(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基台と、該基台に回動自在に載置された回転台と、上記基台に対する回転台の回動角度を検出する第１のエンコーダと、上記回転台上に載置され、引き出された線状体の長さを検出する第２のエンコーダと、上記回転台上に載置され、回転台の指向方向にレーザ光線を放射するレーザ光源と、上記レーザ光線を受光する光電変換素子および該光電変換素子の出力に基づいて光線を再放射する応答装置を備えて上記線状体が結合された先鋭な先端部を有する探触子と、上記回転台において上記応答装置より再放射された光線を受光したときの角度データおよび長さデータを格納する記憶手段とを具備し、
上記線状体は、その先端が探蝕子の可及的先端に近い位置に結合されて、結合位置を中心として回動し、上記光電変換素子は、上記線状体に取り付けられて上記線状体とともに回動することを特徴とする部屋の寸法測定装置。
【請求項２】
探蝕子の可及的先端を回動の中心とするクランクと、該クランクと線状体との間に結合された結合部材とを有し、該結合部材に光電変換素子を取り付けたことを特徴とする請求項１に記載の部屋の寸法測定装置。
【請求項３】
レーザ光線を交流信号で変調して放射し、応答装置の光電変換素子より出力される交流成分をそれぞれ増幅する増幅器を具備し、該増幅器の出力に基づいて上記応答装置より再放射させることを特徴とする請求項１に記載の部屋の寸法測定装置。
【請求項４】
レーザ光線を受光する光電変換素子が、接近して配置された１対の光センサより成り、両センサの出力レベルが等しくなったとき、レーザ光線の中心が上記１対の光センサの中心に照準したものと判断する手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の部屋の寸法測定装置。
【請求項５】
基台と、該基台に回動自在に載置された回転台と、上記基台に対する回転台の回動角度を検出する第１のエンコーダと、上記回転台上に載置され、引き出された線状体の長さを検出する第２のエンコーダと、上記回転台上に載置され、回転台の指向方向にレーザ光線を放射するレーザ光源と、上記レーザ光線を入射方向へ反射させる小さいプリズムより成る応答装置を備えて上記線状体が結合された先鋭な先端部を有する探触子と、上記回転台において上記応答装置より反射された光線を受光したときの角度データおよび長さデータを格納する記憶手段とを具備し、
上記線状体は、その先端が探蝕子の可及的先端に近い位置に結合されて、結合位置を中心として回動し、上記プリズムは、上記線状体に取り付けられて上記線状体とともに回動することを特徴とする部屋の寸法測定装置。
【請求項６】
探蝕子の可及的先端を回動の中心とするクランクと、該クランクと線状体との間に結合された結合部材とを有し、該結合部材にプリズムを取り付けたことを特徴とする請求項５に記載の部屋の寸法測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、主として、畳の新作や絨毯の敷き込みに際して、部屋に適合するように畳や絨毯の寸法を正確に割り出すために利用する部屋の寸法測定装置に関し、特に、手間をかけずに正確に測定し得るように構成したものである。
【０００２】
【従来の技術】
部屋に畳や絨毯を敷き込む際に、表記された部屋の面積と実面積が同じであるとは限らないので、施工に際して、予め部屋の実寸法を測定し、その測定結果に基づいて部屋の形状に合わせて畳や絨毯を裁断加工していた。
【０００３】
部屋の実寸法は、巻尺や物差しにより手作業で測定していたので、経験と熟練を要し、多くの時間と労力を費やす作業であり、しかも、長さを正確に測定できても、隅部の角度をも正確に測定することは困難であった。
【０００４】
そこで、経験や熟練を要することなく、誰でも短時間に部屋の寸法を正確に測定でき、かつ、持ち運びが便利な測定手段を得たいという要望があり、このような要望を満たすために、基台と、この基台に回動自在に載置された回転台と、この回転台上に載置され、基台に対する回転台の回動角度に比例した数のパルスを発生する第１のエンコーダと、回転台上に載置され、引き出されたワイヤーの長さを検出する第２のエンコーダと、回転台上に載置され、回転台の指向方向に可視レーザ光線を放射するレーザ光源と、指向方向に存在する測定すべき基準点にワイヤーの先端部を合わせたときの角度データおよび長さデータを格納する記憶手段とを具備する部屋の寸法測定装置が、特開平６−３４３７１号公報において既に提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、先に提案された寸法測定装置においては、長さデータを得るために第２のエンコーダよりテープを引き出して、測定すべき基準点にテープの先端部を合わせ、測定すべき基準点にレーザ光線の照準を合わせ、そのときに、第２のエンコーダより長さのデータを得るとともに、第１のエンコーダより角度データを得ているが、回転台の指向方向（レーザ光線の方向）と引き出されたテープの先端方向とを正確に一致させることは困難である。