JPS62170810A

JPS62170810A - 方位角センサ

Info

Publication number: JPS62170810A
Application number: JP1107586A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Yamazaki; 山崎　繁己
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-01-23
Filing date: 1986-01-23
Publication date: 1987-07-27

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。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は構造体や移動体の傾斜方向の方位角を検出する
方位角センサに関する。

（従来の技術）ロボット、船舶、土木工事用の特殊車両等で、常時全方
位傾斜角度を検知したいという要請があるか、この場合
最大傾斜角と方位角を同時に検知されなければ検出値を
自動制御その他に利用できない場合が極めて多い、従来
の傾斜角測定装置としては、−軸方向のみの傾斜角度を
表示するものがある、このような装置ではある平面の傾
斜を測るとき、その平面上に装置を置き測定点を中心に
して３６０度回転し、仰角またはふ角の最大方向にセッ
トしてから、そのとき示す傾斜角度を読みとり、セット
した方位角と読みとった傾斜角を合せてデータとして利
用している、このように手動による作業は、広範囲の方
位角に対応することが僅少であるため分解能に制約され
る、近来特に電気的出力による自動制御信号への利用要
求が多いが、従来の安価な装置では到底応じられないと
いう欠点があった。

（発明が解決しようとする問題点）前記の一般的な従来の方法では、測定されるべき面に対
し、その平面上に装置を置き測定点を中心にして３６０
度回転し、そのときの最大傾斜角となる方位角を読みと
っているが、手動により読みとるため広範囲の方位角に
対応することが難しい、本発明は前記の問題点を解消す
る為に、測定されるべき構造の傾斜方向の変化に応じて
変化する液体中の気泡を追跡し、測定対象の水平から傾
斜方向の方位角を検出することによって、電気的出力に
よる自動制御信号に利用できる等、簡単で操作が容易で
あり、しかも構造が堅牢で安価な方位角センサを提供す
ることにある。

（問題点を解決するための手段）前記問題点を解決するために本発明による方位角センサ
は、測定されるべき構造に固定された上向き凸形の球面
または円錐面の空洞を有する中に気泡を含む液体を封入
した透明カプセルを挟んで光をｔｌｉ則する光源と光量
を検知する対になる受光素子からなる多数の投受光素子
を含み、測定されるべき構造の傾斜方向の変化に応じて
変化する気泡を通過した光量を前記受光素子に入射する
光量として検知し、測定対象の水平から傾斜方向である
方位角を検出するよう構成されている、方位角センサ。

（実施例）以下、図面を参照し本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明による方位角センサの実施例を示し、同
図（イ）は上部遮光固定ケースをとり透明カプセルを図
示した平面図であり、同図（ロ）は図（イ）におけるＡ
−Ａ断面図である。

第１図において光源素子１から放射された光は気泡３を
含む液体４を封入した透明なカプセル５を通過し、対向
する対になる受光素子２に到達するがカプセル５に封入
された気泡３は構造の傾斜方向が変化するたびにカプセ
ル５内で最も高い位置に敏感に移動し、前記光の経路か
気泡３のおる位置を通過するときと、液体４のみの場所
を通過するときとでは光量に明確な差を生じ、受光素子
２の出力差から傾斜方向が検知される。

従って、受光索子２の出力差が発生しない場所は気＠３
がカプセル５の中心に位置している場所であり、この時
が水平と検出される。

第２図は受光素子に入る光量により気泡の位置が検知で
きることを説明するための各図である。

カプセル５の内部に封入される液体４がシリコンのよう
に透明な液であれば気泡３の気体と液体または気体と固
体との境界面で光学的屈折率の相違から光の透過率が低
下するので、例えば第２図（イ）の場合、受光索子２ａ
に入る光量は、他の受光素子２ｂ、２ｃ・・・２ｎの受
光量より少ない、このことから傾斜方向はカプセル５の
中心からみて受光素子２ａの方向に最大仰角があること
が検知される。

