JPH034885Y2 - - 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、US 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図に示す。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上にはスリツト１
５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に、円板１０を
挟むようにして、発光素子２１ａと受光素子２１
ｂが前記ケースに固定されている。また前記ケー
スには、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が設けられ、この第
２基準点２２に、円板１０を挟むようにして、発
光素子２２ａと受光素子２２ｂが固設されてい
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に、円板１０を
挟むようにして、発光素子３１ａ、受光素子３１
ｂが測角アーム３０に固定されている。また測角
アーム３０には、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が設けら
れ、この第２測定点３２に、円板１０を挟むよう
にして、発光素子３２ａと受光素子３２ｂが固設
されている。

定速回転円板１０のスリツト１５は、この円板
１０が回転すると、これらの発光素子２１ａ，２
２ａ，３１ａ，３２ａと、受光素子２１ｂ，２２
ｂ，３１ｂ，３２ｂとの間を通過する。

図の角度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。そして例えば角度
Ａを測定するには、円板１０を回転させ、この回
転中に、スリツト１５が受光素子２１ｂから３１
ｂに達するまでの時間を求めて、その角度を計算
する。

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、測角値が不正
確となる場合があるという問題があつた。すなわ
ち、角度Ａを測定するには、前述のように、円板
１０を回転させ、この回転中に、スリツト１５が
受光素子２１ｂから３１ｂに達するまでの時間を
計測して角度を計算するが、例えば角度Ａが0゜付
近である場合には、スリツト１５は受光素子２１
ｂを通過した直後に、受光素子３１ｂを通過する
ので、受光素子２１ｂの出力パルスが立上つた直
後に、受光素子３１ｂの出力パルスが立上る筈で
ある。しかし、これらのパルスエツジの微妙な変
化によつて、現実には、その立上りの順序が逆に
なることがある。この場合、その後の信号処理に
よつて、その角度Ａは360゜付近の値であると判断
される。またある場合には、上記と同様の角度で
ありながら、0゜付近の値であると判断される。こ
のように0゜付近の角度を１回測定する場合にその
測定値が不正確になることは勿論、測角を何回か
繰返し、その平均値をとる場合にもその結果が不
正確となる。

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、その測定角度が0゜付近である場合に、その
測角値が不正確にならないようにする角度測定装
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、定速回
転する円板と、ケースに固定され前記円板に対応
して設けられた基準点と、前記円板と同心的に設
けられ回転可能な測角アームと、この測角アーム
上に、該測角アームの回転中心を挟んで対向させ
て設けられた第１および第２の測定点と、前記基
準点から前記第１または第２の測定点迄前記円板
が回転するのに要する時間を測定する測角時間測
定手段と、前記基準点を基準にして前記円板が１
回転するのに要する時間を測定する１回転時間測
定手段と、この測角時間測定手段による測角時間
と１回転時間測定手段による１回転時間との比に
１回転に相当する角度量を掛ける演算手段と、前
記第１測定点が前記基準点を含む予め定めた領域
である基準領域内にあるか否かを判別する判別手
段と、前記第１測定点が前記基準領域内にあると
きには前記基準点から前記第２測定点まで前記円
板が回転する時間を測定し、前記第１測定点が前
記基準領域内にないときには前記基準点から前記
第１測定点まで前記円板が回転する時間を測定す
るように切換える切換手段と、第１測定点が前記
基準領域内にあるときにはその測角時間に相当す
る角度量から前記測角アームの回転中心と前記第
１および第２の測定点とのなす角度量を差引く測
角値補正手段とを有することを特徴とするもので
ある。

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
てその説明を省略する。第３図は本考案の構成を
示す図である。この図において、定速回転する円
板１０と、基準点２１，２２と、測角アーム３０
と、測定点３１，３２とは第１図のものと同様で
ある。基準領域５０は、いずれかの基準点２１ま
たは２２を含む所定範囲の領域であるが、上記実
施例の場合は、第１基準点２１を含む領域として
ある。判別手段２は、第１測定点３１が基準領域
５０内か否かを判別するものである。演算手段３
は、基準点２１または２２から測定点３１または
３２まで円板１０が回転する測角時間と、円板１
０が１回転する１回転時間との比に360゜（１回転
に相当する角度量）を掛けるように演算するもの
である。また、切換手段３は、第１測定点３１が
基準領域５０内にあるときには基準点２１から第
２測定点３２まで円板１０が回転する時間を測定
し、第１測定点３１が基準領域５０内にないとき
には基準点２１から第１測定点３１まで円板１０
が回転する時間を測定するように、これらの測定
動作を切換えるものである。さらに、補正手段５
は、第１測定点３１が基準領域５０内にあるとき
には、その測角値から180゜（つまり第１測定点３
１と第２測定点３２のなす角度）を差引くもので
ある。

