報を通信障害、混信等を
受けることなく、建設作業機械１に向けて送信すること
ができる。
段を用いることにより、施工情報を通信障害、混信等を
受けることなく、建設作業機械１に向けて送信すること
ができる。
【００４６】すなわち、本発明では、施工情報はファン
状のレーザービームＰ３に変調して送出され、レーザセ
ンサ４５により受光後、復調することにより、施工情報
が取り出される。
状のレーザービームＰ３に変調して送出され、レーザセ
ンサ４５により受光後、復調することにより、施工情報
が取り出される。
【００４７】図９はデータ変調の一例を示し、図９
（ａ）はＡＳＫ方式によりデータ変調された信号を示し
ている。図９（ａ）において、Ｓはデータブロックのス
タートを示す同期パターン、ａ１、ａ２、ａ３、…は各
シリアルデータのビットを表している。図９（ａ）で
は、同期パターンＳは検出を容易とするため、その幅が
データビットａ１、ａ２、ａ３、…の各幅よりも数倍以
上大きい。同期パターンＳに続く各ビットは、２進数
（例えば、１、０、１、…）からなるデータを示してい
る。
（ａ）はＡＳＫ方式によりデータ変調された信号を示し
ている。図９（ａ）において、Ｓはデータブロックのス
タートを示す同期パターン、ａ１、ａ２、ａ３、…は各
シリアルデータのビットを表している。図９（ａ）で
は、同期パターンＳは検出を容易とするため、その幅が
データビットａ１、ａ２、ａ３、…の各幅よりも数倍以
上大きい。同期パターンＳに続く各ビットは、２進数
（例えば、１、０、１、…）からなるデータを示してい
る。
【００４８】図９（ｂ）は変調回路を示し、４９は発振
器、５０はゲート回路で、発振器４９は搬送波を出力
し、ゲート回路５０はパーソナルコンピュータ４１から
送出されるシリアルデータをＡＳＫ変調し、ドライブ回
路５１はレーザダイオード４２をシリアルデータに基づ
き変調しながら発光させ、ファン状のレーザービームＰ
３はデータ変調されてレーザーセンサ４５に送出され
る。これにより、施工情報がレーザーセンサ４５に送信
される。
器、５０はゲート回路で、発振器４９は搬送波を出力
し、ゲート回路５０はパーソナルコンピュータ４１から
送出されるシリアルデータをＡＳＫ変調し、ドライブ回
路５１はレーザダイオード４２をシリアルデータに基づ
き変調しながら発光させ、ファン状のレーザービームＰ
３はデータ変調されてレーザーセンサ４５に送出され
る。これにより、施工情報がレーザーセンサ４５に送信
される。
【００４９】図１０（ａ）はレーザセンサ４５によるデ
ータ復調回路を示している。ここでは、レーザセンサ４
５として、ポジションセンサ（ＰＳＤ）が用いられてい
る。ここで、ファン状のレーザービームＰ３の照射位置
の検出方法も説明する。図１０（ｂ）において、Ｓ’、
ａ１’、ａ２’、…は変調されたファン状のレーザービ
ームＰ３を示し、ファン状のレーザービームＰ３は送信
中にノイズが重畳されるため、波形がくずれる。
ータ復調回路を示している。ここでは、レーザセンサ４
５として、ポジションセンサ（ＰＳＤ）が用いられてい
る。ここで、ファン状のレーザービームＰ３の照射位置
の検出方法も説明する。図１０（ｂ）において、Ｓ’、
ａ１’、ａ２’、…は変調されたファン状のレーザービ
ームＰ３を示し、ファン状のレーザービームＰ３は送信
中にノイズが重畳されるため、波形がくずれる。
【００５０】レーザーセンサ４５は２本の出力線４５
ｂ、４５ｃを持つ。このレーザーセンサ４５はファン状
のレーザービームＰ３の照射位置（ａ、ｂ）に比例した
振幅の電気信号を、ａ’、ｂ’を出力する。この電気信
号ａ’、ｂ’は加算回路５２に入力されて加算され、こ
れにより受光された全信号が得られる。加算回路５２の
出力は包絡線検波回路５３に入力され、包絡線検波回路
５３は包絡線波形信号５５’を検出し、包絡線波形信号
