JP4379876B2 - Surveyor with tilt function - Google Patents
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Description
本発明は、測量機を所定の設定角に傾斜させることができる傾斜機能付き測量機に関する。 The present invention relates to a surveying instrument with a tilt function capable of tilting a surveying instrument to a predetermined set angle.
従来のレベルプレーナは、本体上部に回転するロータを設け、ロータの射出窓から水平面内にレーザ光を出射して、水平面設定に用いる測量機である。このレベルプレーナから、水平面と傾斜した面内にレーザ光を出射して、傾斜面を設定するために傾斜機能の付いたものもある。 A conventional level planer is a surveying instrument that is provided for setting a horizontal plane by providing a rotating rotor at the top of a main body and emitting laser light into the horizontal plane from an emission window of the rotor. Some of these level planars have a tilting function in order to set an inclined surface by emitting laser light in a plane inclined with respect to a horizontal plane.
このような傾斜面を設定できる傾斜機能付きレベルプレーナは、後記特許文献1に開示されている。図6に、この傾斜機能付きレベルプレーナを示す。 A level planar with an inclination function capable of setting such an inclined surface is disclosed in Patent Document 1 described later. FIG. 6 shows the level planar with a tilt function.
このレベルプレーナは、駆動モータ15によって駆動される回転投光部3を備える。回転投光部3は、レーザダイオード76から出射されたレーザビームをプリズム18で水平面内又は設定された傾斜面内に投光し、水平面設定及び傾斜面設定をする平面が形成される。
The level planar includes a rotary light projecting unit 3 that is driven by a
レベルプレーナのケーシング5の上面の中央には貫通孔8が形成してあり、回転投光部3は貫通孔8に挿入され、回転投光部3の球面部11が貫通孔8に支持される。ケーシング5にはスクリューシャフト(ねじ軸)35が軸支されており、スクリューシャフトにはスライドナット(移動コマ)37が螺合している。回転投光部3には水平方向へ傾動アーム25が突設されており、傾動アーム25の先端のピン27とスライドナット37に設けられたピン38とが当接している。ここで、傾動モータ31を駆動するとスクリューシャフト35が回転し、スライドナット37が移動し、この移動が、ピン38、27、傾斜アーム25を介して回転投光部3に伝えられる。これで、回転投光部3を傾斜させることができる。
A through
このように、傾動モータ31、スクリューシャフト35、スライドナット37、ピン38、27、傾斜アーム25からなる傾動手段は、図6において紙面内で回転投光部3が傾斜角に設定され、回転投光部3を任意の向きへ傾斜させることができる。
As described above, the tilting means including the
さらに、回転投光部3の下部には、ロータ85と、スライドナット79と螺合する傾斜設定スクリュー78を支持する傾斜フレーム77とが取り付けられている。ロータ85にはエンコーダ86とチルトセンサ87が固定されている。エンコーダ86の回転は、CCDユニット91で読み取られる。CCDユニット91とエンコーダ86からなる角度検出器は、チルトセンサ87と回転投光器3のなす角を測定するもので、チルトセンサ87が角度0を示すときの前記角度検出器の検出角度も0となるように設定している。ロータ85からは水平方向に傾斜アーム89も突設されており、傾斜アーム89の先端に設けられたピン90とスライドナット79に設けられたピン80とが当接している。傾斜設定モータ82を駆動すると傾斜設定スクリュー78が回転し、スライドナット79が移動し、この移動が、ピン80、90、傾斜アーム89を介してロータ85を設定角だけ傾斜させることができる。
Further, a
ここで、回転投光部3の傾斜設定の動作について説明する。 Here, an operation of setting the inclination of the rotary light projecting unit 3 will be described.
