JPH10227634A - Vertical collimator and method for measuring fall of tower using it - Google Patents

Vertical collimator and method for measuring fall of tower using it

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JPH10227634A
JPH10227634A JP2911297A JP2911297A JPH10227634A JP H10227634 A JPH10227634 A JP H10227634A JP 2911297 A JP2911297 A JP 2911297A JP 2911297 A JP2911297 A JP 2911297A JP H10227634 A JPH10227634 A JP H10227634A
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JP
Japan
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tower
collimator
prism
vertical
inclination
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Application number
JP2911297A
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Japanese (ja)
Inventor
Tadayuki Shimada
忠幸 島田
Shinji Kawashima
伸二 川島
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Topcon Corp
Ishikawajima Inspection and Instrumentation Co Ltd
Original Assignee
Topcon Corp
Ishikawajima Inspection and Instrumentation Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To collimate the light source of a tower top part from an oblique, lower ground surface by detachably providing an inclination prism for inclination collimation on the upper part of a collimator body. SOLUTION: An inclination prism 15 for inclination collimation is detachably provided at the upper part of a collimator body 2 to constitute a vertical collimator 16. The inclination prism 15 has, for example, an inclination angle α of 1.5 deg. and refracts incidence light with an incidence angle of 1.5 deg. vertically. Further, the inclination prism 15 can be positioned accurately for a collimator body 2 by a micrometer 17 for fine adjustment of rotation and move. Then, the vertical collimator 16 accurately can measure the fall of a tower 8 with a sufficient accuracy by collimating a light source 18 being mounted a tower top part without being extended from the tower 8 from a ground surface 12 at an oblique, lower part, thus eliminating the need for providing a collimation hole at a bridge beam as before and hence preventing the problem of a measurement error from occurring due to deformation and vibration caused by the extension of a tool from the tower top.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、斜張橋・吊橋の主
塔、或いはその他の塔状構造物等のように高い高さを有
する塔の倒れを計測するための鉛直視準器及び該鉛直視
準器を用いた塔の倒れ計測方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vertical collimator for measuring the fall of a tower having a high height such as a main tower of a cable-stayed bridge / suspension bridge or other tower-like structures. The present invention relates to a method for measuring the tilt of a tower using a vertical collimator.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、斜張橋・吊橋の主塔等の塔の鉛直
度の計測は、トランシットを用いて行っていた。この方
法は、塔頂に取り付けたスケールと、塔基部(地表面)
にけがいた塔中心点(基点)とを、塔基部の近辺に据え
付けたトランシットを用いて視準することによって鉛直
度を求めるようにしている。一般に、トランシットによ
る計測では、水平軸誤差・視準軸誤差等の機械誤差があ
るために、正反で観測した値を平均することにより、誤
差を消去するようにしている。
2. Description of the Related Art Conventionally, the verticality of a tower such as a main tower of a cable-stayed bridge or a suspension bridge has been measured using a transit. This method uses a scale attached to the top of the tower and the base of the tower (ground surface).
The verticality is determined by collimating the tower center point (base point) inscribed with a transit installed near the tower base. In general, in the measurement by transit, since there are mechanical errors such as a horizontal axis error and a collimation axis error, errors are eliminated by averaging the values observed in positive and negative directions.

【0003】しかし、トランシット自体の鉛直軸が傾い
ているために生じる視準軸誤差は、反転による誤差消去
ができない。このようなことから、塔の鉛直度をトラン
シットで計測する方法は、俯角が大きいときには原理的
に問題があると言える。さらに、塔が風で常時微動して
いるときは、スケールが静止しないので、個人的な読み
取り誤差が大きくなる問題がある。
However, the collimation axis error caused by the inclination of the vertical axis of the transit itself cannot be eliminated by inversion. From this, it can be said that the method of measuring the verticality of the tower by transit has a problem in principle when the depression angle is large. Further, when the tower constantly moves slightly due to the wind, the scale does not stand still, so that there is a problem that a personal reading error increases.

【0004】この他の塔の倒れ計測方法としては、例え
ば下げ振りを用いる方法も考えられるが、塔の高さが高
くなると下げ振りの静止が困難になるという問題があ
る。また、レーザー光線を用いる方法もあるが、この方
法では照射角度の精度が問題となる。
[0004] As another method of measuring the inclination of the tower, for example, a method using a down swing can be considered, but there is a problem that it becomes difficult to stop the down swing when the height of the tower is high. There is also a method using a laser beam, but this method has a problem in the accuracy of the irradiation angle.

【0005】このような問題を解決するために、図10
に示すような鉛直視準器が提案された。この鉛直視準器
1は、視準器本体2内に鉛直に備えられた望遠鏡の中
に、直角プリズム3が吊り下げて備えられており、更に
この直角プリズム3による鉛直下方、鉛直上方の反射像
を撮影するようにしたCCDカメラ等のカメラ4を横方
向に備えており、又鉛直視準器1の水平を調節するため
の図示しない円筒気泡管による水準器が備えられてい
る。
To solve such a problem, FIG.
A vertical collimator has been proposed as shown in FIG. The vertical collimator 1 is provided with a right-angle prism 3 suspended from a telescope provided vertically in a collimator body 2, and furthermore, the vertical prism 3 reflects light vertically downward and vertically upward. A camera 4 such as a CCD camera for taking an image is provided in the lateral direction, and a level using a cylindrical bubble tube (not shown) for adjusting the level of the vertical collimator 1 is provided.

