JPH11183164A - 電子レベル用標尺及び電子レベル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】標尺に所定ピッチで数列したマークから視準位
置の高さを測定する場合、マークの数列をアナログ的に
処理する従来のものではノイズ等の外乱を受けやすい。 【解決手段】マーク１１の幅寸法を複数種類に変えて、
幅寸法に対応する整数の順列から視準位置の高さを演算
するようにした。また標尺と電子レベルとの距離が近い
場合にはＮに示す６種類の整数を用い、距離が遠くなる
と幅寸法が似かよったマークを同じ整数に対応させ、Ｆ
に示す３種類の整数によって測量を行うことにより近距
離から遠距離までの測量を可能にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動的に高さを求
める電子レベルと該電子レベルに用いる標尺に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の電子レベルと該電子レベ
ルに用いる標尺として、例えば、特開平７−４９５９号
公報により、同じ幅のマークの配列を第１のピッチで配
列した第１パターンと、該第１のピッチとは異なる第２
のピッチで配列した第２パターンとを有する電子レベル
用標尺が知られ、該標尺を視準して、第１パターンと第
２パターンとを検出し該検出信号をアナログ処理するこ
とにより視準位置を求めるようにした電子レベルが知ら
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の電子レベル
では、標尺に付された第１パターン及び第２パターンを
アナログ処理して視準位置を求めているため、外乱の影
響を受けやすく、例えば標尺の背景や標尺と電子レベル
との間の障害物により測定不能になりやすいという不具
合がある。

【０００４】ところで、特願平８−１９４３２１号に
は、複数のバー状のマークが長手方向に並設された電子
レベル用標尺であって、上記複数のマークの上記長手方
向に沿った方向の幅寸法を相互に同一寸法にすると共
に、各マークのピッチの比率が複数の整数で表され、か
つ各ピッチの比率を順次並べた数列から連続して所定個
数取り出した数値の順列がいずれの位置から取り出した
順列に対しても相互に異なるようにした電子レベル用標
尺や、標尺の配設パターンを検出するパターン検出部
と、上記数列を予め記憶する記憶部とを有し、パターン
検出部からの検出信号に基づき各マーク相互のピッチの
比率を並べた順列が記憶部の数列のどの部分に一致する
かを求め、その一致する部分の位置から視準位置を求め
る演算部とを備えた電子レベルが記載されている。この
ものでは、マークの配設パターンをデジタル処理するた
め、パターンをアナログ処理する上記従来のものより外
乱の影響を受けにくい。

【０００５】但し、このものでは、標尺と電子レベルと
の間に障害物があり、その障害物により１つのマークが
隠された場合には、その隠されたマークを挟んで上側の
ピッチと下側のピッチとの双方を読み取ることができ
ず、視準位置を求めるために必要な個数の整数からなる
順列を視準範囲内の画像から得ることができない。

【０００６】一方、数列を構成する整数の種類を多くす
ると、視準位置を特定するために必要である桁数、即
ち、順列を形成させるために取り出す所定個数は少なく
てよい。所定個数が少ないと、視準範囲内に存在するマ
ークの個数が少なくて良いことを意味する。従って、標
尺と電子レベルとの距離を近づけ視準範囲が狭くなって
も測定を行える。ところが、整数の種類が多くなると、
標尺と電子レベルとの距離が長い場合に、マークの識別
が困難になり外乱の影響を受けやすくなるため測定誤差
が生じやすく、標尺と電子レベルとを余り離すことがで
きない。

【０００７】尚、整数の種類を少なくすると標尺と電子
レベルとの距離が離れている場合には有利であるが、視
準位置を特定するために必要とする上記所定個数が多く
なり、標尺と電子レベルとの距離を余り近づけることが
できない。

【０００８】本発明は、上記の問題点を解決することを
課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、複数のバー状のマークが標尺の長手方向に
並設された電子レベル用標尺において、上記複数のマー
クを等ピッチで配列すると共に、各マークの上記長手方
向の幅寸法の比率が複数の整数で表され、かつ各幅寸法
の比率を順次並べた数列から所定個数取り出した数値の
順列が他のいずれの位置から取り出した順列に対しても
異なるようにしたことを特徴とする。

【００１０】マークのピッチを変える従来のものでは、
上述のように１つのマークの位置を検出できないと２つ
のピッチを認識できない。これに対して、マークを等ピ
ッチで数列し、マークの幅寸法を変えることにより数値
の順列を得るようにすると、仮に１つのマークが障害物
に隠され検出できない場合に、１つの幅寸法が検出でき
なくなるだけで済む。

