JP2002181542A - 測量用三脚 - Google Patents
測量用三脚Info
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Abstract
置決めし、所定角度に保持可能することができる測量用
三脚を提供する。 【解決手段】 測量用三脚1は、上部にGPSアンテナ
2が取り付けられた測量用ポール3と、測量用ポール3
を測点P上に鉛直に支持する三脚4と、三脚4を制御す
る制御装置5とから構成される。三脚4は、x軸制御脚
6、y軸制御脚7、無制御脚8および三脚テーブル9と
を有する。各脚6〜8の上端部は、三脚テーブル9に角
変位可能に取り付けられ、x軸制御脚6およびy軸制御
脚7には、それぞれの脚を伸縮させるモータ33が設け
られる。測量用ポール3には、x軸方向の傾斜角、y軸
方向の傾斜角をそれぞれ検出する傾斜角センサ16が取
り付けられる。制御装置5は、傾斜角センサ16からの
出力に基づき、x軸制御脚6、y軸制御脚7を制御して
測量用ポール3が鉛直に保たれるように制御する。
Description
し、特にGPS(Global Positioning System)を用い
る測量用三脚に関する。
GPSを用いた測量が行なわれており、特に、リアルタ
イムで数mmの精度で測量できる方法としてRTK−G
PS(Real Time Kinematics-GPS)が用いられている。
Sアンテナを固定局として設置し、もう一台のGPSア
ンテナを移動局として未知点上を移動し、短時間停止し
て多数の未知点の位置を決定する方法であり、2地点間
の相対的位置を干渉測位方式で測量するものである。R
TK−GPS以前のGPS測量方法では、移動局のGP
Sアンテナは、測点上で2時間程度停止し、GPS衛星
からの信号を受信、解析して測量を行っている。移動局
は測点上で、まずGPSアンテナを設置する必要ある。
ンテナは、測点の所定距離鉛直上方の位置に、測量する
間静止させておく必要がある。測点は、頂部に十字溝が
刻まれ、地面に打たれた測量杭等で設定されており、上
部にGPSアンテナが取り付けられた測量用ポールの下
端を、測量杭の十字溝の中央に配置し、三脚などを用い
てポールを鉛直に保持して測量する。このようにして、
正確に鉛直にGPSアンテナを設置するのに、従来では
10〜20分程度要していた。
技術が向上し、2時間程度要していた移動局での測量が
5分程度で済むようになった。これに対し、GPSアン
テナが取り付けられたポールを正確に鉛直に位置決めす
るのに、10〜20分程度かかるのでは、短時間で測量
できるといったRTK−GPSの効果を十分に発揮でき
ないといった問題が生じていた。
場所、風が強い場所では、従来の三脚で測量用ポールを
5分程度、正確に鉛直に保持することは困難であるとい
った問題もある。
定角度で迅速に位置決めし、所定角度に保持することが
できる測量用三脚を提供することである。
は、基台に角変位可能に連結される3本の脚を有し、少
なくとも2本の脚が伸縮制御され、測点に設置される三
脚と、下端部が、前記測点を支点として支持され、上部
が、前記三脚の基台に支持される測量用ポールと、前記
測量用ポールの、傾斜を検出する傾斜検出手段と、傾斜
検出手段からの傾斜信号に応答して前記伸縮可能な脚を
伸縮させ、測量用ポールが、水平面に対して予め定める
角度に保たれるように制御する制御手段とを有すること
を特徴とする測量用三脚である。
の脚を有するので、これらの脚を伸縮させることで、基
台の位置を調整することができる。したがって、たとえ
ば測量用ポールを測点上に鉛直に立てる場合には、基台
が、測点上に配置されるように三脚を設置し、測量用ポ
ールの下端を測点上に支持する。測量用ポールの上部
は、三脚の基台に支持されるので、三脚の脚を伸縮さ
せ、基台の位置を調整することで、測量用ポールの傾斜
角度を調整することができる。したがって、傾斜検出手
段で測量用ポールの傾斜角を検出し、傾斜角が鉛直とな
るように、制御手段は、三脚の脚を伸縮させることで、
数秒程度で、測量用ポールを位置決めすることができ
る。このようにして、従来2時間程度かかっていた測量
