JP6438716B2 - Displacement measuring device - Google Patents

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Description

本発明は、変位測定装置に関する。   The present invention relates to a displacement measuring apparatus.

建造物の施工において、鉛直方向の変位を正確に測定することは重要である。また、近年においては、既存の建築物の免震補強(免震レトロフィット)の需要が高まっている。免震レトロフィットは、既存の建造物の基礎や中間階に免震装置を設置し、外観や内装などを損なうことなく建造物を免震建物に生まれ変わらせるものであるが、例えば、建造物の基礎に免震装置を設置する場合には、建造物の下にある地盤を掘削する必要がある。その為、地盤掘削の時点から建造物の内部に鉛直方向の変位が発生していないかを観測する必要がある。   In building construction, it is important to accurately measure vertical displacement. In recent years, demand for seismic isolation reinforcement (seismic isolation retrofit) of existing buildings has increased. Seismic isolation retrofit installs seismic isolation devices on the foundations and intermediate floors of existing buildings and transforms them into seismic isolation buildings without damaging the exterior or interior. When installing seismic isolation devices on the foundation, it is necessary to excavate the ground beneath the building. Therefore, it is necessary to observe whether vertical displacement has occurred in the building from the time of ground excavation.

従来、鉛直方向における変位を測定するものとして、レーザー光線を利用した遠隔測定装置が知られている(特許文献1参照)。この遠隔測定装置は、レーザー光線を発光する発光装置(照射装置)と、レーザー光線を反射する反射鏡(反射器)と、反射光を認識するセンサー(受光装置)とを備えている。   Conventionally, a telemetry device using a laser beam is known as a device for measuring displacement in the vertical direction (see Patent Document 1). This telemetry device includes a light emitting device (irradiation device) that emits a laser beam, a reflecting mirror (reflector) that reflects the laser beam, and a sensor (light receiving device) that recognizes the reflected light.

特開平6−109473号公報(段落0006〜0009、図2)JP-A-6-109473 (paragraphs 0006 to 0009, FIG. 2)

しかし、特許文献1に記載された遠隔測定装置は、受光装置を必要とすると共に、パソコン等を用いて受光装置が取得した情報をデータ処理する必要があるので、装置が高価であった。   However, since the telemetry device described in Patent Document 1 requires a light receiving device and needs to process data acquired by the light receiving device using a personal computer or the like, the device is expensive.

本発明は、前記問題に鑑みてなされたものであり、従来よりも構成が簡単な上に変位量の測定が容易である変位測定装置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 displacement measuring device that has a simpler configuration than that of the prior art and can easily measure the amount of displacement.

前記課題を解決するため、本発明に係る変位測定装置は、レーザー光を照射する照射装置と、前記レーザー光を反射する反射面が形成された反射器と、前記反射面で反射したレーザー光を受光するスケールと、を備える変位測定装置であって、前記反射面は、前記スケールに対向する側の断面形状が円弧状をなす凸鏡面であり、前記スケールは、前記反射器の上方または下方に設置され、前記レーザー光に対して平行に延在され、前記反射器および前記照射装置は、前記反射面の円弧の中心から前記レーザー光の照射位置までの高さ方向の距離の割合が前記反射器の半径に対して45〜84%の範囲となるように設置されており、前記反射器および前記照射装置は、平行に相対して立設する建設中の構造躯体に設置されることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a displacement measuring apparatus according to the present invention includes an irradiation device that irradiates a laser beam, a reflector having a reflecting surface that reflects the laser beam, and a laser beam that is reflected by the reflecting surface. A scale for receiving light, wherein the reflecting surface is a convex mirror surface having a circular cross section on the side facing the scale, and the scale is above or below the reflector. The reflector and the irradiation device are installed and extend in parallel with the laser beam, and the reflector and the irradiation device are configured such that the ratio of the distance in the height direction from the center of the arc of the reflection surface to the irradiation position of the laser beam It is installed so that it may become 45 to 84% of range with respect to the radius of a vessel, and the reflector and the irradiation device are installed in a structural frame under construction that is set up in parallel and relative to each other. And

