JP2002521697A - 角度測定方法と装置あるいは物体の角度位置を決定する方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、物体の位置の角度を測定あるいは決定するための方法と装置に関する。既知の位置を有し、それの軸の周りで回転し、光を放射しあるいはそこに向けられている光を反射するビーコン（１５）であって、そのビーコンからの光の放射には事前にあるいは各測定の開始ごとに所与の参照方位（Ｒ）が決定されているビーコンを使用する。そのビーコン（１５）から放射された光は被測定物の中の受信器（１６）によって検出される。受信器は、ビーコンから受信した光によって、ビーコンの回転速度と、上記参照方位（Ｒ）に対するその被測定物の角度位置（α）を決定する素子（１２，１３）を備える。本発明は、さらに、両端に受信器を有する慣用の既知の基線を使うことによって、距離を測定することもできる。その際、被測定物とビーコンの間の距離は、三角法を実行したり、あるいは、それらの受信器の周速度とビーコンの角速度についての情報を使って決定することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 （技術分野） この発明は、角度測定方法と装置あるいは物体の角度位置を決定する方法と装
置に関する。

【０００２】 本発明の目的の一つは、現在使われている経緯儀やタキメーターの角度測定機
能が単純な技術的設計で置き換えられ、さらに信頼性があり価格面においても魅
力的である、改良された測定方法と測定装置を提供することである。本発明の他
の目的は、測定過程がただ一人の人間だけを要求する方法と装置を提供すること
である。

【０００３】 （発明の開示） 上記目的を達成するために、本発明に係る方法は、既知の位置を有し、それの
軸の周りで回転し、光を放射しあるいはそこに向けられている光を反射するビー
コンであって、そのビーコンからの光の放射には事前にあるいは各測定の開始ご
とに所与の参照方位が決定されている単一のビーコンを使用することと、そのビ
ーコンから放射された光が被測定物の中の受信器によって検出されることと、そ
の受信器がビーコンから受信した光によって、ビーコンの回転速度と、上記参照
方位に対するその被測定物の角度位置を決定する素子を備えることを特徴とする
。

【０００４】 他方、上記目的を達成するために、本発明に係る装置は、それの軸の周りで回
転し、既知の位置に置くことができ、光を放射しあるいはそこに向けられている
光を反射するビーコンであって、そのビーコンからの光の放射には事前にあるい
は各測定の開始ごとに所与の参照方位が決定されているビーコンと、被測定物の
中に置かれることができそのビーコンから放射された光を検出する受信器を備え
、上記受信器が、ビーコンから受信した光によって、ビーコンの回転速度と、上
記参照方位に対するその被測定物の角度位置を決定する素子を備えることを特徴
とする。

【０００５】 （発明を実施するための最良の形態） 以下に、図面を参照しながら、本発明をさらに詳しく説明する。

【０００６】 図１と図２に図示された本発明の装置は、ビーコン１５を備える。ビーコン１
５は、その垂直軸の周りで回転可能にされている。ビーコン１５は、バランス床
部１を備え、その上にハウジング４が設けられ、ハウジング４の中に例えばモー
タ、歯車軸、そして必要な電子部品が収容されている。該ハウジングの上部には
測定ロッド９が取り付けられ、該測定ロッド９は頂部にアンテナ１０を備える。

【０００７】 図示された実施例では、測定ロッド９は、その下部分と上部分に反射表面５を
備える。反射表面５は、受信器１６の中に含まれるアポメコメータのためのもの
である。下部分の反射表面５の垂直方向中央部分に透明部分６が設けられている
。該透明部分６はヌル（ＮＵＬＬ）検出器の信号光となっている。この信号光は
、該ビーコンの１回転の表示のため、および、所定の参照方位Ｒ（図３）にビー
コンをゼロ調整するために使われる。該参照方位Ｒは、例えば真北あるいは他の
予め定められた固定方位等に固定されることができる。また、該参照方位Ｒは、
各測定の開始時に改めて決定されることもできる。

【０００８】 これに代えて、該アンテナ１０を、無線で受信器に参照方位に関する時間信号
を送信するために使うこともできる。さらに、下の反射表面はその外部表面に、
該ビーコンに向けられた光を逆進反射させるためのプリズム状反射器８を備える
。さらに、上記ハウジング４と前記バランス床部１の間に、ビーコンの方向調整
用のロック・ネジ２と、ビーコンの方向の微調整用ネジ３が取り付けられている
。バランス床部１によって、ビーコンを精密に垂直位置に据え付けることができ
る。

