JP5610427B2 - Displacement measuring device - Google Patents
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Description
本発明は、変位計測装置に関し、特に二平面を備える層の層間変位を計測する場合に適用して好適なものである。 The present invention relates to a displacement measuring device, and is particularly suitable for application to measuring an inter-layer displacement of a layer having two planes.
この種の変位計測装置としては、レーザー光と撮像手段とを用いて、観測点から見た変位検出対象物の観察軸と垂直平面上との変位、或いは垂直平面の傾きを測定している計測システムが知られている（例えば、特許文献１、２参照）。このような計測システムでは、変位検出対象物に向けて照射したレーザー光の入射部位の光点位置を、カメラ等の撮像手段で撮像し、得られた画像に所定の画像処理を施して変位検出対象物の三方向の変位を計測し得るようになされている。 As this type of displacement measuring device, measurement using a laser beam and imaging means is used to measure the displacement between the observation axis of the displacement detection object viewed from the observation point and the vertical plane, or the inclination of the vertical plane. A system is known (for example, refer to Patent Documents 1 and 2). In such a measurement system, the light spot position of the incident portion of the laser beam irradiated toward the displacement detection target is imaged by an imaging means such as a camera, and the obtained image is subjected to predetermined image processing to detect displacement. The displacement of the object in three directions can be measured.
ところが、上記特許文献１に係る発明では、レーザーや撮像手段を設置する天井又は床が、局所的に変形すると、この変形によって水平方向の変位に誤差が生じる。このような局所的な変形による角度誤差は、地震によって発生することが知られている。なお、局所的な変形は天井又は床の回転と考えることができ、これによって水平方向の変位に生じる誤差を本明細書では角度誤差と呼ぶ。この角度誤差が生じることにより、従来の計測システムでは、測定した層間変位に角度誤差が混合されて出力されてしまうので、正確な変位計測が困難であった。 However, in the invention according to Patent Document 1, when the ceiling or floor on which the laser and the imaging means are installed is locally deformed, an error occurs in the displacement in the horizontal direction due to this deformation. It is known that such an angle error due to local deformation is caused by an earthquake. Note that the local deformation can be considered as a rotation of the ceiling or the floor, and an error caused by the displacement in the horizontal direction is referred to as an angle error in this specification. Due to the occurrence of this angle error, the conventional measurement system outputs the angle error mixed with the measured interlayer displacement, which makes it difficult to accurately measure the displacement.
また、複数の受光素子を用いて測定対象のｘ、ｙ、ｚ座標および３軸回転を計測可能としたセンサが開示されている（例えば、特許文献３、および非特許文献１）。これらのセンサを用いることにより、天井または床の角度を検出することが一応可能となる。
In addition, sensors that can measure x, y, z coordinates and three-axis rotation of a measurement target using a plurality of light receiving elements are disclosed (for example,
上記特許文献３または非特許文献１では、いずれも測定器本体を固定点に配置することを前提としているので、例えば天井にセンサを取り付けた場合、天井は回転しないものと仮定する必要がある。したがって、センサを取り付けた箇所の回転による角度誤差を分離することができないので、天井および床の両方に局所的な変位が生じ得る系では、正確に層間変位を計測することができない、という問題があった。
In any of
そこで、本発明は、二平面を備える層の両方の面に局所的な変形が生じた場合にも、より正確に層間変位を計測することができる変位計測装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a displacement measuring apparatus that can measure interlayer displacement more accurately even when local deformation occurs on both surfaces of a layer having two planes.
本発明の請求項１に係る発明は、第１平面と、前記第１平面に対し所定間隔を隔てて設けられた第２平面とを備える層間の水平方向の変位を光学的に計測する変位計測装置において、前記第１平面から前記第２平面に向かって基準光を照射して、前記第１平面と前記第２平面の相対変位を検出する基準変位計測部と、前記第１平面または前記第２平面に第１及び第２参照受光部が配置され、前記第１平面と前記第２平面とを連結する部材から前記第１及び第２参照受光部に第１及び第２参照光を照射して、前記第１平面と前記第２平面とを連結する部材に対する前記第１平面または前記第２平面の相対変位を検出する参照変位計測部と、を備え、前記基準変位計測部は、前記第２平面に前記基準光を受光する基準受光部が配置され、前記基準受光部を原点とするＸＹ座標及びこのＸＹ座標に直交するＺ軸に対して、前記基準受光部に前記基準光をＺ軸方向に向かって照射し、前記参照変位計測部は、前記第１平面と前記第２平面とを連結する部材に第１及び第２参照照射部を配置し、前記第１参照照射部は、前記第１参照受光部に前記第１参照光をＸ軸方向に向かって照射し、前記第２参照照射部は、前記第２参照受光部に前記第２参照光をＹ軸方向に向かって照射することを特徴とする。
本発明の請求項２に係る発明は、第１平面と、前記第１平面に対し所定間隔を隔てて設けられた第２平面とを備える層間の水平方向の変位を光学的に計測する変位計測装置において、前記第１平面から前記第２平面に向かって基準光を照射して、前記第１平面と前記第２平面の相対変位を検出する基準変位計測部と、前記第１平面と前記第２平面とを連結する部材に第１及び第２参照受光部が設けられ、前記第１平面または第２平面から前記第１及び第２参照受光部に第１及び第２参照光を照射して、前記第１平面と前記第２平面とを連結する部材に対する前記第１平面または前記第２平面の相対変位を検出する参照変位計測部と、を備え、前記基準変位計測部は、前記第２平面に前記基準光を受光する基準受光部が配置され、前記基準受光部を原点とするＸＹ座標及びこのＸＹ座標に直交するＺ軸に対して、前記基準受光部に前記基準光をＺ軸方向に向かって照射し、前記参照変位計測部は、前記第１平面または第２平面に第１及び第２参照照射部を配置し、前記第１参照照射部は、前記第１参照受光部に前記第１参照光をＸ軸方向に向かって照射し、前記第２参照照射部は、前記第２参照受光部に前記第２参照光をＹ軸方向に向かって照射することを特徴とする。
The invention according to claim 1 of the present invention is a displacement measurement for optically measuring a horizontal displacement between layers including a first plane and a second plane provided at a predetermined interval with respect to the first plane. In the apparatus, a reference displacement measuring unit that irradiates reference light from the first plane toward the second plane and detects a relative displacement between the first plane and the second plane; and the first plane or the first plane First and second reference light receiving units are disposed on two planes, and the first and second reference light receiving units are irradiated with the first and second reference light beams from a member connecting the first plane and the second plane. Te, and a reference displacement measuring unit for detecting the relative displacement of the first plane or the second plane to the member for connecting the second plane and the first plane, the reference displacement measuring unit, the second A reference light receiving portion for receiving the reference light is disposed on two planes, and the reference The reference light receiving unit is irradiated with the reference light in the Z-axis direction with respect to an XY coordinate having an optical part as an origin and a Z axis orthogonal to the XY coordinate, and the reference displacement measuring unit And a second reference irradiating unit disposed on a member connecting the first plane and the second plane, and the first reference irradiating unit directs the first reference light to the first reference light receiving unit in the X-axis direction. The second reference irradiation unit irradiates the second reference light receiving unit with the second reference light toward the Y-axis direction .
The invention according to
本発明の請求項３に係る発明は、前記基準変位計測部は、放射状に前記基準光を照射する基準照射部を有し、前記参照変位計測部は、放射状に前記第１及び第２参照光を照射する前記第１及び第２参照照射部を有することを特徴とする。
The invention according to
本発明の請求項４に係る発明は、第１平面と、前記第１平面に対し所定間隔を隔てて設けられた第２平面とを備える層間の水平方向の変位を光学的に計測する変位計測装置において、前記第１平面から前記第２平面に向かって基準光を照射して、前記第１平面と前記第２平面の相対変位を検出する基準変位計測部と、前記第２平面に第１，第２及び第３参照受光部が配置され、前記第１平面と前記第２平面とを連結する部材から前記第１，第２及び第３参照受光部に第１，第２及び第３参照光を照射して、前記第１平面と前記第２平面とを連結する部材に対する前記第２平面の相対変位を検出する参照変位計測部と、を備え、前記基準変位計測部は、前記第２平面に前記基準光を受光する基準受光部が配置され、前記参照変位計測部は、前記第１平面と前記第２平面とを連結する部材から前記第２平面に配置した前記第１参照受光部に向かって第１参照光を照射する第１参照照射部と、前記第１参照照射部を原点とするＺＹ座標のＺ軸上から前記第２平面に配置した前記第２参照受光部に向かって、前記第１参照光に対し所定角度傾いた第２参照光を照射する第２参照照射部と、前記ＺＹ座標のＹ軸上から前記第２平面に配置した前記第３参照受光部に向かって、前記第１参照光に対し所定角度傾いた第３参照光を照射する第３参照照射部と、
を有することを特徴とする。
The invention according to
It characterized in that it has a.