本発明に係る変位測定装置においては、反射面の断面形状が円弧状をなす凸鏡面になっているので、レーザー光の変位量(Δy0)に対して反射光の変位量(Δi0)が大きくなる。したがって、観測者は、スケールに映し出された反射光の位置をスケールの目盛りを用いて観測することで、レーザー光の変位量(Δy0)を目視で容易に測定することができる。その為、レーザー光を認識するセンサーを有する受光装置がなくても正確に変位量を測定可能であり、ひいては、センサー(受光装置)が必要ないので安価であると共に設置に要する時間が短い。
また、反射面の円弧の中心からレーザー光の照射位置までの高さ方向の距離の割合が反射器の半径に対して45〜84%の範囲においては、レーザー光の照射される位置の変位に対してスケールにおける反射光の位置が直線的に変位する。そのため、変位量を容易に測定することができる。
In the displacement measuring apparatus according to the present invention, since the cross-sectional shape of the reflecting surface is a convex mirror surface having an arc shape, the amount of reflected light displacement (Δi 0 ) is less than the amount of laser light displacement (Δy 0 ). growing. Therefore, the observer can easily measure the displacement (Δy 0 ) of the laser beam visually by observing the position of the reflected light projected on the scale using the scale of the scale. Therefore, it is possible to accurately measure the amount of displacement even without a light receiving device having a sensor for recognizing laser light. In addition, since a sensor (light receiving device) is not required, the cost is low and the time required for installation is short.
Further, when the ratio of the distance in the height direction from the center of the arc of the reflecting surface to the laser light irradiation position is in the range of 45 to 84% with respect to the radius of the reflector, the position of the laser light irradiation is displaced. On the other hand, the position of the reflected light on the scale is linearly displaced. Therefore, the displacement amount can be easily measured.

本発明によれば、従来よりも構成が簡単な上に変位量の測定が容易である。   According to the present invention, the configuration is simpler than in the prior art, and the displacement amount can be easily measured.

本発明の実施形態に係る変位測定装置の外観図斜視図である。1 is an external perspective view of a displacement measuring device according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る変位測定装置の要部拡大図である。It is a principal part enlarged view of the displacement measuring apparatus which concerns on embodiment of this invention. 反射器に照射されるレーザー光の位置とスケールに反射されるレーザー光(反射光)の位置との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the position of the laser beam irradiated to a reflector, and the position of the laser beam (reflected light) reflected on a scale. 反射器に照射されるレーザー光の高さと、スケールに映し出される反射光のX座標との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the height of the laser beam irradiated to a reflector, and the X coordinate of the reflected light projected on a scale. 反射器に照射されるレーザー光の高さと、スケールに映し出される反射光のX座標との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the height of the laser beam irradiated to a reflector, and the X coordinate of the reflected light projected on a scale. 反射器に照射されるレーザー光の位置とスケールに反射されるレーザー光(反射光)の位置との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the position of the laser beam irradiated to a reflector, and the position of the laser beam (reflected light) reflected on a scale.

以下、本発明の実施をするための形態を、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
各図は、本発明を十分に理解できる程度に、概略的に示してあるに過ぎない。よって、本発明は、図示例のみに限定されるものではない。また、参照する図面において、本発明を構成する部材の寸法は、説明を明確にするために誇張して表現されている場合がある。なお、各図において、共通する構成要素や同様な構成要素については、同一の符号を付し、それらの重複する説明を省略する。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.
Each figure is only schematically shown so that the invention can be fully understood. Therefore, the present invention is not limited to the illustrated example. In the drawings to be referred to, dimensions of members constituting the present invention may be exaggerated for clarity of explanation. In addition, in each figure, about the same component or the same component, the same code | symbol is attached | subjected and those overlapping description is abbreviate | omitted.

≪実施形態に係る変位測定装置の構成≫
図1を参照して、実施形態に係る変位測定装置の構成について説明する。
変位測定装置1は、建造物に発生した鉛直方向の変位を観測するためのものである。変位測定装置1は、例えば、免震レトロフィットを行う建造物の構造躯体2(柱や壁など)に設置され、工事従事者等の観測者3によって目視で観測される。
本実施形態では、二本の柱2b,2cに変位測定装置1を設置する場合を想定している。ここでは、右側の柱2bには鉛直方向の変位が発生せず、左側の柱2cに鉛直方向の変位が発生する場合を想定している。変位測定装置1は、柱2bに設置される照射装置10と、柱2cの照射装置10に対向する位置に設置される反射器20と、反射器20の下方に設置されるスケール30とを備えて構成されている。
<< Configuration of Displacement Measuring Device According to Embodiment >>
With reference to FIG. 1, the structure of the displacement measuring apparatus which concerns on embodiment is demonstrated.
The displacement measuring device 1 is for observing a vertical displacement generated in a building. The displacement measuring device 1 is installed, for example, on a structural frame 2 (column, wall, etc.) of a building that performs seismic isolation retrofit, and is visually observed by an observer 3 such as a construction worker.
In this embodiment, the case where the displacement measuring apparatus 1 is installed in the two pillars 2b and 2c is assumed. Here, it is assumed that a vertical displacement does not occur in the right column 2b and a vertical displacement occurs in the left column 2c. The displacement measuring device 1 includes an irradiation device 10 installed on the column 2b, a reflector 20 installed at a position facing the irradiation device 10 on the column 2c, and a scale 30 installed below the reflector 20. Configured.

