JP4588240B2 - 求心案内装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は測量機、特に測量機を基準点に正確に設置する場合の位置決め作業を容易にする求心案内装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
測量作業を行う際、最初に行うことは、基準点である基準点上に測量機を設置することである。
【0003】
図9、図10に於いて、従来の測量機、求心案内装置及び該測量機を基準点に設置する場合の手順について説明する。
【0004】
測量機1は基準点2の上方に三脚3を介して設置される。該三脚3は上端に前記測量機1が設置される脚頭4を有し、該脚頭4には前記測量機1が装着される装着孔(図示せず)が穿設されている。
【0005】
前記測量機1は整準機能を具備する基盤部5、該基盤部5に鉛直回転軸心Oを中心に回転自在に設けられた托架部6、該托架部6に水平軸心を中心に回転自在に設けられた望遠鏡部7から概略構成される。
【0006】
前記三脚3は前記装着孔が前記基準点2の直上に位置する様に、又前記脚頭4の上面が略水平となる様に設置される。
【0007】
次に、前記測量機1が前記脚頭4に設置され、求心案内装置により前記測量機1の正確な位置合わせが行われる。
【0008】
前記脚頭4には下側から定心桿8が螺着されており、前記脚頭4に設置された測量機1は前記定心桿8により軽く螺子止めされる。
【0009】
前記測量機1の回転軸11、前記定心桿8は中空となっている。前記測量機1には求心望遠鏡9が水平方向に設けられ、該求心望遠鏡9はミラー19を介し、前記回転軸11、定心桿8を通して下方を注視できる様になっている。
【0010】
前記定心桿8の下方には垂球掛け12が設けられており、該垂球掛け12に吊り糸13の長さを調整して垂球14を吊下げる。該垂球14の先端が前記基準点2と合致していなければ、前記定心桿8を緩め、前記三脚3上で前記測量機1をずらして前記垂球14が前記基準点2と合致する様に位置を調整する。調整が完了すると前記定心桿8を締めて前記測量機1を固定する。
【0011】
次に、軸立てと称される、測量機1を鉛直にする作業を行う。
【0012】
前記基盤部5に設けられている整準螺子10を回し、前記基盤部5上の円形気泡管16の泡が中心に来る様に前記基盤部5の姿勢を粗調整する。
【0013】
次に、前記求心望遠鏡9で正確に標識15の中心(基準点2)を視準する。前記求心望遠鏡9により正確に前記標識15を視準した後、再び前記整準螺子10を回して前記托架部6に設けられた棒状気泡管(図示せず)で軸立てを行う。この後、前記求心望遠鏡9による合わせと棒状気泡管による合わせを数回繰返し、測量機1の正確な垂直姿勢(軸立て)を得る。
【0014】
正確な軸立て作業が完了した後、測量が開始される。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】
測量機設置の最初の位置合わせに用いられる垂球14は金属製で重量があり、該垂球14を吊り糸13によって吊下げ、目標物が求心望遠鏡9の視野に入る程度に、粗く位置を合わせる目的で用いられる。吊り糸13は三脚3で決まる高さに応じて長さを変え、標識15等の基準点2のある地表近く迄垂球14を垂らして使われる。
【0016】
一般的には定心桿8の下から地表近く迄1m近い高さがある。三脚3は用途に応じては更に長く伸ばして使う場合もある。前記垂球14は基本的には静かに鉛直に垂らして使用する為、少しの風でも揺れ、又揺れ始めるとなかなか止まらない。この為、正確な位置を決定するのは煩雑で根気のいる作業であった。更に、求心望遠鏡9は視野が狭い為、基準点2の概略の位置がつかめないと、なかなか測量機1の基準位置を基準点2に合わせられないという問題もあった。
【0017】
本発明は斯かる実情に鑑み、垂球を使用することなく、風等の自然環境に影響されることなく簡単に測量機の設置が行える様にする。
【0018】
【課題を解決するための手段】
