JPS63140911A - 角度検出装置のレ−ザ−灯台 - Google Patents

角度検出装置のレ−ザ−灯台

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JPS63140911A
JPS63140911A JP28678386A JP28678386A JPS63140911A JP S63140911 A JPS63140911 A JP S63140911A JP 28678386 A JP28678386 A JP 28678386A JP 28678386 A JP28678386 A JP 28678386A JP S63140911 A JPS63140911 A JP S63140911A
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laser
lighthouse
laser light
rotation
gyro
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JP28678386A
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Tatsuyuki Ochi
越智 達之
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Kajima Corp
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Kajima Corp
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Priority to FR878709868A priority patent/FR2603376B1/fr
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は基準点でレーザー光線を水平面内に回転照射し
線対称な2光線を照射するレーザー灯台と、計測点でレ
ーザー光を検知する計測点用センサーと、レーザー光を
受光する時間間隙を測定する時間測定装置と、レーザー
光の受光時間間隙から線対称軸と計測点とのなす角度を
求めその値と各々基準線と対称軸との角度と基準点間の
距離から計測地点の座標を演算し表示する座棟演算表示
装置1式とからなるレーザーを用いた角度検出装置のレ
ーザー灯台に関する。
[従来の技術] 三角測量によって平面位置又は角度を求める従来の方法
はトランシットを用いて行うのが普通であり、トランシ
ットによる場合はトランシットを操作する測量±1名と
ボールをもつ作業員の少なくとも2名の人員を必要とし
、また作業時間もかかるものであった。
そこで本出願人はレーザーを用いて淵1量を行う装置に
ついて先に特許出願を行った(特願昭60−26748
1号)。これを第2図および第3図について説明すると
、AおよびBは基準点、Cは計測地点であり、基準点A
にはレーザー灯台IAと他方のレーザー灯台IBの対称
軸方向を検知する対称軸検知センサー2Aが設置され、
また基準点Bにはレーザー灯台IBと他方のレーザー灯
台IAの対称軸方向を検知する対称軸検知センサー2B
が設置され、また計測地点Cにはレーザー灯台IAおよ
びレーザー灯台IBのレーザー光を検知する計測点用セ
ンサー3が設置され、さらに計測点Cには時間測定装置
(受光間隙測定回#I)4および座標演算表示装置(マ
イクロコンピュータ)5が設けられる。■は基準点Aと
基準点8間の距離であり、あらかじめ計測されている。
レーザー灯台IA、IBは、それぞれ反時計方向および
時計方向の線対称な2つのレーザー光LCCWおよびL
awを回転照射し、計測点用センサー3が前記2つのレ
ーザー光を同時に受光したときのセンサー3と灯台IA
およびIBとのなす角度θおよびψと、前記距離Φとか
ら計測地点Cの座標を三角法により算出するものである
。なお、対称軸検知センサー2A、2Bは基準点A、H
の基準方向を決めるのに用いられる。この装置によれば
格別な熟練を要せずして迅速に測量を行うことができ、
かつデータの自動記録やコンピュータへの入力が可能と
なり、優れた測量方法である。
ところで、この装置における線対称な2光線をむらのな
い回転速度で回転照射するレーザー灯台において、回転
のジッタ、回転むらの量は測定M度に直接影響を与え、
その程度は回転速度が低いほど大きい。
[発明が解決しようとする問題点] 本発明は、回転むらの小さい角度検出装置のレーザー灯
台を提供すべくなされたものである。
[発明の原理] 本発明は種々研究の結果、ジャイロのプリセツションの
原理がこの種のレーザー灯台に好適に応用できることを
見出した。これを第11図について説明する。ジャイロ
の基本形は図に示すような高速で回転するロータ10が
その回転軸Xに互いに直行する水平ジンバル11のジン
バル軸Yと垂直ジンバル12のジンバル軸2とに保持さ
れた姿になっており、理想的な状B(ロータ10の動的
バランスおよび各ジンバル11.12の静的バランスが
完全にとられ、空気の抵抗も各軸x、y、zの軸受のr
g1擦もすべてゼロ状態)では、ロータ10は永久に空
間の一定方向を向き続けるという性質すなわちジャイロ
の削性を有している。
また、水平ジンバル11のロータ回転軸X上の点Pに力
Fを加えると、点Pは下方に下がらず、水平ジンバル1
1は水平を保ったままで全体が垂直ジンバル12のジン
バル軸Zの回りに一定の角速度で回転を始め、従ってジ
ンバル軸Zが水平ジンバル11で回転されるという性質
があり、これをプリセツション(摂動または才子)の原
理という。
すなわち、水平ジンバル軸Yの回りに偶力aF(aは軸
Yと点Pどの距離)を加えた場合に水平ジンバル11は
、垂直ジンバル軸2の回りに角速度Ωで回転運動を始め
る。この場合に aF=I  ωΩ ここでI−ロータ10の慣性能率 ω=ロータ10の回転速度 関係が成立する。上式をΩについて解くと、Ω= a 
F / Iω・・・ (1)ここで、ウェイトにより偶
力aFを加える場合は、aFが一定、またIも一定であ
るから、Ωはωに反比例する。従って、Ωの回転むらは
ωに比例する。レーザー灯台で必要とされるのはΩの回
転むらの一周期の積分値であり、この誤差は回転数Ωの