【0006】上記鉛直視準器1には、前記カメラ4から
の撮影画像を処理する画像処理装置5と、塔の倒れを計
測するためのパーソナルコンピュータ等の計算機6とが
接続されている。
[0006] The vertical collimator 1 is connected to an image processing device 5 for processing a photographed image from the camera 4 and a computer 6 such as a personal computer for measuring the inclination of the tower.

【0007】前記鉛直視準器1に備えられた直角プリズ
ム3は、常に重力方向にあるので、鉛直視準器1の視準
軸7の誤差の問題は解消される。さらに、水平軸誤差・
視準誤差は望遠鏡を反転することで消去できるので、計
測誤差は望遠鏡の分解能だけに関係することになる。ま
た、塔の倒れ計測は、計算機6により時間平均した値か
ら求めるようにしているので、塔の振動の問題も解消さ
れる。
[0007] Since the right-angle prism 3 provided in the vertical collimator 1 is always in the direction of gravity, the problem of the error of the collimation axis 7 of the vertical collimator 1 is solved. Furthermore, horizontal axis error
Since the collimation error can be eliminated by inverting the telescope, the measurement error is only related to the resolution of the telescope. In addition, since the tower is measured from the time averaged value by the computer 6, the problem of tower vibration can be solved.

【0008】上記鉛直視準器1により塔の倒れを計測す
る際の計測要領を図11、図12及び図13を参照して
説明する。
The procedure for measuring the tower tilt by the vertical collimator 1 will be described with reference to FIGS. 11, 12 and 13. FIG.

【0009】橋梁13の主塔等の塔8の塔頂に治具9又
は10を介して光源11を取り付け、且つ塔8が鉛直で
あると仮定して、前記光源11を通る垂線、即ち視準線
7’と地表面12との交点の基点11’を地表面12に
落とし、基点11’を通る橋軸方向Xと橋軸直角方向Y
(図14参照)の十字線を地表面12上にけがく。前記
基点11’は、設計図面から求めることができる。
A light source 11 is attached to the top of a tower 8 such as a main tower of a bridge 13 via a jig 9 or 10 and a vertical line passing through the light source 11, that is, The base point 11 'of the intersection of the reference line 7' and the ground surface 12 is dropped on the ground surface 12, and the bridge axis direction X and the bridge axis perpendicular direction Y passing through the base point 11 '
A cross line (see FIG. 14) is marked on the ground surface 12. The base point 11 'can be obtained from a design drawing.

【0010】鉛直視準器1の図示しない水準器を見なが
ら鉛直視準器1が水平になるよう調整を行うと、鉛直視
準器1の視準軸7は自動的に鉛直となって前記視準線
7’と平行になる。望遠鏡は対物前面から無限大まで合
焦が可能で、望遠鏡の中央には特殊加工された十字線が
彫刻されており、このカメラ4から見える十字線が鉛直
測定の基準点となる。
When the vertical collimator 1 is adjusted to be horizontal while looking at the level (not shown) of the vertical collimator 1, the collimating axis 7 of the vertical collimator 1 automatically becomes vertical, and It becomes parallel to the collimation line 7 '. The telescope is capable of focusing from the front of the object to infinity. A specially processed crosshair is engraved in the center of the telescope, and the crosshair visible from the camera 4 serves as a reference point for vertical measurement.

【0011】前記鉛直視準器1の望遠鏡の十字線を、鉛
直視準器1に備えたセンタリング装置を用いて前記地表
面12にけがいた基点11’の十字線に一致させる。
The crosshair of the telescope of the vertical collimator 1 is made to coincide with the crosshair of the base point 11 ′ on the ground surface 12 by using a centering device provided in the vertical collimator 1.

【0012】この状態で、鉛直視準器1により塔頂の光
源11を視準すると、塔が倒れているときには光源11
は、例えば図14のモニター画面に示すように点Pのよ
うな位置に移動する。画像処理装置5によって処理され
た画面では、点Pは基点11’から偏った位置にあり、
この偏りが塔頂の変位に対応する。したがって、画面上
におけるこの偏りを計算機6で求めることにより、塔8
の倒れを測定することができる。さらに、画像処理装置
5によって一定時間サンプリングされたデータの平均値
を求めることにより、塔8が振動していても振動の中心
点を計測することができるので、振動の影響を除去する
ことができる。
In this state, when the light source 11 at the top of the tower is collimated by the vertical collimator 1, the light source 11 is turned on when the tower is down.
Moves to a position like point P, for example, as shown on the monitor screen of FIG. On the screen processed by the image processing device 5, the point P is located at a position deviated from the base point 11 ',
This deviation corresponds to the displacement of the top. Therefore, by calculating this deviation on the screen by the computer 6, the tower 8
Can be measured. Further, by calculating the average value of the data sampled for a certain period of time by the image processing device 5, even if the tower 8 is vibrating, the center point of the vibration can be measured, so that the influence of the vibration can be removed. .