本発明は、整準部を有する測量機の所要位置にパターン投影部を固定的に取付け、該パターン投影部が球面状のハーフミラーと、該ハーフミラーにパターンを投影するパターン表示器とを具備し、ハーフミラーとパターン表示器により測量機の鉛直回転軸に一致する仮想鉛直基準線像が形成され、前記整準部の調整で前記仮想鉛直基準線像を鉛直下方にある基準点に一致させる求心案内装置に係り、又測量機の所要位置にパターン投影部を揺動自在に吊下げ、該パターン投影部が球面状のハーフミラーと、該ハーフミラーにパターンを投影するパターン表示器とを具備し、ハーフミラーとパターン表示器により仮想鉛直基準線像が形成される様構成した求心案内装置に係り、又測量機の所要位置にパターン投影部を揺動自在に吊下げ、該パターン投影部が球面状のハーフミラーと、該ハーフミラーと一体に動きハーフミラーにパターンを投影する第1のパターン表示器と、前記測量機側に固定され、前記ハーフミラーに第2のパターンを投影する第2のパターン表示器とを具備し、ハーフミラーと第1のパターン表示器により仮想鉛直基準線像が形成され、ハーフミラーと第2のパターン表示器により測量機の鉛直回転軸心Oと合致する仮想基準線像が形成される様構成した求心案内装置に係り、又パターン表示器がパターンを形成したマスクと、該マスクを透して照射する光源から構成された求心案内装置に係り、又前記マスクにはスリットが形成され、前記光源はLEDである求心案内装置に係り、又パターン表示器がパターンを形成したマスクと、該マスクを透して照射する光源から構成され、第1のパターン表示器と第2のパターン表示器とで光源の色を変えた求心案内装置に係り、又形成される仮想鉛直基準線像と共に高さ方向の位置を表す文字又は記号が形成される求心案内装置に係るものである。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態を説明する。
【0020】
本発明は、測量機の鉛直回転軸心と合致する仮想鉛直基準線像を実際の背景に重ね合わせて形成し、仮想鉛直基準線像と基準位置との関係を観察しつつ、仮想鉛直基準線像が基準位置に合致する様調整作業を進めるものである。
【0021】
先ず、図1に於いて本発明の原理を説明する。
【0022】
測量者の視野をカバーするに充分な大きさを有する半透明球面反射鏡22が設けられ、該半透明球面反射鏡22に対向して基準線パターン21を投影するパターン表示器23が設けられる。
【0023】
該パターン表示器23には仮想鉛直基準線像を形成する為の基準線パターン21が表示される様になっており、前記パターン表示器23に表示された基準線パターン21は前記半透明球面反射鏡22に投影され、更に該半透明球面反射鏡22で測量者に向かって反射され、測量者は該半透明球面反射鏡22で反射され形成される基準線パターン21の虚像を視認する様になっている。
【0024】
該基準線パターン21の虚像が形成される位置は測量機の鉛直回転軸心Oと合致する様、前記半透明球面反射鏡22に対する前記パターン表示器23の位置、投影方向が設定されている。従って、測量者は前記半透明球面反射鏡22を通して前記測量機の鉛直回転軸心O上に仮想鉛直基準線像を視認する。
【0025】
尚、測量者は前記半透明球面反射鏡22を透して後述する標識15、更に基準点2も視認しており、仮想鉛直基準線像18と標識15、更に基準点2とが重合された状態を視認している。
【0026】
前記パターン表示器23に表示された基準線パターン21は一対一の対応で虚像を形成するので、任意の物平面(Xo,Yo,Zo)座標、即ち基準点2の位置に虚像を形成するには、前記パターン表示器23から発せられる光束が前記半透明球面反射鏡22で反射され、測量者の瞳に入射する際の前記光束の位置、反射される角度が決定されればよい。
【0027】
更に、前記半透明球面反射鏡22での反射位置、反射方向は前記物平面(Xo,Yo,Zo)座標から逆算することで求められる。即ち、該物平面(Xo,Yo,Zo)座標で虚像が形成されるとした場合は、測量者の瞳に入射する光束の方向が分かり、この光束と前記半透明球面反射鏡22との交点が前記パターン表示器23から発せられる光束の反射位置であり、又測量者の瞳に入射する光束の方向から前記パターン表示器23からの光束が前記半透明球面反射鏡22で反射する方向が分かる。
