JPH04269619A - 傾斜角検出装置 - Google Patents
傾斜角検出装置Info
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- JPH04269619A JPH04269619A JP3031088A JP3108891A JPH04269619A JP H04269619 A JPH04269619 A JP H04269619A JP 3031088 A JP3031088 A JP 3031088A JP 3108891 A JP3108891 A JP 3108891A JP H04269619 A JPH04269619 A JP H04269619A
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- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 17
- 238000012937 correction Methods 0.000 abstract description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 5
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 4
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 3
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 238000003491 array Methods 0.000 description 2
- 238000001444 catalytic combustion detection Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C9/00—Measuring inclination, e.g. by clinometers, by levels
- G01C9/18—Measuring inclination, e.g. by clinometers, by levels by using liquids
- G01C9/24—Measuring inclination, e.g. by clinometers, by levels by using liquids in closed containers partially filled with liquid so as to leave a gas bubble
- G01C9/36—Measuring inclination, e.g. by clinometers, by levels by using liquids in closed containers partially filled with liquid so as to leave a gas bubble of the spherical type, i.e. for indicating the level in all directions
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C9/00—Measuring inclination, e.g. by clinometers, by levels
- G01C9/02—Details
- G01C9/06—Electric or photoelectric indication or reading means
- G01C2009/066—Electric or photoelectric indication or reading means optical
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、上部内面が凹状の球
面形状に形成された透明容器に透明液体と気泡を封入し
て該透明容器の傾斜角に応じて前記気泡を移動させるよ
うにした気泡管と、この気泡管の上方あるいは下方から
光を照射する投光器とを備えた傾斜角検出装置に関する
。
面形状に形成された透明容器に透明液体と気泡を封入し
て該透明容器の傾斜角に応じて前記気泡を移動させるよ
うにした気泡管と、この気泡管の上方あるいは下方から
光を照射する投光器とを備えた傾斜角検出装置に関する
。
【０００２】
【従来の技術】従来から傾斜角検出装置として図１６に
示すものが知られている（特開平２−４２３１０号公報
参照）。 図１６において、１は気泡管で、この気泡管１は、上部
内面２が凹状の球面形状に形成された透明容器３に透明
液体４と気泡５を封入したものである。
示すものが知られている（特開平２−４２３１０号公報
参照）。 図１６において、１は気泡管で、この気泡管１は、上部
内面２が凹状の球面形状に形成された透明容器３に透明
液体４と気泡５を封入したものである。
【０００３】気泡管１の下方には、発光ダイオード等の
光源６と、この光源６から射出される照明光を平行光束
にして気泡管１を照明するレンズ７等とが設けられてお
り、気泡管１の上方には、気泡影５ａ（図１７参照）を
受光する受光素子８が設けられている。９は受光素子８
の受光量から傾斜角を演算する演算部である。
光源６と、この光源６から射出される照明光を平行光束
にして気泡管１を照明するレンズ７等とが設けられてお
り、気泡管１の上方には、気泡影５ａ（図１７参照）を
受光する受光素子８が設けられている。９は受光素子８
の受光量から傾斜角を演算する演算部である。
【０００４】受光素子８は、図１７に示すように、Ｘ，
Ｙ軸方向に延びた受光部８ａ〜８ｄを有しており、各受
光部８ａ〜８ｄの面積はそれぞれ等しく設定されている
