JPH0247449Y2

JPH0247449Y2 -

Info

Publication number: JPH0247449Y2
Application number: JP9996283U
Authority: JP
Priority date: 1983-06-28
Filing date: 1983-06-28
Publication date: 1990-12-13
Also published as: JPS607008U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は、セオドライト等の角度測定装置の改
良に関する。

従来、目盛を使用せずに角度を測定する装置と
しては、たとえばU.S.
ARMYEngineerTopographicLaboratoriesの
ReportETL−TR−72−１の中で報告されている
ものがある。

この角度測定装置は、等速回転体の周面に設け
られたスリツトが、ある固定された基準点に対し
て１回転するのに要する時間Ｔ１と、その基準点
から角度測定点まで回転するのに要する時間Ｔ２
を求め、360゜×（T2／T1）を演算することによつ
て、角度を求めるものである。

上記のような角度測定装置は、目盛盤を必要と
しないので測定が簡単であり、しかもその構成も
簡単であるという特徴を有するものである。

また、同レポートにおいては、等速回転体の回
転中心と、角度測定点の回転中心の偏心による誤
差を補償するために、いわゆる180゜対向読みにつ
いて言及している。

同レポートの方法においては、回転体の１回転
における等速回転性能が、その測角精度に大きく
影響する。したがつて、測角精度を高く維持する
ためには、回転体を駆動するモータの等速回転性
能が所定値以下にならないように、相当の注意を
払う必要がある。

回転体が１回転する間に１周期の回転むらがあ
つた場合には、180゜対向読みを採用すると、その
悪影響はキヤンセルされる傾向にある。一方、同
レポートの方式を我々が実験した結果、モータま
たは回転制御のための帰還検出系において、回転
体１回転について２周期の回転むらが存在するこ
とが判明した。したがつて、測角精度において
も、２周期の誤差カーブを描く結果が生じ、この
誤差は180゜対向読みを採用してもキヤンセルされ
ずに残るという問題がある。

本考案は、上記の従来の問題点に着目してなさ
れたもので、検出部を増加することなく、また簡
単な構成によつて、回転体が１回転する間に生じ
る２周期の回転むらを補正することができる装置
を提供することを目的とするものである。

この目的を達成するために、本考案は、上記タ
イプの角度測定装置において、被検出部を、等速
回転体の周上の異なる位置に２つ設け、この２つ
の被検出部を用いて上記時間Ｔ１，Ｔ２を求め、
これらの時間から被測定角度を演算するようにし
たものである。

以下、添附図面に示す実施例に基づいて本考案
を詳述する。第１図は、本考案の一実施例を示す
平面図であり、第２図は、第１図の−線から
見た縦断面図である。

回転体１は、２つの円板１ａ，１ｂで構成さ
れ、これらの回転軸１ｃを介してモータ３によつ
て等速回転するものであり、回転軸１ｃは、角度
測定装置の非可動部である基板２に軸支されてい
る。視準アーム４の回転軸は、回転軸１ｃとほぼ
一致するように設定されている。この視準アーム
４には、図示しない視準望遠鏡が固定され、視準
望遠鏡の角度と視準アーム４の角度とが一致する
ようになつている。

さらに、基板２上には、基準となる基準点Ｒ
１，Ｒ２が設けられ、これら基準点Ｒ１，Ｒ２は
それぞれ対になつた発光素子と受光素子とを有す
る。また、回転体１を構成する円板１ｂの外周部
には、回転軸１ｃの半径方向に向いたスリツト
SR１，SR２が設けられ、このスリツトSR１，
SR２は、回転体１の回転に伴い、基準点Ｒ１お
よびＲ２を構成する発光素子から受光素子に向か
う光路の中を、通過するようになつている。そし
て、回転体１が回転しているときに、スリツト
SR１，SR２がそれら光路を通過すると、各受光
素子がパルスを発生する。スリツトSR１とSR２
とは約90゜の間隔で設置されているが、これ以外
の角度の間隔で設置するようにしてもよい。