【0028】
而して、前記物平面(Xo,Yo,Zo)座標と前記測量者の瞳の位置が既知とすれば、前記半透明球面反射鏡22での光束の反射位置、該半透明球面反射鏡22での光束の反射角を求められた値となる様、前記パターン表示器23の位置{座標(X1,Y1,Z1)}、照射方向を決定すればよい。
【0029】
尚、上記説明は基準点2についてのみ説明したが、虚像が点でなく線分であっても、線分上の任意の2点について上記関係が満足される様にすれば同様にして前記パターン表示器23の位置、照射方向を求めることができる。
【0030】
次に、図2は測量機に本発明に係る求心案内装置を取付けた状態を示している。図2中、図9中で示したものと同等のものには同符号を付してあり、17は求心案内装置、18は仮想鉛直基準線像を示している。
【0031】
前記求心案内装置17は測量機1の測量者が見易い所要の位置に着脱可能であり、例えば托架部6の下部にいずれの方向にも自在に揺動可能な様に垂下される。
【0032】
図3、図4、図5により具体的に説明する。
【0033】
前記托架部6には水平に突出する支持軸25が設けられ、該支持軸25にパターン投影部26が垂設されている。該パターン投影部26は上端に前記支持軸25と直交する水平な吊下げ軸27を有している。前記支持軸25は上辺がナイフエッジ状の断面鋭角3角形をしており、前記吊下げ軸27は中央にV溝28が刻設され、該V溝28の頂角は前記支持軸25の頂角より充分大きな角度となっている。而して、前記吊下げ軸27は前記V溝28を介して前記支持軸25に載置され、前記パターン投影部26は図4に於いて、紙面の左右方向、紙面に対して垂直方向のいずれにも揺動自在となっている。
【0034】
前記パターン投影部26について説明する。
【0035】
下方に向って広がり扇形状に類似した形状の側板29,29が所要の間隔で平行に配設され、該側板29,29の上端に前記吊下げ軸27が設けられている。又、前記側板29,29の下端には球面のハーフミラー31が設けられ、該ハーフミラー31に対向してマスク32が設けられ、該マスク32の反ハーフミラー31側に光源33が設けられる。該光源33としては、例えばLEDが好都合であり、LEDは低電力で駆動でき、而も赤、青等の色が選択できる。前記マスク32にはスリット35が穿設され、該スリット35は鉛直線と平行な仮想面内に形成される。尚、明るい室外で、単に仮想鉛直基準線像を示すのみの場合には、必ずしも光源の必要はない。
【0036】
前記光源33からの光はマスク32を通過することでスリット光として、前記ハーフミラー31に投影される。而して、前記マスク32、前記光源33は前記パターン表示器23を構成する。又、前記側板29の下部にはバランサ34が設けられ、前記パターン投影部26は重力の作用で前記支持軸25の姿勢に拘らず、一定の姿勢が保たれる様になっている。尚、前記パターン投影部26の吊下げ部は、該パターン投影部26が自在に揺動できればよく、又直交する2の回転軸を有するジンバル構造でもよく、或は前記側板29の上端にフックを設け、前記支持軸25の先端にリングを設け、フックをリングに引っ掛ける様にしてもよい。
【0037】
以下、作用を説明する。
【0038】
三脚3の設置、該三脚3への測量機1の設置、該測量機1の整準については、従来と同様に行い、その後求心案内装置17による前記測量機1の水平方向の位置合わせを行う。
【0039】
支持軸25にパターン投影部26を吊下げる。該パターン投影部26は前記支持軸25に対していずれの方向にも揺動自在であり、又バランサ34の作用により前記パターン投影部26は鉛直姿勢が保持される。
【0040】
測量者が前記ハーフミラー31を注視することで、前記パターン表示器23より投影されたパターンについての虚像、即ち仮想鉛直基準線像18を視認することができる。又、測量者は前記ハーフミラー31を透して標識15等の背景も同時に見ており、前記仮想鉛直基準線像18は前記標識15、背景と重合した状態で視認される。尚、測量者の瞳位置は前記ハーフミラー31の曲面の延長上の位置にあることが好ましい。