<照射装置>
照射装置10は、直線状の光(例えば、レーザー光)を照射するものである。照射装置10は、レーザー光を水平に照射するように設置される。本実施形態では、不動点を照射装置10の設置位置としている。ここでの不動点とは、時間経過により鉛直方向の変位が発生しない(発生したとしても限りなく微小である)場所をいう。ここでは、柱2bの内側(柱2cに対向する側面)のはり2aに近接する位置に設置されている。
<Irradiation device>
The irradiation apparatus 10 irradiates linear light (for example, laser light). The irradiation apparatus 10 is installed so that a laser beam may be irradiated horizontally. In this embodiment, the fixed point is the installation position of the irradiation device 10. Here, the fixed point refers to a place where a vertical displacement does not occur with the passage of time (it is extremely small even if it occurs). Here, it is installed at a position close to the beam 2a on the inner side of the column 2b (side surface facing the column 2c).

<反射器>
反射器20は、照射装置10から照射されたレーザー光をスケール30が設置されている方向に反射するものである。反射器20は、可動点に設置される。ここでの可動点とは、時間経過により鉛直方向の変位が発生する場所をいう。反射器20は、図2に示すように、一定の厚みを持った扇形をなす本体部21と、本体部21の円周面に形成される反射面22と、本体部21の下部に形成される連結部23とからなる。本体部21の円周面に反射材(例えば、アルミ箔、鏡など)を貼り付けて反射面22を形成してもよいし、本体部21自体を鏡面加工して反射面22を形成してもよい。なお、反射面22は、断面形状が円弧状をなす凸鏡面であれば円筒面以外の他の形状(球面の一部など)でもよい。
<Reflector>
The reflector 20 reflects the laser light emitted from the irradiation device 10 in the direction in which the scale 30 is installed. The reflector 20 is installed at a movable point. Here, the movable point refers to a place where a vertical displacement occurs over time. As shown in FIG. 2, the reflector 20 is formed in a fan-shaped main body 21 having a certain thickness, a reflecting surface 22 formed on the circumferential surface of the main body 21, and a lower portion of the main body 21. Connecting portion 23. The reflective surface 22 may be formed by attaching a reflective material (for example, aluminum foil, mirror, etc.) to the circumferential surface of the main body 21, or the main surface 21 itself is mirror-finished to form the reflective surface 22. Also good. Note that the reflecting surface 22 may have a shape other than the cylindrical surface (such as a part of a spherical surface) as long as the cross-sectional shape is a convex mirror surface having an arc shape.

反射器20は、断面形状が円弧状をなす凸鏡面の反射面22を有することにより、水平方向に対する反射面22の角度が位置によって異なる。したがって、水平方向からレーザー光が照射された場合に、レーザー光の当たる位置の変化に伴い入射角αおよび反射角βが変化する。例えば、図2に示すように、初期状態(変動前)におけるレーザー光の入射角αbおよび反射角βbと、左側の柱2cの沈下に伴って変位量(Δy0)分だけ照射位置が上方にずれた変動後におけるレーザー光の入射角αaおよび反射角βaとでは、共に値が小さくなっている。 The reflector 20 includes a convex mirror-like reflection surface 22 whose cross-sectional shape forms an arc shape, so that the angle of the reflection surface 22 with respect to the horizontal direction varies depending on the position. Therefore, when the laser beam is irradiated from the horizontal direction, the incident angle α and the reflection angle β change with the change of the position where the laser beam strikes. For example, as shown in FIG. 2, the incident position α b and the reflection angle β b of the laser beam in the initial state (before fluctuation) and the irradiation position by the amount of displacement (Δy 0 ) as the left column 2c sinks. Both the incident angle α a and the reflection angle β a of the laser beam after fluctuations shifted upward are small.

反射器20が反射したレーザー光(反射光)は、本体部21の下部に形成される連結部23を介して連結されるスケール30に照射される。ここでの連結部23は、反射器20とスケール30との距離を一定に保つものを想定しているが、反射器20とスケール30との距離を調整することができる構成であってもよい。その場合、連結部23は、例えば、それ自体が伸縮自在な構成であってもよいし、スケール30を固定する固定部を上下方向に並べて配置する構成であってもよい。   The laser light (reflected light) reflected by the reflector 20 is applied to the scale 30 connected via a connecting part 23 formed at the lower part of the main body part 21. Here, the connecting portion 23 is assumed to maintain a constant distance between the reflector 20 and the scale 30, but may be configured to be able to adjust the distance between the reflector 20 and the scale 30. . In that case, for example, the connecting portion 23 may have a configuration that can expand and contract itself, or may have a configuration in which fixing portions that fix the scale 30 are arranged side by side in the vertical direction.

