JP2002296033A - 測量機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】望遠鏡部を高速に駆動する高速駆動用駆動制御
モードと、低速に駆動する低速駆動用制御モードとを有
する測量機の駆動装置を得る。 【解決手段】スイッチ１０８をＡ側に切替えると高速駆
動用制御ループが構成される。ＣＰＵ１０１はパルス信
号をアップダウンカウンタ１０２に送る。アップダウン
カウンタ１０２はアップカウントを行う。第１のＰＷＭ
発生装置１０３は読みとったカウント値に応じてデュー
ティ比を変化させてＰＷＭパルスを発生する。モータド
ライバ１０４はＰＷＭパルス波形にしたがってモータ１
０５にパルス状の駆動電圧を供給する。スイッチ１０８
をＢ側に切替えると低速駆動用制御ループが構成され
る。ＣＰＵ１０１は第２のＰＷＭ発生装置１０７にＰＷ
Ｍ制御信号を出力する。第２のＰＷＭ発生装置１０７は
ＰＷＭ制御信号にしたがってＰＷＭパルスを発生する。
モータドライバ１０４はＰＷＭパルス波形にしたがって
モータ１０５にパルス状の駆動電圧を供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、測量の対象に向け
られる測量用光学系をモータなどで回転駆動する測量機
に関する。

【０００２】

【従来の技術】測量機に備えられる測量用光学系をモー
タで回転駆動する技術が知られている。たとえば、特開
平４−１６３６０８号公報には、測量用光学系の回転角
を検出するエンコーダを設け、駆動モータにより測量用
光学系を回転させ、エンコーダによる検出出力に基づい
てモータの回転を制御する技術が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】モータによる測量機の
駆動制御は、測量用光学系の向きをターゲットに素早く
合わせるために高速駆動が要求される一方で、測量用光
学系をターゲットに正確に合わせて停止させるための低
速駆動も要求される。高速駆動では、たとえば、測量用
光学系を１０度回転させるように操作者が測量機に回転
角を入力すると、測量機は測量用光学系の回転角を指定
された値にするように素早く回転駆動する。一方、低速
駆動では、測量用光学系の回転角が、たとえば、１秒単
位で正確に回転駆動される。このように高速から低速ま
で広いダイナミックレンジの駆動制御を行うためには、
自動車の変速機のように複雑な減速機構が必要である。

【０００４】本発明の目的は、高速から低速までの速度
変化に対応して測量用光学系を駆動する測量機を提供す
ることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】一実施の形態を示す図
１、図３に対応づけて本発明を説明する。 （１）請求項１に記載の発明は、測量の対象に向けられ
る測量用光学系を駆動する測量機に適用される。そし
て、光学系１３を駆動する駆動モータ１０５と、第１の
周波数および第１のパルス幅を有する第１の駆動信号を
出力し、駆動モータ１０５を第１の駆動速度で駆動制御
する第１の駆動制御回路１０１，１０２，１０３，１０
４，１０６と、第１の周波数より低い第２の周波数、お
よび第１のパルス幅より広い第２のパルス幅を有する第
２の駆動信号を出力し、駆動モータ１０５を第１の駆動
速度より低速の第２の駆動速度で駆動制御する第２の駆
動制御回路１０１，１０７，１０４，１０６と、第１の
駆動信号および第２の駆動信号のいずれか一方を駆動モ
ータ１０５に供給する制御回路１０１，１０８とを備え
ることにより、上述した目的を達成する。 （２）請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の測量
機において、光学系１３の駆動量に応じた信号を出力す
る符号化回路１０６と、符号化回路１０６から出力され
る信号を用いて測角演算する測角演算回路１０１と、符
号化回路１０６から出力される信号を用いて内挿演算す
る内挿演算回路１０１とをさらに備え、第２の駆動制御
回路１０１，１０７，１０４，１０６は、測角演算およ
び内挿演算の結果に応じて第２の周波数および第２のパ
ルス幅の少なくとも一方を変化させることを特徴とす
る。 （３）請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の測量
機において、第２の駆動制御回路１０１，１０７，１０
４，１０６は、光学系１３が動き始めると光学系１３を
減速し、光学系１３が略停止すると光学系１３を加速す
るように第２の駆動信号を変化させることを特徴とす
る。 （４）請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の測量
機において、第２の周波数は１Ｈｚ〜２０Ｈｚのいずれ
かであり、第２のパルス幅は１００μsec〜２０ｍsecの
いずれかであることを特徴とする。 （５）請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の測量
機において、光学系１３の駆動量に応じた信号を出力す
る符号化回路１０６と、符号化回路１０６から出力され
る信号を用いて測角演算する測角演算回路１０１と、符
号化回路１０６から出力される信号を用いて内挿演算す
る内挿演算回路１０１とをさらに備え、第１の駆動制御
回路１０１，１０２，１０３，１０４，１０６は、測角
演算の結果に応じて第１のパルス幅を変化させ、第２の
駆動制御回路１０１，１０７，１０４，１０６は、測角
演算および内挿演算の結果に応じて第２の周波数および
第２のパルス幅の少なくとも一方を変化させることを特
徴とする。 （６）請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の測量
機において、光学系１３の駆動速度を検出する速度検出
装置１０１をさらに備え、制御回路１０１，１０８は、
速度検出装置１０１により検出された駆動速度が所定値
を超える場合に第１の駆動信号を駆動モータ１０５に供
給し、検出された駆動速度が所定値以下の場合に第２の
駆動信号を駆動モータ１０５に供給することを特徴とす
る。

