JP2008008646A

JP2008008646A - 測定器

Info

Publication number: JP2008008646A
Application number: JP2006176456A
Authority: JP
Inventors: Taisuke Awaji; 泰輔淡路; Isamu Hatano; 勇波多野; Atsushi Uchida; 敦内田; Ken Takashima; 謙高嶋
Original assignee: East Japan Railway Co
Current assignee: East Japan Railway Co
Priority date: 2006-06-27
Filing date: 2006-06-27
Publication date: 2008-01-17

Abstract

【課題】任意の二点間の距離を容易に、且つ正確に測定することができ、設計調査時等の省力化及び安全が確保できる測定器を提供する。
【解決手段】測定器本体３に回動自在に支持される載置台８と、測定器本体３に対して傾動自在に支持されるレーザー距離計４と、載置台８の測定器本体３に対する回動角度を検出する水平角センサ１２と、レーザー距離計４の測定器本体３に対する傾動角度を検出する高度角センサ１１と、レーザー距離計４によって得られた第一の測定地点及び第二の測定地点までの各距離データ、並びに水平角センサ１２と高度角センサ１１によって得られた各角度データに基づいて第一の測定地点と第二の測定地点との間の距離を算出する算出部２５と、算出部２５による測定結果を表示する表示部１３とを備えた
【選択図】図１

Description

この発明は、光学的に二点間の距離を測定するための測定器に関するものである。

従来から、電車の線路内や駅構内等に建造物を建築する際には、設計調査の一つとしてその線路内、加圧部付近（電線や変電所）、又は駅構内の旅客流動部等の測定を行う場合がある。測定には巻尺等を用いて実測する場合もあるが、旅客流動部では旅客の通行を妨げる虞があり、また、線路周辺や加圧部付近では電車を停止させたり、電気を停めたりする必要があるため、実測が困難なことが多い。そこで、レーザー測定器を用いて被測定物である線路内、加圧部付近、又は駅構内の旅客流動部等を実測することが行われている。このレーザー測定器は、遠方から被測定物にレーザーを照射することで、測定位置から照射位置までの距離を測定できるもので、さまざまな技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−６９８３８号公報

ところで、上述のようなレーザー測定器では、測定位置から被測定物までの距離を測定する点では優れているが、任意の二点間の距離を測定する場合において、角度計を備えていないものにあっては測定誤差が大きくなり、さらに測定位置によっては測定が困難になるという課題がある。また、角度計等を備えた高精度なレーザー測定器を用いて任意の二点間の距離を測定しようとする場合には、レーザー測定器自体が大掛かりなものになるばかりか、三脚等を用いてその測定器を水平にセットする必要があるため、測定するまでの準備に時間を要し、且つ操作が複雑という課題がある。

そこで、この発明は、任意の二点間の距離を容易に、且つ正確に測定することができ、設計調査時等の省力化及び安全が確保できる測定器を提供するものである。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、測定器本体に回動自在に支持される載置台と、前記測定器本体に対して傾動自在に支持されるレーザー距離計と、前記載置台の前記測定器本体に対する回動角度を検出する水平角センサと、前記レーザー距離計の前記測定器本体に対する傾動角度を検出する高度角センサと、前記レーザー距離計によって得られた第一の測定地点及び第二の測定地点までの各距離データ、並びに前記水平角センサと高度角センサによって得られた各角度データに基づいて前記第一の測定地点と前記第二の測定地点との間の距離を算出する算出部と、該算出部による測定結果を表示する表示部とを備えたことを特徴とする。

請求項２に記載した発明は、前記載置台の載置面に、少なくとも三つの脚が出没自在に設けられていることを特徴とする。

請求項３に記載した発明は、前記測定器本体に前記載置台を回動させるための回動ツマミと、前記レーザー距離計を傾動させるための傾動ツマミとを設けたことを特徴とする。
この場合、請求項４に記載した発明のように、前記回動ツマミと前記傾動ツマミとを引出し、押込み自在に各々設け、前記載置台の回動速度と前記レーザー距離計の傾動速度とが、各々前記回動ツマミと前記傾動ツマミの引出し状態と押込み状態とで異なるようにしてもよい。

