JP5480849B2 - 経度／緯度十次元ｘｙｚデジタル表示分光計 - Google Patents

Description

本発明は経度/緯度十次元ＸＹＺデジタル表示分光計に関し、特に被測定物に直接設置することができるとともに、垂直、水平、角度等のＸＹＺ軸パラメータを測定し、補正を行うことができるため、複雑な操作や制限を省くことが可能な経度/緯度十次元ＸＹＺデジタル表示分光計に関する。

土木測量に使用される技術において、現在一般的に水平面上に正しく配置する必要がある物体（例えば、ドアパネルなど）に関して言うと、その多くは、ワイヤーで分銅をつるして垂直ラインを測定したり、或いは、気泡管台や透明プラスチックホースに水を入れて、水平レベルを測定したりしている。しかしながら、難しい角度ラインや角度面を測る際には、現在の技術では測るのが難しくなっている。現在、いくつかの効果的な測量機器が出てきているものの、非常に複雑で使いにくく、どのように使用するかに関する共通認識が得られていない。従って、使用者の素養や熟練度が低いことにより、目測を誤って、正確でなくなり、ドアパネルを密閉することができなくなることがある。このため、バイトを用いて、ドアとドアフレームを削ることにより、ようやくドアパネルを密閉させることができる。或いは、チョークラインを使った測定等、様々な技術測定方法があるが、これらの技術はいずれも部分的な測定に限定される。補助機器を使用することもできるが、測定するピントに関する共通認識を得られていない。特に、セオドライト、ビデオ機器、距離測定機器、高度測定機器、高精密機械や軍事の射程に用いられる水準儀などの測量機器は、水平のパラメータを得られるものの、垂直のパラメータは人によって差が出てしまう。

本発明は、フレーム上の撮像装置及び表示素子を用いるとともに、座標処理ユニットとＺ軸位置処理ユニットと総合データ表示素子を併せて使用することにより、羅針盤機構に対する正確な水平位置を計算して表示することができ、且つ十次元の角度を正確に判読することができる経度/緯度十次元ＸＹＺデジタル表示分光計を提供することを目的とする。

上述の目的を達するために、本発明のデジタル表示分光計は、主に、前記デジタル表示分光計の所定の位置に設けられた撮像装置と台座を備える。前記台座の上にはフレームが設けられ、前記台座とフレームの接合箇所の側辺には、Ｘ軸（Ｘ軸０度、−Ｘ軸０度）及びＹ軸（Ｙ軸０度、−Ｙ軸０度）の平面座標を観察できる複数の表示素子が設けられ、さらに、前記台座のＹＹ軸方向の両側は、リングフレームのＹＹ軸方向の第一位置決め軸受に枢設され、リングフレームのＸＸ軸方向の両側は第一位置決め孔を形成し、前記第一位置決め孔は、第一分銅を備えるケースのＸＸ軸方向の第二位置決め軸受に枢設され、ＹＹ軸方向の両側は、それぞれ第二位置決め孔を形成し、前記第二位置決め孔は、羅針盤機構のＹＹ軸方向の第三位置決め軸受に枢設され、前記羅針盤機構内には光線発射素子及び第二分銅が設けられ、前記光線発射素子は、Ｚ軸位置処理ユニット及び座標処理ユニットにデータリンクされ、さらに、前記座標処理ユニットは、表示素子にデータリンクされ、前記Ｚ軸位置処理ユニット及び座標処理ユニットは、総合データ表示素子にデータリンクされる。それにより、台座が被測定物上に置かれた際、重力と上述の構造により、第一分銅と第二分銅によって羅針盤機構は動かされ、羅針盤機構は十次元に方向自在に動いて水平基準面上で静止し、羅針盤機構は水平状態になる。その後、光線発射素子は、光線を垂直に発射し、さらに、撮像装置によって光線の映像がキャプチャーされ、座標処理ユニットによって水平基準面が計算され、表示素子によって現在のＸ軸とＹ軸を直交座標軸とする平面座標に直交する方向の座標軸であるＺ軸の傾斜角度が表示され（もし、Ｘ軸０度、Ｙ軸０度であれば、羅針盤機構が現在水平状態であることを示す）、また、撮像装置によって光線の映像がキャプチャーされて、Ｚ軸位置処理ユニットによってＺ軸の傾斜状態が計算・判読され（光線発射素子を上下垂直方向に照準を合わせることによって、Ｚ軸の傾斜角度の照合が行われる）、その後、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の傾斜は、総合データ表示素子により表示される。それにより、羅針盤機構は、東、西、南、北、東北、西南、東南、西北などの八方向に回転させることができ、円周垂直方向の経度と円周水平方向の緯度の二方向を合わせて、各角度を十次元で読み取ることができる。