５５’は、波形成形回路５４に入力されて矩形波５
５’’とされ、この矩形波５５’’は建築作業機械１の
ＣＰＵ５５に入力される。ＣＰＵ５５は一定間隔以上 "
１" が続く同期パターンＳを検出し、検出された同期パ
ターンＳの立ち下がりタイミングから、一定期間毎に入
力された信号が"０"か"1"かを判断することにより、施
工情報を復調する。
ｂ、４５ｃを持つ。このレーザーセンサ４５はファン状
のレーザービームＰ３の照射位置（ａ、ｂ）に比例した
振幅の電気信号を、ａ’、ｂ’を出力する。この電気信
号ａ’、ｂ’は加算回路５２に入力されて加算され、こ
れにより受光された全信号が得られる。加算回路５２の
出力は包絡線検波回路５３に入力され、包絡線検波回路
５３は包絡線波形信号５５’を検出し、包絡線波形信号
５５’は、波形成形回路５４に入力されて矩形波５
５’’とされ、この矩形波５５’’は建築作業機械１の
ＣＰＵ５５に入力される。ＣＰＵ５５は一定間隔以上 "
１" が続く同期パターンＳを検出し、検出された同期パ
ターンＳの立ち下がりタイミングから、一定期間毎に入
力された信号が"０"か"1"かを判断することにより、施
工情報を復調する。
【００５１】また、加算回路５２の出力と出力線４５ｂ
の出力ｂ’とはＡ／Ｄ変換器５６、５７に入力され、Ｃ
ＰＵ５５は同期パターンＳが検出されたタイミングで各
Ａ／Ｄ変換器５６、５７の出力を読み込み、ａ’／
（ａ’＋ｂ’）の式に基づく演算を行うことによりファ
ン状のレーザービームＰ３の高さ方向の照射位置を検出
する。
の出力ｂ’とはＡ／Ｄ変換器５６、５７に入力され、Ｃ
ＰＵ５５は同期パターンＳが検出されたタイミングで各
Ａ／Ｄ変換器５６、５７の出力を読み込み、ａ’／
（ａ’＋ｂ’）の式に基づく演算を行うことによりファ
ン状のレーザービームＰ３の高さ方向の照射位置を検出
する。
【００５２】ここでは、ＡＳＫ変調・復調について説明
したが、公知の他の方式であるＰＳＫ方式等を利用して
も良い。また、受光素子としてここでは、ＰＳＤを使用
した例を説明したが、受光素子アレイ、他の同等な機能
を持つ素子を用いても良い。
したが、公知の他の方式であるＰＳＫ方式等を利用して
も良い。また、受光素子としてここでは、ＰＳＤを使用
した例を説明したが、受光素子アレイ、他の同等な機能
を持つ素子を用いても良い。
【００５３】また、レーザセンサ４５の受光素子には、
ＥＤＭ部２９の測距光Ｐ１、追尾光Ｐ２も入射する可能
性があり、この光がノイズとなる場合も想定される。こ
の場合、これらの光Ｐ１、Ｐ２とファン状のレーザービ
ームの光Ｐ３を分離するため、光Ｐ１、Ｐ２の波長と光
Ｐ３の波長とを異ならせ、レーザーセンサ４５の前面に
波長選択型の光学フィルターを配置し、測距光Ｐ１、追
尾光Ｐ２がレーザーセンサ４５に入射しないように構成
すれば良い。
ＥＤＭ部２９の測距光Ｐ１、追尾光Ｐ２も入射する可能
性があり、この光がノイズとなる場合も想定される。こ
の場合、これらの光Ｐ１、Ｐ２とファン状のレーザービ
ームの光Ｐ３を分離するため、光Ｐ１、Ｐ２の波長と光
Ｐ３の波長とを異ならせ、レーザーセンサ４５の前面に
波長選択型の光学フィルターを配置し、測距光Ｐ１、追
尾光Ｐ２がレーザーセンサ４５に入射しないように構成
すれば良い。
【００５４】測距、追尾、通信の各ステップを時分割し
て行うこともできる。このようにすれば、同期パターン
Ｓが検出された以後、他の光Ｐ１、Ｐ２は照射されない
ため、レーザーセンサ４５は安定して光Ｐ３を受信でき
る。この場合、全体の処理スピードが遅くなるが、各光
Ｐ１〜Ｐ３の干渉を防ぐために、高価な波長選択型フィ
ルターが不必要であるという利点がある。
て行うこともできる。このようにすれば、同期パターン
Ｓが検出された以後、他の光Ｐ１、Ｐ２は照射されない
ため、レーザーセンサ４５は安定して光Ｐ３を受信でき
る。この場合、全体の処理スピードが遅くなるが、各光
