JP2017078614A - Inclination angle measuring instrument and measuring instrument - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inclination angle measuring instrument and a measuring instrument that restrain vibration of a free liquid level and improve the stability of the free liquid level in angle detection.SOLUTION: An inclination angle measuring instrument 1 includes a disk-shaped container 4 in which liquid 6 forming a free liquid level 6a is contained and sealed, a light-emitting source that makes detection light enter the free liquid level, and a light-receiving element 16 that receives detection light reflected by the free liquid level, and detects inclination of the free liquid level on the basis of a detection signal from the light-receiving element. The container includes, on its bottom, a groove formed concentric with the center of the container, and a central part 4a formed at the center of the container and raised from the groove, and the liquid is stored so that it fills the groove and forms the shallowest part at the central part.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は装置本体の傾斜角を測定する傾斜角測定装置及び測定装置に関するものである。   The present invention relates to a tilt angle measuring device and a measuring device for measuring a tilt angle of a device body.

傾斜角測定装置の1つとして、自由液面が水平を維持することを利用した傾斜角測定装置がある。   As one of the tilt angle measuring devices, there is an tilt angle measuring device using the fact that the free liquid level is kept horizontal.

自由液面を利用する傾斜角測定装置として、例えばチルトセンサがある。   For example, there is a tilt sensor as a tilt angle measuring device using a free liquid level.

チルトセンサでは、チルトセンサが設けられている装置本体が傾斜することで、自由液面が装置本体に対して相対的に傾斜する。   In the tilt sensor, the apparatus main body provided with the tilt sensor is inclined, so that the free liquid surface is inclined relative to the apparatus main body.

自由液面に検出光を入射させ、自由液面で反射した検出光を受光し、液面の傾斜に伴う受光位置の変化を検出することで、液面の傾斜角、即ち装置本体の傾斜を検出することができる。   The detection light is incident on the free liquid surface, the detection light reflected by the free liquid surface is received, and the change in the light receiving position associated with the inclination of the liquid surface is detected. Can be detected.

自由液面を用いた場合、傾斜角測定装置の傾斜変化に対する自由液面の追従性、或は安定性は、自由液面を形成する液体の粘度の影響を受ける。   When the free liquid level is used, the followability or stability of the free liquid level with respect to the tilt change of the tilt angle measuring device is affected by the viscosity of the liquid forming the free liquid level.

即ち、液体の粘度が低くなると追従性は向上するが、安定性は低下し、振動等の影響を受け易くなる。逆に、液体の粘度が高くなると追従性は低下し、傾斜角度検出に時間が掛るが、安定性は向上する。   That is, when the viscosity of the liquid is lowered, the followability is improved, but the stability is lowered and the liquid is easily affected by vibrations and the like. On the contrary, when the viscosity of the liquid increases, the followability decreases, and it takes time to detect the tilt angle, but the stability is improved.

更に、液体の粘度は、温度の影響を受け、寒冷地では粘度が高くなり、追従性が低下する。この為、寒冷地では、傾斜角度を検出する度に多くの時間が費やされ、作業性が悪くなる。この為、寒冷地での使用を想定して、液体の粘度を低くした場合、常温時での液面の安定性が低下することになり、振動等の影響を受け易くなり、角度検出の信頼性が低下する。   Furthermore, the viscosity of the liquid is affected by the temperature, the viscosity increases in a cold region, and the followability decreases. For this reason, in cold districts, much time is spent each time the inclination angle is detected, and workability is deteriorated. For this reason, assuming that it is used in cold regions, if the viscosity of the liquid is lowered, the stability of the liquid level at normal temperature will be reduced, and it will be more susceptible to vibrations, etc. Sexuality decreases.

特開2000−266545号公報JP 2000-266545 A 特開2011−149854号公報JP 2011-149854 A 実開平5−38521号公報Japanese Utility Model Publication No. 5-38521 特開2001−221635号公報JP 2001-221635 A

本発明は、角度検出に於ける自由液面の振動を抑制し、自由液面の安定性を向上させた傾斜角測定装置及び測定装置を提供するものである。   The present invention provides a tilt angle measuring device and a measuring device that suppress the vibration of the free liquid surface in angle detection and improve the stability of the free liquid surface.

本発明は、自由液面を形成する液体が封入された円盤状の容器と、前記自由液面に検出光を入射させる発光源と、前記自由液面で反射した検出光を受光する受光素子と、該受光素子からの検出信号に基づき前記自由液面の傾斜を検出する傾斜角測定装置であって、前記容器は底部に、該容器の中心と同心に形成された溝と、前記容器の中心に形成され、前記溝より隆起した中央部とを有し、前記液体は前記溝を充填し、前記中央部で最浅部を形成する様に貯溜された傾斜角測定装置に係るものである。   The present invention includes a disk-shaped container in which a liquid forming a free liquid surface is sealed, a light emitting source that makes detection light incident on the free liquid surface, and a light receiving element that receives the detection light reflected by the free liquid surface. An inclination angle measuring device for detecting an inclination of the free liquid level based on a detection signal from the light receiving element, wherein the container has a groove formed concentrically with the center of the container at the bottom, and the center of the container And the liquid is filled with the groove and is stored so as to form a shallowest portion at the center.

又本発明は、前記溝に流れ抵抗要素を等間隔で複数突設し、該流れ抵抗要素は、前記液体中に没する様構成された傾斜角測定装置に係るものである。   The present invention also relates to a tilt angle measuring device in which a plurality of flow resistance elements are provided at equal intervals in the groove, and the flow resistance elements are configured to be immersed in the liquid.

又本発明は、前記流れ抵抗要素は、円弧状であり、上面が平らとなっている傾斜角測定装置に係るものである。   Further, the present invention relates to a tilt angle measuring device in which the flow resistance element has an arc shape and a flat upper surface.

又本発明は、前記流れ抵抗要素の上に、前記溝を覆うリング状の流動抑止板が設けられ、該流動抑止板の内縁には等間隔で複数の欠切部が形成され、前記流動抑止板は、前記液体中に没する様になっている傾斜角測定装置に係るものである。   According to the present invention, a ring-shaped flow restraining plate covering the groove is provided on the flow resistance element, and a plurality of notches are formed at equal intervals on the inner edge of the flow restraining plate. The plate relates to an inclination angle measuring device adapted to be immersed in the liquid.

又本発明は、前記流れ抵抗要素の周方向の位置と前記欠切部の周方向の位置とが一致している傾斜角測定装置に係るものである。   The present invention also relates to a tilt angle measuring device in which a circumferential position of the flow resistance element coincides with a circumferential position of the cutout portion.

又本発明は、前記流れ抵抗要素の周方向の位置と前記欠切部の周方向の位置とが異なっている傾斜角測定装置に係るものである。   The present invention also relates to a tilt angle measuring device in which a circumferential position of the flow resistance element is different from a circumferential position of the notch.

又本発明は、加速度センサを更に具備し、前記受光素子による傾斜角検出範囲を超えた場合は、前記加速度センサの検出結果により傾斜角が検出される傾斜角測定装置に係るものである。   The present invention further relates to a tilt angle measuring apparatus that further includes an acceleration sensor and detects a tilt angle based on a detection result of the acceleration sensor when a tilt angle detection range by the light receiving element is exceeded.

又本発明は、整準部と、該整準部に設けられた測定装置本体と、制御部と、第1傾斜角測定装置としての前記傾斜角測定装置と、前記第1傾斜角測定装置より広範囲の傾斜角を検出し、更に該第1傾斜角測定装置より高応答性の第2傾斜角測定装置とを具備し、前記制御部と、前記第1傾斜角測定装置と、前記第2傾斜角測定装置とは前記測定装置本体に設けられ、前記制御部は前記第2傾斜角測定装置の検出結果に基づき前記整準部を駆動し、前記第2傾斜角測定装置が検出する傾斜角が前記第1傾斜角測定装置が検出可能な範囲となる迄粗整準を実行し、該第1傾斜角測定装置の検出結果に基づき前記測定装置本体を水平に整準する測定装置に係るものである。   The present invention also includes a leveling unit, a measuring device main body provided in the leveling unit, a control unit, the tilt angle measuring device as the first tilt angle measuring device, and the first tilt angle measuring device. A second tilt angle measuring device that detects a wide range of tilt angles and is more responsive than the first tilt angle measuring device; and includes the control unit, the first tilt angle measuring device, and the second tilt angle measuring device. The angle measuring device is provided in the measuring device main body, and the control unit drives the leveling unit based on the detection result of the second tilt angle measuring device, and the tilt angle detected by the second tilt angle measuring device is The measurement apparatus according to the present invention performs rough leveling until the first tilt angle measuring device reaches a detectable range, and leveles the measuring device main body horizontally based on a detection result of the first tilt angle measuring device. is there.