【００１１】尚、上記マークの内の少なくとも２種類の
パターンの幅寸法を、電子レベルと標尺との距離が所定
距離より短い場合に相互に識別し得る程度に近似する値
に設定し、かつ相互に幅寸法が近似するマークを同一の
幅寸法とした場合であっても、上記所定個数とは異なる
第２の所定個数取り出した数値の順列が他のいずれの位
置から取り出した順列に対しても異なるようにすると、
標尺と電子レベルとの距離が近い場合には全ての種類の
マークを相互に識別できるので順列を構成するために取
り出すマークの個数が少なくて済み、それだけ標尺と電
子レベルとの距離を縮めることができる。また、標尺と
電子レベルとの距離が離れている場合には少なくとも２
種類のマークの幅寸法を積極的に同じ種類のマークであ
ると認識することにより、マークを識別し得る距離を長
くすることができる。尚、複数種類のマークの幅寸法を
同じ寸法と認識すると、幅寸法を示す比率の整数の種類
が少なくなり、視準位置を特定するために必要とするマ
ークの本数が増えるが、標尺と電子レベルとの距離が離
れている場合には視準範囲内に入るマークの本数が多い
ので問題はない。

【００１２】ところで、標尺を天井面から垂下して天井
面からの視準位置までの距離を求める際に、上記従来の
アナログ変換により視準位置を求めるものでは、標尺が
倒立状態であることを自動的に検出できないため、予め
標尺が倒立状態で設置されていることを電子レベルにセ
ットし、パターンを視準して得られるアナログ信号を処
理する計算式を標識が倒立状態の場合に用いる専用のも
のに切り替える必要がある。ところが、上記数値の順列
の並び方向を反転して得られる順列は標尺全体のいずれ
の位置から取り出した順列に対しても異なるようにすれ
ば、標尺が倒立状態の場合に得られる順列は標尺が正立
状態の場合に得られる順列に対して順列の並び方向が反
転したものとなり、そのような順列が存在しないことか
ら標尺が反転状態でセットされていることを自動的に知
ることができる。

【００１３】このような標尺を視準する電子レベルは、
標尺の配設パターンを検出するパターン検出部と、上記
数列を予め記憶する記憶部とを有し、パターン検出部か
らの検出信号に基づき各マークの幅寸法の比率を所定個
数並べた順列が記憶部の数列のどの部分に一致するかを
求め、その一致する部分の位置から視準位置を求める演
算部を備える必要がある。

【００１４】特に、数値の順列の並び方向を反転して得
られる逆順列は標尺全体のいずれの位置から取り出した
順列に対しても異なる標尺を視準する電子レベルにあっ
ては、標尺が正立状態か倒立状態かに関わらず上記マー
クの幅寸法の比率を並べた順列と逆順列とのうちのいず
れか一方が、記憶部の数列のいずれか部分に一致する。

【００１５】即ち、正立状態であれば順列が一致し、倒
立状態であれば逆順列が一致する。そして逆順列が数列
のいずれかの部分に一致した場合には標尺が倒立してい
るものと判断し得る。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１を参照して、１は標尺であ
り、電子レベル２で視準され、視準位置の高さｈを測定
するためのものであり、白地の表面に黒色のマーク１１
が等ピッチで表示されている。該標尺１は通常、正立状
態でセットされるが、図示のように天井面Ｃを基準にし
て、標尺１を上下方向に反転させた倒立状態でセットす
る場合がある。この場合には天井面Ｃから視準位置まで
の距離ｈ（以下、正立状態の場合と同様に視準位置の高
さｈという）を測定する。ところで、標尺１の裏面には
図示しないが、作業者が目視により視準する場合に該標
尺１を使用し得るように数字が印字されており、従っ
て、標尺１の天地方向を誤るおそれはない。尚、後述す
るようにマーク１１の上下方向の幅寸法は全て同じ寸法
ではなく複数種類の寸法のものが所定の順序で配列され
ている。

【００１７】図２を参照して、電子レベル２の内部に
は、光学系２１及び傾斜自動補償機構（コンペンセー
タ）２２が設けられており、受光された標尺１の画像は
ビームスプリッタ２３によってラインセンサ２４に分岐
される。ビームスプリッタ２３を通過するものが視準光
学系であり、ラインセンサ２４へと分岐されたものが映
像光学系となる。視準光学系は上記光学系２１と傾斜自
動補償機構２２とビームスプリッタ２３と焦点板２０ａ
と接眼レンズ２０ｂとで構成されている。映像光学系は
光学系２１と傾斜自動補償機構２２とビームスプリッタ
２３とラインセンサ２４とで構成されている。該ライン
センサ２４は受光された標尺１の画像を電気信号に変換
しアンプ２５に出力する。アンプ２５で増幅された信号
はクロックドライバ２６のクロック信号に同期してサン
プルホールドされ、そのホールドされた信号はデジタル
信号に変換される（Ａ／Ｄ）。デジタル信号に変換され
た信号はＲＡＭ２８に記憶される。マイコン３は該ＲＡ
Ｍ２８に記憶されている信号を基に各マーク１１の幅寸
法を求める。そして、マーク１１の幅寸法とＲＯＭ３１
内に予め格納されたテーブル値とから視準位置の高さｈ
を求める。尚、駆動回路２９はラインセンサ２４の作動
を制御する回路である。また、上記視準光学系の光軸と
映像光学系の光軸とは互いに一致させているので、標尺
１上の視準点と映像光学系の視準点とは互いに一致す
る。