<スケール>
スケール30は、図2に示すように、反射器20に対向する側の表面に目盛り31が記載されており、反射器20で反射されたレーザー光(反射光)が映し出されるものである。スケール30は、横幅を反射器20の厚みと同じにする縦長の平板状をなし、水平(照射装置10から照射されるレーザー光に対して平行)に配置されている。ここでは、スケール30の一端が連結部23に固定されているが、固定の手段はこれに限定されない。
<Scale>
As shown in FIG. 2, the scale 30 has a scale 31 on the surface facing the reflector 20, and the laser beam (reflected light) reflected by the reflector 20 is projected on the scale 30. The scale 30 has a vertically long plate shape whose horizontal width is the same as the thickness of the reflector 20, and is arranged horizontally (parallel to the laser light emitted from the irradiation device 10). Here, one end of the scale 30 is fixed to the connecting portion 23, but the fixing means is not limited to this.

スケール30は、透明または半透明の材料(例えば、合成樹脂)を用いて形成されるのがよい。このような構成にすることで、図1に示すように、観測者3の目線よりも高い位置にスケール30が設置される場合でも、観測者3は、スケール30の裏側からレーザー光が映し出された位置を観測することができる。   The scale 30 may be formed using a transparent or translucent material (for example, synthetic resin). With such a configuration, as shown in FIG. 1, even when the scale 30 is installed at a position higher than the line of sight of the observer 3, the observer 3 projects laser light from the back side of the scale 30. Position can be observed.

反射器20に照射されるレーザー光の変位量(Δy0)と、スケール30に照射される反射光の変位量(Δi0)との関係を、図3を参照して説明する。図3では、説明を容易にするために、図1,2で説明した変位測定装置1の上下方向を逆にしてある。すなわち、図3におけるX軸方向は図1における右方向を示し、図3におけるY軸方向は図1における下方向を示している。そして、原点Oに反射面22の円弧の中心を持ってきており、反射面22の半径を「a」とし、原点Oからスケール30までの距離を「H」で表している。 A relationship between the amount of displacement (Δy 0 ) of the laser light applied to the reflector 20 and the amount of displacement (Δi 0 ) of the reflected light applied to the scale 30 will be described with reference to FIG. In FIG. 3, the vertical direction of the displacement measuring apparatus 1 described in FIGS. That is, the X-axis direction in FIG. 3 indicates the right direction in FIG. 1, and the Y-axis direction in FIG. 3 indicates the downward direction in FIG. The center of the arc of the reflecting surface 22 is brought to the origin O, the radius of the reflecting surface 22 is “a”, and the distance from the origin O to the scale 30 is represented by “H”.

照射装置10から照射された直径φのレーザー光の中心と反射面22との交点P0の座標を(x0,y0)とした場合に、円の方程式を用いて以下の式(1)が成立する。そして、式(1)より、交点P0のX座標x0は、以下の式(2)となる。 When the coordinates of the intersection point P 0 between the center of the laser beam with the diameter φ irradiated from the irradiation device 10 and the reflection surface 22 are (x 0 , y 0 ), the following equation (1) is obtained using a circle equation. Is established. Then, from the equation (1), X-coordinate x 0 of intersection P 0 is given by the following expression (2).

Figure 0006438716
Figure 0006438716

Figure 0006438716
Figure 0006438716

ここで、X座標x0が正の数(x0>0)であることを考慮すると、交点P0の座標(x0,y0)は、((a2-y0 2)1/2,y0)となる。そして、原点Oと交点P0を通る直線方程式は、以下の式(3)となる。 Here, considering that the X coordinate x 0 is a positive number (x 0 > 0), the coordinate (x 0 , y 0 ) of the intersection P 0 is ((a 2 -y 0 2 ) 1/2. , y 0 ). A linear equation passing through the origin O and the intersection point P 0 is expressed by the following expression (3).

Figure 0006438716
Figure 0006438716

式(3)の直線方程式は、反射面22の交点P0の接線における法線となるので、X軸(レーザー光)と式(3)の直線方程式とがなす角度α0は、交点P0における入射角となる。したがって、レーザー光の入射角α0は、式(3)の直線方程式の傾き「y0/(a2-y0 2)1/2」となる。 Since the linear equation of equation (3) is a normal line at the tangent of the intersection point P 0 of the reflecting surface 22, the angle α 0 formed by the X axis (laser beam) and the linear equation of equation (3) is the intersection point P 0. The incident angle at. Therefore, the incident angle α 0 of the laser beam is the slope “y 0 / (a 2 −y 0 2 ) 1/2 ” of the linear equation of equation (3).