特に、テープを長く引き出した場合には、回転台の僅かな回動でもレーザ光線の輝点が大きく振れるのでテープの先端に照準を合わせ難く、正確な角度データを得るために手間がかかり時間を費やしていた。
【０００６】
このように、先に提案された寸法測定装置によると、正確な長さデータを得ることはできても、正確な角度データを得るために手間がかかる。そこで、この発明の寸法測定装置は、正確な角度データを手間をかけずに容易に得るために考えられたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明の部屋の寸法測定装置は、基台２と、この基台２に回動自在に載置された回転台１と、基台２に対する回転台１の回動角度を検出する第１のエンコーダ11と、回転台１上に載置され、引き出された線状体17の長さを検出する第２のエンコーダ13と、回転台１上に載置され、回転台１の指向方向にレーザ光線15を放射するレーザ光源５と、レーザ光線15を受光する光電変換素子45およびこの光電変換素子45の出力に基づいて光線を再放射する応答装置を備えて線状体17が結合された先鋭な先端部41を有する探触子4aと、回転台１において上記応答装置より再放射された光線を受光したときの角度データおよび長さデータを格納する記憶手段とを具備し、線状体17は、その先端が探蝕子4aの可及的先端に近い位置に結合されて、結合位置を中心として回動し、光電変換素子54は、線状体17に取り付けられて線状体17とともに回動するように構成されている。
【０００８】
また、この発明の部屋の寸法測定装置は、
基台２と、この基台２に回動自在に載置された回転台１と、基台２に対する回転台１の回動角度を検出する第１のエンコーダ11と、回転台１上に載置され、引き出された線状体17の長さを検出する第２のエンコーダ13と、回転台１上に載置され、回転台１の指向方向にレーザ光線15を放射するレーザ光源５と、このレーザ光線15を入射方向へ反射させる小さいプリズムより成る応答装置を備えて線状体17が結合された先鋭な先端部41を有する探触子4aと、回転台１において応答装置より反射された光線を受光したときの角度データおよび長さデータを格納する記憶手段とを具備し、線状体17は、その先端が探蝕子4aの可及的先端に近い位置に結合されて、結合位置を中心として回動し、プリズムは、線状体17に取り付けられて線状体17とともに回動するように構成することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
この発明の部屋の寸法測定装置は、図１に示すように、３本の脚21を有する円形の基台２と、この基台２にベアリング22を介して回動自在に載置された円形の回転台１とを備え、円形の基台２には、同心状に歯車23が固定されており、回転台１には、歯車23と噛み合って回転台１自体をいずれの方向にも回転させるモータ14と、回転台１の回転角度を検出するインクリメンタル形の第１のエンコーダ11と、引き出されたワイヤーまたはテープなどの線状体17の長さを検出するインクリメンタル形の第２のエンコーダ13と、回転台１の指向方向（線状体17の真の引出方向）に可視レーザ光線15を放射するレーザ光源５と、信号処理回路を組み込んだ回路基板30と、光センサ16と、これらの装置全体を動作させる蓄電池19などが取り付けられている。
【００１０】
第１のエンコーダ11は、基台２の歯車23と噛み合う小歯車12を有し、回転台１を回転させたときに増速回転させられて、一定角度回転するごとに２相のパルスを発生する。
【００１１】
また、第２のエンコーダ13は、スプリングによって線状体17を巻き込んでおり、この線状体17を引き出したり引っ込めたりすると、線状体17が一定距離移動するごとに２相のパルスを発生する。
【００１２】
