JPH0571961A

JPH0571961A - 自動整準装置

Info

Publication number: JPH0571961A
Application number: JP3237885A
Authority: JP
Inventors: Yuji Yamauchi; 裕至山内; Takumi Notake; 多久美野武; Kenji Fujii; 賢治藤井
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1991-09-18
Filing date: 1991-09-18
Publication date: 1993-03-23
Anticipated expiration: 2013-10-30
Also published as: JP2817469B2

Abstract

(57)【要約】【目的】傾斜センサ５Ｘの検出範囲以上に傾いている
測量機本体１を整準することのできる自動整準装置を得
ること。【構成】傾斜センサ５Ｘの出力に基づいて、測量機１
の傾斜を調節するモータ６Ｘを有する自動整準装置にお
いて、前記モータ６Ｘの駆動制御装置７が、前記センサ
５Ｘの検出範囲以上に測量機１が傾斜している時は、セ
ンサ５Ｘで検出した傾斜方向に基づいて一定速度で傾斜
調節する速度駆動制御部（ステップ３〜９）と、前記検
出範囲内の時は、前記センサで検出した傾斜方向と傾斜
角度に基づいて所定角度分だけ傾斜調節する角度駆動制
御部（ステップ１０〜１３）とを有するものとした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動整準装置に関し、
特に、分解能は高いが傾斜角度を検出できる検出範囲が
比較的狭い傾斜角度検出センサを用いた自動整準装置に
関する。

【０００２】

【従来技術】従来の自動整準装置は、例えば、特開平２
−１７９４１３に示すようなものが知られている。この
ような自動整準装置は、被駆動部材である台座または台
座に取り付ける測量機本体に傾斜角度検出センサを設
け、前記傾斜角度検出センサで検出した被駆動部材の傾
斜角度に基づいて傾斜調節することによって、前記被駆
動部材（測量機本体）を整準するものである。このよう
な自動整準装置の整準精度は高いものが要求されるた
め、前記傾斜角度検出センサは、高い分解能が必要とな
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高分解
能の傾斜角度検出センサは、傾斜角度を検出できる範囲
が狭く、このことが自動整準装置の傾斜調節範囲を制限
する要因となる。したがって、このような自動整準装置
は、前記被駆動部材の傾斜が前記整準調節範囲内の傾き
になるまで操作者が調整することが必要になり、操作者
が手動で整準する場合とあまり変わらなくなってしま
う。

【０００４】また、検出範囲の広い傾斜角度検出センサ
は分解能が低いため、このようなセンサを用いた自動整
準装置は、十分な精度で整準させることができないと言
う欠点を有する。本発明は、このような問題に鑑みてな
されたものであり、本発明の目的は、傾斜角度検出セン
サの検出範囲に制限されることなく、被駆動部材を整準
させることができる自動整準装置を提供するものであ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に請求項１記載の発明の自動整準装置は、被駆動部材
（１，２）と、前記被駆動部材の傾斜方向と傾斜角度と
を検出する傾斜角度検出手段（５Ｘ）と、前記被駆動部
材を傾斜調節する駆動手段（６Ｘ，６Ｙ）と、前記駆動
手段を制御する駆動制御手段（７）とを有する自動整準
装置において、前記駆動制御手段は、前記被駆動部材の
傾斜角度が、前記傾斜角度検出手段における検出範囲内
か否かを判断する判断部（ステップ２，５，１０）と、
前記判断部で否の時、前記傾斜角度検出手段の検出した
傾斜方向に基づいて前記駆動手段を所定の速度で駆動す
る速度駆動制御部（ステップ３）と、前記判断部で前記
検出範囲内の時、前記傾斜角度検出手段の検出した傾斜
方向と傾斜角度とに基づいて、前記駆動手段を所定の角
度分だけ駆動する角度駆動制御部（ステップ１１）とを
有するものである。

【０００６】また、請求項２記載の発明の自動整準装置
は、前記駆動制御手段は、前記速度制御部による駆動制
御時において、前記被駆動部材の傾斜角度が前記傾斜角
度検出手段の検出範囲内になった時、前記速度駆動制御
部による駆動方向とは逆方向に、所定の角度に相当する
量だけ駆動させた（ステップ７）後に、前記角度制御手
段に切替えるものである。

【０００７】

【作用】本発明の自動整準装置によれば、傾斜角度検出
手段の検出範囲外つまり被駆動部材が大きく傾斜してい
る時は、駆動制御手段の速度駆動制御部が、傾斜角度検
出手段で検出した傾斜方向に基づいて一定の速度で駆動
させるように駆動手段を制御し、かつ、傾斜角度検出手
段の検出範囲内つまり傾斜角度検出手段で傾斜角度が測
定できる範囲になった時は、駆動制御手段の角度駆動制
御部が、前記傾斜角度検出手段で検出した傾斜角度と傾
斜方向に基づいて前記傾斜角度分だけ駆動させるように
駆動手段を制御することによって、被駆動部材を整準す
る。