第４図は本考案の一実施例を示したブロツク図
である。この実施例においては、第１図に示す角
度Ａを測定する場合についてまず説明する。図
中、マルチプレクサ４１は、マイクロコンピユー
タ４７の命令に応じて、受光素子２１ｂ，２２ｂ
のうちいずれかの信号と、受光素子３１ｂ，３２
ｂのうちいずれかの信号とをマルチプレクスする
ものであり、２ラインから１ラインにするマルチ
プレクサである。ａは基準点用受光素子２１ｂま
たは２２ｂのパルスを出力する端子、ｂは測定点
用受光素子３１ｂまたは３２ｂのパルスを出力す
る端子である。

測角用パルス発生回路４２は、フリツプフロツ
プを有する回路であり、第１基準点用受光素子２
１ｂのパルスの立上りから、第１測定用受光素子
３１ｂのパルスの立上りまでの時間と同じ長さの
幅を有するパルスを発生させるものである。ま
た、一周角用パルス発生回路４３は、フリツプフ
ロツプを有する回路であり、第１基準点用受光素
子２１ｂのパルスの立上りから、次の同じパルス
の立上りまでの時間と同じ長さの幅を有するパル
スを発生させるものである。ｃ，ｄは出力端子で
ある。

測角用カウンタ４５は、測角用パルス発生回路
４２の出力中に、発振回路４４からのパルスをカ
ウントするものであり、円板１０の一回転のみな
らず、数回転中のパルスを積算するものである。
一周用カウンタ４６は、一周用パルス発生回路４
３の出力中に、発振回路４４からのパルスをカウ
ントするものであり、同様に円板１０の数回転中
のパルスを積算するものである。

マイクロコンピユータ４７は、第１測定点３１
が基準領域５０内か否かを判別する判別機能と、
第１基準点２１からいずれかの測定点３１ｂまた
は３２ｂまで円板１０が回転する測角時間と、円
板１０が１回転する１回転時間との比に360゜を掛
ける演算機能と、第１測定点３１が基準領域５０
内にあるときには前記基準点から第２測定点３２
まで円板１０が回転する時間を測定し、第１測定
点３１が基準領域５０内にないときには前記基準
点から第１測定点３１まで円板１０が回転する時
間を測定するようにマルチプレクサ４１を駆動す
る機能と、第１測定点３１が基準領域５０内にあ
るときにはその測角値から180゜を差引く測角値補
正機能とを有するものである。

第５図は、上記実施例の動作を示すフローチヤ
ートである。電源投入により円板１０を回転させ
るモータが回転する。ここで測定用のボタンをオ
ンすると、第１測定点３１の位置が検出される。
すなわち、第１基準点２１から第１測定点３１ま
でのスリツト１５の移動時間によつて角度Ａが粗
測される。次に、この角度Ａによつて第１測定点
３１が基準領域５０内に存在するか否かが判断さ
れ、もし、その領域５０内であるならば、第２測
定点３２までの測定設定が行なわれる。つまり、
マイクロコンピユータ４７の命令によつて、マル
チプレクサ４１が、第１基準点用受光素子２１ｂ
の出力パルスを端子ａに送出し、第２測定点用受
光素子３２ｂの出力パルスを端子ｂに送出すよう
に作動する。逆に、第１測定点３１が領域５０内
に存在しないならば、マルチプレクサ４１は、第
１基準点用受光素子２１ｂの出力パルスを端子ａ
に送出し、第１測定点用受光素子３１ｂの出力パ
ルスを端子ｂに送出すように作動する。

このようにして測定の設定がなされると、第６
図に示すように、測角用パルス発生回路４２およ
び一周角用パルス発生回路４３が、それぞれの幅
を有するパルス（ｃ，ｄ点のパルス）を出力す
る。そして、例えば、10回の繰返し測定を行なう
場合には、10回のデータ積算が行なわれる。そし
て、測角用カウンタ４５が積算したパルスの数
を、一周角用カウンタ４６が積算したパルスの数
で割り、その結果に360゜を掛る演算を行なう。

その後、第１測定点３１が領域５０内にある場
合のみ、測角値から180゜差引く補正が行なわれ、
このようにして求められた測定角度がデイスプレ
ーに表示される。

したがつて、角度Ａが0゜付近である場合に、測
角用カウンタ４５がカウントするパルスは、常に
180゜付近に相当する数であり、0゜付近に相当する
数になつたり、360゜に相当する数になることがな
い。このために、測角値が正確になることにな
り、従来の測定のように不正確さが残るという問
題がない。