まず、傾斜モータ31と傾斜設定モータ82を同時に駆動して、チルトセンサ87とCCDユニット91とエンコーダ86からなる角度検出器が、ともに角度0を検出するようにする。次に、CCDユニット91とエンコーダ86からなる角度検出器が設定角度を検出するまで、傾斜設定モータ82を駆動させる。次に、チルトセンサ87が角度0を示すまで、傾斜モータ31を駆動させる。これで、回転投光部3は設定角だけ傾斜されることになる。
First, the
もちろん、傾斜設定モータ82、傾斜設定スクリュー78、移動コマ79、ピン80、90、傾斜アーム89、ロータ85、エンコーダ86、CCDユニット91、チルトセンサ87からなる傾斜設定手段は、図6における紙面と直交方向にも設けられており、回転投光部3を任意の向きへ傾斜設定することができる。
しかしながら、前記特許文献1に開示された傾斜機能付きレベルプレーナは、傾動モータ31、スクリューシャフト35、スライドナット37、ピン38、27、傾斜アーム25からなる傾動手段を2組と、傾斜設定モータ82、傾斜設定スクリュー78、移動コマ79、ピン80、90、傾斜アーム89、ロータ85、エンコーダ86、CCDユニット91、チルトセンサ87等、多数の部品からなる傾斜設定手段を2組揃えるため、レベルプレーナが大型化して高価になるという問題があった。
However, the level planar with a tilt function disclosed in Patent Document 1 includes two sets of tilting means including a
本発明は、前記問題に鑑みてなされたものであり、大型化することなく且つ高価になることのない傾斜機能付きレベルプレーナを提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a level planar with a gradient function that does not become large and does not become expensive.
以上の課題を達成するために、請求項1に係る発明では、レーザ光を出射するとともに傾動可能な投光部支持体に回転自在に支持された回転投光部と、該回転投光部を傾動させる傾動手段と、前記回転投光部の傾斜角を検出する角度検出器と、該角度検出器の検出角度が設定角度になるように前記傾動手段を制御する傾斜制御器とを備えた傾斜機能付き測量機において、前記傾動手段は、前記投光部支持体に当接する移動コマと、該移動コマに螺合するねじ軸と、該ねじ軸を回転させるモータとからなり、前記角度検出器は、前記移動コマの位置を検出する位置センサからなることを特徴とする。 In order to achieve the above-described problems, in the invention according to claim 1, a rotary light projecting unit that emits laser light and is rotatably supported by a tiltable light projecting unit support , and the rotary light projecting unit are provided. Tilt comprising tilting means for tilting , an angle detector for detecting the tilt angle of the rotary light projecting unit, and a tilt controller for controlling the tilt means so that the detected angle of the angle detector becomes a set angle. In the surveying instrument with a function, the tilting means includes a moving piece abutting on the light projecting unit support, a screw shaft screwed to the moving piece, and a motor for rotating the screw shaft, and the angle detector Comprises a position sensor for detecting the position of the moving frame .
請求項2に係る発明では、請求項1に係る発明において、前記位置センサは、前記移動コマに固定された発光体と、該発光体の光を受光するCCDラインセンサと、前記移動コマに固定されるとともに前記発光体と前記ラインセンサの間に配置された衝立と、該衝立に設けられたスリットからなることを特徴とする。 In the invention according to claim 2 , in the invention according to claim 1 , the position sensor is fixed to the moving piece, a light emitter fixed to the moving piece, a CCD line sensor that receives light of the light emitting element, and the moving piece. And a partition disposed between the light emitter and the line sensor, and a slit provided in the partition.
請求項3に係る発明では、請求項2に係る発明において、前記スリットは複数設けられることを特徴とする。 The invention according to claim 3 is the invention according to claim 2 , wherein a plurality of the slits are provided.
以上詳細に説明したように、請求項1に係る発明によれば、角度検出器により回転投光部の傾斜角を検出し、該傾斜角が設定角度になるように傾斜制御器で傾動手段を制御することによって、回転投光部を任意の方向に設定角度で傾斜させることができるので、特許文献1に開示された従来レベルプレーナのように、多数の部品から構成される傾斜設定手段が不要になり、軽量小型で安価な傾斜機能付きレベルプレーナを得ることができる。 As described above in detail, according to the first aspect of the present invention, the tilt detector detects the tilt angle of the rotary light projecting unit with the angle detector, and the tilt controller controls the tilting means so that the tilt angle becomes the set angle. By controlling, the rotary light projecting unit can be tilted in an arbitrary direction at a set angle, so that a tilt setting means composed of a large number of parts is not required as in the conventional level planar disclosed in Patent Document 1. Thus, a light, small and inexpensive level planar with a tilt function can be obtained.