Ｐ１〜Ｐ３の干渉を防ぐために、高価な波長選択型フィ
ルターが不必要であるという利点がある。
【００５５】本発明によれば、自動追尾トータルステー
ション８は上下方向について追尾目標３４を追尾せず、
パーソナルコンピュータ４１により格納された設計デー
タに基づき整地器具１を制御する。この構成により、整
地器具３が上下方向に移動制御されたとき、追尾光Ｐ２
が上下方向に追尾目標３４を追尾して、この追尾により
ファン状のレーザービームＰ３の高さ方向の位置が変化
し、整地器具３がレーザーセンサ４５のファン状のレー
ザービームの照射位置の変化により上下方向に制御され
て、ハンチング現象を起こすという従来システムの欠点
が避けられ、高さ方向に精度の良い施工が可能となる。
ション８は上下方向について追尾目標３４を追尾せず、
パーソナルコンピュータ４１により格納された設計デー
タに基づき整地器具１を制御する。この構成により、整
地器具３が上下方向に移動制御されたとき、追尾光Ｐ２
が上下方向に追尾目標３４を追尾して、この追尾により
ファン状のレーザービームＰ３の高さ方向の位置が変化
し、整地器具３がレーザーセンサ４５のファン状のレー
ザービームの照射位置の変化により上下方向に制御され
て、ハンチング現象を起こすという従来システムの欠点
が避けられ、高さ方向に精度の良い施工が可能となる。
【００５６】ここでは、自動追尾トータルステーション
８の方式として、レーザを二次元方向に走査する場合に
ついて説明したが、追尾目標として発光素子を用い、Ｃ
ＣＤ等で受光する方式を用いても良いし、本発明の趣旨
を変更しない範囲で様々な展開を行うことができる。
８の方式として、レーザを二次元方向に走査する場合に
ついて説明したが、追尾目標として発光素子を用い、Ｃ
ＣＤ等で受光する方式を用いても良いし、本発明の趣旨
を変更しない範囲で様々な展開を行うことができる。
【図１】従来のローテイテイングレーザー装置を用いた
建設作業機械の自動コントロールシステムの説明図であ
る。
建設作業機械の自動コントロールシステムの説明図であ
る。
【図２】従来のローテイテイングレーザー装置を用いた
建設作業機械の自動コントロールシステムの不具合を説
明するための図である。
建設作業機械の自動コントロールシステムの不具合を説
明するための図である。
【図３】自動追尾式測量機を用いた建設作業機械の自動
コントロールシステムの説明図である。
コントロールシステムの説明図である。
【図４】本発明に係わる自動追尾式測量機の概要図であ
る。
る。
【図５】図４に示す鏡筒部の内部の構成を概略示す光学
図である。
図である。
【図６】本発明に係わる整地作業の一例を説明するため
の概要図である。
の概要図である。
【図７】追尾光の走査の一例の説明図である。
【図８】本発明に係わる追尾目標としてのプリズムとレ
ーザーセンサとを示す斜視図である。
ーザーセンサとを示す斜視図である。
【図９】本発明に係わる変調の一例を示し、（ａ）は変
調されたファン状のレーザービームを示し、（ｂ）は変
調回路を示すブロック図である。
調されたファン状のレーザービームを示し、（ｂ）は変
調回路を示すブロック図である。
【図１０】本発明に係わる復調の一例を示し、（ａ）は
復調回路のブロック図を示し、（ｂ）は復調信号を示
す。
復調回路のブロック図を示し、（ｂ）は復調信号を示
す。
【図１１】 図６に示す整地作業の一例を更に理解しや
すくして示した概要図である。
すくして示した概要図である。
１…建設作業機械 ３…整地器具 ６…土地 ６’…仕上げ面 ７…整地器具制御手段 ８…測量機械 ４１…パーソナルコンピュータ（記憶手段、演算手段） ΔＺ…偏差 Ｏ…既知座標点
