JPH04198809A - 機械高測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は測量に用いる機械のための機械高測定装置に関
する。

［従来の技術］　　゛ 測量機械を使用する作業において、機械高を知る必要が
ある。この機械高とは、望遠鏡の回転中心（機械中心点
）から地盤に設けられれた基準点までの距離をいう。こ
の回転中心は望遠鏡の規準軸上にある。従来機械高は巻
尺、コンベックス等により測定していた。

しかし、巻尺やコンベックス等を用いる測定作業では、
目盛りの０点を固定する人と、測定位置の目盛を読む人
の少くとも二人の作業員が必要である。

［発明が解決しようとする課題］ このように、機械高の測定に巻尺、コンベックス等の補
助的手段を用いるので測定作業が煩雑になり、また作業
員の読取り誤差に起因する測定誤差が生じてしまうとい
う問題があった。このことは測定機械の高性能化、高精
度化の著しい現在において重大な問題である。

この発明の目的は高精度で容易に機械高を測定できる機
械高測定装置を提供するものである。この発明の要旨は
特許請求の範囲に記載の機械高測定装置を要旨としてい
る。

［課題を解決するための手段］ 第１図と第３図を参照する。

望遠鏡１は観測しようとする基準点。を規準するために
水平中心軸Ｌｌの回りに回動可能に支持されている。反
射部材５としての反射ミラーは、機械中心点０がらあら
がじめ定められた距離りのところに設けられていて、望
遠鏡１の規準軸Ｌ３を反射する。そして反射部材５は、
反射された規準軸Ｌ４が機械中心点０を通る鉛直線Ｌ２
と交わるような角度で配置しである。

検出手段４は鉛直軸Ｌ２に対する角度Ａまたは望遠鏡１
の規準軸Ｌ３の水平軸Ｌ５に対する角度Ａ１を検出する
。検出手段７は、規準軸Ｌ３に対する反射した規準軸Ｌ
４がなす角度Ｂを検出する。

機械中心点Ｏを通る鉛直線Ｌ２上に設けられた基準点Ｑ
を反射部材５を介して望遠鏡１により規準したときに、
演算部８は、望遠鏡１の鉛直角Ａまたは高度角ＡＩと、
規準軸Ｌ３と反射部材５により反射した規準軸Ｌ４とが
なす角度Ｂと、そして機械の中心点０から反射部材５ま
でのあらがじめ定められた距離りに基づき機械高りを算
出する。

第５図と第６図では、測量機械の望遠鏡１に光波距離測
定手段１００を設けて機械高りを自動的に測定する。

検出手段としての光波距離測定手段１００は、基準点Ｑ
と機械中心点Ｏとの間の距離Ｄ＋Ｄ１を反射部材５を介
して検出する。

演算部８は機械の中心点Ｏを通る鉛直線Ｌ２上に設けら
れたこの基準点Ｑを、反射部材５を介して望遠鏡１によ
り規準したときに、光波距離測定手段１００による機械
中心点Ｏから基準点Ｑまでの距離Ｄ１＋Ｄの検出値と、
鉛直軸Ｌ２と規準軸Ｌ３とがなす角度Ａまたは規準軸Ｌ
３と反射部材５による反射規準軸Ｌ４とがなす角度Ｂと
、そして機械中心点Ｏからの反射部材５までのあらかじ
め定められた距離りに基づき、機械高りを算出するよう
になっている。

［作　用］ 測量作業時に、機械高りの測定が、望遠鏡１で基準点Ｑ
を規準するという単純作業だけで行える。

［実　施　例］ 第１図に示す測量機械は、本発明の機械高測定装置の実
施例を有するデジタルトランシットである。

デジタルトランシットは、望遠鏡１と、托架部２と、基
盤３とから構成されている。托架部２は支柱２ａ、２ｂ
を有する。支柱２ａ。

２ｂには望遠鏡１が水平中心軸Ｌ１を中心にインデック
ス可能に回動自在に支持されている。基盤３は托架部２
を鉛直軸Ｌ２に関してインデックス可能に回動自在に支
持している。

水平中心軸Ｌ１には機械中心点Ｏがある。基盤３は図示
しない通常の三脚に支持されている。

支柱２ｂには、望遠鏡１の回転角度から望遠鏡１の鉛直
角Ａ（第３図参照）あるいは高度角Ａｌ（第４図参照）
を読み取るためのエンコーダ４が内蔵されている。この
エンコーダ４は、インデックスコート板４ｂと、主コー
ド板４ａと、発光部４ｄと、受光部４ｃとから構成され
る。