【０００９】 図示された実施例では、受信器１６はスタンド１１を備え、該スタンド１１の
頂部には概念的に図示されているプロセッサと、グラドメーター１２と、光検出
器１３と、方向調整用望遠鏡とアポメコメータあるいは遠隔計器１４が取り付け
られている。

【００１０】 図示されている実施例では、ビーコン１５は、その垂直軸の周りを回転し、例
えば垂直な光の線である光信号を発したり、そこに向けられている光を反射する
ように作られている。そのビーコンは既知の位置に据え付けられたり、あるいは
、そのビーコンが立てられたときあるいはその後に、ＧＰＳシステムに含まれて
いる衛星によってその位置が決定される。

【００１１】 該ビーコンは、例えば建設現場で要求される測定の期間中、場所を固定して据
え付けらことができる。そして、参照方位Ｒもまた、例えば真北あるいは他の既
知の方向に決定されて固定される。該参照方位は、例えば、受信器１６を他の既
知の位置に位置決めして、各測定の開始時に決定することもできる。前記受信器
１６は、該ビーコンから放射される光信号、あるいは、該受信器から放射され該
ビーコンで反射されて帰ってきた光信号を観測する。

【００１２】 該受信器１６とプロセッサ１２に含まれているクロックは、該ビーコン（１５
）から放射されあるいは反射された光信号を、そのビーコンの回転速度を計算す
るために使う。その回転速度は、所望の角度単位に変換される。角度単位に変換
された該ビーコンの回転角と時間の関係（回転スケジュール）を、既知のビーコ
ン−受信器方向の角度読み取りと照合する。そして、該受信器をビーコンの角度
と時間の関係と同期させることができる。その後は、該受信器１６が任意の被測
定点からビーコン１５に向けられたとき、そのビーコンから放射あるいは反射さ
れた光信号は、受信器１６のクロックを使って、ビーコンと被測定物の間の方向
（図３において文字Ｍにより示されている）の角度を示すこととなる。

【００１３】 受信器に含まれているアポメコメーター１４とグラドメーター１２は、距離、
およびビーコンに対する被測定物の高度角を測定するために使われる。

【００１４】 ビーコンから計測した方位とビーコンの高さを考慮にいれることにより、被測
定物のｘ座標、ｙ座標、ｚ座標を計算することができる。慣用の基線と二つの検
出器を備える受信器を使うことにより、その解答が得られる。ここにおいて、距
離は、三角測量により、あるいは検出器間の周速度（検出時点の差）を測定する
ことにより、決定することができる。これは、ビーコンの既知の回転速度と組み
合わせて所望の距離情報を提供する。

【００１５】 高度の差の測定もまた、そのビーコンに垂直にセットされた測定ロッド９を取
り付けることにより、距離測定として実施することができる。下と上の反射器５
あるいはロッド９に取り付けられた測定マークの間の距離が、三角測量で必要な
寸法である。

【００１６】 図３は本発明の方法の実行法を概念的に図示している。最初、ビーコン１５に
参照方位Ｒが与えられる。その方位は、例えば真北である。該ビーコン１５が回
転している間に、被測定物の中に存在する受信器１６に、ヌル検出器がその参照
方位と一致した時点についての情報が与えられる。前記情報は、該受信器１６に
光信号（ヌル検出器信号光７）として、あるいは、無線信号（アンテナ１０）と
して伝送される。

【００１７】 受信器１６は（ビーコンから放射され、あるいは受信器から放射されビーコン
によって反射された）ビーコン１５から光を方向Ｍにおいて検出する。受信器１
６は、そのクロックとマイクロ・プロセッサを用いて、ビーコン１５の回転速度
を計算して、それを所望の角度単位に変換する。このようにして決定されたビー
コンの角度と時間の関係は、参照方位Ｒに対する被測定物の角度位置αを測定す
るために使われる。その測定は、時間測定によって比較的単純に行うことができ
る。

【００１８】 （産業上の利用可能性） 上述された建設現場に加えて、本発明の方法と装置は、種々の特定の応用で使
用することができる。例えば、電力線の調査、あるいは正確な角度／方向測定が
要求される他の応用で使うことができる。この方法は、レベル・レーザーと結合
して使うことも考えられる。その際、回転レベル・レーザーをビーコンとして使
う。