更に又本発明は、前記制御部は、前記測定装置の設置時に前記第2傾斜角測定装置の検出結果に基づき前記整準部により、前記測定装置本体を整準可能かどうかを判断し、整準不能な場合に設置姿勢の変更或は設置位置の変更を告知する測定装置に係るものである。   Furthermore, in the present invention, the control unit determines whether or not the measuring device main body can be leveled by the leveling unit based on the detection result of the second tilt angle measuring device when the measuring device is installed. The present invention relates to a measuring device that notifies a change in installation posture or a change in installation position when it is not possible.

本発明によれば、自由液面を形成する液体が封入された円盤状の容器と、前記自由液面に検出光を入射させる発光源と、前記自由液面で反射した検出光を受光する受光素子と、該受光素子からの検出信号に基づき前記自由液面の傾斜を検出する傾斜角測定装置であって、前記容器は底部に、該容器の中心と同心に形成された溝と、前記容器の中心に形成され、前記溝より隆起した中央部とを有し、前記液体は前記溝を充填し、前記中央部で最浅部を形成する様に貯溜されたので、前記底部の形状により前記液体の流動に対して抵抗が与えられ、振動抑制効果が発揮される。   According to the present invention, a disk-shaped container in which a liquid forming a free liquid surface is enclosed, a light emission source that makes detection light incident on the free liquid surface, and a light reception that receives the detection light reflected by the free liquid surface An inclination angle measuring device for detecting an inclination of the free liquid level based on a detection signal from the light receiving element, wherein the container has a groove formed in a bottom portion concentrically with a center of the container, and the container And the liquid is stored so as to fill the groove and form the shallowest part at the center. Resistance is given to the flow of the liquid, and the vibration suppressing effect is exhibited.

又本発明によれば、前記溝に流れ抵抗要素を等間隔で複数突設し、該流れ抵抗要素は、前記液体中に没する様構成されたので、前記流れ抵抗要素により、前記液体の流動に対して抵抗が与えられ、振動抑制効果が発する。   According to the present invention, a plurality of flow resistance elements are provided at equal intervals in the groove, and the flow resistance elements are configured to be submerged in the liquid. Is given resistance, and a vibration suppressing effect is produced.

又本発明によれば、前記流れ抵抗要素の上に、前記溝を覆うリング状の流動抑止板が設けられ、該流動抑止板の内縁には等間隔で複数の欠切部が形成され、前記流動抑止板は、前記液体中に没する様になっているので、前記流動抑止板が前記液体の流動に対して抵抗を与え、振動抑制効果が発する。   According to the present invention, a ring-shaped flow restraining plate that covers the groove is provided on the flow resistance element, and a plurality of notches are formed at equal intervals on the inner edge of the flow restraining plate, Since the flow suppression plate is submerged in the liquid, the flow suppression plate provides resistance to the flow of the liquid, and a vibration suppression effect is generated.

又本発明によれば、加速度センサを更に具備し、前記受光素子による傾斜角検出範囲を超えた場合は、前記加速度センサの検出結果により傾斜角が検出されるので、広範囲で傾斜角が検出でき、而も高精度で水平を検出できる。   In addition, according to the present invention, when an acceleration sensor is further provided and the inclination angle detection range by the light receiving element is exceeded, the inclination angle is detected based on the detection result of the acceleration sensor, so that the inclination angle can be detected in a wide range. Horizon can be detected with high accuracy.

又本発明によれば、整準部と、該整準部に設けられた測定装置本体と、制御部と、第1傾斜角測定装置としての前記傾斜角測定装置と、前記第1傾斜角測定装置より広範囲の傾斜角を検出し、更に該第1傾斜角測定装置より高応答性の第2傾斜角測定装置とを具備し、前記制御部と、前記第1傾斜角測定装置と、前記第2傾斜角測定装置とは前記測定装置本体に設けられ、前記制御部は前記第2傾斜角測定装置の検出結果に基づき前記整準部を駆動し、前記第2傾斜角測定装置が検出する傾斜角が前記第1傾斜角測定装置が検出可能な範囲となる迄粗整準を実行し、該第1傾斜角測定装置の検出結果に基づき前記測定装置本体を水平に整準するので、測定装置に於ける自動整準を高精度で短時間に実行することができる。   According to the invention, the leveling unit, the measuring device main body provided in the leveling unit, the control unit, the tilt angle measuring device as the first tilt angle measuring device, and the first tilt angle measurement are provided. And a second tilt angle measuring device that is more responsive than the first tilt angle measuring device, and includes the control unit, the first tilt angle measuring device, and the first tilt angle measuring device. The two tilt angle measuring device is provided in the measuring device main body, and the control unit drives the leveling unit based on the detection result of the second tilt angle measuring device, and the tilt detected by the second tilt angle measuring device. Since the rough leveling is executed until the angle is in a range that can be detected by the first tilt angle measuring device, and the measuring device main body is leveled based on the detection result of the first tilt angle measuring device, the measuring device Automatic leveling can be performed with high accuracy in a short time.

更に又本発明によれば、前記制御部は、前記測定装置の設置時に前記第2傾斜角測定装置の検出結果に基づき前記整準部により、前記測定装置本体を整準可能かどうかを判断し、整準不能な場合に設置姿勢の変更或は設置位置の変更を告知するので、前記測定装置の設置作業を迅速に行うことができるという優れた効果を発揮する。   Furthermore, according to the present invention, the control unit determines whether the measuring device main body can be leveled by the leveling unit based on the detection result of the second tilt angle measuring device when the measuring device is installed. When the leveling is impossible, the change of the installation posture or the change of the installation position is notified, so that an excellent effect that the installation work of the measuring device can be performed quickly is exhibited.

本発明の第1の実施例に係る傾斜角測定装置の断面図である。It is sectional drawing of the inclination-angle measuring apparatus which concerns on 1st Example of this invention. 該実施例に係る傾斜角測定装置の部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of the inclination-angle measuring apparatus which concerns on this Example. 該実施例の光学系を示す立面概略図である。It is an elevational schematic diagram showing the optical system of the example. 該実施例の光学系を示す平面概略図である。It is a plane schematic diagram showing the optical system of the example. (A)は該実施例の傾斜角測定装置の容器の断面図であり、(B)は該容器が傾いた状態を示す断面図である。(A) is sectional drawing of the container of the inclination-angle measuring apparatus of this Example, (B) is sectional drawing which shows the state which this container inclined. 第2の実施例に係る傾斜角測定装置の容器の平面図である。It is a top view of the container of the inclination-angle measuring apparatus which concerns on a 2nd Example. 該容器の断面斜視図である。It is a cross-sectional perspective view of this container. 流動抑止板が取付けられた第3の実施例に係る傾斜角測定装置の容器の平面図である。It is a top view of the container of the inclination-angle measuring apparatus which concerns on the 3rd Example with which the flow suppression board was attached. 流動抑止板が取付けられた前記容器の断面斜視図である。It is a cross-sectional perspective view of the said container with which the flow suppression board was attached. 流動抑止板が取付けられた第3の実施例の変形例に係る前記容器の平面図である。It is a top view of the said container which concerns on the modification of a 3rd Example with which the flow suppression board was attached. 本実施例に於ける振動環境下の減衰特性を示す図である。It is a figure which shows the damping characteristic under the vibration environment in a present Example. 本発明の実施例に係る測定装置の断面図である。It is sectional drawing of the measuring apparatus which concerns on the Example of this invention. 該測定装置の制御ブロック図である。It is a control block diagram of this measuring device. (A)は整準部の模式図、(B)は整準部と測定装置本体との関係を示す模式図、(C)は測定装置本体が整準部に対して回転した状態を示す模式図である。(A) is a schematic diagram of the leveling unit, (B) is a schematic diagram showing a relationship between the leveling unit and the measuring device main body, and (C) is a schematic diagram showing a state in which the measuring device main body is rotated with respect to the leveling unit. FIG. 本実施例に係る測定装置の自動整準のフローチャートである。It is a flowchart of the automatic leveling of the measuring apparatus which concerns on a present Example.