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記したよう
な鉛直視準器1を用いて橋梁13の主塔等の塔8の倒れ
を計測するような場合、塔頂に光源11を設置するため
の治具9又は10を取り付ける必要があるが、図11に
示すように治具9を橋軸方向に取付けるときには、視準
線7’を確保するために、橋梁13に視準孔14を開け
なければならない問題があり、また反対に、図12に示
すように治具10を橋軸直角方向に張り出して取付ける
ときには、塔8が垂直であれば問題はないが、塔8が図
12に示すように傾斜しているときには治具10を横方
向に長く張り出して設けることになるために、治具10
の変形、振動などによって計測精度に影響を与えてしま
うといった問題がある。
However, when measuring the fall of the tower 8 such as the main tower of the bridge 13 using the vertical collimator 1 as described above, it is necessary to install the light source 11 on the top of the tower. It is necessary to attach the jig 9 or 10 in FIG. 11, but when attaching the jig 9 in the bridge axis direction as shown in FIG. 11, a collimation hole 14 is formed in the bridge 13 to secure the collimation line 7 ′. On the contrary, when the jig 10 is mounted so as to project in the direction perpendicular to the bridge axis as shown in FIG. 12, there is no problem if the tower 8 is vertical, but the tower 8 is shown in FIG. When the jig 10 is inclined as described above, the jig 10 is provided so as to protrude long in the lateral direction.
There is a problem that the measurement accuracy is affected by the deformation, vibration, etc.

【0014】本発明は、斯かる従来の問題点を解決すべ
くなしたもので、塔頂部に設けた光源を斜め下方から視
準できるようにした鉛直視準器及び該鉛直視準器を用い
た塔の倒れ計測方法を提供することを目的としている。
The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and uses a vertical collimator that enables a light source provided at the top of a tower to be collimated obliquely from below. The purpose of this study is to provide a method for measuring the fall of a tower.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、視準器本体内に直角プリズムが吊り下げられてお
り、水平方向に備えたカメラにより鉛直上方と鉛直下方
とを視準できるようにしてある鉛直視準器であって、前
記視準器本体の上部に、傾斜視準用の傾斜プリズムを着
脱可能に備えていることを特徴とする鉛直視準器、に係
るものである。
According to the first aspect of the present invention, a right angle prism is suspended in a collimator body, and a camera provided in a horizontal direction can collimate vertically upward and vertically downward. A vertical collimator according to the present invention, wherein the collimator body is provided with a tilt collimating tilt prism detachably on an upper part of the collimator body.

【0016】請求項2に記載の発明は、塔頂部に光源を
設け、請求項1に記載の鉛直視準器を地表面に設置した
時に、傾斜プリズムと前記光源とを結ぶ傾斜した視準線
が傾斜プリズムから鉛直に地表面に延びた位置に予め十
字線による基点をけがき、該基点上に前記鉛直視準器を
設置し、該視準器本体の十字線と基点の十字線とを位置
合わせし、且つ視準器本体の十字線と傾斜プリズムの十
字線とを位置合わせした後、カメラの焦点を前記光源に
合わせて視準することを特徴とする塔の倒れ計測方法、
に係るものである。
According to a second aspect of the present invention, a light source is provided at the top of the tower, and when the vertical collimator according to the first aspect is installed on the ground surface, an inclined collimating line connecting the inclined prism and the light source. Is scribed in advance at a position extending vertically from the inclined prism to the ground surface by a cross line, the vertical collimator is installed on the base point, and the cross line of the collimator body and the cross line of the base point are aligned. Aligning, and after aligning the crosshairs of the collimator body and the crosshairs of the inclined prism, a method of measuring the tilt of the tower, comprising collimating the camera with the light source,
It is related to.

【0017】請求項3に記載の発明は、光源を、倒れ計
測方向に複数個備えて校正を行うようにしていることを
特徴とする請求項2に記載の塔の倒れ計測方法、に係る
ものである。
According to a third aspect of the present invention, there is provided the method for measuring the tilt of a tower according to the second aspect, wherein the calibration is performed by providing a plurality of light sources in the tilt measuring direction. It is.

【0018】請求項1及び2に記載の発明では、視準器
本体の上部に傾斜視準用の傾斜プリズムを着脱可能に備
えた鉛直視準器により、塔頂部に塔から張出させること
なく取付けた光源を、斜め下方の地表面から視準するこ
とができ、よって従来のように橋梁に視準孔を開けた
り、或いは治具を長く張出すことにより変形や振動によ
って計測誤差を生じるといった問題の発生を防止でき
る。
According to the first and second aspects of the present invention, the vertical collimator is provided with a tiltable collimating tilting prism detachably mounted on the upper portion of the collimator body, and is mounted on the tower top without protruding from the tower. The light source can be collimated from the ground surface diagonally below, so that the conventional collimating hole in the bridge or the prolonged extension of the jig causes a measurement error due to deformation or vibration. Can be prevented.

