JP2945467B2 - 機械高測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は測量に用いる機械のための機械高測定装置に
関する。

［従来の技術］ 測量機械を使用する作業において、機械高を知る必要
がある。この機械高とは、望遠鏡の回転中心（機械中心
点）から地盤に設けられれた基準点までの距離をいう。
この回転中心は望遠鏡の視準軸上にある。従来機械高は
巻尺、コンベックス等により測定していた。

しかし、巻尺やコンベックス等を用いる測定作業で
は、目盛りの０点を固定する人と、測定位置の目盛を読
む人の少くとも二人の作業員が必要である。

［発明が解決しようとする課題］ このように、機械高の測定に巻尺、コンベックス等の
補助的手段を用いるので測定作業が煩雑になり、また作
業員の読取り誤差に起因する測定誤差が生じてしまうと
いう問題があった。このことは測定機械の高性能化、高
精度化の著しい現在において重大な問題である。

この発明の目的は高精度で容易に機械高を測定できる
機械高測定装置を提供するものである。この発明の要旨
は特許請求の範囲に記載の機械高測定装置を要旨として
いる。

［課題を解決するための手段］ 第１図と第３図を参照する。

望遠鏡１は観測しようとする基準点Ｑを視準するため
に水平中心軸L1の回りに回動可能に支持されている。反
射部材５としての反射ミラーは、機械中心点Ｏからあら
かじめ定められた距離Ｄのところに設けられていて、望
遠鏡１の視準軸L3を反射する。そして反射部材５は、反
射された視準軸L4が機械中心点Ｏを通る鉛直線L2と交わ
るような角度で配置してある。

検出手段４は鉛直線L2に対する角度Ａまたは望遠鏡１
の視準軸L3の水平軸L5に対する角度A1を検出する。検出
手段７は、視準軸L3に対する反射した視準軸L4がなす角
度Ｂを検出する。

機械中心点Ｏを通る鉛直線L2上に設けられた基準点Ｑ
を反射部材５を介して望遠鏡１により視準したときに、
演算部８は、望遠鏡１の鉛直角Ａまたは高度角A1と、視
準軸L3と反射部材５により反射した視準軸L4とがなす角
度Ｂと、そして機械の中心点Ｏから反射部材５までのあ
らかじめ定められた距離Ｄに基づき機械高Ｌを算出す
る。

第５図と第６図では、測量機械の望遠鏡１に光波距離
測定手段100を設けて機械高Ｌを自動的に測定する。

検出手段としての光波距離測定手段100は、基準点Ｑ
と機械中心点Ｏとの間の距離Ｄ＋D1を反射部材５を介し
て検出する。

演算部８は機械の中心点Ｏを通る鉛直線L2上に設けら
れたこの基準点Ｑを、反射部材５を介して望遠鏡１によ
り視準したときに、光波距離測定手段100による機械中
心点Ｏから基準点Ｑまでの距離D1＋Ｄの検出値と、鉛直
軸L2と視準軸L3とがなす角度Ａまたは視準軸L3と反射部
材５による反射視準軸L4とがなす角度Ｂと、そして機械
中心点Ｏからの反射部材５までのあらかじめ定められた
距離Ｄに基づき、機械高Ｌを算出するようになってい
る。

［作 用］ 測量作業中に、機械高Ｌの測定が、望遠鏡１で基準点
Ｑを視準するという単純作業だけで行える。

［実 施 例］ 第１図に示す測量機械は、本発明の機械高測定装置の
実施例を有するデジタルトランシットである。

デジタルトランシットは、望遠鏡１と、托架部２と、
基盤３とから構成されている。托架部２は支柱2a,2bを
有する。支柱2a,2bには望遠鏡１が水平中心軸L1を中心
にインデックス可能に回動自在に支持されている。基盤
３は托架部２を鉛直軸L2に関してインデックス可能に回
動自在に支持している。水平中心軸L1には機械中心点Ｏ
がある。基盤３は図示しない通常の三脚に支持されてい
る。

支柱2bには、望遠鏡１の回転角度から望遠鏡１の鉛直
角Ａ（第３図参照）あるいは高度角A1（第４図参照）を
読み取るためのエンコーダ４が内蔵されている。このエ
ンコーダ４は、インデックスコード板4bと、主コード板
4aと、発光部4dと、受光部4cとから構成される。