。そして、容器３の傾斜角がゼロのとき気泡５は容器３
の中心位置に位置し、その気泡影５ａは破線で示すよう
に位置して、気泡影５ａの中心が原点Ｏと一致するよう
になっている。この状態のとき、各受光部８ａ〜８ｄの
受光量は等しい。
Ｙ軸方向に延びた受光部８ａ〜８ｄを有しており、各受
光部８ａ〜８ｄの面積はそれぞれ等しく設定されている
。そして、容器３の傾斜角がゼロのとき気泡５は容器３
の中心位置に位置し、その気泡影５ａは破線で示すよう
に位置して、気泡影５ａの中心が原点Ｏと一致するよう
になっている。この状態のとき、各受光部８ａ〜８ｄの
受光量は等しい。
【０００５】いま、容器３が傾斜して気泡影５ａが破線
位置から実線位置へ移動すると、各受光部８ａ〜８ｄが
斜線で示すように気泡影５ａで覆われる面積が変化し、
各受光部８ａ〜８ｄの受光量が変化する。この受光量の
変化は傾斜角が大きいほど大きくなるので、受光部８ａ
〜８ｄの受光量の変化から傾斜角を演算して求めること
ができる。演算部９がその受光量の変化から傾斜角を演
算して求めるものである。
位置から実線位置へ移動すると、各受光部８ａ〜８ｄが
斜線で示すように気泡影５ａで覆われる面積が変化し、
各受光部８ａ〜８ｄの受光量が変化する。この受光量の
変化は傾斜角が大きいほど大きくなるので、受光部８ａ
〜８ｄの受光量の変化から傾斜角を演算して求めること
ができる。演算部９がその受光量の変化から傾斜角を演
算して求めるものである。
【０００６】また、特開平２−４２３１１号公報にも受
光量の変化から傾斜角を求める傾斜角検出装置が示され
ている。
光量の変化から傾斜角を求める傾斜角検出装置が示され
ている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の傾
斜角検出装置では、受光量の変化から傾斜角を求めるも
のであるが、透明容器３に封入された気泡５の径は温度
変化によって変化し、この結果受光部８ａ〜８ｄの受光
量が変化してしまう。このため、従来の傾斜角検出装置
では、正確な傾斜角を得るために外気温度に応じた補正
が必要であった。また、照明光の光量変化や光量ムラ、
さらに受光素子８の感度ムラなどがあると、正確な傾斜
角を演算することができなくなるという問題があった。
斜角検出装置では、受光量の変化から傾斜角を求めるも
のであるが、透明容器３に封入された気泡５の径は温度
変化によって変化し、この結果受光部８ａ〜８ｄの受光
量が変化してしまう。このため、従来の傾斜角検出装置
では、正確な傾斜角を得るために外気温度に応じた補正
が必要であった。また、照明光の光量変化や光量ムラ、
さらに受光素子８の感度ムラなどがあると、正確な傾斜
角を演算することができなくなるという問題があった。
【０００８】この発明は、上記問題点に鑑みて為された
もので、その目的とするところは、外気温度に応じた補
正などを必要とせずに、しかも、照明光の光量変化や光
量ムラ、さらに受光素子の感度ムラなどに拘りなく正確
に傾斜角を求めることのできる傾斜角検出装置を提供す
ることにある。
もので、その目的とするところは、外気温度に応じた補
正などを必要とせずに、しかも、照明光の光量変化や光
量ムラ、さらに受光素子の感度ムラなどに拘りなく正確
に傾斜角を求めることのできる傾斜角検出装置を提供す
ることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記目的を
達成するため、 上部内面が凹状の球面形状に形成さ
れた透明容器に透明液体と気泡を封入して該透明容器の
傾斜角に応じて前記気泡を移動させるようにした気泡管
と、この気泡管の上方あるいは下方から光を照射する投
光器とを備えた傾斜角検出装置において、前記気泡管を
透過した光を受光する第１ラインセンサと第２ラインセ
ンサとを互いに直交させ、該第１ラインセンサおよび第
２ラインセンサをその交差点が気泡管のほぼ中心線上を
通る位置にして配置し、前記第１，第２ラインセンサの
受光信号から気泡の中心位置を演算する中心位置演算手
段と、この中心位置演算手段が演算した中心位置から前
記傾斜角を演算する傾斜角演算手段と、を設けたことを
特徴とする。
達成するため、 上部内面が凹状の球面形状に形成さ
れた透明容器に透明液体と気泡を封入して該透明容器の
傾斜角に応じて前記気泡を移動させるようにした気泡管
と、この気泡管の上方あるいは下方から光を照射する投
光器とを備えた傾斜角検出装置において、前記気泡管を
透過した光を受光する第１ラインセンサと第２ラインセ
ンサとを互いに直交させ、該第１ラインセンサおよび第
２ラインセンサをその交差点が気泡管のほぼ中心線上を
通る位置にして配置し、前記第１，第２ラインセンサの
受光信号から気泡の中心位置を演算する中心位置演算手
段と、この中心位置演算手段が演算した中心位置から前
記傾斜角を演算する傾斜角演算手段と、を設けたことを
特徴とする。
【００１０】
【実施例】以下、この発明に係る傾斜角検出装置の実施
例を図面に基づいて説明する。
例を図面に基づいて説明する。
【００１１】図１および図２において、１１は気泡管で
、この気泡管１１は、上部内面１２が凹状の球面形状に
形成された透明容器１３に透明液体１４と気泡１５を封
入したものである。
、この気泡管１１は、上部内面１２が凹状の球面形状に
形成された透明容器１３に透明液体１４と気泡１５を封
入したものである。
【００１２】気泡１５は透明容器１３の傾斜角に応じて
上部内面１２に沿って移動するようになっている。
上部内面１２に沿って移動するようになっている。
【００１３】気泡管１１の下方には、照明光を射出する
光源（投光器）１６と、その照明光を平行光束にして気
泡管１１を照明するレンズ１７等とが配置されている。
光源（投光器）１６と、その照明光を平行光束にして気
