JP2004516480A - 測長器と取り付け治具からなる測長装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、測長器とどのような形状の表面上にも正確で機械的に安定した取り付けと固定を可能にする取り付け治具からなる、測長装置に関するものである。交換可能な取り付け治具は、測長対象表面に正確に取り付けることができるように測長対象を向くようにして測長器に取り付けられる。該取り付け治具の別の用途は、測長器を固定するための架台を備え、該測長器を使用しての測定中に、該測長器が少なくとも１水平軸周りに回転できるようにすることである。このように形成された該取り付け治具は、該装置を調整後、幾何学的変化による補正を取り入れることなく異なる測定点を測定できるようにする。

Description

【０００１】
（技術分野）
本発明は、請求項１序文記載の測長装置と、請求項５序文記載の該装置に用いる測長器、及び請求項７序文記載の該装置に用いられる取り付け治具に関する。
【０００２】
（背景技術）
測長器、望ましくはレーザー測長器と、位置合わせと該測長器の固定のためのホルダの組合せからなる測長装置類は広く知られており、様々な分野で用いられている。該ホルダは測長器の基準点を基準として位置を正確に決定するのに効果があるので、様々な測量を共通の基準系で行うことができる。さらに、測定中の安定した姿勢の保持を保証してくれる。
【０００３】
測定した距離の基準となる点を、ここでは基準点と定義する。つまり、該測長器で測定した実測値はすべて、その基準系での距離に相当するよう変換しなければならない。したがって一般にある地点、例えば建物の壁等に据え付ける場合、該測長器の筐体部分と該測長器を位置決めするための据付設備すべてを計算に取り入れる必要がある。
【０００４】
従来技術のホルダは、一般的に三脚の形状をしており、測長器はねじとねじブッシュで通常水平と垂直の２軸方向に可動できるような形で固定さてれいる。このタイプのホルダは、特に測地測量分野で用いられる。
【０００５】
他の分野においても、ある測定対象から別の測定対象までの距離を正確に測定するためには、その測定対象または基準点に測長器を規定の方法で据え付ける必要がある。
【０００６】
特に建設産業部門において非常に広い範囲の表面と基準点に対して使用する場合には、高い測定精度を要求される。そのような測定例としては、建物の間隔や天井の高さ、空き地の内径等がある。建物の構造によっては、測長器の寸法と取扱い易さの関係から必然的に、コーナー部から測定しなければならなくなることも頻繁に生じる。
【０００７】
かなり高度に構造化された用地では、測長器の正確な据え付けと、それに伴って位置決めに問題が生じることがある。例えば割れ目や、縁、丸みを帯びた領域、ワイヤーメッシュなどがあると、該装置を正確に位置決めすることが困難になる。
【０００８】
また、例えばある空間の水位のような液面レベルを測量できるかどうかは興味のあるところであるが、従来技術における測長器では複雑な補助具無しには液面測量はできなかった。
【０００９】
このように、主にホルダに要求されるものは、それによって様々な測定を標準の基準系に移すことができるような、基準点や基準面を基準とした測長器の位置決めに関するものである。さらに、測定時に得られる精度は、機械的に頑強に固定することで向上することができる。
【００１０】
ここで主に問題となるのは、測長器を測量する基準点に規定された通りに据え付けることと、測定対象の測定中、機械的に十分な強度に固定されていることである。
規定通りにに据え付けることは、例えば傾斜した表面のように基準点に接近しにくい場合や、非常に柔らかであったり、湾曲しているような、測定対象が測定に不利な表面の場合には、特別な困難を伴うことがある。
【００１１】
測定点に接近することの他に、例えば単に蝶番付きスパイク等を使って行うように、測定している間、該測定装置を確実に固定することも要求される。この目的のために必要な補助具が、しばしば結果的に測定点に理想的に据え付けた場合からの狂いを生じさせる。該測長器はホルダや支持部材の助けを借りて位置決めしなければならない。もし測長器を実際に測定すべき点に直接据え付けることができないなら、少なくとも実際に測定すべき点からこの据え付け点までの距離を知っておかなければならない。
【００１２】