インデックスコード板4bは望遠鏡１に設けられてお
り、望遠鏡１の回転とともに回る。主コード板4aは支柱
2bに固定されている。発光部4dは主コード板4aとインデ
ックスコード板4bを照射する。主コード板4aとインデッ
クスコード板4bを通った光は受光部4cに受光される。

望遠鏡１には支持部６が固定されている。支持部６は
望遠鏡１の光軸ともいう視準軸L3に平行に延びている。
この支持部６の先端にはエンコーダ７が設けられてい
る。このエンコーダ７も上述したエンコーダ４と同様に
主コード板、インデックスコード板、発光部および受光
部を有する。反射部材５が支持部６の先端側に設けられ
ている。反射部材５は、視準軸３に対して自動または手
動により軸L7を中心にして傾き角度を変えることができ
る。なお、各エンコーダはたとえばインクリメンタルエ
ンコーダである。

支柱2aには、演算部８と、表示器９が配置される。演
算部８は、エンコーダ4,7から読取信号を受けて演算処
理してそれぞれ角度値にする。すなわち、エンコーダ４
からの読取信号により、演算部８は第３図のような望遠
鏡１の視準軸L3の鉛直角Ａを得る。またエンコーダ７か
らの読取信号により、演算部８は視準軸L3と反射した視
準軸L4とのなす角度Ｂを得る。この反射した視準軸L4と
は反射部材５により反射された視準軸L3をいう。

距離Ｄは、第１図と第３図に示すように反射部材５に
おける視準軸L3の反射点P1と機械中心点Ｏとの間の距離
である。距離Ｄはあらかじめ定められている。この機械
中心点Ｏは水平中心軸L1にある。

さらに演算部８は上述した鉛直角Ａ、角度Ｂおよび距
離Ｄに基づいて機械高Ｌを算出する。第１図の表示器９
は少くとも機械高Ｌの値をデジタル表示する。この他に
鉛直角Ａ、角度Ｂおよび距離Ｄも望ましくは表示でき
る。

第２図には、２つのエンコーダ4,7に接続された演算
部８と表示器９を示している。演算部８は２つの角度計
数部50,51と処理部63を有する。処理部63には表示器９
が接続されている。角度計数部50と51は同じ構成であ
り、角度計数部50はエンコーダ４に、角度計数部51はエ
ンコーダ７にそれぞれ接続されている。各角度計数部5
0,51は方向弁別回路60、パルス発生器61および計数回路
62を有する。

エンコーダ4,7からは、それぞれ互いに90゜位相差を
有する信号が出力される。方向弁別回路60によりそのエ
ンコーダ4,7での回転方向情報を知り、パルス発生器61
によりそのパルス数の情報を知る。これらの方向とパル
ス数の情報により、計数回路62で計数されて処理部63に
おいて高度角Ａあるいは角度Ｂを知るのである。

第２図の角度Ｂの値は、第３図に示す反射部材５の法
線Ｖの高度角とは異なるが、エンコーダ７または計数回
路62自体に法線Ｖの視準軸L3に対する高度角から角度Ｂ
を得る機能を持たせることによって角度Ｂを得ることが
できる。つまり角度Ｂは法線Ｖの高度角の２倍である。
または演算部において算出するようにしてもよい。ま
た、前述の鉛直角Ａに代わって第４図に示す高度角A1を
採用したとしても、本発明の機能を損なうものではな
い。この第４図の場合は視準軸L3と水平線L5が一致して
いる場合である。当然第４図の角度Ｂは第３図の角度Ｂ
に比べて小さくなる。

第３図〜第６図は機械高Ｌを測定する例を示してい
る。

第３図では、望遠鏡１が基準点Ｑを見るように向けら
れている。基準点Ｑは機械中心点Ｏの真下に位置されて
いる。反射部材５の反射面の法線Ｖが、視準軸L3を含む
鉛直面内において視準軸L3に対して45度の角度になって
いる。つまり反射した視準軸L4と視準軸L3の角度Ｂは90
度となっており、反射した視準軸L4は基準点Ｑに向かう
ように設定されている。

この反射部材５上での視準軸L3の反射点P1と機械中心
点Ｏとの間の所定距離はＤである。機械とは第１図の測
量機械すなわち測距儀自体のことをいい、機械中心点Ｏ
とは第１図に示すように望遠鏡１の視準点L3と水平中心
軸L1との交点をいう。