この線状体17の先端には、応答装置を備えた探触子4aが結合されている。この探触子4aは、図２に示すように、先鋭な先端部41を有し、後端が開口された角錐形の箱体で、可及的に先端に近い位置を支点43として回動できるクランク状の回動部材42と、このクランク状の回動部材42と線状体17との間に結合された結合部材44と、この結合部材44に取り付けられたレーザ光線を受光するフォト・トランジスタ等の光センサ45と、この光センサ45でレーザ光線を受光したときに、受光方向へ赤外線を再放射するＬＥＤ46とを備えている。このＬＥＤ46は、結合部材44に取り付ける必要はなく、探触子4aに取り付ければよいのである。
【００１３】
信号処理回路は、図３に示すように、装置全体を制御するＣＰＵ31と、第１のエンコーダ11から発生する２相のパルスを計数する第１のアップ・ダウン・カウンタ36と、第２のエンコーダ13から発生する２相のパルスを計数する第２のアップ・ダウン・カウンタ37と、これら２つのカウンタ36、37の計数値、光センサ16の出力をＣＰＵ31に入力し、モータ14を制御するするＰＩＯ32と、処理プログラムを格納したＲＯＭ33と、データを一時的に格納するＲＡＭ34と、外部の装置４とデータの交換を行なうためのＳＩＯ35などで構成されている。
【００１４】
この他に、「初期設定」、「高速回転」、「低速回転」などの信号を発生して、光線により光センサ16へ入力するリモコン装置（図示せず）が付属している。
【００１５】
次に、このように構成された実施形態の装置により部屋の寸法を測定する手順を説明する。
【００１６】
まず、図４に示すように、部屋のほぼ中央（★印）に測定装置本体Ａを設置し、レーザ光源５より放射される可視レーザ光線15の放射方向を最初の測定点（●印）の少し左側に指向させる。
【００１７】
そして、リモコン装置を操作して、「部屋に基準サイズ(五八、三六、本間)」、「部屋の大きさ(畳数)」などの測定に必要な条件を入力して「初期設定」する。このとき、「現場名」、「部屋番号」、「畳の種類」などのデータを同時に入力しておくことができる。
【００１８】
この入力された初期設定条件により、測定点数は、通常の間中測定であれば４畳半で１２個所、６畳で１４個所、小間中測定であれば４畳半で２４個所、６畳で２８個所と設定される。この初期設定において、２つのアップ・ダウン・カウンタ36、37の計数値は零にクリアされる。
【００１９】
第２のエンコーダ13から線状体17を引き出して、探触子4aの先端部41を最初の測定点（●印）に合わせたのち、リモコン装置を操作し、モータ14を制御して回転台１を右方向に低速度で回転させる。
【００２０】
そして、回転台１のレーザ光源５から放射されたレーザ光線15が、探触子4aを横切ったときに、レーザ光線15が応答装置の光センサ45へ入射するので、入射した瞬間にＬＥＤ46より赤外線を入射方向に再放射させる。
【００２１】
このようにして、探触子4aの応答装置のＬＥＤ46より赤外線を再放射されるまでの期間中に、回転台１においては、第１のエンコーダ11から発生する２相のパルスを第１のアップ・ダウン・カウンタ36で計数し続け、また、第２のエンコーダ13から発生する２相のパルスを第２のアップ・ダウン・カウンタ37で計数し続けている。
【００２２】
そして、応答装置のＬＥＤ46より再放射された赤外線を回転台１の光センサ16で受光した瞬間に、第１のアップ・ダウン・カウンタ36の計数値および第２のアップ・ダウン・カウンタ37の計数値を、それぞれ最初の測定点の角度データおよび長さデータとしてＲＡＭ34に格納する。
【００２３】
次に、探触子4aの先端部41を右隣の２番目の測定点（○印）に合わせて待機していると、回転台１が回動し続けて、レーザ光線15が探触子4aを横切って応答装置の光センサ45へ入射すると、入射した瞬間にＬＥＤ46より赤外線を入射方向に再放射させる。回転台１においては、２度目の再放射された赤外線を回転台１の光センサ16で受光した瞬間に、第１のアップ・ダウン・カウンタ36の計数値および第２のアップ・ダウン・カウンタ37の計数値を、それぞれ２番目の測定点の角度データおよび長さデータとしてＲＡＭ34に格納する。
【００２４】
同様に、探触子4aの先端部41を右隣の測定点に順次に合わせて、各測定点ごとの角度データおよび長さデータをＲＡＭ34に格納する。そして、初期設定した条件の測定点数のデータをＲＡＭ34に格納し終わると測定が完了する。
【００２５】
このような操作を測定すべき各部屋において実行し、各部屋のデータをＲＡＭ34に収集する。
【００２６】
そして、この測定装置本体ＡをＳＩＯ35を介してパーソナル・コンピュータなどの外部機器４に接続して、ＲＡＭ34に格納されている各データを部屋ごとに読み出して、外部機器４により座標変換の処理を行なう。
【００２７】