泡管１１を照明するレンズ１７等とが配置されている。
【００１４】気泡管１１の上方には、ハーフミラー１８
と、ハーフミラー１８を透過してきた気泡影を受光する
第１ラインセンサ２０と、ハーフミラー１８で反射した
気泡影を受光する第２ラインセンサ２１等とが配置され
ている。第１，第２ラインセンサ２０，２１は、電荷蓄
積型の受光素子列からなるもので、例えばＣＣＤ等から
構成され、電荷蓄積型素子列の素子の幅は気泡１５の径
より小さく設定されている。なお、第１，第２ラインセ
ンサ２０，２１はＣＣＤの他、ホトダイオードアレイや
他の光電変換素子アレイでもよい。
と、ハーフミラー１８を透過してきた気泡影を受光する
第１ラインセンサ２０と、ハーフミラー１８で反射した
気泡影を受光する第２ラインセンサ２１等とが配置され
ている。第１，第２ラインセンサ２０，２１は、電荷蓄
積型の受光素子列からなるもので、例えばＣＣＤ等から
構成され、電荷蓄積型素子列の素子の幅は気泡１５の径
より小さく設定されている。なお、第１，第２ラインセ
ンサ２０，２１はＣＣＤの他、ホトダイオードアレイや
他の光電変換素子アレイでもよい。
【００１５】第１ラインセンサ２０と第２ラインセンサ
２１とは、図３に示すように、気泡管１１上で光学的に
互いに直交するとともに、第１ラインセンサ２０がＸ軸
上に沿って、第２ラインセンサ２１がＹ軸上に沿って配
置されている。そして、第１，第２ラインセンサ２０，
２１の交差点Ｏ（原点）が気泡管１１すなわち透明容器
１３の中心線１３ａ上に位置している。
２１とは、図３に示すように、気泡管１１上で光学的に
互いに直交するとともに、第１ラインセンサ２０がＸ軸
上に沿って、第２ラインセンサ２１がＹ軸上に沿って配
置されている。そして、第１，第２ラインセンサ２０，
２１の交差点Ｏ（原点）が気泡管１１すなわち透明容器
１３の中心線１３ａ上に位置している。
【００１６】そして、透明容器１３の傾斜角がゼロのと
き、すなわち透明容器１３が水平状態に保たれていると
き、気泡１５の中心が容器１３の中心位置１３ａに位置
し、その気泡影１５ａは、図３の破線で示すように、気
泡影１５ａの中心が原点Ｏと一致するようになっている
。
き、すなわち透明容器１３が水平状態に保たれていると
き、気泡１５の中心が容器１３の中心位置１３ａに位置
し、その気泡影１５ａは、図３の破線で示すように、気
泡影１５ａの中心が原点Ｏと一致するようになっている
。
【００１７】図４は、第１，第２ラインセンサ２０，２
１が出力する受光信号から傾斜角を演算する演算部３０
の構成を示したものである。図４において、３１，３２
は第１，第２ラインセンサ２０，２１を走査駆動する走
査駆動回路で、これは、第１，第２ラインセンサ２０，
２１の単位セル毎に蓄積された受光量に応じた信号電荷
を単位セル毎に順次出力させて、図６に示すように時系
列信号（受光信号）Ｓ１〜Ｓ３として出力させるもので
ある。
１が出力する受光信号から傾斜角を演算する演算部３０
の構成を示したものである。図４において、３１，３２
は第１，第２ラインセンサ２０，２１を走査駆動する走
査駆動回路で、これは、第１，第２ラインセンサ２０，
２１の単位セル毎に蓄積された受光量に応じた信号電荷
を単位セル毎に順次出力させて、図６に示すように時系
列信号（受光信号）Ｓ１〜Ｓ３として出力させるもので
ある。
【００１８】３３，３４は第１，第２ラインセンサ２０
，２１から出力される時系列信号Ｓ１〜Ｓ３を増幅する
増幅器、３５は後述する制御装置３６の指令に基づいて
第１，第２ラインセンサ２０，２１の何れか一方の時系
列信号Ｓ１〜Ｓ３を通過させるスイッチ回路、３７はコ
ンパレータで、このコンパレータ３７は、スイッチ回路
３５を通過してきた時系列信号Ｓ１〜Ｓ３をフィルタ処
理して図７に示す連続した波形の時系列波形信号Ｒ１〜
Ｒ３にするとともに、該時系列波形信号Ｒ１〜Ｒ３と予
め設定した基準電圧Ｐとを比較して時系列波形信号Ｒ１
〜Ｒ３の電圧が基準電圧Ｐ以下のときＨレベルの比較信
号Ｑを出力するものである（図８参照）。基準電圧Ｐは
気泡部分に相当する時系列波形信号の電圧Ｖ１より大き
く、気泡部分以外の時系列波形信号の電圧Ｖ２より小さ
い値に設定される。
，２１から出力される時系列信号Ｓ１〜Ｓ３を増幅する
増幅器、３５は後述する制御装置３６の指令に基づいて
第１，第２ラインセンサ２０，２１の何れか一方の時系
列信号Ｓ１〜Ｓ３を通過させるスイッチ回路、３７はコ
ンパレータで、このコンパレータ３７は、スイッチ回路
３５を通過してきた時系列信号Ｓ１〜Ｓ３をフィルタ処
理して図７に示す連続した波形の時系列波形信号Ｒ１〜
Ｒ３にするとともに、該時系列波形信号Ｒ１〜Ｒ３と予
め設定した基準電圧Ｐとを比較して時系列波形信号Ｒ１
〜Ｒ３の電圧が基準電圧Ｐ以下のときＨレベルの比較信
号Ｑを出力するものである（図８参照）。基準電圧Ｐは
気泡部分に相当する時系列波形信号の電圧Ｖ１より大き
く、気泡部分以外の時系列波形信号の電圧Ｖ２より小さ
い値に設定される。
【００１９】３６はマイクロコンピュータ等から構成さ
れる制御装置で、この制御装置３６は、走査回路３１，
３２、スイッチ回路３５、コンパレータ３７、演算装置
３８の作動を所定のタイミングで制御するとともに、ク
ロックパルスを出力するようになっている。
れる制御装置で、この制御装置３６は、走査回路３１，
３２、スイッチ回路３５、コンパレータ３７、演算装置
３８の作動を所定のタイミングで制御するとともに、ク
ロックパルスを出力するようになっている。
【００２０】演算装置３８はコンパレータ３７から出力
される比較信号Ｑを基準にしてクロックパルスをカウン
トして傾斜角を演算するものである。この演算装置３８
は、図５に示すように、第１，第２カウンタ４１，４２