もし上記据え付けのために、他の計測技術分野においても知られていると推察される取り付け治具なるものが用いられれば、該取り付け治具により生み出される、該測定点の上記追加距離を、本測定時に計算に取り入れなければならない。
【００１３】
かかる測定システムは、様々な仕様に対応できる。測定装置に関する要求としては、取扱い易さが良好であり、必要な精度があり、そして関連した測定区域すべてに運び入れて測量が可能であるように小型であることである。上記目的に対して使用するための一般的な携帯型レーザー測長器は、広く採用されている。
この種の装置は、例えば欧州特許出願ＥＰ０，７３８，８９９Ｂ１に記載されている。
【００１４】
測定対象に対するの測長器の正確な位置合わせは、概して問題となることが多い。だから、例えば滑らかな壁とパイプの間の測長には、壁が測定に有利な平らな反射面であったとしても、測長器の曲面への据え付けが要求される。
【００１５】
本発明の技術的目的は、実質的にどのような所望の形状であっても、その表面の所定の位置に確実に固定するように測長器を据え付けることができる、
測長器と取り付け治具からなる装置及びその構成部品を提供することである。
【００１６】
（発明の開示）
上記目的は、本発明の請求項１、５、及び７に開示された特徴により達成された。本装置による効果的な実施例、その他の実施例及び更なる発展は、サブクレームに記載された特徴により明らかになっている。
【００１７】
本発明によれば、測定対象と対向している側の面が実質的にその測定対象と適合することができるようになっている交換可能な取り付け治具が、望ましくは携帯型の測長器に取り付けられている。従って、測量基準点を基準に正確に位置決めすること及び該表面にしっかりと取り付けることの両方を達成することができる。
【００１８】
測長器を取り付ける際に測定点と基準点に距離ができることにより、測長器から得られる距離に補正が必要となる。取り付け治具の必要な寸法が補正データとして正確にわかっていれば、上記補正は装置に内蔵したコンピュータが自動的に計算することができる。
【００１９】
原理的には上記代替案として、装置内臓コンピュータ無しでも取り付け治具の仕様データを基に必要な補正を外部で計算することも可能である。
【００２０】
また本発明によれば、原理的に複数の基準点との距離を一回の測定で同時に計算するように本装置を使用することも可能である。
【００２１】
取り付け治具の測定対象側の面を実質的に自由にデザインできるので、どのような形状や表面にも対応した取り付け治具を提供することができる。液面からの距離を測定するために浮きを取り付け治具にすることさえ可能である。
【００２２】
該測定装置の中でも、取り付け治具が調整可能で何にでも適応して取り付けできるようになっているものは、特に取扱いが容易である。これは例えば伸縮アーム形状で、測量対象に据え付けた後で補正値計算のために自動的にその長さを測定し自動的にその値を伝送するものなどである。
【００２３】
さらに特長のある用途としては、基本的に近づくことができない測定点、例えばパイプの軸までの距離の計算である。取り付け治具として特定の直径のつばを使って、パイプに測定装置が取り付けられるようにする。それからパイプ中央までの距離が出力されるように、測定値は直接補正することができる。この手順によって、特に比較的大きな測定系の場合において、計算の負荷と所要時間が大幅に削減される。該つばは、上記伸縮アームの例と同様に、調整可能なように設計することができる。
【００２４】
該交換可能な取り付け治具の特長を更に生かした用途は、測定の据え付け点として用いられるホルダに対して取り付け治具を用いることである。測地用途では、測長器の架台やホルダとして三脚が一般的に使われている。ここで、該取り付け済みの測長器は垂直軸に対して回転可能なように取り付けられており、三脚上の調整装置で一般的に水平出しされた面が、この軸の周りを動くように規定されている。
【００２５】
該ホルダに取り付けた測長器のこの水平回転面の外側にある２点かそれ以上の測量点を測量するためには、測長器は水平軸の周りを旋回しなければならない。同一垂直軸上の２点の測量により、原理的に高さの違いを決定することができる。
【００２６】
レーザー測長器を固定する技術の現状の形態は、測長器の放射軸と垂直であり架台のねじで係合されるねじブッシュを備える。このように測定装置と架台は互いに接続され、この接続部分を通り該測長器と垂直方向を向いた軸の周りを該測長器が回転可能であるように取り付けられている。