【0019】請求項3に記載の発明では、光源を、倒れ
計測方向に複数個備えることにより鉛直視準器の校正を
行うことができる。
According to the third aspect of the present invention, the vertical collimator can be calibrated by providing a plurality of light sources in the tilt measurement direction.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
示例と共に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0021】図2は本発明を実施する装置の形態の一例
を示したもので、図10と同様の視準器本体2の上部
に、傾斜視準用の傾斜プリズム15を着脱可能に備えた
鉛直視準器16を構成している。傾斜プリズム15は、
例えば1.5゜の傾斜角αを有しており、1.5゜の入射角で
入射された光を鉛直下方に屈折させるようになってい
る。更に、前記傾斜プリズム15は、回転・移動を微調
節するようにしたマイクロメータ17により視準器本体
2に対して精度良く位置決めできるようになっている。
FIG. 2 shows an example of an embodiment of an apparatus for carrying out the present invention. A vertical collimating prism 15 for detachable collimating is provided on the upper part of the collimator body 2 similar to FIG. The collimator 16 is constituted. The tilt prism 15
For example, it has an inclination angle α of 1.5 °, and refracts light incident at an incident angle of 1.5 ° vertically downward. Further, the tilt prism 15 can be accurately positioned with respect to the collimator body 2 by a micrometer 17 for finely adjusting the rotation and movement.

【0022】次に、前記鉛直視準器16を用いて塔の倒
れを計測する手順を説明する。
Next, the procedure of measuring the tower tilt using the vertical collimator 16 will be described.

【0023】図1〜図3に示すように、橋梁13の主塔
等の塔8の塔頂に、治具9又は10を介して光源18を
取り付ける。この時、光源18は、塔8の倒れを計測す
る方向、即ち図3では橋軸方向Xに100mmと200mmの間隔
を有して18,18a,18bの3個を設けるようにし
ている。
As shown in FIGS. 1 to 3, a light source 18 is attached to the top of a tower 8 such as a main tower of a bridge 13 via a jig 9 or 10. At this time, three light sources 18, 18 a and 18 b are provided at intervals of 100 mm and 200 mm in the direction for measuring the inclination of the tower 8, that is, in FIG. 3, in the bridge axis direction X.

【0024】次に、地表面12上に、前記傾斜プリズム
15を備えた鉛直視準器16を設置する。この際、鉛直
視準器16を地表面12に設置した時に、前記傾斜プリ
ズム15と前記光源18とを結ぶ傾斜した視準線7’が
傾斜プリズム15から鉛直に地表面12に延びた位置を
図面から予め求めて、この位置に基点18’を設け、こ
の基点18’を通る十字線をけがいておく。この基点1
8’上に位置するように、前記鉛直視準器16を設置す
る。
Next, a vertical collimator 16 provided with the inclined prism 15 is set on the ground surface 12. At this time, when the vertical collimator 16 is installed on the ground surface 12, the position where the inclined collimation line 7 ′ connecting the inclined prism 15 and the light source 18 extends from the inclined prism 15 to the ground surface 12 is determined. A base point 18 'is provided at this position, which is obtained in advance from the drawing, and a cross line passing through the base point 18' is marked. This base point 1
The vertical collimator 16 is installed so as to be located above 8 '.

【0025】視準器本体2の図示しない水準器を見なが
ら視準器本体2の水平を出す。このとき、視準器本体2
を正反にした状態で水準器の気泡が常に円形のマーク中
央にあることを確認する。更に、視準器本体2上面の図
示しない水準器によって傾斜プリズム15が水平になる
ように調整する。
The level of the collimator body 2 is raised while looking at a level (not shown) of the collimator body 2. At this time, the collimator body 2
Make sure that the bubble of the spirit level is always at the center of the circular mark with orienting. Further, the tilt prism 15 is adjusted to be horizontal by a level (not shown) on the upper surface of the collimator body 2.

【0026】続いて、図10に示したと同様の画像処理
装置5のモニター画面を見ながら、カメラ4の十字線
(XY軸)を基点18’の十字線(XY軸)に合わせ
る。ただし、図示しないシフト装置を使ってカメラ4の
正反でほぼずれがないようにする。この時、視準器本体
2の水平を改めて確認する。
Subsequently, the cross line (XY axis) of the camera 4 is adjusted to the cross line (XY axis) of the base point 18 'while watching the monitor screen of the image processing device 5 similar to that shown in FIG. However, a shift device (not shown) is used so that there is almost no deviation between the right and the reverse of the camera 4. At this time, the level of the collimator body 2 is checked again.

【0027】次に、基点18’の十字線に視準器本体2
(の望遠鏡)の十字線を正の状態で重なるように回転方
向合わせを行い、重なった状態で回転をクランプする。
Next, the collimator body 2 is positioned at the crosshair at the base point 18 '.
The rotation direction is adjusted so that the crosshairs of the (telescope) overlap in a positive state, and the rotation is clamped in the overlapped state.