【0041】
前記仮想鉛直基準線像18は鉛直となる様、又該仮想鉛直基準線像18が形成される位置は前記測量機1の鉛直回転軸心Oの所定点を通過する様に前記パターン表示器23とハーフミラー31との位置関係、該ハーフミラー31の曲率が設定され、更に前記バランサ34による前記パターン投影部26の重心位置が設定される。
【0042】
前記鉛直回転軸心Oの所定点としては、前記吊り糸13が係着される垂球掛け12の位置等である(図10参照)。
【0043】
測量者は前記仮想鉛直基準線像18の下端が前記標識15の基準点2と合致しているかどうか、或は前記仮想鉛直基準線像18が前記基準点2を通過しているかどうかを観察する。前記仮想鉛直基準線像18と基準点2に対してズレがあれば、定心桿8(図10参照)を緩めて、前記測量機1の水平方向の位置を調整する。
【0044】
前記仮想鉛直基準線像18を前記基準点2と合致させ、前記測量機1を前記定心桿8(図10参照)により最終的に固定する。前記測量機1の水平方向の位置合わせが完了すると、前記求心望遠鏡9による軸立てを行い、前記測量機1を鉛直とする。
【0045】
軸立てについては、従来例と同様であるので説明を省略する。
【0046】
上記、求心案内装置17は前記パターン投影部26を前記支持軸25より垂下した構成であるので、強風等では揺れる可能性があるが、前記パターン投影部26の揺動半径は小さく、特に垂球14を吊下げる吊り糸13に比べ著しく小さいので、減衰時間は極めて短い。更に、減衰時間を短くする為、前記パターン投影部26が振れた時に指等で振れを止めることも可能である。又、前記パターン投影部26を覆うカバー等を設ければ、風或は不注意で該パターン投影部26に触れた場合等で該パターン投影部26が振れることが防止できる。
【0047】
尚、前記マスク32を透明な板とし、板にスリットを印刷等してもよい、この場合、図2に示す様に高さ位置を示す目盛りを該マスク32に同時に印刷しておけば、測量者は前記仮想鉛直基準線像18で位置合わせを行うと共に前記測量機1の基準点2からの高さ調整も可能となる。又、前記光源33を省略し、前記マスク32を不透明板とし、該マスク32にスリットを穿設する代わりに直線を印刷してもよい。自然光の反射のみでは光量が少ない場合、該マスク32を照明してもよい。或は、蛍光塗料による印刷を行って視認性を向上させてもよい。
【0048】
図6〜図8に於いて、第2の実施の形態について説明する。
【0049】
該第2の実施の形態では、前記パターン表示器23の他に更に第2の第2パターン表示器39を具備したものである。
【0050】
図6〜図8中、図3〜図5中で示したものと同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。
【0051】
支持軸25よりマスク支持部材40が垂設され、該マスク支持部材40の下端にマスク32が固着され、光源33は該マスク32と対向して前記マスク支持部材40に設けられる。該マスク32にはスリット35が穿設され、前記光源33からの光が前記スリット35を通ってハーフミラー31に投影される。尚、前記マスク32は透明板に仮想鉛直基準線像、目盛り等を抜き印刷したものでもよい。
【0052】
前記マスク32、光源33の位置は形成される仮想基準線像18′の虚像が測量機1の鉛直回転軸心Oと合致する様に設定される。
【0053】
パターン投影部26を前記支持軸25に吊下げた状態で鉛直となる様、第2ハーフミラー38を前記ハーフミラー31に立設する。前記測量機1を鉛直状態で、前記第2ハーフミラー38の反射面に関して前記マスク32と対称に第2マスク37を設け、前記光源33に対して第2光源36を設ける。又、前記第2マスク37は透明板に鉛直基準線、目盛り、文字を抜いた状態の印刷をする。
【0054】
前記第2光源36、第2マスク37、第2ハーフミラー38の位置関係は、形成される仮想鉛直基準線像18が鉛直となる様に設定する。又、第2光源36、第2マスク37の位置は該第2マスク37に設けられたパターンが測量機1の鉛直状態で前記パターン表示器23により形成されるパターンと重合する様に位置関係が設定されている。