【００１８】図３に示すように、標尺１に表示されてい
るマーク１１は、一定のピッチＰで配列されている。標
尺１の全長を４ｍとし、Ｐを１６ｍｍとすると、標尺１
には２４９本のマーク１１を表示することができる。本
実施の形態では、マーク１１の縦方向の幅寸法が、３ｍ
ｍ・４ｍｍ・７ｍｍ・８ｍｍ・１１ｍｍ・１２ｍｍの６
種類のものを用いた。マイコン３は上述のようにこれら
マーク１１の幅寸法を求めるが、本実施の形態では各幅
寸法野値をそのまま用いるのではなく、図３のＮに示す
ように、０，１，２，３，４，５の６種類の整数に対応
させることとした。従って、マーク１１の数列の一例を
６種類の整数で表すと、 ・・０，５，１，２，４，０，５，３，１，０，４，３，２，１，３，２・・ ・・・（１） になる。

【００１９】ここで、該数列（１）から任意の個数の整
数を取り出して順列を作成した場合に、１カ所から取り
出して作成した順列が他のいずれの場所から取り出して
作成した順列に対しても異なるようにする必要がある。
また、標尺１を上下方向に反転させた倒立状態で得られ
る順列が、標尺１の正立状態で得られる順列のいずれに
対しても相違する必要がある。そこで、本実施の形態で
は上記数列から整数を取り出す個数を５個とした。従っ
て、例えば上記数列（１）の左端の部分を例に取ると、 〔０，５，１，２，４〕 ・・・（２） が得られる。但し、５個の整数を取り出す場合に、これ
らの整数は必ずしも連続している必要はなく、例えば標
尺１と電子レベル２との間の障害物により左から３番目
の整数に対応するマーク１１が隠された場合には、隠さ
れて不明な整数を＊として、 〔０，５，＊，２，４，０〕 ・・・（３） を得るようにしても良い。

【００２０】一方、上記ＲＡＭ３１には上記（１）の数
列と同じものがテーブル値として記憶されており、その
テーブル値のどの部分に順列（２）や順列（３）が一致
しているかを求め、その位置から視準位置の高さｈを求
めるようにしている。

【００２１】また、標尺１が倒立状態であれば、順列
（２）を得た位置を視準すると 〔４，２，１，５，０〕 ・・・（４） という順列（４）を得ることができる。該順列（４）は
上述の通り数列（１）のいずれの部分にも一致しないよ
うに設定されているので、マイコン３は順列（４）を得
た場合には標尺１が倒立状態であると判断し、その旨を
表示すると共に、順列（４）の順序を反転させて、順列
（２）と同じである逆順列に変換し、該逆順列を数列
（１）と比較するようにした。

【００２２】ところで、標尺１と電子レベル２との距離
が離れると、視準範囲内に位置するマーク１１の個数は
増加するが、ここのマーク１１の画像は小さくなり、幅
寸法の識別精度が低下する。そこで、標尺１の画像の大
きさから、標尺１と電子レベル２との距離が所定値（例
えば９ｍ）を超えると、図３のＦに示すように、３ｍｍ
と４ｍｍとを同じ寸法と識別して０に対応させ、７ｍｍ
と８ｍｍとを同じ寸法として１に対応させ、１１ｍｍと
１２ｍｍとを同じ寸法と識別して２に対応させることと
した。このようにすると６種類の整数で表される上記数
列（１）は、 ・・０，２，０，１，２，０，２，１，０，０，２，１，１，０，１，１・・ ・・・（５） になる。ＲＯＭ３１には数列（１）の他に該数列（５）
も格納されている。ところで、このように数列（５）を
構成する整数の種類が３種類になると、取り出す個数を
５個から増加させる必要があり、本実施の形態では８個
取り出すこととした。