本発明の請求項５に係る発明は、前記基準変位計測部は、放射状に前記基準光を照射する基準照射部を有し、前記参照変位計測部は、レーザー光からなる前記第１及び第２参照光を照射する前記第１及び第２参照照射部を有することを特徴とする。 The invention according to claim 5 of the present invention, the reference displacement measuring unit includes a reference irradiation unit that irradiates the reference light radially, the reference displacement measuring unit includes the first and consisting Les Za light It has the said 1st and 2nd reference irradiation part which irradiates 2 reference light, It is characterized by the above-mentioned.
本発明の請求項６に係る発明は、前記基準変位計測部は、レーザー光からなる前記基準光を照射する基準照射部を有し、前記参照変位計測部は、レーザー光からなる前記第１及び第２参照光を照射する前記第１及び第２参照照射部を有することを特徴とする。 The invention according to claim 6 of the present invention, the reference displacement measuring unit includes a reference irradiation unit for irradiating the reference light composed of laser beams, the reference displacement measuring unit, the first consisting of Les Za light And the first and second reference irradiators for irradiating the second reference light.
本発明の請求項７に係る発明は、前記基準変位計測部は、レーザー光からなる前記基準光を照射する基準照射部を有し、前記参照変位計測部は、放射状に前記第１及び第２参照光を照射する前記第１及び第２参照照射部を有することを特徴とする。
The invention according to
本発明によれば、検出された基準変位、参照変位から、層間変位と角度誤差を分離することにより、より正確な層間変位を計測することができる。 According to the present invention, it is possible to measure a more accurate interlayer displacement by separating the interlayer displacement and the angle error from the detected standard displacement and reference displacement.
（１）第１実施形態
図1に示す変位計測装置１Ａは、第１平面としての建物の天井部２と、当該天井部２に対向して所定間隔Ｈだけ隔てて略平行に形成された第２平面としての床部３とで構成される層間に設置されている。天井部２と床部３とは側壁４で接続されている。この変位計測装置１Ａは、例えば地震等の災害によって天井部２に生じる水平方向の変位（以下、層間変位という）を計測し得るように設置されている。
(1) First Embodiment A
変位計測装置１Ａは、天井部２と床部３の間に垂直に基準光ＬＳを照射して天井部２と床部３の相対変位である基準変位を計測する基準変位計測部７と、床部３と不動点部材の間に参照光ＬＲを照射して不動点部材に対する床部３の相対変位である参照変位を検出する参照変位計測部８Ａとを備える。基準変位計測部７と、参照変位計測部８Ａとは、それぞれ照射部と、受光部と、当該受光部と対となるレンズとを有する。レンズは凸レンズが用いられる。なお、不動点部材とは、天井部２および床部３が変形しても上下方向に動かない不動点とみなすことができる部材をいう。本実施形態では、不動点部材として側壁４が用いられる。
The
照射部は、放射状に伝播する拡散光を照射する光源からなる。本実施形態の場合、照射部は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）が用いられている。なお、拡散光を照射する光源の場合、当該光源の設置箇所の回転は基準変位および参照変位に影響を与えないことが実験により確認されている。したがって、照射部として拡散光を照射する光源を用いることにより、照射部の設置箇所の回転を無視し得る。 The irradiation unit includes a light source that irradiates diffused light that propagates radially. In the case of the present embodiment, an LED (Light Emitting Diode) is used for the irradiation unit. In the case of a light source that irradiates diffused light, it has been experimentally confirmed that the rotation of the installation location of the light source does not affect the standard displacement and the reference displacement. Therefore, by using a light source that irradiates diffused light as the irradiating unit, rotation of the installation location of the irradiating unit can be ignored.
受光部は、種々のものを選択することができるが、例えば、平板状の光位置センサ(PSD; Position Sensitive Detector)を好適に用いることができる。また、受光部は、算出部９に電気的に接続されている。算出部９は、検出された基準変位および参照変位から層間変位を算出し得るように構成されている。
Various light receiving units can be selected. For example, a plate-shaped optical position sensor (PSD) can be preferably used. Further, the light receiving unit is electrically connected to the
基準変位計測部７は、照射部としての基準照射部１２と、受光部としての基準受光部１３とを有する。基準照射部１２は、天井部２から鉛直下方に向かって基準光ＬＳを照射し得るように設けられている。基準受光部１３は、レンズとしての基準レンズ１４を通過した基準光ＬＳを垂直に受光し得るように、受光面が床部３に対し平行に配置されている。
The reference
本実施形態の場合、基準照射部１２は、天井部２に設置されている。基準受光部１３と基準レンズ１４とは変位検出部１６に設けられている。変位検出部１６は、床部３に配置され、筐体１７を有する。基準レンズ１４は、光軸を鉛直方向とした状態で筐体１７上面に保持されている。基準受光部１３は、受光面が基準レンズ１４に対向するように床部３に対し平行に配置した状態で、筐体１７に固定されている。これにより、変位検出部１６は、基準照射部１２から照射された基準光ＬＳを基準レンズ１４によって前記基準受光部１３に集光させ得るように構成されている。
In the case of this embodiment, the
参照変位計測部８Ａは、照射部としての参照照射部２０Ａと、受光部としての参照受光部３０Ａとを有する。参照照射部２０Ａは、側壁４に設けられている。参照受光部３０Ａは、レンズとしての参照レンズ４０を通過した参照光ＬＲを垂直に受光するように床部３に配置された前記変位検出部１６に設けられている。
The reference
参照変位計測部８Ａの構成について、図2を参照してさらに詳細に説明する。本図において、側壁４は、第１側壁４１と第２側壁４２とを端部同士で接続して形成される。参照照射部２０Ａは、第１側壁４１に設置される第１参照照射部２１Ａと第２側壁４２に設置される第２参照照射部２２Ａからなる。なお、本図は、天井部２、床部３、側壁４がそれぞれ独立して変形し得ることを示すために互いに連結されていない構成で模式的に示されているが、実際上は天井部２、床部３、側壁４が一体的に形成されている。
The configuration of the reference
なお、以下の説明において、床部３に配置された基準受光部１３の中心を原点ｏとする床部３のｘｙ座標を考える。この場合、基準受光部１３そのものの座標をｘ１ｙ１座標とする。この基準受光部１３によって検出される変位を基準変位（ｘ１、ｙ１）と呼ぶ。
In the following description, the xy coordinates of the
参照受光部３０Ａは、ｘ軸上に配置され第１参照光ＬＲ１を受光する第１参照受光部３１Ａと、ｙ軸上に配置され第２参照光ＬＲを受光する第２参照受光部３２Ａとからなる。本図に示すように、第１参照受光部３１Ａそのものの座標をｘ２ｙ２座標、第２参照受光部３２Ａそのものの座標をｘ３ｙ３座標とする。この第１参照受光部３１Ａで検出される変位を第１参照変位（ｘ２、ｙ２）、第２参照受光部３２Ａで検出される変位を第２参照変位（ｘ３、ｙ３）とそれぞれ呼ぶ。
The reference
本実施形態の場合、第１参照受光部３１Ａと第２参照受光部３２Ａと参照レンズ４０とは、基準受光部１３および基準レンズ１４と共に、変位検出部１６に設けられている。参照レンズ４０は、光軸が第１側壁４１、第２側壁４２にそれぞれ直交するように保持されている。第１参照受光部３１Ａと第２参照受光部３２Ａとは、受光面が参照レンズ４０に対向するように筐体１７に保持されている。第１参照受光部３１Ａと第１参照照射部２１Ａとの距離、および第２参照受光部３２Ａと第２参照照射部２２Ａとの距離は、それぞれｌとする。ｌの長さは、側壁４のｚ軸方向の変位が０と仮定できる程度に十分大きいものとする。
In the case of the present embodiment, the first reference light receiving unit 31 </ b> A, the second reference light receiving unit 32 </ b> A, and the