以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1〜図4を参照して本発明の第1の実施例に係る傾斜角測定装置を説明する。   A tilt angle measuring apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

傾斜角測定装置1は、高精度の水平を検出する、或は水平からの傾斜角を検出するものであり、チルトセンサとして使用される。更に、該傾斜角測定装置1の検出可能な傾斜角は、例えば水平に対して±2゜となっている。   The tilt angle measuring apparatus 1 detects high-precision horizontal or detects a tilt angle from the horizontal, and is used as a tilt sensor. Furthermore, the detectable tilt angle of the tilt angle measuring apparatus 1 is, for example, ± 2 ° with respect to the horizontal.

サポートブロック3の上面に液密な容器4が設けられる。該容器4は、内部に円盤状の空間5を形成し、該空間5には所定の粘性を有する透明な液体6が封入されている。該液体6としては、シリコンオイル等が用いられる。   A liquid-tight container 4 is provided on the upper surface of the support block 3. The container 4 forms a disk-like space 5 therein, and a transparent liquid 6 having a predetermined viscosity is sealed in the space 5. As the liquid 6, silicon oil or the like is used.

前記空間5は、封入される液量に対して充分大きな容積となっており、前記傾斜角測定装置1が水平な状態、傾斜した状態のいずれの状態でも、前記液体6は自由液面6aを形成する。   The space 5 has a sufficiently large volume with respect to the amount of liquid to be sealed, and the liquid 6 has a free liquid level 6a regardless of whether the inclination angle measuring device 1 is in a horizontal state or in an inclined state. Form.

前記容器4の底面には検出光用の光路孔7が設けられ、該光路孔7は前記容器4の中心線と同心の軸心を有しており、該光路孔7には集光レンズ8、1/4λ板14が設けられている。前記集光レンズ8の光軸9は前記光路孔7の軸心と合致している。   An optical path hole 7 for detection light is provided on the bottom surface of the container 4, and the optical path hole 7 has an axis that is concentric with the center line of the container 4. A quarter-λ plate 14 is provided. The optical axis 9 of the condenser lens 8 coincides with the axis of the optical path hole 7.

前記サポートブロック3の内部には直交する2つの光路が形成され、該2つの光路は前記光軸9と直交する平面内に配置される。該光軸9と直交する平面との交点の位置には、反射鏡11が設けられる。   Two orthogonal optical paths are formed inside the support block 3, and the two optical paths are arranged in a plane orthogonal to the optical axis 9. A reflecting mirror 11 is provided at the point of intersection with the plane perpendicular to the optical axis 9.

前記2つの光路の内、1方の光路の中心は前記反射鏡11の反射光軸12に沿って形成されており(図1、図3参照)、該反射光軸12上には前記反射鏡11側から集光レンズ13、偏光ビームスプリッタ15、受光素子16が配設されている。   The center of one of the two optical paths is formed along the reflection optical axis 12 of the reflection mirror 11 (see FIGS. 1 and 3), and the reflection mirror is disposed on the reflection optical axis 12. A condenser lens 13, a polarizing beam splitter 15, and a light receiving element 16 are disposed from the 11th side.

前記偏光ビームスプリッタ15は、所定の偏光面を有する直線偏光を透過し、該直線偏光に対して90゜異なる偏光面の直線偏光を反射する特性を有する。   The polarizing beam splitter 15 has a characteristic of transmitting linearly polarized light having a predetermined polarization plane and reflecting linearly polarized light having a polarization plane different from the linearly polarized light by 90 °.

前記受光素子16は配線基板17に実装され、該配線基板17を介して前記サポートブロック3の側面に固定されている。又、前記配線基板17には温度センサ18、加速度センサ19等が実装されている。   The light receiving element 16 is mounted on a wiring board 17 and fixed to the side surface of the support block 3 via the wiring board 17. A temperature sensor 18 and an acceleration sensor 19 are mounted on the wiring board 17.

前記受光素子16は、CCD、CMOSセンサ等が用いられ、CCD、CMOSセンサを構成する画素からの信号に基づき、検出光の受光位置の信号、更に画像信号を出力可能となっている。   The light receiving element 16 is a CCD, CMOS sensor or the like, and can output a signal of a light receiving position of detection light and further an image signal based on signals from pixels constituting the CCD, CMOS sensor.

前記2つの光路の内、他方の光路は投光光軸21に沿って形成され(図2、図4参照)、該投光光軸21は前記反射光軸12と交差し、この交差する位置に前記偏光ビームスプリッタ15が設けられている。従って、前記反射光軸12は、図2中、前記偏光ビームスプリッタ15に対し垂直な方向(紙面に対して垂直な方向)に延出している。   Of the two optical paths, the other optical path is formed along the light projecting optical axis 21 (see FIGS. 2 and 4), and the light projecting optical axis 21 intersects the reflected light axis 12, and this intersecting position. The polarization beam splitter 15 is provided. Accordingly, the reflected optical axis 12 extends in a direction perpendicular to the polarizing beam splitter 15 (direction perpendicular to the paper surface) in FIG.

前記投光光軸21上には、前記偏光ビームスプリッタ15側から偏光板24、チルトパターン22、コリメートレンズ23、LED光源(発光源)25が設けられ、該LED光源25は前記サポートブロック3の側面(上記した側面とは直交する面)に取付けられている。   On the light projecting optical axis 21, a polarizing plate 24, a tilt pattern 22, a collimating lens 23, and an LED light source (light emitting source) 25 are provided from the polarizing beam splitter 15 side. It is attached to a side surface (a surface orthogonal to the above-described side surface).

図2に於いて、前記LED光源25から発せられた検出光は前記コリメートレンズ23で集光され、前記チルトパターン22、前記偏光板24を透過する。該偏光板24を透過することで直線偏光、例えばP直線偏光となる。   In FIG. 2, the detection light emitted from the LED light source 25 is collected by the collimating lens 23 and passes through the tilt pattern 22 and the polarizing plate 24. By passing through the polarizing plate 24, linearly polarized light, for example, P linearly polarized light is obtained.

前記検出光は、前記偏光ビームスプリッタ15で紙面に対して垂直な方向に反射され、前記反射鏡11で上方に反射される。   The detection light is reflected by the polarizing beam splitter 15 in a direction perpendicular to the paper surface and reflected upward by the reflecting mirror 11.

前記検出光は、前記1/4λ板14を透過した後、前記集光レンズ8を通って前記自由液面6aに前記チルトパターン像を投影し、更に前記自由液面6aで反射される。前記傾斜角測定装置1が傾斜すると、前記自由液面6aは水平を維持するので、該自由液面6aは前記傾斜角測定装置1に対して相対的に傾斜する。   The detection light passes through the ¼λ plate 14, passes through the condenser lens 8, projects the tilt pattern image onto the free liquid surface 6a, and is further reflected by the free liquid surface 6a. When the tilt angle measuring device 1 is tilted, the free liquid level 6a is kept horizontal, so that the free liquid level 6a is tilted relative to the tilt angle measuring device 1.

前記自由液面6aの傾斜によって、前記検出光は光梃子の原理で傾斜角の2倍の角度を持って反射される。反射検出光は、前記1/4λ板14を透過した後、前記反射鏡11で反射され、前記集光レンズ13を透過して前記偏光ビームスプリッタ15に入射する。前記検出光は往路、復路で前記1/4λ板14を2度透過するので、反射検出光はS直線偏光となり、前記偏光ビームスプリッタ15を透過する。   Due to the inclination of the free liquid surface 6a, the detection light is reflected at an angle twice the inclination angle on the principle of optical insulator. The reflected detection light passes through the ¼λ plate 14, is reflected by the reflecting mirror 11, passes through the condenser lens 13, and enters the polarizing beam splitter 15. Since the detection light passes through the ¼λ plate 14 twice in the forward and return paths, the reflected detection light becomes S linearly polarized light and passes through the polarization beam splitter 15.