本発明は、土木測量、ドアパネル、建築物、海上建築、装飾、ギフト、運動機材、科学、教材などに適用させることができ、さらに、河川の洪水、土砂崩れなどの災害予報にも運用することができる。

本発明による好ましい実施例を示した斜視図である。 本発明による好ましい実施例を示した分解図である。 本発明による好ましい実施例の使用状態を示した説明図である。 本発明の羅針盤機構がＺ軸で円周を描くように傾斜する状態を示した第１の説明図である。 本発明の羅針盤機構がＺ軸で円周を描くように傾斜する状態を示した第２の説明図である。 本発明の羅針盤機構がＺ軸で円周を描くように傾斜する状態を示した第３の説明図である。 本発明の羅針盤機構がＺ軸で円周を描くように傾斜する状態を示した第４の説明図である。 本発明の羅針盤機構がＺ軸で円周を描くように傾斜する状態を示した第５の説明図である。 本発明の羅針盤機構がＺ軸で円周を描くように傾斜する状態を示した第６の説明図である。 本発明の羅針盤機構がＺ軸で円周を描くように傾斜する状態を示した第７の説明図である。 本発明の羅針盤機構がＺ軸で円周を描くように傾斜する状態を示した第８の説明図である。 本発明の実施例１を示した説明図である。 本発明の実施例２を示した説明図である。 本発明の実施例３を示した説明図である。 本発明の実施例４を示した説明図である。

図１から図３を参照する。図１は、本発明による好ましい実施例を示した斜視図であり、図２は、本発明による好ましい実施例を示した分解図であり、図３は、本発明による好ましい実施例の使用状態を示した説明図である。図から分かるように、本発明によるデジタル表示分光計の所定の位置には、少なくとも一つの撮像装置が設けられる。また、デジタル表示分光計は、台座１と、リングフレーム２と、ケース３と、羅針盤機構４と、座標処理ユニット５と、Ｚ軸位置処理ユニット６とによって構成する。

台座１の上には、座標目盛りを備えるフレーム１１が設けられ、さらに、フレーム１１には撮像装置１１１が設けられる。また、台座１とフレーム１１の接合箇所の側辺には、Ｘ軸（Ｘ軸０度、−Ｘ軸０度）及びＹ軸（Ｙ軸０度、−Ｙ軸０度）の平面座標を観察できる複数の表示素子１２が設けられ、表示素子１２は、数字表示器、或いは、光線出力表示器である。

リングフレーム２のＹＹ軸方向の両側には、それぞれ、台座１のＹＹ軸方向に枢設される第一位置決め軸受２１が設けられ、リングフレーム２のＸＸ軸方向の両側は、それぞれ、第一位置決め孔２２を形成する。

ケース３のＸＸ軸方向の両側には、それぞれ、第一位置決め孔２２に枢設される第二位置決め軸受３１が設けられ、ケース３のＹＹ軸方向の両側は、それぞれ、第二位置決め孔３２を形成する。また、ケース３の底部には、第一分銅３３が設けられる。

羅針盤機構４のＹＹ軸方向の両側には、それぞれ、ケース３のＹＹ軸方向の第二位置決め孔３２に枢設される第三位置決め軸受４１が設けられる。羅針盤機構４内には、光線発射素子４２と第二分銅４５とが設けられ、羅針盤機構４の上には、少なくとも一つのポインター４３と、少なくとも一つの移動式バランスブロック４４が設けられる。

座標処理ユニット５は、表示素子１２及び光線発射素子４２にデータリンクされ、それにより、羅針盤機構４の水平面レベル上に基礎を置く東西南北とその周囲での各Ｚ軸０度の傾斜を計算して、表示素子１２で表示する。

Ｚ軸位置処理ユニット６は、光線発射素子４２とデータリンクされている。

また、台座１の上には、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸の傾斜角を表示する総合データ表示素子１３が設けられる。総合データ表示素子１３は、座標処理ユニット５と、Ｚ軸位置処理ユニット６にデータリンクされる。