【0028】視準方向を上側に切り替え、カメラ4の焦
点を傾斜プリズム15に合わせ、モニター画面を見なが
ら、傾斜プリズム15の十字線と視準器本体2の十字線
が正反の状態で重なるように、マイクロメータ17によ
り傾斜プリズム15の回転・移動を行って位置合わせす
る。特に橋軸直角方向Yの合わせ誤差は測定結果に敏感
に影響するので、視準器本体2の十字線のY軸が傾斜プ
リズム15にけがかれたY軸のダブル線の幅に均等な隙
間で入るように回転を調整する。傾斜プリズム15のX
軸は視準器本体2のX軸と一致していなくても測定結果
には影響しないが、できるだけ一致させておく。視準器
本体2の正の姿勢の十字線と傾斜プリズム15の十字線
が重なっている状態を確認(特にY軸方向)し、回転を
クランプする。
The collimating direction is switched to the upper side, the camera 4 is focused on the tilt prism 15, and the cross line of the tilt prism 15 and the cross line of the collimator body 2 overlap in a normal / reverse state while watching the monitor screen. As described above, the tilting prism 15 is rotated and moved by the micrometer 17 to perform positioning. In particular, since the alignment error in the direction Y perpendicular to the bridge axis sensitively affects the measurement result, the Y-axis of the crosshair of the collimator body 2 has a gap equal to the width of the double line of the Y-axis cut by the inclined prism 15. Adjust the rotation to enter. X of tilt prism 15
Even if the axis does not coincide with the X-axis of the collimator body 2, it does not affect the measurement result, but it should be coincident as much as possible. The state in which the cross line in the positive attitude of the collimator body 2 and the cross line of the inclined prism 15 are overlapped (especially in the Y-axis direction) is clamped.

【0029】次に、カメラ4のピントを上方の光源18
に合わせて視準する。このとき、塔8が傾いていると、
図4のモニター画面に示すように光源18が点Pの位置
に移動する。尚このとき、3点の光源18,18a,1
8bがX軸上にあることを確認する。もし、一致してい
ないときは視準器本体2の調整を行ってX軸上に乗るよ
うにする。
Next, the camera 4 is focused on the upper light source 18.
Collimate according to. At this time, if the tower 8 is tilted,
The light source 18 moves to the position of the point P as shown on the monitor screen of FIG. At this time, the three light sources 18, 18a, 1
Confirm that 8b is on the X-axis. If they do not match, the collimator body 2 is adjusted so as to ride on the X axis.

【0030】なお、上記において、光源18,18a,
18bを結ぶ線が、図4に示すように基点18’の十字
線のX軸と一致していることが前提となっている。これ
は上記した方法でチェックすることができる。
In the above description, the light sources 18, 18a,
It is assumed that the line connecting 18b coincides with the X-axis of the crosshair at the base point 18 'as shown in FIG. This can be checked in the manner described above.

【0031】塔8の倒れの計算は、正反平均して求め
る。計算例として、正転時=100dot、反転時=−108do
t、校正値=300mm/130dotであるとすると、測定値=(10
0+108)/2 ×(300/130)= 240.0mmとなる。つまり、反転
時の値の符号を変えて平均しなければならない。なお、
正転と反転では符号が違ってほぼ同じ程度の数値にな
る。絶対値が大きく違っているときは調整が完全でない
か、鉛直視準器16の調整が崩れていることを考えなけ
ればならない。
The calculation of the inclination of the tower 8 is obtained by averaging positive and negative. As an example of calculation, forward rotation = 100 dots, reverse rotation = -108do
t, calibration value = 300mm / 130dot, measured value = (10
0 + 108) / 2 x (300/130) = 240.0 mm. That is, it is necessary to change the sign of the value at the time of inversion and average it. In addition,
The sign differs between forward rotation and reverse rotation, and the values are almost the same. When the absolute values are significantly different, it is necessary to consider that the adjustment is not perfect or that the adjustment of the vertical collimator 16 is broken.

【0032】校正については、ターゲットには100mmと2
00mmの間隔をおいて3点の光源18,18a,18bが
設置されているので、これを利用して校正することがで
きる。ただし、鉛直視準器16はX方向(橋軸方向)の
み測定可能であるので、X軸と光源18,18a,18
bを結ぶ線が平行となる状態で校正値を求めなければな
らない。
For calibration, the target was 100 mm and 2 mm
Since the three light sources 18, 18a and 18b are provided at intervals of 00 mm, calibration can be performed using these. However, since the vertical collimator 16 can measure only in the X direction (bridge axis direction), the X axis and the light sources 18, 18a, 18
The calibration value must be obtained in a state where the lines connecting b are parallel.

