JPH0247448Y2

JPH0247448Y2 -

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Publication number: JPH0247448Y2
Application number: JP1983099487U
Authority: JP
Priority date: 1983-06-29
Filing date: 1983-06-29
Publication date: 1990-12-13
Also published as: US4626682A; JPS608811U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は、セオドライト等の角度測定装置の改
良に関する。

従来、目盛を使用せずに角度を測定する装置と
しては、たとえばU.S.
ARMYEngineerTopographicLaboratoriesの
ReportETL−TR−72−１の中で報告されている
ものがある。

この角度測定装置は、等速回転体の周面に設け
られた切欠が、ある固定された基準点に対して１
回転するのに要する時間Ｔ１と、その基準点から
角度測定点まで回転するのに要する時間Ｔ２を求
め、360度×（Ｔ２／Ｔ１）を演算することによつ
て、角度を求めるものである。

上記のような角度測定装置は、目盛盤を必要と
しないので測定が簡単であり、しかもその構成も
簡単であるという特徴を有するものである。

また、同レポートにおいては、等速回転体の回
転中心と、角度測定点の回転中心の偏心による誤
差を補償するために、いわゆる180度対向読みに
ついて言及している。

同レポートの方法においては、回転体の１回転
における等速回転性能が、その測角精度に大きく
影響する。したがつて、測角精度を高く維持する
ためには、回転体を駆動するモータの等速回転性
能が所定値以下にならないように、相当の注意を
払う必要がある。

回転体が１回転する間に１周期の回転むらがあ
つた場合には、180度対向読みを採用すると、そ
の悪影響はキヤンセルされる傾向にある。一方、
同レポートの方式を我々が実験した結果、モータ
または回転制御のための帰環検出系において、回
転体１回転について２周期の回転むらが存在する
ことが判明した。したがつて、測角精度において
も、２周期の誤差カーブを描く結果が生じ、この
誤差は180度対向読みを採用してもキヤンセルさ
れずに残るという問題がある。

本考案は、上記の従来の問題点に着目してなさ
れたもので、回転体が１回転する間に生じる２周
期の回転むらを充分に補償することができるよう
にするとともに、検出部における温度補償を充分
に行なうことのできる装置を提供することを目的
とするものである。

この目的を達成するために、本考案は、被検出
部を、必要に応じて５度以上360度未満の幅を有
する切欠で構成し、しかもその切欠の回転に応じ
て発生するパルスの立上がり情報と、そのパルス
の立下がり情報とを角度測定に利用するものであ
る。

ここで、切欠SR，SMの角度幅を５度以上とした
のは、従来の切欠としては５度未満の角度幅を有
するものが使用されているが、５度以上の角度幅
を有する切欠であつても、回転体の１回転におけ
る２周期の回転むらを充分に補正することができ
ることが確認されたからである。

以下、添附図面に示す実施例に基づいて本考案
を詳述する。第１図は、本考案の一実施例を示す
平面図であり、第２図は、第１図の−線から
見た縦断面図である。

回転体１は、２つの円板１ａ，１ｂで構成さ
れ、これらの回転軸１ｃを介してモータ３によつ
て等速回転するものであり、回転軸１ｃは、角度
測定装置の非可動部である基板２に軸支されてい
る。視準アーム４の回転軸は、回転軸１ｃとほぼ
一致するように設定されている。この視準アーム
４には、図示しない視準望遠鏡が固定され、視準
望遠鏡の角度と視準アーム４の角度とが一致する
ようになつている。

さらに、基板２上には、基準となる基準点Ｒ
１，Ｒ２が設けられ、これら基準点Ｒ１，Ｒ２は
それぞれ対となつた発光素子と受光素子とを有す
る。また、回転体１を構成する円板１ｂの外周部
には、約90度の幅を有する切欠SRが設けられ、
この切欠SRは、回転体１の回転に伴い、基準点
Ｒ１およびＲ２を構成する発光素子から受光素子
に向かう光路の中を、通過するようになつてい
る。そして、回転体１が回転しているときに、切
欠SRがそれら光路を通過すると、各受光素子が
パルスを発生する。なお、切欠SRのうち、回転
方向の先端の端部をSR１とし、後端の端部をSR
２とする。切欠SRの角度幅は90度に限られず、
５度以上360度未満の幅の範囲内であれば、どの
角度幅を有していてもよい。

一方、視準アーム４の両端部には、角度測定点
Ｍ１，Ｍ２が設けられている。これら角度測定点
Ｍ１，Ｍ２には、基準点Ｒ１，Ｒ２と同様に、発
光素子と受光素子の組がそれぞれ設けられてい
る。これら発光素子と受光素子とは、円板１ａを
挾むように対向し、その円板１ａに設けられた切
欠SMが角度測定点Ｍ１，Ｍ２を通過する度に、
角度測定点Ｍ１，Ｍ２においてパルスが発生す
る。また、切欠SMはSRと径方向、周方向の位置
を同一にして設定されるもので、約90度の角度幅
で設置されているが、SRと同様５度以上360度未
満の幅の範囲内であれば、どの角度幅を有してい
てもよい。また、この切欠SMは、その回転方向
の先端の端部をSM１とし、後端の端部をSM２
としている。なお、切欠SMとSRの角度幅は、正
確な値がわかつていなくてもよい。

第３図は、上記実施例に使用する回路の一例を
示すものであり、第４図は、第３図の要部の信号
波形を示すタイムチヤートである。

ここで、測定精度を向上させるには対向読み
（たとえば、ある切欠が、１つの基準点からその
隣の角度測定点まで移動する時間と、残りの基準
点から残りの角度測定点まで移動する時間との平
均をとる方法）を採用するが、以下、説明は一方
のみについて行なう。すなわち、各円板１ａ，１
ｂごとに切欠を使用するが、基準点としてはＲ１
のみを使用し、角度測定点としてはＭ１のみを使
用したとして説明する。対向読みを行なう際に
は、以下の説明に基づいて、さらに基準点Ｒ２，
角度測定点Ｍ２についても測定し、所定の演算を
実行した後、両者の平均をとればよい。

第３図において、Ｒ１出力信号と表示したもの
は、基準点Ｒ１における受光素子の出力信号であ
り、Ｍ１出力信号と表示したものは、角度測定点
Ｍ１における受光素子の出力信号である。

RSフリツプフロツプ５は、Ｒ１出力信号の立
上がりエツヂでセツトされ、Ｍ１出力信号の立上
りエツヂでリセツトされるものである。RSフリ
ツプフロツプ６は、そのセツト入力端子、リセツ
ト入力端子に、それぞれインバータ６ａ，６ｂが
接続されているので、Ｒ１出力信号の立下がりエ
ツヂでセツトされ、Ｍ１出力信号の立下がりエツ
ヂでリセツトされるものである。

Ｄフリツプフロツプ７は、Ｒ１出力信号を入力
し、切欠SRの端部SR１が基準点Ｒ１を通過して
から、同じ端部SR１が基準点Ｒ１を再び通過す
るまでの時間、つまり回転体１の１回転時間の
間、パルスを出力するものである。

クロツク発生回路２０は、所定周波数のクロツ
クパルスを発生するものである。カウンタ３１
は、RSフリツプフロツプ５が出力している間、
すなわち、切欠SRの端部SR１が基準点Ｒ１を通
過してから、切欠SMの端部SM１が角度測定点
Ｍ１を通過するまでの間、クロツクパルスをカウ
ントするものである。カウンタ３２は、RSフリ
ツプフロツプ６が出力している間、すなわち、切
欠SRの端部SR２が基準点Ｒ１を通過してから、
切欠SMの端部SM２が角度測定点Ｍ１を通過す
るまでの間、クロツクパルスをカウントするもの
である。カウンタ３３は、回転体１が１回転する
時間に対応したパルス数をカウントするものであ
る。

マイクロコンピユータ４０は、カウンタ３１，
３２の内容を読み込み、これらを加算して２で割
り、この時間をＴ２とし、また、カウンタ３３の
出力をＴ１としたときに、360度×（Ｔ２／Ｔ１）
を演算するものである。この演算結果が、測角値
である。なお、符号１１，１２，１３はAND回
路である。

第４図は、上記のように角度測定した場合に、
そのときの測定誤差が補償される原理を示したも
のであり、たとえば、切欠幅が90度の場合に、90
度の挾角をセオドライトの各位置で測定した誤差
カーブである。ここで実線のカーブは、従来方法
による誤差カーブ（第４図において、RSフリツ
プフロツプ５の非反転出力信号とＤフリツプフロ
ツプ７の出力信号とを使用した場合に生じる誤差
カーブ）である。また図中、破線のカーブは、Ｒ
１出力信号の立下がりとＭ１出力信号の立下がり
とを使用して測定した場合の誤差カーブ（第４図
において、RSフリツプフロツプ６の非反転出力
信号とＤフリツプフロツプ７の出力信号とを使用
した場合に生じる誤差カーブ）である。

ところで、第５図は、視準アーム４の角度に対
する誤差を示したものであり、実線カーブは、従
来の角度測定装置において生じる誤差を表わして
あり、破線カーブは、その実線カーブを90度遅ら
せた場合を表わしたものである。そして、第１〜
４図に示した実施例は、第５図に示した実線の誤
差カーブと、破線のそれとが加えられて測定され
るものである。このために、実線カーブで示され
る誤差が破線カーブによつてキヤンセルされて、
そのときの誤差は理想的には零とすることができ
るものである。

上記のように、第５図において実線のカーブに
対する破線のカーブの遅れ角度が90度であるの
は、キヤンセルしようとする誤差が、回転体１の
１回転に対して２周期の割合で生じる誤差である
からである。もしその誤差が４周期の割合いで生
じるものであれば、破線のカーブの遅れ角度は45
度となる。したがつて、一般的には、回転体１が
１回転する間にｎ周期の誤差がある場合に、この
誤差をキヤンセルするには、上記破線の遅れ角度
は、360度／（２×ｎ）となる。よつて、切欠
SM，SRの角度幅も、360度／（２×ｎ）とする
ことが好ましい。

第３図の実施例においては、カウンタ３１と３
２が設けられている。この２つのカウンタは、
RSフリツプフロツプ５，６のそれぞれのパルス
幅を同時に（並列的に）測定するためのものであ
り、このように２つのカウンタを設けることによ
つて、測定時間が短くなる。ところが、測定時間
が多少長くなつてもよい場合には、第６図に示す
ように、それら２つのカウンタ３１，３２の代り
に、１つのカウンタ３４に置換えることができ
る。ただし、この場合には、マルチプレクサ５０
が必要となる。

すなわち、まず、Ｒ１出力信号とＭ１出力信号
とによつて、RSフリツプフロツプ８を作動させ
て、AND回路１４を介して、カウンタ３４がパ
ルス幅をカウントする。このカウント値を所定の
メモリに記憶しておく。次に、マイクロコンピユ
ータ４０からの切換制御信号によつて、マルチプ
レクサ５０が、Ｒ１出力信号の反転信号を選択
し、同時にＭ１出力信号の反転信号を選択する。
そして、AND回路１４を介して、カウンタ３４
がパルス幅をカウントする。このカウント値と、
上記メモリに記憶した値とを加えて２で割り、こ
の値をＴ２とする。このＴ２を、１周時間である
Ｔ１で割り、360度を掛けると、測角値を得るこ
とができる。

さらに、マイクロコンピユータ４０からの切換
制御信号によつて、マルチプレクサ５０が最初の
信号の組合せを選択する。このようにして、これ
らの動作を繰り返す。上記の場合、パルスの各カ
ウントは、回転体１の回転時に行なえばよい。

また、上記実施例は、回転体１を多数回転させ
て、それらの各回転におけるＴ１，Ｔ２のデータ
をハード的に累積させることによつて、角度測定
することも可能である。

上記のように、本考案は、従来の角度測定装置
よりも切欠幅を広げ、しかもその切欠の回転に応
じて発生するパルスの立上がり情報と、そのパル
スの立下がり情報とを、角度測定に利用するよう
にしたものである。

なお、上記実施例としては、パルスの立上がり
から立下がりまでの信号を使用したものを示した
が、この信号の代りに、そのパルスの立下がりか
ら立上がりまでの信号を用いても同様の結果が得
られるものである。

また、受光素子等の検出部は、温度によつてそ
の特性が変化するものであるが、上記立上がり情
報および立下がり情報は、その温度変化が互いに
逆の方向にあるので、全体的には、適切な温度補
償がなされることになる。

上記のように、本考案は、回転体の１回転にお
ける２周期の回転むらを充分に補正することがで
きるとともに、検出部における温度補償も充分に
なされるので、高精度の測角を行なうことができ
るという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す平面図、第２
図は第１図の−線から見た縦断面図、第３図
は上記実施例に使用する回路の一例を示したもの
第４図は上記実施例のタイムチヤート、第５図は
本考案の原理を示す図、第６図は本考案の他の実
施例を示す回路図である。１……回転体、１ａ，１ｂ……円板、２……基
板、３……モータ、４……視準アーム、５，６，
８……RSフリツプフロツプ、７……Ｄフリツプ
フロツプ、３１，３２，３３，３４……カウン
タ、４０……マイクロコンピユータ、Ｒ１，Ｒ２
……検出点としての基準点、Ｍ１，Ｍ２……検出
点としての角度測定点、SR，SM……被検出部と
しての切欠、SR１，SM１，SR２，SM２……端
部。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】 (1) 等速回転体の周部に設けた被検出部が、固定
された基準点を基準にして１回転するのに要す
る時間Ｔ１と、前記基準点と角度測定点との間
を回転するのに要する時間Ｔ２を求め、360度
×（Ｔ２／Ｔ１）を演算することによつて被測
定角度を求める角度測定装置において、前記被
検出部を５度以上360度未満の角度幅を有する
切欠で構成し、しかもその切欠の回転に応じて
発生するパルスの立上がり情報と、そのパルス
の立下がり情報とを上記時間測定および角度測
定に利用する手段を設けたことを特徴とする角
度測定装置。 (2) 実用新案登録請求の範囲第１項において、前
記切欠の角度幅は、約90度であることを特徴と
する角度測定装置。 (3) 実用新案登録請求の範囲第１項において、前
記切欠の角度幅は、回転体が１回転する間にｎ
周期の誤差がある場合に、360度／（２×ｎ）
であることを特徴とする角度測定装置。