このように配置された第１参照照射部２１Ａは、床部表面に略平行に第１参照光ＬＲ１を第１参照受光部３１Ａに向かって照射する。第２参照照射部２２Ａは、床部表面に略平行に第２参照光ＬＲ２を第２参照受光部３２Ａに向かって照射する。
21 A of 1st reference irradiation parts arrange | positioned in this way irradiate 1 A reference light LR1 toward 31 A of 1st reference light substantially parallel to a floor part surface. The
これにより、変位検出部１６は、第１参照照射部２１Ａから照射された第１参照光ＬＲ１を参照レンズ４０によって第１参照受光部３１Ａに集光させ得るように構成されている。また、変位検出部１６は、第２参照照射部２２Ａから照射された第２参照光ＬＲ２を参照レンズ４０によって第２参照受光部３２Ａに集光させ得るように構成されている。
Thereby, the
なお、原点ｏを通りｘｙ座標に直交する軸をｚ軸とする。天井部２と床部３の相対的なねじれ回転の角度は、ｚ軸回りを正としてψと表記する。また、床部３の回転角度は、ｘ軸周りの回転角度をθｘ、ｙ軸周りの回転角度をθｙと表記する。
Note that an axis passing through the origin o and orthogonal to the xy coordinates is defined as a z-axis. The relative torsional rotation angle between the
（作用および効果）
本実施形態に係る変位計測装置１Ａの作用および効果について説明する。天井部２に基準照射部１２を設置すると共に、第１側壁４１に第１参照照射部２１Ａを、第２側壁４２に第２参照照射部２２Ａをそれぞれ設置する。また、床部３に変位検出部１６を配置する。この場合、変位検出部１６は、第１側壁４１と第２側壁４２とで形成される角部の近傍であって、第１参照受光部３１Ａを第１側壁４１に設けられた第１参照照射部２１Ａに対向させ、第２参照受光部３２Ａを第２側壁４２に設けられた第２参照照射部２２Ａに対向させた状態で配置される。
(Function and effect)
The operation and effect of the
図示しない電源をオンすることにより、基準照射部１２は基準光ＬＳを照射する。また、第１参照照射部２１Ａは第１参照光ＬＲ１を照射する。さらに、第２参照照射部２２Ａは第２参照光ＬＲ２を照射する。
By turning on a power source (not shown), the
基準照射部１２から照射された基準光ＬＳは、鉛直下方に向かって放射状に照射される。この基準光ＬＳは、基準レンズ１４を通過して基準受光部１３で受光され基準受光位置１３Ｐとして検出される。
The reference light LS emitted from the
また、第１参照照射部２１Ａから照射された第１参照光ＬＲ１は、第１側壁４１から床部３に対し略平行であって放射状に照射される。この第１参照光ＬＲ１は対応する参照レンズ４０を通過して第１参照受光部３１Ａで受光され第１参照受光位置３１Ｐとして検出される。
Further, the first reference light LR1 irradiated from the first
さらに、第２参照照射部２２Ａから照射された第２参照光ＬＲ２は、床部３に対し略平行であって放射状に照射される。この第２参照光ＬＲ２は対応する参照レンズ４０を通過して第２参照受光部３２Ａで受光され第２参照受光位置３２Ｐとして検出される。
Further, the second reference light LR2 irradiated from the second
この状態で、層間変位、および床部３に回転方向の変位が生じたとすると、変位検出部１６において、基準受光位置１３Ｐ、第１参照受光位置３１Ｐ、および第２参照受光位置３２Ｐもそれぞれ移動する。これにより、変位検出部１６は、基準受光位置１３Ｐの移動量から基準変位（ｘ１、ｙ１）を検出し、第１参照受光位置３１Ｐの移動量から第１参照変位（ｘ２、ｙ２）を検出し、第２参照受光位置３２Ｐの移動量から第２参照変位（ｘ３、ｙ３）を検出する。
In this state, if an interlayer displacement and a displacement in the rotational direction occur in the
このようにして検出された基準変位（ｘ１、ｙ１）、第１参照変位（ｘ２、ｙ２）、および第２参照変位（ｘ３、ｙ３）から、算出部９は、層間変位と角度誤差を分離する。これにより、変位計測装置１Ａは、より正確な層間変位を計測することができる。なお、ｘ軸方向の層間変位をδｘ、ｙ軸方向の層間変位をδｙとする。
From the reference displacement (x 1 , y 1 ), the first reference displacement (x 2 , y 2 ), and the second reference displacement (x 3 , y 3 ) thus detected, the
なお、本実施形態の場合、基準照射部１２、第１参照照射部２１Ａ、および第２参照照射部２２Ａは、照射部として拡散光を照射する光源が用いられていることにより、照射部の設置箇所すなわち天井部２および側壁４の回転を無視し得る構成とした。したがって、変位計測装置１Ａは、床部３の角度誤差のみを基準変位（ｘ１、ｙ１）から分離することにより、より正確に層間変位を計測することができる。
In the case of the present embodiment, the
層間変位δｘおよびδｙを計測する手順について、以下、具体的に説明する。なお、基準受光部１３の受光面と床部表面の間の距離は、天井部２と床部３の距離に比較して微少であるので、実際上、受光面と床部表面は一致しているものとして考える。また、側壁４はｚ軸方向に変位しないものとする。
The procedure for measuring the interlayer displacements δ x and δ y will be specifically described below. In addition, since the distance between the light receiving surface of the reference
（基準変位）
基準受光部１３で検出される基準変位（ｘ１、ｙ１）について説明する。図3は、変位が生じる前の床部３の模式図（ｘｚ座標）である。この場合の基準受光位置１３Ｐを原点ｏとする。この状態で、床部３がｙ軸を中心として角度θｙだけ回転した場合は、図4に示すように、基準照射部１２がＨθｙだけ相対変位した状態と同様に考えることができる。そうすると、基準受光位置１３Ｐは、基準レンズ１４の焦点距離による倍率をｂ／ａとすると、ｘ方向に[ｂ／ａ×（Ｈθｙ）]だけ移動する。
(Reference displacement)
The reference displacement (x 1 , y 1 ) detected by the reference
したがって、ｘ方向の基準変位ｘ１は、次式で表される。 Accordingly, reference displacement x 1 of the x-direction is expressed by the following equation.
同様に、床部３がｘ軸を中心として角度θｘだけ回転した場合は、基準照射部１２がＨθｘだけ相対変位した状態と同様に考えることができる。そうすると、基準受光位置１３Ｐは、基準レンズ１４の焦点距離による倍率をｂ／ａとするとｙ方向に[ｂ／ａ×（Ｈθｘ）]だけ移動する。
Similarly, when the
したがって、ｙ方向の基準変位ｙ１は、次式で表される。 Accordingly, reference displacement y 1 in the y direction is expressed by the following equation.
（参照変位）
まず、第１参照受光部３１Ａで検出される第１参照変位（ｘ２、ｙ２）について説明する。層間変位をδｘおよびδｙ、ｙ軸を中心とする回転角度をθｙ、ｚ軸を中心とする回転角度をψ、第１参照照射部２１Ａと第１参照受光部３１Ａとの距離をｌ、参照レンズ４０の焦点距離による倍率をｂ’／ａ’とする。床部３がｙ軸を中心として角度θｙだけ回転した場合は、第１参照照射部２１Ａがｌθｙだけ相対変位した状態と同様に考えることができる。また、天井部２がｚ軸を中心として角度ψだけ回転した場合は、第１参照照射部２１Ａが（ｃ／Ｈ）・ｌψだけ相対変位した状態と同様に考えることができる。なお、ｃは床部表面と第１参照照射部２１Ａの距離である。この場合、第１参照変位（ｘ２、ｙ２）は、次式で表される。
(Reference displacement)
First, the first reference displacement (x 2 , y 2 ) detected by the first reference
次に、第２参照受光部３２Ａで検出される第２参照変位（ｘ３、ｙ３）について説明する。層間変位をδｘおよびδｙ、ｙ軸を中心とする回転角度をθｙ、ｚ軸を中心とする回転角度をψ、第２参照照射部２２Ａと第２参照受光部３２Ａとの距離をｌ、参照レンズ４０の焦点距離による倍率をｂ’／ａ’とする。床部３がｘ軸を中心として角度θｘだけ回転した場合は、第１参照照射部２１Ａがｌθｘだけ相対変位した状態と同様に考えることができる。また、天井部２がｚ軸を中心として角度ψだけ回転した場合は、第２参照照射部２２Ａが（ｃ／Ｈ）・ｌψだけ相対変位した状態と同様に考えることができる。なお、ｃは床部表面と第２参照照射部２２Ａの距離である。この場合、第２参照変位（ｘ３、ｙ３）は、次式で表される。
Next, the second reference displacement (x 3 , y 3 ) detected by the second reference
以上の式からδｘ、δｙ、θｘ、θｙ、ψをそれぞれ算出することにより、変位計測装置１Ａは基準変位（ｘ１、ｙ１）から層間変位δｘおよびδｙを分離することができる。
By calculating δ x , δ y , θ x , θ y , and ψ from the above equations, the
本実施形態に係る変位計測装置１Ａは、天井部２から床部３へ基準光ＬＳを照射して基準変位を計測する基準変位計測部７と、側壁４から床部３へ床部表面に平行に参照光ＬＲを照射して参照変位を計測する参照変位計測部８Ａとを備えることにより、基準変位から角度誤差を分離することができるので、天井部２および床部３において局所的な変形が生じた場合にもより正確に層間変位を計測することができる。
1 A of displacement measuring apparatuses which concern on this embodiment are parallel to the floor part surface from the
特に変位計測装置１Ａは、照射部として拡散光を照射する光源が用いられていることにより、天井部２の回転を無視し得る構成とした。これにより、変位計測装置１Ａは、天井部２および床部３において局所的に変形が生じた場合でも、床部３の角度誤差のみを基準変位から分離することにより、精度のよい層間変位を計測することができるので、全体として構成を簡略化することができる。
In particular, the displacement measuring apparatus 1 </ b> A has a configuration in which the rotation of the
また、参照変位計測部８Ａは、に接続されてなる第１側壁４１および第２側壁４２にそれぞれ参照照射部２０Ａを設け、第１参照変位および第２参照変位をそれぞれ検出し得る構成とした。これにより、変位計測装置１Ａは、θｘおよびθｙと、層間変位δｘ、δｙとをより確実に分離することができるので、より正確に層間変位を計測することができる。
Further, the reference
なお、第１参照光ＬＲ１および第２参照光ＬＲ２は、床部表面に対し略平行に照射される場合について説明したが、本発明はこれに限らず、第１受光部３１Ａおよび第２受光部３２Ａの表面に対しそれぞれ垂直であれば床部表面に対し傾いた角度で照射されることとしてもよい。
（２）第２実施形態
本実施形態に係る変位計測装置１Ｂは、参照変位計測部の構成のみが上記第１実施形態と異なる。すなわち、上記実施形態と同様の構成について同様の符号を付した図5に示すように、参照変位計測部８Ｂは、変位検出部１６に設けられた参照照射部２０Ｂと、側壁４に設けられた参照受光部３０Ｂとからなる。
In addition, although the case where the first reference light LR1 and the second reference light LR2 are irradiated substantially parallel to the floor surface has been described, the present invention is not limited thereto, and the first
(2) Second Embodiment A
参照照射部２０Ｂは、側壁４に向かって床部表面に平行にレーザー光からなる参照光ＬＲを照射し得るように変位検出部１６に設けられている。側壁４には、参照光ＬＲを受光する参照受光部３０Ｂが設けられている。因みに、照射部がレーザー光を照射する光源の場合、受光部の設置箇所、この場合側壁４の回転は参照変位に影響を与えないことが実験により確認されている。したがって、本実施形態の場合、側壁４の回転は無視し得る。
The
図6に示すように、第１参照照射部２１Ｂと第２参照照射部２２Ｂとは、床部３に配置された変位検出部１６に設けられている。第１参照照射部２１Ｂは、第１側壁４１に向かって第１参照光ＬＲ１を照射し得るように構成されている。また、第２参照照射部２２Ｂは、第２側壁４２に向かって第１参照光ＬＲ１を照射し得るように構成されている。なお、本図は、天井部２、床部３、側壁４がそれぞれ独立して変形し得ることを示すために互いに連結されていない構成で模式的に示されているが、実際上は天井部２、床部３、側壁４が一体的に形成されている。
As shown in FIG. 6, the first reference irradiation unit 21 </ b> B and the second reference irradiation unit 22 </ b> B are provided in the
基準受光部１３の中心を原点ｏとするｘｙ座標において、参照受光部３０Ｂは、ｘ軸上の第１側壁４１に配置され第１参照光ＬＲ１を受光する第１参照受光部３１Ｂと、ｙ軸上の第２側壁４２に配置され、第２参照光ＬＲ２を受光する第２参照受光部３２Ｂとからなる。
In the xy coordinates with the center of the reference
本図に示すように、第１参照受光部３１Ｂそのものの座標をｘ２ｙ２座標、第２参照受光部３２Ｂそのものの座標をｘ３ｙ３座標とする。この第１参照受光部３１Ｂで検出される変位を第１参照変位（ｘ２、ｙ２）、第２参照受光部３２Ｂで検出される変位を第２参照変位（ｘ３、ｙ３）とそれぞれ呼ぶ。
As shown in the figure, the coordinates of the first reference
この場合、第１参照変位（ｘ２、ｙ２）、第２参照変位（ｘ３、ｙ３）は、それぞれ次式で表される。 In this case, the first reference displacement (x 2 , y 2 ) and the second reference displacement (x 3 , y 3 ) are respectively expressed by the following equations.
本実施形態に係る変位計測装置１Ｂは、基準変位を計測する基準変位計測部７と、参照変位を計測する参照変位計測部８Ｂとを備えるので、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
（３）第３実施形態
本実施形態に係る変位計測装置１Ｃは、参照変位計測部の構成のみが上記第１実施形態と異なる。すなわち、上記実施形態と同様の構成について同様の符号を付した図7に示すように、参照変位計測部８Ｃは、照射部としての参照照射部２０Ｃと、受光部としての参照受光部３０Ｃとを有する。参照照射部２０Ｃは、第１参照光ＬＲ１と、第１参照光ＬＲ１に対し所定角度αだけ傾けた第２参照光ＬＲ２および第３参照光ＬＲ３（本図には図示しない）を照射し得る様に構成されている。参照受光部３０Ｃは、レンズとしての参照レンズ４０を通過した各参照光ＬＲを垂直に受光するように変位検出部１６に設けられている。
Since the
(3) Third Embodiment A
参照変位計測部８Ｃの構成について、図8を参照してさらに詳細に説明する。参照照射部２０Ｃは、水平方向に第１参照光ＬＲ１を照射する第１参照照射部２１Ｃと、第２参照光ＬＲ２を照射する第２参照照射部２２Ｃと、第３参照光ＬＲ３を照射する第３参照照射部２３Ｃとからなる。なお、本実施形態の場合、第１参照照射部２１Ｃ、第２参照照射部２２Ｃ、および第３参照照射部２３Ｃは、拡散光を照射するＬＥＤが用いられている。
The configuration of the reference
本図において、第１参照照射部２１Ｃを設置する側壁４の位置を原点Ｏとする側壁表面のＺＹ座標を考える。第２参照照射部２２Ｃは、ＺＹ座標のＺ軸上に設置される。また、第３参照照射部２３Ｃは、Ｙ軸上に設置される。ＺＹ座標において、第２参照照射部２２Ｃの位置を（ｄ０，０）、第３参照照射部２３Ｃの位置を（０，ｄ０）とする。
In this figure, consider the ZY coordinates of the side wall surface with the origin O as the position of the
また、参照受光部３０Ｃは、第１参照光ＬＲ１を受光する第１参照受光部３１Ｃと、第２参照光ＬＲ２を受光する第２参照受光部３２Ｃと、第３参照光ＬＲ３を受光する第３参照受光部３３Ｃとからなる。原点Ｏと平行な床部表面上の点であって第１参照受光部３１Ｃを設置する位置を原点ｏとする側壁表面のＺＹ座標に平行なｚｙ座標を考える。第２参照受光部３２Ｃは、ｚｙ座標のｚ軸上に設置される。第３参照受光部３３Ｃは、ｙ軸上に設置される。ｚｙ座標において、第２参照受光部３２Ｃの位置を（−ｌ０，０）、第３参照受光部３３Ｃの位置を（０，−ｌ０）とする。なお、参照受光部３０Ｃと参照照射部２０Ｃの距離は、ｈとする。第１参照受光部３１Ｃで検出される変位を第１参照変位（ｚ２、ｙ２）、第２参照受光部３２Ｃで検出される変位を第２参照変位（ｚ３、ｙ３）、第３参照受光部３３Ｃで検出される変位を第３参照変位（ｚ４、ｙ４）とそれぞれ呼ぶ。
The reference
本実施形態の場合、第１参照受光部３１Ｃと第２参照受光部３２Ｃと第３参照受光部３３Ｃと参照レンズ４０とは、基準受光部１３と基準レンズ１４と共に、変位検出部１６に設けられている。
In the present embodiment, the first reference
参照レンズ４０は、第１参照受光部３１Ｃと対となる第１参照レンズ５１と、第２参照受光部３２Ｃと対となる第２参照レンズ５２と、第３参照受光部３３Ｃと対となる第３参照レンズ５３とからなる。第２参照レンズ５２と第３参照レンズ５３とは、光軸が第１参照光ＬＲ１に対し角度αだけ傾けた状態で保持されている。
The
第２参照受光部３２Ｃと第３参照受光部３３Ｃとは、受光面が参照レンズ４０に対向するように角度αだけ傾けた状態で固定されている。すなわち、第１参照受光部３１Ｃは受光面がｚ軸に対し角度αだけ傾けた状態で固定されている。また、第２参照受光部３２Ｃは受光面がｙ軸に対し角度αだけ傾けた状態で固定されている。
The second reference
第２参照照射部２２Ｃは、第１参照光ＬＲ１に対し角度αだけ傾いた第２参照光ＬＲ２をｚ軸上の第２参照受光部３２Ｃに向かって照射する。また、第３参照照射部２３Ｃは、第１参照光ＬＲ１に対し角度αだけ傾いた第３参照光ＬＲ３をｙ軸上の第３参照受光部３３Ｃに向かって照射する。
The
これにより、変位検出部１６は、第１参照照射部２１Ｃから照射された第１参照光ＬＲ１を第１参照レンズ５１によって第１参照受光部３１Ｃに集光させ得るように構成されている。また、変位検出部１６は、第２参照照射部２２Ｃから照射された第２参照光ＬＲ２を第２参照レンズ５２によって第２参照受光部３２Ｃに集光させ得るように構成されている。さらに、変位検出部１６は、第３参照照射部２３Ｃから照射された第３参照光ＬＲ３を第３参照レンズ５３によって第３参照受光部３３Ｃに集光させ得るように構成されている。
（作用および効果）
本実施形態に係る変位計測装置１Ｃの作用および効果について説明する。なお、以下では本実施形態の特徴的部分である参照変位計測部８Ｃの作用および効果について主に説明する。
Accordingly, the
(Function and effect)
The operation and effect of the
天井部２に基準照射部１２を設置すると共に、側壁４に第１参照照射部２１Ｃと第２参照照射部２２Ｃと第３参照照射部２３Ｃとを設置する。さらに、床部３に変位検出部１６を配置する。図示しない電源をオンすることにより、基準照射部１２は基準光ＬＳを照射する。また、第１参照照射部２１Ｃは第１参照光ＬＲ１を照射する。第２参照照射部２２Ｃは第２参照光ＬＲ２を照射する。第３参照照射部２３Ｃは第３参照光ＬＲ３を照射する。
The
第１参照照射部２１Ｃから照射された第１参照光ＬＲ１は、水平方向に照射される。この第１参照光ＬＲ１は第１参照レンズ５１を通過して第１参照受光部３１Ｃで受光され第１参照受光位置３１Ｐとして検出される。
The first reference light LR1 irradiated from the first
また、第２参照照射部２２Ｃから照射された第２参照光ＬＲ２は、第１参照光ＬＲ１に対し角度αだけ傾いた方向に放射状に照射される。この第２参照光ＬＲ２は第２参照レンズ５２を通過して第２参照受光部３２Ｃで受光され第２参照受光位置３２Ｐとして検出される。
Further, the second reference light LR2 irradiated from the second
さらに、第３参照照射部２３Ｃから照射された第３参照光ＬＲ３は、第１参照光ＬＲ１に対し角度αだけ傾いた方向に放射状に照射される。この第３参照光ＬＲ３は第３参照レンズ５３を通過して第３参照受光部３３Ｃで受光され第３参照受光位置３３Ｐとして検出される。
Further, the third reference light LR3 irradiated from the third
この状態で、層間変位、および天井部２にｚ軸に関する回転方向の変位が生じたとすると、変位検出部１６において、第１参照受光位置３１Ｐ、第２参照受光位置３２Ｐ、および第３参照受光位置３３Ｐもそれぞれ移動する。これにより、変位検出部１６は、基準受光位置１３Ｐの移動量から第１参照変位（ｚ２、ｙ２）を検出し、第２参照受光位置３２Ｐの移動量から第２参照変位（ｚ３、ｙ３）を検出し、第３参照受光位置３３Ｐの移動量から第３参照変位（ｚ４、ｙ４）を検出する。なお、上記したとおり、天井部２のｚ軸に関する回転以外の回転は無視し得る。
In this state, if an interlayer displacement and a displacement in the rotational direction with respect to the z-axis occur in the
このようにして検出された第１参照変位（ｚ２、ｙ２）、第２参照変位（ｚ３、ｙ３）、および第３参照変位（ｚ４、ｙ４）から、算出部９は、層間変位と角度誤差を分離する。これにより、変位計測装置１Ｃは、より正確な層間変位を計測することができる。
From the first reference displacement (z 2 , y 2 ), the second reference displacement (z 3 , y 3 ), and the third reference displacement (z 4 , y 4 ) thus detected, the
なお、本実施形態の場合、第１参照照射部２１Ｃ、第２参照照射部２２Ｃ、および第３参照照射部２３Ｃは、照射部６として拡散光を照射する光源が用いられていることにより、側壁４の回転を無視し得る構成とした。したがって、参照変位計測部８Ｃは、第１参照変位（ｚ２、ｙ２）、第２参照変位（ｚ３、ｙ３）、および第３参照変位（ｚ４、ｙ４）から、側壁４に対する床部３の相対変位を算出することにより角度誤差を算出し得る。これにより、変位計測装置１Ｃは、角度誤差を基準変位（ｘ１、ｙ１）から分離することにより、より正確に層間変位を計測することができる。
In the case of the present embodiment, the first
層間変位δｘおよびδｙを計測する手順について、以下、具体的に説明する。なお、基準受光部１３の受光面と床部表面の間の距離は、天井部２と床部３との距離に比較して微少であるので、実際上、受光面と床部３の表面とは一致しているものとして考える。また、基準変位については上記第１実施形態と同様であるので、説明を省略する。
The procedure for measuring the interlayer displacements δ x and δ y will be specifically described below. Note that the distance between the light receiving surface of the reference
（第１参照変位）
第１参照受光部３１Ｃで検出される第１参照変位（ｚ２、ｙ２）について説明する。床部３がｙ軸を中心として角度θｙだけ回転した場合は、第１参照照射部２１Ｃがｈθｙだけ相対変位した状態と同様に考えることができる。そうすると、第１参照受光位置３１Ｐは、第１参照レンズ５１の焦点距離による倍率をｂ’／ａ’とすると、ｚ方向に[ｂ’／ａ’×（ｈθｙ）]だけ移動する。
(First reference displacement)
The first reference displacement (z 2 , y 2 ) detected by the first reference
したがって、ｚ方向の第１参照変位ｚ２は、ｚ軸方向の相対変位をδｚとすると、次式で表される。 Accordingly, the first reference displacement z 2 in the z-direction, when the relative displacement in the z-axis direction and [delta] z, is expressed by the following equation.
同様に、層間変位をδｙ、天井部２がｚ軸を中心として角度ψだけ回転した場合は、第１参照照射部２１Ｃがｈψだけ相対変位した状態と同様に考えることができる。そうすると、第１参照受光位置３１Ｐは、第１参照レンズ５１の焦点距離による倍率をｂ’／ａ’とするとｙ方向に[ｂ’／ａ’×（ｃ／Ｈ）・（ｈψ）]だけ移動する。なお、ｃは床部表面と第１参照照射部２１Ｃの距離である。
Similarly, when the interlayer displacement is δ y and the
したがって、ｙ方向の第１参照変位ｙ２は、次式で表される。 Accordingly, the first reference displacement y 2 in the y direction is expressed by the following equation.
（第２参照変位）
次に、第２参照受光部３２Ｃで検出される第２参照変位（ｚ３、ｙ３）について説明する。ｙ軸を中心とする回転角度をθｙ、第１参照受光部３１Ｃと第２参照受光部３２Ｃとの距離をｌ０、第２参照レンズ５２の焦点距離による倍率をｂ’’／ａ’’とする。
(Second reference displacement)
Next, the second reference displacement (z 3 , y 3 ) detected by the second reference
第２参照照射部２２Ｃと第２参照受光部３２Ｃとの距離は、ｈ／ｃｏｓαである。床部３がｙ軸を中心として角度θｙだけ回転した場合は、第２参照照射部２２Ｃが（ｈθｙ／ｃｏｓα）だけ相対変位した状態と同様に考えることができる。そうすると、第２参照受光位置３２Ｐは、ｚ方向に[ｂ’’／ａ’’×（ｈθｙ／ｃｏｓα）]だけ移動する。
The distance between the second
この場合、ｚ方向の第２参照変位ｚ３は、次式で得られる。 In this case, the second reference displacement z 3 in the z direction is obtained by the following equation.
なお、（ｌ０ｓｉｎα・θｙ）の項は、床部３がｙ軸を中心として回転したことにより、第２参照受光部３２Ｃがｌ０θｙだけ移動することによって生じる相対変位である。
Note that the term (l 0 sin α · θ y ) is a relative displacement caused by the movement of the second reference
また、層間変位をδｙ、ｚ軸を中心とする回転角度をψ、ｘ軸を中心とする回転角度をθｘ、第１参照受光部３１Ｃと第２参照受光部３２Ｃとの距離をｌ０とする。天井部２がｚ軸を中心として角度ψだけ回転した場合は、第２参照照射部２２Ｃが（ｃ１／Ｈ）・ｈψだけ相対変位した状態と同様に考えることができる。そうすると、第２参照受光位置３２Ｐは、ｙ方向に[ｂ’’／ａ’’×（ｃ１／Ｈ）・（ｈψ）]だけ移動する。なお、ｃ１は床部表面と第２参照照射部２２Ｃの距離である。
Further, the interlayer displacement is δ y , the rotation angle about the z axis is ψ, the rotation angle about the x axis is θ x , and the distance between the first reference
この場合、ｙ方向の第２参照変位ｙ３は、次式で表される。 In this case, the second reference displacement y 3 in the y direction is expressed by the following equation.
（第３参照変位）
次に、第３参照受光部３３Ｃで検出される第３参照変位（ｚ４、ｙ４）について説明する。ｙ軸を中心とする回転角度をθｙ、ｘ軸を中心とする回転角度をθｘ、第１参照受光部３１Ｃと第３参照受光部３３Ｃとの距離をｌ０、第３参照レンズ５３の焦点距離による倍率をｂ’’／ａ’’とする。床部３がｙ軸を中心として角度θｙだけ回転した場合は、第３参照照射部２３Ｃがｈθｙだけ相対変位した状態と同様に考えることができる。そうすると、第３参照受光位置３３Ｐは、ｚ方向に[ｂ’’／ａ’’×（ｈθｙ）]だけ移動する。
(3rd reference displacement)
Next, the third reference displacement (z 4 , y 4 ) detected by the third reference
この場合、ｚ方向の第３参照変位ｚ４は、ｚ軸方向の相対変位をδｚとすると、次式で表される。 In this case, the third reference displacement z 4 in the z-direction, when the relative displacement in the z-axis direction and [delta] z, is expressed by the following equation.
また、層間変位をδｙ、ｚ軸を中心とする回転角度をψ、第１参照受光部３１Ｃと第３参照受光部３３Ｃとの距離をｌ０とする。第３参照照射部２３Ｃと第３参照受光部３３Ｃとの距離は、ｈ／ｃｏｓαである。第３参照受光部３３Ｃはｙ軸に対し角度αだけ傾いて設置されているので、第３参照受光位置のｙ方向の移動量はｃｏｓα倍となる。また、天上部２がｚ軸を中心として角度ψだけ回転した場合は、第３参照照射部２３Ｃが（ｃ／Ｈ）・ｈψだけ相対変位した状態と同様に考えることができる。そうすると、第３参照受光位置は、ｙ方向に[ｂ’’／ａ’’×（ｃ／Ｈ）・（ｈψ／ｃｏｓα）]だけ移動する。なお、ｃは床部表面と第３参照照射部２３Ｃの距離である。
Further, it is assumed that the interlayer displacement is δ y , the rotation angle about the z axis is ψ, and the distance between the first reference
この場合、ｙ方向の第２参照変位ｙ４は、次式で表される。 In this case, the second reference displacement y 4 in the y direction is expressed by the following equation.
なお、（ｌ０ｓｉｎα・ψ）の項は、天井部２がｚ軸を中心として回転したことにより、第３参照受光部３３Ｃがｌ０ψだけ移動することによって生じる相対変位である。
Note that the term (l 0 sin α · ψ) is a relative displacement caused by the movement of the third reference
以上の式からδｘ、δｙ、θｘ、θｙ、ψをそれぞれ算出することにより、変位計測装置１Ｃは基準変位（ｘ１、ｙ１）から層間変位δｘおよびδｙを分離することができる。
By calculating δ x , δ y , θ x , θ y , and ψ from the above equations, the
本実施形態に係る変位計測装置１Ｃは、基準変位を計測する基準変位計測部７と、参照変位を計測する参照変位計測部８Ｃとを備えるので、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
Since the
本実施形態の場合、参照受光部３０Ｃと参照照射部２０Ｃとの距離ｈは、例えば、ｈ＝１００ｍｍであっても、焦点距離ｆ＝２５ｍｍのレンズを使えば倍率は1倍となるため、相対変位の分解能は約1μｍ、角度分解能は約１×１０−５ｒａｄ、となり十分な性能が確保できるので、比較的小さく設定することができる。したがって、変位計測装置１Ｃは、空間的占有率を小さくすることができ、角度αを大きく取っても各参照照射部２０Ｃ間の相対的な変位を小さくすることができる。
In the case of the present embodiment, the distance h between the reference
また、参照照射部２０Ｃは、第１参照光ＬＲ１と、第１参照光ＬＲ１に対し所定角度αだけ傾けた第２参照光ＬＲ２および第３参照光ＬＲ３を照射し得る様に構成されていることにより、参照照射部２０Ｃを単一の側壁４に設けるだけで、より正確な層間変位を測定することができる。したがって、変位計測装置１Ｃは、第１の側壁４１と第２の側壁４２とにそれぞれ参照照射部２０Ｃを設ける上記第１実施形態に比べ、側壁４を一つ省略することができるので、その分、設置自由度（建物への適用性）を向上することができる。
The
さらに、変位計測装置１Ｃは、側壁４と床部３のｚ方向の相対変位δｚを検出することができるので、より正確に層間変位を計測することができる。
Furthermore, the
本実施形態において、第２参照光ＬＲ２および第３参照光ＬＲ３は、いずれも第１参照光ＬＲ１に対し角度αだけ傾いている場合について説明したが、本発明はこれに限らず、第１参照光ＬＲ１に対し互いに異なる角度だけ傾けることとしてもよい。 In the present embodiment, the case where both the second reference light LR2 and the third reference light LR3 are inclined by the angle α with respect to the first reference light LR1 has been described, but the present invention is not limited thereto, and the first reference The light LR1 may be inclined at different angles.
本実施形態において、参照レンズ４０は、第１参照レンズ５１と、第２参照レンズ５２と、第３参照レンズ５３とで構成した場合について説明したが、単一の結像光学系によって３個の受光素子に集光する方式を用いることとしてもよい。
In the present embodiment, the case where the
（４）第４実施形態
本実施形態に係る変位計測装置１Ｄは、基準光ＬＳとしてレーザー光を用い、参照変位として側壁４に対する天井部２の相対変位を計測し得るように構成されている点が異なる。上記第１実施形態と同様の構成について同様の符号を付した図9に示すように、変位計測装置１Ｄは、基準変位計測部７Ｄと参照変位計測部８Ｄとを備える。
(4) Fourth Embodiment
基準変位計測部７Ｄは、基準照射部１２Ｄが、天井部２から床部３に向かってレーザー光からなる基準光ＬＳを照射し得るように構成されている。床部３には当該基準光ＬＳを受光する基準受光部１３が設けられている。
The reference
参照変位計測部８Ｄは、天井部２に対する側壁４の相対変位を検出することにより、天井部２の回転角度φＸおよびφＹを算出し得るように構成されている。参照照射部２０Ｄは、天井部２から側壁４に向かってレーザー光からなる参照光ＬＲを照射し得るように構成されている。側壁４には、当該参照光ＬＲを受光する参照受光部３０Ｄが設けられている。参照照射部２０Ｄと参照受光部３０Ｄとの距離をｌとする。
Referring displacement measuring unit. 8D, by detecting the relative displacement of the
なお、照射部がレーザー光を照射する光源の場合、受光部の設置箇所、この場合、床部３と側壁４の回転は基準変位および参照変位に影響を与えないことが実験により確認されている。したがって、本実施形態の場合、床部３と側壁４の回転は無視し得る。
In addition, when the irradiation unit is a light source that irradiates laser light, it has been experimentally confirmed that the installation location of the light receiving unit, in this case, the rotation of the
図10に示すように、基準照射部１２Ｄを原点Ｏとする天井部表面のＸＹ座標を考える。参照照射部２０Ｄは、Ｘ軸方向に第１参照光ＬＲ１を照射する第１参照照射部２１Ｄと、Ｙ軸方向に第２参照光ＬＲ２を照射する第２参照照射部２２Ｄとからなる。本実施形態の場合、参照照射部２０Ｄは、基準照射部１２Ｄと共に照射部本体５５に一体的に設けられている。
As shown in FIG. 10, the XY coordinates of the ceiling surface with the
参照受光部３０Ｄは、Ｘ軸方向に配置された第１側壁４１に設けられ第１参照光ＬＲ１を受光する第１参照受光部３１Ｄと、Ｙ軸方向に配置された第２側壁４２に設けられ第２参照光ＬＲ２を受光する第２参照受光部３２Ｄとからなる。
The reference
（作用および効果）
本実施形態に係る変位計測装置１Ｄの作用および効果について説明する。天井部２に基準照射部１２Ｄおよび参照照射部２０Ｄを設けた照射部本体５５を設置すると共に、第１側壁４１に第１参照受光部３１Ｄを、第２側壁４２に第２参照受光部３２Ｄをそれぞれ設置する。また、床部３に基準受光部１３を配置する。図示しない電源をオンすることにより、基準照射部１２Ｄは基準光ＬＳを照射する。また、第１参照照射部２１Ｄは第１参照光ＬＲ１を照射する。さらに、第２参照照射部２２Ｄは第２参照光ＬＲ２を照射する。
(Function and effect)
The operation and effect of the
基準照射部１２Ｄから照射された基準光ＬＳは、鉛直下方に向かって照射される。この基準光ＬＳは、基準受光部１３で受光され基準受光位置１３Ｐとして検出される。また、第１参照照射部２１Ｄから照射された第１参照光ＬＲ１は、天井部２に対し略平行に照射される。この第１参照光ＬＲ１は第１参照受光部３１Ｄで受光され第１参照受光位置３１Ｐとして検出される。さらに、第２参照照射部２２Ｄから照射された第２参照光ＬＲ２は、天井部２に対し略平行に照射される。この第２参照光ＬＲ２は第２参照受光部３２Ｄで受光され第２参照受光位置３２Ｐとして検出される。
The reference light LS irradiated from the
この状態で、層間変位、および天井部２に回転方向の変位が生じたとすると、基準受光位置１３Ｐ、第１参照受光位置３１Ｐ、および第２参照受光位置３２Ｐもそれぞれ移動する。これにより、各受光部は、基準受光位置１３Ｐの移動量から基準変位（ｘ１、ｙ１）を検出し、第１参照受光位置３１Ｐの移動量から第１参照変位（ｘ２、ｙ２）を検出し、第２参照受光位置３２Ｐの移動量から第２参照変位（ｘ３、ｙ３）を検出する。なお、上記したとおり、床部３と側壁４の回転は無視し得る。
In this state, if an interlayer displacement and a displacement in the rotational direction occur on the
このようにして検出された基準変位（ｘ１、ｙ１）、第１参照変位（ｘ２、ｙ２）、および第２参照変位（ｘ３、ｙ３）から、算出部９は、層間変位と天井部２の回転によって生じる角度誤差を分離する。これにより、変位計測装置１Ｄは、より正確な層間変位を計測することができる。
From the reference displacement (x 1 , y 1 ), the first reference displacement (x 2 , y 2 ), and the second reference displacement (x 3 , y 3 ) thus detected, the
なお、本実施形態の場合、基準照射部１２Ｄ、第１参照照射部２１Ｄ、および第２参照照射部２２Ｄは、照射部としてレーザー光を照射する光源が用いられていることにより、床部３および側壁４の回転を無視し得る構成とした。したがって、変位計測装置１Ｄは、天井部２の角度誤差のみを基準変位（ｘ１、ｙ１）から分離することにより、より正確に層間変位を計測することができる。層間変位δｘおよびδｙを計測する手順について、以下、具体的に説明する。
In the case of the present embodiment, the
基準受光部１３で検出される基準変位（ｘ１、ｙ１）は、層間変位をδｘ、δｙ、天井部２のＸ軸を中心とする回転角度をφＸ、Ｙ軸を中心とする回転角度をφＹとすると、次式で表される。
The reference displacements (x 1 , y 1 ) detected by the reference
第１参照変位（ｘ２、ｙ２）は、層間変位をδｙ、Ｙ軸を中心とする回転角度をφＹ、ｚ軸を中心とする回転角度をψとすると、次式で表される。 The first reference displacement (x 2 , y 2 ) is expressed by the following equation, where the interlayer displacement is δ y , the rotation angle about the Y axis is φ Y , and the rotation angle about the z axis is ψ. .
第２参照変位（ｘ３、ｙ３）は、層間変位をδｙ、Ｘ軸を中心とする回転角度をφＸ、ｚ軸を中心とする回転角度をψとすると、次式で表される。 The second reference displacement (x 3 , y 3 ) is expressed by the following equation, where the interlayer displacement is δ y , the rotation angle about the X axis is φ X , and the rotation angle about the z axis is ψ. .
以上の式からδｘ、δｙ、φＸ、φＹ、ψをそれぞれ算出することにより、変位計測装置１Ｄは基準変位（ｘ１、ｙ１）から層間変位δｘおよびδｙを分離することができる。
By calculating δ x , δ y , φ X , φ Y , and ψ from the above equations, the
このように、本実施形態に係る変位計測装置１Ｄによれば、参照照射部２０Ｄを基準照射部１２Ｄと共に天井部２に設けた場合でも、より正確に層間変位を計測することができる。
Thus, according to
本実施形態に係る変位計測装置１Ｄは、基準変位を計測する基準変位計測部７Ｄと、参照変位を計測する参照変位計測部８Ｄとを備えるので、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
（５）第５実施形態
本実施形態に係る変位計測装置１Ｅは、上記第４実施形態に対し、参照変位計測部の構成のみが異なる。上記第４実施形態と同様の構成について同様の符号を付した図11に示すように、参照変位計測部８Ｅは、参照照射部２０Ｅが側壁４から天井部２に向かって拡散光からなる参照光ＬＲを照射し得るように構成されている。参照受光部３０Ｅは、前記参照光ＬＲを受光し得るように、基準照射部１２Ｄと共に天井部２に設けられている。
Since the
(5) Fifth Embodiment A
この場合、第１参照変位（ｘ２、ｙ２）は、層間変位をδｙ、Ｙ軸を中心とする回転角度をφＹ、ｚ軸を中心とする回転角度をψとすると、次式で表される。 In this case, the first reference displacement (x 2 , y 2 ) is expressed by the following equation, where the interlayer displacement is δ y , the rotation angle about the Y axis is φ Y , and the rotation angle about the z axis is ψ. expressed.
第２参照変位（ｘ３、ｙ３）は、層間変位をδｙ、Ｘ軸を中心とする回転角度をφＸ、ｚ軸を中心とする回転角度をψとすると、次式で表される。 The second reference displacement (x 3 , y 3 ) is expressed by the following equation, where the interlayer displacement is δ y , the rotation angle about the X axis is φ X , and the rotation angle about the z axis is ψ. .
以上の式からδｘ、δｙ、φＸ、φＹ、ψをそれぞれ算出することにより、変位計測装置１Ｅは基準変位（ｘ１、ｙ１）から層間変位δｘおよびδｙを分離することができる。
By calculating δ x , δ y , φ X , φ Y , and ψ from the above equations, the
このように、本実施形態に係る変位計測装置１Ｅによれば、参照受光部３０Ｅを基準照射部１２Ｄと共に天井部２に設けた場合でも、より正確に層間変位を計測することができる。
As described above, according to the
本実施形態に係る変位計測装置１Ｅは、基準変位を計測する基準変位計測部７Ｄと、参照変位を計測する参照変位計測部８Ｅとを備えるので、上記第１および第４実施形態と同様の効果を得ることができる。
（６）変形例
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内で適宜変更することが可能である。例えば、上記実施形態では、二平面として天井部と床部で構成される層間に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、相対向して設けられる二平面であればよく、例えば側壁やその他機械構造物に含まれる二平面に適用することもできる。
Since the
(6) Modifications The present invention is not limited to the above embodiment, and can be appropriately changed within the scope of the gist of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the case where the two planes are applied between the layers formed by the ceiling portion and the floor portion has been described, but the present invention is not limited thereto, and may be two planes provided to face each other. For example, the present invention can be applied to two planes included in side walls and other mechanical structures.
また、第１平面は天井部、第２平面は床部である場合について説明したが、本発明はこれに限らず、それぞれ、天井、床、梁などであってもよい。 Moreover, although the case where the first plane is a ceiling portion and the second plane is a floor portion has been described, the present invention is not limited to this and may be a ceiling, a floor, a beam, or the like.
また、第１平面と第２平面とを連結する部材は、側壁である場合について説明したが、本発明はこれに限らない。 Moreover, although the member which connects a 1st plane and a 2nd plane demonstrated the case where it was a side wall, this invention is not limited to this .
また、上記実施形態において、レンズに凸レンズを用いた場合について説明したが、本発明はこれに限らず、結像光学系を構成できればよく、例えば、反射式望遠鏡のように凹面鏡と凸面鏡の組み合わせによる結像光学系を用いることとしてもよい。 In the above-described embodiment, the case where a convex lens is used as the lens has been described. However, the present invention is not limited to this, and any imaging optical system may be configured. For example, a combination of a concave mirror and a convex mirror such as a reflective telescope is used. An imaging optical system may be used.
