JPH0234564Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、目盛板を使用しない角度測定装置に
関する。

目盛板を使用しない角度測定装置の例として
は、U.S ARMY ENGINEER
TOPOGRAPHIC LABORATORIESのレポー
ト「REPORT ETL−TR−72−１（1972.1）」に
記載されたものが知られている。この装置を第
１，２図に示してある。第１図は平面図、第２図
は第１図の−線から見た断面図である。定速
回転円板１０は、図示しないモータによつて、軸
１１，１２、基板１３とともに一定の速度で回転
するようになつており、その円板１０にはスリツ
ト１５が設けられている。Ｏは円板１０の回転中
心である。

第１基準点２１は図示しないケースに固定され
た点であり、この第１基準点２１の位置に、円板
１０を挟むようにして、発光素子２１ａ、受光素
子２１ｂが前記ケースに固定されている。そし
て、円板１０が回転しているときに、発光素子２
１ａと受光素子２１ｂとの間を、スリツト１５が
通過するようになつている。なお、回転中心Ｏに
対して第１基準点２１と対称の位置に、第２基準
点２２が前記ケースに設けられ、この第２基準点
２２の位置に、円板１０を挟むようにして、発光
素子、受光素子２２ｂが前記ケースに固設されて
いる。また、前記と同様に、円板１０が回転して
いるときに、その発光素子と受光素子２２ｂとの
間を、スリツト１５が通過するようになつてい
る。

測角アーム３０は、点Ｏを中心に回転可能なも
のであり、その一端部分に第１測定点３１が設け
られている。この第１測定点３１の位置に、円板
１０を挟むようにして、発光素子３１ａ、受光素
子３１ｂが測角アーム３０に固定されている。そ
して、円板１０が回転しているときに、発光素子
３１ａと受光素子３１ｂとの間を、スリツト１５
が通過するようになつている。なお、回転中心Ｏ
に対して第１測定点３１と対称の位置に、第２測
定点３２が測角アーム３０に設けられ、この第２
測定点３２の位置に、円板１０を挟むようにし
て、発光素子３２ａ、受光素子３２ｂが測角アー
ム３０に固設されている。また、前記と同様に、
円板１０が回転しているときに、発光素子３２ａ
と受光素子３２ｂとの間を、スリツト１５が通過
するようになつている。

なお、角度Ａは、第１基準点２１と中心点Ｏと
を結ぶ線と、第１測定点３１と中心点Ｏとを結ぶ
線との交角であり、角度Ｂは、第２基準点２２と
中心点Ｏとを結ぶ線と、第２測定点３２と中心点
Ｏとを結ぶ線との交角である。

したがつて、上記装置によつて２つの対象物の
間の角度を測定する場合には、まず角度を測定す
べき位置と中心点Ｏとを位置合せし、点Ｏと第１
基準点２１とを結ぶ延長線上に１つの対象物を見
ることができるように第１基準点２１をセツト
し、次に点Ｏと第１測定点３１とを結ぶ延長線上
に他の対象物を見ることができるように第１測定
点３１をセツトする。つまり、そのように測角ア
ーム３０を所定角度回動する。

第３図は、上記従来例における信号処理回路を
示すブロツク図である。測角用カウンタ４１は、
第１基準点用受光素子２１ｂからの信号を受けた
ときから、第１測定点用受光素子３１ｂからの信
号を受けたときまでの間、発振回路４３からのパ
ルスをカウントするものである。一周用カウンタ
４２は、第１基準点用受光素子２１ｂから１つ目
の信号を受けたときから次の信号を受けるまでの
間、発振回路４３からのパルスをカウントするも
のである。演算回路４４は、測角用カウンタ４１
のカウントパルス数を、一周用カウンタ４２のカ
ウントパルス数で割つた値に360゜を掛けるような
演算を行なうものである。このようにして、演算
回路４４が角度Ａを算出するようになつている。
そして、円板１０の１回転目に、測角用カウンタ
４１，一周用カウンタ４２がそれぞれカウント
し、円板１０の２回転目に、演算回路４４が上記
演算を実行する。そして、この動作を繰返えす。
すなわち、円板１０の奇数回転目にカウントし、
偶数回転目に演算を実行し、最終カウントおよび
そのカウントに関する上記演算が終了したとき
に、それらのデータの平均をとるものである。

一方、円板１０の回転中心と測角アーム３０の
回転中心とが一致しない場合があり、この場合に
は測角誤差（偏心誤差）が生じる。この偏心誤差
の補正法として、いわゆる180゜対向読みが採用さ
れている。この180゜対向読みは、まず、上記のよ
うに第１基準点２１、第１測定点３１を用いて角
度Ａを測定し、その後、第１基準点２１、第１測
定点３１にそれぞれ対向する第２基準点２２、第
２測定点３２を用いて角度Ｂを測定し、それら角
度Ａ，Ｂの平均をとることによつて、上記偏心誤
差を補正するものである。

しかし、上記従来例にあつては、測定時間が長
くなるという問題がある。すなわち、円板１０の
１回転の間に、測角用カウンタ４１と一周用カウ
ンタ４２とによつて、それぞれの角度に対応する
パルスの数をカウントし、次の１回転の間に演算
回路４４がそのデータを取込んで上記演算を行な
う。つまり、角度Ａを１回転するためには、円板
１０を２回転させる必要がある。また、円板１０
を回転させるモータの安定性を考慮して、上記サ
イクルを10回繰返したとすると、円板１０を20回
転させなければならない。さらに、偏心誤差を補
正するために、上記操作を角度Ｂについても実施
すると、結局円板１０を40回転させなければなら
なくなる。このために、角度測定の時間が長くな
るという問題が生じる。

また、円板１０が１回転する時間は変動し、し
かもその変動は周期性を持つていることが多い。
そのため、従来のように１回転おきに１回転時間
を測定していたのでは測定時間が偏つてしまい、
１回転の正確な時間が得られない、という問題も
生じてしまう。

本考案は、上記従来の問題点に着目してなされ
たもので、目盛板を使用しない角度測定装置にお
いて、その測定時間を短くすることができ、かつ
測定精度を上げることができる装置を提供するも
のである。

この目的を達成するために本考案は、定速回転
する円板と、ケースに固定された、前記円板に対
応して設けられた基準点と、前記円板と同心的に
設けられた回転可能な測角アームと、この測角ア
ーム上に設けられた測定点とを有し、前記円板が
定速回転しているときにその円板上のある定点が
前記基準点から前記測定点まで回転するのに要す
る測角時間と、前記円板上の定点が１回転するの
に要する１回転時間との比から前記基準点と前記
円板の回転中心と前記測定点とによつて決定され
る角度を求める角度測定装置において、一定間隔
でパルスを発生するパルス発生手段と、前記円板
の定速回転中に、この円板の定点が前記基準点か
ら前記測定点に到る間に発生した前記パルス数を
カウントし、さらにこのカウントパルスを前記円
板が所定回数回転する間連続して積算する測角時
間積算手段と、前記円板の定速回転中に、この円
板の定点が前記基準点から再度この基準点に到る
間に発生した前記パルス数をカウントし、さらに
このカウントパルスを前記円板が所定回数回転す
る間連続して積算する１回転時間積算手段と、前
記円板が所定回数回転した後に、前記測角時間積
算手段が算出した積算値と前記１回転時間積算手
段が算出した積算値との比に応じて測定角を算出
する演算手段と、を設けたことに特徴を有する。

以下、添付図面に示す実施例に基づいて本考案
を詳述する。なお、同一部材には同一符号を付し
てある。第４図は、本考案の一実施例を示すブロ
ツク図である。測角時間積算手段としての測角時
間積算回路５１は、円板１０の１回転毎に測角時
間に対応する量を測定し、さらにこの測定値を所
定回数回転する間連続して積算する回路である。
つまり、円板１０の１回転目において、円板１０
のスリツト１５が基準点用受光素子２１ｂを通過
したときに受光素子２１ｂが出力し、このときか
らスリツト１５が測定点用受光素子３１ｂを通過
するまでの間、一定間隔のパルスを発生するパル
ス発生手段としての発振回路４３が出力するパル
スを積算回路５１がカウントする。円板１０の２
回転目に、積算回路５１は、前記のカウント値に
そのときのカウント値を積算する。そしてこの動
作を所定回数繰り返すものである。

この積算回路５１の具体例としては、基準点用
受光素子２１ｂのパルスの立上りから測定点用受
光素子３１ｂのパルスの立上りまでの間に出力す
るフリツプフロツプと、このフリツプフロツプの
出力と発振回路４３の出力パルスとを受ける
AND回路と、このAND回路の出力パルスをカウ
ントする加算カウンタとを有するものが考えられ
る。

１回転時間積算手段としての１回転時間積算回
路５２は、円板１０の１回転ごとに、円板１０の
１回転時間に対応する量を所定回数回転する間、
連続して積算するものである。つまり、円板１０
の１回転ごとに、発振回路４３からのパルスを積
算するものである。

この積算回路５２の具体例としては、基準点用
受光素子２１ｂの或るパルスの立上りからその次
のパルスの立上りまでの間に出力するフリツプフ
ロツプと、このフリツプフロツプの出力と発振回
路４３の出力パルスとを受けるAND回路と、こ
のAND回路の出力パルスをカウントする加算カ
ウンタとを有する回路が考えられる。

積算手段としての演算回路６１は、円板１０の
所定回転後に、測角時間積算回路５１からの測角
時間の積算値と、１回転時間積算回路５２からの
１回転時間の積算値との比に応じて測定点を演算
するものである。カウンタ６２は、基準用受光素
子２１ｂからのパルスをカウントし、つまり円板
１０の回転数を検出し、その回転数が所定の値に
達したときに、演算回路６１を起動させる信号を
出力するものである。

次に、第５図に示すタイムチヤートに基づい
て、上記実施例の動作について説明する。電源を
投入してモータが回転し、そのモータが安定した
ときに、図示しない測定ボタンを押す。このとき
からの円板１０の回転数を第５図の最上部に示し
てある。発振回路４３のパルスは常時出力され、
円板１０の１回転目において、基準点用受光素子
２１ｂのパルスの立上りから、測定点用受光素子
３１ｂのパルスの立上りまでの間に、発振回路４
３が出力するパルスを測角時間積算回路５１がカ
ウントする。これと同時に、その１回転中に、発
振回路４３が出力するパルスを、１回転時間積算
回路５２がカウントする。

円板１０の２回転目に、受光素子２１ｂのパル
スの立上りから受光素子３１ｂのパルスの立上り
までの間に発振回路４３のパルスを、積算回路５
１が前記カウント値に加算しながらカウントす
る。これと同時に、２回転目に、発振回路４３が
出力するパルスを、積算回路５２が前記カウント
値に加算しながらカウントする。

この加算およびカウントを繰返えしながら、円
板１０が所定回転すると、上記加算およびカウン
トを終了する。このときに、カウンタ６２が演算
回路６１に対してトリガ信号を供給するので、演
算回路６１が、測角時間の積算値と１回転時間の
積算値との比に応じて測定角を求める演算を実行
する。つまり、測角時間積算回路５１がカウント
した値を、１回転時間積算回路５２がカウントし
た値で割り、その結果に360゜を掛る演算を実行す
る。

したがつて、たとえば角度Ａを10回測定してそ
の平均値を求めようとする場合、円板１０を10回
転するだけで、その測定が終了するので、全体と
しての測定時間が短くてもよいことになる。これ
に対して、従来装置にあつては、角度Ａを10回測
定する場合、円板１０を20回転させる必要がある
ことからも、上記実施例が短時間で測定できるこ
とが理解できよう。しかも上記実施例では、円板
１０による１回転時間の周期的変動誤差をも削減
できる。

180゜対向読みを行なうために、角度Ｂについて
も、上記同様に測角を行なえば、その操作におい
ても測定時間が短縮される。また、測角時間積算
回路５１または１回転時間積算回路５２は、他の
具体的な構成であつてもよい。勿論、円板１０の
回転数は任意に設定することができる。さらに、
カウンタ６２または積算回路６１としてマイクロ
コンピユータ等の他の手段も用いてもよく、カウ
ンタ６２および演算回路６１の代りに同様の機能
を有するマイクロコンピユータを使用してもよ
い。

上記のように本考案は、目盛板を使用しない角
度測定装置において、その測定時間を短くするこ
とができるとともに、角度測定精度を上げるとい
う効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の角度測定装置を示す平面図、第
２図は第１図の−線から見た断面図、第３図
は第１図の示した従来例の回路図、第４図は本考
案の一実施例を示すブロツク図、第５図は上記実
施例のタイムチヤートである。 １０……円板、２１ｂ……基準点用受光素子、
３０……測角アーム、３１ｂ……測定点用受光素
子、５１……測角時間積算回路、５２……１回転
時間積算回路、６１……演算回路。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 定速回転する円板と、ケースに固定された、前
   記円板に対応して設けられた基準点と、前記円板
   と同心的に設けられた回転可能な測角アームと、
   この測角アーム上に設けられた測定点とを有し、
   前記円板が定速回転しているときにその円板上の
   ある定点が前記基準点から前記測定点まで回転す
   るのに要する測角時間と、前記円板上の定点が１
   回転するのに要する１回転時間との比から前記基
   準点と前記円板の回転中心と前記測定点とによつ
   て決定される角度を求める角度測定装置におい
   て、 一定間隔でパルスを発生するパルス発生手段
   と、 前記円板の定速回転中に、この円板の定点が前
   記基準点から前記測定点に到る間に発生した前記
   パルス数をカウントし、さらにこのカウントパル
   スを前記円板が所定回数回転する間連続して積算
   する測角時間積算手段と、 前記円板の定速回転中に、この円板の定点が前
   記基準点から再度この基準点に到る間に発生した
   前記パルス数をカウントし、さらにこのカウント
   パルスを前記円板が所定回数回転する間連続して
   積算する１回転時間積算手段と、 前記円板が所定回数回転した後に、前記測角時
   間積算手段が算出した積算値と前記１回転時間積
   算手段が算出した積算値との比に応じて測定角を
   算出する演算手段と、 を備えたことを特徴とする角度測定装置。