JPH06241794A - Bubble tube and tilt sensor using this bubble tube - Google Patents

Bubble tube and tilt sensor using this bubble tube

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JPH06241794A
JPH06241794A JP3245693A JP3245693A JPH06241794A JP H06241794 A JPH06241794 A JP H06241794A JP 3245693 A JP3245693 A JP 3245693A JP 3245693 A JP3245693 A JP 3245693A JP H06241794 A JPH06241794 A JP H06241794A
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JP
Japan
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curvature
radius
bubble tube
bubble
bubbles
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Application number
JP3245693A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takumi Hirakawa
琢巳 平川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sokkia Co Ltd
Original Assignee
Sokkia Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Sokkia Co Ltd filed Critical Sokkia Co Ltd
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Publication of JPH06241794A publication Critical patent/JPH06241794A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide a small tilt sensor having high resolution, a wide measuring range, and high reliability by making the curvature of the surface kept in contact with bubbles large in radius at the center area and small at the periphery into a continuous nonspherical surface. CONSTITUTION:The nonspherical surface 11a of a recessed plate 11 has a large radius of curvature R1 at the center area A and a small radius of curvature R2 at the peripheral area to form the surface 11a having the continuous radius of curvature. The curvature of the surface 11a kept in contact with bubbles 15 is made a small radius R2 at the peripheral area of the upper face, and bubbles 15 are quickly moved to the area A from the wide measuring range (tilt state). In the area A having a large radius of curvature, i.e., in a narrow measuring range (nearly horizontal state), the shift quantity of bubbles 15 is small, and the leveling work with high resolution can be performed. The shift quantity of bubbles 15 is reduced as bubbles 15 are moved to the center of a tube, the tube can be largely moved for the measurement of a large angle, and the precision is increased near the horizon.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は気泡管及びこの気泡管を
用いたチルトセンサーに係り、特に精度が高く測定範囲
の広い気泡管と、この気泡管を用いたチルトセンサー、
例えば自動整準装置に好適なチルトセンサーに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a bubble tube and a tilt sensor using the bubble tube, and more particularly to a bubble tube having a high accuracy and a wide measurement range, and a tilt sensor using the bubble tube.
For example, the present invention relates to a tilt sensor suitable for an automatic leveling device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、気泡を使用して、水平又は傾
斜角を測定する気泡管は知られている。一般に、気泡管
の気泡と接する面の曲率は常に一定であり、この気泡管
の感度は気泡の移動に要する傾斜角をもって表わされて
いる。
2. Description of the Related Art Conventionally, a bubble tube for measuring a horizontal or inclination angle using a bubble is known. Generally, the curvature of the surface of the bubble tube which is in contact with the bubble is always constant, and the sensitivity of this bubble tube is expressed by the inclination angle required for the movement of the bubble.

【0003】例えば図10で示すように、気泡管を一定
の点Cを中心として角θだけ傾けたとき、気泡101が
半径Rの球面102に沿ってaだけ相対的に動いたとす
ると、距離a=R・θで表わされる。そして気泡管の感
度と、気泡101と接触する球面102の半径は一定の
式R(メートル)≒413/θ・秒(上記a=2mm,
R=m,θ=秒の場合)によって示される。
For example, as shown in FIG. 10, when the bubble tube is tilted by an angle θ about a certain point C, if the bubble 101 moves relatively by a along a spherical surface 102 having a radius R, the distance a. = R · θ Then, the sensitivity of the bubble tube and the radius of the spherical surface 102 in contact with the bubble 101 are constant R (meter) ≅413 / θ · sec (the above a = 2 mm,
R = m, θ = second).