を、4,5分程度で行なえるようになった。
合など、一旦位置決めした測量用ポールの角度が変化す
るような場合であっても、本発明では、三脚の脚を伸縮
させて自動で測量用ポールの角度を修正するので、ポー
ルを所定角度に長時間、保持することができる。
2本であり、これらの脚の基台に対する角変位軸線が、
互いに直角であることを特徴とする。
段は、2本の脚のそれぞれの角変位軸線に対応する2方
向の傾斜を検出することを特徴とする。
直角であり、一方の脚は、x軸方向の傾斜を調整し、も
う一方の脚は、y軸方向の傾斜を調整する。また、傾斜
検出手段は、x軸、y軸に対応する2方向の傾斜角度を
検出する。したがって、傾斜検出手段で検出したx軸方
向の傾斜は、x軸方向の傾斜を調整するx軸制御脚を伸
縮させることで、調整することができる。同様に、y軸
方向の傾斜は、y軸方向の傾斜を調整するy軸制御脚を
伸縮させることで調整することができる。このようにし
て、2方向の傾斜を2本の脚で、それぞれ個別に調整す
ることができるので、制御を簡素化することができる。
ールを支持する手段は、基台に対して、予め定める第1
の角変位軸線まわりに角変位自在に支持される外輪と、
前記第1の角変位軸線に直角な第2の角変位軸線まわり
に、外輪の内側に角変位自在に支持され、測量用ポール
が、移動自在に挿通する内輪とを有することを特徴とす
る。
て角変位自在に支持される外輪と内輪とから成るジンバ
ル機構によって、内輪は、三脚の基台に回動自在に支持
される。この内輪に、測量用ポールが挿通されて支持さ
れるので、三脚の脚を伸縮させて基台の位置を調整した
とき、測量用ポールは、ぐらつくことなく正確に基台の
動きに追従することができる。
ルには、GPS(GlobalPositioning System)アンテナ
が取り付けられることを特徴とする。
ールを基準点に、鉛直に保つことができるので、測量用
ポールにGPSアンテナを取り付けることで、RTK−
GPSを使った測量に本発明の測量用三脚を好適に用い
ることができる。
ある測量用三脚1を示す正面図である。本実施形態の測
量用三脚1は、RTK−GPSを利用した測量に用いら
れる。RTK−GPSでは、測定時に、GPSアンテナ
2を、測点Pの鉛直上方に正確に停止させる必要があ
り、測量用三脚1は、このときに用いられる。
は、上部にGPSアンテナ2を有する測量用ポール3
と、測量用ポール3を支持する三脚4と、三脚4を制御
する制御装置5とから構成される。三脚4は、伸縮制御
可能な2本の制御脚6,7と、伸縮制御されない一本の
無制御脚8と、基台である三脚テーブル9とを有する。
3本の脚6〜8は、上端部が三脚テーブル9に角変位可
能に連結されて構成される。この三脚テーブル9の中央
部に測量用ポール3が挿通されて支持される。測量用ポ
ール3の長さは、たとえば1.8mである。制御装置5
は、制御脚6,7を制御して測量用ポール3を鉛直に保
持するとともに、測量用ポール3の傾斜状態を表示する
ことができる。
設定される。詳しくは、測量用杭10の頂部に刻まれた
十字溝の中央が測点Pとなる。測量を行なうときには、
この測点P上に、測量用ポール3の下端を支持し、測量
用ポール3が、ほぼ鉛直となるように三脚4を設置す
る。つまり、三脚テーブル9が、測点の鉛直上方に配置
されるように、三脚4を設置する。また、測量用ポール
3の下端は、先端が尖っており、この先端を測点Pに配
置する。
整することで、三脚テーブル9の水平面方向の位置が移
動する。測量用ポール3は、下端が測点P上に支持され
ており、上部が三脚テーブル9に回動自在に支持されて
いるので、三脚テーブル9の水平面方向の位置を調整す
ることで、測量用ポール3は、測点Pを支点として傾斜
角度が変化する。したがって、三脚4の制御脚6,7を
調整することで、測量用ポール3の傾斜角度を調整する
ことができる。
角度を検出する傾斜角センサ16が取り付けられる。ま
た、三脚4の制御脚6,7には、三脚6,7を伸縮駆動
する駆動源であるモータがそれぞれ設けられる。したが
って、制御装置5は、傾斜角センサ16に基づいて、制
御脚6,7の伸縮量を制御することで、測量用ポール3