そして、レーザー光が反射面22の交点P0に入射角α0で照射されると、入射角α0と同じ角度(反射角β0)で反射する。その時のレーザー光は、図3に示す直線0のようになり、反射面22の交点P0における法線である式(3)の直線方程式を反時計回りに角度β0で回転させたものと考えられる。その為、直線0の傾きα0'は、1次変換によって、以下の式(4)となる。 When the laser beam is irradiated to the intersection point P 0 of the reflecting surface 22 at the incident angle α 0 , the laser beam is reflected at the same angle as the incident angle α 0 (reflection angle β 0 ). The laser beam at that time becomes a straight line 0 shown in FIG. 3, and the linear equation of the formula (3), which is a normal line at the intersection point P 0 of the reflecting surface 22, is rotated counterclockwise at an angle β 0. Conceivable. Therefore, the slope α 0 ′ of the straight line 0 is expressed by the following expression (4) by the primary conversion.

Figure 0006438716
Figure 0006438716

そして、β0=tan-1(y0/x0)、傾きがα0'=α00で交点P0を通る直線0の直線方程式は、以下の式(5)となる。 Then, a straight line equation of straight line 0 passing through the intersection point P 0 with β 0 = tan −1 (y 0 / x 0 ) and an inclination of α 0 ′ = α 0 + β 0 is represented by the following equation (5).

Figure 0006438716
Figure 0006438716

式(5)の直線方程式とX軸平行で原点Oから距離Hの直線(y=H)との交点i0のX座標は、以下の式(6)のようにして求めることができる。したがって、交点i0の座標は、(x0+(H- y0)/α0',H)となる。 The X coordinate of the intersection i 0 between the straight line equation of Expression (5) and the straight line parallel to the X axis and having a distance H from the origin O (y = H) can be obtained as in Expression (6) below. Therefore, the coordinates of the intersection point i 0 are (x 0 + (H−y 0 ) / α 0 ′, H).

Figure 0006438716
Figure 0006438716

レーザー光の高さy0と、スケール30と反射光との交点i0におけるX座標との関係を図4に示す。図4に示すグラフでは、反射面22の半径aを「100mm」とし、中心Oからスケール30までの距離Hを「200mm」としている。 The height y 0 of the laser light, showing the relationship between the X-coordinate of the intersection point i 0 of the scale 30 and the reflected light in FIG. In the graph shown in FIG. 4, the radius a of the reflecting surface 22 is “100 mm”, and the distance H from the center O to the scale 30 is “200 mm”.

この条件においては、図4に示すように、レーザー光の高さy0が「85mm」以上(符号K1で示す領域)では、交点i0におけるX座標がマイナスの値となる。その為、変動前後のレーザー光の高さy0の上限が「85mm」未満となるように照射装置10および反射器20の位置を調整するのがよい。 Under this condition, as shown in FIG. 4, when the height y 0 of the laser beam is “85 mm” or more (region indicated by the symbol K1), the X coordinate at the intersection point i 0 is a negative value. Therefore, it is preferable to adjust the positions of the irradiation device 10 and the reflector 20 so that the upper limit of the laser beam height y 0 before and after the fluctuation is less than “85 mm”.

一方、変動前後のレーザー光の高さy0の下限については特に制限がない。しかしながら、計測が出来ないという点以外で以下に示す注意が必要になる。つまり、スケール30の長さは、交点i0におけるX座標の予想される範囲に合わせる必要があるので、あまりにもX座標の値が大きいとスケール30の製造および設置が困難になる。図4では、レーザー光の高さy0が「20mm」を下回ると交点i0におけるX座標が急激に増加する。例えば、レーザー光の高さy0が「20mm」では交点i0におけるX座標が約「520mm」であったのが、レーザー光の高さy0が「10mm」では交点i0におけるX座標が約「1000mm」となり、レーザー光の高さy0が「5mm」では交点i0におけるX座標が約「2042mm」となる。その為、計測が出来ないという問題はないものの、変動前後のレーザー光の高さy0の下限が「20mm」以上(符号K2で示す領域)となるように照射装置10および反射器20の位置を調整するのがよい。 On the other hand, there is no particular limitation on the lower limit of the height y 0 of the longitudinal variation laser beam. However, the following cautions are necessary except that measurement is not possible. That is, the length of the scale 30 needs to be matched with the expected range of the X coordinate at the intersection point i 0 , and if the value of the X coordinate is too large, it is difficult to manufacture and install the scale 30. In FIG. 4, when the height y 0 of the laser beam is less than “20 mm”, the X coordinate at the intersection point i 0 increases rapidly. For example, when the laser beam height y 0 is “20 mm”, the X coordinate at the intersection point i 0 is about “520 mm”, but when the laser beam height y 0 is “10 mm”, the X coordinate at the intersection point i 0 is When the laser beam height y 0 is “5 mm”, the X coordinate at the intersection point i 0 is about “2042 mm”. Therefore, although there is no problem that the measurement cannot be performed, the positions of the irradiation device 10 and the reflector 20 are set so that the lower limit of the height y 0 of the laser beam before and after the fluctuation is “20 mm” or more (region indicated by the symbol K2). It is good to adjust.