【0033】上記した倒れ計測において、傾斜プリズム
15を視準器本体2に載せた状態で反転すると、光源1
8,18a,18bが視野から外れるので、傾斜プリズ
ム15を持ち上げた状態で視準器本体2だけを反転し、
反転前の方向に傾斜プリズム15を再び設置しなければ
ならない。このとき、傾斜プリズム15の十字線と視準
器本体2の十字線とを合わせるための「合わせ誤差」が生
じることになる。この誤差は測定精度に直接影響するこ
とから、これについて検討を行った。
In the above-described tilt measurement, when the tilt prism 15 is inverted with the tilt prism 15 mounted on the collimator body 2, the light source 1
Since 8, 18a and 18b are out of the field of view, only the collimator body 2 is inverted with the inclined prism 15 raised,
The tilt prism 15 must be installed again in the direction before the inversion. At this time, an “alignment error” for aligning the cross line of the inclined prism 15 with the cross line of the collimator body 2 occurs. Since this error has a direct effect on the measurement accuracy, this was examined.

【0034】鉛直視準器16の設置に際して、視準器本
体2の十字線と地表面上の基点18’の十字線を合わ
せ、つぎに、傾斜プリズム15の十字線と視準器本体2
の十字線を合わせる操作の過程で生じる合わせ誤差の要
因としては、視準器本体2の十字線と傾斜プリズム1
5の十字線との合わせ誤差、地表面12上の基点1
8’の十字線と視準器本体2の十字線の合わせ誤差、
傾斜プリズム15の製作時の偏角誤差、等が考えられ
る。
When the vertical collimator 16 is installed, the cross line of the collimator body 2 is aligned with the cross line of the base point 18 'on the ground surface, and then the cross line of the inclined prism 15 and the collimator body 2 are aligned.
The causes of the alignment error generated during the operation of aligning the crosshairs of the collimator and the tilt prism 1 are as follows.
5 alignment error, base point 1 on ground surface 12
Alignment error between the crosshair 8 ′ and the crosshair of the collimator body 2,
A deviation angle error at the time of manufacturing the inclined prism 15 and the like can be considered.

【0035】の誤差の要因について、図5に示すごと
く、合わせ誤差として、傾斜プリズム15の十字線の中
心線が視準器本体2の十字線太さの1/2以内にあるとき
を偏角誤差として考える。
As shown in FIG. 5, the cause of the error is an alignment error when the center line of the cross line of the inclined prism 15 is within 1/2 of the cross line thickness of the collimator body 2. Think of it as an error.

【0036】視準器本体2の十字線長さ: 4mm、十字線
幅(太さ): 3μmであると、この時の偏角誤差はtan-1
(1.5×10-3/4)=77″である。
If the length of the cross line of the collimator body 2 is 4 mm and the width (thickness) of the cross line is 3 μm, the deviation angle error at this time is tan −1.
(1.5 × 10 −3/4 ) = 77 ″.

【0037】の誤差は、傾斜プリズム15の合わせ誤
差には関係がなく、光源18と地表面12上の基点1
8’の幾何的な誤差とX軸に対する偏角誤差に関係す
る。この偏角誤差は微少であるので、無視することがで
きる。幾何的な誤差は大きく見積もっても3mm以下とす
ることができる。また、の製作時の偏角誤差として
は、60″を考える。したがって、偏角誤差βとして77+
60=137″を考える。
The error of irrespective of the alignment error of the inclined prism 15, the light source 18 and the base point 1 on the ground surface 12 have no relation.
8 'and a deviation error with respect to the X axis. Since this deviation error is very small, it can be ignored. The geometric error can be reduced to 3 mm or less even if it is largely estimated. Also, consider a deviation error of 60 ″ as a deviation angle at the time of manufacture.
Consider 60 = 137 ″.

【0038】偏角誤差が測定精度に与える影響 図6のような座標系を考え、傾斜プリズム15が図7の
ように置かれたとする。屈折はX−Z平面のみにあらわ
れるものとする。このとき、偏角誤差:β=0である。
この傾斜プリズム15をZ軸のまわりに角度β(時計方
向を正とする)だけ回転させたときの方向余弦を(l,
m,n)、傾斜プリズム15の傾斜角をαとすると、l
= -sinα cosβ、m= -sinα sinβ、n= cosβ が
得られる。
Influence of Declination Error on Measurement Accuracy Considering a coordinate system as shown in FIG. 6, it is assumed that the inclined prism 15 is placed as shown in FIG. Refraction appears only in the XZ plane. At this time, the deviation error: β = 0.
When the tilt prism 15 is rotated around the Z axis by an angle β (clockwise is positive), the direction cosine is (l,
m, n), assuming that the inclination angle of the inclined prism 15 is α, l
= −sinα cosβ, m = −sinα sinβ, n = cosβ.

【0039】傾斜プリズム15が偏角誤差βをもつとき
の塔8の倒れの測定誤差をdvとする。図8において、視
準位置(光源18)までの高さをHとし、視準線7’の
傾斜角をαとすると、L= H/cosα,dv=L×mであ
るので、L=−(H/cosα)sinα sinβとなる。
Let dv be the measurement error of the tilt of the tower 8 when the tilt prism 15 has a deviation error β. In FIG. 8, assuming that the height up to the collimation position (light source 18) is H and the inclination angle of the collimation line 7 ′ is α, L = H / cos α and dv = L × m. (H / cos α) sin α sin β.