が鉛直に保たれるように制御することができる。
この図を参照して、三脚4の構造についてさらに詳細に
説明する。
交差するx軸とy軸とが設定されており、x軸とy軸と
の交点を、測量用ポールの中心軸線が通過する。このx
軸とy軸とを含む平面が、ほぼ水平となるように、三脚
4が設置される。また、測量用ポール3に取り付けられ
る傾斜センサ16は、前記x軸方向の傾斜角度と、前記
y軸方向の傾斜角度とを個別に検出する。また、伸縮制
御される2つの制御脚6,7のうち、一方の制御脚6
は、伸縮することによって、x軸方向の傾斜を調整する
ものであり、y軸に平行な角変位軸線L1まわりに角変
位可能に三脚テーブル9に取り付けられる。また、制御
脚7は、y軸方向の傾斜を調整するものであり、x軸に
平行な角変位軸線L2まわりに角変位可能に三脚テーブ
ル9に取り付けられる。以後、制御脚6,7をそれぞ
れ、x軸制御脚6、y軸制御脚7と称する。また、無制
御脚8は、x軸、y軸に45°をなす角変位軸線L3ま
わりに角変位可能に三脚テーブル9に取り付けられる。
3を回動自在に支持するジンバル機構20が設けられ
る。ジンバル機構20は、ホルダ21と、外輪22と、
内輪23と、スライド金具24とを有する。ホルダ21
は、三脚テーブル9に固定される短円筒状の部材であ
り、このホルダ21の内側に外輪22が支持される。外
輪22はリング状であり、x軸に45°を成す角変位軸
線Laまわりに角変位自在にホルダ21に支持される。
内輪23は、リング状であり、前記軸線Laに45°を
成す角変位軸線Lbまわりに角変位自在に外輪22の内
側に支持される。このようにして、内輪22は、軸線L
aおよびLbまわりに角変位自在に支持される。
される。スライド金具24は、測量用ポール3が挿通す
る筒状の部材であり、測量用ポール3が、その軸線方向
に変位自在に、かつ軸線まわりの回転を阻止して挿通さ
れる。
との交点は、x軸とy軸との交点と一致し、測量用ポー
ル3の軸線も、この交点を通る。したがって、測量用ポ
ール3は、三脚テーブル9に対して、x軸とy軸との交
点を中心とする全方向に回動自在に支持され、かつ、ス
ライド金具24によって軸線方向に変位自在に支持され
る。このような構成によって、x軸、y軸制御脚6,7
を伸縮させて三脚テーブル9を移動させた場合でも、測
量用ポール3が、下端を支点として、三脚テーブル9の
動きに正確に追従して動くことができる。
4は、側面図である。これらの図を参照して、x軸制御
脚6について説明する。
1、ボールネジ32、およびモータ33を有する。上部
脚30と下部脚31とはスライド変位可能に連結され、
上部脚30と下部脚31との間にボールネジ32が介在
される。上部脚30の上端部が、角変位軸線L1まわり
に角変位可能に三脚テーブル9に連結される。
り付けられ、このモータ33の出力軸が減速ギヤ34、
カップラー35を介してボールネジ30のネジ軸36に
連結される。ボールネジ30のナット部材37は、下部
脚31の上端部に固定されており、モータ33がネジ軸
36を回転駆動することで、ナット部材37に連結され
る下部脚31が、上部脚30に沿ってスライド変位す
る。このようにして、x軸制御脚6を伸縮させることが
できる。これらの駆動部は、カバー38によって覆われ
る。また、本実施形態では、モータ33は、ブラシレス
DCモータを用いる。これによって、サーボモータを用
いる場合に比べて製造コスト抑えることができる。な
お、y軸制御脚7もx軸制御脚6と同様の構造であるの
で、説明は省略する。
ムである。傾斜角センサ16は、x軸方向の傾斜を検出
するx軸傾斜センサ16xと、y軸方向の傾斜を検出す
るy軸傾斜センサ16yとを有し、たとえば磁気抵抗を
利用して傾斜角度を検出するものである。x軸制御脚6
は、y軸に平行な角変位軸線L1を有するので、三脚テ
ーブル9がほぼ水平に配置されている場合、x軸制御脚
6を伸縮させることによって、三脚テーブル9はx軸方
向に移動する。これによって、測量用ポール3のx軸方
向の角度が変化する。同様に、y軸制御脚7を伸縮させ
ることで、三脚テーブル9をy軸方向に移動させ、測量