該偏光ビームスプリッタ15を透過した反射検出光は、前記受光素子16によって検出される。即ち、前記チルトパターン22が前記受光素子16に投影される。   The reflected detection light transmitted through the polarization beam splitter 15 is detected by the light receiving element 16. That is, the tilt pattern 22 is projected onto the light receiving element 16.

上記した様に、前記自由液面6aが傾斜することで、反射検出光は前記反射光軸12からずれた状態で前記受光素子16に受光される。前記反射光軸12の位置を基準として、受光位置の偏差を検出することで、前記自由液面6aが水平かどうか、更に該自由液面6aの傾斜角が検出できる。   As described above, when the free liquid surface 6 a is inclined, the reflected detection light is received by the light receiving element 16 in a state of being shifted from the reflected optical axis 12. By detecting the deviation of the light receiving position on the basis of the position of the reflected optical axis 12, it is possible to detect whether the free liquid level 6a is horizontal and the inclination angle of the free liquid level 6a.

更に、高精度に傾斜角を検出する場合は、ずれ量を前記チルトパターン22の像の変位から検出することで、高精度の角度検出が可能となる。   Further, when the tilt angle is detected with high accuracy, the shift amount is detected from the displacement of the image of the tilt pattern 22, thereby enabling highly accurate angle detection.

上記した様に、前記傾斜角測定装置1では、前記自由液面6aに傾斜時の揺れが残っていたり、或は該自由液面6aが振動を起していた場合は、検出光の反射方向に揺れ、振動の影響が現れ、検出誤差となる。   As described above, in the tilt angle measuring apparatus 1, when the free liquid level 6a remains shaken during tilting or the free liquid level 6a vibrates, the reflected direction of the detection light This causes a detection error due to the influence of vibration.

本実施例では、以下の如く、揺れ、振動が抑止される。   In this embodiment, shaking and vibration are suppressed as follows.

図5(A)、図5(B)により、本実施例に於ける前記容器4について、更に説明する。   With reference to FIGS. 5A and 5B, the container 4 in the present embodiment will be further described.

該容器4の底面には、前記光軸9を中心として、リング状の溝28が形成される。又、前記容器4の底面の中央部4a(前記光路孔7部分を含む)は、前記光軸9と直交する平面となっている。   On the bottom surface of the container 4, a ring-shaped groove 28 is formed around the optical axis 9. A central portion 4 a (including the optical path hole 7 portion) of the bottom surface of the container 4 is a plane orthogonal to the optical axis 9.

前記溝28の断面形状は、溝の中央部が最深部28aとなる様な略V字形状となっている。該最深部28aから前記中央部4aに至る範囲は、前記最深部28aからなだらかに隆起し前記中央部4aで接する凸曲面28bで構成されている。   The cross-sectional shape of the groove 28 is substantially V-shaped so that the central part of the groove becomes the deepest part 28a. The range from the deepest portion 28a to the central portion 4a is formed by a convex curved surface 28b that gently rises from the deepest portion 28a and contacts the central portion 4a.

前記容器4に貯溜される前記液体6は、前記溝28を満たし、更に前記中央部4a部分で所要の液深(最浅部)となる量である。ここで、最浅部の液深としては、例えば1mm程度とする。   The liquid 6 stored in the container 4 is an amount that fills the groove 28 and further reaches the required liquid depth (the shallowest part) at the central portion 4a. Here, the liquid depth of the shallowest part is, for example, about 1 mm.

前記容器4に前記溝28を形成し、該溝28から隆起した前記中央部4aを形成することで、検出光が前記自由液面6aに入射する部分の液深を可及的に浅くすることができる。   By forming the groove 28 in the container 4 and forming the central portion 4a raised from the groove 28, the liquid depth of the portion where the detection light is incident on the free liquid surface 6a is made as shallow as possible. Can do.

検出光の反射部分で液深が浅いことから、前記液体6の粘性抵抗(粘性摩擦)に起因する剪断力が前記自由液面6aに強く作用する。従って、微小な振動等が該自由液面6aに伝達されにくくなり、該自由液面6aでの振動による微小波が生じにくくなる。更に、液深が浅いことから大きな波は発生しにくい。従って、静止状態の安定性が向上する。   Since the liquid depth is shallow at the reflection portion of the detection light, a shearing force due to the viscous resistance (viscous friction) of the liquid 6 acts strongly on the free liquid surface 6a. Accordingly, minute vibrations or the like are hardly transmitted to the free liquid surface 6a, and minute waves due to vibrations on the free liquid surface 6a are hardly generated. Furthermore, since the liquid depth is shallow, it is difficult for large waves to be generated. Accordingly, the stability of the stationary state is improved.

次に、前記傾斜角測定装置1が傾斜した場合(図5(B))、図示では右側が上昇した場合を示している。   Next, when the tilt angle measuring apparatus 1 is tilted (FIG. 5B), the right side is raised in the drawing.

該傾斜角測定装置1が傾斜することで、前記液体6は右から左へ流動する。   When the tilt angle measuring device 1 is tilted, the liquid 6 flows from right to left.

前記溝28には充分な前記液体6が貯溜されているので、前記中央部4a部分の液深が浅くても充分な液体の移動量が確保できる。更に、前記最深部28aから前記中央部4a迄は、前記凸曲面28bによってなだらかに連続しているので、前記液体6の移動は円滑に行われる。従って、該液体6の移動による液体自体の振動等は抑止される。   Since the sufficient liquid 6 is stored in the groove 28, a sufficient amount of liquid movement can be ensured even if the liquid depth of the central portion 4a is shallow. Furthermore, since the deepest portion 28a to the central portion 4a are smoothly continuous by the convex curved surface 28b, the liquid 6 is smoothly moved. Therefore, the vibration of the liquid itself due to the movement of the liquid 6 is suppressed.

更に、傾斜による該液体6の流動は、前記中央部4aを乗越えて反対側の前記溝28に移動する。従って、前記中央部4aを乗越える過程で位置エネルギの消耗がある。   Further, the flow of the liquid 6 due to the inclination moves over the central portion 4a and moves to the groove 28 on the opposite side. Therefore, the potential energy is consumed in the process of getting over the central portion 4a.

更に、前記液体6が最浅部を通過する際は、流路断面積の最小部分を通過することになり、流路断面積が一定の場合に比べ流速が増大する。前記中央部4aから粘性抵抗、剪断力を強く受けることに加え、流速の増大は、粘性抵抗の増大となり、前記液体6の運動エネルギが消耗される。   Furthermore, when the liquid 6 passes through the shallowest portion, it passes through the minimum portion of the cross-sectional area of the flow path, and the flow velocity increases compared to the case where the cross-sectional area of the flow path is constant. In addition to receiving strong viscous resistance and shearing force from the central portion 4a, an increase in flow velocity results in an increase in viscous resistance, and the kinetic energy of the liquid 6 is consumed.

従って、前記傾斜角測定装置1が傾斜したことにより、前記液体6の流動が発生した場合、該液体6には減衰力が強く作用することになる。この為、液体の揺れ戻し等が抑止され、傾斜後、短時間で該液体6は安定し、測定が可能となる。   Accordingly, when the liquid 6 flows due to the inclination angle measuring device 1 being inclined, a damping force acts on the liquid 6 strongly. For this reason, the swing back of the liquid is suppressed, and the liquid 6 is stabilized in a short time after the tilting, and measurement is possible.

図6、図7に於いて、第2の実施例を説明する。又、図6、図7は、容器4について示している。尚、図6、図7中、図1、図2中で示したものと同等のものには同符号を付してある。   A second embodiment will be described with reference to FIGS. 6 and 7 show the container 4. In FIGS. 6 and 7, the same components as those shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals.

第2の実施例では、液体6の流動に対して一層抵抗を発生させることで、更に減衰効果を増大させたものである。   In the second embodiment, the damping effect is further increased by generating more resistance to the flow of the liquid 6.

第2の実施例では、溝28中に前記液体6の円滑な流動を抑止する為の、流れ抵抗要素31を設けている。   In the second embodiment, a flow resistance element 31 is provided in the groove 28 for suppressing the smooth flow of the liquid 6.