【0055】
前記光源33と第2光源36とは色を異ならせる。例えば、前記光源33が赤色を発する場合は、前記第2光源36は青色又は緑色を発する様にする。又、前記マスク32にはスリット35のみを設ける。而して、前記第2マスク37、第2光源36は第2の第2パターン表示器39を構成する。
【0056】
前記パターン表示器23からのパターンは前記第2ハーフミラー38を透過し、前記ハーフミラー31に反射され、測量者の瞳に入射し、仮想基準線像18′の虚像を形成し、又前記第2マスク37の目盛り、文字は前記第2ハーフミラー38、ハーフミラー31に順次反射され、測量者の瞳に入射し、仮想鉛直基準線像18を形成する。
【0057】
前記パターン表示器23、第2パターン表示器39により投影されたパターンは、仮想基準線像18′が赤で示され、仮想鉛直基準線像18が青又は緑で示されることで視認性は更に向上する。
【0058】
尚、パターンは仮想鉛直基準線像18、目盛り、文字に限らず、任意の図形、記号であってもよい。又、光源マスクに代え液晶表示装置としてもよい。
【0059】
以下、作用について説明する。
【0060】
三脚3の設置、該三脚3への測量機1の設置、該測量機1の整準については、従来と同様に行い、その後求心案内装置17による測量機1の水平方向の位置合せを行う。
【0061】
前記支持軸25にパターン投影部26を吊下げる。該パターン投影部26は前記支持軸25に対していずれの方向にも揺動自在であり、又バランサ34の作用により前記パターン投影部26は鉛直姿勢が保持される。
【0062】
前記光源33を消灯した状態とする。該光源33が消灯されることで、第2パターン表示器39による仮想鉛直基準線像18のみが形成される。
【0063】
該仮想鉛直基準線像18を前記基準点2に合致させることで前記測量機1の水平位置の調整を行う。水平位置合わせの手順については、第1の実施の形態と同様であるので説明を省略する。
【0064】
次に、前記光源33を点灯する。前記パターン表示器23による仮想基準線像18′と前記第2パターン表示器39による仮想鉛直基準線像18とが同時に形成され、而も異なった色で形成される。
【0065】
前記パターン表示器23は前記支持軸25に固定されるので、常に前記測量機1の鉛直回転軸心Oと合致する様に仮想基準線像18′が形成され、前記パターン投影部26は常に鉛直状態であるので、該パターン投影部26に固定された第2パターン表示器39は常に鉛直な仮想鉛直基準線像18を形成する。従って、前記測量機1が鉛直でない場合は、仮想基準線像18′と仮想鉛直基準線像18とは一致していない。
【0066】
前記測量機1の鉛直状態の調整は、測量者が求心案内装置17を覗き、仮想基準線像18′と仮想鉛直基準線像18とを一致させる様に前記測量機1を整準させればよい。
【0067】
而して、前記求心案内装置17により概略の軸立てを行うことができ、最後に求心望遠鏡9(図10参照)を用いて最終的な軸立てを行う。
【0068】
尚、前記求心案内装置17は托架部6に設けたが、基盤部5の該托架部6と一体に整準される部分に設けてもよい。
【0069】
以上は求心案内装置が測量機に揺動自在に設けられている場合を示したものであるが、求心案内装置は測量機に固定的に設けられていてもよい。このとき仮想鉛直基準線像は常に測量機の鉛直回転軸に一致させる。基準点上に測量機の鉛直回転軸を一致させるには、先ず、円形気泡管16を見ながら、整準螺子10を回し整準させる。整準により鉛直となった仮想鉛直基準線像が基準点2上に来る様に、基盤部5を水平方向にずらして調整する。求心案内装置で概略調整後、求心望遠鏡で最終的な位置合わせを行う。尚、基盤部5は従来例で示したと同様に水平2方向に調整可能な機能を有している。
【0070】
【発明の効果】