第４，５図の実施例は、角度Ａを複数回測定す
る場合のものであるが、第３図に示したように、
角度Ａを１回のみ測定する場合にも、本考案を応
用することができる。この場合、第４図に示した
測角用カウンタ４５および一周用カウンタ４６は
積算できるものでなくてもよい。この場合、第５
図のフローチヤート中、「データ積算」として示
したステツプは不要となる。また、基準領域５０
の幅は任意に設定することができる。

さらに、第６図に示したｃ点パルス波形のＬレ
ベルの部分（すなわち、ｆ点パルス波形中でパル
スが存在しない部分）ｈの期間を利用して次のこ
とが実行できる。つまり、このｈの期間におい
て、基準点から測定点までの角度に応じたデータ
を、マイクロコンピユータに取込むことができ
る。しかも、円板１０の１回転ごとにマイクロコ
ンピユータに取込むことができる。したがつて、
マイクロコンピユータが、そのデータについて、
そのときどきのバラツキを算出することができ
る。そして、もしそのバラツキが所定値以上であ
れば、測角値の表示を停止させるように作動させ
るようにしてもよい。すなわち、もし測角アーム
３０のセツトが安定して行なわれていなければ、
前記データのバラツキが大きいことになり、その
ときには、測角値の信頼性が低いものであり、む
しろ測角値を表示しないほうが好ましいことにな
る。このために、円板１０の１回転ごとに得られ
るデータのバラツキが所定値以上の場合には、測
角値を表示しないようにする。

上記の説明は、角度Ａを測定する場合のみにつ
いてのものであるが、上記と同様にして角度Ｂに
ついて測定し、角度Ａと角度Ｂとの平均をとつて
偏心誤差を除くようにしてもよい。

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、その測定角度が0゜付近であ
る場合に、その測角値が不正確にならないという
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の平面図、第２図
は第１図の−線から見た断面図、第３図は本
考案の構成を明示する図、第４図は本考案の一実
施例を示すブロツク図、第５図は上記実施例のフ
ローチヤート、第６図は上記実施例のタイムチヤ
ートである。 ２……判別手段、３……切換手段、４……演算
手段、５……補正手段、１０……円板、２１……
第１基準点、２２……第２基準点、３０……測角
アーム、３１……第１測定点、３２……第２測定
点、５０……基準領域。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 定速回転する円板と；ケースに固定され前記
   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回転可能な測角アームと；
   この測角アーム上に、該測角アームの回転中心
   を挟んで対向させて設けられた第１および第２
   の測定点と；前記基準点から前記第１または第
   ２の測定点迄前記円板が回転するのに要する測
   角時間を測定する測角時間測定手段と；前記基
   準点を基準にして前記円板が１回転するのに要
   する時間を測定する１回転時間測定手段と；こ
   の測角時間測定手段による測角時間と１回転時
   間測定手段による１回転時間との比に１回転に
   相当する角度量を掛ける演算手段と；前記第１
   測定点が前記基準点を含む予め定めた領域であ
   る基準領域内にあるか否かを判別する判別手段
   と；前記第１測定点が前記基準領域内にあると
   きには前記基準点から前記第２測定点まで前記
   円板が回転する時間を測定し、前記第１測定点
   が前記基準領域内にないときには前記基準点か
   ら前記第１測定点まで前記円板が回転する時間
   を測定するように切換える切換手段と；第１測
   定点が前記基準領域内にあるときにはその測角
   時間に相当する角度量から前記測角アームの回
   転中心と前記第１および第２の測定点とのなす
   角度量を差引く測角値補正手段とを有すること
   を特徴とする角度測定装置。 (2) 前記円板の１回転ごとに前記測角時間に対応
   する量を積算する測角時間積算手段と；前記円
   板の１回転ごとに前記１回転時間に対応する量
   を積算する１回転時間積算手段と；前記円板の
   所定回転後に、前記測角時間の積算値と前記１
   回転時間の積算値との比に応じて測定角を演算
   する演算手段とをも有することを特徴とする上
   記実用新案登録請求の範囲第(1)項に記載の角度
   測定装置。 (3) 前記演算手段、前記判断手段、前記切換手段
   および前記測角値補正手段は、前記円板が１回
   転したときに作動するものであることを特徴と
   する実用新案登録請求の範囲第(1)項に記載の角
   度測定装置。