ＲＡＭ34に格納されているデータは、測定装置本体Ａが設置された場所を中心とする極座標データであって、図５に示すように、各辺Ｌ1〜Ｌnの大きさと、２辺に挟まれた挟角θ2〜θn(ただし、ｎは測定点数)であるから、対辺の長さＳi（ただし、ｉ＝２以上の整数）は、
Ｓi＝｛Ｌ12＋Ｌi2−２Ｌ1・Ｌi・ｃｏｓθi｝1/2
により求めることができ、
また、Ｌ1、ＬiおよびＳiによりつくられる３角形におけるＬ1とＳiとの未知の挟角φiは、
ｃｏｓφi＝（Ｌ12＋Ｓi2−Ｌi2）／(２Ｌ1・Ｓi)
より、
φi＝ｃｏｓ-1｛(Ｌ12＋Ｓi2−Ｌi2)／(２Ｌ1・Ｓi)｝
により求めることができる。このようにして、部屋の実際の形状を測定することができる。
【００２８】
また、ＸＹ座標系に変換して表現する場合には、たとえば、部屋の上辺の両端(Ｌ1、θ1およびＬ3、θ3)を結ぶ直線をＸ軸にとり、これに垂直で(Ｌ1、θ1)を通る直線をＹ軸にとると、各点(Ｌi、θi)は、点(ｘｉ、ｙｉ）として、
ｘi＝Ｌ1ｃｏｓφ3−Ｌiｃｏｓ(θi＋φ3)
ｙi＝Ｌ1ｓｉｎφ3−Ｌiｓｉｎ(θi＋φ3)
により求めることができる。
【００２９】
以上で説明したように、線状体17の先端が、クランク状の回動部材42および結合部材44を介して探触子4aの先端に近い位置に回動自在に結合され、かつ、結合部材44に光センサ45を設けているので、探触子4aの方位が線状体17に対して傾いても、探触子4aの先端部41および光センサ45が、線状体17を延長した直線上に常に配置されることになるので、正確な角度データを得ることができる。
【００３０】
（第２の実施の形態）
第１の実施の形態においては、線状体17の先端に結合された探触子4aの応答装置に単一の光センサ45にレーザ光線15が入射したときに、ＬＥＤ46より赤外線を再放射させている。しかし、探触子4aが測定装置Ａより大きく離れた場合には、単一の光センサ45によっては可視レーザ光線15の中心位置を検知することが困難になる。
【００３１】
そこで、応答装置には、図６に示すように、横方向に接近して配置した２つの光センサ45R、45Lと受光信号処理回路を設ける。可視レーザ光線15の中心が、いずれか一方の光センサ（45Rまたは45L）に偏倚して入射すると、両光センサ45R、45Lの出力レベルが偏倚に対応して相違し、図７に示すように、入射状態に応じて出力信号Ｐ、Ｑを発生する。受光信号処理回路において、２つの光センサ45R、45Lの出力レベルを比較し、両出力レベルが等しくなったとき、レーザ光線15の中心が２つの光センサ45R、45Lの中心に照準したものと判断して、応答装置のＬＥＤ46より赤外線を放射させる。
【００３２】
（第３の実施の形態）
明るい場所で測定する場合には、周囲の光線がレーザ光線15よりも明るくなると応答装置の光センサ45、45R、45Lでレーザ光線15を検出することが困難になる。このような問題を回避するために、回転台１に設けられたレーザ光線15を放射するレーザ光源５に、変調回路と、一定の周波数のパルスを発生するパルス発生回路とを設け、パルス発生回路の出力でレーザ光源５を変調することにより、放射されるレーザ光線15を一定の周波数でパルス変調することができる。
【００３３】
パルス変調されたレーザ光線を光センサ45、45R、45Lで受光すると、光センサより交流成分を含む出力を発生するので、この交流成分を増幅することによりレーザ光線の検出性能を向上させることができる。
【００３４】
（第４の実施の形態）
以上で説明した各実施の形態においては、測定を開始すると、回転台１が連続的に回動し、探触子4aの先端部41を順次に右隣の測定点に合わせているが、探触子4aの先端部41を測定点に合わせるタイミングが狂う場合がある。
【００３５】
そこで、回転台１において、探触子4aから再放射された赤外線を受光した瞬間に、カウンタ36、37の計数値を測定点の角度データおよび長さデータとしてＲＡＭ34に格納すると、回転台１の回動を一旦停止させるように構成する。
【００３６】
そして、探触子4aの先端部41を次の測定点に合わせて確認したのち、リモコン装置を操作して「回動開始」の信号を回転台１に送信し、回転台１で「回動開始」の信号を受信すると、回転台１の回動を再開させる。
【００３７】
あるいは、回転台１において、探触子4aから再放射された赤外線を受光した瞬間に、カウンタ36、37の計数値を測定点の角度データおよび長さデータとしてＲＡＭ34に格納して回転台１の回動を一定時間停止させ、その後、自動的に回動を再開させるように構成してもよいのである。
【００３８】
（第５の実施の形態）