【００２７】
この設計で取り付けた場合、回転軸とレーザー放射軸又はレーザー検出軸は共通の交点を持たないので、装置を旋回させると、測長器の基準点と三脚間の位置関係が変わってしまうという結果を招き、高精度の測量のためには、コンピュータ計算で補正しなければならない。
【００２８】
測長器を水平軸に対しても垂直軸に対しても回転可能なように取り付けて、測定器の旋回動作で距離の測定時に補正が必要にならないように、台、好ましくは三脚の台に取り付け可能な装置を提供することが本発明の技術的目的である。
【００２９】
本発明によれば、この目的は、クレーム１０記載の特徴により達成される。本装置の望ましい実施例、その他の実施例及び更なる進歩は、サブクレームに記載された特徴により明らかにされている。
【００３０】
本発明によれば、ホルダに固定された測長装置は、望ましくは携帯型の測長器と望ましくは交換可能な取り付け治具で構成されている。該取り付け治具は、測長器とホルダの間が機械的に安定した接続であり、少なくともホルダの１軸周りに旋回する接続となるように測長器に取り付けられる。
【００３１】
本発明によれば、該取り付け治具により、ホルダを基準とした該測長器のすべての回転軸の交点を、測長で使う光線経路の軸上又は複数の軸間に設置するようにホルダを基準に測長器を位置決めできる。
【００３２】
もし回転軸と測長で使われる軸がある点で交わるなら、その点は測長の基準点として用いることができ、補正を省略することができる。もしすべての回転軸の交点を、複数の測長で使う光線経路の軸間に置けば、それでも原理的に旋回による僅かな偏差があるはずであるが、光線経路が互いに十分接近していれば偏差を無視することができる。
【００３３】
本発明による模範的な取り付け治具の構成は、レーザー放射と対向する位置にある商業用携帯型レーザー測長器側にまっすぐに取り付け治具を取り付けたものである。該取り付け治具はねじとねじブッシュで架台に取り付けられ、例えば蝶番のような取り付け治具に取り付けられた回転軸が、測長用光線経路の軸上に置かれる。
【００３４】
取り付け治具に関する主な要件は、このように１以上の回転軸を基準として回転する測長器の位置決めに関するものであり、原理的に該回転軸は該取り付け治具又は該ホルダ上に位置させることができる。
【００３５】
ここでの困難は、該軸交点で規定された基準点に据え付けることである。取り付け治具があるために、測長器は基準点に直接取り付けることができないので、取り付け治具によってこの点から延長された距離を知っておかねばならない。
【００３６】
該計算に必要な電子機器は、原理的に該装置のアナログ回路やデジタルコンピュータで実現できる。そして補正は該回路の変更や、補正データを用いてデジタルコンピュータの計算で実行することができる。原理的に、補正データは測定の開始時にポールしておき、手動入力または自動読み取り後にコンピュータに一時的に保存しておき、計算時に繰り返して使えるようにすることができる。
【００３７】
しかし、新たな計算要求ごとに使えるよう常時ポーリングすることも可能である。補正データの読み出しに関し、取り付け治具を自動照合することはユーザーに親切であり、特に利点がある設計である。
【００３８】
本発明によれば、もし該装置が補正計算手段を有していれば、補正結果を直接か、または補正計算に必要な補正用距離を出すか指定することができる。もし該取り付け治具が自動的に検知可能な識別子を有しているなら、測長器はどの取付け治具であるかを認識し、該測定対象への取り付け後、追加の入力無しに単独で補正値を計算することができる。該取り付け治具の計算に必要なデータは該取付け治具自身に保存しておくか、該測長器に保存しておくことができる。さらに、補正距離の計算手段又は計算に必要な補正用距離は、原理的に測長器と取り付け治具の何れか、又は両方に収納することができる。
【００３９】
補正データの保存と計算をする場所は、装置の正確な設計に依存する。従って、高度に専門的な用途に特化された分野も含めた、非常に広範囲の製造業者が提供する、複雑で多重化された調整可能な取り付け治具を搭載することが可能な標準化された測長器を実現することが可能である。上記用途向け測長器のためには、取り付け治具側で計算を実行することは、すべての必要項目及び交換可能な取り付け治具の各製造業者固有のデータを保存しておくことができ、また標準化された測定データとの比較をするたけで測定距離を得ることができるという点で有利である。しかしこの方法は、取り付け治具の構造が複雑になるという欠点がある。
