CN112469968A - 角度检测系统以及角度检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及角度检测系统以及角度检测方法。提供能够对处于远程的测定对象物的角度进行测定的技术。角度检测系统(90)具备安装于测定对象物(14)的编码器图案部(13)以及测量装置(50)，编码器图案部(13)具备圆柱形状的基座(13A)以及设置于该基座(13A)的外周侧面而表示周向相对于规定的基准方向(RD)的角度的编码器图案(13B)，测量装置(50)具备：光学地取得编码器图案(13B)所示的信息的信息取得部(55)；以及基于信息运算出测量装置(50)相对于基准方向(RD)的角度的运算控制部(64)。

Description

角度检测系统以及角度检测方法
技术领域
本发明涉及角度检测系统以及角度检测方法，更详细地说涉及在测量中使用的角度检测系统以及角度检测方法。
背景技术
以往，作为测定绝对角度的角度检测装置而已知有绝对编码器。(例如，参照专利文献1)。在装置所内置的圆盘上设置符合格雷编码、M系列编码的规则的狭缝等刻度、即所谓的绝对编码器图案，通过图像传感器等受光对狭缝照射的光的像，并根据由图像传感器得到的像来运算角位置。
在这样的角度检测装置中，对与圆盘同轴地连接的输入轴相对于圆盘的旋转位移对应的角位置。因此，需要在测定对象物上直接安装具备圆盘、发光元件、受光元件以及控制部的角度检测装置主体来进行测定。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平05－172588号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，在测量的现场，有时想要对处于远程的测定对象物的角度进行测定。例如，在建设等的现场想要对钢架等部件进行远程操作而设置为指定的方向的情况等。因此，要求提出能够对处于远程的测定对象物的角度进行测定的角度检测装置的提出。
本发明是鉴于所述情况而进行的，其目的在于提供能够对处于远程的测定对象物的角度进行测定的技术。
用于解决课题的手段
为了实现上述目的，本发明的一个方式的角度检测系统为，具备安装于测定对象物的编码器图案部、以及测量装置，该角度检测系统的特征在于，上述编码器图案部具备圆柱形状的基座以及具备安装于该基座的外周侧面而表示周向相对于规定的基准方向的角度的角度信息部的编码器图案，上述测量装置具备：信息取得部，光学地取得上述编码器图案所示的信息；以及运算控制部，基于上述信息，运算上述测量装置相对于上述基准方向的角度θT。
在上述方式中还优选为，上述角度信息部通过将两种色彩的区域沿着周向配置在编码器图案部的外周侧面，由此来表示位图案，上述运算控制部沿着周向读取上述编码器图案，并将读取结果转换为位图案，根据上述图案的读取结果来确定上述编码器图案的中央位置，将以该中央位置为中央的规定区域所包含的上述位图案与预先设定的位图案与角度的相关进行对比，由此运算出角度。
此外，在上述方式中还优选为，上述编码器图案部具备表示上述编码器图案部的宽度的宽度信息部，上述运算控制部从由上述信息取得部取得的上述信息中提取上述宽度信息部的信息，确定上述宽度信息部的中央位置，将上述宽度信息部的中央位置作为上述编码器图案部的中央位置，将以该中央位置为中央的规定区域所包含的上述位图案与预先设定的位图案与角度的相关进行对比，由此运算出角度。
此外，在上述方式中还优选为，上述测定对象物相对于上述基准方向在周向上以规定的角度θB安装，上述运算控制部基于上述规定的角度(θB)以及上述测量装置相对于上述基准方向的角度(θT)，运算出上述测定对象物相对于上述测量装置的角度(θ)。
此外，在上述方式中还优选为，上述测定对象物相对于上述编码器图案部安装为能够围绕上述编码器图案部的中心轴转动，上述测定对象物具备能够测定上述规定的角度的旋转角测定器以及通信部，上述测量装置构成为能够与通信部进行通信。
此外，在上述方式中还优选为，上述运算控制部具备读取修正部，该读取修正部将表示上述位图案的编码器图案除以缩小率，由此将圆柱形状的编码器图案以在平面上展开的方式进行修正，上述缩小率是根据上述编码器图案部在直径方向上离中心位置的距离之比而预先设定的。
此外，在上述方式中还优选为，上述信息取得部是将上述编码器图案所示的信息作为图像来取得的摄像机。
此外，在上述方式中还优选为，上述信息取得部是如下的扫描仪：向上述编码器图案发出扫描光，对来自上述编码器图案的反射光进行受光并作为受光量分布而取得上述编码器图案所示的信息。
此外，在上述方式中还优选为，上述编码器图案部进一步具备反射目标，上述测量装置是如下的测量装置：向上述反射目标发出测距光，对来自上述反射目标的反射光进行受光而对上述反射目标进行测距，并且对反射目标进行测角，上述运算控制部基于上述反射目标的测距数据来识别上述编码器图案。
此外，在上述方式中还优选为，上述编码器图案部进一步具备反射目标，上述测量装置是如下的测量装置：向上述反射目标发出测距光，对来自上述反射目标的反射光进行受光而对上述反射目标进行测距，并且对反射目标进行测角，上述运算控制部基于上述反射目标的测角数据来设定上述周向的读取方向。
此外，本发明的另一个方式的角度检测方法为，使用编码器图案部和测量装置来检测角度，该编码器图案部具备圆柱形状的基座以及配置于该基座的外周侧面而表示周向相对于规定的基准方向的角度的编码器图案，该测量装置具备信息取得部，该角度检测方法的特征在于，(a)将上述编码器图案部沿编码器图案部的周向以规定的角度安装于上述测定对象物，(b)上述信息取得部作为图案信息而光学地取得上述编码器图案所示的信息，(c)基于通过(b)取得的图案信息，运算出上述测量装置的相对于上述基准方向的角度。
此外，在本说明书中，用语“编码器图案”是具有将基准点设为0°的角度信息的图形。该图形不仅包括能够通过自然光检测出的图形，也可以包括能够通过偏振光检测出的图形。
此外，在本说明书中，用语“编码器图案的基准方向”意味着编码器图案的0°的方向。
此外，在本说明书中，用语“测量装置的相对于编码器图案的基准方向的方向角(周向的角度)”，意味着“将编码器图案部的中心与测量装置连结的直线相对于编码器图案的0°的方向之间的角度”，该角度是能够通过读取编码器图案而得到的值。
发明的效果
根据上述构成，能够测定处于远程的测定对象物的角度。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式的角度检测系统以及具备该角度检测系统的测量系统的构成框图。
图2是具备相同方式的角度检测系统的测量系统的外观概略图。
图3是上述测量系统的计测模块的立体图。
图4中的(a)是相同方式的角度检测系统的编码器图案部的放大立体图，(b)是将该编码器图案部的编码器图案切开而平面地展开后的图(省略一部分)。
图5是上述计测模块的平面图。
图6是上述测量系统对测定点的测定动作的流程图。
图7是使用了相同方式的角度检测系统的角度检测的流程图。