【０００６】なお、上記課題を解決するための手段の項
では、本発明をわかりやすく説明するために実施の形態
の図と対応づけたが、これにより本発明が実施の形態に
限定されるものではない。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１は、本発明の一実施の形態に
よる駆動装置を備えた測量機の正面図(一部断面図)であ
る。図１において、測量機は、本体１１が支持部１２に
より水平方向に回転可能に支持される。測量対象に向け
られる測量用光学系を構成する望遠鏡部１３は、水平軸
３によって支持される。水平軸３は、本体１１により鉛
直方向に回転可能に支持される。望遠鏡部１３は、対物
レンズ１４と、図１の望遠鏡部１３の反対側に設けた不
図示の接眼レンズとを有する。望遠鏡部１３が水平方
向、および鉛直方向に回転されることにより、不図示の
ターゲットに対する視準が行われる。本実施の形態で
は、望遠鏡部１３が鉛直方向、および水平方向のそれぞ
れの方向に、モータによって回転駆動される。鉛直方
向、および水平方向の回転は、それぞれ同様の構成を有
する駆動装置で駆動制御される。そこで、本実施の形態
の説明では鉛直方向の駆動装置を例にあげて説明し、水
平方向の駆動装置の説明を省略する。

【０００８】本体１１の内部には、水平駆動用のモータ
１と、モータ１の出力軸に設けられたギア１ａと、ギア
２ａと、ウォームギア２ｂと、水平軸３を回転させるウ
ォームホイール３ａとが設けられている。モータ１の回
転は、ギア１ａ、２ａと、ウォームギア２ｂおよびウォ
ームホイール３ａとにより減速されて水平軸３に伝達さ
れる。水平軸３が回転すると、水平軸３を回転中心にし
て望遠鏡部１３が鉛直方向に回転駆動される。水平軸３
にはエンコーダ４が設けられている。エンコーダ４は、
円盤４１とフォトインタラプタ４２とで構成される。図
２はエンコーダ４の円盤４１を示す図である。図２にお
いて、円盤４１の中心Ｏが、図１の水平軸３の回転中心
と一致する。円盤４１の外周部には、外周に沿ってスリ
ット４１ａが設けられている。スリット４１ａの数は、
たとえば、１６２００である。したがって、スリット１
つ当たりの間隔は、３６０度／１６２００＝８０秒の角
度に相当する。

【０００９】図１のフォトインタラプタ４２は、不図示
の発光素子と受光素子とを有し、発光素子と受光素子と
の間に円盤４１のスリット４１ａを挟むように設けられ
る。フォトインタラプタ４２の発光素子から発した光は
円盤４１のスリット４１ａに照射され、スリット４１ａ
を通過した光がフォトインタラプタ４２の受光素子で受
光される。受光素子は、受光した光の強さに応じて検出
信号を出力する。水平軸３の回転にともない円盤４１が
回転すると、受光素子で受光される光はスリット４１ａ
を通過する状態と、スリットとスリットとの間で妨げら
れる状態とが繰り返されて強弱を繰り返す。制御回路部
５は、強弱を繰り返す検出信号に基づいて水平軸３の回
転角、すなわち、望遠鏡部１３の回転角を検出し、モー
タ１を駆動制御する。たとえば、検出信号が強弱を２回
繰り返す場合、望遠鏡部１３の回転角は１６０秒であ
る。また、制御回路部５は、検出信号に基づいて水平軸
３(望遠鏡部１３)の回転速度を検出する。

【００１０】以上説明した測量機では、望遠鏡部１３が
次の２つの方式で駆動される。 操作者が不図示の操作パネルから望遠鏡部１３の回転
角を指定し、制御回路部５は望遠鏡部１３を指定された
角度だけ回転駆動させるようにモータ１を駆動制御す
る。 操作者が不図示の操作パネルからスイッチを操作し、
制御回路部５がスイッチの操作量に応じてモータ１を駆
動制御する。

【００１１】の場合、指定された角度が大きいとき、
制御回路部５は望遠鏡部１３を早く回転させるように高
速で駆動制御を行い、指定された回転角に近づいたと
き、指定角度で正確に停止するように低速で駆動制御を
行う。の場合、スイッチの操作量が大きいとき、制御
回路部５は望遠鏡部１３を早く回転させるように高速で
駆動制御を行い、スイッチの操作量が小さいとき、望遠
鏡部１３をゆっくり回転させるように低速で駆動制御を
行う。本発明は、望遠鏡部１３の駆動制御モードとし
て、高速駆動用の駆動制御モードと低速駆動用の制御モ
ードとを備えることに特徴がある。