測量作業上定められた測量の基準点Ｑを観察できるよ
うに標的70を設置し、錘球等を用いて機械中心点Ｏが前
記測量の基準点Ｑの鉛直上方になるように機械を設置す
る。その後、機械の水平をとる。

この標的70は観測点ともいう基準点Ｑの位置が容易に
確認可能な形状を持つ。たとえば第７図〜第12図のよう
に、設置時において上面に点、円、あるいは交わった直
線などを表示している。とくに第８図と第12図の標的70
は細長く、三脚（図示せず）に収納が容易である。な
お、標的70の代わりにコーナーキューブ等の反射部材に
よる代用も可能である。

まず、第３図の場合には、望遠鏡１における視準軸L3
の高度角Ａを調整して、望遠鏡１で反射部材５を介して
基準点Ｑを観察する。角度Ｂは90度である。視準軸L3と
標的70側の基準点Ｑとを合致させる。エンコーダ４によ
り知った鉛直角Ａと、90度の角Ｂ、およびあらかじめわ
かっている距離Ｄとから、機械高Ｌを斜辺する直角３角
形O,P1,Qが定まる。つまり機械高Ｌが特定される。

視準軸L3の鉛直角Ａの値と機械高Ｌとの関係におい
て、機械高Ｌは、所定距離Ｄと、鉛直角Ａに関する余弦
値の逆数との積として、後掲の式１により得られる。

第３図では視準軸L3が水平軸L5と一致していない場合
を示しているが、第４図では両者が一致している。

つまり望遠鏡１の視準軸L3は鉛直角Ａ（＝90度）で水
平に向けられた状態で固定されている。反射部材５の傾
きを変えて反射部材５の法線Ｖの視準軸L3に対する角度
は視準軸L3を含む鉛直面内において45度より小さい任意
の角度にして、望遠鏡１によって基準点Ｑが視準する。
つまり反射視準軸L4と基準点Ｑとを合致させる。このと
きの反射部材５の傾きによって角度の値を得ることによ
り、鉛直角A1と所定距離Ｄとから機械高Ｌが算出され
る。

反射部材５の傾きと機械高Ｌとの関係は、後掲の式２
として得られる。よって、機械高Ｌは所定の距離Ｄと角
度Ｂに関する正接値との積として得られる。

第５図と第６図は第１図に示した測量機械にさらに光
波距離測定手段を付加したものを用いた例を示してい
る。

第５図は、光波距離測定手段100を有する望遠鏡１を
用いた場合である。この光波距離測定手段100の投光光
軸は、望遠鏡１のレンズ系と同軸である。この光波距離
測定手段100はレーザ光を射出して標的70で反射して測
定手段100の受光部で受光するものである。反射部材５
の法線Ｖが視準軸L3を含む鉛直面内で視準軸L3に対して
45度の角度をなす。反射視準軸L4の方向が視準軸L3に対
して下方に90度の角度をなすように設定する。

またこの反射部材５における視準軸L3の反射点P1と機
械中心点Ｏとの所定距離をＤとする。

測量作業上定められた位置に標的70を設置し、錘球等
を用いて機械の中心点Ｏが基準点Ｑの鉛直上方になるよ
うに機械を設置する。その後、機械の水平をとる。

反射部材５および標的70を設置後、視準軸L3の鉛直角
Ａを調整し、基準点Ｑを視準する。このときの反射部材
５を介した距離Ｄ＋D1の検出値Ｄが機械中心点Ｏと基準
点Ｑとの距離である。

機械高Ｌは、三平方の定理より、後掲の式３のよう
に、光波距離測定手段100より得た距離（Ｄ＋D1）から
所定距離Ｄを差し引いた値D1の自乗と、所定距離Ｄの値
の自乗との和の平方根の値として得られる。

第６図では第５図と同様に光波距離測定手段100を有
する望遠鏡１を用いる。

第６図では、望遠鏡１は基準点Ｑを視準し、視準軸L3
が水平に固定されている。

反射部材５および標的70を設置した後、視準軸Ｌを水
平に固定してから、反射部材５の角度を変化させ標的70
の上の基準点Ｑを望遠鏡１で反射部材５を介して視準す
る。これにより機械高Ｌが算出される。つまり機械高Ｌ
は三平方の定理より、光波距離測定手段100から得た距
離（Ｄ＋D1）から所定距離Ｄを差し引いた値D1の自乗
と、所定距離Ｄの値の自乗との差の平方根の値として得
られる。

［発明の効果］ 記述したごとく請求項１または２の発明によれば、作
業者の熟練を必要とせず、このことにより作業の容易性
が向上し、加えて作業手順の簡素化によって作業時間も
短縮される。

また機械高として与えられる測定値を人間の視覚によ
る読取の値でなく、機械的な検出値に基づき算出するの
で、測定精度の向上が可能である。

請求項１によれば、所定距離と、高度角または鉛直角
と、視準軸と反射視準軸の成す角度とにより機械高を１
人でかんたんにかつ高精度に測定できる。

請求項２によれば所定距離と、視準軸と反射視準軸の
成す角度と、反射部材を介した機械中心点から、基準点
までの距離を用いて機械高を１人でかんたんにかつ高精
度に測定できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の機械高測定装置を含む光波測距儀を
示す図、第２図はエンコーダと演算部および記録部を示
す図、第３図〜第６図は機械高の測定側を示す図、第７
図〜第12図は各種標的の例を示す図である。 L1……水平中心軸 L2……鉛直軸 L3……視準軸 L4……反射軸 L5……水平軸 Ｌ……距離 Ａ……鉛直角 Ｂ……角度 Ｌ……機械高 Ｑ……基準点 Ｖ……法線 １……望遠鏡 ５……反射部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01C 15/00 G01C 1/00 - 1/06 G01C 5/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】観測しようとする基準点（Ｑ）を視準する
   ために水平中心軸（L1）の回りに回動可能に支持された
   望遠鏡（１）と、 機械中心点（Ｏ）から所定の距離（Ｄ）のところに設け
   られて望遠鏡（１）の視準軸（L3）を反射する反射部材
   （５）であり、この反射した視準軸（L4）が機械中心点
   （Ｏ）を通る鉛直線（L2）に交わるような角度で配置さ
   れた反射部材（５）と、 水平軸（L5）に対する望遠鏡（１）の角度（Ａ、A1）の
   検出手段（４）と、 視準軸（L3）に対する反射した視準軸（L4）がなす角度
   （Ｂ）の検出手段（７）と、 機械中心点（Ｏ）を通る鉛直線（L2）上に設けられた基
   準点（Ｑ）を反射部材（５）を介して望遠鏡（１）によ
   り視準したときに、望遠鏡（１）の鉛直角（Ａ）または
   高度角（A1）と、視準軸（L3）と反射部材（５）により
   反射した視準軸（L4）とがなす角度（Ｂ）と、および機
   械中心点（Ｏ）から反射部材（５）までの所定の距離
   （Ｄ）と、に基づき機械高（Ｌ）を算出する演算部
   （８）と、を有する機械高測定装置。
2. 【請求項２】観測しようとする基準点（Ｑ）を視準する
   ために水平軸（L1）の回りに回動可能に支持された望遠
   鏡（１）と、 機械中心点（Ｏ）から所定の距離（Ｄ）のところに設け
   られて望遠鏡（１）の視準軸（L3）を反射する反射部材
   （５）であり、この反射した視準軸（L4）が機械中心点
   （Ｏ）を通る鉛直線（L2）に交わるような角度で配置さ
   れた反射部材（５）と、 基準点（Ｑ）と機械中心点（Ｏ）とを結ぶ反射部材
   （５）を介した距離（Ｄ＋D1）の検出手段（100）と、 機械中心点（Ｏ）を通る鉛直線（L2）上に設けられた基
   準点（Ｑ）を反射部材（５）を介して望遠鏡（１）によ
   り視準したときに、検出手段（100）による機械中心点
   （Ｏ）から基準点（Ｑ）までの距離（Ｄ＋D1）の検出値
   と、視準軸（L3）と反射部材（５）により反射した視準
   軸（L4）とがなす角度（Ｂ）と、および機械中心点
   （Ｏ）からの反射部材（５）までの所定の距離（Ｄ）
   と、に基づき機械高（Ｌ）を算出する演算部（８）と、 を有する機械高測定装置。