用ポール3のy軸方向の角度を調整することができる。
したがって、制御装置5では、x軸方向の角度調整とy
軸方向の角度調整とを個別に行なう。つまり、x軸傾斜
センサ16xの検出結果に基づいて、x軸制御脚6の伸
縮制御を行い、y軸傾斜センサ16yの検出結果に基づ
いて、y軸制御脚7を制御する。このようにしてx軸と
y軸とを個別に制御することで、制御回路を簡略化する
ことができる。
斜表示および制御方法について、さらに詳細に説明す
る。
のx軸方向の傾斜角度に応じた信号を、たとえば電圧と
して出力する。測量用ポール3が鉛直にあるとき、出力
信号は0であり、傾斜角度が大きくなるにつれて出力信
号が大きくなる。また、x軸の正方向への傾斜の場合
は、出力電圧は+であり、負方向への傾斜の場合は、出
力電圧は−となる。このx軸傾斜センサ16xからの出
力信号は、x軸信号変換器40で増幅され、正負信号分
離機41で正負に分離される。
び傾斜量を視覚的に表示する表示部55が設けられる。
表示部55は、複数の発光ダイオード45が十文字に配
列されており、たとえばx軸方向に20個配列され、y
軸方向に20個配列される。x軸方向に配列される20
個の発光ダイオード45xのうち、右側の10個の発光
ダイオード45x+が、正方向への傾斜を表し、左側の
10個の発光ダイオード45x−が、負方向への傾斜を
表す。同様に、y軸方向の20個の発光ダイオード45
yのうち、上側の10個の発光ダイオード45y+が、
y軸の正方向への傾斜を表し、下側の10個の発光ダイ
オード45y−が、負方向への傾斜を表す。
号は、正信号バイアス回路42を介して表示部55に与
えられ、発光ダイオード45x+のうち、正信号の大き
さに対応する位置の発光ダイオードを発光させる。同様
に、負信号は、負信号バイアス回路43を介して、負信
号の大きさに対応する位置の発光ダイオードを発光させ
る。このようにして、x軸方向に測量用ポール3が傾斜
したとき、その傾斜量を表示部55で表示させることが
できる。このような構成は、y軸側でも同様である。し
たがって、使用者は、表示部55によって、測量用ポー
ル3がx軸方向、y軸方向にどれだけ傾斜しているかを
確認することができる。
3の傾斜を検出した場合に、鉛直に戻す制御方法につい
て説明する。
び負信号は、速度制御信号整形器46、不感地帯調整器
48、手動/自動切換えスイッチSWを介して、x軸制
御器49に入力される。また、正負信号分離器41で分
離された負信号は、伸縮信号整形器47を介してx軸制
御器49に入力される。伸縮信号整形器47は、x軸制
御器49に対して、モータを正転させるか逆転させるか
を指示する信号であり、x軸正方向に傾斜している場合
は、x軸の負方向へ戻すように、モータをたとえば正転
させ、逆に負方向に傾斜している場合には、逆転させ
る。伸縮信号整形器47は、通常は正転信号を出力して
おり、負信号が与えられたとき、逆転信号を入力する。
は、x軸制御器49に信号を出力しないように調整する
ものである。わずかな傾斜に対しても傾斜制御を行なっ
た場合には、傾斜制御を繰り返し、いつまでたっても停
止しなくなる場合があるが、不感地帯を設定することに
よって、鉛直状態において迅速に停止させることができ
る。
自動側にあり、不感地帯調整器48からの信号をx軸制
御器49に与える。手動/自動切換えスイッチSWを手
動側に切換えた場合には、使用者によって任意の信号を
x軸制御器49に入力することができる。つまり、手動
でx軸制御脚6を制御することができる。
らの正信号または負信号の大きさ、および伸縮信号整形
器47からの正転または逆転信号に基づき、モータドラ
イバ50を介してモータ33の回転を制御する。モータ
33の回転速度は、正信号または負信号の大きさに応
じ、信号が大きいほどモータ33の回転速度を速くす
る。つまり、傾斜角度が大きいほど、速くx軸制御脚6
の伸縮速度を速くする。また、モータ33の正逆転方向
は、正転または逆転信号に基づいて決まる。このような
構成は、y軸制御脚7においても同様であるので、対応
する構成には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