【００１９】 本発明の装置と方法は、ビーコンを垂直軸以外の他の何かの周りで回転するよ
うにして実施することもできる。その時、その回転軸に垂直な種々のレベル面に
おける物体の位置の角度が測定される。例えば、ビーコンを水平軸の周りで回転
するようにし、そして、例えば水平レベル面を参照方位として使うことにより、
垂直面内における位置の角度が、ビーコンと受信器の中の光検出器によって、高
度角のための別個のグラドメーターを使うことなく、直接に測定することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は、本発明の装置に含まれるビーコンの例示的実施例の概念図で
ある。

【図２】 図２は、本発明の装置に含まれる受信器の例示的実施例の概念図であ
る。

【図３】 図３は、参照方位に対する被測定物の位置の概念的上面図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ， ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，Ｇ Ｅ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ， ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ， ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，Ｚ Ａ，ＺＷ

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 既知の位置を有し、それの軸の周りで回転し、光を放射しあ
   るいはそこに向けられている光を反射するビーコン（１５）であって、該ビーコ
   ンからの光の放射には事前にあるいは各測定の開始ごとに所与の参照方位（Ｒ）
   が決定されている単一のビーコンを使用することと、該ビーコン（１５）から放
   射された光が被測定物の中の受信器（１６）によって検出され、ビーコンから受
   信した光によって、ビーコンの回転速度と、前記参照方位（Ｒ）に対するその被
   測定物の角度位置（α）を決定する素子（１２，１３）を備えることを特徴とす
   る、角度測定方法あるいは物体の角度位置を決定する方法。
2. 【請求項２】 上記受信器（１６）で決定されたビーコン（１５）の回転速
   度が、そのビーコンの角度と時間の関係を決定するために、希望する角度単位に
   変換されることと、 上記受信器（１６）が、そのビーコン（１５）が上記参照方位（Ｒ）と一致す
   る時点に関する情報と、上記受信器が上記ビーコンから放射された光を検出した
   時点に関する情報を供給されることと、 上記両時点の差異と上記角度と時間の関係が、物体に存在する受信器の上記参
   照方位（Ｒ）に対する角度位置（α）を決定するために使われることができるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】 上記ビーコンが所定の位置に固定されて設けられ、上記参照
   方位が所定の方向に決定されていることを特徴とする、請求項１および２に記載
   の方法。
4. 【請求項４】 上記ビーコン（１５）がその軸の周りで回転するようにされ
   ていることと、上記参照方位が水平線レベルあるいは他の参照面からなることを
   特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 【請求項５】 上記ビーコン（１５）がそれの垂直軸の周りを回転するよう
   にされていることと、上記参照方位が真北であることを特徴とする請求項４に記
   載の方法。
6. 【請求項６】 物体の位置座標を決定するためにアポメコメーター（１４）
   を使用することを特徴とする請求項１〜５に記載の方法。
7. 【請求項７】 両端に受信器を有する慣用の基線を使用し、測定されるべき
   物体と上記ビーコンの間の距離が、三角法あるいは受信器間の周方向速度を測定
   することと上記ビーコンの角速度についての情報を使用することにより決定する
   ことを特徴とする請求項１〜５に記載の方法。
8. 【請求項８】 上記ビーコン（１５）がそれの垂直軸の周りを回転するよう
   にされており、さらに、物体の垂直座標を決定するために上記受信器がグラドメ
   ーター（１２）を備えることを特徴とする請求項１〜７に記載の方法。
9. 【請求項９】 それの軸の周りで回転し、既知の位置に置くことができ、光
   を放射しあるいはそこに向けられている光を反射するビーコン（１５）であって
   、そのビーコンからの光の放射には事前にあるいは各測定の開始ごとに所与の参
   照方位（Ｒ）が決定されているビーコン（１５）と、被測定物の中に置かれるこ
   とができそのビーコン（１５）から放射された光を検出する受信器（１６）を備
   え、上記受信器（１６）が、ビーコンから受信した光によって、ビーコンの回転
   速度と、上記参照方位（Ｒ）に対するその被測定物の角度位置（α）を決定する
   素子（１２，１３、１４）を備えることを特徴とする、角度測定装置あるいは物
   体の角度位置を決定する装置。
10. 【請求項１０】 上記受信器（１６）の上記素子が、光検出器（１３）と、
    クロックと、マイクロ・プロセッサ（１２）を含むことを特徴とする請求項９に
    記載の装置。
11. 【請求項１１】 上記受信器（１６）の上記素子が、さらに、アポメコメー
    ター（１４）と、高度角のためのグラドメーター（１２）を含むことを特徴とす
    る請求項１０に記載の装置。