【００４０】
もう一つの方法として測長器側で計算を実行するというのは、単純な構造で経済的な取り付け治具で済むという利点があるが、各機種固有のデータを測長器側で保存するか、又は取り付け治具側に保存してそのデータを測定装置に伝送しなければならない。しかし、調整可能な構成部品を有する取り付け治具を採用するのなら、必ずその時の設定値と補正値を伝送する必要があるので、この方法が有利である。
【００４１】
取り付け治具の識別には原理的に色々な方法が可能であり、情報の保存無しに該取り付け治具を直接的に認識することも、コンピュータ内臓の取り付け治具に保存したデータを伝達することも可能である。
【００４２】
例えば、個々の取り付け治具のタイプを、プラグコネクタのデザインからただ機械的に、データ記憶装置無しで認識することができる。例えば構成部品として特別なプラグを用い、対応する取り付け治具側の構成部品の複数のピン位置に対し、各ピン位置ごとにそれぞれピンが存在しているか欠けているかを検出することによって、１か０かのコードを発生することで識別が可能になる。
【００４３】
別の可能性として、磁石を取り付けて、その位置から取り付け治具の種類を決定できるようにする方法もある。磁石の検知は、例えばホール効果を利用しても良い。
【００４４】
一方例えば電子情報として、取り付け治具内に保存可能であり、測定装置が必要時に読み出し可能な多量のデータを保存可能な集積回路やメモリモジュールを利用することができる。例えば磁気ストライプ（短い磁気テープ）のような、光学的、又は電磁的データ記憶メディアも同様に用いることができる。例えば共振回路を用い、電気的接触や電磁放射線によってデータ伝送できる。
【００４５】
最後に述べた方法は、取り付け治具を外部との接触が無いように設計することができるので、その結果、測長器と取り付け治具をより密閉することで、容易に例えば湿度や埃といった困難な外部環境条件の影響を低減することができる。
【００４６】
本発明による該装置の目的は、測定器として同等かそれ以上の精度を維持したまま、取扱い易さの向上と所要時間の短縮を達成することである。
【００４７】
（発明を実施するための最良の形態）
本発明による該装置は、概略図に示された実施例を参照しながら、以下により詳細に記述する。
【００４８】
図１は、測長器１に第１の取り付け治具３または第２取り付け治具３’を取り付ける場合の概略図である。この例では、レーザービーム２の放射方向と反対側に、交換可能な取り付けができるようになっており、測長器１のもう一方の側に取り付けることは、この例ではできないようになっている。第１取り付け治具３と第２取り付け治具３’は、異なる表面に対して最適化されている。ここでは例として、第１取り付け治具３は穴やアングル材に取り付けられるように取り付けスパイク４を有し、第２取り付け治具３’はパイプや円柱状体等に取り付けられるように、湾曲した窪み４’を有する。湾曲した窪み４’は異なる半径の表面にも取り付けられるように調整可能に設計されている。
【００４９】
例えばパイプＡのような曲面の取り付け面に対し該装置を規定位置に取り付けるため、第２取り付け治具３’を用いる例を図２に示している。測長器１のパイプＡに対する規定通りの位置合わせは、例えば測長器１と第２取り付け治具３’のように、該装置の２部品間が機械的に強く結合されることによって達成される。
【００５０】
測長器１による第１取り付け治具３と第２取り付け治具３’の識別は、例えば図３に示すように、磁石５とホール素子７を用いることによって行われる。第１取り付け治具３または第２取り付け治具３’において、磁石５はそれぞれの取り付け治具に対して特有の、異なる位置に取り付けられる。測長器１の磁場伝導体６によって、磁場は該ホール素子７で検出可能になっている。第１取り付け治具３と第２取り付け治具３’それぞれで場所を限定して配置された磁石５が作る磁場を、例ではどちらの場合も２つのホール素子のうち何れか一つが検出するものが示されている。
【００５１】
図４に、メモリーモジュール９を使った、別の取り付け治具識別例が示されている。第１取り付け治具３と第２取り付け治具３’それぞれに、固有のデータを内蔵した例えば電子式のメモリモジュールが収容されている。これらのデータは、電磁信号１１として伝送され、受信され、この例では測長器１内の電子機器１０によって処理されることができるようになっている。