以上述べた如く本発明によれば、測量機がパターン投影部を有し、該パターン投影部が球面状のハーフミラーと、該ハーフミラーにパターンを投影するパターン表示器とを具備し、ハーフミラーとパターン表示器により仮想鉛直基準線像が形成される様構成したので、垂球を使用することなく、又風等の自然環境に影響されることなく、簡単、迅速に測量機の設置を行うことができ、又測量機の所要位置にパターン投影部を揺動自在に吊下げ、該パターン投影部が球面状のハーフミラーと、該ハーフミラーと一体に動きハーフミラーにパターンを投影する第1のパターン表示器と、前記測量機側に固定され、前記ハーフミラーに第2のパターンを投影する第2のパターン表示器とを具備し、ハーフミラーと第1のパターン表示器により仮想鉛直基準線像が形成され、ハーフミラーと第2のパターン表示器により測量機の鉛直回転軸心Oと合致する仮想基準線像が形成される様構成しているので、仮想鉛直基準線像により水平方向の位置合わせ、仮想鉛直基準線像と仮想基準線像との合わせにより測量機の軸立てを行え、簡単、迅速に測量機の設置を行うことができるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理図である。
【図2】本発明の実施の形態を示す全体図である。
【図3】本発明の実施の形態を示す骨子図である。
【図4】本発明の実施の形態を示す要部断面図である。
【図5】本発明の実施の形態を示す要部側面図である。
【図6】本発明の第2の実施の形態を示す骨子図である。
【図7】本発明の第2の実施の形態を示す要部断面図である。
【図8】本発明の第2の実施の形態を示す要部側面図である。
【図9】従来例を示す全体図である。
【図10】従来例の要部断面図である。
【符号の説明】
1 測量機
3 三脚
4 脚頭
5 基盤部
17 求心案内装置
23 パターン表示器
25 支持軸
26 パターン投影部
27 吊下げ軸
29 側板
32 マスク
33 光源
36 第2光源
37 第2マスク
39 第2パターン表示器
40 マスク支持部材
Claims (7)
- 整準部を有する測量機の所要位置にパターン投影部を固定的に取付け、該パターン投影部が球面状のハーフミラーと、該ハーフミラーにパターンを投影するパターン表示器とを具備し、ハーフミラーとパターン表示器により測量機の鉛直回転軸に一致する仮想鉛直基準線像が形成され、前記整準部の調整で前記仮想鉛直基準線像を鉛直下方にある基準点に一致させることを特徴とする求心案内装置。
- 測量機の所要位置にパターン投影部を揺動自在に吊下げ、該パターン投影部が球面状のハーフミラーと、該ハーフミラーにパターンを投影するパターン表示器とを具備し、ハーフミラーとパターン表示器により仮想鉛直基準線像が形成される様構成したことを特徴とする求心案内装置。
- 測量機の所要位置にパターン投影部を揺動自在に吊下げ、該パターン投影部が球面状のハーフミラーと、該ハーフミラーと一体に動きハーフミラーにパターンを投影する第1のパターン表示器と、前記測量機側に固定され、前記ハーフミラーに第2のパターンを投影する第2のパターン表示器とを具備し、ハーフミラーと第1のパターン表示器により仮想鉛直基準線像が形成され、ハーフミラーと第2のパターン表示器により測量機の鉛直回転軸心Oと合致する仮想基準線像が形成される様構成したことを特徴とする求心案内装置。
- パターン表示器がパターンを形成したマスクと、該マスクを透して照射する光源から構成された請求項2又は請求項3の求心案内装置。
- 前記マスクにはスリットが形成され、前記光源はLEDである請求項4の求心案内装置。
- パターン表示器がパターンを形成したマスクと、該マスクを透して照射する光源から構成され、第1のパターン表示器と第2のパターン表示器とで光源の色を変えた請求項3の求心案内装置。
- 形成される仮想鉛直基準線像と共に高さ方向の位置を表す文字又は記号が形成される請求項2又は請求項3の求心案内装置。
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2001
- 2001-04-04 JP JP2001105578A patent/JP4588240B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
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