さらに、傾動手段は、回転投光部に当接する移動コマと、該移動コマに螺合するねじ軸と、該ねじ軸を回転させるモータとからなり、前記角度検出器は、前記移動コマの位置を検出する位置センサからなるから、ねじ軸を回転させると移動コマが移動し、移動コマに押圧されて投光部支持体が傾動し、さらに回転投光部が傾斜する。この際、移動コマの基準位置からの移動量から、回転投光部の傾斜角が求まるので、傾斜角の設定角度に応じた位置へ移動コマを移動させることにより、容易に回転投光部を設定角度に傾斜させることができる。また、本発明によれば、角度検出センサとして、特許文献1に開示された従来のレベルプレーナのようなエンコーダが不要になり、いっそう軽量小型で安価な傾斜機能付きレベルプレーナを得ることができる。 Et al of the tilting means comprises a moving piece which abuts the rotary light projecting unit, and a screw shaft screwed into said moving piece, a motor for rotating the screw shaft, the angle detector, said moving piece Therefore, when the screw shaft is rotated, the moving piece moves, is pressed by the moving piece, and the light projecting unit support is tilted, and further, the rotary light projecting unit is tilted. At this time, since the inclination angle of the rotary projector is obtained from the amount of movement of the moving piece from the reference position, the rotary projector can be easily moved by moving the moving piece to a position corresponding to the set angle of the inclination angle. It can be tilted to a set angle. In addition, according to the present invention, an encoder such as the conventional level planar disclosed in Patent Document 1 is not required as the angle detection sensor, and a lighter, smaller and cheaper level planar with a tilt function can be obtained.
請求項2に係る発明によれば、さらに、前記位置センサは、前記移動コマに固定された発光体と、該発光体の光を受光するCCDラインセンサと、前記移動コマに固定されるとともに前記発光体と前記ラインセンサの間に配置された衝立と、該衝立に設けられたスリットからなるから、発光体から発した光は、スリットを通過して、CCDラインセンサに入射し、CCDラインセンサへの光の入射位置から、移動コマの基準位置からの移動量を検出することができ、この移動量から回転投光部の傾斜角を算出することができる。したがって、本発明によれば、簡単な構成で高精度の角度検出が可能となり、高精度に傾斜角度を設定できる傾斜機能付きレベルプレーナを得ることができる。 According to the invention of claim 2 , the position sensor is further fixed to the moving piece, a light emitting body fixed to the moving piece, a CCD line sensor that receives light from the light emitting body, and the moving piece. Since it comprises a partition disposed between the light emitter and the line sensor and a slit provided in the partition, the light emitted from the light emitter passes through the slit and enters the CCD line sensor. The amount of movement of the moving frame from the reference position can be detected from the incident position of the light, and the tilt angle of the rotary projector can be calculated from this amount of movement. Therefore, according to the present invention, it is possible to detect a highly accurate angle with a simple configuration, and it is possible to obtain a level planar with a tilt function capable of setting a tilt angle with high accuracy.
請求項3に係る発明によれば、さらに、前記スリットは複数設けられるから、いずれかのスリットが目詰まりしても、それ以外のスリットを通過した光により、移動コマの位置を求めることができ、回転投光部の傾斜角を算出することができ、信頼性が高い傾斜機能付きレベルプレーナを得ることができる。 According to the third aspect of the present invention, since a plurality of the slits are provided, even if any of the slits is clogged, the position of the moving piece can be obtained by the light passing through the other slits. The tilt angle of the rotary light projecting unit can be calculated, and a level planar with a tilt function with high reliability can be obtained.
以下、本発明の好ましい実施例につき、測量機のうちレベルプレーナを例に、添付図面を参照して詳細に説明する。図1は、本発明の第1実施例に係るレベルプレーナの主要部の断面図である。図2は、発光体、スリット及びCCDラインセンサから構成される角度検出器を説明する図である。図3は、前記角度検出器で角度を測る方法を説明する図である。図4は、前記CCDラインセンサの出力を示す図である。図5は、前記移動コマの基準位置からの移動量と、回転投光部の傾斜角との関係を説明する図である。 Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, taking a level planer as an example of a surveying instrument. FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of a level planar according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram for explaining an angle detector including a light emitter, a slit, and a CCD line sensor. FIG. 3 is a diagram for explaining a method of measuring an angle with the angle detector. FIG. 4 is a diagram showing the output of the CCD line sensor. FIG. 5 is a diagram for explaining the relationship between the amount of movement of the moving frame from the reference position and the inclination angle of the rotary projector.