【0004】また一般にチルトセンサー70は、水平又
は傾斜角を検出する測定器であり、セオドライト等の自
動鉛直補正用センサー、自動整準用センサー等に用いら
れるが、その構成は、図7で示されるように、一般に気
泡管Kと、該気泡管Kに向けて光を照射する送光部71
と、前記気泡管Kを透過した光を電気信号に変換する受
光素子72,72と、この受光素子72と接続され、電
気信号により傾斜角を算出する演算部(図示せず)を備
えて構成されている。
Generally, the tilt sensor 70 is a measuring device for detecting the horizontal or tilt angle, and is used for an automatic vertical correction sensor such as a theodolite, an automatic leveling sensor, etc. The structure thereof is shown in FIG. As described above, in general, the bubble tube K and the light transmitting unit 71 that irradiates the bubble tube K with light.
And light receiving elements 72, 72 for converting the light transmitted through the bubble tube K into an electric signal, and an arithmetic unit (not shown) connected to the light receiving element 72 and calculating an inclination angle based on the electric signal. Has been done.

【0005】ここで用いられる気泡管Kは、一般的に公
知な気泡管であり、気泡77と接触する面が球面となっ
た凹面板73と平行ガラス板74を気泡管枠75で接合
し、その中に液体76及び気泡77を封入した構造をし
ている。そして気泡管Kの感度は、そのままチルトセン
サー70の感度に影響を与えている。なお図7中符号7
8はコリメーションレンズである。
The bubble tube K used here is a generally known bubble tube, and a concave plate 73 having a spherical surface in contact with the bubble 77 and a parallel glass plate 74 are joined by a bubble tube frame 75, It has a structure in which a liquid 76 and a bubble 77 are enclosed therein. The sensitivity of the bubble tube K directly affects the sensitivity of the tilt sensor 70. Incidentally, reference numeral 7 in FIG.
8 is a collimation lens.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上記のように従来の気
泡管Kは、気泡77と接触する面の曲率半径Rが一定な
ため、気泡管Kの分解能を高くする場合(即ち面の平面
化)には、図8で示すような曲率半径R1を大きくする
必要があるが、このように曲率半径R1を大きくする
と、同一形状(同一曲率半径)では測定範囲(測定レン
ジ)が狭くなるという不都合がある。
As described above, in the conventional bubble tube K, since the radius of curvature R of the surface in contact with the bubble 77 is constant, when the resolution of the bubble tube K is increased (that is, the surface is flattened). ), It is necessary to increase the curvature radius R1 as shown in FIG. 8. However, if the curvature radius R1 is increased in this way, the measurement range (measurement range) becomes narrower in the same shape (same curvature radius). There is.

【0007】また測定範囲を広くするために、図9で示
すように曲率半径R2を小さくする(即ち面の曲面化)
をすると、分解能が低下するという不都合がある。この
ため、測定範囲が広く且つ分解能が高い気泡管を提供す
ることが困難であった。
Further, in order to widen the measurement range, the radius of curvature R2 is made small as shown in FIG. 9 (that is, the surface is curved).
If so, there is an inconvenience that the resolution is lowered. Therefore, it is difficult to provide a bubble tube having a wide measurement range and high resolution.

【0008】またチルトセンサーに関しても、測定範囲
を広く且つ分解能を高くする場合には、チルトセンサー
を構成する気泡管の形状を大きくするか、電気的に分解
能を高くする必要があった。このように従来例では、測
定範囲を広く且つ分解能を高くする場合にチルトセンサ
ーを大きくするしたりして対応する必要があるため、チ
ルトセンサーの大型化及びチルトセンサーの配置スペー
スの増大、或は電気回路の複雑化等の不都合があった。
Also, regarding the tilt sensor, in order to widen the measurement range and increase the resolution, it is necessary to increase the shape of the bubble tube forming the tilt sensor or to electrically increase the resolution. As described above, in the conventional example, when the measurement range is wide and the resolution is high, it is necessary to increase the size of the tilt sensor to cope with the increase in the size of the tilt sensor and the space for arranging the tilt sensor. There were inconveniences such as complication of electric circuits.

【0009】本発明の目的は、測定範囲が広く且つ分解
能が高い気泡管を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a bubble tube having a wide measuring range and high resolution.