图8中的(a)是由相同方式的角度检测系统的摄像机取得的编码器图案部周边的风景图像，(b)是通过(a)切出的编码器图案部的放大图像，(c)是表示将(b)在周向上线状地读入并转换为像素值的结果的图表。
图9中的(a)以及(b)是说明使用上述测量系统对观察不到的测定点进行测定的情况下的反射目标与测定点之间的位置关系的图。
图10是相同方式的角度检测系统的一个变形例的编码器图案的立体图。
图11是具备相同方式的其他变形例的角度检测系统的测量系统的构成框图。
图12是本发明的第二实施方式的角度检测系统以及具备该角度检测系统的测量系统的构成框图。
图13是使用了相同方式的角度检测系统的角度检测的流程图。
图14中的(a)以及(b)是说明相同方式的角度检测系统的扫描仪的扫描方向的图。
图15是本发明的第三实施方式的角度检测系统以及具备该角度检测系统的测量系统的构成框图。
图16是使用了相同方式的角度检测系统的角度检测的流程图。
图17中的(a)～(c)是说明相同角度检测系统的摄像机的读入方向的图。
图18中的(a)以及(b)是说明本发明的第二实施方式的角度检测系统的扫描仪的扫描方向的图。
图19是本发明的第四实施方式的角度检测系统以及具备该角度检测系统的测量系统的构成框图。
图20是具备相同方式的角度检测系统的测量系统的计测模块的立体图。
图21是具备相同方式的角度检测系统的测量系统对测定点的测定动作的流程图。
具体实施方式
参照附图对本发明的优选实施方式进行说明。在以下的实施方式的说明中，对于相同的构成赋予相同的符号并省略重复的说明。此外，在各图中，为了便于说明而将构成部件适当地放大而示意性地表示，并非反映实际的比率。
1.第一实施方式
1－1.角度检测系统的构成
参照图1～4对第一实施方式的角度检测系统90的构成进行说明。角度检测系统90设置于测量系统100。测量系统100具备计测模块10以及测量装置50。角度检测系统90是对作为测定对象物的距离测定器14的角度进行测定的系统，由计测模块10的编码器图案部13以及测量装置50构成。
测量系统100是用于对于从测量装置50观察不到的测定点P进行测量的系统。如图2所示那样，在对从测量装置50观察不到的测定点P进行测定的情况下，作为临时的测定点而设定从测量装置50能够观察到的点Q，使支承部件12的前端12A与点Q抵接并且保持支承部件12的铅垂状态，使距离测定器14在双向箭头B的方向上伸缩而使前端14A与测定点P抵接，进行反射目标11的测定。
如图1～3所示那样，计测模块10具备作为对作为反射目标11的棱镜进行支承的支承部件12的柱，在该支承部件12上安装有编码器图案部13、距离测定器14、倾斜角测定器15、水准器16、控制部17、输入部18以及模块通信部19。
反射目标11例如是将多个三角锥状的棱镜以放射状组合而构成的所谓的全方位棱镜，将从其整周上(360°)入射的光向与其入射方向相反的方向反射。即，反射目标11将来自测量装置50的测距光朝向测量装置50反射。但是，反射目标11不限定于全方位棱镜，也可以使用在测量中使用的通常的棱镜。
支承部件12具有一定长度地延伸，以其中心轴A通过反射目标11的中心O的方式将反射目标11进行固定支承。
通过在短圆柱形状的基座13A的侧周面上设置编码器图案13B来构成编码器图案部13。基座13A以与支承部件12的中心轴A成为同轴的方式，例如通过使形成于支承部件的外周的螺纹部(未图示)与形成于基座13A的中心的螺纹孔(未图示)螺合等手段，固定于在支承部件12与反射目标11之间。如此，编码器图案部13经由支承部件12而安装于作为测定对象物的距离测定器14。
如图4中(a)、(b)所示那样，角度信息部131例如是如下的条形码状的图案：在白色背景上，将具有宽度w1的窄宽度的黑的纵线131a以及具有宽度w2的大宽度的黑的纵线131b以等间距p配置，以便将纵线131a设为“0”、纵线131b设为“1”而生成M系列的循环随机数编码。编码器图案13B构成为，将从编码器图案部13的中心向基准点RP的方向(以下，称为“编码器图案的基准方向”、或者简称为“基准方向”。)RD设为0°，根据所读取的图案计算出的角度(以下，称为“编码器图案的读取角”。)，对应于基准方向RD与直线之间的周向的角度θT，该直线将将测量装置50和与编码器图案部13的中心轴一致的支承部件12的中心轴A(以下，“编码器图案部的中心轴”也由符号A表示。)进行连接。
角度信息部131构成为，能够通过变更位数来实现所希望的分辨率。
此外，位图案并不局限于M系列编码，也能够使用格雷编码、纯二进制编码等位图案，这些编码能够通过公知的方法来生成。但是，当使用M系列编码时，能够不使轨道数增加而使位数增大，能够通过简单的构成来实现较高的分辨率，因此较为有利。宽度信息部132具备具有规定的高度h1的黑色带132a以及相同高度的白色带132b。黑色带132a和白色带132b分别遍及编码器图案部13的周向的整周而延伸。
编码器图案13B能够通过用于形成图形各种公知方法而设置于编码器图案部13。例如，可以通过利用喷墨印刷等一般的印刷等方法在白纸上进行印刷，并将其粘贴到基座13A的侧周面上，由此设置编码器图案13B。根据这样的方法，能够通过极低价且简便的方法来形成编码器图案部13。此外，也可以通过在树脂制的基座13A上直接进行印刷，由此设置编码器图案13B。此外，也可以通过涂装或者蒸镀等方法而在金属制的基座13A设置编码器图案13B。
此外，在图示的例子中，编码器图案部13与反射目标11的下方相邻接地设置。但是，编码器图案部13与反射目标11之间的位置关系并不局限于此，只要编码器图案部13被配置为与中心轴A成为同轴，则也可以按照其他配置来设置。
即，编码器图案部13也可以配置在反射目标11的上方。此外，编码器图案部13与反射目标11也可以分离地配置。
距离测定器14是数字式的测定棒。距离测定器14构成为，在图3的双向箭头B的方向上伸缩自如。此外，距离测定器14以将支承部件12的中心轴A上的点R作为基点、能够围绕通过点R的水平的H1轴向图2的双向箭头C的方向转动的方式，安装于支承部件12。距离测定器14能够测定其基点R与前端14A之间的距离、即基点R与测定点P之间的距离l，并将测定结果向模块通信部19输出。
此外，距离测定器14的基点R与反射目标11的中心O之间的距离d预先已知。并且，距离测定器14相对于编码器图案13B的基准方向RD的围绕支承部件12的中心轴A的角度θB(参照图5)，在将距离测定器14组装于支承部件12的时刻被测定出，作为规定的值。
距离测定器14为，在将距离l的测定结果向模块通信部19输出时，一并将反射目标11的中心O与距离测定器14的基点R之间的距离d以及距离测定器14围绕支承部件12的中心轴A的角度θB的数据向模块通信部19输出。
倾斜角测定器15为倾斜传感器，例如，能够使用使检测光向水平液面入射而根据其反射光的反射角度的变化来检测水平的倾斜传感器，或者根据所封入的气泡的位置变化来检测倾斜的电子气泡管。