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 バーノン ジェイ．ブラベック アメリカ合衆国 94588 カリフォルニア 州、プレザントン、ダブリュー・ラス ポ ジタス ビーエルヴィディー 5758、トプ コンレーザーシステムズインコーポレーシ ョン内 (72)発明者 平野 聡 東京都板橋区蓮沼町75番１号株式会社トプ コン内 (72)発明者 大森 誠 東京都板橋区蓮沼町75番１号株式会社トプ コン内
Claims (9)
- 【請求項１】作業現場に設けられかつ整地器具と追尾目
標とレーザーセンサとを備えた建設作業機械と、 既知点に設けられかつ前記追尾目標の座標位置を光学的
に測定する座標位置測定手段を有して求められた座標位
置で仕上げ面に対してあるべき高さを指示するレーザー
ビームを前記レーザーセンサに向けて照射する測量機械
と、 施工計画された各水平座標位置に対応する仕上げ面の高
さを仕上げ面高さデータとして記憶する仕上げ面高さデ
ータ記憶手段と、 前記仕上げ面高さデータに基づき前記各水平座標位置で
追尾中心が前記仕上げ面に対してあるべき高さと実際に
検出された追尾中心の仕上げ面に対する高さの差として
定義できる偏差を演算する演算手段と、 前記測量機械に設けられて前記レーザービームの前記水
平座標位置における高さが該水平座標位置で前記レーザ
ーセンサの高さ方向中心が前記仕上げ面に対してあるべ
き高さとなるように前記レーザービームを高低角方向に
回動させる回動手段と、 前記建設作業機械に設けられて前記レーザービームの前
記レーザセンサ上の照射位置に基づいて前記水平座標位
置における整地すべき土地が前記水平座標位置での前記
仕上げ面高さとなるように前記整地器具を制御する整地
器具制御手段とを備え、 前記偏差のデータを記憶保存することにより施工評価デ
ータとして用いる建設作業機械の自動コントロールシス
テム。 - 【請求項２】前記水平座標位置における施工情報に基づ
き前記レーザービームを変調して前記施工情報を作業現
場に向けて送信する変調手段と、 前記レーザーセンサに受光されたレーザービームに基づ
き前記施工情報を復調する復調手段とを備えている請求
項１に記載の建設作業機械の自動コントロールシステ
ム。 - 【請求項３】前記整地器具に前記レーザーセンサと前記
追尾目標とが一体に立設されている請求項２に記載の建
設作業機械の自動コントロールシステム。 - 【請求項４】前記演算手段に前記測量機械から前記追尾
目標の座標位置に関するデータが入力されると、前記記
憶手段に記憶されているあらかじめ設定された前記整地
器具の下縁から前記レーザービームの高さ方向中心まで
の目標高さデータと前記仕上げ面高さデータとに基づき
前記回動手段を制御する請求項２に記載の建設作業機械
の自動コントロールシステム。 - 【請求項５】前記測量機は前記既知点から前記追尾目標
までの距離を測定可能である請求項２ないし請求項４の
いずれか１項に記載の建設作業機械の自動コントロール
システム。 - 【請求項６】前記施工情報が前記整地器具の傾斜情報で
ある請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載の建
設作業機械の自動コントロールシステム。 - 【請求項７】前記施工情報が道路施工のセンターライン
の管理情報である請求項２ないし請求項４のいずれか１
項に記載の建設作業機械の自動コントロールシステム。 - 【請求項８】前記施工情報が高さ方向自動追尾モード時
の高さ方向偏差のデータである請求項２ないし請求項４
のいずれか１項に記載の建設作業機械の自動コントロー
ルシステム。 - 【請求項９】前記施工情報が建設作業機械の駆動情報で
ある請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載の建
設作業機械の自動コントロールシステム。
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