と演算回路４３とから構成され、第１カウンタ４１は第
１，第２ラインセンサ２０，２１の走査開始時点から比
較信号Ｑが出力されるまでの期間だけ制御装置３６から
出力されるクロックパルスをカウントする。第２カウン
タ４２は比較信号Ｑが出力されている期間だけ前記クロ
ックパルスをカウントする。演算回路４３は第１，第２
カウンタ４１，４２のカウント数から気泡１５の中心位
置を演算し、この中心位置から傾斜角を演算するもので
ある。演算回路４３は、気泡の中心位置を演算する中心
位置演算手段と、傾斜角を演算する傾斜角演算手段との
機能を有している。
される比較信号Ｑを基準にしてクロックパルスをカウン
トして傾斜角を演算するものである。この演算装置３８
は、図５に示すように、第１，第２カウンタ４１，４２
と演算回路４３とから構成され、第１カウンタ４１は第
１，第２ラインセンサ２０，２１の走査開始時点から比
較信号Ｑが出力されるまでの期間だけ制御装置３６から
出力されるクロックパルスをカウントする。第２カウン
タ４２は比較信号Ｑが出力されている期間だけ前記クロ
ックパルスをカウントする。演算回路４３は第１，第２
カウンタ４１，４２のカウント数から気泡１５の中心位
置を演算し、この中心位置から傾斜角を演算するもので
ある。演算回路４３は、気泡の中心位置を演算する中心
位置演算手段と、傾斜角を演算する傾斜角演算手段との
機能を有している。
【００２１】次に、上記のように構成される傾斜角検出
装置の作用を図６ないし図８を参照しながら説明する。
装置の作用を図６ないし図８を参照しながら説明する。
【００２２】先ず、傾斜角ゼロの場合について説明する
。この場合、図３に示すように、気泡１５の中心が原点
Ｏと一致しており、走査駆動回路３１，３２により第１
，第２ラインセンサ２０、２１からそれぞれ図６の（Ａ
）に示す時系列信号Ｓ１が出力される。そして、制御装
置３６の指令によりスイッチ回路３５は第１ラインセン
サ２０の時系列信号Ｓ１をコンパレータ３７に入力させ
る。この時系列信号Ｓ１がコンパレータ３７により、図
７の（Ａ）に示すように、時系列波形信号Ｒ１に成形さ
れ、この時系列波形信号Ｒ１が基準電圧Ｐと比較される
。時系列波形信号Ｒ１が基準電圧Ｐ以下のときＨレベル
の比較信号Ｑ１がコンパレータ３７から図８の（ａ）に
示すように出力される。
。この場合、図３に示すように、気泡１５の中心が原点
Ｏと一致しており、走査駆動回路３１，３２により第１
，第２ラインセンサ２０、２１からそれぞれ図６の（Ａ
）に示す時系列信号Ｓ１が出力される。そして、制御装
置３６の指令によりスイッチ回路３５は第１ラインセン
サ２０の時系列信号Ｓ１をコンパレータ３７に入力させ
る。この時系列信号Ｓ１がコンパレータ３７により、図
７の（Ａ）に示すように、時系列波形信号Ｒ１に成形さ
れ、この時系列波形信号Ｒ１が基準電圧Ｐと比較される
。時系列波形信号Ｒ１が基準電圧Ｐ以下のときＨレベル
の比較信号Ｑ１がコンパレータ３７から図８の（ａ）に
示すように出力される。
【００２３】一方、演算装置３８の第１カウンタ４１は
、ラインセンサ２０，２１の走査開始時点ｔ０（図８参
照）からコンパレータ３７が比較信号Ｑ１を出力するま
での間、制御装置３６が出力するクロックパルスをカウ
ントする。すなわち、図８の（ｅ）に示すＴ１期間中ク
ロックパルスをカウントする。このときのカウント数を
Ｎ１とする。他方、第２カウンタ４２は、コンパレータ
３７が比較信号Ｑ１を出力している期間Ｔ２（図８の（
ｆ）参照）だけクロックパルスをカウントし（このカウ
ント数をＭ１とする）、演算回路４３がそれらカウント
数Ｎ１，Ｍ１から次式にしたがって気泡１５の中心のＸ
座標を演算し、さらにそのＸ座標からＸ方向の傾斜角θ
１を演算する。気泡１５は傾斜角に相応して透明容器１
３の上部内面１２に沿って移動するものであるから下記
の（２）式によって求めることができる。
、ラインセンサ２０，２１の走査開始時点ｔ０（図８参
照）からコンパレータ３７が比較信号Ｑ１を出力するま
での間、制御装置３６が出力するクロックパルスをカウ
ントする。すなわち、図８の（ｅ）に示すＴ１期間中ク
ロックパルスをカウントする。このときのカウント数を
Ｎ１とする。他方、第２カウンタ４２は、コンパレータ
３７が比較信号Ｑ１を出力している期間Ｔ２（図８の（
ｆ）参照）だけクロックパルスをカウントし（このカウ
ント数をＭ１とする）、演算回路４３がそれらカウント
数Ｎ１，Ｍ１から次式にしたがって気泡１５の中心のＸ
座標を演算し、さらにそのＸ座標からＸ方向の傾斜角θ
１を演算する。気泡１５は傾斜角に相応して透明容器１
３の上部内面１２に沿って移動するものであるから下記
の（２）式によって求めることができる。
【００２４】
Ｘ座標＝基準値Ｎ０−（第１カウント数Ｎ＋第２カ
ウント数Ｍ／２） …（１） θ１＝Ｋ・Ｘ座標
…（２）
ただし、Ｋは傾斜角変換係数である。
ウント数Ｍ／２） …（１） θ１＝Ｋ・Ｘ座標
…（２）
ただし、Ｋは傾斜角変換係数である。
【００２５】基準値Ｎ０は、第１，第２ラインセンサ２
０，２１の走査開始時点ｔ０から比較信号Ｑ１の中心位
置（気泡１５の中心位置）Ｑ１ａに対応する時点ｔ１ま
での期間Ｔ０（図８の（ｄ）参照）に相当するクロック
パルスのカウント数であり、この基準値Ｎ０は予め計測
して求めておくものである。
０，２１の走査開始時点ｔ０から比較信号Ｑ１の中心位
置（気泡１５の中心位置）Ｑ１ａに対応する時点ｔ１ま
での期間Ｔ０（図８の（ｄ）参照）に相当するクロック
パルスのカウント数であり、この基準値Ｎ０は予め計測
して求めておくものである。
【００２６】ところで、基準値Ｎ０＝Ｎ１＋Ｍ１／２な
ので、演算回路４３が演算するＸ座標はゼロであり、し
たがって傾斜角θ１＝０となる。すなわち、Ｘ方向の傾
斜角θ１はゼロと演算される。