図１から図１１を同時に参照する。図１は、本発明による好ましい実施例を示した斜視図であり、図２は、本発明による好ましい実施例を示した分解図であり、図３は、本発明による好ましい実施例の使用状態を示した説明図であり、図４から図１１は、本発明の羅針盤機構４がＺ軸で円周を描くように傾斜する状態を示した説明図である。図から分かるように、台座１を被測定物７の上に設置すると、ケース３内の第一分銅３３と、羅針盤機構４内の第二分銅４５が重力に引っ張られ、羅針盤機構４は水平にバランスがとれた状態になる。なお、羅針盤機構４は、第一位置決め軸受２１、第一位置決め孔２２、第二位置決め軸受３１、第二位置決め孔３２、第三位置決め軸受４１が相互に作動することにより、方向自在装置を形成することで、水平状態を達成できる。まず、被測定物７が既に水平にバランスがとれた状態である場合、撮像装置１１１と、光線発射素子４２から発射された光線（図４−１１に示される上下方向に伸びる太線）と、座標処理ユニット５とによって、羅針盤機構４のＸ軸、Ｙ軸に対する傾斜角度の判読を行う。もし、被測定物７が既に水平にバランスがとれた状態である時は、撮像装置１１１が光線発射素子４２から発射される光線の映像をキャプチャーし、座標処理ユニット５に送ることで、羅針盤機構４に対して計算・判読を行い、Ｘ軸、Ｙ軸の傾斜角がいずれも０度の時、信号が表示素子１２に送られ、０度と表示される。そして、それと同時に、撮像装置１１１は、キャプチャーされた上記光線の映像をＺ軸位置処理ユニット６に送り、Ｚ軸位置処理ユニット６はＺ軸の位置方向を判読する。もし、判読データとＺ軸位置処理ユニット６の内部関数が一致した場合は、羅針盤機構４が水平バランス点上（即ち、Ｘ軸０度、Ｙ軸０度、Ｚ軸０度の平面座標上のＺ軸０度）にあることを示しており、さらに、総合データ表示素子１３によって、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸の角度の数値が表示され、それにより、使用者が直接見ることができるようになる。しかも、需要に応じて、異なる方向に出力を行うことができ、垂直光線焦点データを総合データ表示素子１３から様々な方向に出力することができる（図４に図示）。もし、台座１に置かれた被測定物７が、水平にバランスがとれた状態でない場合は、羅針盤機構４は第一分銅３３及び第二分銅４５によって水平状態になり、羅針盤機構４と台座１には高さの落差が生じる。その後、光線発射素子４２が光線を発射し、撮像装置１１１によって撮像されて映像がキャプチャーされ、さらに、座標処理ユニット５によって光線と映像の相対的な位置が判読され、羅針盤機構４のＸ、Ｙ軸に対する角度の判読が行われる。そして、表示素子１２によって現在のＸ軸及びＹ軸の角度が表示される。正確に判読した結果、Ｘ軸、Ｙ軸の角度が負数であると判別した際、例えば、Ｘ１度、Ｙ０度、Ｚ０度の負数、或いは、Ｘ０度、Ｙ１度、Ｚ０度の負数である場合は、この時、移動式バランスブロック４４を羅針盤機構４上で調整してゼロに戻し、Ｚ軸座標のＺ０度を正しい数字に合わせることで（図５から図１２に図示）、十次元ＸＹＺの測定の共通認識性を実現させることができる。

（実施例１）
図１２を参照する。図１２は、本発明の実施例１を示した説明図である。図から分かるように、このデジタル表示分光計は、台座１ａと、台座１ａに枢設されたリングフレーム２ａと、リングフレーム２ａに枢設されたケース３ａと、ケース３ａに枢設された羅針盤機構４ａと、羅針盤機構４ａ内に設けられた光線発射素子４２ａにデータリンクされたＺ軸位置処理ユニット６ａとによって構成する。その内、Ｚ軸位置処理ユニット６ａは、警告発信素子６１ａにデータリンクされる。また、前記警告発信素子６１ａは、パソコンモニター６２ａ（正常時は、Ｚ０度＝Ｘ０度、Ｙ０度、Ｚ０度である）にデータリンクされ、災害予報システムにもなる。台座１ａが設置された位置の傾斜が羅針盤機構４ａの平面座標上に表示され、Ｚ軸位置処理ユニット６ａがＸ軸とＹ軸の平面座標上のＺ０度の角度が傾斜していると判読した時（例えば、Ｚ５度＝Ｘ０度、Ｙ０度、Ｚ５度は、パソコンモニター６２ａが監視している物体が５度傾斜していることを表している）、警告発信素子６１ａによって警告信号が発せられ、パソコンモニター６２ａによって、現在災害が発生しそうな位置が表示され、それにより、災害予防を達することができる。