第2の実施例に示す、該流れ抵抗要素31は、前記溝28と同心である円弧形状をしており、円周4分割した位置に突設されている。前記流れ抵抗要素31の断面形状は、前記溝28の最深位置を頂点とする略5角形となっている。前記流れ抵抗要素31の上面の中央には突起32が形成されている。又、前記流れ抵抗要素31は、前記液体6に完全に没する大きさとなっている。   The flow resistance element 31 shown in the second embodiment has an arc shape that is concentric with the groove 28, and protrudes at a position divided into four circumferences. The cross-sectional shape of the flow resistance element 31 is a substantially pentagon with the deepest position of the groove 28 as a vertex. A protrusion 32 is formed at the center of the upper surface of the flow resistance element 31. The flow resistance element 31 is sized to be completely immersed in the liquid 6.

前記溝28に前記流れ抵抗要素31が設けられることで、前記容器4が振動した場合に前記溝28中の前記液体6の円滑な流動が妨げられる。この為、前記容器4の振動に伴う波の形成が抑制され、且つ前記液体6の揺れが抑制され、傾斜角測定装置1による傾き検出の安定性が向上する。更に、前記容器4が傾斜した場合は、やはり前記流れ抵抗要素31が前記液体6の流動に対して抵抗となり、揺れ戻し等が抑止され、傾斜後、短時間で該液体6は安定し、測定が可能となる。   Providing the flow resistance element 31 in the groove 28 prevents smooth flow of the liquid 6 in the groove 28 when the container 4 vibrates. For this reason, the formation of waves accompanying the vibration of the container 4 is suppressed, and the shaking of the liquid 6 is suppressed, and the stability of the inclination detection by the inclination angle measuring device 1 is improved. Further, when the container 4 is tilted, the flow resistance element 31 also becomes resistant to the flow of the liquid 6 and the swing back is suppressed, and after the tilt, the liquid 6 is stabilized in a short time, and the measurement is performed. Is possible.

尚、前記流れ抵抗要素31は、前記液体6の流動に対して抵抗を与えればよく、形状は上記円弧状に限らない。例えば、円柱状の突起を所定間隔で設けてもよい。   The flow resistance element 31 only needs to give resistance to the flow of the liquid 6, and the shape is not limited to the arc shape. For example, cylindrical protrusions may be provided at predetermined intervals.

図8、図9は、第3の実施例を示している。   8 and 9 show a third embodiment.

第3の実施例では、流動抑止板33が溝28を覆う様に設けられている。   In the third embodiment, a flow suppression plate 33 is provided so as to cover the groove 28.

前記流動抑止板33は中央部に円孔34を有し、全体形状としてリング形状となっている。前記流動抑止板33には突起32に対応する嵌合孔35が4箇所(円周4等分の位置)に設けられており、前記流動抑止板33は前記嵌合孔35が前記突起32に嵌合した状態で、取付けられる。   The flow suppression plate 33 has a circular hole 34 at the center, and has a ring shape as a whole. The flow suppression plate 33 is provided with four fitting holes 35 corresponding to the protrusions 32 (positions corresponding to four circumferences). The flow suppression plate 33 has the fitting holes 35 formed in the protrusions 32. Installed in a mated state.

前記流動抑止板33が取付けられた状態では、該流動抑止板33は完全に液体6中に没しており、又傾斜角測定装置1が傾斜した状態でも前記流動抑止板33は露出しない様に構成されている。   In a state where the flow suppression plate 33 is attached, the flow suppression plate 33 is completely submerged in the liquid 6, and the flow suppression plate 33 is not exposed even when the tilt angle measuring device 1 is tilted. It is configured.

該流動抑止板33には、前記嵌合孔35,35の間(円周4等分の位置)に内縁側から凸形状の欠切部36が形成されている。該欠切部36は、前記流動抑止板33が取付けられた状態で、中央部4aとの間に前記液体6が流出入する間隙37を形成する。   The flow restraining plate 33 is formed with a notched portion 36 having a convex shape from the inner edge side between the fitting holes 35 and 35 (positions corresponding to four equal circumferences). The notch 36 forms a gap 37 between the center portion 4a and the liquid 6 in and out with the flow restraining plate 33 attached.

前記流動抑止板33が設けられることで、容器4の内部全体に亘って液浅部が形成され、前記液体6の表面に波が発生するのが防止され、更に前記傾斜角測定装置1が傾斜した場合、前記液体6は前記間隙37を通して流動するので、流動抵抗が大きく、減衰効果が発揮される。尚、前記流動抑止板33自体減衰効果があるので、流れ抵抗要素31を省略し、前記流動抑止板33のみを設けてもよい。   By providing the flow restraining plate 33, a liquid shallow portion is formed over the entire interior of the container 4 to prevent a wave from being generated on the surface of the liquid 6, and the tilt angle measuring device 1 is further tilted. In this case, since the liquid 6 flows through the gap 37, the flow resistance is large and a damping effect is exhibited. Since the flow suppression plate 33 itself has a damping effect, the flow resistance element 31 may be omitted and only the flow suppression plate 33 may be provided.

図10は第3の実施例の変形例を示している。   FIG. 10 shows a modification of the third embodiment.

該変形例では流動抑止板33に形成した欠切部36の突出部位36aを突起32に嵌合可能とし、第3の実施例に対し、前記流動抑止板33を所要角度(図示では45゜)回転させて設けたものである。   In this modification, the projecting portion 36a of the notch 36 formed in the flow restraining plate 33 can be fitted into the projection 32, and the flow restraining plate 33 is at a required angle (45 ° in the drawing) with respect to the third embodiment. It is provided by rotating it.

前記突出部位36aを前記突起32に嵌合させることで、流れ抵抗要素31が前記欠切部36の位置となり、間隙37の実質的な開口面積が減少する。従って、より流動抵抗が増大し、減衰効果も増大する。又、嵌合孔35が全開され、該嵌合孔35からも液体6が流出入する為、流出入が分散され、該液体6の流動状態が平均化される。   By fitting the projecting portion 36 a to the protrusion 32, the flow resistance element 31 becomes the position of the notch 36, and the substantial opening area of the gap 37 is reduced. Accordingly, the flow resistance is further increased and the damping effect is also increased. Further, since the fitting hole 35 is fully opened and the liquid 6 flows in and out from the fitting hole 35, the outflow and inflow are dispersed, and the flow state of the liquid 6 is averaged.

如上の如く、本実施例では、減衰効果が大きいので、粘性の低い液体6を使用することが可能となる。粘性の低い該液体6を使用することは、追従性の向上に繋がり、前記傾斜角測定装置1を用いた装置での整準作業の作業性の向上が図れる。   As described above, in this embodiment, since the damping effect is large, it is possible to use the liquid 6 having a low viscosity. Use of the liquid 6 having a low viscosity leads to an improvement in followability, and an improvement in workability of leveling work in the apparatus using the tilt angle measuring apparatus 1 can be achieved.

従来のチルトセンサに用いられていた液体6の粘度としては、100cStであったが本実施例では、粘度が50cStの液体6を使用することができる。   The liquid 6 used in the conventional tilt sensor has a viscosity of 100 cSt, but in this embodiment, the liquid 6 having a viscosity of 50 cSt can be used.

更に又、粘性の低い液体6を使用することができるので、緯度の高い寒冷地での効率のよい使用が可能となる。   Furthermore, since the liquid 6 having a low viscosity can be used, efficient use in a cold region with a high latitude is possible.

図11は、振動環境下に於いて、上記した第2の実施例、第3の実施例に対応する振動抑止効果を示している。尚、図11中第2実施例、第3実施例には50cStのシリコンオイルが用いられ、従来のチルトセンサでは100cStのシリコンオイルが用いられた場合を示している。   FIG. 11 shows the vibration suppression effect corresponding to the second and third embodiments described above in a vibration environment. In FIG. 11, 50 cSt silicon oil is used in the second and third embodiments, and 100 cSt silicon oil is used in the conventional tilt sensor.

図11中、蓄積時間は、受光素子16から受光信号を取込んでいる時間(露光時間)を示し、エラー率は、振動環境下のエラー発生率(蓄積時間中に発生したチルトパターン読取りエラー発生率)を示している。又、従来のチルトセンサとは、液体を貯溜する容器の底面が平坦なものを示している。   In FIG. 11, the accumulation time indicates the time (exposure time) during which a light reception signal is captured from the light receiving element 16, and the error rate indicates the error occurrence rate under vibration environment (the occurrence of a tilt pattern reading error that occurred during the accumulation time). Rate). Further, the conventional tilt sensor indicates a flat bottom surface of a container for storing liquid.