【0040】これより、塔8の倒れ誤差の測定誤差dv
は、塔8の高さに比例し、傾斜角αが大きいほど値が大
きくなることがわかる。一例として、H=220mの塔8
の倒れ計測を実施した。この時の傾斜プリズム15の傾
斜角αは、架設足場の設置状況などを考慮して1.5°と
した。
From this, the measurement error dv of the tilt error of the tower 8 is calculated.
Is proportional to the height of the tower 8 and the value increases as the inclination angle α increases. As an example, a tower 8 of H = 220 m
Was measured. At this time, the inclination angle α of the inclination prism 15 was set to 1.5 ° in consideration of the installation state of the erection scaffold and the like.

【0041】図9は偏角誤差βに対する測定誤差dvの計
算結果を示す。図9から偏角誤差βと測定誤差dvとは比
例関係にあることが分る。
FIG. 9 shows a calculation result of the measurement error dv with respect to the deviation error β. FIG. 9 shows that the deviation error β and the measurement error dv are in a proportional relationship.

【0042】鉛直視準器16の測定誤差 以上が傾斜プリズム15の合わせ誤差であるが、この他
に望遠鏡とカメラ4の分解能による誤差の影響を考えな
ければならない。
Measurement error of the vertical collimator 16 The above is the alignment error of the inclined prism 15, but the influence of the error due to the resolution of the telescope and the camera 4 must be considered.

【0043】鉛直視準器16に組み込まれた望遠鏡の分
解能が3″である場合には、塔8の高さが220mのときの
分解能は3.2mmとなる。
When the resolution of the telescope incorporated in the vertical collimator 16 is 3 ″, the resolution when the height of the tower 8 is 220 m is 3.2 mm.

【0044】また、カメラレンズの焦点距離が25mmであ
る場合には、220m離れたときのカメラ4の視界は縦:5
87mm、横:806mmとなる。CCDカメラによるカメラ4
の解像度は、画素数が縦:350、横:380であるので、1
画素当たりの分解能は縦:1.7mm、横:2.1mmとなる。
When the focal length of the camera lens is 25 mm, the field of view of the camera 4 at a distance of 220 m is vertical: 5
87mm, width: 806mm. Camera 4 by CCD camera
Has a resolution of 350 pixels vertically and 380 pixels horizontally.
The resolution per pixel is 1.7 mm vertically and 2.1 mm horizontally.

【0045】それぞれの誤差が独立と考えると、誤差の
総和は自乗平均で評価できる。偏角誤差が137″程度で
あれば、システム全体の測定誤差を10mm以下にすること
は可能と考えられる。
Assuming that each error is independent, the sum of the errors can be evaluated by the root mean square. If the deviation angle error is about 137 ″, it is considered possible to reduce the measurement error of the entire system to 10 mm or less.

【0046】ここで、実際の橋梁の主塔建設工事におけ
る許容倒れ誤差を調査したところ、許容倒れ誤差は略主
塔高さの1/2000となっていた。主塔高さ:220mではこ
の許容倒れ誤差は110mmとなり、前記したように計測誤
差が10mm以内であれば、この値は許容倒れ誤差の略1/10
であり、妥当な値と言える。
Here, when the allowable fall error in the actual construction of the main tower of the bridge was investigated, the allowable fall error was approximately 1/2000 of the height of the main tower. When the height of the main tower is 220 m, the allowable tilt error is 110 mm. If the measurement error is within 10 mm as described above, this value is approximately 1/10 of the allowable tilt error.
Which is a reasonable value.

【0047】従って、前記したように傾斜プリズム15
を備えた鉛直視準器16によれば、塔頂部に塔8から張
出させることなく取付けた光源18を、斜め下方の地表
面12から視準することにより十分な精度で塔8の倒れ
を計測することができるので、従来の図11に示したよ
うに橋梁13に視準孔14を開ける問題を防止でき、或
いは図12に示したように治具10を長く張出すことに
より変形や振動によって計測誤差を生じるといった問題
の発生を防止できる。
Therefore, as described above, the tilt prism 15
According to the vertical collimator 16 provided with the collimator, the light source 18 mounted on the top of the tower without projecting from the tower 8 is collimated from the ground surface 12 obliquely below, so that the tower 8 can be tilted with sufficient accuracy. Since the measurement can be performed, the problem of opening the collimation hole 14 in the bridge 13 as shown in FIG. 11 can be prevented, or the jig 10 can be extended and deformed or vibrated as shown in FIG. Thus, it is possible to prevent the occurrence of a problem that a measurement error occurs.

【0048】[0048]

【発明の効果】請求項1及び2に記載の発明によれば、
視準器本体の上部に、傾斜視準用の傾斜プリズムを着脱
可能に備えた鉛直視準器により、塔頂部に塔から張出さ
せることなく取付けた光源を、斜め下方の地表面から視
準することができ、よって従来のように橋梁に視準孔を
開けたり、或いは治具を長く張出すことにより変形や振
動によって計測誤差を生じるといった問題の発生を防止
できる効果を有する。
According to the first and second aspects of the present invention,
At the top of the collimator body, a vertical collimator equipped with a detachable inclined collimation prism for collimating collimation collimates the light source attached to the top of the tower without protruding from the tower from the ground surface obliquely below. Therefore, it is possible to prevent a problem that a measurement error is caused by deformation or vibration by forming a collimating hole in a bridge or extending a jig as in the related art.