以上で説明した各実施の形態においては、探触子4aに設けた応答装置として光センサおよびＬＥＤを設けているが、光センサおよびＬＥＤの代わりに、入射方向へ光線を反射させる小さいプリズムを設けてもよいのである。
【００３９】
（その他の実施の形態）
以上で説明した各実施の形態においては、収集した各部屋のデータをＲＡＭ34に格納し、ＳＩＯ35を介してパーソナル・コンピュータなどの外部機器４に出力しているが、図８に示すように、ＲＡＭ34およびＳＩＯ35の代わりに、ＣＰＵ31から引き出されたバスにソケット39を接続し、このソケット39にメモリＩＣを内蔵したＩＣカード38を装着し、収集した各部屋のデータをこのＩＣカード38のメモリＩＣに格納する。
【００４０】
そして、全ての部屋のデータを収集し終わると、ソケット39からＩＣカード38を外して、パーソナル・コンピュータなどに接続し、収集したデータを転送して処理することができる。
【００４１】
また、図３に示すように、測定装置に小型のプリンタ７を設けて、ＳＩＯ35を介して接続し、測定したデータをプリンタ７によって印字させるように構成しておくと、測定現場で極座標データを知ることができる。
【００４２】
さらに、ＣＰＵ31によって、測定した極座標データをＸＹ座標系に変換するように構成しておくと、プリンタ７によってＸＹ座標系に変換されたデータを印字させることが可能である。
【００４３】
この印字出力としては、基準点を原点として、各測定点をＸＹ座標系で表現したものの他に、畳やタイルを敷き込むに際には、畳やタイルのように標準寸法が決まっているものを基準とし、標準寸法からの偏差値で表現したデータを印字させてもよいのである。
【００４４】
以上の各実施の形態においては、エンコーダ11、13としてインクリメンタル形のエンコーダを使用しているが、アブソリュート形のエンコーダを使用してもよく、その場合には２つのカウンタ36、37を設ける必要はなく、アブソリュート形のエンコーダを直接ＰＩＯ32に接続すればよいのである。
【００４５】
また、回転台１の指向方向に放射するレーザ光線15として、放射状態を確認できる可視光のレーザ光線を使用しているが、赤外域のレーザ光線を使用しても同様に動作させることができる。
【００４６】
【発明の効果】
以上の実施の形態に基づく説明から明らかなように、この発明の部屋の寸法測定装置は、持ち運びが容易であり、経験や熟練を要することなく、誰でも短時間に部屋の寸法を手間をかけずに正確に測定できる。
【００４７】
さらに、回転台１の指向方向（線状体17の真の引出方向）にレーザ光線15を放射して、そのレーザ光線15を回動させて線状体17の先端に結合した探触子4aの光センサ45、45R、45Lへ入射させることにより、手間をかけずに、測定誤差が著しく少ない正確な角度データを得ることができる。
【００４８】
特に、探触子4aに設ける応答装置において、レーザ光線を受光する光電変換素子（光センサ45、45R、45L）を線状体17またはその延長線の上に配置することにより正確な角度データを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の部屋の寸法測定装置の第１の実施形態を分解して示した斜視図、
【図２】図１に示す装置における線状体の先端に結合した探触子を示す斜視図、
【図３】図１に示す装置の信号処理回路を示すブロック図、
【図４】図１に示す装置によって部屋のデータを得る状況を示す平面図、
【図５】図１に示す装置によって得たデータに基づいて部屋の寸法を算出する状況を示す平面図、
【図６】この発明の第２の実施形態で使用する探触子の平面図、
【図７】この発明の第２の実施形態における１対の光センサの出力を示す波形図、
【図８】この発明の装置のその他の実施形態の回路を示すブロック図である。
【符号の説明】
１  回転台
２  基台
4a  探触子
５  レーザ光源
７  プリンタ
11  第１のエンコーダ
13  第２のエンコーダ
14  モータ
15  レーザ光線
16  光センサ
17  線状体
31  ＣＰＵ
32  ＰＩＯ
33  ＲＯＭ
34  ＲＡＭ（記憶手段）
36、37  アップ・ダウン・カウンタ
38  ＩＣカード
39  ソケット
41  先端部
45  光センサ
46  ＬＥＤ
【図１】
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【図４】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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