図1に示したように、このレベルプレーナ100は、図示しない駆動モータにより歯車112を介して、駆動される回転投光部110を備える。回転投光部110の下部は、ベアリング114を介在させて投光部支持体116に回転自在に取り付けられる。投光部支持体116の底にはレーザダイオード76が固定されており、レーザダイオード76から出射されたレーザビームLは、コリメータレンズ118で平行光線にされ、プリズム18で反射して、水平面内又は設定された傾斜面内に出射する。前記回転投光部110の駆動は、歯車112でなく、ベルトで回転させてもよい。また、コリメータレンズ118とレーザダイオード76との間に絞りを設けて、レーザビームLを出射してもよい。
As shown in FIG. 1, the
投光部支持体116の上端部外周は、球面軸受120を介して、図示しないレベルプレーナケーシングの底部122から立設された支柱124に固定された支持板126の貫通孔128に取り付けられている。これによって、投光部支持体116は、球面軸受120の中心である回転中心C回りに任意の方向へ回転可能になっている。投光部支持体116の上端には、傾斜アーム130が固定されている。この傾斜アーム130の傍らにはレベルプレーナケーシングに固定されたコ字型のフレーム132が設置されている。このフレーム132の上下フランジ132a、132b間にねじ軸134が垂設されており、このねじ軸134には移動コマ136が螺合しており、移動コマ136の一端に設けられた突部138が傾斜アーム130に当接している。ねじ軸134は、傾動モータ140により歯車142を介して回転させられる。
The outer periphery of the upper end portion of the light
ここで、傾動モータ140を駆動するとねじ軸134が回転し、移動コマ136が上下方向に移動し、この移動が傾斜アーム130を介して投光部支持体116に伝えられ、回転投光部110を球面軸受120の回転中心Cと突部138の先端とを結んだ方向に傾斜させることができる。このように、傾動モータ140、歯車142、ねじ軸134、移動コマ136、突部138から傾動手段が形成される。もちろん、この傾動手段は、図1における紙面と直交方向にも設けられてもよい。この場合は、X方向、Y方向の傾動手段により任意の方向に傾斜できるが、実用上は、回転中心Cと突部138の先端とを結ぶ方向に傾けることが実用的である。従って、本実施例では、このような実用的なものを採用し、傾斜方向を示す印(線、突部等)又は回転リング(図示省略)をレベルプレーナケーシングに設ける。
Here, when the tilting
投光部支持体116と図示しないレベルプレーナケーシングとの間には、移動コマ136に設けられた突部138と傾斜アーム130の先端とが常に当接するように付勢するため、図示しないバネが張設されている。
Between the light projecting
フレーム132には鉛直方向に沿ってCCDラインセンサ152が固定されている。移動コマ136のCCDラインセンサ152に面する部分には、発光体(LED)154が固定されている。発光体154の前面には、発光体154から発する光を通過させる複数のスリット160(図2、図3参照)を等間隔に設けた衝立156が、移動コマ136に連結片158によって固定されている。衝立156は、発光体154に正対するとともに、CCDラインセンサ152に平行で、中心のスリットを発光体154の正面に位置させる。発光体154と衝立156の間隔は5−10mm、衝立156とCCDリニアセンサ152との間隔は1mm程度が適当である。スリット160は、1本−複数本でよいが、3−5本くらいが適当である。
A
発光体154から出射された光は、図3に示したように、スリット160を通過して、CCDラインセンサ152の各ピクセル162に入力する。各スリット160を通過した光は、CCDラインセンサ152に対して、図4に示したような分布をしている。この分布から、各スリット160を通過した光が照射する部分の中心位置のピクセル番号を求める。そして、複数のスリット160のうち中心のスリット160を通過した光が照射する部分の中心位置のピクセル番号を求めると、このピクセル番号から発光体154の位置すなわち移動コマ136の位置が求まる。ピクセル番号とは、CCDラインセンサ152を構成する各ピクセル162に一端から他端に向けて順番に付した番号のことである。
As shown in FIG. 3, the light emitted from the
ところで、レベルプレーナ100は、予め図示しない整準装置によって整準してあるとする。すると、CCDラインセンサ152によって発光体154の位置、すなわち移動コマ136の位置、より正確には、図5に示したように、投光部支持体116の回転中心Cと同じ高さの基準位置Oから移動コマの136の突部138の先端が移動した移動量hが求まる。ここで、回転中心Cとの間の距離をLとすると、レベルプレーナ100により設定する傾斜面の水平面からの傾斜角θは、θ=tan−1(h/L)となる。
By the way, the level planar 100 is assumed to be leveled in advance by a leveling device (not shown). Then, the position of the