【００５２】
図５は、取り付け治具を用いた例として、交換可能な取り付け治具３’’にレーザービーム２の反対側で固定されたレーザー測長器１と、ここでは例として三脚で示された架台部により構成された本発明による装置の概略図である。該レーザー測長器１と架台１３間は、水平軸１２と垂直軸の交点Ｂに回転自在に取り付けられた取り付け治具３’’で結合されている。レーザービーム２とレーザー検出器２’は同軸であるか、互いに接近しており、回転軸との交点またはその直近を通過するようになっている。
【００５３】
図６には、互いに結合しているレーザー測長器１と取り付け治具３’’の回転部の水平軸１２及び垂直軸１２’に対し回転する様子を示す。
【００５４】
図７には、下部測定点Ｃと上部測定点Ｄの間の高さを測定する場合を例として、本発明による該装置及び架台の使い方を示す。測長器１と取り付け治具３’からなる装置は、回転部１２の水平軸の周りを旋回可能なように、回転部１２の垂直と水平軸の交点Ｂで架台１３と接続される。レーザービーム２で測定点Ｃまでの距離を測定した後、該装置は回転部１２の水平軸１２の周りを回転し、上部測定点Ｄまでの距離を同じ方法で測定する。各２点までの距離と、２点間の角度を知れば、高さを計算することができる。
【００５５】
図８は、従来技術の装置を用いての同様な測量処理を示している。レーザー測長器１の回転部１２の水平軸は、実質的にレーザービーム２の光軸より下にある。
【００５６】
該２つの装置の正確な測定状況と差異を図９に示す。図９ａでは、回転部の垂直軸及び水平軸１２は、レーザー測長器１及び取り付け治具３’’ の縦軸１４と交点Ｂで交わっている。ここで、縦軸１４は測量の照準線と平行であり、直近にある。図９ｂに示された従来技術の装置では、レーザー測長器１の縦軸は回転部の垂直軸及び水平軸１２の交点の外側にある。もし該レーザー光線の出射孔と対向している該レーザー測長器１の基部を基準点とするなら、該基準点の交点Ｂまでの距離が変わるので、最初の測定点１５から第２測定点１６までレーザー測長器を回転させた後は、測定距離の計算に補正１７を考慮に入れなければならない。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の２つの交換可能な取り付け治具と測長器からなる装置の全体概要図である。
【図２】
応用例として、パイプへの取り付けのための特別な形状の取り付け治具を有する装置の図である。
【図３】
磁石とホール素子により各種取り付け治具を識別する応用例の説明図である。
【図４】
電子メモリチップにより、各種取り付け治具を識別する別の応用例の説明図である。
【図５】
測長器とホルダに接続するための取り付け治具からなる本発明の装置の全体概略図である。
【図６】
前記装置と、ホルダの例としての架台からなるシステム全体の動きを示した図である。
【図７】
ホルダに固定するための取り付け治具を有する本発明の装置の、垂直方向に異なる２測定点間での働きと主な幾何学的条件を示した図である。
【図８】
従来の装置の、垂直方向に異なる２測定点間での働きと主な幾何学的条件を示した図である。
【図９】
ホルダに結合するための取り付け治具を有する本発明による装置と、従来装置とのそれぞれの場合における幾何学的条件の違いを示した図である。

Claims (14)

1. 測長器、特に携帯用の測長器と、交換可能で望ましくは調整可能な取り付け治具からなり、該測長器が該取り付け治具により基準点を基準とした特定の位置に位置決めすることができる測長装置であって、
   該取り付け治具は、その取り付け治具の種類を識別するための識別子を備え、
   測長時に、該取り付け治具を取り付けたことにより基準点を基準とした特定の位置に位置決めされることを補正内容に取り入れた補正手段が提供され、
   該手段は、測長器に設けることも、取り付け治具に設けることも、両方に設けることも可能であることを特徴とする測長装置。
2. 該補正手段が、該識別子を基に取り付け治具を自動識別することを特徴とする請求項１記載の装置。
3. 該補正手段が、計算とコンピュータによる測定値の直接補正を行う手段、及び／又は、計算と測定時に取り入れるべき補正値を明示する手段からなり、該基準点を基準とした又は該基準点に関係する１点又は複数点を基準とした該補正値の特定が可能であり、該補正手段が計算のための該基準となる点を選択する手段を備えることを特徴とする請求項１又は２記載の装置。