１Ａ 変位計測装置
１Ｂ 変位計測装置
１Ｃ 変位計測装置
１Ｄ 変位計測装置
１Ｅ 変位計測装置
２ 天井部（第１平面）
３ 床部（第２平面）
４ 側壁（第１平面と第２平面とを連結する部材、不動点部材）
７ 基準変位計測部
７Ｄ 基準変位計測部
８Ａ 参照変位計測部
８Ｂ 参照変位計測部
８Ｃ 参照変位計測部
８Ｄ 参照変位計測部
８Ｅ 参照変位計測部
１２ 基準照射部
１２Ｄ 基準照射部
１３ 基準受光部
１６ 変位検出部
２０Ａ 参照照射部
２０Ｂ 参照照射部
２０Ｃ 参照照射部
２０Ｄ 参照照射部
２０Ｅ 参照照射部
２１Ａ 第１参照照射部
２１Ｂ 第１参照照射部
２１Ｃ 第１参照照射部
２１Ｄ 第１参照照射部
２２Ａ 第２参照照射部
２２Ｂ 第２参照照射部
２２Ｃ 第２参照照射部
２２Ｄ 第２参照照射部
２３Ｃ 第３参照照射部
Ｈ 所定間隔
ＬＲ 参照光
ＬＲ１ 第１参照光
ＬＲ２ 第２参照光
ＬＲ３ 第３参照光
ＬＳ 基準光
Ｏ 原点
ｘ1 基準変位
ｙ1 基準変位
ｙ2 第１参照変位
ｙ3 第２参照変位
ｙ4 第３参照変位
ｚ2 第１参照変位
ｚ3 第２参照変位
ｚ4 第３参照変位
α 角度
δx 層間変位
δy 層間変位
δz 相対変位
1A
3 Floor (second plane)
4 side wall ( member connecting the first plane and the second plane, fixed point member)
7 Reference
Claims (7)
前記第１平面から前記第２平面に向かって基準光を照射して、前記第１平面と前記第２平面の相対変位を検出する基準変位計測部と、
前記第１平面または前記第２平面に第１及び第２参照受光部が配置され、前記第１平面と前記第２平面とを連結する部材から前記第１及び第２参照受光部に第１及び第２参照光を照射して、前記第１平面と前記第２平面とを連結する部材に対する前記第１平面または前記第２平面の相対変位を検出する参照変位計測部と、
を備え、
前記基準変位計測部は、
前記第２平面に前記基準光を受光する基準受光部が配置され、
前記基準受光部を原点とするＸＹ座標及びこのＸＹ座標に直交するＺ軸に対して、前記基準受光部に前記基準光をＺ軸方向に向かって照射し、
前記参照変位計測部は、
前記第１平面と前記第２平面とを連結する部材に第１及び第２参照照射部を配置し、
前記第１参照照射部は、前記第１参照受光部に前記第１参照光をＸ軸方向に向かって照射し、前記第２参照照射部は、前記第２参照受光部に前記第２参照光をＹ軸方向に向かって照射することを特徴とする変位計測装置。 In a displacement measuring device for optically measuring a horizontal displacement between layers comprising a first plane and a second plane provided at a predetermined interval with respect to the first plane,
A reference displacement measuring unit configured to irradiate reference light from the first plane toward the second plane and detect a relative displacement between the first plane and the second plane;
First and second reference light receiving units are disposed on the first plane or the second plane , and first and second reference light receiving units are connected to the first and second reference light receiving units from a member connecting the first plane and the second plane. A reference displacement measuring unit that irradiates a second reference light and detects a relative displacement of the first plane or the second plane with respect to a member that connects the first plane and the second plane ;
Equipped with a,
The reference displacement measuring unit is
A reference light receiving portion for receiving the reference light is disposed on the second plane,
Irradiating the reference light receiving unit in the Z-axis direction with respect to the XY coordinate having the reference light receiving unit as an origin and the Z axis orthogonal to the XY coordinate,
The reference displacement measuring unit is
The first and second reference irradiators are arranged on a member connecting the first plane and the second plane,
The first reference irradiation unit irradiates the first reference light receiving unit with the first reference light toward the X-axis direction, and the second reference irradiation unit applies the second reference light to the second reference light receiving unit. Is radiated toward the Y-axis direction .
前記第１平面から前記第２平面に向かって基準光を照射して、前記第１平面と前記第２平面の相対変位を検出する基準変位計測部と、
前記第１平面と前記第２平面とを連結する部材に第１及び第２参照受光部が設けられ、前記第１平面または第２平面から前記第１及び第２参照受光部に第１及び第２参照光を照射して、前記第１平面と前記第２平面とを連結する部材に対する前記第１平面または前記第２平面の相対変位を検出する参照変位計測部と、
を備え、
前記基準変位計測部は、
前記第２平面に前記基準光を受光する基準受光部が配置され、
前記基準受光部を原点とするＸＹ座標及びこのＸＹ座標に直交するＺ軸に対して、前記基準受光部に前記基準光をＺ軸方向に向かって照射し、
前記参照変位計測部は、
前記第１平面または第２平面に第１及び第２参照照射部を配置し、
前記第１参照照射部は、前記第１参照受光部に前記第１参照光をＸ軸方向に向かって照射し、前記第２参照照射部は、前記第２参照受光部に前記第２参照光をＹ軸方向に向かって照射することを特徴とする変位計測装置。 In a displacement measuring device for optically measuring a horizontal displacement between layers comprising a first plane and a second plane provided at a predetermined interval with respect to the first plane,
A reference displacement measuring unit configured to irradiate reference light from the first plane toward the second plane and detect a relative displacement between the first plane and the second plane;
First and second reference light receiving units are provided on a member connecting the first plane and the second plane, and the first and second reference light receiving units are provided from the first plane or the second plane to the first and second reference light receiving units. A reference displacement measuring unit that irradiates two reference lights and detects a relative displacement of the first plane or the second plane with respect to a member connecting the first plane and the second plane ;
Equipped with a,
The reference displacement measuring unit is
A reference light receiving portion for receiving the reference light is disposed on the second plane,
Irradiating the reference light receiving unit in the Z-axis direction with respect to the XY coordinate having the reference light receiving unit as an origin and the Z axis orthogonal to the XY coordinate,
The reference displacement measuring unit is
Arranging the first and second reference irradiators on the first plane or the second plane;
The first reference irradiation unit irradiates the first reference light receiving unit with the first reference light toward the X-axis direction, and the second reference irradiation unit applies the second reference light to the second reference light receiving unit. Is radiated toward the Y-axis direction .
前記参照変位計測部は、放射状に前記第１及び第２参照光を照射する前記第１及び第２参照照射部を有することを特徴とする請求項１又は２記載の変位計測装置。 The reference displacement measurement unit includes a reference irradiation unit that radiates the reference light radially.
The reference displacement measuring unit includes a displacement measurement apparatus according to claim 1 or 2, wherein the having the first and second reference irradiation unit for irradiating the first and second reference light form radiate.
前記第１平面から前記第２平面に向かって基準光を照射して、前記第１平面と前記第２平面の相対変位を検出する基準変位計測部と、
前記第２平面に第１，第２及び第３参照受光部が配置され、前記第１平面と前記第２平面とを連結する部材から前記第１，第２及び第３参照受光部に第１，第２及び第３参照光を照射して、前記第１平面と前記第２平面とを連結する部材に対する前記第２平面の相対変位を検出する参照変位計測部と、
を備え、
前記基準変位計測部は、
前記第２平面に前記基準光を受光する基準受光部が配置され、
前記参照変位計測部は、
前記第１平面と前記第２平面とを連結する部材から前記第２平面に配置した前記第１参照受光部に向かって第１参照光を照射する第１参照照射部と、
前記第１参照照射部を原点とするＺＹ座標のＺ軸上から前記第２平面に配置した前記第２参照受光部に向かって、前記第１参照光に対し所定角度傾いた第２参照光を照射する第２参照照射部と、
前記ＺＹ座標のＹ軸上から前記第２平面に配置した前記第３参照受光部に向かって、前記第１参照光に対し所定角度傾いた第３参照光を照射する第３参照照射部と、
を有することを特徴とする変位計測装置。 In a displacement measuring device for optically measuring a horizontal displacement between layers comprising a first plane and a second plane provided at a predetermined interval with respect to the first plane,
A reference displacement measuring unit configured to irradiate reference light from the first plane toward the second plane and detect a relative displacement between the first plane and the second plane;
First, second, and third reference light receiving portions are disposed on the second plane, and a first member is connected to the first, second, and third reference light receiving portions from a member that connects the first plane and the second plane. , A reference displacement measuring unit that irradiates the second and third reference lights and detects a relative displacement of the second plane with respect to a member connecting the first plane and the second plane ;
With
The reference displacement measuring unit is
A reference light receiving portion for receiving the reference light is disposed on the second plane,
The reference displacement measuring unit is
A first reference irradiating unit configured to irradiate a first reference light toward a first reference light receiving unit disposed on the second plane from a member connecting the first plane and the second plane ;
Second reference light inclined at a predetermined angle with respect to the first reference light from the Z-axis of the ZY coordinate with the first reference irradiating unit as an origin toward the second reference light receiving unit disposed on the second plane. A second reference irradiating unit for irradiating;
A third reference irradiating unit configured to irradiate a third reference light inclined at a predetermined angle with respect to the first reference light toward the third reference light receiving unit disposed on the second plane from the Y axis of the ZY coordinate ;
Displacement measuring device further comprising a.
前記参照変位計測部は、レーザー光からなる前記第１及び第２参照光を照射する前記第１及び第２参照照射部を有することを特徴とする請求項１又は２記載の変位計測装置。 The reference displacement measurement unit includes a reference irradiation unit that radiates the reference light radially.
The reference displacement measuring unit includes a displacement measurement apparatus according to claim 1 or 2, wherein the having the first and second reference irradiation unit irradiates the consisting Les Za light first and the second reference light.
前記参照変位計測部は、レーザー光からなる前記第１及び第２参照光を照射する前記第１及び第２参照照射部を有することを特徴とする請求項１又は２記載の変位計測装置。 The reference displacement measurement unit includes a reference irradiation unit that irradiates the reference light composed of laser light,
The reference displacement measuring unit includes a displacement measurement apparatus according to claim 1 or 2, wherein the having the first and second reference irradiation unit irradiates the consisting Les Za light first and the second reference light.
前記参照変位計測部は、放射状に前記第１及び第２参照光を照射する前記第１及び第２参照照射部を有することを特徴とする請求項１又は２記載の変位計測装置。 The reference displacement measurement unit includes a reference irradiation unit that irradiates the reference light composed of laser light,
The reference displacement measuring unit includes a displacement measurement apparatus according to claim 1 or 2, wherein the having the first and second reference irradiation unit for irradiating the first and second reference light form radiate.
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