図11に示される様に、従来のチルトセンサでは、前記液体6(粘性:100cSt)の減衰状態から蓄積時間が30msに設定されており、この蓄積時間では、振動環境下に於いてエラー発生率は27%となっている。   As shown in FIG. 11, in the conventional tilt sensor, the accumulation time is set to 30 ms from the attenuation state of the liquid 6 (viscosity: 100 cSt). With this accumulation time, the error occurrence rate in the vibration environment Is 27%.

これに対し、前記液体6の粘性を50cSt迄下げたにも拘らず、第2の実施例、第3の実施例では、振動環境下に於いてそれぞれ蓄積時間が42msでエラー発生率は25%、24%であり、蓄積時間が40ms以下であれば、従来のチルトセンサよりエラー発生率は低く、振動に対して良好な結果が得られている。   On the other hand, despite the fact that the viscosity of the liquid 6 is lowered to 50 cSt, in the second and third embodiments, the accumulation time is 42 ms and the error rate is 25% in the vibration environment. If the storage time is 40 ms or less, the error rate is lower than that of the conventional tilt sensor, and a good result with respect to vibration is obtained.

従って、前記液体6の粘度を低くすることが可能となり、低温環境下でも傾斜角測定装置1の高応答性が得られるという優れた効果を発揮する。   Therefore, the viscosity of the liquid 6 can be lowered, and an excellent effect that the high responsiveness of the tilt angle measuring apparatus 1 can be obtained even in a low temperature environment is exhibited.

図12、図13は本実施例に係る傾斜角測定装置1を具備した測定装置41を示している。又、図12は、測定装置の一例としてトータルステーションを示している。   12 and 13 show a measuring apparatus 41 provided with the tilt angle measuring apparatus 1 according to this embodiment. FIG. 12 shows a total station as an example of a measuring apparatus.

図12中、42は3脚等の測定装置用支持部を示し、43は整準部を示している。   In FIG. 12, reference numeral 42 denotes a support for a measuring device such as a tripod, and 43 denotes a leveling part.

測定装置本体44は、前記整準部43を介して前記支持部42に設けられており、前記測定装置本体44は前記整準部43に対して鉛直軸心を中心に回転可能となっている。   The measuring device main body 44 is provided on the support portion 42 via the leveling portion 43, and the measuring device main body 44 is rotatable about the vertical axis with respect to the leveling portion 43. .

前記測定装置本体44は、主に托架部45及び望遠鏡部46を具備している。該望遠鏡部46は水平軸47を介して前記托架部45に設けられ、前記望遠鏡部46は前記水平軸47を介して全周回転可能となっている。   The measurement apparatus main body 44 mainly includes a frame part 45 and a telescope part 46. The telescope unit 46 is provided on the mount unit 45 via a horizontal shaft 47, and the telescope unit 46 can be rotated all around via the horizontal shaft 47.

前記托架部45内部には、前記測定装置41を水平回転させる水平回転駆動部、前記望遠鏡部46を鉛直方向に回転駆動させる鉛直方向駆動部等から構成される駆動部48、水平角及び鉛直角を検出する方向角検出部49、又前記測定装置本体44の水平に対する傾斜角を検出する傾斜角測定装置50が設けられている。   Inside the gantry 45, a driving unit 48 including a horizontal rotation driving unit that horizontally rotates the measuring device 41, a vertical driving unit that rotates the telescope unit 46 in the vertical direction, a horizontal angle and a vertical A direction angle detector 49 for detecting the angle and an inclination angle measuring device 50 for detecting the inclination angle of the measuring device main body 44 with respect to the horizontal are provided.

更に、前記托架部45の内部には、制御部51が設けられ、該制御部51は前記傾斜角測定装置50からの信号を処理すると共に前記整準部43、前記駆動部48及び測距部53(後述)等を制御する。   Further, a control unit 51 is provided inside the rack unit 45, and the control unit 51 processes a signal from the tilt angle measuring device 50 and at the same time the leveling unit 43, the driving unit 48 and the distance measuring unit. The unit 53 (described later) and the like are controlled.

前記望遠鏡部46は、視準望遠鏡52、前記測距部53を有する。該測距部53は、前記視準望遠鏡52を介して測定対象物に対して測距光を射出し、測定対象物からの反射光を受光し、反射光の検出結果に基づき測距を行う様に構成されている。   The telescope unit 46 includes a collimating telescope 52 and the distance measuring unit 53. The distance measuring unit 53 emits distance measuring light to the measurement object via the collimating telescope 52, receives reflected light from the measurement object, and performs distance measurement based on the detection result of the reflected light. It is configured like this.

前記傾斜角測定装置50は、高精度の水平を検出する第1傾斜角測定装置としてのチルトセンサ54(図1に於いて傾斜角測定装置1として示されている)、広範囲の傾斜角を検出し、且つ高応答性で3軸方向の傾斜を検出する第2傾斜角測定装置としての加速度センサ55(図1に於いて加速度センサ19として示されている)を具備している。   The tilt angle measuring device 50 detects a wide range of tilt angles as a tilt sensor 54 (shown as the tilt angle measuring device 1 in FIG. 1) as a first tilt angle measuring device that detects high-precision horizontal. In addition, an acceleration sensor 55 (shown as the acceleration sensor 19 in FIG. 1) is provided as a second inclination angle measuring device that detects the inclination in the triaxial direction with high responsiveness.

図14は、前記整準部43の概略構成を示している。   FIG. 14 shows a schematic configuration of the leveling unit 43.

該整準部43は、3角形の頂点に位置する様、基準軸57、第1整準軸58、第2整準軸59が設けられ、前記測定装置本体44は、前記基準軸57を中心に任意の方向に自在に傾斜可能であり、前記第1整準軸58、前記第2整準軸59はそれぞれ第1整準モータ61、第2整準モータ62(図13参照)によって回転され、高さが調整されることによって、前記測定装置本体44が任意の方向に傾斜可能となっている。前記第1、第2整準モータ61,62には、第1、第2エンコーダ63,64(図13参照)が付属されており、回転数(高さ調整量)はエンコーダパルス数として、前記制御部51で監視する。   The leveling unit 43 is provided with a reference axis 57, a first leveling axis 58, and a second leveling axis 59 so as to be positioned at the apex of the triangle, and the measuring device main body 44 is centered on the reference axis 57. The first leveling shaft 58 and the second leveling shaft 59 are rotated by a first leveling motor 61 and a second leveling motor 62 (see FIG. 13), respectively. The measuring device main body 44 can be tilted in an arbitrary direction by adjusting the height. The first and second leveling motors 61 and 62 are attached with first and second encoders 63 and 64 (see FIG. 13), and the rotation speed (height adjustment amount) is set as the number of encoder pulses. Monitoring is performed by the control unit 51.

前記制御部51は、前記チルトセンサ54、前記加速度センサ55の検出結果に基づき前記整準部43を制御して、前記測定装置本体44の自動整準を行う。   The control unit 51 controls the leveling unit 43 based on the detection results of the tilt sensor 54 and the acceleration sensor 55 to automatically level the measuring apparatus main body 44.

尚、後述する様に、粗整準(例:±10′以内迄追込む整準)する場合は、前記加速度センサ55の検出結果が用いられ、精密整準(例:±30′′以内迄追込む整準)する場合は、前記チルトセンサ54の検出結果が用いられる。   As will be described later, in the case of rough leveling (for example, leveling to within ± 10 '), the detection result of the acceleration sensor 55 is used, and precision leveling (for example, to within ± 30' '). When leveling in), the detection result of the tilt sensor 54 is used.

前記測定装置41は、粗整準する場合(前記加速度センサ55が作用している状態)では、前記チルトセンサ54への電力供給を停止し、精密整準する場合(前記チルトセンサ54が作用している状態)では、前記加速度センサ55への電力供給を停止してもよい。前記チルトセンサ54、前記加速度センサ55に択一的に電力を供給することで電力を節約できる。   When the measuring device 41 performs rough leveling (when the acceleration sensor 55 is operating), the power supply to the tilt sensor 54 is stopped, and when the leveling is performed precisely (the tilt sensor 54 operates). The power supply to the acceleration sensor 55 may be stopped. By selectively supplying power to the tilt sensor 54 and the acceleration sensor 55, power can be saved.