【0049】請求項3に記載の発明によれば、光源を、
倒れ計測方向に複数個備えることにより鉛直視準器の校
正を行うことができる。
According to the third aspect of the present invention, the light source is
Calibration of the vertical collimator can be performed by providing a plurality of tilt collimators in the tilt measurement direction.

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

【図1】本発明を実施する形態の一例を示す塔の正面図
である。
FIG. 1 is a front view of a tower showing an example of an embodiment of the present invention.

【図2】図1の装置を具体的に示した概要図である。FIG. 2 is a schematic diagram specifically showing the apparatus of FIG. 1;

【図3】図2のIII−III方向矢視図である。FIG. 3 is a view taken in the direction of arrows III-III in FIG. 2;

【図4】本発明による計測時のモニター画面の概要図で
ある。
FIG. 4 is a schematic diagram of a monitor screen at the time of measurement according to the present invention.

【図5】視準器本体の十字線と傾斜プリズムの十字線と
の合わせ誤差を示す概要図である。
FIG. 5 is a schematic diagram showing an alignment error between a cross line of a collimator body and a cross line of an inclined prism.

【図6】偏角誤差の説明用図表である。FIG. 6 is a chart for explaining deviation angle errors.

【図7】傾斜プリズムの設置図表である。FIG. 7 is an installation chart of a tilt prism.

【図8】偏角誤差による測定誤差の説明用図表である。FIG. 8 is a chart for explaining a measurement error due to a deviation error.

【図9】偏角誤差と測定誤差の関係を示す線図である。FIG. 9 is a diagram illustrating a relationship between a declination error and a measurement error.

【図10】従来の鉛直視準器とその計測装置の系統図で
ある。
FIG. 10 is a system diagram of a conventional vertical collimator and its measuring device.

【図11】図10の装置を適用した塔の正面図である。FIG. 11 is a front view of a tower to which the device of FIG. 10 is applied.

【図12】図10の装置を適用した塔の側面図である。FIG. 12 is a side view of a tower to which the apparatus of FIG. 10 is applied.

【図13】図10の装置を具体的に示した概要図であ
る。
FIG. 13 is a schematic diagram specifically showing the apparatus of FIG. 10;

【図14】図10の装置による計測時のモニター画面の
概要図である。
FIG. 14 is a schematic diagram of a monitor screen at the time of measurement by the device of FIG. 10;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 視準器本体 3 直角プリズム 4 カメラ 15 傾斜プリズム 16 鉛直視準器 18,18a,18b 光源 18’ 基点 2 collimator body 3 right angle prism 4 camera 15 tilt prism 16 vertical collimator 18, 18a, 18b light source 18 'base point

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 視準器本体内に直角プリズムが吊り下げ
られており、水平方向に備えたカメラにより鉛直上方と
鉛直下方とを視準できるようにしてある鉛直視準器であ
って、前記視準器本体の上部に、傾斜視準用の傾斜プリ
ズムを着脱可能に備えていることを特徴とする鉛直視準
器。
1. A vertical collimator in which a right-angle prism is suspended in a collimator main body so that a camera provided in a horizontal direction can collimate vertically upward and vertically downward. A vertical collimator comprising a collimator body and a tilt prism for tilt collimation detachably provided on an upper part of the collimator body.
【請求項2】 塔頂部に光源を設け、請求項1に記載の
鉛直視準器を地表面に設置した時に、傾斜プリズムと前
記光源とを結ぶ傾斜した視準線が傾斜プリズムから鉛直
に地表面に延びた位置に予め十字線による基点をけが
き、該基点上に前記鉛直視準器を設置し、該視準器本体
の十字線と基点の十字線とを位置合わせし、且つ視準器
本体の十字線と傾斜プリズムの十字線とを位置合わせし
た後、カメラの焦点を前記光源に合わせて視準すること
を特徴とする塔の倒れ計測方法。
2. A light source is provided at the top of the tower, and when the vertical collimator according to claim 1 is installed on the ground surface, an inclined collimation line connecting the inclined prism and the light source is vertically grounded from the inclined prism. A base point with a cross line is scribed in advance at a position extending to the surface, the vertical collimator is installed on the base point, the cross line of the collimator body and the cross line of the base point are aligned, and collimation is performed. A method for measuring the inclination of a tower, comprising: aligning a cross line of a vessel main body with a cross line of an inclined prism, and then collimating a camera by focusing on the light source.
【請求項3】 光源を、倒れ計測方向に複数個備えて校
正を行うようにしていることを特徴とする請求項2に記
載の塔の倒れ計測方法。
3. The tower tilt measuring method according to claim 2, wherein a plurality of light sources are provided in the tilt measuring direction to perform the calibration.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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