【０００８】

【実施例】本発明の自動整準装置を測量機用整準台に用
いた実施例の自動整準装置を図面を参照して説明する。
図１は実施例の自動整準装置の構成を示す正面図、図２
は実施例の自動整準装置の駆動制御装置の制御動作を示
すフローチャート図である。

【０００９】図１に示すように、実施例の自動整準装置
は、測量機本体１を設置する取付け部を有する台座２
と、三脚に取り付けられる基台３と、台座２と基台３と
を支持する支持部材４ａ，４ｂ，４ｃ，４５，４６と、
台座２の傾斜角度を検出する傾斜角度検出センサ（以下
傾斜センサと呼ぶ）５Ｘ，５Ｙ（５Ｙは不図示）と、前
記支持部材の支持脚４ｂ，４ｃに設けられたモータ６
Ｘ，６Ｙと、モータ６Ｘ，６Ｙの動作を制御する駆動制
御装置７，モータドライバ６０とから構成される。前記
台座２は、台座２の基準となる水準面Ｈに対し測量機本
体１の中心軸Ｖが垂直に成るように測量機本体１を取り
付ける連結凹部を有し、この基準面Ｈを整準することに
より、この連結凹部に取りつけられた測量機本体１も整
準される。前記支持部材は、１つの支点支持脚（以下支
点脚と呼ぶ）４ａと、高さ調節可能な２つの調節支持脚
（以下調節脚と呼ぶ）４ｂ，４ｃと、連結部材４５，４
６とからなる。前記２つの調節脚は、雌ねじ４１ｂ，４
１ｃと雄ねじ４２ｂ，４２ｃとから構成され、さらに、
雄ねじ４２ｂ，４３ｃに手動つまみ４３ｂ，４３ｃが取
り付けられており、手動で高さを調節することができ
る。また、このような３つの支持脚は、一方の端が台座
２に直接固定され、他方の端は、連結部材４５，４６に
よって球面座が基台３に押しつけられることにより、基
台３に支持脚の先端が当接している。このようにして、
支持部材は、台座２と基台３とを相対的に傾斜可能に連
結している。さらに、前記３つの支持脚４ａ，４ｂ，４
ｃは、前記支点脚４ａを原点として、支点脚４ａと調節
脚４ｂとを結ぶ方向（以下Ｘ方向とする）と、支点脚４
ａと調節脚４ｃとを結ぶ方向（以下Ｙ方向とする）とが
直交するように配置されている。傾斜センサ５Ｘ，５Ｙ
は、それぞれ台座２の下部であって、センサ５Ｘが支点
脚４ａと調節脚４ｂとの中間、センサ５Ｙが支点脚４ａ
と調節脚４ｃとの中間となるように、設けられている。
この傾斜センサ５Ｘ，５Ｙは、それぞれ支持脚４ａと４
ｂとを結ぶ直線Ｘ及び支持脚４ａと４ｃとを結ぶ直線Ｙ
の傾斜角度と傾斜方向を検出するので、支点脚４ａを中
心として直交する方向（水準面Ｈと平行な面）の傾斜が
検出できることになり、これを利用して台座部２の水準
面Ｈの傾斜角度，傾斜方向を検出する。図３に示すよう
に、傾斜センサ５Ｘ，５Ｙは、棒状の気泡管８の外周に
電極８ａ，８ｂ，９を有し、電極８ａと電極９との間及
び電極８ｂと電極９との間の静電容量が、気泡管内の気
泡１０の位置により変化することを利用して、傾斜角
度、傾斜方向を検出するものである。