尚、前記第2傾斜角測定装置として慣性誘導センサ(IMU)が用いられてもよい。   An inertial induction sensor (IMU) may be used as the second tilt angle measuring device.

以下、図14(A)〜図14(C)、図15を参照して自動整準について説明する。   Hereinafter, automatic leveling will be described with reference to FIGS. 14 (A) to 14 (C) and FIG.

前記測定装置41を所定の位置に設置する。設置後整準を開始する。   The measuring device 41 is installed at a predetermined position. Start leveling after installation.

尚、最初の整準は、前記測定装置本体44が前記整準部43に対して基準方向に向いているとする。即ち、該整準部43の基準方向と前記測定装置本体44の基準方向とが合致している。   In the first leveling, it is assumed that the measuring device main body 44 is oriented in the reference direction with respect to the leveling unit 43. That is, the reference direction of the leveling unit 43 and the reference direction of the measuring apparatus main body 44 are matched.

STEP:01 前記加速度センサ55によって、前記測定装置本体44の傾斜方向、粗傾斜角が検出される。   STEP: 01 The acceleration sensor 55 detects the inclination direction and the coarse inclination angle of the measurement apparatus main body 44.

STEP:02 検出結果は前記制御部51に入力され、粗検出角が、前記整準部43による整準範囲にあるかどうかが判断される。即ち、整準軸が機構的に駆動できる範囲は整準モータが回転できる範囲であり、且つモータ部のエンコーダパルスで管理される範囲である。現在の整準軸の位置は、前記第1、第2エンコーダ63,64のパルスカウント数から分り、上限又は下限迄の差分が駆動可能な範囲となる。前記制御部51が、「パルスカウント数」と「傾斜角」の相関データを持つことで、粗検出角が前記整準部43による整準範囲にあるかどうかが判断される。   (Step 02) The detection result is input to the control unit 51, and it is determined whether or not the rough detection angle is within the leveling range by the leveling unit 43. That is, the range in which the leveling shaft can be mechanically driven is the range in which the leveling motor can rotate and is managed by the encoder pulse of the motor unit. The current position of the leveling axis can be determined from the pulse count numbers of the first and second encoders 63 and 64, and the difference up to the upper limit or the lower limit can be driven. The control unit 51 has correlation data of “pulse count number” and “tilt angle”, so that it is determined whether or not the rough detection angle is within the leveling range by the leveling unit 43.

STEP:10 粗検出角が、前記整準部43による整準範囲を超えている場合は、前記制御部51はアラーム信号を発し、前記測定装置41の設置姿勢が不適切であり、前記支持部42を調整して姿勢の変更を促す告知を行い、或は設置場所の変更等、再設置が必要であることを告知する。   STEP: 10 When the rough detection angle exceeds the leveling range by the leveling unit 43, the control unit 51 issues an alarm signal, the installation posture of the measuring device 41 is inappropriate, and the support unit 42 is adjusted to notify the user of a change in posture, or a change in the installation location or the like is notified that re-installation is necessary.

STEP:03 更に、検出結果が前記チルトセンサ54による精密検出範囲内であるかどうか、即ち前記受光素子16による検出光の検出範囲であるかどうかが判断される。   (Step 03) Further, it is determined whether or not the detection result is within the precise detection range by the tilt sensor 54, that is, whether or not the detection result is within the detection range of the detection light by the light receiving element 16.

粗傾斜角が、前記チルトセンサ54の精密検出範囲内である場合は、STEP:06以降が実行され、粗傾斜角が、前記チルトセンサ54の精密検出範囲外である場合は、STEP:04以降が実行される。   If the coarse tilt angle is within the precise detection range of the tilt sensor 54, STEP: 06 or later is executed, and if the coarse tilt angle is outside the precise detection range of the tilt sensor 54, STEP: 04 or later. Is executed.

STEP:04 又、粗検出角が、前記整準部43による整準範囲内である場合は、検出された傾斜方向に基づき、前記第1整準軸58、前記第2整準軸59のどちらを調整すべきかが判断される。判断に基づき、前記制御部51は前記整準部43を駆動制御し、エンコーダパルスのカウント数を監視しながら前記第1整準モータ61、前記第2整準モータ62により調整すべき整準軸を回転し、粗整準を実行する。   STEP: 04 When the rough detection angle is within the leveling range by the leveling unit 43, whichever of the first leveling shaft 58 and the second leveling shaft 59 is based on the detected tilt direction. It is determined whether or not to adjust. Based on the determination, the control unit 51 drives and controls the leveling unit 43, and the leveling shaft to be adjusted by the first leveling motor 61 and the second leveling motor 62 while monitoring the number of encoder pulse counts. Rotate to perform coarse leveling.

STEP:05 前記加速度センサ55による傾斜角の検出が行われ、粗整準が完了したかどうかが判断される。粗整準の完了は、該加速度センサ55からの検出結果が、前記チルトセンサ54の検出範囲(精密検出範囲)に到達したかで判断される。   STEP: 05 The inclination angle is detected by the acceleration sensor 55, and it is determined whether or not the rough leveling is completed. Completion of rough leveling is determined based on whether the detection result from the acceleration sensor 55 has reached the detection range (precise detection range) of the tilt sensor 54.

STEP:06 精密検出範囲内であると判断されると、前記制御部51は前記チルトセンサ54からの信号に基づき、前記第1整準モータ61、前記第2整準モータ62により前記第1整準軸58又は前記第2整準軸59を微調整して精密整準を実行する。   STEP: 06 When it is determined that the value is within the precise detection range, the control unit 51 uses the first leveling motor 61 and the second leveling motor 62 to perform the first leveling based on the signal from the tilt sensor 54. Fine adjustment is performed by finely adjusting the quasi-axis 58 or the second leveling axis 59.

STEP:07 前記チルトセンサ54の検出結果に基づき水平かどうかが検出される。   STEP: 07 Based on the detection result of the tilt sensor 54, it is detected whether it is horizontal.

STEP:08 該チルトセンサ54からの検出結果に基づき、精密整準が完了すると、自動整準が完了する。前記制御部51はアラーム音、或は点滅表示を行う等して、自動整準が完了したことを作業者に告知する。   (Step 08) When the precision leveling is completed based on the detection result from the tilt sensor 54, the automatic leveling is completed. The control unit 51 notifies the operator that automatic leveling has been completed by, for example, displaying an alarm sound or blinking display.

次に、所定の測定が完了した後、前記測定装置41の設置位置を変え、測定を続行する場合について説明する。   Next, a case will be described in which after the predetermined measurement is completed, the installation position of the measurement device 41 is changed and the measurement is continued.

通常、予定した測定が完了した状態では、図14(C)が示す様に、前記測定装置本体44は前記整準部43に対してα角度回転している。従って、前記加速度センサ55の検出結果に基づき粗整準を行う場合、前記第1整準軸58、前記第2整準軸59のどちらを調整すべきかの判断は、前記回転角αが考慮されなければならない。   Normally, in the state where the scheduled measurement is completed, as shown in FIG. 14C, the measuring device main body 44 is rotated by an α angle with respect to the leveling unit 43. Therefore, when performing rough leveling based on the detection result of the acceleration sensor 55, the rotation angle α is taken into consideration in determining which of the first leveling axis 58 and the second leveling axis 59 should be adjusted. There must be.

前記整準部43に対する前記測定装置本体44の回転角は、前記方向角検出部49によって検出される。即ち、前測定が完了した時点の前記方向角検出部49によって検出された水平回転角が記憶される。   A rotation angle of the measuring device main body 44 with respect to the leveling unit 43 is detected by the direction angle detecting unit 49. That is, the horizontal rotation angle detected by the direction angle detection unit 49 when the previous measurement is completed is stored.

前記制御部51は、記憶された回転角と、前記加速度センサ55が検出する前記測定装置本体44の傾斜角、傾斜方向に基づき、前記第1整準軸58、前記第2整準軸59のどちらを調整すべきかを判断する。   The control unit 51 determines whether the first leveling shaft 58 and the second leveling shaft 59 are based on the stored rotation angle and the tilt angle and tilt direction of the measuring device main body 44 detected by the acceleration sensor 55. Determine which should be adjusted.