【００２３】従って、数列（５）の左端を例に取ると、 〔０，２，０，１，２，０，２，１〕 ・・・（６） という順列（６）が得られる。また、いくつか（例えば
２つ）のマーク１１が隠れて識別できない場合には、 〔０，２，０，＊，２，０，＊，１，０，０〕 ・・・（７） のように連続しない８個の整数を取り出して順列（７）
を形成しても良い。そして、順列（６）や順列（７）が
ＲＯＭ３１に格納されている数列（５）のどの部分に一
致するかを求めて視準位置の高さｈを求める。また、標
尺１が倒立状態の場合には上述のように得られた順列を
反転させて逆順列に変換し、該逆順列と数列（５）とか
ら視準位置の高さｈを求める。

【００２４】ところで、上記図３に示した実施の形態で
は標尺１と電子レベル２との距離が短い場合には０〜５
の６種類の整数により数列（１）を構成し、距離が長い
場合には０〜２の３種類の整数により数列（５）を構成
した。但し、図４に示すように、３ｍｍ・４ｍｍ・６ｍ
ｍ・８ｍｍ・１０ｍｍ・１２ｍｍの６種類のものを用
い、距離が長い場合には３ｍｍのものと４ｍｍのものと
のみを同じ寸法であると識別して、０〜４の５種類の整
数で数列を構成するようにしても良い。

【００２５】更には、３ｍｍ・４ｍｍ・５ｍｍ・８ｍｍ
・１０ｍｍ・１２ｍｍの６種類のものを用い、距離が長
い場合には３ｍｍのものと４ｍｍのものと５ｍｍとを同
じものと識別して０に対応させ、０〜３の４種類の整数
で数列を構成するようにしても良い。

【００２６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、マークの幅寸法を基に整数の順列を求め視準位置の
高さを求めるので外乱の影響を受けにくい。また、標尺
と電子レベルとの距離の長短により順列を構成する整数
の種類を増減させたので、標尺と電子レベルとの間の測
量可能距離の範囲を広げることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】標尺１と電子レベル２との状態を示す図

【図２】電子レベル２の構造を示すブロック図

【図３】標尺１に示されたマーク１１の種類を示す図

【図４】標尺１に示されたマーク１１の種類の他の例を
示す図

【符号の説明】

１ 標尺 ２ 電子レベル １１ マーク

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のバー状のマークが標尺の長手方
   向に並設された電子レベル用標尺において、上記複数の
   マークを等ピッチで配列すると共に、各マークの上記長
   手方向の幅寸法の比率が複数の整数で表され、かつ各幅
   寸法の比率を順次並べた数列から所定個数取り出した数
   値の順列が他のいずれの位置から取り出した順列に対し
   ても異なるようにしたことを特徴とする電子レベル用標
   尺。
2. 【請求項２】 上記マークの内の少なくとも２種類の
   パターンの幅寸法を、電子レベルと標尺との距離が所定
   距離より短い場合に相互に識別し得る程度に近似する値
   に設定し、かつ相互に幅寸法が近似するマークを同一の
   幅寸法とした場合であっても、上記所定個数とは異なる
   第２の所定個数取り出した数値の順列が他のいずれの位
   置から取り出した順列に対しても異なるようにしたこと
   を特徴とする請求項１記載の電子レベル用標尺。
3. 【請求項３】 上記数値の順列の並び方向を反転して
   得られる順列が標尺全体のいずれの位置から取り出した
   順列に対しても異なるようにしたことを特徴とする請求
   項１または請求項２に記載の電子レベル用標尺。
4. 【請求項４】 請求項１乃至請求項３のいずれかに記
   載の電子レベル用標尺を視準して測定を行う電子レベル
   であって、標尺の配設パターンを検出するパターン検出
   部と、上記数列を予め記憶する記憶部とを有し、パター
   ン検出部からの検出信号に基づき各マークの幅寸法の比
   率を並べた順列が記憶部の数列のどの部分に一致するか
   を求め、その一致する部分の位置から視準位置を求める
   演算部を備えたことを特徴とする電子レベル。
5. 【請求項５】 請求項３の記載の電子レベル用標尺を
   視準して測定を行う電子レベルであって、標尺の配設パ
   ターンを検出するパターン検出部と、上記数列を予め記
   憶する記憶部とを有し、パターン検出部からの検出信号
   に基づき各マークの幅寸法の比率を並べた順列が記憶部
   の数列のどの部分に一致するかを求め、その一致する部
   分の位置から視準位置を求める演算部を備え、かつ、上
   記マークの幅寸法の比率を並べた順列と該順列の並び方
   向を反転して得られる逆順列とのうちのいずれか一方が
   記憶部の数列のどの部分に一致するかを求め、その一致
   する部分の位置から視準位置を求める演算部を備えたこ
   とを特徴とする電子レベル。