第２図（ロ）に示す場合のように受光素子２ａ及び２ｂ
に入る光量がともに気泡３の影響を受けるときは他の受
光素子２Ｃ，２ｄ・・・２ｎより減衰されるので傾斜の
方向はカプセル５の中心からみて受光素子２ａと２ｂの
間に傾斜の最大仰角があることが検知される。

第２図くイ）、り口〉、（ハ）〜（へ）は気泡が各投受
光素子配置に影響する形と、その時の検出最大仰角を示
す。

この方位角センサの分解能は隣接する受光素子の中心が
カプセルの円の中心に対する中心角が、第２図（ロ）に
示すように０７２度であるとすれば、この方位角センサ
の分解能は第２図（イ）と（ハ）のそれぞれの場合の気
泡３の中心位置の差から考えれば０７２度であることが
分かる。

本発明による実施例の試作では全方位角３６０度に対し
受光素子８個と４個を配置して、θ−４５度とし方位角
限界を２２．５度としている。

受光索子２にはカプセル５を通過した光源のみを受光さ
せるため、第１図（ロ）のように上部遮光固定ケース６
および下部遮光固定ケース７とでカプセル５の上下を挟
んで外部からの光を遮り、方位角検出の誤差を少なくし
ている。

第３図および第４図は本発明による方位角センサの変形
の実施例を示す。

第３図（イ）、（ロ）は前記第１図の変形例であり、カ
プセル５の中央にある投受光素子４組が水平時において
気泡３により光量の差を検知するが、論理回路により前
記実施例と同じ動作をすることが出来る。

第４図（イ）、（ロ）は前記第１図の変形例であり、カ
プセル５の有効円周内に一連の多数の投受光素子を配置
し、カプセル５の中心に位置する気泡３の影響を受けな
い又は受ける状態での水平より測定されるべき傾斜の変
化により気泡３も変化し一連の受光素子ｎ個も光量の差
を検出する、従って、常にｎ個の中央を締出することに
より検出最大仰角またはふ角を示す。

Ｊス上詳しく説明した実施例につき、本発明の範囲内で
種々の変形を施すことかできる。

方位角センサにおいてカプセル５の中へ封入する液体４
は第１図、第２図、第３図および第４図で説明した実施
例では透明なものを使用しているが、気泡３の部分より
遮光性の高い液体４を用いて受光素子２に入る光量に差
をっけても気泡３の位置は検出できる。

（発明の効果）以上述べたように本発明による方位角センサは簡単な構
造で複雑な操作はなく円滑な移動が可能な液体中の気泡
を利用しているので安価な装置で高感度を得られ、また
電気出力を得ているのでデジタル表示や他の機器の自動
制御信号としても利用できるという大きな利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（イ）、（ロ）は本発明による方位角センサの平
面図と平面図中Ａ−Ａで示す部分で切断して示した断面
図である。第２図（イ）、（ロ）、（ハ）、（ニ）、（ホ）、（へ
）はカプセル中の気泡と受光素子との関係から分解能を
説明するための図である。第３図（イ）、（ロ）及び第４図（イ）、（ロ）はそれ
ぞれ本発明の変形となる実施例を示す図である。第５図は本発明のセンサを使用し、方位角を計測すると
きの電気回路構成例を示すブロック図である。１・・・光源素子２・・・受光素子３・・・気泡４・・・液体５・・・透明カプセル６・・・上部遮光固定ケース７・・・下部遮光固定ケース

Claims

【特許請求の範囲】

測定されるべき構造に固定された上向き凸形の球面また
は円錐面の空洞を有する中に気泡を含む液体を封入した
透明カプセルを挟んで、光を放射する光源と光量を検知
する対になる受光素子からなる多数の投受光素子を含み
、測定されるべき構造の傾斜方向の変化に応じて変化す
る気泡を通過した光量を前記受光素子に入射する光量と
して検知し、測定対象の水平から傾斜方向である方位角
を検出する構成としたことを特徴とする方位角センサ。