y軸方向の傾斜をそれぞれ検出すると、その傾斜を、x
軸、y軸それぞれ個別に鉛直に戻すように迅速に制御さ
れ、測量用ポール3を鉛直に保持することができる。
Sの移動局に用いられ、自動車で移動し、所定の測点P
上に測量用三脚1を設置すると、たとえば数秒程度で、
自動で測量用ポール3が鉛直に保持される。これによっ
て、測量を迅速に行なうことができる。また、測量用ポ
ール3が傾こうとすると、それをもとに戻すように迅速
に制御されるので、たとえば地盤が軟らかかったり、強
風であったりしても、測量に必要な所定時間、測量用ポ
ール3を鉛直に保つことが可能である。
は、短時間で行なうことができるので、たとえば造成地
などで、年一回程度、定期的に測量する場合などに用い
られる。そこで、異常が発見されれば、伸縮計、孔内傾
斜計などによる精密測定を実施し、地すべりなどの被害
予測、対策を行なう。
動局との動的干渉を用いたキネマティック測量(RTK
−GPS)の移動局のGPSアンテナの保持に用いる場
合に限らず、固定局のGPSアンテナを保持する場合に
用いても良い。また、キネマティック測量に限らず、G
PS衛星からの信号を補正して測位するスタティック測
量に用いてもよい。
直に保持する場合に限らず、所定角度に保持する場合に
用いてもよい。さらに、本発明の測量用三脚は、GPS
を用いた測量に使用する場合に限らず、一般的な測量
で、測点上にポールを鉛直に保持する場合に適用しても
よい。
手段で測量用ポールの傾斜角を検出し、三脚の脚を伸縮
させることによって、数秒間で測量用ポールが鉛直とな
るように制御するので、測量を迅速に行なうことができ
る。このようにして、従来2時間程度かかっていた測量
を、4,5分程度で行えるようになった。また、地盤が
柔らかかったり、風が強い場合など、一旦位置決めした
測量用ポールの角度が変化するような場合であっても、
三脚の脚を伸縮させて自動で測量用ポールの角度を修正
するので、ポールを所定角度に長時間、保持することが
できる。
の脚で、それぞれ個別に調整することによって、制御回
路を簡素化することができる。
よって角変位自在に支持される外輪と内輪とから成るジ
ンバル機構によって、三脚の脚を伸縮させて基台の位置
を調整したとき、測量用ポールが、ぐらつくことなく正
確に基台の動きに追従することができる。
Sを使った測量に好適に用いることができる。
用状態を示す正面図である
Claims (5)
- 【請求項1】 基台に角変位可能に連結される3本の脚
を有し、少なくとも2本の脚が伸縮制御され、測点に設
置される三脚と、 下端部が、前記測点を支点として支持され、上部が、前
記三脚の基台に支持される測量用ポールと、 前記測量用ポールの、傾斜を検出する傾斜検出手段と、 傾斜検出手段からの傾斜信号に応答して前記伸縮可能な
脚を伸縮させ、測量用ポールが、水平面に対して予め定
める角度に保たれるように制御する制御手段とを有する
ことを特徴とする測量用三脚。 - 【請求項2】 伸縮可能な脚は2本であり、これらの脚
の基台に対する角変位軸線が、互いに直角であることを
特徴とする請求項1記載の測量用三脚。 - 【請求項3】 前記傾斜検出手段は、2本の脚のそれぞ
れの角変位軸線に対応する2方向の傾斜を検出すること
を特徴とする請求項2記載の測量用三脚。 - 【請求項4】 基台に測量用ポールを支持する手段は、
基台に対して、予め定める第1の角変位軸線まわりに角
変位自在に支持される外輪と、 前記第1の角変位軸線に直角な第2の角変位軸線まわり
に、外輪の内側に角変位自在に支持され、測量用ポール
が、移動自在に挿通する内輪とを有することを特徴とす
る請求項1〜3のいずれか1つに記載の測量用三脚。 - 【請求項5】 前記測量用ポールには、GPS(Global
Positioning System)アンテナが取り付けられること
を特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の測量
用三脚。
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