二乗に反比例する傾向がある。従って回転数Ωが多い程
有利であるが、他の制約から回転数Ωを無制限に上げる
ことはできない。そこで、(1)式のΩの回転むらはω
に比例する性質を利用し、ωを大きく、かつ一定に制御
すれば、Ωは比較的に低速であっても回転むらを極めて
小さくできる。
「発明の構成] 本発明は前述したジャイロのプリセツションの原理を応
用してなされたもので、本発明によれば、基準点でレー
ザー光線を水平面内に回転照射し線対称な2光線を照射
するレーザー灯台と、計測点でレーザー光を検知する計
測点用センサーと、レーザー光を受光する時間間隙を測
定する時間測定装置と、角度演算表示袋r!i1式とか
らなるレーザーを用いた角度検出装置のレーザー灯台に
おいて、レーザー発振器と、該レーザー発振器からのレ
ーザー光を一方向と、該一方向に対向する方向とに分け
る回転台と、該対向する方向に分けられたレーザー光を
180度反転する固定ミラーとを設け、前記回転台の回
転軸をジャイロの垂直ジンバル軸に結合するとともに、
水平ジンバルとジャイロロータ回転軸との交点のいずれ
か一方にプリセツション用のウェイトを設けている。
[発明の作用効果] 従って、プリセツション用のウェイトによりジャイロに
偶力を加え、プリセツションの原理により水平ジンバル
で回転される垂直ジンバル軸により回転台を小さい回転
むらで回転し、その結果、測定精度を向上することがで
きる。
[好ましい実施の態様] 本発明の実施に際し、ジャイロロータを速度制御された
モータで駆動し、該モータに例えばスリップリングを介
して電力を供給するのか好ましい。
このようにすると、ジャイロの垂直ジンバル軸の回転の
むらはジャイロロータの回転速度に比例することによっ
て、回転台の回転が比較的に低速であっても回転むらを
小さくすることができる。
「実施例] 以下、図面を参照して本発明の実施例につき説明する。
第1図において、全体を20で示すレーザー灯台は、上
部21aが水平一方向が閉じ、下部21bbが水平方向
に紙面直行方向両側が開いた基台21と、上部21に垂
直に立設され、下方に向けてレーザー光L1をコリメタ
−レンズ22aから発振するレーザー発振器22と、後
記する固定ミラー24の下面に一体に結合され、レーザ
ー発振器22からのレーザー光L1を直角に2回反転し
て垂直軸Z方向に照射するプリズム23と、上部21a
の円上面に設けられ、後記する回転台25のプリズム2
8からのレーザー光L5を直角に2回反転して水平方向
のレーザー光Lcwとして照射する固定ミラー24と、
基台21の垂直軸2回りに反時計方向に回転される回転
台25と、回転台25の軸線」二に設けられプリズム2
3からのレーザー光りを2回反転して水平方向に照射す
るペンタプリズム26と、回転台25の外縁部に設けら
れ、ペンタプリズム26からのレーザー光L3を一方向
の水平なレーザー光Lccwと、レーザー光Lc cw
に対し上方に直角なレーザー光L4とに分けるビームス
プリッタ−27と、ビームスプリッタ−26の上面に一
体に結合され、レーザー光L4を直角に反転して固定ミ
ラー24に照射するプリズム28と、下部21bの内部
に設けられた全体を30で示す公知のジャイロ3oとが
らなっている。
ジャイロ30の垂直ジンバル31は、垂yi1.llZ
上のジンバル軸32a、32bにより軸受33.33を
介して基台21に回転自在に支持され、ジンバル軸32
aは回転台25に結合されている。
すなわち回転台25の回転軸はジンバル軸32に結合さ
れている。水平ジンバル34はジンバル軸34a、34
bにより軸受35.35を介して垂直ジンバル31に回
転自在に支持されている。ジャイロロータ36はロータ
回転軸37a、37b(37bは図示しない)により軸
受38.38(一方の38は図示しない)を介して水平
ジンバル34に回転自在に支持されており、水平ジンバ
ル34の一方の軸受38の下方には、プリセツション用
のウェイト3つが取付けられている。前記ジャイロロー
タ36は図示しない速度制御されたモータにより駆動さ
れ角速度ωで貰速回転し、該モータへは図示しないスリ
ップリングを介して電力が供給されるようになっている
。
作動に際し、水平ジンバル34にはプリセツション用の
ウェイト3つにより第3図に示す偶力aFが作用してい
るので、水平ジンバル3・1はプリセツションの原理で
垂直ジンバル111132 a、32b凹りに角速度Ω
で回転し、これにより垂直ジンパル軸32a、32bは
角速度Ωで小さい回転むらで回転する。なお、この回転
むらは、(1)式に示すようにジャイロロータ36の高
速な回転速度ωに比例するので、回転速度Ωが比較的低
速でも極めて小さい。
他方、レーザー発振器22からのレーザー光L1は反時
計方向に回転する回転台25のビームスプリッタ−27
により反時計方向に回転するレーザー光L ccwとレ
ーザー光L4とに分けられる。
その一方のレーザー光L4は固定プリズム25で直角に
2回反転されて時計方向に回転するレーザー光Lcvと
なってレーザー灯台20から照射される。これらのレー
ザー光Lc cwとLawは回転台25の回転むらの小
さい回転により、レーザー灯台20から回転むらの小さ
い回転で照射される。
その結果、測定精度が向上される。
[まとめ] 以上説明したように本発明によれば、ジャイロのプリセ
ツションの原理により回転される回転台により回転むら
の小さい回転速度で反時計方向および時計方向の水平な
レーザー光線を照射し、その結果、測定精度を向」−す
ることができる。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の一実施例を示す側断面図、第2図およ
び第3図はレーザー光線による角度検出装置を説明する
平面図および側面図、第4図はジャイロのプリセツショ
ンの原理を説明するジャイロの斜視図である。 Lccw・・・反時計方向回転のレーザー光Law・・
・時計方向回転のレーザー光  22・・・レーザー発
振器  24・・・固定ミラー  25・・・回転台 
 27・・・ビームスプリッタ−30・・・ジャイロ 
 31・・・垂直ジンバル  32a、32b・・・垂
直ジンバル軸  34・・・水平ジンバル  36・・
・ジャイロロータ  37a、37b・・・ロータ回転
軸  39・・・プリセツション用のウェイト