更に、判断結果に基づき、前記整準部43を制御駆動して整準を実行する。尚、整準作動については、STEP:04〜STEP:08迄の整準作動と同様である。   Furthermore, based on the determination result, the leveling unit 43 is controlled and driven to perform leveling. The leveling operation is the same as the leveling operation from STEP 04 to STEP 08.

上記した自動整準では、先ず、前記加速度センサ55の検出結果に基づき前記測定装置41が、整準可能かどうかが判断されるので、設置位置が適切でない場合は、直ちに再設置することが可能となる。従って、整準作動を実行した結果、整準できなかったと判断される場合に比して大幅に、整準時間の短縮が可能となる。   In the automatic leveling described above, first, it is determined whether or not the measuring device 41 is levelable based on the detection result of the acceleration sensor 55. If the installation position is not appropriate, it can be immediately reinstalled. It becomes. Therefore, the leveling time can be greatly reduced as compared with the case where it is determined that leveling cannot be performed as a result of the leveling operation.

更に、精密整準が可能な傾斜範囲となるまでは、高応答性の前記加速度センサ55の検出結果に基づき、整準が実行されるので、整準状態がリアルタイムで判断でき、精密整準が可能な傾斜範囲に至る迄の整準時間が大幅に短縮される。   Furthermore, since the leveling is executed based on the detection result of the highly responsive acceleration sensor 55 until the inclination range capable of precise leveling is reached, the leveling state can be determined in real time, and the leveling accuracy can be determined. Leveling time to reach the possible tilt range is greatly reduced.

又、前記測定装置41を再設置した場合でも、前記整準部43に対して前記測定装置本体44を基準位置にリセットする必要がなく、直ちに自動整準が可能であり、作業性がよく又整準時間が短縮される。   Even when the measuring device 41 is re-installed, it is not necessary to reset the measuring device main body 44 to a reference position with respect to the leveling unit 43, and automatic leveling can be performed immediately and workability is improved. Leveling time is shortened.

1 傾斜角測定装置
3 サポートブロック
4 容器
4a 中央部
6 液体
6a 自由液面
14 1/4λ板
15 偏光ビームスプリッタ
16 受光素子
22 チルトパターン
24 偏光板
25 LED光源
28 溝
31 流れ抵抗要素
33 流動抑止板
36 欠切部
41 測定装置
43 整準部
44 測定装置本体
46 望遠鏡部
48 駆動部
49 方向角検出部
51 制御部
54 チルトセンサ
55 加速度センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Inclination angle measuring device 3 Support block 4 Container 4a Center part 6 Liquid 6a Free liquid level 14 1/4 (lambda) board 15 Polarizing beam splitter 16 Light receiving element 22 Tilt pattern 24 Polarizing plate 25 LED light source 28 Groove 31 Flow resistance element 33 Flow suppression board 36 Notch 41 Measurement Device 43 Leveling Unit 44 Measurement Device Main Body 46 Telescope 48 Drive Unit 49 Direction Angle Detection Unit 51 Control Unit 54 Tilt Sensor 55 Acceleration Sensor

Claims (9)

自由液面を形成する液体が封入された円盤状の容器と、前記自由液面に検出光を入射させる発光源と、前記自由液面で反射した検出光を受光する受光素子と、該受光素子からの検出信号に基づき前記自由液面の傾斜を検出する傾斜角測定装置であって、前記容器は底部に、該容器の中心と同心に形成された溝と、前記容器の中心に形成され、前記溝より隆起した中央部とを有し、前記液体は前記溝を充填し、前記中央部で最浅部を形成する様に貯溜された傾斜角測定装置。   A disk-shaped container enclosing a liquid forming a free liquid surface, a light emitting source for making detection light incident on the free liquid surface, a light receiving element for receiving the detection light reflected by the free liquid surface, and the light receiving element An inclination angle measuring device for detecting the inclination of the free liquid level based on a detection signal from the container, wherein the container is formed at the bottom, a groove formed concentrically with the center of the container, and at the center of the container, A tilt angle measuring device having a central portion raised from the groove, and storing the liquid so as to fill the groove and form a shallowest portion at the central portion. 前記溝に流れ抵抗要素を等間隔で複数突設し、該流れ抵抗要素は、前記液体中に没する様構成された請求項1に記載の傾斜角測定装置。   The inclination angle measuring device according to claim 1, wherein a plurality of flow resistance elements are provided at equal intervals in the groove, and the flow resistance elements are configured to be immersed in the liquid. 前記流れ抵抗要素は、円弧状であり、上面が平らとなっている請求項2に記載の傾斜角測定装置。   The tilt angle measuring device according to claim 2, wherein the flow resistance element has an arc shape and has a flat upper surface. 前記流れ抵抗要素の上に、前記溝を覆うリング状の流動抑止板が設けられ、該流動抑止板の内縁には等間隔で複数の欠切部が形成され、前記流動抑止板は、前記液体中に没する様になっている請求項2又は請求項3のうちいずれか1つに記載の傾斜角測定装置。   A ring-shaped flow restraining plate that covers the groove is provided on the flow resistance element, and a plurality of notches are formed at equal intervals on the inner edge of the flow restraining plate. 4. The tilt angle measuring device according to claim 2, wherein the tilt angle measuring device is immersed inside. 前記流れ抵抗要素の周方向の位置と前記欠切部の周方向の位置とが一致している請求項4に記載の傾斜角測定装置。   The inclination angle measuring device according to claim 4, wherein a circumferential position of the flow resistance element and a circumferential position of the cutout portion coincide with each other. 前記流れ抵抗要素の周方向の位置と前記欠切部の周方向の位置とが異なっている請求項4に記載の傾斜角測定装置。   The inclination angle measuring device according to claim 4, wherein a circumferential position of the flow resistance element is different from a circumferential position of the notch. 加速度センサを更に具備し、前記受光素子による傾斜角検出範囲を超えた場合は、前記加速度センサの検出結果により傾斜角が検出される請求項1〜請求項6のうちいずれか1つに記載の傾斜角測定装置。   7. The apparatus according to claim 1, further comprising an acceleration sensor, wherein an inclination angle is detected based on a detection result of the acceleration sensor when the inclination angle detection range by the light receiving element is exceeded. Inclination angle measuring device. 整準部と、該整準部に設けられた測定装置本体と、制御部と、第1傾斜角測定装置としての請求項1〜請求項6のいずれか1つの傾斜角測定装置と、前記第1傾斜角測定装置より広範囲の傾斜角を検出し、更に該第1傾斜角測定装置より高応答性の第2傾斜角測定装置とを具備し、前記制御部と、前記第1傾斜角測定装置と、前記第2傾斜角測定装置とは前記測定装置本体に設けられ、前記制御部は前記第2傾斜角測定装置の検出結果に基づき前記整準部を駆動し、前記第2傾斜角測定装置が検出する傾斜角が前記第1傾斜角測定装置が検出可能な範囲となる迄粗整準を実行し、該第1傾斜角測定装置の検出結果に基づき前記測定装置本体を水平に整準する測定装置。   A leveling unit, a measuring device main body provided in the leveling unit, a control unit, the tilt angle measuring device according to any one of claims 1 to 6 as a first tilt angle measuring device, the first A tilt angle measuring device detects a wide range of tilt angles, and further includes a second tilt angle measuring device that is more responsive than the first tilt angle measuring device, the control unit, and the first tilt angle measuring device. The second tilt angle measuring device is provided in the measuring device main body, and the control unit drives the leveling unit based on a detection result of the second tilt angle measuring device, and the second tilt angle measuring device. Is performed until the tilt angle detected by the first tilt angle measuring device is in a range that can be detected by the first tilt angle measuring device, and the measuring device main body is leveled based on the detection result of the first tilt angle measuring device. measuring device. 前記制御部は、前記測定装置の設置時に前記第2傾斜角測定装置の検出結果に基づき前記整準部により、前記測定装置本体を整準可能かどうかを判断し、整準不能な場合に設置姿勢の変更或は設置位置の変更を告知する請求項8に記載の測定装置。   The control unit determines whether or not the measuring device main body can be leveled by the leveling unit based on the detection result of the second tilt angle measuring device when the measuring device is installed. The measuring apparatus according to claim 8, wherein a change in posture or a change in installation position is notified.
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