【0010】本発明の他の目的は、水平部分での高分解
能と、広い測定範囲を備え、しかも小型で信頼性が高
く、また電気回路が簡潔なチルトセンサーを提供するこ
とにある。
Another object of the present invention is to provide a tilt sensor which has a high resolution in a horizontal portion and a wide measurement range, is small in size, has high reliability, and has a simple electric circuit.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本願請求項1に係る発明
は、気泡の位置から水平又は傾斜角を検出する気泡管K
において、気泡管の気泡と接する面の曲率を、中心領域
での曲率半径を大きくして周辺領域では曲率半径を小さ
くして連続した曲率半径を有する非球面としてなる。
The invention according to claim 1 of the present application is a bubble tube K for detecting the horizontal or inclination angle from the position of the bubble.
In, the curvature of the surface of the bubble tube contacting the bubbles is made an aspherical surface having a continuous radius of curvature by increasing the radius of curvature in the central region and decreasing the radius of curvature in the peripheral region.

【0012】また本願請求項2の発明は、チルトセンサ
ーに関するもので、気泡管の気泡と接する面の曲率を、
中心領域での曲率半径を大きくして周辺領域では曲率半
径を小さくして連続した曲率半径を有する非球面として
なる気泡管と、該気泡管に向けて光を照射する送光部
と、前記気泡管を透過した光を電気信号に変換する受光
素子と、電気信号により傾斜角を算出する演算部を備え
てなる。
The invention of claim 2 of the present application relates to a tilt sensor, wherein the curvature of the surface of the bubble tube in contact with the bubbles is
A bubble tube having an aspherical surface having a continuous radius of curvature with a large radius of curvature in the central region and a small radius of curvature in the peripheral region; a light transmitting unit for irradiating light toward the bubble tube; It is provided with a light receiving element for converting the light transmitted through the tube into an electric signal, and a calculation section for calculating the inclination angle from the electric signal.

【0013】[0013]

【作用】本願請求項1に係る発明は、気泡管の気泡と接
する面の曲率を、中心領域での曲率半径を大きくして周
辺領域では曲率半径を小さくして連続した曲率半径を有
する非球面としているので、中心領域では高分解能と、
周辺領域では広い測定範囲を確保することができる。
According to the first aspect of the present invention, the curvature of the surface of the bubble tube in contact with the bubbles has a large radius of curvature in the central region and a small radius of curvature in the peripheral region, and is an aspherical surface having a continuous radius of curvature. Therefore, high resolution in the central area,
A wide measurement range can be secured in the peripheral area.

【0014】そして測定するときに、気泡管の気泡と接
触する面の曲率が一定の場合には、水平位置を検出する
に当たって気泡が中心位置にくるよう整準作業を徐々に
行なうため整準作業が遅くなるが、本発明の気泡管によ
れば、周辺領域では曲率半径を小さくしたので広い測定
範囲(傾斜状態)から迅速に気泡が、中心領域へ移動す
る。そして曲率半径が大きい、即ち狭い測定範囲(略水
平状態)において、高分解能の整準作業を行うことがで
きる。
In the measurement, if the curvature of the surface of the bubble tube that comes into contact with the bubbles is constant, the leveling work is performed gradually so that the bubbles come to the center position when detecting the horizontal position. However, according to the bubble tube of the present invention, the radius of curvature is made small in the peripheral region, so that the bubble quickly moves from the wide measurement range (inclined state) to the central region. Then, in a measurement range having a large radius of curvature, that is, in a narrow measurement range (a substantially horizontal state), high-resolution leveling work can be performed.

【0015】また本願請求項2の発明によれば、上記気
泡管を用いているので、中心領域では高分解能であり、
周辺領域では広い測定範囲を備えたチルトセンサーとす
ることができる。しかも、気泡管K形状の大きさを大き
くせずに、小型で信頼性が高く、また電気的に分解能を
高くすることが要求されないので、電気回路を複雑とな
らない。
According to the second aspect of the present invention, since the bubble tube is used, the resolution is high in the central region,
In the peripheral area, a tilt sensor having a wide measurement range can be used. Moreover, since it is not required that the size of the bubble tube K shape is large, the size is small, the reliability is high, and the electric resolution is high, the electric circuit is not complicated.

【0016】[0016]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。なお、以下に説明する部材,配置等は本発明を
限定するものでなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変
することができるものである。図1乃至図3は本発明の
実施例を示し、図1はチルトセンサーの説明断面図、図
2は傾斜したチルトセンサーの説明断面図、図3は円形
気泡管の斜視図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. The members, arrangements, and the like described below do not limit the present invention and can be variously modified within the scope of the gist of the present invention. 1 to 3 show an embodiment of the present invention, FIG. 1 is an explanatory sectional view of a tilt sensor, FIG. 2 is an explanatory sectional view of an inclined tilt sensor, and FIG. 3 is a perspective view of a circular bubble tube.

【0017】本例の気泡管Kは、円筒形のいわゆる円形
気泡管からなるもので、内面が非球面11aをした凹面
板11と平行ガラス板12を気泡管枠13で接合して円
筒状に形成された透明な容器に、透明液体14と気泡1
5とを封入して形成されている。そして気泡15の位置
から水平又は傾斜角を検出するものである。
The bubble tube K of this example is composed of a cylindrical so-called circular bubble tube, and a concave plate 11 having an aspherical surface 11a on its inner surface and a parallel glass plate 12 are joined by a bubble tube frame 13 to form a cylindrical shape. In the formed transparent container, the transparent liquid 14 and the bubbles 1
And 5 are enclosed. Then, the horizontal or tilt angle is detected from the position of the bubble 15.

【0018】本例における凹面板11の非球面11a
は、中心領域Aでの曲率半径R1を大きくして周辺領域
Bでは曲率半径R2を小さくして連続した曲率半径を有
する非球面11aとしている。この例では非球面11a
の曲率半径を2つの異なる半径R1とR2とで構成して
いるが、3つ以上の異なる半径を中心領域から順次小さ
い半径を用いて構成してもよい。
The aspherical surface 11a of the concave plate 11 in this example.
Is an aspherical surface 11a having a continuous radius of curvature by increasing the radius of curvature R1 in the central region A and decreasing the radius of curvature R2 in the peripheral region B. In this example, the aspherical surface 11a
The radius of curvature of 2 is composed of two different radii R1 and R2, but three or more different radii may be composed of successively smaller radii from the central region.

【0019】本例のチルトセンサー21は上記気泡管K
と、送光部16を構成する光源と、受光部を構成する受
光素子18,19と、演算部(図示せず)とを備えてい
る。
The tilt sensor 21 of this embodiment is the bubble tube K.
And a light source forming the light transmitting unit 16, light receiving elements 18 and 19 forming a light receiving unit, and an arithmetic unit (not shown).

【0020】気泡管Kの下方には、送光部16が配設さ
れており、送光部16は光源である発光ダイオード16
aを備えており、この発光ダイオード16aが気泡管K
の下部にコリメーションレンズ17を介して平行に照射
する。
Below the bubble tube K, a light transmitting section 16 is arranged, and the light transmitting section 16 is a light emitting diode 16 which is a light source.
a, and the light emitting diode 16a includes a bubble tube K
The collimation lens 17 is used to irradiate the lower part of the laser light in parallel.

【0021】気泡管Kの上方には中心を境に両側に分か
れた受光素子18(18a,18b),19(19a,
19b)が配設され、この受光素子18,19は気泡管
Kを透過した光を電気信号に変換して傾斜角を検出する
ものである。
Above the bubble tube K, the light receiving elements 18 (18a, 18b) and 19 (19a, 19a, 19b, which are divided on both sides with the center as a boundary.
19b) is provided, and the light receiving elements 18 and 19 convert the light transmitted through the bubble tube K into an electric signal to detect the tilt angle.

【0022】本例では、図1及び図2で示すように、2
組の受光素子18,19を取付けることによってX方
向、Y方向2方向の傾斜成分を出力できるように構成さ
れている。そしてこの受光素子18,19は図示しない
演算部と接続されており、演算部は受光素子18,19
からの電気信号を受けて、傾斜角を演算する。
In this example, as shown in FIG. 1 and FIG.
By attaching a pair of light receiving elements 18 and 19, it is possible to output tilt components in two directions, the X direction and the Y direction. The light receiving elements 18 and 19 are connected to a calculation unit (not shown).
The electric angle signal is received from and the tilt angle is calculated.

【0023】上記気泡管Kの気泡15の動きを電気信号
に変換するには、発光ダイオード16aから出た光が、
コリメーションレンズ17で平行光となり、気泡管Kの
下部から受光素子18,19側へ照射する。
In order to convert the movement of the bubble 15 in the bubble tube K into an electric signal, the light emitted from the light emitting diode 16a is
The collimation lens 17 collimates the light and irradiates it from the lower portion of the bubble tube K to the light receiving elements 18 and 19 side.

【0024】そして気泡15の影を受光素子18,19
上に投影し、2組の受光素子18(18a,18b),
19(19a,19b)の出力の差から気泡15の位置
を電気信号に変換する。すなわち、傾斜角を気泡管Kを
使用したチルトセンサー21で電気信号に変換した場
合、図5に示すように角度の電気出力が角度の指数関数
となって出力される。
The shadow of the bubble 15 is reflected by the light receiving elements 18, 19
2 sets of light receiving elements 18 (18a, 18b)
The position of the bubble 15 is converted into an electric signal from the difference between the outputs of 19 (19a, 19b). That is, when the tilt angle is converted into an electric signal by the tilt sensor 21 using the bubble tube K, the electric output of the angle is output as an exponential function of the angle as shown in FIG.

【0025】次に、上記構成からなる気泡管K及びこの
気泡管Kを用いたチルトセンサー21の傾斜角の分解能
について、図4及び図5を参照して説明する。本例のよ
うに気泡管Kの気泡15と接する面11aの曲率を、上
面の周辺領域B(図2参照)では曲率半径R2を小さく
したので広い測定範囲(傾斜状態)から迅速に気泡15
が、中心領域Aへ移動する。そして曲率半径が大きい、
即ち狭い測定範囲(略水平状態)である中心領域Aにお
いては、図1で示すように気泡15の移動量が少なくな
り、高分解能の整準作業を行うことができる。
Next, the resolution of the tilt angle of the bubble tube K having the above-described structure and the tilt sensor 21 using this bubble tube K will be described with reference to FIGS. 4 and 5. As in the present example, the curvature of the surface 11a of the bubble tube K in contact with the bubble 15 is small in the peripheral region B (see FIG. 2) of the upper surface, so that the bubble 15 can be quickly moved from a wide measurement range (inclined state).
Moves to the central area A. And the radius of curvature is large,
That is, in the central region A, which is a narrow measurement range (substantially horizontal state), the movement amount of the bubbles 15 is small as shown in FIG. 1, and high-level leveling work can be performed.

【0026】つまり、図5は気泡移動量と傾斜角度との
関係を示すグラフ図であり、この図5で示すように、前
記従来例の図9で示した気泡管Kの気泡と接する面の曲
率が半径R2とした球面の気泡管K(鎖線γで示す)で
は、気泡の移動量が0.25mmより小さくなるように
しないと精度が出ないのに対して、本発明における非球
面11aを用いた気泡管Kにおいては、実線αで示すよ
うに、移動量が0.5mm強から精度が出るように構成
することができる。
That is, FIG. 5 is a graph showing the relationship between the amount of bubble movement and the inclination angle. As shown in FIG. 5, of the surface of the bubble tube K shown in FIG. In a spherical bubble tube K having a radius of curvature R2 (shown by a chain line γ), accuracy cannot be obtained unless the amount of movement of bubbles is smaller than 0.25 mm. The bubble tube K used can be configured so that the accuracy can be obtained from a moving amount of a little over 0.5 mm as shown by a solid line α.

【0027】これは実線βで示すように、前記従来例の
図8で示した気泡管の気泡と接する面の曲率が半径R1
とした球面の気泡管Kと0.449mmの点で、一致す
るものであり、高分解能となる。
As indicated by the solid line β, the curvature of the surface of the bubble tube shown in FIG. 8 in contact with the bubble has a radius R1 as shown by the solid line β.
The spherical bubble tube K has a diameter of 0.449 mm, which corresponds to a high resolution.

【0028】なお傾斜角度の出力(y)は、気泡の移動
量(x)の指数関数となり、式y=a(ebx−1)で表
わすことができる。なおこの式でyは傾斜角の出力
(秒),xは気泡の移動量(mm),aは曲率半径R1
における傾斜角度,bは曲率半径R2における傾斜角度
である。
The output (y) of the inclination angle is an exponential function of the movement amount (x) of the bubble and can be expressed by the equation y = a (e bx -1). In this equation, y is the output of the tilt angle (seconds), x is the movement amount of the bubble (mm), and a is the radius of curvature R1.
Is an inclination angle at, and b is an inclination angle at a radius of curvature R2.

【0029】そして、上記のように本発明の気泡管Kを
用いたチルトセンサー21によれば、図4で示す気泡移
動量とチルトセンサー傾斜角度のグラフ図のように、気
泡15が気泡管Kの中心に移動するに従って、気泡15
の移動量が少なくなるように構成されて、角度の大きい
測定には、気泡管Kを大きく動かすことができ、水平近
くになるに従って精度が高くなる。すなわち、0〜a間
の角度では気泡の移動量が小さく精度が高くでき、角度
a〜bの間では、従来例の半径R2と同様の測定範囲を
備えている。なお、この角度a〜b間においては、目的
とする測定が0〜a間の精度で決定できるので、特に測
定精度に影響はない。従って自動水準装置に搭載した場
合には、全体として作業時間の短縮を図ることができ、
作業効率を高めることが可能となる。
According to the tilt sensor 21 using the bubble tube K of the present invention as described above, as shown in the graph of bubble movement amount and tilt sensor inclination angle shown in FIG. Bubbles 15 as they move to the center of
Is configured to reduce the movement amount of the bubble tube, the bubble tube K can be moved largely for the measurement at a large angle, and the accuracy becomes higher as it approaches the horizontal direction. That is, a small amount of movement of bubbles can be achieved with high accuracy at an angle between 0 and a, and a measurement range similar to the radius R2 of the conventional example is provided between angles a and b. In addition, between the angles a and b, since the target measurement can be determined with the accuracy between 0 and a, there is no particular influence on the measurement accuracy. Therefore, when mounted on an automatic leveling device, it is possible to reduce the working time as a whole,
It is possible to improve work efficiency.

【0030】角度が小さい場合(水平部分)は、チルト
センサー(図2のAの範囲で曲率半径が大きく、高分解
能)と同じ特性を示し、角度が大きくなってチルトセン
サーがレンジオーバーとなっても、角度b(図2のBの
範囲)まで、測定可能となる。同様にチルトセンサー
(図2のBの範囲で曲線半径が小さく、分解能低い)
も、角度bまで測定可能である。
When the angle is small (horizontal part), the tilt sensor (having a large radius of curvature and high resolution in the range A of FIG. 2) exhibits the same characteristics. Can also be measured up to the angle b (range B in FIG. 2). Similarly, tilt sensor (curve radius is small and resolution is low in the range B of FIG. 2)
Can also measure up to the angle b.

【0031】前記図8に相当するチルトセンサーのよう
に気泡15の移動量が大きくて出力角度が狭い、即ち高
精度ではあるが測定範囲の小さいという不都合がなく、
さらに図9に相当するチルトセンサーのように出力角度
の測定範囲は大きいが、高精度を要求される角度位置に
おいても移動量は全体として変化がないという不都合も
解消されるものである。
There is no inconvenience that the movement amount of the bubble 15 is large and the output angle is narrow as in the tilt sensor corresponding to FIG. 8, that is, it is highly accurate but the measuring range is small.
Further, although the output range for measuring the output angle is large like the tilt sensor corresponding to FIG. 9, the inconvenience that the movement amount as a whole does not change even at an angular position where high accuracy is required can be solved.

【0032】図6は本発明に係る気泡管の他の例を示す
ものであり、本例では棒状気泡管Kの例を示す斜視図で
ある。このように棒状気泡管Kのように一方向の傾斜の
測定の場合には、気泡管Kの中心の領域においては、平
面に近い曲率(即ち半径の大きな曲面)として、中心領
域から離れるにしたがって、曲率の大きい面(即ち半径
の小さい曲面)とする長手方向断面を非球面にすること
によって、前記円形気泡管Kで説明したのと同様な作用
効果を奏することができる。
FIG. 6 shows another example of the bubble tube according to the present invention, and is a perspective view showing an example of a rod-shaped bubble tube K in this example. Thus, in the case of measuring the inclination in one direction like the rod-shaped bubble tube K, the central area of the bubble tube K has a curvature close to a plane (that is, a curved surface with a large radius), and the distance from the central area increases. By making the cross section in the longitudinal direction, which is a surface having a large curvature (that is, a curved surface having a small radius), an aspherical surface, it is possible to achieve the same effect as that described for the circular bubble tube K.

【0033】[0033]

【発明の効果】本願請求項1に係る発明は、気泡管の気
泡と接する面の曲率を、中心領域での曲率半径を大きく
して周辺領域では曲率半径を小さくして連続した曲率半
径を有する非球面としているので、中心領域では高分解
能と、周辺領域では広い測定範囲を確保するというよう
に、水平部分での高分解能と、広い測定範囲を備えた気
泡管を得ることができる。従って、本発明の気泡管によ
れば、周辺領域では曲率半径を小さくしたので広い測定
範囲(傾斜状態)から迅速に気泡を、中心領域へ移動さ
せることによって、測定作業の迅速化を図ることができ
ると共に、曲率半径が大きい、即ち狭い測定範囲(略水
平状態)である中心領域においては、高分解能の整準作
業を行うことができる。
According to the first aspect of the present invention, the curvature of the surface of the bubble tube contacting the bubbles has a continuous radius of curvature by increasing the radius of curvature in the central region and decreasing the radius of curvature in the peripheral region. Since it is an aspherical surface, it is possible to obtain a bubble tube having a high resolution in the central region and a wide measurement range in the peripheral region and a high resolution in the horizontal portion and a wide measurement range. Therefore, according to the bubble tube of the present invention, since the radius of curvature is made small in the peripheral region, it is possible to speed up the measurement work by rapidly moving the bubble from the wide measurement range (inclined state) to the central region. In addition, it is possible to perform the leveling work with high resolution in the central region having a large radius of curvature, that is, a narrow measurement range (substantially horizontal state).

【0034】また本願請求項2の発明によれば、上記気
泡管を用いているので、中心領域では高分解能であり、
周辺領域では広い測定範囲を備えたチルトセンサーとす
ることができる。しかも、気泡管形状の大きくしない
で、小型で信頼性が高く、また電気的に分解能を高くし
ていないので、複雑な電気回路を必要としない。
According to the second aspect of the invention, since the bubble tube is used, the resolution is high in the central region,
In the peripheral area, a tilt sensor having a wide measurement range can be used. Moreover, since the shape of the bubble tube is not enlarged, the size is small, the reliability is high, and the electric resolution is not high, a complicated electric circuit is not required.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】チルトセンサーの説明断面図である。FIG. 1 is an explanatory cross-sectional view of a tilt sensor.

【図2】傾斜したチルトセンサーの説明断面図である。FIG. 2 is an explanatory cross-sectional view of a tilt sensor that is tilted.

【図3】円形気泡管の斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of a circular vial.

【図4】気泡移動量とチルトセンサー傾斜角度のグラフ
図である。
FIG. 4 is a graph showing a bubble movement amount and a tilt angle of a tilt sensor.

【図5】気泡移動量と傾斜角度との関係を示すグラフ図
である。
FIG. 5 is a graph showing a relationship between a bubble movement amount and an inclination angle.

【図6】棒状気泡管の例を示す斜視図である。FIG. 6 is a perspective view showing an example of a rod-shaped bubble tube.

【図7】従来のチルトセンサーの説明断面図である。FIG. 7 is an explanatory sectional view of a conventional tilt sensor.

【図8】従来のチルトセンサーを傾斜させた状態を示す
説明断面図である。
FIG. 8 is an explanatory cross-sectional view showing a state in which a conventional tilt sensor is tilted.

【図9】従来のチルトセンサーを傾斜させた状態を示す
説明断面図である。
FIG. 9 is an explanatory cross-sectional view showing a state in which a conventional tilt sensor is tilted.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 凹面板 11a 非球面 12 平行ガラス板 13 気泡管枠 14 透明液体 15 気泡 16 送光部 16a 発光ダイオード 17 コリメーションレンズ 18,19 受光素子 21 チルトセンサー A 中心領域 B 周辺領域 K 気泡管 R1,R2 曲率半径 11 Concave Plate 11a Aspherical Surface 12 Parallel Glass Plate 13 Bubble Tube Frame 14 Transparent Liquid 15 Bubble 16 Light Transmitter 16a Light Emitting Diode 17 Collimation Lens 18, 19 Photoreceptor 21 Tilt Sensor A Center Region B Peripheral Region K Bubble Tube R1, R2 Curvature radius

─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成6年2月4日[Submission date] February 4, 1994

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】図10[Name of item to be corrected] Fig. 10

【補正方法】追加[Correction method] Added

【補正内容】[Correction content]

【図10】気泡管を傾斜させたときの気泡の移動を示す
説明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram showing movement of bubbles when the bubble tube is tilted.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 気泡の位置から水平又は傾斜角を検出す
る気泡管において、気泡管の気泡と接する面の曲率を、
中心領域での曲率半径を大きくして周辺領域では曲率半
径を小さくして連続した曲率半径を有する非球面として
なる気泡管。
1. In a bubble tube for detecting horizontal or inclination angle from the position of the bubble, the curvature of the surface of the bubble tube in contact with the bubble is
A bubble tube having an aspherical surface with a continuous radius of curvature with a large radius of curvature in the central region and a small radius of curvature in the peripheral region.
【請求項2】 気泡管の気泡と接する面の曲率を、中心
領域での曲率半径を大きくして周辺領域では曲率半径を
小さくして連続した曲率半径を有する非球面としてなる
気泡管と、該気泡管に向けて光を照射する送光部と、前
記気泡管を透過した光を電気信号に変換する受光素子
と、電気信号により傾斜角を算出する演算部を備えてな
るチルトセンサー。
2. A bubble tube which is an aspherical surface having a continuous radius of curvature by increasing the radius of curvature in the central region and decreasing the radius of curvature in the peripheral region with respect to the curvature of the surface of the bubble tube in contact with the bubble, A tilt sensor comprising: a light transmitting unit for irradiating light toward a bubble tube; a light receiving element for converting light transmitted through the bubble tube into an electric signal; and a calculation unit for calculating an inclination angle based on the electric signal.
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