倾斜角测定器15与距离测定器14平行地安装于距离测定器14。倾斜角测定器15对距离测定器14相对于距离测定器14的水平面(图3的H1－H2平面)的倾斜角(即铅垂方向的角度)
Figure BDA0002891303040000081
进行测定，并将测定结果向模块通信部19输出。
水准器16例如是在圆柱状的容器中封入了气泡和液体的气泡管。水准器16安装于支承部件12，以便能够通过使气泡位于中央的标线内来确认支承部件12的中心轴A的铅垂状态。
控制部17例如是MPU(Micro·Processing·Unit：微处理单元)。控制部17与距离测定器14、倾斜角测定器15、输入部18以及模块通信部19连接。连接可以通过无线通信等机构来进行。控制部17根据从输入部18输入的测定执行等指示，执行距离测定器14以及倾斜角测定器15的测定。此外，将计测数据经由模块通信部19发送至测量装置50。
输入部18例如是按钮开关，通过由作业者U进行按压等，由此输入电源开启/关闭、测定开始等指示。
模块通信部19能够实现计测模块10与测量装置50之间的无线通信。模块通信部19将由计测模块10取得的计测数据发送至测量装置50的通信部57。
另外，在本说明书中，计测数据包括：由距离测定器14取得的距离测定器14的基点R与测定点P之间的距离l；由倾斜角测定器15取得的距离测定器14相对于水平面的倾斜角
Figure BDA0002891303040000082
以及预先已知的反射目标11的中心O与距离测定器14的基点R之间的距离d；以及距离测定器14相对于编码器图案13B的基准方向RD的围绕编码器图案部13的中心轴A的角度θB。
此外，控制部17、输入部18、以及模块通信部19为，可以如图示的例子那样以适当的方式安装于计测模块10的支承部件，并且也可以如遥控器那样分体地构成。
接着，对测量装置50进行说明。
如图2所示，测量装置50使用三脚架而安装于已知的点，从下方起，具有校平部、设置在该校平部上的基盘部、在该基盘部上水平旋转的托架部2a、以及在托架部2a的中央铅垂旋转的望远镜2b。
测量装置50为全站仪。如图1所示，测量装置50具备EDM51、水平角检测器52、铅垂角检测器53、摄像机55、追踪部56、通信部57、水平旋转驱动部58、铅垂旋转驱动部59、存储部61、输入部62、显示部63、以及运算控制部64。EDM51、水平角检测器52、铅垂角检测器53、摄像机55、追踪部56、通信部57、水平旋转驱动部58、铅垂旋转驱动部59、存储部61、输入部62、以及显示部63与运算控制部64连接。
水平角检测器52、铅垂角检测器53、通信部57、水平旋转驱动部58、铅垂旋转驱动部59、存储部61、以及运算控制部64收容于托架部2a。输入部62以及显示部63设置在托架部2a的外部。EDM51以及追踪部56收容于望远镜2b，摄像机55安装在望远镜2b的上部。
EDM51具备发光元件、测距光学系统以及受光元件。EDM51从发光元件出射测距光，通过受光元件对来自反射目标11的反射光进行受光，而对反射目标11进行测距。
水平角检测器52以及铅垂角检测器53是回转式编码器，对由后述的水平旋转驱动部58以及铅垂旋转驱动部59分别驱动的托架部2a以及望远镜2b的围绕旋转轴的旋转角度进行检测，并求出照准光轴A的水平角以及铅垂角。
EDM51、水平角检测器52、以及铅垂角检测器53，形成测量装置50的主要部分即测量部54。
摄像机55作为信息取得部起作用，作为摄像机而具备公知的光学系统以及摄像元件。
摄像机55与望远镜2b平行地安装在望远镜2b的上部。此外，摄像机55构成为，在由望远镜2b对反射目标11进行照准的状态下，对与反射目标11之间的位置关系被固定的编码器图案部13进行照准。因此，摄像机55也可以构成为，在进行摄影时能够向上下左右转动。作为摄像元件，能够使用CCD传感器、CMOS传感器等图像传感器。摄像机55通过其光学系统，使用摄像元件对光进行受光，并对其光的像进行摄像。即，摄像机55将编码器图案13B所示的信息作为图像而光学地取得。摄像元件与运算控制部64连接，将所取得的数据转换为数字数据，向运算处理部64输出。
追踪部56具备出射追踪光的发光元件、以及例如为CCD传感器、CMOS传感器等图像传感器的受光元件，并具备与测距光学系统共享光学要素的追踪光学系统。追踪部56构成为，向追踪对象物(目标)投射与测距光不同波长的红外激光，对来自该追踪对象物的反射光进行受光，基于受光结果来进行追踪对象物的追踪。
在不需要追踪功能的情况下，追踪部56不是必须的而能够省略。此外，在具备追踪部56的情况下，还能够在追踪部56装入摄像机55的功能，而省略独立的摄像机55。
通信部57能够与计测模块10的模块通信部19进行无线通信。通信部57从模块通信部19接收计测数据。
水平旋转驱动部58以及铅垂旋转驱动部59为马达，由运算控制部64控制，分别使托架部2a水平旋转、使望远镜2b铅垂旋转。
存储部61具备ROM(Read·Only·Memory：只读存储器)以及RAM(Random·Access·Memory：随机访问存储器)。
在ROM中储存有测量装置50整体的动作所需要的程序以及数据。这些程序被读出到RAM而开始由运算控制部64执行，进行测量装置50的各种处理。此外，在ROM中以表等形式储存有位图案与角度之间的相关。
RAM暂时保持反射目标中心点O的三维位置坐标、测定点P的三维位置坐标、以及用于运算测量装置的方向角θT的数据。
输入部62例如是操作按钮。作业者能够对输入部62输入用于使测量装置50执行的指令、或者进行设定的选择。
显示部63例如是液晶显示器，根据运算控制部64的指令来显示测定结果、运算结果等各种信息。此外，显示通过输入部62用于由作业者进行输入的设定信息、由作业者输入的指令。
此外，也可以将输入部62与显示部63一体构成而成为触摸面板式显示器。
运算控制部64具备CPU(Central·Processing·Unit：中央处理单元)、GPU(Graphical·Processing·Unit：图形处理单元)。运算控制部64进行用于发挥测量装置50的功能的各种处理。具体地说，对旋转驱动部58、59进行控制，由追踪部56进行自动追踪。此外，对EDM51进行控制，取得反射目标的测距数据。此外，根据水平角检测器52、铅垂角检测器53的值，取得反射目标11的测角数据。此外，根据测距数据以及测角数据，运算出反射目标11的中心O的三维位置坐标。此外，对摄像机55进行控制，进行图像的取得。
此外，运算控制部64作为功能部而具备编码器图案读取部65、方向角运算部66以及测定点坐标运算部67。
编码器图案读取部65从由摄像机55取得的图像中识别出编码器图案，将编码器图案13B转换为位图案。
方向角运算部66基于编码器图案读取部65的读取结果，测量装置50相对于运算出编码器图案13B的基准方向RD的方向角θT。
测定点坐标运算部67根据计测模块10的计测数据、测量装置50相对于编码器图案13B的基准方向RD的方向角θT、以及根据测距数据和测角数据运算出的反射目标11的中心O的三维位置坐标O(xp，yp，zp)，运算出测定点P的三维位置坐标P(X，Y，Z)。