このように、発光体154とスリット160付きの衝立156とCCDラインセンサ152から、傾斜角θを検出する角度検出器が構成される。さらに、この角度検出器の検出角度と、図示しない入力手段から入力される傾斜角θの設定角度とに応じて、傾動モータ140を制御する傾斜角制御器150が備えられる。傾斜角制御器150に図示しない入力手段から傾斜角θの設定角度が入力されると、傾斜角制御器150は、設定角度を得るための移動コマ136の基準位置Oからの移動量hを、h=tanθと算出する。そして、傾斜角制御器150は、モータ142を回転させて、移動コマ136を移動させるとともに、角度検出器150で移動コマ136の移動量hを監視し、算出された移動量hを検出したところで、モータ142を停止させる。これで、レベルプレーナ100の設定する傾斜面は、水平面に対して設定した傾斜角θをなすことになる。
As described above, the
本実施例によれば、傾動モータ140、歯車142、ねじ軸134、移動コマ136、突部138からなる傾動手段と、発光体154、スリット付きの衝立156とCCDラインセンサ152からなる角度検出器150を各2組だけ揃えれば、回転投光部110を設定角度に傾斜させることができる。しかも、前記特許文献1に開示されたレベルプレーナの傾斜角設定手段のように多数の部品を必要とすることなく、軽量小型で安価な傾斜機能付きレベルプレーナ100を得ることができる。
According to the present embodiment, the tilting means including the tilting
ところで、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。たとえば、角度検出器は、前記実施例のものに限らず、移動コマ136の基準位置Oからの移動量hを検出できるものであれば、どのようなものでもよく、例えば、差動トランス、スライド式抵抗器等を用いることも可能である。また、角度検出器は、移動コマ136の移動量hを検出する以外にも、エンコーダのように、投光部支持体116の傾斜角θを直接検出するものであってもよい。さらに、前記実施例では、衝立156に3−5本のスリット160を設けたが、スリット160は1本でもよい。ただし、多数本のスリット160を設けると1本が目詰まりした場合や、CCDラインセンサ152がノイズを拾っても、角度検出可能となる利点がある。
By the way, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible. For example, the angle detector is not limited to the above-described embodiment, and any angle detector may be used as long as it can detect the amount of movement h of the moving
100 レベルプレーナ(測量機)
110 回転投光部
116 投光部支持体
134 ねじ軸(傾動手段)
136 移動コマ(傾動手段)
138 突部(傾動手段)
140 モータ(傾動手段)
142 歯車(傾動手段)
150 傾斜制御器
152 CCDラインセンサ(角度検出器)
154 発光体(角度検出器)
156 衝立(角度検出器)
160 スリット(角度検出器)
100 level planar (surveying instrument)
110 Rotating projector
116 light projecting
136 Moving piece (tilting means)
138 Projection (tilting means)
140 Motor (tilting means)
142 Gear (Tilting means)
150
154 Light emitter (angle detector)
156 Screen (angle detector)
160 Slit (Angle detector)
Claims (3)
前記傾動手段は、前記投光部支持体に当接する移動コマと、該移動コマに螺合するねじ軸と、該ねじ軸を回転させるモータとからなり、
前記角度検出器は、前記移動コマの位置を検出する位置センサからなることを特徴とする傾斜機能付き測量機。 A rotary light projecting unit that emits laser light and is rotatably supported by a tiltable light projecting unit support, tilting means that tilts the rotary light projecting unit, and an inclination angle of the rotary light projecting unit are detected. In a surveying instrument with an inclination function , comprising an angle detector and an inclination controller that controls the tilting means so that the detection angle of the angle detector becomes a set angle .
The tilting means comprises a moving piece that abuts on the light projecting portion support, a screw shaft that is screwed to the moving piece, and a motor that rotates the screw shaft.
The angle detector comprises a position sensor that detects the position of the moving piece .
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