インデックスコート板４ｂは望遠鏡１に設けられており
、望遠鏡１の回転とともに回る。

主コード板４ａは支柱２ｂに固定されている。

発光部４ｄは主コード板４ａとインデックスコード板４
ｂを照射する。主コード板４ａとインデックスコード板
４ｂを通った光は受光部４ｃに受光される。

望遠鏡１には支持部６が固定されている。

支持部６は望遠鏡１の光軸ともいう規準軸Ｌ３に平行に
延びている。この支持部６の先端にはエンコーダ７が設
けられている。このエンコーダ７も上述したエンコーダ
４と同様に主コード板、インデックスコード板、発光部
および受光部を有する。反射部材５が支持部６の先端側
に設けられている。反射部材５は、規準軸３に対して自
動または手動により軸Ｌ７を中心にして傾き角度を変え
ることかできる。なお、各エンコーダはたとえばインク
リメンタルエンコーダである。

支柱２ａには、演算部８と、表示器９が配置される。演
算部８は、エンコーダ４．７から読取信号を受けて演算
処理してそれぞれ角度値にする。すなわち、エンコーダ
４からの読取信号により、演算部８は第３図のような望
遠鏡１の規準軸Ｌ３の鉛直角Ａを得る。またエンコーダ
７からの読取信号により、演算部８は規準軸Ｌ３と反射
した規準軸Ｌ４とのなす角度Ｂを得る。この反射した規
準軸Ｌ４とは反射部材５により反射された規準軸Ｌ３を
いう。

距離りは、第１図と第３図に示すように反射部材５にお
ける規準軸Ｌ３の反射点Ｐ１と機械中心点０との間の距
離である。距離りはあらかじめ定められている。この機
械中心点Ｏは水平中心軸Ｌ１にある。

さらに演算部８は上述した鉛直角Ａ１角度Ｂおよび距離
りに基づいて機械高りを算出する。第１図の表示器９は
少くとも機械高りの値をデジタル表示する。この他に鉛
直角Ａ１角度Ｂおよび距離りも望ましくは表示できる。

第２図には、２つのエンコーダ４，７に接続された演算
部８と表示器９を示している。

演算部８は２つの角度計数部５０．５１と処理部６３を
有する。処理部６３には表示器９が接続されている。角
度計数部５０と５１は同じ構成であり、角度計数部５０
はエンコーダ４に、角度計数部５１はエンコーダ７にそ
れぞれ接続されている。各角度計数部５０゜５１は方向
弁別回路６０、パルス発生器６１および計数回路６２を
有する。

エンコーダ４，７からは、それぞれ互いに９０°位相差
を有する信号が出力される。方向弁別回路６０によりそ
のエンコーダ４．７での回転方向情報を知り、パルス発
生器６１によりそのパルス数の情報を知る。これらの方
向とパルス数の情報により、計数回路６２で計数されて
処理部６３において高度角Ａあるいは角度Ｂを知るので
ある。

第２図の角度Ｂの値は、第３図に示す反射部材５の法線
■の高度角とは異なるが、エンコーダ７または計数回路
６２自体に法線■の規準軸Ｌ３に対する高度角から角度
Ｂを得る機能を持たせることによって角度Ｂを得ること
ができる。つまり角度Ｂは法線Ｖの高度角の２倍である
。または演算部において算出するようにしてもよい。ま
た、前述の鉛直角Ａに代わって第４図に示す高度角Ａ１
を採用したとしても、本発明の機能を損なうものではな
い。この第４図の場合は規準軸Ｌ３と水平線Ｌ５が一致
している場合である。当然第４図の角度Ｂは第３図の角
度Ｂに比べて小さくなる。

第３図〜第６図は機械高りを測定する例を示している。

第３図では、望遠鏡１が基準点Ｑを見るように向けられ
ている。基準点Ｑは機械中心点０の真下に位置されてい
る。反射部材５の反射面の法線■が、規準軸Ｌ３を含む
鉛直面内において規準軸Ｌ３に対して４５度の角度にな
っている。つまり反射した規準軸Ｌ４と規準軸Ｌ３の角
度Ｂは９０度となっており、反射した規準軸Ｌ４は基準
点Ｑに向かうように設定されている。

この反射部材５上での規準軸Ｌ３の反射点Ｐ１と機械中
心点Ｏとの間の所定距離はＤである。機械とは第１図の
測量機械すな・ゎち測距儀自体のことをいい、機械中心
点０とは第１図に示すように望遠鏡１の規準軸Ｌ３と水
平中心軸Ｌ１との交点をいう。