ので、演算回路４３が演算するＸ座標はゼロであり、し
たがって傾斜角θ１＝０となる。すなわち、Ｘ方向の傾
斜角θ１はゼロと演算される。
【００２７】この後、スイッチ回路３５が切り替わって
第２ラインセンサ２１の時系列信号Ｓ１ａがコンパレー
タ３７に入力される。この時系列信号Ｓ１ａは、気泡１
５が原点Ｏの位置にあるので、図６の（Ａ）と同様なも
のとなる。すなわちＳ１＝Ｓ１ａとなる。そして、上記
と同様にして、第１，第２カウンタ４１，４２がクロッ
クパルスをカウントし（カウント数はＮ１，Ｍ１となる
）、演算回路４３がそれらカウント数Ｎ１，Ｍ１から気
泡１５の中心位置のＹ座標を演算し、さらに、そのＹ座
標からＹ方向の傾斜角θ２を演算する。この演算回路４
３による演算結果は上記と同様にθ２＝０となり、Ｙ方
向の傾斜角はゼロと演算される。
第２ラインセンサ２１の時系列信号Ｓ１ａがコンパレー
タ３７に入力される。この時系列信号Ｓ１ａは、気泡１
５が原点Ｏの位置にあるので、図６の（Ａ）と同様なも
のとなる。すなわちＳ１＝Ｓ１ａとなる。そして、上記
と同様にして、第１，第２カウンタ４１，４２がクロッ
クパルスをカウントし（カウント数はＮ１，Ｍ１となる
）、演算回路４３がそれらカウント数Ｎ１，Ｍ１から気
泡１５の中心位置のＹ座標を演算し、さらに、そのＹ座
標からＹ方向の傾斜角θ２を演算する。この演算回路４
３による演算結果は上記と同様にθ２＝０となり、Ｙ方
向の傾斜角はゼロと演算される。
【００２８】次に、透明容器１３が傾斜して気泡１５が
図９に示す位置に移動した場合について説明する。
図９に示す位置に移動した場合について説明する。
【００２９】第１，第２ラインセンサ２０、２１からそ
れぞれ図６の（Ｂ）（Ｃ）に示す時系列信号Ｓ２，Ｓ３
が出力される。そして、制御装置３６の指令によりスイ
ッチ回路３５は第１ラインセンサ２０の時系列信号Ｓ２
をコンパレータ３７に入力させる。この時系列信号Ｓ２
がコンパレータ３７により、図７の（Ｂ）に示すように
、時系列波形信号Ｒ２に成形され、この時系列波形信号
Ｒ２が基準電圧Ｐと比較される。コンパレ−タ３７は時
系列波形信号Ｒ２が基準電圧Ｐ以下のときＨレベルの比
較信号Ｑ２を出力する（図８の（ｂ））。
れぞれ図６の（Ｂ）（Ｃ）に示す時系列信号Ｓ２，Ｓ３
が出力される。そして、制御装置３６の指令によりスイ
ッチ回路３５は第１ラインセンサ２０の時系列信号Ｓ２
をコンパレータ３７に入力させる。この時系列信号Ｓ２
がコンパレータ３７により、図７の（Ｂ）に示すように
、時系列波形信号Ｒ２に成形され、この時系列波形信号
Ｒ２が基準電圧Ｐと比較される。コンパレ−タ３７は時
系列波形信号Ｒ２が基準電圧Ｐ以下のときＨレベルの比
較信号Ｑ２を出力する（図８の（ｂ））。
【００３０】一方、演算装置３８の第１カウンタ４１は
、第１ラインセンサ２０の走査開始時点ｔ０（図８参照
）からコンパレータ３７が比較信号Ｑ２を出力するまで
の間、制御装置３６が出力するクロックパルスをカウン
トする。すなわち、第１カウンタ４１は図８の（ｇ）に
示すＴ３期間中クロックパルスをカウントする。このと
きのカウント数をＮ２とする。他方、第２カウンタ４２
は、コンパレータ３７が比較信号Ｑ２を出力している期
間Ｔ４だけクロックパルスをカウントし（このカウント
数をＭ２とする）、演算回路４３がそれらカウント数Ｎ
２，Ｍ２から（１）式にしたがって、気泡１５の中心位
置のＸ座標を演算し、さらにそのＸ座標から（２）式に
したがってＸ方向の傾斜角θ１を演算する。θ１はθ１
＝Ｋ｛Ｎ０−（Ｎ２＋Ｍ２／２）｝となる。
、第１ラインセンサ２０の走査開始時点ｔ０（図８参照
）からコンパレータ３７が比較信号Ｑ２を出力するまで
の間、制御装置３６が出力するクロックパルスをカウン
トする。すなわち、第１カウンタ４１は図８の（ｇ）に
示すＴ３期間中クロックパルスをカウントする。このと
きのカウント数をＮ２とする。他方、第２カウンタ４２
は、コンパレータ３７が比較信号Ｑ２を出力している期
間Ｔ４だけクロックパルスをカウントし（このカウント
数をＭ２とする）、演算回路４３がそれらカウント数Ｎ
２，Ｍ２から（１）式にしたがって、気泡１５の中心位
置のＸ座標を演算し、さらにそのＸ座標から（２）式に
したがってＸ方向の傾斜角θ１を演算する。θ１はθ１
＝Ｋ｛Ｎ０−（Ｎ２＋Ｍ２／２）｝となる。
【００３１】この演算の後、スイッチ回路３５が切り替
わって第２ラインセンサ２１の時系列信号Ｓ３（図６の
（Ｃ））がコンパレータ３７に入力される。この時系列
信号Ｓ３がコンパレータ３７により、図７の（Ｃ）に示
すように、時系列波形信号Ｒ３に成形され、この時系列
波形信号Ｒ３が基準電圧Ｐと比較される。コンパレータ
３７は時系列波形信号Ｒ３が基準電圧Ｐ以下のときＨレ
ベルの比較信号Ｑ３を出力する（図８の（ｃ））。
わって第２ラインセンサ２１の時系列信号Ｓ３（図６の
（Ｃ））がコンパレータ３７に入力される。この時系列
信号Ｓ３がコンパレータ３７により、図７の（Ｃ）に示
すように、時系列波形信号Ｒ３に成形され、この時系列
波形信号Ｒ３が基準電圧Ｐと比較される。コンパレータ
３７は時系列波形信号Ｒ３が基準電圧Ｐ以下のときＨレ
ベルの比較信号Ｑ３を出力する（図８の（ｃ））。
【００３２】一方、演算装置３８の第１カウンタ４１は
、第２ラインセンサ２１の走査開始時点ｔ０からコンパ
レータ３７が比較信号Ｑ３を出力するまでの間、制御装
置３６が出力するクロックパルスをカウントする。すな
わち、第１カウンタ４１が図８の（ｉ）に示すＴ５期間
クロックパルスをカウントする。このときのカウント数
をＮ３とする。他方、第２カウンタ４２は、コンパレー
タ３７が比較信号Ｑ３を出力している期間Ｔ６（図８の
（ｊ））だけクロックパルスをカウントし（このカウン
ト数をＭ３とする）、演算回路４３がそれらカウント数