（実施例２）
図１３を参照する。図１３は、本発明の実施例２を示した説明図である。図から分かるように、台座１ｂは、フロート８ｂに設けられ、それにより、川の流れの速さと水量を監視することができる。河川の流れが急になった時、羅針盤機構４ｂは、水の流れる速度が速くなり水量が多くなったことによる衝撃を受けて傾斜が生じ、座標処理ユニット５ｂ及びＺ軸位置処理ユニット６ｂが判読する角度が負数になる。それは、河川の流れが急になり、水量が増大したということを示している。このとき、警告発信素子６１ｂによって信号が発せられ、河川が現在危険水域にあり、入ってはいけないことを知らせることができるため、防災予防の作用を達成することができる。

（実施例３）
図１４を参照する。図１４は、本発明の実施例３を示した説明図である。図から分かるように、デジタル表示分光計は、人工衛星９ｃの地球上の経度/緯度位置の領域（この実施例は人工衛星９ｃであるが、それに限定されるものではない）にデータリンクされ、それにより、羅針盤機構上の各方向（方位）におけるＺ軸座標０度を規定して、経度/緯度Ｚ軸０度の照合デジタル表示の判読を行うことができる。また、前記デジタル分光計及び人工衛星９ｃには、それぞれ、データ処理ユニット９１ｃが設けられ、しかも、それぞれデータリンクされる。それにより、デジタル表示分光計の羅針盤機構４ｃが水平にバランスをとれた状態になった時、データ処理ユニット９１ｃによって、Ｚ軸方向データと人工衛星９ｃのデータ処理ユニット９１ｃのデータが対応するか判読して、人工衛星９ｃの正確な位置を得ることができ、それによって、動いている対象物の位置を止まった状態で測定できるとともに、止まった状態のセオドライトに対する対象物を止まった状態で観察することができる。

（実施例４）
図１５を参照する。図１５は、本発明の実施例４を示した説明図である。図から分かるように、羅針盤機構４ｄには、複数の表示素子１２ｄが設けられ、表示素子１２ｄによって、Ｘ軸（Ｘ０度、−Ｘ０度）及びＹ軸（Ｙ０度、−Ｙ０度）の平面座標を表示することができる。

本発明は、以下の利点がある。
（１）本発明の十次元デジタル表示分光計は、被測定物７上に直接設置することができ、それにより、垂直、水平、傾斜などのＸＹＺパラメータを得ることができ、複雑な操作と制限を省くことができる。

（２）旋盤、プレス、パンチプレス、冶具などの水平と傾斜の製造プロセスにおいて効果的に適用することができる。上下を正確に水平に合わせられるため、精密な製品を作ることができる（正確に水平に合わせられないと、不良品になってしまう）。

（３）あらゆる危険な場所の位置観測と監視に適用することができる。例えば、ビルのＸＹＺ座標、ダムの水門、山の斜面などに使用し、ＸＹＺ座標から、土石流や地震、或いはその他の災害を予知し、災害の損害を未然に防ぐことができる。

（４）高級機械のＸＹＺ十次元装置に適用することができる。例えば、陸、海、空のナビゲーション、例えば、飛行機の機体の座標及びモーターエンジンの座標観測、車輪のポジショニング、機関砲、銃、射程ナビゲーション、地図製作機器、レーザー、土地境界測定機器、映像機器、距離測定機器、高度測定機器、方向を測るコンパス、医療機器のＸＹＺ座標、天文台のＸＹＺ観測などに適用することができる。そして、さらには、本発明を更に進化させて、地震十次元座標の経度/緯度連結地図作成機器にすることができ、科学の研究に役立てることができる。

（５）経度/緯度十次元ＸＹＺデジタル表示分光計は、東Ｅ、西Ｗ、南Ｓ、北Ｎ、東北ＥＮ、西南ＷＳ、東南ＥＳ、西北ＷＮの八方向の軌道上でのＸ軸０度、Ｙ軸０度の平面座標上のＺ軸方向の角度を判読することができ、さらに、八方向の上下の円周垂直方向の経度と円周水平方向の緯度の二方向を合わせて、十次元の判読を行うことができる。

１、１ａ、１ｂ 台座
１１ フレーム
１１１ 撮像装置
１２、１２ｄ 表示素子
１３ 総合データ表示素子
２、２ａ リングフレーム
２１ 第一位置決め軸受
２２ 第一位置決め孔
３、３ａ ケース
３１ 第二位置決め軸受
３２ 第二位置決め孔
３３ 第一分銅
４、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ 羅針盤機構
４１ 第三位置決め軸受
４２、４２ａ 光線発射素子
４３ ポインター
４４ 移動式バランスブロック
４５ 第二分銅
５、５ｂ 座標処理ユニット
６、６ａ、６ｂ Ｚ軸位置処理ユニット
６１ａ、６１ｂ 警告発信素子
６２ａ パソコンモニター
７ 被測定物
８ｂ フロート
９ｃ 人工衛星
９１ｃ データ処理ユニット

Claims (11)

1. 台座と、リングフレームと、ケースと、羅針盤機構と、座標処理ユニットと、Ｚ軸位置処理ユニットとからなる経度/緯度十次元ＸＹＺデジタル表示分光計であって、
   前記台座の上には、フレームが設けられ、前記台座とフレームの接合箇所の側辺には、Ｘ軸とＹ軸の平面座標を観察できる複数の表示素子が設けられ、
   前記リングフレームのＹＹ軸方向の両側には、それぞれ、台座のＹＹ軸方向に枢設された第一位置決め軸受が設けられ、前記リングフレームのＸＸ軸方向の両側は、それぞれ、第一位置決め孔を形成し、
   前記ケースのＸＸ軸方向の両側には、それぞれ、第一位置決め孔に枢設された第二位置決め軸受が設けられ、前記ケースのＹＹ軸方向の両側は、それぞれ第二位置決め孔を形成し、前記ケース底部には第一分銅が設けられ、
   前記羅針盤機構のＹＹ軸方向の両側には、それぞれ、ケースのＹＹ軸方向の第二位置決め孔に枢設された第三位置決め軸受が設けられ、前記羅針盤機構内には、光線発射素子と第二分銅が設けられ、
   前記座標処理ユニットは、羅針盤機構の水平面レベルを計算して表示素子で表示させるために、表示素子及び光線発射素子とデータリンクされ、
   前記Ｚ軸位置処理ユニットは、光線発射素子とデータリンクされることを特徴とする、経度/緯度十次元ＸＹＺデジタル表示分光計。
2. 前記デジタル表示分光計の所定の位置には、少なくとも一つの撮像装置が設けられることを特徴とする、請求項１に記載の経度/緯度十次元ＸＹＺデジタル表示分光計。
3. 前記フレームは座標目盛りを備えることを特徴とする、請求項１に記載の経度/緯度十次元ＸＹＺデジタル表示分光計。
4. 前記羅針盤機構には、少なくとも一つのポインターが設けられることを特徴とする、請求項１に記載の経度/緯度十次元ＸＹＺデジタル表示分光計。
5. 前記羅針盤機構には、少なくとも一つの移動式バランスブロックが設けられることを特徴とする、請求項１に記載の経度/緯度十次元ＸＹＺデジタル表示分光計。
6. 前記表示素子は、数字表示器、或いは、光線出力表示器であることを特徴とする、請求項１に記載の経度/緯度十次元ＸＹＺデジタル表示分光計。
7. 前記Ｚ軸位置処理ユニットは、警告発信素子にデータリンクされ、前記警告発信素子は、パソコンモニターにデータリンクされて災害予報システムとなることを特徴とする、請求項１に記載の経度/緯度十次元ＸＹＺデジタル表示分光計。
8. 前記台座は、川の流れの速さと水位を監視するために、フロートに設けられることを特徴とする、請求項１に記載の経度/緯度十次元ＸＹＺデジタル表示分光計。
9. 前記デジタル表示分光計は、人工衛星とデータリンクされることを特徴とする、請求項１に記載の経度/緯度十次元ＸＹＺデジタル表示分光計。
10. 前記台座の上には、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸の傾斜角を表示させる総合データ表示素子が設けられ、前記総合データ表示素子は、座標処理ユニット及びＺ軸位置処理ユニットにデータリンクされることを特徴とする、請求項１に記載の経度/緯度十次元ＸＹＺデジタル表示分光計。
11. 前記羅針盤機構には、複数の表示素子が設けられることを特徴とする、請求項１に記載の経度/緯度十次元ＸＹＺデジタル表示分光計。

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