また、図4に示すように、レーザー光の高さy0が「45mm」〜「84mm」の間(符号K3で示す領域)では、交点i0におけるX座標がより直線的に変位する。領域K3におけるレーザー光の高さy0と、スケール30と反射光との交点i0におけるX座標との関係を図5に示す。この領域K3では、レーザー光の高さy0が「1mm」変化するのに伴い、交点i0におけるX座標が概ね「5mm」変化する。つまり、レーザー光の変位量(Δy0)に対して反射光の変位量(Δi0)が5倍となってスケール30に表示される。 Further, as shown in FIG. 4, when the height y 0 of the laser beam is between “45 mm” and “84 mm” (region indicated by reference sign K3), the X coordinate at the intersection point i 0 is displaced more linearly. FIG. 5 shows the relationship between the laser beam height y 0 in the region K 3 and the X coordinate at the intersection point i 0 between the scale 30 and the reflected light. In the region K3, with the the laser beam height y 0 is changed "1mm", X-coordinate at the intersection i 0 is substantially changed "5mm". That is, the displacement amount (Δi 0 ) of the reflected light is five times the displacement amount (Δy 0 ) of the laser beam and displayed on the scale 30.

≪実施形態に係る変位測定装置の使用方法≫
図1に示す実施形態に係る変位測定装置1の使用方法について説明する。
まず、右側の柱2bに照射装置10を設置する。続いて、照射装置10の照射するレーザー光が届く位置に存在する構造躯体(図1では、左側の柱2c)に反射器20を設置する。その際に、レーザー光の高さy0が「65mm(図4に示す領域K3の中央)」の位置になるように、すなわち、スケール30に映し出される反射光のX座標(交点i0におけるX座標)を「100mm」の位置になるように調整するのがよい。
<< Usage of displacement measuring apparatus according to embodiment >>
A method of using the displacement measuring apparatus 1 according to the embodiment shown in FIG. 1 will be described.
First, the irradiation apparatus 10 is installed on the right column 2b. Then, the reflector 20 is installed in the structural housing (in FIG. 1, the left pillar 2c) which exists in the position where the laser beam which the irradiation apparatus 10 irradiates reaches. At this time, the height y 0 of the laser beam is set to a position of “65 mm (the center of the region K3 shown in FIG. 4)”, that is, the X coordinate (X at the intersection point i 0) of the reflected light projected on the scale 30. (Coordinates) should be adjusted to the position of “100mm”.

続いて、地盤掘削等の作業の後に、スケール30に映し出される反射光のX座標を観測し、図4および図5に示す対応関係を用いてX座標からレーザー光の高さy0を算出する。その場合に、X座標の値を「5」で除算したしたものを簡易的にレーザー光の高さy0としてもよい。そして、地盤掘削等の作業前後でのレーザー光の高さy0を比較して鉛直方向の変位量を算出する。 Subsequently, after work such as ground excavation, the X coordinate of the reflected light projected on the scale 30 is observed, and the laser beam height y 0 is calculated from the X coordinate using the correspondence shown in FIGS. . In this case, a value obtained by dividing the value of the X coordinate by “5” may be simply set as the laser beam height y 0 . Then, to calculate the displacement amount in the vertical direction by comparing the height y 0 of the laser beam in the work before and after the ground excavation, and the like.

また、変位測定装置1の初期設定を次のようにしてもよい。反射器20の「65mm(図4に示す領域K3の中央)」の位置にレーザー光が初期値として当たるように設定しておき、スケール30に投影されるレーザー光の初期状態の位置を「0(ゼロ)」としてスケール30に印を付けておく。そして、この印を境にして「+(プラス)方向」および「−(マイナス)方向」に目盛り31を記入しておくようにしてもよい。   Further, the initial setting of the displacement measuring apparatus 1 may be as follows. It is set so that the laser beam hits the position of “65 mm (center of the region K3 shown in FIG. 4)” of the reflector 20 as an initial value, and the initial position of the laser beam projected onto the scale 30 is “0”. The scale 30 is marked as (zero). Then, the scale 31 may be entered in the “+ (plus) direction” and “− (minus) direction” with this mark as a boundary.

以上のように、本実施形態に係る変位測定装置1は、レーザー光の変位量(Δy0)に対して反射光の変位量(Δi0)が数倍(実施形態では5倍)となってスケール30に表示される。したがって、スケール30の目盛りを用いて反射光の変位量(Δi0)を目視で容易に測定することができる。その為、レーザー光を認識するセンサーがなくても正確に鉛直方向の変位量を測定可能であり、ひいては、センサーが必要ないので安価であると共に設置に要する時間が短い。 As described above, in the displacement measuring apparatus 1 according to this embodiment, the displacement amount (Δi 0 ) of the reflected light is several times (5 times in the embodiment) with respect to the displacement amount (Δy 0 ) of the laser beam. It is displayed on the scale 30. Therefore, the displacement (Δi 0 ) of the reflected light can be easily measured visually using the scale of the scale 30. Therefore, the amount of displacement in the vertical direction can be accurately measured without a sensor for recognizing laser light. As a result, a sensor is not required, so that the cost is low and the time required for installation is short.