【００１２】以下、モータ１の駆動制御について詳細に
説明する。図３は、駆動制御回路の一例を説明するブロ
ック図である。図３において、駆動制御ブロックは、Ｃ
ＰＵ１０１と、アップダウンカウンタ１０２と、第１の
ＰＷＭ発生装置１０３と、モータドライバ１０４と、モ
ータ１０５と、測量機エンコーダ１０６と、第２のＰＷ
Ｍ発生装置１０７と、スイッチ１０８とを有する。モー
タ１０５は図１のモータ１に相当し、測量機エンコーダ
１０６は図１のエンコーダ４に相当する。ＣＰＵ１０１
をはじめとする他の各ブロックは、図１の制御回路部５
に含まれる。

【００１３】−高速駆動用制御モード− ＣＰＵ１０１がスイッチ１０８に切替え制御信号を出力
し、スイッチ１０８をＡ側に切替えると、高速駆動用制
御ループが構成される。高速駆動用制御ループは、ＣＰ
Ｕ１０１と、アップダウンカウンタ１０２と、第１のＰ
ＷＭ発生装置１０３と、モータドライバ１０４と、モー
タ１０５と、測量機エンコーダ１０６とで構成される。
なお、図３において、高速駆動用制御モードに関する制
御信号の流れを破線で示し、後述する低速駆動用制御モ
ードに関する制御信号の流れを一点鎖線で示す。また、
高速駆動用制御モード、および低速駆動用制御モードの
双方に関係する制御信号の流れを実線で示す。

【００１４】ＣＰＵ１０１は、パルス信号を発生してア
ップダウンカウンタ１０２に送る。アップダウンカウン
タ１０２は、ＣＰＵ１０１からのパルス信号をアップカ
ウントパルスとしてアップカウントを行う。第１のＰＷ
Ｍ発生装置１０３は、アップダウンカウンタ１０２のカ
ウント値を所定時間ごとに読みとり、カウント値に応じ
てデューティ比を変化させてＰＷＭパルスを発生する。
第１のＰＷＭ発生装置１０３から発生されるＰＷＭパル
スの周波数ｆ１は、たとえば、１０ｋＨｚである。第１
のＰＷＭ発生装置１０３は、読みとったカウント値が大
きくなるとＰＷＭパルスのデューティ比ｄ１を高くし、
読みとったカウント値が小さくなるとＰＷＭパルスのデ
ューティ比ｄ１を低くする。デューティ比ｄ１が高くな
るとパルス幅が広がり、デューティ比ｄ１が低くなると
パルス幅が狭くなる。

【００１５】モータドライバ１０４は、第１のＰＷＭ発
生装置１０３から出力されたＰＷＭパルス波形にしたが
って、モータ１０５に供給するパルス状の駆動電圧を発
生する。モータ１０５に供給される駆動電圧パルスの周
波数およびデューティ比は、第１のＰＷＭ発生装置１０
３によるＰＷＭパルスの周波数ｆ１およびデューティ比
ｄ１と同じである。なお、周波数ｆ１は、モータ１０５
が有する電気的時定数の数分の１とされる。これによ
り、モータ１０５に印加される駆動電圧パルスのオン／
オフに起因するモータ１０５の回転速度ムラが最小限に
抑えられる。

【００１６】モータ１０５は、駆動電圧パルスが供給さ
れると回転を始める。これにより、図１の水平軸３が回
転し、測量機エンコーダ１０６から検出信号が出力され
る。測量機エンコーダ１０６から出力された検出信号は
アップダウンカウンタ１０２に送られる。アップダウン
カウンタ１０２は、測量機エンコーダ１０６からの検出
信号をダウンカウントパルスとしてダウンカウントを行
う。つまり、検出信号が強弱を繰り返す回数によってダ
ウンカウントされる。この結果、ＣＰＵ１０１から出力
されるパルス信号(アップカウントパルス)と、測量機エ
ンコーダ１０６から出力される検出信号(ダウンカウン
トパルス)とが釣り合った速度でモータ１０５の回転速
度が一定になる。ＣＰＵ１０１から出力するアップカウ
ントパルスの速度を調整することにより、モータ１０５
の回転速度が制御される。駆動電圧パルスのデューティ
比が高くなるとモータ１０５の回転速度が上がり、駆動
電圧パルスのデューティ比が低くなるとモータ１０５の
回転速度が下がる。ＣＰＵ１０１は、測量機エンコーダ
１０６からの検出信号が単位時間当たりに強弱を繰り返
す回数をカウントすることにより、水平軸３の回転速度
を検出する。

【００１７】−低速駆動用制御モード− ＣＰＵ１０１がスイッチ１０８に切替え制御信号を出力
し、スイッチ１０８をＢ側に切替えると、低速駆動用制
御ループが構成される。低速駆動用制御ループは、ＣＰ
Ｕ１０１と、第２のＰＷＭ発生装置１０７と、モータド
ライバ１０４と、モータ１０５と、測量機エンコーダ１
０６とで構成される。

【００１８】ＣＰＵ１０１は、第２のＰＷＭ発生装置１
０７にＰＷＭ制御信号を出力する。第２のＰＷＭ発生装
置１０７は、ＰＷＭ制御信号にしたがってＰＷＭパルス
を発生する。第２のＰＷＭ発生装置１０７から発生され
るＰＷＭパルスは、たとえば、周波数ｆ２が３Ｈｚであ
り、デューティ比ｄ２が０．３％である。モータドライ
バ１０４は、第２のＰＷＭ発生装置１０７から出力され
たＰＷＭパルス波形にしたがって、モータ１０５に供給
するパルス状の駆動電圧を発生する。モータ１０５に供
給される駆動電圧パルスの周波数およびデューティ比
は、第２のＰＷＭ発生装置１０７によるＰＷＭパルスの
周波数ｆ２およびデューティ比ｄ２と同じである。

【００１９】周波数ｆ２が３Ｈｚでデューティ比ｄ２が
０．３％の場合、駆動電圧パルスの１周期当たりにモー
タ１０５に印加される電圧印加時間は、(１／ｆ２)×ｄ
２＝(１／３)×０．００３＝１ｍsecである。つまり、
モータ１０５には、パルス幅が１ｍsecの駆動電圧パル
スが１秒当たり３回印加される。これにより、モータ１
０５は、一瞬動き始めるとすぐに印加電圧が切られて回
転速度が低下する回転動作を繰り返す。すなわち、測量
機の望遠鏡部１３(図１)は、動いたり止まったりの動作
を繰り返して微動する。モータ１０５に印加される１つ
の駆動電圧パルスによってモータ１０５が回転する角度
は十分に小さくされているので、測量機を操作する操作
者にとって、望遠鏡部１３の回転速度はゆっくりとした
一定の動きにみえる。このような低速駆動用制御モード
では、ＰＷＭパルスのデューティー比を１％以下にする
ので、消費電力を低く抑えることができる。

【００２０】モータ１０５に印加される１つの駆動電圧
パルスによって望遠鏡部１３(図１)が回転する角度は、
図１の減速ギア２などの偏芯、水平軸３の加工精度など
の理由により一定にならない。そこで、ＣＰＵ１０１
は、後述する測角演算を行い、演算結果に基づいてデュ
ーティ比ｄ２、および周波数ｆ２のいずれか一方、ある
いは両方を変化するように、第２のＰＷＭ発生装置１０
７に対してＰＷＭ制御信号を出力する。周波数ｆ２が低
くなるとパルス幅が広がり、周波数ｆ２が高くなるとパ
ルス幅が狭くなる。また、デューティ比ｄ２が高くなる
とパルス幅が広がり、デューティ比ｄ２が低くなるとパ
ルス幅が狭くなる。これにより、モータ１０５に印加さ
れる単位駆動電圧パルス当たりの望遠鏡部１３の回転角
のばらつきが抑えられる。

【００２１】測角演算について説明する。ＣＰＵ１０１
は、測量機エンコーダ１０６から出力される検出信号の
強弱の回数をカウントして望遠鏡部１３の回転角を検出
する。上述したように、エンコーダを構成する円盤４１
に設けられるスリット４１ａの間隔は８０秒である。Ｃ
ＰＵ１０１は、モータ１０５に対する駆動制御を開始後
に測量機エンコーダ１０６から出力される検出信号をカ
ウントパルスとしてカウントする。ＣＰＵ１０１はさら
に、カウントパルスのカウント数ｎに８０秒を掛けるこ
とにより、駆動開始後の望遠鏡部１３の回転角を求め
る。この方法による回転角の分解能は８０秒である。な
お、このような測角演算は、高速駆動用制御モードおよ
び低速駆動用制御モードにかかわらず、モータ１０５を
駆動するときは常に行われる。分解能を８０秒以下にす
る角度検出は、以下に説明する内挿演算によって行う。

【００２２】上述したフォトインタラプタ４２は一対の
受光素子４２Ａ、４２Ｂを有し、互いに９０度の位相が
ずれた２つの検出信号を出力するように構成されてい
る。図４は、スリット４１ａと、受光素子４２Ａおよび
４２Ｂとの位置関係を説明する図である。図４におい
て、スリット４１ａの間隔がΔｈ、受光素子４２Ａおよ
び受光素子４２Ｂの受光部の間隔がΔｈ／４に調整され
ている。受光素子４２Ａ上をスリット４１ａが通過して
いるとき、スリット４１ａを通過した光が受光素子４２
Ａで最も強く受光される。円盤４１が回転することによ
りスリット４１ａが図４の左から右へ移動する場合、ス
リット４１ａが右へΔｈ／４移動したとき、受光素子４
２Ｂ上をスリット４１ａが通過する。このとき、スリッ
ト４１ａを通過した光が受光素子４２Ｂで最も強く受光
される。このように、受光素子４２Ａにより受光される
光の検出信号に対し、位相が３６０度／４＝９０度遅れ
た光の検出信号が受光素子４２Ｂから出力される。

【００２３】図５は、受光素子４２Ａによる検出信号si
gＡ、および受光素子４２Ｂによる検出信号sigＢの信号
波形を示す図である。図５において、横軸は角度θであ
り、縦軸は受光レベルである。横軸の角度θは、スリッ
ト４１ａの間隔Δｈ(８０秒)を３６０度として表したも
のである。検出信号sigＢをsinθで表すと、検出信号si
gＡはcosθで表される。

【００２４】図３のＣＰＵ１０１は、位相が９０度異な
る２つの検出信号sigＡおよびsigＢを測量機エンコーダ
１０６から入力し、２つの検出信号の値からθを算出す
る。検出信号sigＢおよびsigＡは、たとえば、最大値が
３．０Ｖ、最小値が２．０Ｖの電圧信号である。ＣＰＵ
１０１は、入力された検出信号sigＢおよびsigＡをそれ
ぞれ内部のＡ／Ｄ変換回路でディジタル値に変換し、直
流成分(この場合２．５Ｖ)を除去する。これにより、直
流成分が除去された両信号値は、次式(１)、(２)で示す
ようにsinθ、cosθで表される。

【数１】 cosθ＝sigＡ−Ｖoffset （１） sinθ＝sigＢ−Ｖoffset （２） ただし、Ｖoffsetは検出信号sigＢおよびsigＡに含まれ
る直流成分であり、この場合２．５Ｖである。

【００２５】ＣＰＵ１０１は、上式(１)および(２)を用
いて、次式(３)によりθを算出する。

【数２】 θ＝tan−１(sinθ／cosθ) (３) 上式(３)により算出されるθ＝９０度の場合、望遠鏡部
１３の回転角２０秒に相当し、θ＝１８０度の場合、望
遠鏡部１３の回転角４０秒に相当する。つまり、θ＝１
度当たりの望遠鏡部１３の回転角は８０／３６０＝０．
２２２秒である。

【００２６】ＣＰＵ１０１は、カウントパルスのカウン
ト数ｎと内挿演算により算出されるθとに基づいて、次
式(４)により望遠鏡部１３の回転角ａを検出する。な
お、カウント数ｎをカウントするカウントパルスは、受
光素子４２Ａにより受光される光の検出信号、および受
光素子４２Ｂにより受光される光の検出信号のうちいず
れか一方を用いればよい。

【数３】 ａ＝８０×ｎ ＋ θ×８０／３６０ （４） 上式(４)により算出される回転角ａの単位は秒である。

【００２７】測角演算は、上式(１)〜(４)の内挿演算に
演算時間を要する。上述したように、低速駆動用制御モ
ード時に第２のＰＷＭ発生装置１０７から発生されるＰ
ＷＭパルスの周波数ｆ２の例は３Ｈｚであり、デューテ
ィ比ｄ２の例は０．３％である。この場合、モータ１０
５に１ｍsecの間電圧が印加されると、３３２ｍsecの間
モータ１０５に電圧が印加されない。一般に、内挿演算
は遅くとも約５０ｍsecあれば終了されるので、モータ
１０５に次の駆動電圧パルスが印加されるまでの間に上
式(１)〜(４)による内挿演算を含む測角演算を終了させ
ることができる。ＣＰＵ１０１は、測角演算を終える
と、第２のＰＷＭ発生装置１０７から出力されるＰＷＭ
制御信号のデューティ比ｄ２、および周波数ｆ２を演算
結果に応じて変化させる。これにより、次の電圧パルス
がモータ１０５に印加されることによって駆動される望
遠鏡部１３の回転角が所定の値に制御される。たとえ
ば、モータ１０５に１ｍsecの間電圧パルスを印加する
場合、望遠鏡部１３の回転角が０．３秒になるように制
御する。

【００２８】図６は、ＣＰＵ１０１によって行われる高
速駆動用の駆動制御モードと低速駆動用の制御モードと
の切替え処理を説明するフローチャートである。図６に
よる処理は、測量機の操作者が不図示の操作パネルから
スイッチを操作し、望遠鏡部１３を駆動する角度(目標
角度)を入力すると起動する。ステップＳ１において、
ＣＰＵ１０１は、第１のＰＷＭ発生装置１０３を用いる
高速駆動用制御モードにしてモータ１０５の駆動を開始
させてステップＳ２へ進む。ステップＳ２において、Ｃ
ＰＵ１０１は、カウントパルスのカウント数ｎを読み込
んでステップＳ３へ進む。ステップＳ３において、ＣＰ
Ｕ１０１は、８０×ｎにより望遠鏡部１３が駆動された
角度を算出し、算出角度が目標角度に対して規定角度内
か否かを判定する。ここで、規定角度は、たとえば、１
度とする。ＣＰＵ１０１は、目標角度まで１度以内の場
合にステップＳ３を肯定判定してステップＳ４に進み、
目標角度まで１度を超える場合にステップＳ３を否定判
定してステップＳ２へ戻る。ステップＳ２に戻る場合
は、後述するように駆動速度を低下させることなく、モ
ータ１０５が継続して駆動される。

【００２９】ステップＳ４において、ＣＰＵ１０１は、
アップカウントパルスの速度を下げて指令速度、すなわ
ち、水平軸３の回転速度を低下させ、ステップＳ５へ進
む。ステップＳ５において、ＣＰＵ１０１は、指令速度
が規定速度以下か否かを判定する。ここで、規定速度
は、たとえば、デューティ比ｄ１が１０％でモータ１０
５が駆動されるときの水平軸３の回転速度である。ＣＰ
Ｕ１０１は、単位時間当たりのパルスカウント値から水
平軸３の回転速度を検出し、回転速度が規定速度以下の
場合にステップＳ５を肯定判定してステップＳ６に進
み、回転速度が規定速度を超える場合にステップＳ５を
否定判定してステップＳ４へ戻る。ステップＳ４へ戻る
場合は、さらに駆動速度が低下される。

【００３０】ステップＳ６において、ＣＰＵ１０１は、
第２のＰＷＭ発生装置１０７を用いる低速駆動用制御モ
ードに切替えてステップＳ７に進む。ステップＳ７にお
いて、ＣＰＵ１０１は、上式(４)により角度ａを算出し
てステップＳ８へ進む。ステップＳ８において、ＣＰＵ
１０１は、算出した角度ａが目標角度まで規定角度内か
否かを判定する。ここで、規定角度は、たとえば、１秒
とする。ＣＰＵ１０１は、目標角度まで１秒以内の場合
にステップＳ８を肯定判定してステップＳ９へ進み、目
標角度まで１秒を超える場合にステップＳ８を否定判定
してステップＳ７へ戻る。ステップＳ７に戻る場合は、
さらにモータ１０５が駆動される。

【００３１】ステップＳ９において、ＣＰＵ１０１は、
第２のＰＷＭ発生装置１０７にＰＷＭ制御信号の出力を
停止させ、モータ１０５の駆動の駆動を停止させて図６
の処理を終了する。

【００３２】図７は、不図示の操作パネルから操作者が
スイッチを操作し、このスイッチの操作量に応じてモー
タ１０５を駆動する場合に、ＣＰＵ１０１によって行わ
れる高速駆動用の駆動制御モードと低速駆動用の制御モ
ードとの切替え処理を説明するフローチャートである。
図７による処理は、測量機の操作者が望遠鏡部１３の駆
動用スイッチを操作すると起動する。駆動用スイッチ
は、不図示のハンドルと、不図示の粗動ボタン(早送り
ボタン)とで構成される。

【００３３】図７のステップＳ２１において、ＣＰＵ１
０１は、粗動ボタンが押されたか否かを判定する。粗動
ボタンが操作された場合はステップＳ２１を肯定判定し
てステップＳ２２へ進み、粗動ボタンが操作されない場
合はステップＳ２１を否定判定してステップＳ２３へ進
む。ステップＳ２２において、ＣＰＵ１０１は、高速駆
動用制御モードにしてモータ１０５の駆動を行い、ステ
ップＳ２５へ進む。

【００３４】ステップＳ２３において、ＣＰＵ１０１
は、操作者によるハンドルの回転速度があらかじめ定め
られている基準値より大きいか否かを判定する。ハンド
ルの回転速度が基準値より大きい場合は、ステップＳ２
３を肯定判定してステップＳ２２へ進み、ハンドルの回
転速度が基準値以下の場合は、ステップＳ２３を否定判
定してステップＳ２４へ進む。

【００３５】ステップＳ２４において、ＣＰＵ１０１
は、低速駆動用制御モードにしてモータ１０５の駆動を
行い、ステップＳ２５へ進む。ステップＳ２５におい
て、ＣＰＵ１０１は、ハンドルの操作が終了されたか否
かを判定する。ハンドルの操作が継続されている場合
は、ステップＳ２５を否定判定してステップＳ２１へ戻
り、ハンドルの操作が終了された場合は、ステップＳ２
５を肯定判定し、モータ１０５の駆動を停止して図７の
処理を終了する。

【００３６】以上説明した実施の形態によれば、次の作
用効果が得られる。 （１）モータ１０５に印加する駆動電圧パルスを発生さ
せるために、高速駆動用制御モードと低速駆動用制御モ
ードとを備えるようにしたので、高速駆動用制御モード
にしたとき、望遠鏡部１３の回転角が目標角度になるま
で素早く回転駆動させることができる。また、低速駆動
用制御モードにしたとき、望遠鏡部１３の回転角を０．
３秒きざみで微動させて正確に合わせることができる。 （２）高速駆動用制御モードでモータ１０５を駆動する
とき、周波数ｆ１＝１０ｋＨｚで駆動電圧パルスをモー
タ１０５に印加するので、印加電圧のオン／オフによる
モータ１０５の回転速度ムラが最小限に抑えられる。 （３）低速駆動用制御モードでモータ１０５を駆動する
とき、周波数ｆ２＝３Ｈｚ、デューティ比ｄ２＝０．３
％で駆動電圧パルスをモータ１０５に印加するので、モ
ータ１０５に１ｍsec間電圧が印加されると、その後３
３２ｍsec間電圧が印加されない。この結果、一瞬動き
始めるとすぐに回転速度が低下する微動動作をさせるこ
とができる。 （４）高速駆動用制御モードでモータ１０５の回転速度
を低下させようとデューティ比ｄ１を小さくする場合、
モータ１０５に印加される駆動電圧パルスのパルス幅は
非常に狭くなる。周波数ｆ１＝１０ｋＨｚでデューティ
比ｄ１＝０．３％にする場合を考えると、駆動パルス幅
は３００ｎsecである。この場合、モータ１０５は回転
抵抗に負けて動かないことがある。しかし、上述した低
速駆動用制御モードでは、デューティ比ｄ２＝０．３％
の場合の駆動パルス幅は１ｍsecであるので、モータ１
０５を確実に駆動することができる。 （５）望遠鏡部１３の回転角は、内挿演算を含む測角演
算によってエンコーダ４による分解能(８０秒)より高い
精度で検出される。内挿演算は、低速駆動用制御モード
時において、モータ１０５に駆動電圧パルスが印加され
ていない間に終了する。次にモータ１０５に印可される
駆動電圧パルスの周波数ｆ２およびデューティ比ｄ２
は、測角演算結果に基づいて変化させるようにしたの
で、単位電圧パルス当たりの望遠鏡部１３の回転角を所
定値、たとえば、０．３秒に制御できる。 （６）高速駆動用制御モードから低速駆動用制御モード
への切替えは、水平軸３の回転速度が規定速度以下(ス
テップＳ５で肯定判定)になると行われるようにしたの
で、望遠鏡部１３をゆっくり回転駆動させる場合に自動
的に低速駆動用制御モードへ切替えることができる。こ
の結果、測量機の操作性が向上する。 （７）低速駆動用制御モードから高速駆動用制御モード
への切替えは、粗動ボタンの操作の他に、操作者のハン
ドル操作によるハンドルの回転速度が基準値より大きく
なる(ステップＳ２３の肯定判定)と行われるようにした
ので、望遠鏡部１３を素早く回転駆動させる場合に自動
的に高速駆動用制御モードへ切替えることができる。こ
の結果、測量機の操作性が向上する。

【００３７】上述した説明では、低速駆動用制御モード
において、ＣＰＵ１０１が第２のＰＷＭ発生装置１０７
から出力されるＰＷＭ制御信号のデューティ比ｄ２、お
よび周波数ｆ２を測角演算結果に応じて変化させ、モー
タ１０５に電圧パルスが印加されるごとに駆動される望
遠鏡部１３の回転角を一定値にするよう制御した。した
がって、微動速度が一定になる。この代わりに、モータ
１０５に電圧パルスが印加されるごとに駆動される望遠
鏡部１３の回転角を変化させるように、デューティ比ｄ
２、および周波数ｆ２を測角演算結果に応じて変化させ
てもよい。この場合には、微動速度に変化を与えること
ができる。

【００３８】高速駆動用の駆動制御モードと低速駆動用
の制御モードとの切替えはＣＰＵ１０１が行うようにし
たが、ロジック回路を用いて切替えを行ってもよい。

【００３９】第１のＰＷＭ発生装置１０３から発生され
るＰＷＭパルスの周波数ｆ１を１０ｋＨｚで一定とし、
デューティ比ｄ１を変えて速度制御するように説明し
た。周波数ｆ１を一定にする代わりに、上述したモータ
１０５の電気的時定数の数分の１にする範囲で周波数ｆ
１を変化させるようにしてもよい。

【００４０】第２のＰＷＭ発生装置１０７から発生され
るＰＷＭパルスの周波数ｆ２を３Ｈｚ、デューティ比ｄ
２を０．３％として説明した。周波数ｆ２は、１Ｈｚか
ら２０Ｈｚの範囲内で変えてよい。デューティ比ｄ２は
０．１〜１％の範囲内で変えてよい。この場合には、Ｐ
ＷＭパルス幅は１００μsecから１０ｍsecの間の値にな
る。

【００４１】上述したステップＳ２３において、操作者
によるハンドルの回転速度が基準値より大きいか否かを
判定し、高速駆動用の駆動制御モードと低速駆動用の制
御モードとの切替えを行うようにした。この代わりに、
水平軸３の回転速度が規定速度を超えるか否かで切替え
るようにしてもよい。ここで、規定速度は、たとえば、
デューティ比が１０％でモータ１０５が駆動されるとき
の水平軸３の回転速度とする。この場合には、低速駆動
用制御モードでデューティ比ｄ２が高められ、モータ１
０５の回転速度が高くなって水平軸３の回転速度が規定
速度を変えるとステップＳ２２へ進む。ステップＳ２２
へ進むと高速駆動用の駆動制御モードにされる。一方、
水平軸３の回転速度が規定速度以下の場合はステップＳ
２４へ進み、低速駆動用の駆動制御モードにされる。こ
れにより、水平軸３、すなわち、望遠鏡部１３の回転速
度により、高速駆動用の駆動制御モードと低速駆動用の
制御モードとが切替えられる。

【００４２】特許請求の範囲における各構成要素と、発
明の実施の形態における各構成要素との対応について説
明すると、望遠鏡部１３が測量用光学系に、周波数ｆ１
が第１の周波数に、周波数ｆ１およびデューティ比ｄ１
で決定されるパルス幅が第１のパルス幅に、第１のＰＷ
Ｍ発生装置１０３によるＰＷＭパルスが第１の駆動信号
に、ＣＰＵ１０１、アップダウンカウンタ１０２、第１
のＰＷＭ発生装置１０３、モータドライバ１０４、およ
び測量機エンコーダ１０６が第１の駆動制御回路に、周
波数ｆ２およびデューティ比ｄ２で決定されるパルス幅
が第２のパルス幅に、第２のＰＷＭ発生装置１０７によ
るＰＷＭパルスが第２の駆動信号に、高速駆動用制御モ
ードによる駆動時のモータ１０５の回転速度が第１の駆
動速度に、低速駆動用制御モードによる駆動時のモータ
１０５の回転速度が第２の駆動速度に、ＣＰＵ１０１、
第２のＰＷＭ発生装置１０７、モータドライバ１０４、
および測量機エンコーダ１０６が第２の駆動制御回路
に、ＣＰＵ１０１およびスイッチ１０８が制御回路に、
測量機エンコーダ１０６が符号化回路に、ＣＰＵ１０１
が測角演算回路、内挿演算回路および速度検出装置に、
規定速度が所定値に、それぞれ対応する。

【００４３】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、次のような効果を奏する。すなわち、請求項１に記
載の発明による測量機では、測量の対象に向けられる測
量用光学系を駆動する駆動モータを第１の駆動速度で駆
動制御する第１の駆動制御回路と、第１の駆動速度より
低速の第２の駆動速度で駆動制御する第２の駆動制御回
路とを備え、いずれか一方の制御回路で駆動モータを駆
動するようにした。これにより、複雑な減速機構を備え
ることなく、高速から低速までの速度変化に対応して測
量用光学系を駆動することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態による駆動装置を備えた測
量機の正面図(一部断面図)である。

【図２】エンコーダの円盤を示す図である

【図３】駆動制御回路の一例を説明するブロック図であ
る。

【図４】スリットと受光素子との位置関係を説明する図
である。

【図５】受光素子による検出信号波形を示す図である。

【図６】高速駆動用の駆動制御モードと低速駆動用の制
御モードとの切替え処理を説明するフローチャートであ
る。

【図７】高速駆動用の駆動制御モードと低速駆動用の制
御モードとの切替え処理を説明するフローチャートであ
る。

【符号の説明】

１，１０５…モータ、 １ａ,２ａ…ギ
ア、２ｂ…ウォームギア、 ３…水平
軸、３ａ…ウォームホイール、 ４，１０
６…エンコーダ、５…制御回路部、
１１…本体、１２…支持部、 １
３…望遠鏡部、１４…対物レンズ、
４１…円盤、４１ａ…スリット、 ４
２…フォトインタラプタ、４２Ａ，４２Ｂ…受光素子、
１０１…ＣＰＵ、１０２…アップダウンカウ
ンタ、 １０３…第１のＰＷＭ発生装置、１０４…
モータドライバ、 １０７…第２のＰＷＭ発
生装置、１０８…スイッチ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】測量の対象に向けられる測量用光学系を駆
   動する測量機において、 前記光学系を駆動する駆動モータと、 第１の周波数および第１のパルス幅を有する第１の駆動
   信号を出力し、前記駆動モータを第１の駆動速度で駆動
   制御する第１の駆動制御回路と、 前記第１の周波数より低い第２の周波数、および前記第
   １のパルス幅より広い第２のパルス幅を有する第２の駆
   動信号を出力し、前記駆動モータを前記第１の駆動速度
   より低速の第２の駆動速度で駆動制御する第２の駆動制
   御回路と、 前記第１の駆動信号および前記第２の駆動信号のいずれ
   か一方を前記駆動モータに供給する制御回路とを備える
   ことを特徴とする測量機。
2. 【請求項２】請求項１に記載の測量機において、 前記光学系の駆動量に応じた信号を出力する符号化回路
   と、 前記符号化回路から出力される前記信号を用いて測角演
   算する測角演算回路と、 前記符号化回路から出力される前記信号を用いて内挿演
   算する内挿演算回路とをさらに備え、 前記第２の駆動制御回路は、前記測角演算および前記内
   挿演算の結果に応じて前記第２の周波数および前記第２
   のパルス幅の少なくとも一方を変化させることを特徴と
   する測量機。
3. 【請求項３】請求項２に記載の測量機において、 前記第２の駆動制御回路は、前記光学系が動き始めると
   前記光学系を減速し、前記光学系が略停止すると前記光
   学系を加速するように前記第２の駆動信号を変化させる
   ことを特徴とする測量機。
4. 【請求項４】請求項３に記載の測量機において、 前記第２の周波数は１Ｈｚ〜２０Ｈｚのいずれかであ
   り、前記第２のパルス幅は１００μsec〜２０ｍsecのい
   ずれかであることを特徴とする測量機。
5. 【請求項５】請求項１に記載の測量機において、 前記光学系の駆動量に応じた信号を出力する符号化回路
   と、 前記符号化回路から出力される前記信号を用いて測角演
   算する測角演算回路と、 前記符号化回路から出力される前記信号を用いて内挿演
   算する内挿演算回路とをさらに備え、 前記第１の駆動制御回路は、前記測角演算の結果に応じ
   て前記第１のパルス幅を変化させ、 前記第２の駆動制御回路は、前記測角演算および前記内
   挿演算の結果に応じて前記第２の周波数および前記第２
   のパルス幅の少なくとも一方を変化させることを特徴と
   する測量機。
6. 【請求項６】請求項１に記載の測量機において、 前記光学系の駆動速度を検出する速度検出装置をさらに
   備え、 前記制御回路は、前記速度検出装置により検出された駆
   動速度が所定値を超える場合に前記第１の駆動信号を前
   記駆動モータに供給し、検出された駆動速度が所定値以
   下の場合に前記第２の駆動信号を前記駆動モータに供給
   することを特徴とする測量機。