各功能部可以构成为软件，也可以由专用的运算电路构成。此外，软件地构成的功能部、与由专用的运算电路构成的功能部也可以混合存在。
角度检测系统90由编码器图案部13、以及具备摄像机55和运算控制部64的测量装置50构成。此外，运算控制部64的编码器图案读取部65以及方向角运算部66，作为角度检测系统90的运算控制部64起作用。
1－2.测定点的测量
图6是使用具备本实施方式的角度检测系统的测量系统100，对从测量装置50观察不到的测定点P实施测量的情况下的测量装置50以及计测模块10的动作的流程图。
首先，当测量装置侧作业者按压测定开始按钮等而对观察不到的测定点进行测定的模式下的测定开始时，在步骤S101中，测量部54对反射目标11的中心O进行测定。
具体地说，EDM51朝向反射目标11发出测距光，对从反射目标11反射的反射测距光进行受光，而对从测量装置50到反射目标11的距离进行测定。此外，水平角检测器52以及铅垂角检测器53对反射目标11的角度进行测定。
接下来，在步骤S102中，运算控制部64基于在步骤S101中取得的距离数据以及角度数据，通过公知的方法来运算反射目标11的中心O的坐标O(xp，yp，zp)。运算结果存储于存储部61。
接下来，在步骤S103中，摄像机55对望远镜2b的照准方向的风景图像进行摄像，而读取计测模块10的编码器图案13B。
接下来，在步骤S104中，运算控制部64基于步骤S103中的编码器图案13B的读取结果，运算出测量装置50相对于编码器图案13B的基准方向RD的方向角θT。运算结果存储于存储部61。
步骤S103以及步骤S104是角度检测系统90的动作，关于其内容将后述。
接下来，在步骤S105中，运算控制部64等待从计测模块10接收计测数据。
另一方面，在计测模块10中，计测模块侧作业者U根据来自测量装置侧作业者的信号等，通过对计测模块的测定开始按钮进行按压等而使测定开始。接下来，在步骤S201中，距离测定器14对从距离测定器14的基点R到测定点P的距离l进行测定，并将测定结果数据、和反射目标11的中心O与距离测定器14的基点R之间的距离d、以及支承部件12围绕中心轴的角度θB的数据一起，输送至模块通信部19。
接下来，在步骤S202中，倾斜角测定器15对距离测定器14相对于通过距离测定器14的基点R的水平面的倾斜角
Figure BDA0002891303040000121
进行测定，并将测定结果数据输出至模块通信部19。
此外，步骤S201、S202的处理不一定需要按照该顺序进行，可以同时进行、也可以按照相反顺序进行。
接下来，在步骤S203中，模块通信部19作为计测模块10的计测数据，将距离测定器14的基点R与测定点P之间的距离l、距离测定器14相对于水平面的倾斜角
Figure BDA0002891303040000122
反射目标11的中心O与距离测定器14的基点R之间的距离d、以及支承部件12相对于距离测定器14的编码器图案13B的基准方向RD的围绕中心轴A的角度θB，发送至测量装置50。
此外，关于步骤S203中的数据的发送，不一定需要在步骤S201、S202双方的处理之后对全部计测数据进行发送，也可以在步骤S201、步骤S202分别结束之后，将在各步骤中取得的数据向测量装置50发送。
然后，当从计测模块10发送的计测数据被测量装置50接收时，在步骤S106中，运算控制部64基于计测数据以及测量装置50相对于编码器图案13B的基准方向RD的周向的角度θT，运算出测定点坐标P(X，Y，Z)。关于测定点坐标的运算将在之后详细说明。
接下来，在步骤S107中，在测量装置50中，将通过运算而求出的测定点坐标P(X，Y，Z)在显示部63中进行显示并结束测定。
1－3.角度的检测(编码器图案的读取)
图7是角度检测系统90中的角度检测的流程图，表示与上述步骤S103以及步骤S104对应的处理的一个例子。在步骤S103中，当编码器图案的读取开始时，在测量装置50中执行以下的动作。
当开始角度的检测时，在步骤S301中，摄像机55对编码器图案部13周边的风景进行摄像(图8中(a))。
接下来，在步骤S302中，编码器图案读取部65从所取得的图像中识别出编码器图案13B的范围81并切出为矩形(图8中(b))。
接下来，在步骤S303中，编码器图案读取部65将在步骤S302中切出的编码器图案13B的范围81的图像，沿着编码器图案的周向以线状读入。例如，如图8中(b)所示那样，在I～V的位置处以线状读入，并转换为像素值。像素值为，当较暗(黑)时、值变小，当较明亮(白)时、值变大。因此，I～V的各位置处的读入的结果(以下，称为“像素列I～V”。)例如能够如图8中(c)那样表示。
关于读入间隔，例如，如图8中(b)所示那样，预先根据在步骤S301中得到的编码器图案13B的图像以及与编码器图案13B相关的已知的信息，概算地计算出图像中的宽度信息部132的黑色带132a以及白色带132b的高度h1(图4中(b))以及纵线131a、131b的高度h2(图4中(b))，读入间隔优选被设定为比高度h1小、且比高度h2的1/2短的间隔h3。如此，能够可靠地捕捉到角度信息部131以及宽度信息部132。
接下来，在步骤S304中，从步骤S303的读入结果中提取宽度信息部132的读取结果。具体地说，将成为比规定的阈值小的像素值的部分判断为黑色部分，将比规定的阈值大的像素值的部分判断为白色部分，将黑色部分和白色部分的至少一方连续一定长度的像素列判断为宽度信息部132的读取结果。
其结果，可知在图8中(c)中，像素列I以及II相当于宽度信息部132。然后，根据所检测出的编码器图案13B的宽度(编码器图案部13的直径)L，将使L平分的位置确定为编码器图案13B的中心位置A。当具备宽度信息部132时，例如，即使在编码器图案部13的背景为黑色或者白色、而编码器图案13B与背景的边界线不清楚的情况下，只要检测到至少一方的带，就能够准确地求出编码器图案13B的中心位置。
接下来，在步骤S305中，根据步骤S303的直线状的读入结果，计算出像素列之间的相关，并提取相关性比规定值高的像素列作为角度信息部131的读取结果。
在图8中(c)的例子中，像素列III～V的像素值的图案具有较高的相关性。由此，可知像素列III～V是角度信息部131的读入结果。
然后，将所提取的像素列III～V的像素值在垂直方向上相加而计算出平均值。在其结果小于规定的阈值的情况下判断为黑色部分，并求出各黑色部分的宽度。接下来，判断所求出的宽度的值对应于窄宽度、大宽度的哪一个，将窄宽度的值读取为位“0”即纵线131a，将大宽度的值读取为位“1”即纵线131b。如此，当从多个像素列中作为平均值而计算出像素值时，例如，即使产生了如像素列IV那样位置错开了的像素列，也能够降低位置错开的影响而提高读取精度。在基于多次测定的加法平均的提取中同样。
此外，编码器图案部13为圆柱状，因此纵线宽度w1、w2以及间距p随着从中心远离，而被观察为比实际的宽度窄。例如，在图4中(a)中，中央附近的大宽度的纵线131b1的宽度w2a，被观察为与图4中(b)所示的展开图中的大宽度的纵线131b的宽度(实际的宽度)w2大致相等的宽度。另一方面，离中央部最远的大宽度的纵线131b2的宽度w2b，被观察为比实际的宽度w2窄。关于宽度w1以及间距p也同样。由此，宽度w1以及w2优选为，考虑根据配置不同而所观察到的宽度变化这样的影响，而设定为宽度w1和宽度w2的变化范围不重复。
接下来，转移到步骤S306，方向角运算部66通过将位图案与存储部61所存储的位图案与角度之间的相关进行对比，由此求出相对于编码器图案13B的基准方向RD的周向的角度、即测量装置50相对于基准方向RD的方向角θT；上述位图案是以在步骤S304中求出的编码器图案13B的中心位置A为中央而向左右延伸的规定宽度R的区域的位图案、即规定宽度R的区域中所包含的规定的位数(例如，10条)的纵线(然后，转移到步骤S105)。
此外，作为编码器图案的读取动作的另一个例子，也可以如下地进行步骤S305中的角度信息部131的提取：根据步骤S303的周向线状的图像的读入结果来计算出各像素列的频谱，在空间上的频率的峰值的场所相当于位图案的黑纵线的间距的情况下，将该像素列提取为角度信息部131的数据。
此外，也可以构成为，使摄像机55具备自动聚焦功能，在步骤S101中，与识别为被拍摄体的编码器图案部13的大小相匹配，向广角侧或者窄角侧切换焦距，使编码器图案13B的图像的大小与距离无关地成为恒定。
当如此构成时，能够与从测量装置50到计测模块10的距离无关，而切出与步骤S302中的编码器图案13B的读取相适合的大小的图像，能够防止产生与距离相伴随的读取误差。
接下来，在步骤S306中，方向角运算部66将编码器图案的读取结果与存储部61所存储的位图案和角度之间的相关进行对比，由此运算出测量装置50相当于基准方向RD的方向角θT，并使处理结束。
如此，根据本实施方式的角度检测系统90，处于远方的测定对象物具备编码器图案部13，通过测量装置50所具备的摄像机55来读取编码器图案13B，通过测量装置50的运算控制部64进行角度的运算，因此能够对处于远程的测定对象物的角度进行测定。
此外，在应用于测量系统100的情况下，具备测定对象物即距离测定器14的计测模块10具备模块通信部19，但在仅想要得知测量装置相当于编码器图案13B的基准方向的方向角θT的情况下，不需要这样的通信机构就能够实时地进行角度的测定。
此外，编码器图案部13安装在测定对象物的外侧，因此容易进行安装。并且，编码器图案部13为简单的构造，因此也容易进行制造。
1－4.测定点坐标的运算
接下来，对使用了测量系统100的测定点坐标P(X，Y，Z)的运算方法进行说明。图9中(a)是表示穿过反射目标的中心O以及测量装置50的铅垂平面中的反射目标11的中心O、距离测定器14的基点R以及测定点P之间的关系的图。
此外，图9中(b)是表示水平面中的反射目标11的中心O、距离测定器14的基点R以及测定点P之间的关系的图。
在此，x轴表示从距离测定器14的基点R向测量装置50的方向延伸的水平方向，y轴表示与x轴正交的水平方向，z轴表示支承部件12的中心轴A方向、即铅垂方向。
首先，根据图9中(a)，使用相对于x轴的测定点的角度
Figure BDA0002891303040000166
以及距离测定器14的基点R与测定点P之间的距离l，通过式1求出反射目标的中心O与测定点P之间的x轴方向的距离l’。
Figure BDA0002891303040000161
此外，反射目标的中心O与测定点P之间的z轴方向的距离通过
Figure BDA0002891303040000162
Figure BDA0002891303040000163
来求出。
接着，根据图9中(b)，使用测量装置相对于基准方向RD的方向角θT以及距离测定器14相对于基准方向RD的方向角θB，通过式2求出测定点P相对于x轴的方向角θ。
θ＝θT+θB……式2
由此，当将测定点P相对于反射目标的中心O的偏移值设为(xo，yo，zo)时，(xo，yo，zo)的值分别通过式3、4、5求出。
Figure BDA0002891303040000164
yo＝l’·sinθ……式4
Figure BDA0002891303040000165
根据如此求出的测定点P的偏移值(xo，yo，zo)以及点O的坐标O(xp，yp，zp)，如式6那样求出点P的坐标P(X，Y，Z)。
P(X，Y，Z)＝(xp+xo，yp+yo，zp+zo)……式6
如此，根据测量系统100，在反射目标的测定的同时，对反射目标与测定点之间的水平角、铅垂角以及距离的关系进行测定，并基于其结果而自动地进行修正运算，即使在无法从测量装置对测定点直接进行照准的情况下，也能够在测量现场实时地确认其坐标。
特别是，如果如本实施方式那样，在角度检测系统90中，将测定对象物即距离测定器以规定的角度θB安装，并在将距离测定器14组装于支承部件12的时刻进行测定，则还能够对测定对象物相对于测量装置的角度θ进行测定。
然而，本实施方式的角度检测系统不限定于上述那样与测定点的测量相伴随的作业，也可以用作为：不伴随测定点的测量，例如，在建设等的现场在钢架等部件上安装编码器图案，对角度进行检测，并设置为指定的方向。
1－5.变形例1
图10是上述实施方式的一个变形例的编码器图案部13a的立体图。如图10所示那样，编码器图案部13a不具备宽度信息部132。如此，宽度信息部132不是必须的，也可以不具备宽度信息部132。在该情况下，在步骤S303中也可以为，以比角度信息部131的纵线131a、131b的高度h2的一半短的间隔，进行水平方向的直线状的读入，根据其结果对编码器图案13Ba的左右的边界线进行检测，并求出编码器图案13Ba的中心。
如此，即使不具备宽度信息部132，也能够求出编码器图案部13a的中心。
1－6.变形例2
图11是具备上述实施方式的其他变形例的角度检测系统90b的测量系统100b的构成框图。测量系统100b的测量装置50b为，在运算控制部64b具备读取修正部68。
如上述那样，编码器图案部13为圆柱状，因此纵线宽度w1、w2以及间距p随着从中心朝外侧，而被观察为比实际的宽度窄。
读取修正部68对这样的基于编码器图案部13的形状而产生的纵线131a、131b的宽度的读取值进行修正。具体地说，预先在存储部61中作为系数而存储宽度w1、w2相对于编码器图案部13的直径L方向上的离中心位置A的距离的缩小率，将通过测定而得到的宽度的值除以所对应的缩小率，由此进行将编码器图案13B在平面上展开的修正。
根据这样的构成，能够以如图4(b)所示的展开图中那样的实际的宽度w1、w2的比率而得到像素列，因此能够提高向位图案的转换中的运算精度。
2.第二实施方式
图12是具备本发明的第二实施方式的角度检测系统290的测量系统200的构成框图。
测量系统200与测量系统100同样具备计测模块10以及测量装置250。但是，不同点在于，测量装置250不具备摄像机，取而代之具备作为信息取得部起作用的扫描仪70。因此，角度检测系统290包括安装于距离测定器14的编码器图案部13、扫描仪70、以及具备运算控制部264的测量装置250。
扫描仪70具备转动镜、镜旋转驱动部、镜旋转角检测器、发光部、受光部以及控制部，例如，在望远镜2b的上部设置为至少能够围绕铅垂轴进行扫描。
扫描仪70朝向编码器图案部13作为扫描光而例如发出红外激光，并通过镜旋转驱动部对转动镜进行旋转驱动，由此使扫描光至少在水平方向(编码器图案部13的周向)上扫描多次，通过光电二极管等的受光部对来自编码器图案13B的反射光进行受光，作为扫描数据而得到受光量分布。即，将编码器图案13所示的信息作为受光量分布而光学地取得。
此外，扫描仪70的控制部与测量装置250的运算控制部264电连接，扫描仪70按照运算控制部264的控制来执行扫描。
在使用测量系统200对从测量装置250观察不到的测定点P实施测量的情况下的动作中的、测量装置50相对于编码器图案13B的基准方向RD的方向角θT的检测中，角度检测系统290代替第一实施方式的步骤S301～S306而进行图13的动作。
当开始角度的检测时，在步骤S401中，通过编码器图案读取部265的控制，扫描仪70对于编码器图案部13例如图14中(a)所示那样按照高度h3间隔使扫描光进行扫描。
接下来，在步骤S402中，扫描仪70的受光部作为扫描数据而取得受光量分布，并向编码器图案读取部265输出。受光量分布为，在黑色部分值变小，在白色部分值变大，因此I～V的各位置处的受光量分布例如成为图14中(b)那样。
接下来，在步骤S403中，从在步骤S402中取得的受光量分布中提取宽度信息部132的读取结果。具体地说，将与小于规定的阈值的受光量对应的区域判断为黑色部分，将与大于规定的阈值的受光量对应的区域判断为白色部分，将黑色部分和白色部分的至少一方连续一定长度的区域判断为宽度信息部132。其结果，在图14中(b)中，控制像素列I以及II相当于宽度信息部132。然后，根据检测到的编码器图案13B的宽度(编码器图案部13的直径)L确定出编码器图案13B的中心位置A。
接下来，在步骤S404中，根据在步骤S402中取得的受光量分布，计算出各位置处的受光量分布的相关，并将相关性高于规定值的分布提取为角度信息部131的读取结果。
在图14中(b)的例子中，扫描位置III～V处的受光量分布的图案具有较高的相关性。由此，控制扫描位置III～V的受光量分布是角度信息部131的读入结果。
然后，将所提取的扫描位置III～V的受光量分布在垂直方向上相加并计算出平均值。将其结果小于规定的阈值的情况判断为黑色部分，并求出黑色部分的宽度。接下来，判断所求出的宽度的值对应于编码器图案13B的窄宽度、大宽度的哪个，将判断为窄宽度的黑色部分读取为位“0”即纵线131a，将判断为大宽度的黑色部分读取为位“1”即纵线131b。
如此，当作为多个位置的平均值来计算受光量分布时，例如，即使如扫描位置IV那样产生了受光量分布的水平位置偏差这样的噪声，也能够降低该偏差的影响而提高读取精度。
接下来，在步骤S405中，方向角运算部66通过将以在步骤S403中求出的编码器图案13B的中心位置A为中央而向左右延伸的规定宽度R中包含的位图案、即规定宽度R的区域中包含的规定的位数(例如，10条)的纵线所示的位图案、与存储部61所存储的位图案之间的角度的相关进行对比，由此求出测量装置50相对于编码器图案13B的基准方向RD的方向角θT(然后，转移到步骤S105)。
如此，即使代替摄像机55而使用扫描仪70，也能够起到与实施方式1的角度检测系统90相同的效果。此外，当使用扫描仪70时，使用激光的反射光来读取编码器图案13B，因此受光量变大，即使在远距离、光量较少的状况下的测定中，也能够得到足够的对比度。
此外，当使用扫描仪时，通过多次扫描来进行读取，因此能够根据目的而使扫描次数增加等，使读取精度提高。
3.第三实施方式
如图15所示那样，第三实施方式的角度检测系统390设置于与第一实施方式的测量系统100相同的测量系统300。在角度检测系统390中，作为构成要素而包含反射目标11。在其他发面，测量系统300的机械构成与第一实施方式的测量系统100相同，因此省略关于构成的详细说明。
另一方面，与角度检测系统90相比，在第三实施方式的角度检测系统390中，角度检测中的动作如以下那样不同。图16是第三实施方式的角度检测系统390中的角度检测的流程图。
当开始角度的检测时，在步骤S501中，与步骤S301同样，摄像机55取得包括编码器图案部13的编码器图案部13周边的风景图像80。
接下来，在步骤S502中，编码器图案读取部65基于在步骤S101中取得的反射目标11的测距数据、以及存储部61所存储的已知的编码器图案部13的尺寸，对图像中的编码器图案13B的范围81进行确定，并切出为矩形。于是，能够将图像切出成对于编码器图案的读取最佳的大小，读取精度提高。
接下来，在步骤S503中，基于在步骤S101中取得的反射目标的测角数据，来设定读入方向。这是考虑到摄像机55与编码器图案部13之间的铅垂方向的位置关系对在图像中出现的编码器图案部13的观察方式产生的影响。
具体地说，在摄像机55处于比编码器图案部13高的位置的情况下，如图17中(a)所示那样，被观察为向下凸出地弯曲的形状，在摄像机55处于比编码器图案部13低的位置的情况下，如图17中(b)所示那样，被观察为向上凸出地弯曲的形状。其结果，有可能读入变得不完全、或者所读取的图案的宽度产生不同。
因此，预先对与测角数据对应的编码器图案部的侧面形状进行计算，将计算结果存储于存储部61，在步骤S503中，基于在步骤S101中取得的测角数据，求出所取得的图像中的编码器图案部13的侧面形状，与侧面形状对应地以与底面或者上表面的外周边缘平行的方式设定读入方向。例如，在编码器图案部13的图像为图17中(a)所示那样的状态的情况下，如图17中(c)的Ia～Va所示那样，以与底面或者上表面的外周边缘平行的方式设定为以曲线状读入。
接下来，在步骤S504中，编码器图案读取部65将在步骤S502中切出的编码器图案13B的范围81的图像，在编码器图案部13的周向上以线状读入。在此，基于反射目标11的测距数据以及存储部61所存储的已知的编码器图案部13的尺寸，与编码器图案部的尺寸以及步骤S303同样地，将读入的间隔h3设定为比高度h1小、且比高度h2的1/2短的间隔h3。于是，能够准确地求出能够可靠地捕捉宽度信息部132以及角度信息部131的间隔，读取精度提高。
接下来，在步骤S505中，从步骤S504的读入结果中提取宽度信息部132的读取结果。具体地说，在成为比规定的阈值小的像素值的黑色部分以及成为比规定的阈值大的像素值的白色部分的至少一方，连续与根据在步骤S101中取得的反射目标11的测距数据以及已知的编码器图案部的尺寸计算出的编码器图案部的直径L相当的长度的情况下，判断为该像素列相当于宽度信息部132。
接下来，在步骤S506中，与步骤S305同样，从步骤S504的读入结果中提取与角度信息部131对应的像素列。
然后，转移到步骤S507，与步骤S306同样，方向角运算部66求出测量装置50相当于编码器图案13B的基准方向RD的方向角θT(然后，转移到步骤S105)。
如此，如果在角度检测系统具备反射目标，作为测量装置而使用全站仪，则能够基于由全站仪测定出的距离来进行图像的切出、读入方向等的设定，因此读入的精度提高。
在本实施方式中，也可以如日本特开2016－138802号公报所公开的那样，将摄像机55构成为，进一步具备与测量部的光学系统共享光学系统的窄角摄像机，对应于基于由测量部取得的测距数据而计算出的反射目标11的距离，能够对摄像机55与窄角摄像机进行切换。
根据上述构成，能够与从测量装置50到计测模块10的距离无关地切出适合于步骤S302中的编码器图案13B的读取的大小的图像，能够防止产生与距离相伴随的读取误差。
此外，与第二实施方式同样，在本实施方式也可以代替摄像机55而使用扫描仪70。
如上所述，扫描仪70构成为，使扫描光沿着水平方向进行扫描，但在水平方向的扫描中，与图17所示的通过摄像机的读入例同样，在编码器图案部13处于比扫描仪70低的位置的情况下，如图18中(a)的箭头E所示那样，有时扫描变得不完全。此外，所读取的图案的宽度也有可能产生误差。在编码器图案部13处于比扫描仪70高的位置的情况下也同样。因此，也可以构成为，即使在如图18中(b)的箭头F所示那样，编码器图案部13与扫描仪70处于不同高度的情况下，也以在相同高度沿着圆柱表面的方式以曲线状进行扫描。
即，也可以构成为，根据反射目标11的铅垂角的测定值来变更扫描光的轨道。当成为这种构成时，能够可靠地扫描角度信息部131以及宽度信息部132，此外，读取的精度也提高。
4.第四实施方式
图19是第四实施方式的具备角度检测系统490的测量系统400的构成框图。测量系统400具备与测量系统100同样的计测模块410以及测量装置50。但是，角度检测系统490由设置于计测模块410的编码器图案部13、模块通信部(通信部)19、旋转角测定器22、以及测量装置50。
此外，如图20所示那样，作为测定对象物的计测模块410的距离测定器414，以支承部件12的中心轴A上的点R为基点，能够围绕穿过点R的水平轴转动的方式安装于支承部件12，在此基础上，在计测模块410的距离测定器414中，如双向箭头D所示，还能够围绕穿过点R的铅垂轴、即支承部件12的中心轴A转动。
旋转角测定器22为回转式编码器，与支承部件12上的距离测定器414的基点相邻接地安装。编码器图案部13经由支承部件12而设置有旋转角测定器22。
与旋转角测定器22的0°对应的方向、和将距离测定器414组装到支承部件12上时的编码器图案13B的基准方向RD的围绕支承部件12的中心轴的角度，在组装了距离测定器414的时刻被求出，并作为修正值而设定于旋转角测定器22。因此，旋转角测定器22能够对距离测定器414相对于编码器图案13B的基准方向RD的围绕支承部件12的中心轴A的旋转角度θB进行测定。此外，旋转角测定器22将测定结果输出至模块通信部19。
模块通信部19将旋转角测定器22的测定结果发送至测量装置50。此外，模块通信部19经由支承部件12而设置于编码器图案部13。
如此，在计测模块10中，距离测定器14相对于编码器图案13B的基准方向RD的围绕支承部件12的中心轴A的角度θB为固定的值，而在计测模块410中为可变的值，但通过具备旋转角测定器22而能够进行测定。
然后，如图21所示那样，在对于测定点P的测量动作中，与计测模块10同样，计测模块410对从距离测定器414的基点R到测定点P的距离l进行测定(步骤S601)，并对距离测定器414相对于穿过距离测定器414的基点R的水平面的倾斜角
Figure BDA0002891303040000231
进行测定(步骤S602)，在此基础上，在步骤S603中，旋转角测定器22对距离测定器414相对于编码器图案13B的基准方向RD的围绕支承部件12的中心轴A的角度θB进行测定，并输出至模块通信部19。
根据这样的构成，距离测定器414能够围绕支承部件12的中心轴A转动地安装于支承部件12，因此在确保了支承部件12的铅垂状态的状态下，使距离测定器414的前端与测定点P抵接时的操作性提高。此外，将相对于测定点P为任意角度的点设定为临时的测定点Q，因此临时的测定点Q的设定的自由度增加。如此，当构成为能够将测定对象物相对于编码器图案13B的基准方向RD以任意的角度安装时，较为有利。
在以上的实施方式的说明中，说明了作为测量装置而使用了全站仪的例子。但是，不限定于此，特别是在第一以及第二实施方式中，作为测量装置，可以使用电子水平仪、经纬仪、其他测量装置，此外，也可以使用用于测量的摄像机、扫描仪本身。并且，在第三实施方式中，只要是至少向反射目标发出测距光，对其反射光进行受光而对反射目标的距离进行测定的测量装置即可。
在以上的实施方式中，说明了通过组合黑白两种色彩的区域来构成编码器图案13B的例子，但并不限于黑白，也可以通过具有明确的对比度的色彩的组合来构成编码器图案。此外，并不限于可见光，也可以构成为能够通过偏振光来识别的编码器图案。
以上，对本发明的优选实施方式进行了说明，但上述实施方式以及实施例是本发明的一个例子，能够基于本领域技术人员的知识将各个构成组合，这样的方式也包含于本发明的范围。
符号的说明
11 反射目标
13A 基座
13B、13Ba 编码器图案
13 编码器图案部
19 模块通信部(通信部)
22 旋转角测定器
50、50b、250 测量装置
55 摄像机(信息取得部)
64、64b、264 运算控制部
70 扫描仪(信息取得部)
90、90b、290、390、490 角度检测系统
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.(修改后)、一种角度检测系统，具备：安装于测定对象物的编码器图案部、以及测量装置，其特征在于，
上述编码器图案部具备：圆柱形状的基座、以及具备设置于该基座的外周侧面而表示周向相对于规定的基准方向的角度的角度信息部的编码器图案，
上述测量装置具备：信息取得部，光学地取得上述编码器图案所示的信息；以及运算控制部，基于上述信息，运算上述测量装置相对于上述基准方向的角度θT，
上述角度信息部表示位图案，
上述运算控制部沿着周向读取上述编码器图案，并将读取结果转换为上述位图案，根据上述编码器图案的读取结果来确定上述编码器图案的中央位置，将以该中央位置为中央的规定区域所包含的上述位图案与预先设定的上述位图案与角度的相关进行对比，由此运算出角度。
2.(修改后)、如权利要求1所述的角度检测系统，其特征在于，
上述角度信息部通过将两种色彩的区域沿着周向配置在编码器图案部的外周侧面，由此来表示上述位图案。
3.(修改后)、如权利要求2所述的角度检测系统，其特征在于，
上述编码器图案部具备表示上述编码器图案部的宽度的宽度信息部，
上述运算控制部从由上述信息取得部取得的上述信息中提取上述宽度信息部的信息，确定上述宽度信息部的中央位置，将上述宽度信息部的中央位置作为上述编码器图案部的中央位置，将以该中央位置为中央的规定区域所包含的上述位图案与预先设定的上述位图案与角度的相关进行对比，由此运算出角度。
4.如权利要求1～3任一项所述的角度检测系统，其特征在于，
上述测定对象物相对于上述基准方向在周向上以规定的角度θB安装，
上述运算控制部基于上述规定的角度θB以及上述测量装置相对于上述基准方向的角度θT，运算出上述测定对象物相对于上述测量装置的角度θ。
5.如权利要求1～4任一项所述的角度检测系统，其特征在于，
上述测定对象物相对于上述编码器图案部安装为能够围绕上述编码器图案部的中心轴转动，
上述测定对象物具备能够测定上述规定的角度的旋转角测定器以及通信部，
上述测量装置构成为能够与通信部进行通信。
6.如权利要求1～5任一项所述的角度检测系统，其特征在于，
上述运算控制部具备读取修正部，该读取修正部将表示上述位图案的编码器图案除以缩小率，由此将圆柱形状的编码器图案以在平面上展开的方式进行修正，上述缩小率是根据上述编码器图案部在直径方向上离中心位置的距离之比而预先设定的。
7.如权利要求1～6任一项所述的角度检测系统，其特征在于，
上述信息取得部是将上述编码器图案所示的信息作为图像来取得的摄像机。
8.如权利要求1～6任一项所述的角度检测系统，其特征在于，
上述信息取得部是如下的扫描仪：向上述编码器图案发出扫描光，对来自上述编码器图案的反射光进行受光并作为受光光量分布而取得上述编码器图案所示的信息。
9.如权利要求1～8任一项所述的角度检测系统，其特征在于，
上述编码器图案部进一步具备反射目标，
上述测量装置是如下的测量装置：向上述反射目标发出测距光，对来自上述反射目标的反射光进行受光而对上述反射目标进行测距，并且对反射目标进行测角，
上述运算控制部基于上述反射目标的测距数据来识别上述编码器图案。
10.如权利要求1～8任一项所述的角度检测系统，其特征在于，
上述编码器图案部进一步具备反射目标，
上述测量装置是如下的测量装置：向上述反射目标发出测距光，对来自上述反射目标的反射光进行受光而对上述反射目标进行测距，并且对反射目标进行测角，
上述运算控制部基于上述反射目标的测角数据来设定上述周向的读取方向。
11.(修改后)、一种角度检测方法，使用编码器图案部和测量装置来检测角度，该编码器图案部具备圆柱形状的基座以及配置于该基座的外周侧面而表示周向相对于规定的基准方向的角度的编码器图案，该测量装置具备信息取得部，该角度检测方法的特征在于，
(a)将上述编码器图案部沿着编码器图案部的周向以规定的角度安装于上述测定对象物，
(b)上述信息取得部作为图案信息而光学地取得上述编码器图案所示的信息，
(c)基于通过(b)取得的图案信息，运算出上述测量装置的相对于上述基准方向的角度，
上述角度信息部表示位图案，
上述运算控制部沿着周向读取上述编码器图案，并将读取结果转换为上述位图案，根据上述编码器图案的读取结果来确定上述编码器图案的中央位置，将以该中央位置为中央的规定区域所包含的上述位图案与预先设定的上述位图案与角度的相关进行对比，由此运算出角度。

Claims (11)

1.一种角度检测系统，具备：安装于测定对象物的编码器图案部、以及测量装置，其特征在于，
上述编码器图案部具备：圆柱形状的基座、以及具备设置于该基座的外周侧面而表示周向相对于规定的基准方向的角度的角度信息部的编码器图案，
上述测量装置具备：信息取得部，光学地取得上述编码器图案所示的信息；以及运算控制部，基于上述信息，运算上述测量装置相对于上述基准方向的角度θT。
2.如权利要求1所述的角度检测系统，其特征在于，
上述角度信息部通过将两种色彩的区域沿着周向配置在编码器图案部的外周侧面，由此来表示位图案，
上述运算控制部沿着周向读取上述编码器图案，并将读取结果转换为位图案，根据上述图案的读取结果来确定上述编码器图案的中央位置，将以该中央位置为中央的规定区域所包含的上述位图案与预先设定的位图案与角度的相关进行对比，由此运算出角度。
3.如权利要求2所述的角度检测系统，其特征在于，
上述编码器图案部具备表示上述编码器图案部的宽度的宽度信息部，
上述运算控制部从由上述信息取得部取得的上述信息中提取上述宽度信息部的信息，确定上述宽度信息部的中央位置，将上述宽度信息部的中央位置作为上述编码器图案部的中央位置，将以该中央位置为中央的规定区域所包含的上述位图案与预先设定的位图案与角度的相关进行对比，由此运算出角度。
4.如权利要求1～3任一项所述的角度检测系统，其特征在于，
上述测定对象物相对于上述基准方向在周向上以规定的角度θB安装，
上述运算控制部基于上述规定的角度θB以及上述测量装置相对于上述基准方向的角度θT，运算出上述测定对象物相对于上述测量装置的角度θ。
5.如权利要求1～4任一项所述的角度检测系统，其特征在于，
上述测定对象物相对于上述编码器图案部安装为能够围绕上述编码器图案部的中心轴转动，
上述测定对象物具备能够测定上述规定的角度的旋转角测定器以及通信部，
上述测量装置构成为能够与通信部进行通信。
6.如权利要求1～5任一项所述的角度检测系统，其特征在于，
上述运算控制部具备读取修正部，该读取修正部将表示上述位图案的编码器图案除以缩小率，由此将圆柱形状的编码器图案以在平面上展开的方式进行修正，上述缩小率是根据上述编码器图案部在直径方向上离中心位置的距离之比而预先设定的。
7.如权利要求1～6任一项所述的角度检测系统，其特征在于，
上述信息取得部是将上述编码器图案所示的信息作为图像来取得的摄像机。
8.如权利要求1～6任一项所述的角度检测系统，其特征在于，
上述信息取得部是如下的扫描仪：向上述编码器图案发出扫描光，对来自上述编码器图案的反射光进行受光并作为受光量分布而取得上述编码器图案所示的信息。
9.如权利要求1～8任一项所述的角度检测系统，其特征在于，
上述编码器图案部进一步具备反射目标，
上述测量装置是如下的测量装置：向上述反射目标发出测距光，对来自上述反射目标的反射光进行受光而对上述反射目标进行测距，并且对反射目标进行测角，
上述运算控制部基于上述反射目标的测距数据来识别上述编码器图案。
10.如权利要求1～8任一项所述的角度检测系统，其特征在于，
上述编码器图案部进一步具备反射目标，
上述测量装置是如下的测量装置：向上述反射目标发出测距光，对来自上述反射目标的反射光进行受光而对上述反射目标进行测距，并且对反射目标进行测角，
上述运算控制部基于上述反射目标的测角数据来设定上述周向的读取方向。
11.一种角度检测方法，使用编码器图案部和测量装置来检测角度，该编码器图案部具备圆柱形状的基座以及配置于该基座的外周侧面而表示周向相对于规定的基准方向的角度的编码器图案，该测量装置具备信息取得部，该角度检测方法的特征在于，
(a)将上述编码器图案部沿编码器图案部的周向以规定的角度安装于上述测定对象物，
(b)上述信息取得部作为图案信息而光学地取得上述编码器图案所示的信息，
(c)基于通过(b)取得的图案信息，运算出上述测量装置的相对于上述基准方向的角度。
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