測量作業止定められた測量の基準点Ｑを観察できるよう
に標的７０を設置し、錘球等を用いて機械中心点Ｏが前
記測量の基準点Ｑの鉛直上方になるように機械を設置す
る。その後、機械の水平をとる。

この標的７０は観測点ともいう基準点Ｑの位置が容易に
確認可能な形状を持つ。たとえば第７図〜第１２図のよ
うに、設置時において上面に点、円、あるいは交わった
直線などを表示している。とくに第８図と第１２図の標
的７０は細長く、三脚（図示せず）に収納が容易である
。なお、標的７０の代わりにコーナーキューブ等の反射
部材による代用も可能である。

まず、第３図の場合には、望遠鏡１における規準軸Ｌ３
の高度角Ａを調整して、望遠鏡１で反射部材５を介して
基準点Ｑを観察する。

角度Ｂは９０度である。規準軸Ｌ３と標的７０側の基準
点Ｑとを合致させる。エンコーダ４により知った鉛直角
Ａと、９０度の角度Ｂ、およびあらかじめわかっている
距離りとから、機械高りを斜辺する直角３角形０．ＰＬ
、Ｑが定まる。つまり機械高りが特定される。

規準軸Ｌ３の鉛直角Ａの値と機械高しとの関係において
、機械高りは、所定距離りと、鉛直角Ａに関する余弦値
の逆数との積として、後掲の式１により得られる。

第３図では規準軸Ｌ３が水平軸Ｌ５と一致していない場
合を示しているが、第４図では両者が一致している。

つまり望遠鏡１の規準軸Ｌ３は鉛直角Ａ（＝９０度）で
水平に向けられた状態で固定されている。反射部材５の
傾きを変えて反射部材５の法線Ｖの規準軸Ｌ３に対する
角度は規準軸Ｌ３を含む鉛直面内において４５度より小
さい任意の角度にして、望遠鏡１によって基準点Ｑが規
準する。つまり反射規準軸Ｌ４と基準点Ｑとを合致させ
る。このときの反射部材５の傾きによって角度Ｂの値を
得ることにより、鉛直角Ａ１と所定距離りとから機械高
しが算出される。

反射部材５の傾きと機械高しとの関係は、後掲の式２と
して得られる。よって、機械高しは所定の距離りと角度
Ｂに関する正接値との積として得られる。

第５図と第６図は第１図に示した測量機械にさらに光波
距離測定手段を付加したものを用いた例を示している。

第５図は、光波距離測定手段１００を有する望遠鏡１を
用いた場合である。この光波距離測定手段１００の投光
光軸は、望遠鏡１のレンズ系と同軸である。この光波距
離測定手段１００はレーザ光を射出して標的７０で反射
して測定手段１００の受光部で受光するものである。反
射部材５の法線Ｖか規準軸Ｌ３を含む鉛直面内で規準軸
Ｌ３に対して４５度の角度をなす。反射規準軸Ｌ４の方
向か規準軸Ｌ３に対して下方に９０度の角度をなすよう
に設定する。

またこの反射部材５における規準軸Ｌ３の反射点Ｐ１と
機械中心点Ｏとの所定距離をＤとする。

測量作業止定められた位置に標的７０を設置し、錘球等
を用いて機械の中心点Ｏが基準点Ｑの鉛直上方になるよ
うに機械を設置する。

その後、機械の水平をとる。

反射部材５および標的７０を設置後、規準軸Ｌ３の鉛直
角Ａを調整し、基準点Ｑを規準する。このときの反射部
材５を介した距離Ｄ＋ＤＩの検出値りが機械中心点Ｏと
基準点Ｑとの距離である。

機械高しは、三平方の定理より、後掲の式３のように、
光波距離測定手段１００より得た距離（Ｄ＋Ｄ１）から
所定距離りを差し引いた値Ｄ１の自乗と、所定距離りの
値の自乗との和の平方根の値として得られる。

第６図では第５図と同様に光波距離測定手段１００を有
する望遠鏡１を用いる。

第６図では、望遠鏡１は基準点Ｑを規準し、規準軸Ｌ３
が水平に固定されている。

反射部材５および標的７０を設置した後、規準軸りを水
平に固定してから、反射部材５の角度を変化させ標的７
０の上の基準点Ｑを望遠鏡１で反射部材５を介して規準
する。これにより機械高りか算出される。つまり機械高
しは三平方の定理より、光波距離測定手段１００から得
た距離（Ｄ＋Ｄ１）から所定距離りを差し引いた値Ｄ１
の自乗と、所定距離Ｄの値の自乗との差の平方根の値と
して得られる。