Ｎ３，Ｍ３から（１）式にしたがって、気泡１５の中心
位置のＹ座標を演算し、さらにそのＹ座標からＹ方向の
傾斜角θ２を演算する。θ２は、Ｋ｛Ｎ０−（Ｎ３＋Ｍ
３／２）｝となる。
、第２ラインセンサ２１の走査開始時点ｔ０からコンパ
レータ３７が比較信号Ｑ３を出力するまでの間、制御装
置３６が出力するクロックパルスをカウントする。すな
わち、第１カウンタ４１が図８の（ｉ）に示すＴ５期間
クロックパルスをカウントする。このときのカウント数
をＮ３とする。他方、第２カウンタ４２は、コンパレー
タ３７が比較信号Ｑ３を出力している期間Ｔ６（図８の
（ｊ））だけクロックパルスをカウントし（このカウン
ト数をＭ３とする）、演算回路４３がそれらカウント数
Ｎ３，Ｍ３から（１）式にしたがって、気泡１５の中心
位置のＹ座標を演算し、さらにそのＹ座標からＹ方向の
傾斜角θ２を演算する。θ２は、Ｋ｛Ｎ０−（Ｎ３＋Ｍ
３／２）｝となる。
【００３３】ところで、気泡１５の径は温度によって変
化する。すなわち、図８の（ａ）に示す比較信号Ｑ１の
幅が変化する。しかし、比較信号Ｑ１の径が外気温度に
よって変化しても気泡１５の中心位置はずれない。すな
わち、比較信号Ｑ１の中心位置Ｑ１ａは温度に拘りなく
常に一定であり、したがって基準値Ｎ０は温度変化によ
って変化しない。また、基準値Ｎ０はラインセンサ２０
，２１の受光ムラや光源の発光ムラの影響を受けない。 同様に、比較信号Ｑ２，Ｑ３の幅は外気温度によって変
化するが、その中心位置は温度変化によって変化しない
。また、カウント数は比較信号Ｑの幅に依存しラインセ
ンサ２０，２１の受光ムラや光源の発光ムラの影響を殆
ど受けない。
化する。すなわち、図８の（ａ）に示す比較信号Ｑ１の
幅が変化する。しかし、比較信号Ｑ１の径が外気温度に
よって変化しても気泡１５の中心位置はずれない。すな
わち、比較信号Ｑ１の中心位置Ｑ１ａは温度に拘りなく
常に一定であり、したがって基準値Ｎ０は温度変化によ
って変化しない。また、基準値Ｎ０はラインセンサ２０
，２１の受光ムラや光源の発光ムラの影響を受けない。 同様に、比較信号Ｑ２，Ｑ３の幅は外気温度によって変
化するが、その中心位置は温度変化によって変化しない
。また、カウント数は比較信号Ｑの幅に依存しラインセ
ンサ２０，２１の受光ムラや光源の発光ムラの影響を殆
ど受けない。
【００３４】つまり、（１）（２）式によって求める傾
斜角θ１，θ２は、温度やラインセンサ２０，２１の受
光ムラや光源１６の発光ムラの影響を受けずに、正確に
求めることができ、外気温度に応じた補正等を行なう必
要がない。
斜角θ１，θ２は、温度やラインセンサ２０，２１の受
光ムラや光源１６の発光ムラの影響を受けずに、正確に
求めることができ、外気温度に応じた補正等を行なう必
要がない。
【００３５】図１０および図１１は他の実施例を示した
ものである。この実施例では、ハーフミラーの代わりに
全反射ミラー５１を使用するもので、全反射ミラー５１
の幅は気泡１５の径より小さく、その長さは気泡１５の
径より大きく設定されている。
ものである。この実施例では、ハーフミラーの代わりに
全反射ミラー５１を使用するもので、全反射ミラー５１
の幅は気泡１５の径より小さく、その長さは気泡１５の
径より大きく設定されている。
【００３６】また、全反射ミラー５１は、板状のものの
他、図１２ないし図１５に示すものでもよい。図１２は
円板状の透明部材５２の中心部に設けた傾斜面５２ａに
ミラー部を形成したものであり、図１３および図１４は
半円板状の透明部材５３，５４の傾斜面５３ａ，５４ａ
にミラー部を形成したものである。図１５は棒状の透明
部材５５に傾斜面５５ａを設け、この系斜面５５ａにミ
ラー部を形成したものである。
他、図１２ないし図１５に示すものでもよい。図１２は
円板状の透明部材５２の中心部に設けた傾斜面５２ａに
ミラー部を形成したものであり、図１３および図１４は
半円板状の透明部材５３，５４の傾斜面５３ａ，５４ａ
にミラー部を形成したものである。図１５は棒状の透明
部材５５に傾斜面５５ａを設け、この系斜面５５ａにミ
ラー部を形成したものである。
【００３７】上記実施例では、図８に示す比較信号Ｑを
時系列波形信号Ｒが基準電圧Ｐ以下のとき出力するよう
にしたものであるが、時系列波形信号Ｒの最低レベルＲ
０，Ｒ０の２箇所を検出し、これら２箇所の区間、すな
わち、気泡１５の径と等しい区間だけ比較信号を出力す
るようにしてもよい。
時系列波形信号Ｒが基準電圧Ｐ以下のとき出力するよう
にしたものであるが、時系列波形信号Ｒの最低レベルＲ
０，Ｒ０の２箇所を検出し、これら２箇所の区間、すな
わち、気泡１５の径と等しい区間だけ比較信号を出力す
るようにしてもよい。
【００３８】また、上記実施例では、クロックパルスを
発生させ、そのクロックパルスをカウントすることによ
り傾斜角を求めているが、ラインセンサ２０，２１の走
査期間ランプ電圧を発生させ、比較信号Ｑの立上りおよ
び立下がりでランプ電圧を測定し、測定したそれらラン
プ電圧から、ランプ電圧の発生時点から比較信号Ｑの立
上りまでの期間と、比較信号Ｑの立上りから立下がりま
での期間を求め、これらの期間から傾斜角を演算しても
よい。また、第１，第２ラインセンサ２０，２１をミラ
ーを介して光学的に互いに直交させているが、直接直交
させて配置してもよい。
発生させ、そのクロックパルスをカウントすることによ
り傾斜角を求めているが、ラインセンサ２０，２１の走
査期間ランプ電圧を発生させ、比較信号Ｑの立上りおよ
び立下がりでランプ電圧を測定し、測定したそれらラン
プ電圧から、ランプ電圧の発生時点から比較信号Ｑの立
上りまでの期間と、比較信号Ｑの立上りから立下がりま
での期間を求め、これらの期間から傾斜角を演算しても