一方、視準アーム４の両端部には、角度測定点
Ｍ１，Ｍ２が設けられている。これら角度測定点
Ｍ１，Ｍ２には、基準点Ｒ１，Ｒ２と同様に、発
光素子と受光素子の組がそれぞれ設けられてい
る。これら発光素子と受光素子とは、円板１ａを
挾むように対向し、その円板１ａに設けられたス
リツトSM１，SM２が角度測定点Ｍ１，Ｍ２を
通過する度に、角度測定点Ｍ１，Ｍ２においてパ
ルスが発生する。また、スリツトSM１とSM２
とは約90゜の間隔で設置されている。

また、スリツトSM１とSR１とは周方向および
径方向の同一位置にあり、同様に、スリツトSM
２とSR２とも同一位置にある。したがつて、実
際にはスリツトが４つあるが、そのうちの２つが
対向しており、光学的には等価のスリツトは２つ
しかないので、実質的には、全体で２つのスリツ
トがあるのと同じである。すなわち、これらのス
リツトSM１，SM２とSR１，SR２は、角度測定
点Ｍ１，Ｍ２用、基準点Ｒ１，Ｒ２用に別個に設
けたものであるが、角度測定点Ｍ１，Ｍ２および
基準点Ｒ１，Ｒ２につき、同一の２つのスリツト
を用いることができる。また、スリツトSM１と
SM２との角度間隔は、90゜以外の角度であつても
よいし、スリツトSR１とSR２との角度間隔につ
いても、正確な値がわかつていなくてもよい。

第３図は、上記実施例に使用する回路の一例を
示すものであり、第４図は、第３図の要部の信号
波形を示すタイムチヤートである。

ここで、測定精度を向上させるには対向読み
（たとえば、あるスリツトが、１つの基準点から
その隣の角度測定点まで移動する時間と、残りの
基準点から残りの角度測定点まで移動する時間と
の平均をとる方法）を採用するが、以下の説明は
一方のみについて行なう。すなわち、各円板１
ａ，１ｂごとに２つのスリツトを使用するが、基
準点としてはＲ１のみを使用し、角度測定点とし
てはＭ１のみを使用したとして説明する。対向読
みを行なう際には、以下の説明に基づいて、さら
に基準点Ｒ２，角度測定点Ｍ２についても測定
し、所定の演算を実行した後、両者の平均をとれ
ばよい。

第３図において、Ｒ１出力信号と表示したもの
は、基準点Ｒ１における受光素子の出力信号であ
り、Ｍ１出力信号と表示したものは、角度測定点
Ｍ１における受光素子の出力信号である。また、
測定開始信号は、角度測定を開始するために、マ
イクロコンピユータ等から出力される信号であ
る。

Ｄフリツプフロツプ５は、測定開始信号を受け
ている間にＲ１信号を一段分周するものであり、
Ｄフリツプフロツプ６は、同様にＭ１信号を一段
分周するものである。また、RSフリツプフロツ
プ７は、Ｄフリツプフロツプ５の非反転出力信号
の立上りエツヂでセツトされ、Ｄフリツプフロツ
プ６の非反転出力信号の立上りでリセツトされる
ものである。さらに、RSフリツプフロツプ８は、
Ｄフリツプフロツプ５の反転出力信号の立上にリ
ツヂによつてセツトされ、Ｄフリツプフロツプ６
の反転出力信号の立上りによつてリセツトされる
ものである。Ｄフリツプフロツプ９は、Ｄフリツ
プフロツプ５の非反転出力信号を入力し、スリツ
トSR１が基準点Ｒ１を通過してから、次に同じ
スリツトSR１が通過するまでの時間、すなわち
回転体１の１回転時間の間、パルスを出力するも
のである。

また、カウンタ１４は、RSフリツプフロツプ
７が出力している間、すなわち、スリツトSR１
が基準点Ｒ１を通過してから、スリツトSM１が
角度測定点Ｍ１を通過するまでの間、クロツクパ
ルスをカウントするものである。カウンタ１５
は、RSフリツプフロツプ８が出力している間、
すなわち、スリツトSR２が基準点Ｒ１を通過し
てから、スリツトSM２が角度測定点Ｍ１を通過
するまでの間、クロツクパルスをカウントするも
のである。カウンタ１６は、回転体１が１回転す
る時間に対応したパルス数をカウントするもので
ある。