【００１０】つぎに、図２に示す駆動制御装置７の手順
に沿って、実施例の自動整準装置の動作を説明する。
尚、Ｘ方向、Ｙ方向の整準の過程は同一のものとし、Ｘ
方向についてのみ説明する。駆動制御装置７は、まず、
傾斜センサ５Ｘの出力信号を読み込み、台座２の傾斜角
度を検出する（ステップ１）。つぎに、駆動制御装置７
は、検出した傾斜角度に基づいて、台座２の傾斜角度が
傾斜センサ５Ｘの検出範囲内にあるか否かを判断する
（ステップ２）。これは、あらかじめ分かっている傾斜
センサ５Ｘの出力信号の最大値に基づいた基準値と、検
出した傾斜角度とを比較して行う。このステップ２によ
り、検出した傾斜角度が、前記センサ５Ｘの検出範囲内
であればステップ１１へ進む。ステップ２において、前
記センサ５Ｘの検出範囲外であれば、傾斜センサ５Ｘか
ら台座２の傾斜角度は検出できないので、駆動制御装置
７は、前記傾斜センサの出力信号から、台座２の傾斜方
向のみを検出し、検出した傾斜方向に基づいて、台座２
が水平になる方向にモータ６Ｘを一定の速度で駆動させ
るよう、モータドライバに駆動速度、駆動方向を指示
し、モータドライバ６０は、前記駆動速度、駆動方向に
基づいてモータ６Ｘを駆動させる（ステップ３）。この
ようにしてモータ６Ｘが駆動されることにより、調節脚
４ｂの長さが変化し、台座２の傾斜が変化する。駆動制
御装置７は、断続的に傾斜センサ５Ｘの出力信号を読み
取り（ステップ４）、ステップ２と同様、台座２の傾斜
角度が前記傾斜センサ５Ｘの検出範囲に入ったかどうか
を判断する（ステップ５）。このステップ５で傾斜セン
サ５Ｘの検出範囲内になれば、一旦、モータ６Ｘを停止
させ（ステップ６）、検出範囲外の場合は、前記範囲内
にはいるまで、ステップ３〜ステップ５を繰り返す。駆
動制御装置７は、モータ６Ｘを停止させた後、前記モー
タが停止した時の傾斜角度から、あらかじめ定めた所定
角度分だけモータを逆回転させ（ステップ７）、さら
に、センサ５Ｘが安定するまでの一定の時間、傾斜セン
サ５Ｘの出力信号読み取りを停止する（ステップ８）。
前記一定時間後、駆動制御装置７は、ステップ１，２と
同様に、傾斜センサ５Ｘの出力信号を読み込み（ステッ
プ９）、前記出力信号から検出した傾斜角度がセンサ５
Ｘの検出範囲内に収まっているか否かを判断する（ステ
ップ１０）。このステップ１０で、検出した傾斜角度が
前記検出範囲外ならばステップ３〜ステップ１０を繰り
返し行う。傾斜角度が検出範囲内に収まったら、駆動制
御装置７は、傾斜センサ５Ｘの出力信号から得られる傾
斜角度に基づいて、モータ回転速度、回転量を換算し、
これに応じた回転速度、回転量を定めた指示信号をモー
タドライバ６０に出力し、モータドライバ６０は、この
指示信号に基づいて、モータ６Ｘを所定の回転量分だけ
駆動させた後（ステップ１１）、前記ステップ７と同様
に一定時間、センサ５Ｘの出力信号の読み込みを停止す
る（ステップ１２）。一定時間後、センサ５Ｘの出力信
号の読み込み（ステップ１３）、前記読み込んだ出力信
号から求めた台座２の傾斜角度が、所定の精度内にある
か否かを判断する（ステップ１４）。ステップ１４にお
いて、傾斜角度が所定精度外の時は、所定精度内に収ま
るまでステップ１１〜ステップ１４を繰り返し行い、前
記傾斜角度が精度内になれば、台座２が整準されたもの
とし、動作を終了する。

【００１１】前記実施例の動作において、ステップ８、
ステップ１２のように、モータ６Ｘが停止した後一定時
間停止するのは、傾斜角度を正確に検出するためのもの
である。なぜなら、実施例の傾斜センサ５Ｘは気泡管を
用いており、この気泡管の中に用いられる液体（例えば
アルコールなどの有機溶剤）が粘性を持つため、傾斜調
節によって急激に変化する傾斜角度に対して、気泡の動
きが追従できずに遅れる。このために、気泡の動きが安
定するまでの時間は、台座２の傾斜角度を正確に検出す
ることができない。したがって、液体の粘性が原因によ
る遅れを取り除くのに必要な時間だけ動作を停止する。
また、ステップ４において読み込む傾斜センサの出力信
号は、この液体の粘性による傾斜角度の誤差が含まれ、
また、断続的に出力信号を読み込むため、検出していな
い間も傾斜調節がなされるため、このタイムラグによる
誤差も含まれる。これらの誤差によって、ステップ４で
検出範囲内であると判断した時は、実際に検出範囲内に
入ってからいくらかの時間が経過し、すぐにモータ６Ｘ
が停止しても、過剰に台座２の傾斜角度が調節されてい
る。前にも述べたように傾斜センサ５Ｘの検出範囲はせ
まいため、前記過剰調整によって、いままで反対方向に
傾斜し過ぎてしまい、また検出範囲外になることがあ
る。したがって、これを補正するために、ステップ７で
ある一定の角度分だけ、モータ６Ｘを逆回転させる。こ
の逆回転させる回転量は、気泡管内の液体の粘性や出力
信号の検出タイミングによって異なるため、あらかじめ
実験等により求めて設定する。このステップ７によっ
て、台座２の傾斜角度が補正されるが、センサ５Ｘの検
出範囲や前記検出する間隔によっては必ずしもこの補正
された傾斜角度が必ずセンサ５Ｘの検出範囲にはいると
は限らない。そこで、実施例の自動整準装置は、前記ス
テップ９，１０で、再度確認するようにした。