4. 該識別子が、それぞれ取り付け治具ごとに限定的に設計された
   機械的な、好ましくはプラグコネクタ形状の手段と、
   電子回路的な、好ましくは集積回路かメモリモジュールの形状をした手段と、
   光学的手段と、
   電磁気的な、好ましくは短い磁気テープの形状をした手段と、
   磁性的な、好ましくは複数の磁石を取り付け、例えばホール素子を用いてそれらの位置を測定することによる手段
   の少なくとも一つからなることを特徴とする請求項２又は３記載の装置。
5. 取り付け治具ごとに対応付けられた識別子を基に識別可能な取り付け治具によって、基準点を基準とした特定の位置に位置合わせされることを、測長時の補正に組入れるための装置を有することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の装置のための測長器。
6. 特定の位置への位置決めを補正に組み入れるために、該測長器は、
   測定値のコンピュータによる補正手段及び／又は測定時に補正に組み入れるべき補正値を表示する手段を備え、
   該基準点を基準とした又は該基準点に関係する１点又は複数点を基準とした該補正値の特定を可能とすることを特徴とする、請求項５記載の測長装置に用いる測長器。
7. 該取り付け治具が、それを取り付けた表面と測長器ホルダ間の正確な距離を規定し、取り付け治具に個別に対応付けられた識別子を有することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の装置に用いる取り付け治具。
8. 測長器が該識別子に基づいて該取り付け治具の自動識別を行うことを特徴とする請求項７記載の取り付け治具。
9. 該識別子が
   機械的な、好ましくはプラグコネクタ形状の手段と、
   電子回路的な、好ましくは集積回路かメモリモジュールの形状をした手段と、
   光学的手段と、
   電磁気的な、好ましくは短い磁気テープの形状をした手段と、
   磁性的な、好ましくは複数の磁石を取り付け、例えばホール素子を用いてそれらの位置を測定することによる手段
   の少なくとも一つを備えることを特徴とする請求項８記載の取り付け治具。
10. ホルダ回転部のホルダを基準として少なくとも１水平軸の周りを回転可能なように取り付けられる測長器をホルダに固定するための取り付け治具であって、
    該取り付け治具は交換可能なように設計されており、
    該取り付け治具が該ホルダと該測長器間の正確な距離を規定し、
    該取り付け治具によって該測長器は、測長器と測定対象間の測長用照準線の軸、又は測長器と測定対象間の複数の測長用照準線の軸と平行な軸が、回転軸と交わるように該ホルダと接続されることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の測定装置のための取り付け治具。
11. 少なくとも１つの追加された該ホルダを基準とした該測長器が回転する垂直軸を備えた取り付け治具であって、
    該ホルダ回転部の水平軸と垂直軸の２軸の交点が、測長器と測定対象間の測長用照準線の軸上にあるように、又は測長器と測定対象間の複数の測長用照準線の軸上にあるように該測長器は該取り付け治具で該ホルダに接続されることを特徴とする請求項１０記載の取り付け治具
12. 該取り付け治具が、該取り付け治具の縦軸周りの回転と該取り付け治具の長さの変更という２つの調整方法のうち、少なくとも１つの調整方法に対し、少なくとも２つの異なる設定可能な状態を有することを特徴とする、請求項１０又は１１記載の取り付け治具。
13. 該取り付け治具が各取り付け治具固有の識別子を有し、それにより該測長器が自動的に取り付けられている取り付け治具を識別できることを特徴とする請求項１１又は１２記載の取り付け治具。
14. 該識別子が、
    機械的な、好ましくはプラグコネクタ形状の手段と、
    電子回路的な、好ましくは集積回路かメモリモジュールの形状をした手段と、
    光学的手段と、
    電磁気的な、好ましくは短い磁気テープの形状をした手段と、
    磁性的な、好ましくは複数の磁石を取り付け、例えばホール素子を用いてそれらの位置を測定することによる手段
    の少なくとも一つを有することを特徴とする請求項１３記載の取り付け治具。