マイクロコンピユータ１７は、カウンタ１４，
１５の出力を加算し、その平均をとり、この時間
をＴ２とし、また、カウンタ１６の出力をＴ１と
したときに、360゜×（T2／T1）を演算するもので
ある。この演算結果が、測角値である。なお、符
号１０はクロツク信号発生回路、符号１１，１
２，１３はAND回路である。

第５図は、上記のように角度測定した場合に、
そのときの測定誤差が補償される原理を示したも
のであり、たとえば、スリツト間隔を90゜として
90゜の挾角をセオドライトの各位置で測定した誤
差カーブである。ここで実線のカーブは、従来方
法による誤差カーブ（第３図において、RSフリ
ツプフロツプ８、AND回路１２およびきウンタ
１５を使用しないで測定した場合に生じる誤差カ
ーブであつて、RSフリツプフロツプ７、AND回
路１１およびカウンタ１４で構成される系が原因
で発生する誤差カーブ）である。また、図中、破
線のカーブは、２つ目のスリツトSR２およびSM
２を使用して測定した場合の誤差カーブ（第３図
において、RSフリツプフロツプ８、AND回路１
２およびカウンタ１５で構成される系が原因で発
生する誤差カーブ）である。

ところで、第１〜４図に示した実施例は、第５
図の実線の誤差カーブと、破線のそれとが加えら
れて測定されるものであり、これら２つのカーブ
の位相は90゜ずれている。このために、そのとき
の誤差は理想的には零とすることができるもので
ある。

また、第６図は、Ｒ１出力信号の位相がＭ１出
力信号の位相よりも少し遅れた場合であつて、第
４図の場合と比較すると、Ｒ１，Ｍ１の各出力信
号の位相関係が逆転した場合を示すタイムチヤー
トである。このときに、カウンタ１４と１５との
各出力を単純に平均して２で割つたのでは、実際
とは異なる測角値になる。したがつて、このよう
にカウンタ１５の内容がカウンタ１４の内容より
も所定値以上大きい場合には、カウンタ１４，１
５の内容を加算して２で割つた後に、180゜を加え
るようにすればよく、これによつて真の測角値を
得ることができる。このような場合に対処するた
めには、上記手法が盛込まれたルーチンを、マイ
クロコンピユータ１７のプログラムに加えておけ
ばよい。

なお、第４図に示した測定開始信号を発生させ
るタイミングをいつに設定するかは重要である
が、Ｒ１出力信号が不等間隔で発生しているの
で、この性質を利用して、角度測定の前段階にお
いて従来技術によつて、上記タイミングを適切に
得ることができる。これは、独立した回路、また
はマイクロコンピユータ５０を使用することによ
つて、上記タイミングを得るようにしてもよい。

上記のように、本考案は、従来の角度測定装置
と比較すると、機構的には、回転体にスリツトを
１つ追加するだけで、その回転体の１回転におけ
る２周期の回転むらを充分に補正することができ
るので、高精度の測角を行なうことができるとい
う効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す平面図、第２
図は第１図の−線から見た縦断面図、第３図
は上記実施例に使用する回路の一例を示したもの
第４図は上記実施例のタイムチヤート、第５図は
本考案の原理を示す図、第６図は上記実施例にお
ける他のタイムチヤートを示す図である。１……回転体、１ａ，１ｂ……円板、２……基
板、３……モータ、４……視準アーム、５，６…
…Ｄフリツプフロツプ、７，８……RSフリツプ
フロツプ、１０……クロツク信号発生回路、１
４，１５，１６……カウンタ、１７……マイクロ
コンピュータ、Ｒ１，Ｒ２……検出点としての基
準点、Ｍ１，Ｍ２……検出点としての角度測定
点、SR１，SR２，SM１，SM２……被検出点と
してのスリツト。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

等速回転体の周部に設けた被検出部が、固定さ
れた基準点を基準にして１回転するのに要する時
間Ｔ１と、前記基準点と角度測定点との間を回転
するのに要する時間Ｔ２を求め、360゜×（T2／
T1）を演算することによつて被測定角度を求め
る角度測定装置において、上記等速回転体の周上
の異なる位置に、２つの被検出部を設け、この２
つの被検出部を用いて上記時間Ｔ１，Ｔ２を求
め、これらの時間から被測定角度を演算する角度
測定装置。