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 基準点でレーザー光線を水平面内に回転照射し線対称な
    2光線を照射するレーザー灯台と、計測点でレーザー光
    を検知する計測点用センサーと、レーザー光を受光する
    時間間隙を測定する時間測定装置と、角度演算表示装置
    1式とからなるレーザーを用いた角度検出装置のレーザ
    ー灯台において、レーザー発振器と、該レーザー発振器
    からのレーザー光を一方向と、該一方向に対向する方向
    とに分ける回転台と、該対向する方向に分けられたレー
    ザー光を180度反転する固定ミラーとを設け、前記回
    転台の回転軸をジャイロの垂直ジンバル軸に結合すると
    ともに、水平ジンバルとジャイロロータ回転軸との交点
    のいずれか一方にプリセッション用のウェイトを設けた
    ことを特徴とする角度検出装置のレーザー灯台。
JP28678386A 1986-08-27 1986-12-03 角度検出装置のレ−ザ−灯台 Granted JPS63140911A (ja)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP28678386A JPS63140911A (ja) 1986-12-03 1986-12-03 角度検出装置のレ−ザ−灯台
US07/066,423 US4874238A (en) 1986-08-27 1987-06-25 Method and device for measurement with laser beam
GB8714988A GB2195852B (en) 1986-08-27 1987-06-26 Method and apparatus for obtaining surveying measurements using laser beam
DE8718134U DE8718134U1 (de) 1986-08-27 1987-07-07 Winkelmeßvorrichtung unter Verwendung eines Lasers
DE19873722429 DE3722429A1 (de) 1986-08-27 1987-07-07 Winkelmessverfahren und -vorrichtung unter verwendung eines lasers
FR878709868A FR2603376B1 (fr) 1986-08-27 1987-07-10 Procede et dispositif de mesure par faisceau laser, en particulier pour determiner les coordonnees d'un point
CH3301/87A CH676504A5 (ja) 1986-08-27 1987-08-27

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JP28678386A JPS63140911A (ja) 1986-12-03 1986-12-03 角度検出装置のレ−ザ−灯台

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JPH0432326B2 JPH0432326B2 (ja) 1992-05-29

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02236109A (ja) * 1989-03-09 1990-09-19 Sokkisha Co Ltd 平面位置検出装置用レーザ燈台
JP2003065719A (ja) * 2001-08-23 2003-03-05 Toshiba Elevator Co Ltd エレベータの寸法測定装置
US7265716B2 (en) 2002-04-18 2007-09-04 Fujitsu Limited Positioning of mobile wireless terminal
JP2008139292A (ja) * 2007-11-05 2008-06-19 Fujitsu Ltd 移動無線局の位置を決定する測位システム、プログラムおよび位置決定方法

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JPH0432326B2 (ja) 1992-05-29

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