【００１２】実施例の自動整準装置は、以上のように、
自動整準装置の傾斜調節範囲より狭い検出範囲の傾斜セ
ンサを用いて整準することができる。また、傾斜センサ
の動きが台座２の傾斜角度の変化に追従できるようにモ
ータの駆動速度を遅くすることも考えられるが、追従で
きるように駆動速度を遅くすると整準時間がかかりすぎ
てしまう。したがって、ステップ７のように、モータ停
止後所定の角度分だけ逆回転させるようにすることによ
り、ステップ３でモータの駆動速度を早くすることがで
き、台座２を整準させるまでの整準時間を短縮すること
ができる。

【００１３】また、実施例の自動整準装置は、センサ５
Ｘの検出範囲内か否かで、速度駆動制御と角度駆動制御
を切り換えたが、例えば、ステップ５で検出する傾斜角
度が０度となったか否かを判断させるなど、検出範囲に
入ったか否か以外にも、センサの検出範囲内における任
意の角度（または任意の角度以内）か否かを判断してモ
ータを停止させてもよい。また、実施例の自動整準装置
は、高分解能で検出範囲の狭いセンサのみを用いたが、
センサの個数が増し、コストが増えてしまうが、この高
分解能センサと、この高分解能センサよりは分解能が低
いがその分検出範囲の広いセンサとを組み合わせてもよ
い。この場合の制御手順は、低分解能センサの検出範囲
内だが前記高分解能センサの検出範囲外の時に、高分解
能センサの検出範囲内になるまで、低分解能センサで検
出した傾斜方向，傾斜角度に基づいて、所定の角度分回
転させることよって、台座２の傾斜調節を行う。また、
ステップ７によって、台座２の傾斜角度が必ずセンサ５
Ｘの検出範囲内になるならば、ステップ９，１０はなく
てもよい。

【００１４】

【発明の効果】本発明の自動整準装置は、前記したよう
に、傾斜センサの検出範囲外の時と検出範囲内の時と
で、速度駆動制御手段と角度駆動制御手段とを切替える
構成にすることによって、検出範囲は狭いが分解能が高
い傾斜角度検出手段を用いて、被駆動部材を十分な精度
で整準させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の構成を示す正面図である。

【図２】実施例の自動整準台の駆動制御装置の制御手
順を示すフローチャート図である。

【図３】実施例の傾斜センサの構成を示す概略図であ
る。

【符号の説明】

１、２…被駆動部材５Ｘ、５Ｙ…傾斜角度検出手段６Ｘ、６Ｙ…駆動手段７…駆動制御手段ステップ２，５，１０…判断部ステップ３…速度駆動制御部ステップ１１…角度駆動制御部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被駆動部材と、前記被駆動部材の傾斜方向と所定の検出範囲内での傾斜
角度とを検出可能な傾斜角度検出手段と、前記被駆動部材を傾斜調節する駆動手段と、前記駆動手段を制御する駆動制御手段とを有し、前記傾
斜角度検出手段で検出した傾斜方向，傾斜角度に基づい
て被駆動部材を整準する自動整準装置において、前記駆動制御手段は、前記被駆動部材の傾斜角度が、前記傾斜角度検出手段に
おける前記検出範囲内か否かを判断する判断部と、前記判断部で否の時、前記傾斜角度検出手段の検出した
傾斜方向に基づいて、前記駆動手段を所定の速度で駆動
する速度駆動制御部と、前記判断部で前記検出範囲内の時、前記傾斜角度検出手
段の検出した傾斜方向と傾斜角度とに基づいて、前記駆
動手段を所定の角度分だけ駆動する角度駆動制御部とを
有することを特徴とする自動整準装置。
【請求項２】前記駆動制御手段は、前記速度制御部によ
る駆動制御時において、前記被駆動部材の傾斜角度が前
記傾斜角度検出手段の検出範囲内になった時、前記速度
駆動制御部による駆動方向とは逆方向に、所定の角度に
相当する量だけ駆動した後に、前記角度制御手段に切替
えることを特徴する請求項１記載の自動整準装置。