［発明の効果コ 記述したごとく請求項１または２の発明によれば、作業
者の熟練を必要とせず、このことにより作業の容易性が
向上し、加えて作業手順の簡素化によって作業時間も短
縮される。

また機械高として与えられる測定値を人間の視覚による
読取の値でなく、機械的な検出値に基づき算出するので
、測定精度の向上が可能である。

請求項１によれば、所定距離と、高度角または鉛直角と
、規準軸と反射規準軸の成す角度とにより機械高を１人
でかんたんにかつ高精度に測定できる。

請求項２によれば所定距離と、規準軸七反射規準軸の成
す角度と、反射部材を介した機械中心点から、基準点ま
での距離を用いて機械高を１人でかんたんにかつ高精度
に測定できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の機械高測定装置を含む光波測距儀を
示す図、第２図はエンコーダと演算部および記録部を示
す図、第３図〜第６図は機械高の測定側を示す図、第７
図〜第１２図は各種標的の例を示す図である。 Ｌｌ・・・・・・水平中心軸 Ｌ２・・・・・・鉛直軸 Ｌ３・・・・・・規準軸 Ｌ４・・・・・・反射軸 Ｌ５・・・・・・水平軸 Ｌ・・・・・・・・・距　離 Ａ・・・・・・・・・鉛直角 Ｂ・・・・・・・・・角　度 Ｌ・・・・・・・・・機械高 Ｑ・・・・−・・・・基準点 ■・・・・・・・・・法　線 ｌ・・・・・・・・・望遠鏡 ５・・・・・・・・・反射部材 代　理　人　　弁理士　　田辺　徹 式１：Ｌ＝　　　Ｄ ｃｏｓＡｌ Ｆｉｇ、４ Ａ Ｆｉｇ、８ ｎ Ｆｉｇ、１０ Ｆｉｇ、１２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、観測しようとする基準点（Ｑ）を視準 するために水平中心軸（Ｌ１）の回りに回動可能に支持
   された望遠鏡（１）と、 機械中心点（Ｏ）から所定の距離（Ｄ）の ところに設けられて望遠鏡（１）の視準軸 （Ｌ３）を反射する反射部材（５）であり、この反射し
   た規準軸（Ｌ４）が機械中心点 （Ｏ）を通る鉛直線（Ｌ２）に交わるような角度で配置
   された反射部材（５）と、 水平軸（Ｌ５）に対する望遠鏡（１）の角 度（Ａ、Ａ１）の検出手段（４）と、 規準軸（Ｌ３）に対する反射した視準軸 （Ｌ４）がなす角度（Ｂ）の検出手段（７）と、 機械中心点（Ｏ）を通る鉛直線（Ｌ２）上 に設けられた基準点（Ｑ）を反射部材（５）を介して望
   遠鏡（１）により視準したときに、望遠鏡（１）の鉛直
   角（Ａ）または高度角 （Ａ１）と、規準軸（Ｌ３）と反射部材（５）により反
   射した規準軸（Ｌ４）とがなす角度（Ｂ）と、および機
   械中心点（Ｏ）から反射部材（５）までの所定の距離（
   Ｄ）と、に基づき機械高（Ｌ）を算出する演算部（８）
   と、を有する機械高測定装置。 ２、観測しようとする基準点（Ｑ）を視準 するために水平軸（Ｌ１）の回りに回動可能に支持され
   た望遠鏡（１）と、 機械中心点（Ｏ）から所定の距離（Ｄ）の ところに設けられて望遠鏡（１）の規準軸 （Ｌ３）を反射する反射部材（５）であり、この反射し
   た視準軸（Ｌ４）が機械中心点 （Ｏ）を通る鉛直線（Ｌ２）に交わるような角度で配置
   された反射部材（５）と、 基準点（Ｑ）と機械中心点（Ｏ）とを結ぶ 反射部材（５）を介した距離（Ｄ＋Ｄ１）の検出手段（
   １００）と、 機械中心点（Ｏ）を通る鉛直線（Ｌ２）上 に設けられた基準点（Ｑ）を反射部材（５）を介して望
   遠鏡（１）により視準したときに、検出手段（１００）
   による機械中心点（Ｏ）から基準点（Ｑ）までの距離（
   Ｄ＋Ｄ１）の検出値と、規準軸（Ｌ３）と反射部材（５
   ）により反射した規準軸（Ｌ４）とがなす角度（Ｂ）と
   、および機械中心点（Ｏ）からの反射部材（５）までの
   所定の距離（Ｄ）と、に基づき機械高（Ｌ）を算出する
   演算部（８）と、 を有する機械高測定装置。