また、実施形態に係る変位測定装置1のスケール30は、透明または半透明の材料(例えば、合成樹脂)を用いられている。したがって、反射光がスケール30の裏側に透過して映し出されるので、スケール30の裏側からも変位量を確認することができる。その為、観測者3の目線よりも高い位置にスケール30が設置される場合でも、観測者3は、スケール30の裏側からレーザー光が映し出された位置を観測することができる。   The scale 30 of the displacement measuring apparatus 1 according to the embodiment uses a transparent or translucent material (for example, synthetic resin). Accordingly, since the reflected light is transmitted and projected on the back side of the scale 30, the displacement amount can be confirmed also from the back side of the scale 30. Therefore, even when the scale 30 is installed at a position higher than the line of sight of the observer 3, the observer 3 can observe the position where the laser light is projected from the back side of the scale 30.

また、実施形態に係る変位測定装置1のレーザー光の変位量(Δy0)に対する反射光の変位量(Δi0)の倍率は、スケール30が反射器20から離れる程(Hが大きくなる程)増大する。その為、より細かく上下方向の変位量を測定したい場合には、スケール30を床付近または床に設置するなどしてHを大きくすることにより、変位測定装置1の分解能を高めるとよい。 The magnification of the reflected light displacement amount (Δi 0 ) with respect to the laser light displacement amount (Δy 0 ) of the displacement measuring apparatus 1 according to the embodiment increases as the scale 30 moves away from the reflector 20 (as H increases). Increase. Therefore, when it is desired to measure the amount of displacement in the vertical direction more finely, it is preferable to increase the resolution of the displacement measuring device 1 by increasing H by installing the scale 30 near or on the floor.

[変形例]
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲の趣旨を変えない範囲で実施することができる。実施形態の変形例を以下に示す。
[Modification]
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to this, It can implement in the range which does not change the meaning of a claim. The modification of embodiment is shown below.

実施形態では、図3に示すように、レーザー光の中心を基準として、スケール30に映し出される鉛直方向の変位量を観測していた。しかしながら、レーザー光については、直径の大きさが異なる種々のレーザー光があるため、レーザー光の中心を特定することが難しい場合も想定される。その場合には、レーザー光の上端部または下端部を基準として鉛直方向の変位量を観測するのがよい。   In the embodiment, as shown in FIG. 3, the amount of vertical displacement displayed on the scale 30 is observed with the center of the laser light as a reference. However, since there are various types of laser light having different diameters, it may be difficult to specify the center of the laser light. In that case, it is preferable to observe the amount of displacement in the vertical direction with reference to the upper end or lower end of the laser beam.

例えば、図6に示すように、レーザー光の直径を「φ」(半径を「φ/2」)とすると、レーザー光の上端のY軸上の座標は(0, y0+φ/2)となり、レーザー光の上端と反射面22との交点PU(xU,yU)は、式(2)を用いてPU((a2-(y0+φ/2)2)1/2, y0+φ/2)となる。交点PUでレーザー光を反射した時のスケール30(y=H)との交点iUの座標は、式(6)を用いて(xU+(H- yU)/αU',H)となる。 For example, as shown in FIG. 6, when the diameter of the laser beam is “φ” (radius is “φ / 2”), the coordinates on the Y axis of the upper end of the laser beam are (0, y 0 + φ / 2). The intersection P U (x U , y U ) between the upper end of the laser beam and the reflecting surface 22 is expressed as P U ((a 2 − (y 0 + φ / 2) 2 ) 1 / 2 , y 0 + φ / 2). The coordinates of the intersection point i U with the scale 30 (y = H) when the laser beam is reflected at the intersection point P U are expressed as (x U + (H−y U ) / α U ′, H )

一方、レーザー光の下端のY軸上の座標は(0, y0-φ/2)となり、レーザー光の下端と反射面22との交点PL(xL,yL)は、上端の場合と同様に式(2)を用いてPL((a2-(y0-φ/2)2)1/2, y0-φ/2)となる。交点PLでレーザー光を反射した時のスケール30(y=H)との交点iLの座標は、式(6)を用いて(xL+(H- yL)/αL',H)となる。 On the other hand, the coordinate on the Y-axis of the lower end of the laser beam is (0, y 0 -φ / 2), and the intersection point P L (x L , y L ) between the lower end of the laser beam and the reflecting surface 22 is the upper end. Similarly, P L ((a 2 − (y 0 −φ / 2) 2 ) 1/2 , y 0 −φ / 2) is obtained using the equation (2). The coordinates of the intersection point i L with the scale 30 (y = H) when the laser beam is reflected at the intersection point P L are expressed as (x L + (H−y L ) / α L ′, H )