よい。また、第１，第２ラインセンサ２０，２１をミラ
ーを介して光学的に互いに直交させているが、直接直交
させて配置してもよい。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
、気泡の中心位置を求めて傾斜角を演算するものである
から、外気温度に応じた補正などを必要とせずに、しか
も、光源の光量変化や光量ムラ、さらにラインセンサの
感度ムラなどに拘りなく正確に傾斜角を求めることがで
きる。
、気泡の中心位置を求めて傾斜角を演算するものである
から、外気温度に応じた補正などを必要とせずに、しか
も、光源の光量変化や光量ムラ、さらにラインセンサの
感度ムラなどに拘りなく正確に傾斜角を求めることがで
きる。
【図１】この発明に係わる傾斜角検出装置の光学系の配
置関係を示した側面図、
置関係を示した側面図、
【図２】図１の傾斜角検出装置の平面図、
【図３】ライ
ンセンサの光学的配置関係を示した説明図、
ンセンサの光学的配置関係を示した説明図、
【図４】前記傾斜角検出装置の演算部の構成を示したブ
ロック図、
ロック図、
【図５】演算装置の構成を示したブロック図、
【図６】
ラインセンサから出力される時系列信号を示した説明図
、
ラインセンサから出力される時系列信号を示した説明図
、
【図７】時系列波形信号を示した説明図、
【図８】比較
信号とクロックパルスのカウント数との関係を示したタ
イムチャート、
信号とクロックパルスのカウント数との関係を示したタ
イムチャート、
【図９】気泡が移動したときの気泡とラインセンサとの
位置関係を示した説明図、
位置関係を示した説明図、
【図１０】他の実施例を示した傾斜角検出装置の光学系
の配置関係を示した側面図、
の配置関係を示した側面図、
【図１１】図１０の傾斜角検出装置の平面図、
【図１２
】円板状の透明部材にミラーを形成した例を示した斜視
図、
】円板状の透明部材にミラーを形成した例を示した斜視
図、
【図１３】半円板状の透明部材にミラーを形成した例を
示した斜視図、
示した斜視図、
【図１４】半円板状の透明部材にミラーを形成した例を
示した斜視図、
示した斜視図、
【図１５】他の実施例のミラーを示した側面図、
【図１
６】従来の傾斜角検出装置の光学系の配置を示した説明
図、
６】従来の傾斜角検出装置の光学系の配置を示した説明
図、
【図１７】受光素子と気泡影との位置関係を示した説明
図である。
図である。
１１ 気泡管
１３ 透明容器
１４ 透明液体
１６ 光源（投光器）
２０ 第１ラインセンサ
２１ 第２ラインセンサ
Claims (1)
- 【請求項１】上部内面が凹状の球面形状に形成された透
明容器に透明液体と気泡を封入して該透明容器の傾斜角
に応じて前記気泡を移動させるようにした気泡管と、こ
の気泡管の上方あるいは下方から光を照射する投光器と
を備えた傾斜角検出装置において、前記気泡管を透過し
た光を受光する第１ラインセンサと第２ラインセンサと
を互いに直交させ、該第１ラインセンサおよび第２ライ
ンセンサをその交差点が気泡管のほぼ中心線上を通る位
置にして配置し、前記第１，第２ラインセンサの受光信
号から気泡の中心位置を演算する中心位置演算手段と、
この中心位置演算手段が演算した中心位置から前記傾斜
角を演算する傾斜角演算手段と、を設けたことを特徴と
する傾斜角検出装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03031088A JP3072779B2 (ja) | 1991-02-26 | 1991-02-26 | 傾斜角検出装置 |
| US07/841,161 US5317810A (en) | 1991-02-26 | 1992-02-25 | Clinometer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03031088A JP3072779B2 (ja) | 1991-02-26 | 1991-02-26 | 傾斜角検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04269619A true JPH04269619A (ja) | 1992-09-25 |
| JP3072779B2 JP3072779B2 (ja) | 2000-08-07 |
Family
ID=12321658
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03031088A Expired - Fee Related JP3072779B2 (ja) | 1991-02-26 | 1991-02-26 | 傾斜角検出装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5317810A (ja) |
| JP (1) | JP3072779B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08101037A (ja) * | 1994-09-30 | 1996-04-16 | Yasuo Shirota | 水準器 |
| JP2007071870A (ja) * | 2005-08-08 | 2007-03-22 | Matsushita Electric Works Ltd | 水平センサ |
| JP2007218722A (ja) * | 2006-02-16 | 2007-08-30 | Sokkia Co Ltd | 傾斜角検出器 |