請求項５に記載した発明は、前記測定器本体の移動を検出する加速度センサを設け、該加速度センサの検出結果に基づいて前記表示部に測定結果を表示することを特徴とする。

本発明によれば、水平角センサと高度角センサとによって得られた各角度データと、レーザー距離計によって得られた測定位置から第一の測定地点及び第二の測定地点までの各距離データとに基づき、算出部によって第一の測定地点と第二の測定地点との間の距離を算出するため、任意の二点間の距離を容易、且つ高精度に測定することができる。また、載置台の測定器本体に対する回動角度を検出する水平角センサと、レーザー距離計の測定器本体に対する傾動角度を検出する高度角センサとによって、測定位置から任意の測定地点までの水平角及び高度角を測定することができるため、測定器を水平に設置することなく、任意の二点間を測定することが可能となる。さらに、旅客流動部や線路内、加圧部付近等の測定を遠方から行うことができるため、作業者の安全を確保することができると共に、電車を停止させたり、電気を停めたりする必要が不要となり、測定業務を省力化することができる。

また、本発明によれば、載置面に出没自在に設けられた脚によって不安定な場所であっても測定器を安定して設置させることができるため、三脚等を持ち運びする必要がなく、作業者の負担を低減することが可能になる。

さらに、本発明によれば、各々ツマミが引出し状態と押込み状態との二段階の速度よってレーザー測定器と載置台とをそれぞれ回動させることができるため、レーザー光を容易、且つ的確に照射位置に合わせることができる。また、回動速度毎にツマミを設けることなく、一つのツマミで二段階の回動速度を操作することができるため、作業効率を向上させることができる。

そして、本発明によれば、任意の二点を測定中の測定器の移動を加速度センサによって検出し、その検出結果に基づく測定結果を表示部に表示させることができるため、より正確な測定結果を得ることができる。すなわち、例えば、第一の測定地点の測定を行った後から第二の測定地点の測定を開始するまでの間に測定器が移動してしまった場合等に、表示部にエラーを表示させることで、良好な測定結果のみ得ることが可能になる。

次に、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１（ａ）、図１（ｂ）に示すように、測定器１は、測定器本体３の両側に対向する一対のサイドユニット２ａ，２ｂを備えている。これらサイドユニット２ａ，２ｂ間には両者に跨る軸５を介してレーザー距離計４が上下方向に傾動自在に支持され、測定器本体３の下端には載置台８が上下方向を軸として回動自在に支持されている。また、測定器本体３の上端には把持部７がサイドユニット２ａとサイドユニット２ｂとの間を跨るように設けられ、測定器１は、この把持部７によって容易に携帯することができるようになっている。

レーザー距離計４は、遠方から被測定物にレーザーを照射することで、測定位置から照射位置までの距離を測定できるものであって、レーザー光を被測定物に向かって照射するレーザー照射口４１と被測定物からのレーザー反射光を受光するレーザー受光口４２とを備えている。また、レーザー距離計４には、レーザー照射口４１とは反対側にレーザー光の焦点を合わせるためのファインダー４３が設けられている。尚、レーザー距離計４の傾動軸線Ｌ１と載置台８の回動軸線Ｋ１との交点がレーザー光原点Ｏとなっている。

測定器本体３のサイドユニット２ａには、このレーザー距離計４の傾動を調整するための高度調整ツマミ９が引出し、押込み自在に設けられている。また、測定器本体３の下部には載置台８の回動を調整するための水平調整ツマミ１０が引出し、押込み自在に設けられている。
これら高度調整ツマミ９と水平調整ツマミ１０は、レーザー距離計４の傾動と載置台８の回動とを二段階の速度で調整できるものである。

具体的には、押込み状態（高度調整ツマミ９においては図１（ｂ）中、右方向に向かって押込まれた状態、水平調整ツマミ１０においては図１（ａ）中、左方向に向かって押込まれた状態）の場合と比較して引出し状態（高度調整ツマミ９においては図１（ｂ）中、左方向に向かって引出された状態、水平調整ツマミ１０においては図１（ａ）中、右方向に向かって引出された状態）の場合の傾動速度及び回動速度が遅くなるようになっている。つまり、レーザー距離計４の高度角又は載置台８の水平角を調整する場合には、高度調整ツマミ９又は水平調整ツマミ１０を押込み状態にして高度角又は水平角の粗調整を行い、また、引出し状態にして高度角又は水平角の微調整を行えるようになっている。尚、この高度調整ツマミ９を押込み状態の際に微調整を行い、引出し状態の際に粗調整を行えるようにしてもよい。

測定器本体３のサイドユニット２ｂには高度角センサ１１が設けられている。この高度角センサ１１は、レーザー距離計４の測定器本体３に対する高度角を検出するためのものである。また、測定器本体３の下部には水平角センサ１２が設けられている。この水平角センサ１２は、載置台８の測定器本体３に対する水平角を検出するためのものである。

図２〜図４に示すように、載置台８は、筒状の周壁１８と底面１９とが一体成形された箱状の載置台本体２０に、脚部１４が出没自在に内装されたものである。
具体的には、載置台８の回動軸線Ｋ１には軸方向に沿う雄ネジ部１５が設けられ、測定器本体３に固定されている。この雄ネジ部１５に対して載置台本体２０が周方向に回動するようになっている。尚、この雄ネジ部１５にはカメラ用三脚（不図示）を固定するための固定用雌ネジ部３５が設けられている。
脚部１４は、天板１７に下方に向かって広がる四つの脚１６が等間隔設けられたものであって、雄ネジ部１５に対応する部分に雌ネジ部２２が形成されている。また天板１７の外周縁には四つの切り欠き２３が等間隔に形成されている。この切り欠き２３に対応する載置台本体２０の内壁面には四つのガイドリブ２４が軸方向に沿うように設けられ、脚部１４と載置台本体２０とが係合するようになっている。載置台本体２０の底面１９にはこの脚部１４に対応する部分に四つの開口部２１が等間隔に形成されている。
つまり、脚部１４は、載置台本体２０に収納された状態（図２参照）から載置台本体２０を回すと、載置台本体２０と共回りし、載置台本体２０の底面１９から突出した状態（図３参照）になる。

したがって、測定器１を載置する面がフラットな状態の場所Ｂ１では、載置台本体２０によって測定器１を支持し（図２参照）、載置する面に凹凸がある場所Ｂ２では脚部１４によって測定器１を支持する（図３参照）ことで、載置場所を選ぶことなく測定器１を設置することができるようになっている。尚、載置台本体２０の底面１９及び脚１６の先端にはそれぞれ滑り止め部材２７，２８が設けられている。この滑り止め部材２７，２８は、測定器１の測定中のずれを防止するためのものである。

また、測定器本体３の下部には操作パネル２６が設けられている（図１（ａ）、図１（ｂ）参照）。操作パネル２６は、測定を行うための測定釦２９、電源入切表示部３０及び表示部１３等を備えている。この表示部１３には測定器１を用いて測定した任意の二点間の距離等が表示されるようになっている。この任意の二点間の距離は、測定位置（レーザー光原点Ｏ）から各々第一の測定地点Ａ１と第二の測定地点Ａ２までの距離データと、高度角データ及び水平角データに基づいて測定器本体３に内装されている算出部２５によって算出されるようになっている。

さらに、測定器本体３には測定器１の測定中の移動を検出する加速度センサ３８が設けられている。表示部１３には、この加速度センサ３８の検出結果に基づく測定結果が表示されるようになっている。つまり、第一の測定地点Ａ１の測定を行った後から第二の測定地点Ａ２の測定を開始するまでの間に測定器１が移動し、第一の測定地点Ａ１と第二の測定地点Ａ２とで測定位置（レーザー光原点Ｏ）が異なってしまった場合等に、表示部１３に、例えば、エラーを表示させることで、良好な測定結果のみを得ることが可能になる。

エラー表示の条件としては、例えば、測定釦２９が押圧された後、５００ｍｓｅｃ以内の時間帯での微弱振動は無視することとし、それ以外の時間帯では測定器１がＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のうち、何れか一つでも０．０５°の傾きが生じた場合にエラーを表示部１３に表示させることが望ましい。また、より正確に測定する場合は、例えば、第一の測定地点Ａ１及び第二の測定地点Ａ２の二点を測定した後、再度第一の測定地点Ａ１を測定し、そのＡ１の値（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）が直前のＡ１の値の３ｍｍ以内の誤差であるかを判断することが望ましい。

また、加速度センサを速度計として使用することで、例えば、測定器１を持って移動体の速度を計測することも可能になる。さらに、測定器１を落下させてしまった場合であっても、落下させたときの加速度を検出し、自動的に測定器１の電源が切れるようにすれば、測定器１の測定データや測定器１内部を保護することが可能になる。

次に、具体的に測定器１の測定手順と、算出部２５による算出方法を図５、図６に基づいて説明する。
図５に示すように、まず、測定器１を設置した後、測定器本体３を載置台８に対して回動し、また、レーザー距離計４を測定器本体３に対して傾動する。そして、レーザー距離計４からのレーザー光を第一の測定地点Ａ１に照射し、測定釦２９を押圧する。すると、載置台８に対する測定器本体３の回動角度θ１が水平角センサ１２によって検出される。また、レーザー距離計４の測定器本体３に対する傾動角度θ２が高度角センサ１１によって検出される。さらに、測定位置（レーザー光原点Ｏ）から第一の測定地点Ａ１までの距離Ｌがレーザー距離計４によって検出される。そして、回動角度θ１、傾動角度θ２、距離Ｌのデータに基づいて第一の測定地点Ａ１の直交座標Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１が算出部２５によって算出される。ここで、Ｘ１＝Ｌｃｏｓθ２×ｃｏｓθ１、Ｙ１＝Ｌｃｏｓθ２×ｓｉｎθ１、Ｚ１＝Ｌｓｉｎθ２である。

同様に第二の測定地点Ａ２の測定器本体３の回動角度、レーザー距離計４の傾動角度、測定位置（レーザー光原点Ｏ）から第二の測定地点Ａ２までの距離のデータに基づいて算出部２５によってＡ２の直交座標Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２を得る。
次に、図６に示すように、第一の測定地点Ａ１（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）と第二の測定地点Ａ２（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）との間の距離ＬＬを算出部２５によって算出する。ここで、ＬＬ＝√｛（Ｘ２−Ｘ１）^２＋（Ｙ２−Ｙ１）^２＋（Ｚ２−Ｚ１）^２｝である。
つまり、任意の二点間Ａ１，Ａ２の距離ＬＬは、測定器１が水平に設置されていない状態であっても正確に算出することができる。

次に、この発明の実施例と比較例を図７〜図１０に具体的に示して測定結果を説明する。
（実施例１）
図７に示すように、測定器１を床３１に載置し、測定器１の正面の壁面５０の幅ａ（３，６９７ｍｍ）及び高さｂ（９９８ｍｍ）と、側面の斜め前方の任意の二点間の距離ｃ（３，６４５ｍｍ）を合計五回計測し、また、市販されている携帯型レーザー距離計（以下デモ機という）を用いて同様に壁面５０の幅ａ及び高さｂと、側面の斜め前方の任意の二点５１，５２間の距離ｃを合計五回計測し、両者を比較した。尚、測定器１から壁面５０までの水平距離Ｌ１は、５．５ｍ、測定器１から任意の二点間までの水平距離Ｌ２は略３〜６ｍである。また、床３１は、ほぼフラットな状態であった。さらに、デモ機については、三脚を用いて測定した場合と、作業者が手持ちで測定した場合とで計測した。

図８（ａ）に正面の壁面５０の幅ａの測定結果を、図８（ｂ）に壁面５０の高さｂの測定結果を、図８（ｃ）に側面の任意の二点５１，５２間の距離ｃの測定結果を示す。
図８（ａ）、図８（ｂ）に示すように、デモ機は手持ちで測定した場合と、三脚を用いて測定した場合共に測定結果にばらつきが大きかった。とりわけ、壁面５０の高さｂにあっては、測定結果にばらつきがより大きかった。これに対して本実施形態の測定器１にあっては、壁面５０の幅ａ及び高さｂ共に良好な測定結果が得られた。
また、図８（ｃ）に示すように、斜め前方の任意の二点５１，５２間の距離ｃは、デモ機による測定はできなかった。これは、デモ機では任意の二点間の距離を測定する場合に、その二点間上とデモ機のレーザー光とが直交する必要があるためである。
これに対して本実施形態の測定器１にあっては、良好な測定結果が得られた。
また、測定に掛かる時間は、デモ機を手持ちで測定した場合においては略１分３５秒であったのに対し、測定器１で測定した場合においては略１分であった。

（実施例２）
図９に示すように、測定器１を道路３２上に載置し、測定器１の正面のビル３３に設けられたベランダ３４の幅ｄ（１１，９１０ｍｍ）を合計五回計測し、また、デモ機を用いてそのベランダ３４の幅ｄを合計五回計測し、両者を比較した。尚、測定器１からビル３３までの水平距離Ｌ４は１２ｍである。また、デモ機については、三脚を用いて測定した場合と、作業者が手持ちで測定した場合とで計測した。
図１０に示すように、デモ機は手持ちで測定した場合と、三脚を用いて測定した場合共に測定結果にばらつきが大きかった。これに対して本実施形態の測定器１にあっては、良好な測定結果が得られた。

したがって、上述の実施形態によれば、水平角センサ１２と高度角センサ１１とによって得られた角度データθ１、θ２とレーザー距離計４によって得られた測定位置から第一の測定地点Ａ１及び第二の測定地点Ａ２までの距離データＬ，Ｌに基づき、算出部２５によって二点間Ａ１，Ａ２の距離ＬＬを算出するため、測定位置（レーザー光原点Ｏ）から各測定地点Ａ１，Ａ２までの距離に係らず、測定器１の水平整準を行わずに容易、且つ短時間に二点間Ａ１，Ａ２の距離ＬＬの高精度な測定結果を得ることができる。
尚、本発明に係る測定器１において、測定位置から被測定地点までの距離が略５０ｍまでにあっては、従来のレーザー測定器のように反射板を用いることなく計測することが可能であるが、その距離が遠距離になるとレーザー光の非測定地点への照準誤差が大きくなる傾向になる場合がある。このため、可能な限り測定位置から被測定地点までの距離が近い状態で測定することが望ましい。

また、載置台８に設けられた脚部１４によって、測定器１を載置する面に凹凸がある場所Ｂ２であっても、測定器１を安定して設置させることができるため、測定場所を選ぶことなく、被測定物の測定を行うことができる。
さらに、脚部１４が載置台本体２０から出没自在に設けられていることから、例えば、測定場所に応じて測定器１を設置するための三脚等を用意する必要がなくなり、作業者の負担を低減することが可能になる。

そして、高度調整ツマミ９及び水平調整ツマミ１０によって二段階の速度に分けてレーザー距離計４と載置台８とをそれぞれ回動させることができるため、レーザー距離計４のレーザー光を的確に照射位置に合わせることができる。さらに、回動速度毎にツマミを設けることなく、一つのツマミで二段階の回動速度を操作することができるため、作業効率を向上させることができる。

尚、本発明は上述した実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
また、例えば、本実施形態に係る測定器１に高輝度ＬＥＤライトを搭載してもよい。これにより、天井内やトンネル内などの暗がりでの測定を容易にすることができる。この場合、高輝度ＬＥＤライトの被測定物までの照光距離は１０ｍ程度であることが望ましい。

また、上述の実施形態では、例えば、レーザー距離計４の傾動を調整するための高度調整ツマミ９が引出し、押込み自在に設けられ、載置台８の回動を調整するための水平調整ツマミ１０が引出し、押込み自在に設けられ、これら高度調整ツマミ９と水平調整ツマミ１０とが、レーザー距離計４の傾動と載置台８の回動とを二段階の速度で調整できる場合について説明したが、微調整用のツマミと粗調整用のツマミように、これら高度調整ツマミ９と水平調整ツマミ１０とを速度毎に別々に設けた場合であってもよい。

さらに、上述の実施形態では、例えば、測定器本体３に加速度センサ３８を設けた場合について説明したが、加速度センサ３８を設けずに測定器１を使用してもよい。

本発明の実施形態における測定器を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。本発明の実施形態における載置台の断面図である。本発明の実施形態における載置台の断面図である。図２のＥ矢視図である。本発明の実施形態における算出部の説明図である。本発明の実施形態における算出部の説明図である。本発明の実施例１における測定条件を示す斜視図である。本発明の実施例１における測定結果を示し、（ａ）は壁面の幅ａの測定結果、（ｂ）は壁面の高さｂの測定結果、（ｃ）は任意の二点間の距離ｃの測定結果を示すグラフである。本発明の実施例２における測定条件を示す斜視図である。本発明の実施例２における測定結果を示すグラフである。

符号の説明

１…測定器、３…測定器本体、４…レーザー距離計、８…載置台、９…高度調整ツマミ（傾動ツマミ）、１０…水平調整ツマミ（回動ツマミ）、１１…高度角センサ、１２…水平角センサ、１３…表示部、１４…脚部、１６…脚、２５…算出部、３８…加速度センサ、Ａ１…第一の測定地点、Ａ２…第二の測定地点

Claims

測定器本体に回動自在に支持される載置台と、前記測定器本体に対して傾動自在に支持されるレーザー距離計と、前記載置台の前記測定器本体に対する回動角度を検出する水平角センサと、前記レーザー距離計の前記測定器本体に対する傾動角度を検出する高度角センサと、前記レーザー距離計によって得られた第一の測定地点及び第二の測定地点までの各距離データ、並びに前記水平角センサと高度角センサによって得られた各角度データに基づいて前記第一の測定地点と前記第二の測定地点との間の距離を算出する算出部と、該算出部による測定結果を表示する表示部とを備えたことを特徴とする測定器。
前記載置台の載置面に、少なくとも三つの脚が出没自在に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の測定器。
前記測定器本体に前記載置台を回動させるための回動ツマミと、前記レーザー距離計を傾動させるための傾動ツマミとを設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の測定器。
前記回動ツマミと前記傾動ツマミとを引出し、押込み自在に各々設け、前記載置台の回動速度と前記レーザー距離計の傾動速度とが、各々前記回動ツマミと前記傾動ツマミの引出し状態と押込み状態とで異なることを特徴とする請求項３に記載の測定器。
前記測定器本体の移動を検出する加速度センサを設け、該加速度センサの検出結果に基づいて前記表示部に測定結果を表示することを特徴とする請求項１〜請求項４の何れかに記載の測定器。