このようにして、交点iUの座標(xU+(H- yU)/αU',H)または交点iLの座標(xL+(H- yL)/αL',H)を用いて、スケール30に映し出される鉛直方向の変位量を測定してもよい。この場合、レーザー光の中心を特定することが難しい場合でも、正確に鉛直方向の変位量を観測することができる。 In this way, the coordinates of the intersection point i U (x U + (H−y U ) / α U ′, H) or the coordinates of the intersection point i L (x L + (H−y L ) / α L ′, H) May be used to measure the amount of vertical displacement displayed on the scale 30. In this case, even when it is difficult to specify the center of the laser beam, the amount of displacement in the vertical direction can be accurately observed.

また、実施形態では、図1に示すように、観測者3がスケール30に照射されるレーザー光を目視により確認することを想定していたが、デジタルカメラ等で撮影するようにしてもよい。その場合、レーザー光の照射位置をエビデンス(evidence)として記録することができる。   In the embodiment, as shown in FIG. 1, it is assumed that the observer 3 visually confirms the laser light applied to the scale 30, but the image may be taken with a digital camera or the like. In that case, the irradiation position of the laser beam can be recorded as evidence.

また、実施形態では、照射装置10が直線状のレーザー光を照射していたが、これに限らずに、例えば、水平方向に扇状に拡散されるものを用いてもよい。   In the embodiment, the irradiation device 10 irradiates the linear laser beam. However, the present invention is not limited to this, and for example, a device that diffuses in a fan shape in the horizontal direction may be used.

なお、実施形態では、図2に示すように、反射器20の反射面22が下を向くように配置し、反射器20の下方にスケール30を設置していた。しかしながら、反射器20の反射面22が上を向くように配置し、反射器20の上方にスケール30を設置してもよい。この場合でも、鉛直方向の変位量を測定することができる。
さらに、反射器20の反射面22が左右の何れかを向くように配置し、反射器20の反射面22が存在する側方(左方または右方)にスケール30を設置してもよい。この場合には、水平方向の変位量を測定することができる。
In the embodiment, as shown in FIG. 2, the reflector 20 is disposed so that the reflecting surface 22 faces downward, and the scale 30 is installed below the reflector 20. However, the reflector 30 may be disposed so that the reflecting surface 22 faces upward, and the scale 30 may be installed above the reflector 20. Even in this case, the amount of displacement in the vertical direction can be measured.
Further, the reflector 30 may be arranged so that the reflecting surface 22 faces either the left or right, and the scale 30 may be installed on the side (left or right) where the reflecting surface 22 of the reflector 20 exists. In this case, the amount of horizontal displacement can be measured.

1 変位測定装置
2a はり(構造躯体)
2b,2c 柱(構造躯体)
3 観測者
10 照射装置
20 反射器
21 本体部
22 反射面
23 連結部
30 スケール
31 目盛り
1 Displacement measuring device 2a Beam (structural frame)
2b, 2c Pillar (Structural enclosure)
3 Observer 10 Irradiation Device 20 Reflector 21 Main Body 22 Reflecting Surface 23 Connecting Portion 30 Scale 31 Scale

Claims (1)

レーザー光を水平に照射する照射装置と、
前記レーザー光を反射する反射面が形成された反射器と、
前記反射面で反射したレーザー光を受光するスケールと、を備える変位測定装置であって、
前記反射面は、前記スケールに対向する側の断面形状が円弧状をなす凸鏡面であり、
前記スケールは、前記反射器の上方または下方に設置され、前記レーザー光に対して平行に延在され
前記反射器および前記照射装置は、前記反射面の円弧の中心から前記レーザー光の照射位置までの高さ方向の距離の割合が前記反射器の半径に対して45〜84%の範囲となるように設置されており、
前記反射器および前記照射装置は、平行に相対して立設する建設中の構造躯体に設置されることを特徴とする変位測定装置。
An irradiation device for irradiating the laser beam horizontally;
A reflector formed with a reflecting surface for reflecting the laser beam;
A displacement measuring device comprising a scale that receives the laser light reflected by the reflecting surface,
The reflective surface is a convex mirror surface in which the cross-sectional shape on the side facing the scale has an arc shape,
The scale is installed above or below the reflector and extends parallel to the laser beam ,
In the reflector and the irradiation device, the ratio of the distance in the height direction from the center of the arc of the reflection surface to the irradiation position of the laser light is in the range of 45 to 84% with respect to the radius of the reflector. Installed in the
The displacement measuring apparatus according to claim 1, wherein the reflector and the irradiation apparatus are installed on a structural frame under construction that is erected in parallel .
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