| JP2007298356A (ja) * | 2006-04-28 | 2007-11-15 | Matsushita Electric Works Ltd | 水平センサ |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2252783T3 (es) * | 1996-05-21 | 2006-05-16 | Pfizer Health Ab | Dispositivo sensor de la inclinacion y metodo para su operacion. |
| US5761818A (en) * | 1996-05-31 | 1998-06-09 | Evan L. Hopkins | Digital inclinometer |
| US5780848A (en) * | 1996-11-29 | 1998-07-14 | Motorola, Inc. | System and method for indicating an angular position of an object using a level detection device |
| JP3793315B2 (ja) * | 1997-02-21 | 2006-07-05 | 株式会社トプコン | 傾斜検出装置 |
| EP0916925A1 (en) * | 1997-11-17 | 1999-05-19 | YASHIMA ELECTRIC CO., Ltd. | Inclination sensor |
| JP2001527207A (ja) * | 1997-12-22 | 2001-12-25 | アンド・デザイン・リミテッド | 角度センサ |
| US6664534B2 (en) | 1999-06-28 | 2003-12-16 | Pharmacia Ab | Tilt sensing device and method for its operation |
| IL140206A (en) | 2000-12-10 | 2006-08-20 | Federico Singer | Inclination measurement apparatus |
| WO2003048677A2 (en) | 2001-07-30 | 2003-06-12 | Yuval Singer | Inclination measurement apparatus |
| US7298888B2 (en) * | 2002-10-23 | 2007-11-20 | Hamar Laser Instruments, Inc. | Electronic level sensor |
| US6968626B1 (en) * | 2004-06-30 | 2005-11-29 | International Business Machines Corporation | Horizontal plane viewable precision bubble level |
| DE102008041032A1 (de) * | 2008-08-06 | 2010-02-11 | Hilti Aktiengesellschaft | Neigungsdetektorvorrichtung mit geschlossenem optischen Pfad |
| IL224928A0 (en) * | 2013-02-26 | 2013-07-31 | Kapro Ind Ltd | leveler |
| CN105509715A (zh) * | 2015-12-02 | 2016-04-20 | 苏州迅威光电科技有限公司 | 二轴倾斜传感器及其使用方法 |
| CN106943735B (zh) * | 2017-03-29 | 2022-04-05 | 内蒙古牧野昕光信息技术有限公司 | 一种运动传感器和采集运动量的装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH673890A5 (ja) * | 1986-09-15 | 1990-04-12 | Notron Engineering Ag | |
| CA1314706C (en) * | 1988-08-02 | 1993-03-23 | Kikuo Shimura | Inclination angle detector |
-
1991
- 1991-02-26 JP JP03031088A patent/JP3072779B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1992
- 1992-02-25 US US07/841,161 patent/US5317810A/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08101037A (ja) * | 1994-09-30 | 1996-04-16 | Yasuo Shirota | 水準器 |
| JP2007071870A (ja) * | 2005-08-08 | 2007-03-22 | Matsushita Electric Works Ltd | 水平センサ |
| JP2007218722A (ja) * | 2006-02-16 | 2007-08-30 | Sokkia Co Ltd | 傾斜角検出器 |
| JP2007298356A (ja) * | 2006-04-28 | 2007-11-15 | Matsushita Electric Works Ltd | 水平センサ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5317810A (en) | 1994-06-07 |
| JP3072779B2 (ja) | 2000-08-07 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |