(57)【要約】  本発明は、移動可能なユニット（２０）を有している、直交ＸＹＺ系の（0,0,0）に置かれる測量器（１０）を操作する方法に関し、前記測量器は、基本的には水平な第一軸（５０）の周囲と、基本的には垂直な第二軸（９０）の周囲とを制御可能に回転できる照準線（１２８）を画定していて、前記第二軸（９０）は真の垂直軸から偏移するように概略的に位置決めされていて、また前記第一軸（５０）は第二軸（９０）に直交している状態から偏移する測量器の操作方法において；  測量器操作方法が、機器及び/又はその配置に関係している以下の誤差群の少なくとも一つを測量する段階を具備していて；前記誤差群は、a）第一軸(５０)と第二軸との間の９０°からの偏差の関数としてのトラニオン軸誤差Ｔ   と；b）照準線（１２８）と、第一軸（５０）に関し垂直な角度との間の偏差になっている、   水平視準誤差ＣＨと；c）同一な線を通る垂直線に関連し機器の傾斜を画定している二つの離れた角度値になっ   ている、成分ＰＩとＰIIとにより画定される全体垂直誤差と；から成り、また、前記操作方法は、e）機器を照準化するとき、配向を連続的に制御している状態でこれらの測量値を使用し   ている。  本発明は、測量器用の操作方法と誤差補正システムとともに使用するための測量器にも関する。
2007521480.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動可能なユニット（２０）を有している、直交ＸＹＺ系の（0,0,0）に置かれる測量器を操作する方法であって、前記測量器は、基本的には水平な第一軸（５０）の周囲と、基本的には垂直な第二軸（９０）の周囲とを制御可能に回転できる照準線（１２８）を画定して、前記第二軸（９０）は真の垂直軸から偏移するように概略的に位置決めされていて、また前記第一軸（５０）は第二軸（９０）に直交している状態から偏移する測量器を操作する方法において；
測量器操作方法が、機器及び/又はその位置に関係している以下の誤差群の少なくとも一つを測量する段階を具備していて；
前記誤差群は、
a）第一軸（５０）と第二軸との間の９０°からの偏差の関数としてのトラニオン軸誤差   Ｔと；
b）照準線（１２８）と、第一軸（５０）に関し垂直な角度との間の偏差になっている、   水平視準誤差ＣＨと；
c）同一な線を通る垂直線に関連し機器の傾斜を画定している二つの離れた角度値になっ   ている、成分ＰＩとＰIIとにより画定される全体垂直誤差と；から成り、
また、前記操作方法は
d）機器を照準化するとき、配向を連続的に制御している状態でこれらの測量値を使用し   ている、
測量器を操作する方法。
【請求項２】
機器の配向を制御するためのマイクロプロセッサを具備している制御器を使用して調整が実施される、請求項１に記載の測量器を操作する方法。
【請求項３】
前記制御器は、
面上に二点ＡとＢとを画定する段階と；
角度Θと、高さＺ０と、角度Ｈ０とを計算する段階であって、Θは機器７１０（0,0,0）を通るＹＺ面内の前記任意の線の投影とＺ軸との間の対頂角になっていて、高さＺ０は前記投影がＺ軸と交差する場所の高さになっていて、また角度Ｈ０は、Ｙ軸と、ＡとＢとの間の線の投影に垂直な線との間のＸＹ面内の角度になっている；また、
機器の移動を制御するためこれらの値を使用している段階と；
を使用して二点間の任意の直線を追跡している時に、測量された誤差を自動的に補正するようになっている、請求項２に記載の測量器を操作する方法。
【請求項４】
任意の水平角Ｈにおいて照準化するとき、線Ａ−Ｂ上の一点に対応する対頂角Ｖは、Ｚ０と、Ｈ０と、Θとから計算され、この値Ｖは次に垂直サーボモータへの基準入力値として使用される、その結果、水平照準化用のノブを操作しているとき、機器が前記二点間の直線を追跡するように垂直照準を制御するようになっている、請求項３に記載の測量器を操作する方法。
【請求項５】
任意の対頂角Ｖにおいて照準化するとき、線Ａ−Ｂ上の一点に対応する水平角Ｈはその場合、Ｚ０と、Ｈ０と、Θとから計算され、この値Ｈは水平サーボモータへの基準入力値と同一の入力値として使用される、その結果、垂直照準化用のノブを操作しているとき機器が前記二点間の直線を追跡するようになっている、請求項３に記載の測量器を操作する方法。
【請求項６】
前記制御器は、
面上の少なくとも二点の位置を測量することにより面配向を画定する段階と；
所望の高さの値ｈを入力する段階と；
ＸＹ面内の所望の水平線の投影に対して垂直な角度Ｈ０を計算する段階と；
いずれかの水平角Ｈに対し対応する対頂角Ｖを計算し、またこの値を垂直サーボを制御するために使用する段階と；
を使用して面上の水平直線を追跡している時、測量された誤差を自動的に補正するようになっている、請求項２に記載の測量器を操作する方法。
【請求項７】
移動可能なユニット（２０）の照準は、垂直及び水平なサーボモータを使用していることとその場合に水平サーボモータは前記誤差を補正するために制御されることとにより実施されていて、その結果、垂直照準化用のノブが操作されるとき、照準は垂直線を追跡するようになっている、請求項２に記載の測量器を操作する方法。
【請求項８】
測量器（１０）を操作する方法であって、前記測量器は、第一軸（５０）の周囲と第二軸（９０）の周囲とを制御可能に回転できる移動可能なユニット（２０）を有していて、  前記第二軸（９０）は、真の垂直軸から偏移するように概略的に位置決めされ、また前記第一軸（５０）は第二軸（９０）に対して直交している状態から偏移する測量器を操作する方法において；
a）前記移動可能なユニット（２０）の所望の水平配向を表示する、水平基準値（ＲＨ     ）を設定している段階と；
b）前記第二軸（９０）の周囲の現在の回転配向を表示する、水平配向値（ＨＳ）を検     知している段階と；
c）前記移動可能なユニット（２０）の水平配向偏差を表示する、水平配向補正値（Ｈ     ＥＣ）を受信している段階であって；
前記水平配向補正値（ＨＥＣ）は、横方向の垂直誤差値（ＰＩと；Ｐ´Ｉ）に従属     して発信され；前記横方向の垂直誤差値（ＰＩと；Ｐ´Ｉ）は前記移動可能なユニ     ット（２０）の前記水平配向に従属していて；そして、
前記受信した水平配向補正値（ＨＥＣ）は、前記第一軸（５０）の周囲を旋回して     いる結果として生ずる水平配向偏差を補正するように移動可能なユニット（２０）     の垂直配向（Ｖ）に従属している受信段階と；
d）前記検知された水平配向値（ＨＳ）と、前記水平配向補正値（ＨＥＣ）とに対応し     て、前記移動可能なユニット（２０）の現在の水平配向を表示する水平位置決め値     （Ｈ）を発信している段階と；
e）前記水平位置の値（Ｈ）と前記水平基準値（ＲＨ）とに従属する水平誤差値（ｅH）     を発信している段階と；
f）前記水平誤差値（ｅH）に従属して移動可能なユニット（２０）の水平配向を自動的     に制御している段階と；
から成る前記操作方法。
【請求項９】
前記水平誤差値（eＨ）が所定の閾値（ＤＦ）よりも小さくなるまで、請求項８に記載の前記ｂ）−ｆ）の段階を反復する段階ｇ）をさらに具備している、請求項８に記載の操作方法。
【請求項１０】
前記水平配向補正値（ＨＥＣ）は、予測された横方向の垂直誤差値（Ｐ´Ｉ）に依存していて；また、
予測された横方向の垂直誤差値（Ｐ´Ｉ）は、前記検知された水平配向値（ＨＳ）に従属して発信される、請求項８あるいは９に記載の操作方法。
【請求項１１】
前記水平配向補正値（ＨＥＣ）は、測量された横方向の垂直誤差値（ＰＩ）に対応して発信され；前記測量された横方向の垂直誤差値（ＰＩ）は、横方向の垂直誤差値（ＰＩ）がゼロから偏移するとき、移動可能なユニット（２０）の水平位置に固有に従属するようになっている、請求項８あるいは９に記載の操作方法。
【請求項１２】
請求項８に記載の前記段階ｂ）と、ｄ）と、ｅ）とｆ）とが第一次の反復回数で実行され；また、前記水平配向補正値（ＨＥＣ）は第二次の反復回数で更新され；前記第二次の反復回数は前記第一次の反復回数よりも少なくなっている、請求項８、９、１０あるいは１１のいずれか一項に記載の操作方法。
【請求項１３】
前記横方向の垂直誤差値は、前記第二次の反復回数で更新される、請求項９、１０あるいは１１に従属する、請求項１２に記載の操作方法。
【請求項１４】
前記所定の閾値（ＤＦ）は、１０角度秒よりも小さい、請求項８−１３のいずれか一項に記載の操作方法。
【請求項１５】
前記所定の閾値（ＤＦ）は、１角度秒よりも小さい、請求項８−１３のいずれか一項に記載の操作方法。
【請求項１６】
前記移動可能なユニット（２０）の垂直配向（Ｖ）を変更するように、前記移動可能なユニット（２０）が前記第一軸（５０）の周囲を旋回している段階をさらに具備している、請求項８−１５のいずれか一項に記載の操作方法。
【請求項１７】
移動可能なユニット（２０）の前記垂直配向（Ｖ）は、縦方向の垂直誤差値（ＰIIと；Ｐ´II）に基づいて生成され；前記縦方向の垂直誤差値（ＰIIと；Ｐ´II）は、前記移動可能なユニット（２０）の前記水平配向に従属するようになっている、請求項８−１６のいずれか一項に記載の操作方法。
【請求項１８】
第一軸（５０）の周囲と、第二軸（９０）の周囲とを制御可能に回転できる移動可能なユニット（２０）を有している測量器（１０）を操作する方法であって、前記第二軸（９０）は真の垂直軸から偏移するように概略的に位置決めされていて、また前記第一軸（５０）は第二軸（９０）に直交している状態から偏移する操作方法において；
前記測量器（１０）の照準線（１２８）の照準の水平方向成分が第一磁針方角に向けられるように前記移動可能なユニット２０の所望する第一水平配向を設定する段階と；
前記測量器（１０）の前記照準線（１２８）の照準の前記水平方向成分が第二磁針方角に向けられるまで、前記移動可能なユニット（２０）の垂直配向（Ｖ）を変更するように前記移動可能なユニット（２０）を前記第一軸（５０）の周囲に旋回する段階であって；前記第二磁針方角は前記第一磁針方角から偏移している、旋回段階と；
水平配向補正値（ＨＥＣ）に対応して前記移動可能なユニット（２０）の現在の水平配向を表示する水平位置決め値（Ｈ）を生成する段階であって；前記水平配向補正値（ＨＥＣ）は前記第一軸（５０）の周囲を旋回している結果として生ずる水平配向偏差を補正するように、移動可能なユニット（２０）の垂直配向（Ｖ）に従属するようになっている、生成段階と；
前記第二磁針方角が前記第一磁針方角に向き合うように前記水平位置決め値（Ｈ）に従属して移動可能なユニット（２０）の水平配向を自動的に制御する段階と；
から成る前記操作方法。
【請求項１９】
第一軸（５０）の周囲と、第二軸（９０）の周囲とを制御可能に回転できる移動可能なユニット（２０）を有している測量器（１０）を操作する方法であって、前記第二軸（９０）は真の垂直軸から偏移するように概略的に位置決めされていて、また前記第一軸（５０）は第二軸（９０）に直交している状態から偏移する、操作方法において；
a）前記移動可能なユニット（２０）の所望の垂直配向を表示する、垂直基準値（ＲＶ     ）を設定する段階と；
b）前記第一軸（５０）の周囲の現在の回転配向を表示する垂直配向値（ＶＳ）を検知     する段階と；
c）前記移動可能なユニット（２０）の垂直配向偏差を表示する垂直配向補正値（ＶＥ Ｃと；ＤＶ）を受信する受信段階であって；
前記垂直配向補正値（ＶＥＣと；ＤＶ）は、縦方向の垂直誤差値（ＰIIと；Ｐ´II     ）に従属して発信され；前記縦方向の垂直誤差値（ＰIIと；Ｐ´II）は前記移動可     能なユニット（２０）の水平配向に従属するようになっている受信段階と；
d）前記検知された垂直配向値（ＶＳ）と、前記垂直配向補正値（ＶＥＣと；ＤＶ）と     に対応して、前記移動可能なユニット（２０）の現在の垂直配向を表示する垂直位     置決め値（Ｖ）を発信する段階と；
e）前記垂直位置の値（Ｖ）と前記垂直基準値（ＲＶ）とに従属する垂直誤差値（ｅＶ     ）を発信する段階と；
f）前記垂直誤差値（ｅＶ）に従属して移動可能なユニット（２０）の垂直配向を自動     的に制御している段階と、
から成る前記操作方法。
【請求項２０】
前記垂直誤差値（ｅＶ）は所定の閾値（ＤＶＦ）よりも小さくなるまで、前記ｂ）−ｆ）を反復する段階ｇ）をさらに具備している、請求項１９に記載の操作方法。
【請求項２１】
前記垂直配向補正値（ＶＥＣと；ＤＶ）は、予測された縦方向の垂直誤差値（Ｐ´II）に従属していて；また、
予測された縦方向の垂直誤差値（Ｐ´II）は、検知された水平配向値（ＨＳ）に従属して発信される、請求項１９あるいは２０に記載の操作方法。
【請求項２２】
前記垂直配向補正値（ＶＥＣと；ＤＶ）は、測量された縦方向の垂直誤差値（ＰII）に対応して発信され；前記測量された縦方向の垂直誤差値（ＰII）は移動可能なユニット（２０）の現在の水平位置に固有に従属するようになっている、請求項１９あるいは２０に記載の操作方法。
【請求項２３】
請求項１９の前記段階ｂ）、ｄ）、e）及びｆ）が、第一次の反復回数で実行され；また前記垂直配向補正値（ＶＥＣと；ＤＶ）は、第二次の反復回数で更新され；前記第二次の反復回数は前記第一次の反復回数よりも少なくなっている、請求項１９−２２のいずれか一項に記載の操作方法。
【請求項２４】
前記垂直誤差値は、前記第二次の反復回数で更新される、請求項２０と、２１あるいは２２に従属する、請求項２３に記載の操作方法。
【請求項２５】
前記所定の閾値（ＤＶＦ）は、１０角度秒よりも小さい、請求項２０−２４のいずれか一項に記載の操作方法。
【請求項２６】
前記所定の閾値（ＤＶＦ）は、１角度秒よりも小さい、請求項２０−２４のいずれか一項に記載の操作方法。
【請求項２７】
前記移動可能なユニット（２０）の水平配向を変更するように、前記移動可能なユニット（２０）が前記第二軸（９０）の周囲を旋回している段階をさらに具備している、請求項２０−２６のいずれか一項に記載の操作方法。
【請求項２８】
第一軸（５０）の周囲と、第二軸（９０）の周囲とを制御可能に回転できる移動可能なユニット（２０）を有している測量器（１０）であって、前記第二軸（９０）は真の垂直軸から偏移するように概略的に位置決めされ、また前記第一軸（５０）は第二軸（９０）に直交している状態から偏移する測量器において；
横方向の垂直誤差値（ＰＩと；Ｐ´Ｉ）を発信している手段であって；前記横方向の垂直誤差値（ＰＩと；Ｐ´Ｉ）は、前記移動可能なユニット（２０）の前記水平配向に従属するようになっている手段と；
垂直位置決め値（Ｖ）と前記横方向の垂直誤差値（ＰＩと；Ｐ´Ｉ）とに従属して、水平配向補正値（ＨＥＣ）を発信させている水平誤差補正器（４１２）であって；前記垂直位置決め値（Ｖ）は前記移動可能なユニット（２０）の垂直配向を表示する、水平誤差補正器（４１２）と；
制御器（７００）であって、
a)  前記移動可能なユニット（２０）の所望の水平配向を表示する水平基準値（ＲＨ）を    受信しているための入力部（３９０）と；
b)  前記第二軸（９０）の周囲の現在の回転配向を表示する水平配向値（Ｈｓ）を検知し    ているためのセンサと；
c)  前記移動可能なユニット（２０）の水平配向偏差を表示する前記水平配向補正値（Ｈ    ＥＣ）を受信しているための入力部と；
d)  前記検知された水平配向値（ＨＳ）と前記水平配向補正値（ＨＥＣ）とに対応して前    記移動可能なユニット（２０）の現在の水平配向を表示する水平位置決め値（Ｈ）を    発信させる水平位置発信器（３７２）と；
e)  前記水平位置決め値（Ｈ）と前記水平基準値（ＲＨ）とに従属して水平誤差値（eＨ    ）を発信しているための手段と；を有している制御器（７００）において、
前記制御器は、前記水平誤差値（eＨ）に従属して、移動可能なユニット（２０）の水平配向を自動的に制御するようになっている、制御器（７００）と；
を具備している測量器。
【請求項２９】
前記制御器は、前記水平誤差値（eＨ）が所定の閾値（ＤＦ）よりも小さいように移動可能なユニット（２０）の水平配向を制御するようにさせる、請求項２８に記載の測量器（１０）。
【請求項３０】
前記制御器は、検知されたトラニオン誤差を補正するように移動可能なユニット（２０）の配向を制御するようにさせる、請求項２８あるいは２９に記載の測量器（１０）。
【請求項３１】
前記移動可能なユニット（２０）はさらに、前記移動可能なユニット（２０）を目標位置に照準化することを可能にするための照準線（１２８）を画定している光学装置を具備していて；前記照準線（１２８）は、第一軸（５０）に直交している状態から偏移し；前記偏差は水平視準誤差を構成しており；前記測量器（１０）はさらに、確立された水平視準誤差値（ＣＨ）を保存しているための記憶装置（３５５）を具備していて；前記水平誤差補正器（４１２）は、前記確立された水平視準誤差値（ＣＨ）を受信するよう連結される入力部を有し；前記水平誤差補正器（４１２）は、前記水平視準誤差の補正を達成するように前記確立された水平視準誤差値（ＣＨ）に従属して前記水平配向補正値（ＨＥＣ）を発信するようなっている、請求項２８−３０のいずれか一項に記載の測量器（１０）。
【請求項３２】
横方向の垂直誤差値（ＰＩと；Ｐ´Ｉ）を発信するための前記手段は、前記検知された水平配向値（ＨＳ）に従属して、予測された横方向の垂直誤差値（Ｐ´Ｉ）を発信する予測器を具備する、請求項２８と、２９あるいは３０とに記載の測量器（１０）。
【請求項３３】
前記水平誤差補正器（４１２）は、前記予測された横方向の垂直誤差値（Ｐ´Ｉ）に従属して前記水平配向補正値（ＨＥＣ）を発信するようなっている、請求項３２に記載の測量器（１０）。
【請求項３４】
前記制御器（７００）は、第一次の反復回数で更新された水平誤差値（eＨ）を発信するようになっていて；また、
前記水平誤差補正器（４１２）は、第二次の反復回数で更新された水平配向補正値（ＨＥＣ）を発信するようになっていて、前記第二次の反復回数は前記第一次の反復回数よりも少なくなっている、請求項２８−３３のいずれか一項に記載の測量器（１０）。
【請求項３５】
前記横方向の垂直誤差値は、前記第二次の反復回数で更新される、請求項２８、２９、３０、３１、３２あるいは３３に従属している、請求項２６に記載の測量器（１０）。
【請求項３６】
縦方向の垂直誤差値（ＰIIと；Ｐ´II）を発信しているための手段であって；前記縦方向の垂直誤差値（ＰIIと；Ｐ´II）は、前記移動可能なユニット（２０）の前記水平配向に従属するようになっている手段と；
前記縦方向の垂直誤差値（ＰIIと；Ｐ´II）に従属して垂直誤差補正値（ＶＥＣ）を発信するようになっている垂直誤差補正器（２９２）と；
前記第一軸（５０）の周囲の現在の回転方向を表示する垂直配向値（Ｖｓ）を検知するためのセンサと；
前記垂直誤差補正値（ＶＥＣ）と前記検知された垂直配向値（ＶＳ）とに従属して移動可能なユニット（２０）の前記垂直位置決め値（Ｖ）を発信するようになっている垂直位置発信器（２７２）とをさらに具備していて；
前記水平誤差補正器（４１２）は、前記発信された垂直位置決め値（Ｖ）と前記横方向の垂直誤差値（ＰＩと；Ｐ´Ｉ）とに従属して前記水平配向補正値（ＨＥＣ）を発信するようになっている、請求項２８−３５のいずれか一項に記載の測量器（１０）。
【請求項３７】
第一軸（５０）の周囲と第二軸（９０）の周囲とを制御可能に回転できる移動可能なユニット（２０）を有している測量器であって、前記第二軸（９０）は真の垂直軸から偏移するように概略的に位置決めされていて、また前記第一軸（５０）は第二軸（９０）に対して直交している状態から偏移する測量器において；
縦方向の垂直誤差値（ＰIIと；Ｐ´II）を発信しているための手段であって、前記縦方向の垂直誤差値（ＰIIと；Ｐ´II）は、前記移動可能なユニット（２０）の前記水平配向に従属するようになっている手段と；
前記縦方向の垂直誤差値（ＰIIと；Ｐ´II）に従属して垂直誤差補正値（ＶＥＣ）を発信するようになっている垂直誤差補正器（２９２）と；
制御器（７００）であって、
a）前記移動可能なユニット（２０）の所望の垂直配向を表示する、垂直基準値（ＲＶ     ）用の入力部（２９０）と；
b）前記第一軸（５０）の周囲の現在の回転配向を表示する、垂直配向値（Ｖｓ）を検     知しているためのセンサと；
c）前記移動可能なユニット（２０）の垂直配向偏差を表示する、垂直配向補正値（Ｖ     ＥＣと；ＤＶ）を受信するための入力部（２７３）であって；前記垂直配向補正値     （ＶＥＣと；ＤＶ）は、縦方向の垂直誤差値（ＰIIと；Ｐ´II）に従属して発信さ     れ；前記縦方向の垂直誤差値（ＰIIと；Ｐ´II）は前記移動可能なユニット（２０     ）の前記水平配向に従属するようになっている入力部（２７３）と；
d）前記垂直誤差補正値（ＶＥＣ）と前記検知された垂直配向値（ＶＳ）とに従属して     移動可能なユニット（２０）の垂直位置の値（Ｖ）を発信するようにさせる垂直位     置発信器（２７２）と；
e）前記垂直位置決め値（Ｖ）と前記垂直基準値（ＲＶ）とに従属して垂直誤差値（eＶ     ）を発信しているための手段と；を有している制御器（７００）において、
前記制御器は、前記垂直誤差値（eＶ）に従属して移動可能なユニット（２０）の垂直  配向を自動的に制御するようになっている、制御器（７００）と；
を具備している測量器。
【請求項３８】
前記制御器は、前記垂直誤差値（eＶ）が所定の閾値（ＤＶＦ）よりも小さいように、移動可能なユニットの垂直配向を制御するようになっている、請求項３７に記載の測量器（１０）。
【請求項３９】
縦方向の垂直誤差値（ＰIIと；Ｐ´II）を発信するための前記手段は、前記検知された水平配向値（ＨＳ）に従属して予測された縦方向の垂直誤差値（Ｐ´II）を発信するようになっている予測器（２２６）を具備する、請求項３７あるいは３８に記載の測量器（１０）。
【請求項４０】
測量器用の誤差補正システムであって、前記測量器の、傾斜誤差と機械的欠陥による誤差とを検知しているための自動誤差測量システムと；
前記測量器を操作しているとき検知された誤差を補正するように機器のサーボシステムを制御することにより前記検知された誤差を自動的に補正するようになっている制御器と；を具備している測量器用の誤差補正システム。
【請求項４１】
前記検知された誤差は、トラニオン誤差（Ｔ）を含む、請求項４０に記載の誤差補正システム。
【請求項４２】
前記検知された誤差は、水平視準誤差（ＣＨ）を含む、請求項４０と，４１とに記載の誤差補正システム。
【請求項４３】
前記制御器は前記自動誤差測量システムと協働し、その結果、真の垂直状態からの誤差が所定量よりも少ない垂直方向基準値（ＲＶ）の手動制御に対応して、前記測量器の照準線を垂直方向に移動するようになっている、請求項４０と，４１あるいは４２とに記載の誤差補正システム。
【請求項４４】
前記制御器は前記自動誤差測量システムと協働し、その結果、真の水平状態からの誤差が所定量よりも少ない水平方向基準値（ＲＨ）の手動制御に対応して、前記測量器から任意の所定距離にある照準線上の一点を水平方向に移動するようになっている、請求項４０と，４１あるいは４２とに記載の誤差補正システム。
【請求項４５】
前記自動誤差測量システムは、前記検知された誤差に従属する、垂直誤差補正値（ＶＥＣ）を発信しているための第一誤差補正発生器と水平誤差補正値（ＨＥＣ）を発信しているための第二誤差補正発信器とを具備し；また、
前記制御器は、前記垂直及び水平誤差補正値（ＶＥＣと、ＨＥＣ）に従属して前記誤差補正を達成するようになっている、請求項４０‐４４のいずれか一項に記載の誤差補正システム。
【請求項４６】
前記第一誤差補正発信器は、縦方向の垂直誤差値（ＰIIと；Ｐ´II）に従属して垂直誤差補正値（ＶＥＣ）を発信するようになっていて；また、
前記第二誤差補正発信器は、次式に従って水平誤差補正値（ＨＥＣ）を発信するようになっていて、
ＨＥＣは、ＨＥＣ＝ＨＰ＋ＣＨ/sinＶ＋（Ｔ＋Ｐ´Ｉ）＊cotＶで表示され、
ここに、ＨＰは定数であり；Ｔは検知されたトラニオン軸誤差であり；Ｐ´Ｉは水平方向の垂直誤差値であり；Ｖは前記垂直誤差補正値（ＶＥＣ）に従属する垂直位置決め値であり、またＣＨは水平視準誤差である、請求項４５に記載の誤差補正システム。
【請求項４７】
前記制御器は、第一次の反復回数で更新された制御信号を発信するようになっていて；また、前記自動誤差補正システムは、第二次の反復回数で前記誤差補正値を発信するようになっていて；前記第二次の反復回数は前記第一次の反復回数よりも少なくなっている、請求項３８に従属する、請求項４５あるいは４６に記載の誤差補正システム。
【請求項４８】
前記所定量は１０角度秒よりも小さい、請求項４３あるいは４４のいずれか一項に記載の誤差補正システム。
【請求項４９】
前記所定量は１角度秒よりも小さい、請求項４３あるいは４４のいずれか一項に記載の誤差補正システム。
【請求項５０】
前記所定量は１/３角度秒よりも小さい、請求項４３あるいは４４のいずれか一項に記載の誤差補正システム。
【請求項５１】
前記制御器は、前記測量器の手動制御中は前記検知された誤差を自動的に補正するようになっている、請求項４８−５０のいずれか一項に記載の誤差補正システム。
【請求項５２】
前記測量器の前記手動制御は、一方向の基準値の手動制御を含む、請求項５１に記載の誤差補正システム。
【請求項５３】
前記制御器は、前記測量器の遠隔制御中は前記検知された誤差を自動的に補正するようになっている、請求項４０−５０のいずれか一項に記載の誤差補正システム。
【請求項５４】
前記制御器は、前記測量器の自動制御中は前記検知された誤差を自動的に補正するようになっている、請求項４０−５０のいずれか一項に記載の誤差補正システム。
【請求項５５】
前記制御器は、
面上に二点ＡとＢとを画定する段階と；
角度Θと、高さＺ０と、角度Ｈ０とを計算する段階であって、Θは、機器７１０（0,0,0）を通るＹＺ面内の前記任意の線の投影とＺ軸との間の対頂角であって、高さＺ０は前記投影がＺ軸に交差する高さであって、また角度Ｈ０は、Ｙ軸と、ＡとＢとの間の線の投影に垂直な線との間のＸＹ面内の角度になっている段階と；
機器の移動を制御するためにこれらの値を使用している段階と；を使用して
二点間の任意の直線を追跡している時、測量された誤差を自動的に補正するようになっている、請求項４０−５４のいずれか一項に記載の誤差補正システム。
【請求項５６】
任意の水平方向Ｈに照準化しているとき、線Ａ−Ｂ上の一点に対応している対頂角Ｖは、Ｚ０と、Ｈ０とΘとから計算され、次にこの値Ｖは垂直サーボモータへ基準入力値と同じ入力値として使用され、それは機器が前記二点間の直線を追跡できるように垂直照準化を制御する水平照準化用のノブの操作を可能にしている、請求項５５に記載の誤差補正システム。
【請求項５７】
任意の垂直方向Ｖに照準化しているとき、線Ａ−Ｂ上の一点に対応している水平角Ｈは、その場合Ｚ０と、Ｈ０とΘとから計算され、この値Ｈは次に水平サーボモータへ基準入力値として使用され、それは機器が前記二点間の直線を追跡できるように水平照準化を制御する垂直照準化用のノブの操作を可能にしている、請求項５５に記載の誤差補正システム。
【請求項５８】
請求項４０−５４のいずれか一項に記載の誤差補正システムを含んでいる測量器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測量器と、測量器を操作する方法とに関する。
（本説明と請求項のために）
本説明と請求項とのために以下の表現が、記載された説明を定義するために了解される：
右手Ｘ，Ｙ，Ｚ座標系の（0,0,0）は、測量器の照準線上で,また計算のために同一線上の中央の一点であること。
この座標系は当然、他の場所に置かれた原点（0,0,0）を有するいずれかの他の座標系に変換できる。
水平角Ｈは、Ｙ軸と、座標系の原点と任意点Ｐとを通る線のＸＹ面内の射影との間により定義される。
対頂角Ｖは、Ｚ軸と、照準化された任意点への照準線との間の角度として定義される。
この文において照準化することとは、特殊な点を照準化することのみならず任意の線を追跡することとしても解釈される。
真の垂直状態は、鉛直線に沿っての照準線の移動として解釈される。
【背景技術】
【０００２】
トータルステーションは精密な測量機器であり、ユーザがトータルステーションと測量されるいずれかの点との間の、対頂角と水平角のみならず距離を電子的に測量できるようにする。
この種の測量は、角度に関しては角度秒また距離に関してはミリメートルにおいて測量される許容公差を備える高い精度を必要とする。先行技術トータルステーションの製品はしたがって、その機能が実施される測量に影響する特定の機械部品の高精度の調整と補正を伴う。精度の要求に加えて、これらの機器は、使用するのに容易でまた便利であることも重要であり、それはトータルステーションが設置される場所にあるかもしれない険しい地形と他の厳しい条件とのためである。先行技術トータルステーションを使用するとき、ユーザは測量を行う前に特定範囲の製造業者内で機器の水準を高精度化することが必要である。
【０００３】
米国特許第6,138,367号明細書は、回転照準儀部と、回転照準儀部の回転配向を測量するための角度エンコーダとを含むトータルステーションを開示する。米国特許第6,138,367号明細書により開示されたトータルステーションは、さらに傾斜予測器に接続された傾斜センサを含む。傾斜予測器は、回転照準儀部の回転配向に対応しているトータルステーションの回転照準儀部の傾斜度を予測する。傾斜予測器は、測量結果をユーザに表示する画面に連結される。
【発明の開示】
【０００４】
（要約）
本発明の態様は、測量器のオペレータ用の仕事をさらに簡素化する一方、このような測量器の製造価格を低減できるようにする問題に関連する。
本発明の実施態様によると、この問題は測量器を操作するための方法を使用することにより解決される。この場合、移動可能なユニットを有している前記測量器（１０）は、直交ＸＹＺ系の原点（0,0,0）に置かれていて、前記機器は基本的には水平である第一軸の周囲と、基本的には垂直である第二軸の周囲とを制御可能に回転できる照準線を画定していて、前記第二軸は、真の垂直軸から偏移するように概略的に位置決めされていて、また前記第一軸は第二軸に直交している状態から偏移するようになっていて；
操作方法は、機器及び/又はその配置に関連している以下の誤差群の少なくとも一つを測量する手段を具備していて：
前記誤差群は、
a）第一軸（５０）と第二軸との間で９０°からの偏差の関数としてのトラニオン軸誤     差Ｔと；
b）照準線（１２８）と第一軸に関し垂直な角度との間の偏差になっている、水平視準     誤差ＣＨと；
c）同一な線を通る鉛直線に関連する機器の傾斜を画定している二つの離れた角度値に     なっている、成分ＰＩとＰIIとにより画定される全垂直誤差と；から成り、
また、操作方法は、
d）機器を照準化するとき、配向を連続的に制御する状態においてこれら測量値を使用     している。
【０００５】
操作方法において使用される座標系の原点（0,0,0）は、機器の中心に置かれるのが好ましいが、変換を用いて原点を他に設定することができることは当業者には周知である。
【０００６】
前述の三つの誤差のうち、一つが操作方法において使用されればよい。しかしながら、補正においてさらに別の誤差を使用することはより良い結果を与えるであろうしまた三つ誤差の全てを使用することは当然に結果を改良するであろう。
【０００７】
本発明のさらなる実施態様によると、この問題は、前記測量器においての傾斜誤差と機械的欠陥による誤差とを検知している自動誤差測量システムと；前記測量器の操作精度を改良するように前記検知された誤差を自動的に補正するようにされた制御器とを、具備している測量器用の誤差補正システムにより対応される。
【０００８】
この解決方法により、変更された垂直方向の基準値に対応して、真の垂直方向から低減されあるいは除去された偏差を伴って測量器の照準線は垂直方向に有利に移動する。実施態様によると、前記制御器は、真の垂直からの誤差が所定量より少ない垂直方向基準値（ＲＶ）の手動制御に対応して、前記測量器の照準線を垂直方向に移動させるように前記自動誤差補正システムと協働する。
【０００９】
同様に、この解決方法により、手動変更された水平基準値に対応して真の水平状態から低減されあるいは除去された偏差を伴って照準線は水平方向に有利に移動する。実施態様によると、前記制御器は、真の水平状態からの誤差が所定量より少ない水平方向基準値（ＲＨ）の手動制御に対応して、前記測量器からの照準線上で任意の所定距離にある照準線上の一点を水平方向に移動させるように前記自動誤差測量システムと協働する。
【００１０】
所定量の閾値ＤＦの大きさは、達成される照準の垂直方向及び/又は水平方向の精度を決定する。実施態様によると、閾値ＤＦは１０角度秒以下の角度に相当する。別の実施態様によると、閾値ＤＦは１角度秒以下の角度に相当する。好適な実施態様によると、閾値ＤＦは、1/3角度秒の角度に相当する。最も好適な実施態様によれば、閾値ＤＦは1/3角度秒より少ない角度に相当する。これは、例えば施行完了時のビルディングなど構造物を検査するときの測量器のユーザに有利である。本発明に記載の誤差補正システムを装備する測量器は、例えば壁が真に垂直であるかどうかを確定することを容易にしていることにより検査機構の仕事を簡素化する。さらに、本発明に記載の誤差補正システムは、測量器の製造業者が顧客あるいはユーザにいずれかの良くない結果をもたらすことなしに前記測量器においてより大きな機械的欠陥を許容できるようにする。例えば、製造業者は、測量器においてより大きなトラニオン軸誤差を許容できる。これは製造の簡素化を可能にし、順々に製造価格を低減する。本発明の実施態様によると、検知された誤差はトラニオン軸誤差と傾斜誤差とを含む。
【００１１】
前述の問題は、第一軸の周囲と第二軸の周囲とを制御可能に回転できる移動可能なユニットを有している測量器を操作する方法によっても対応され、またその場合、前記第二軸は、真の垂直軸から偏移するように概略的に位置決めされていて、また前記第一軸は第二軸に直交している状態から偏移していて；
前記操作方法は、
a）前記移動可能なユニット２０の所望の水平配向を示す水平基準値ＲＨを設定している段階と；
b）前記第二軸９０の周囲で現在の回転配向を示す水平配向値ＨＳを検知している段階と；
c）前記移動可能なユニット２０の水平配向偏差を示す水平配向補正値ＨＥＣと；ＤＨとを受信している段階であって；
前記水平配向補正値ＨＣＥと；ＤＨとは、横方向の垂直誤差値ＰＩと；Ｐ´Ｉとに従属して発信され；前記横方向の垂直誤差値ＰＩと；Ｐ´Ｉとは、前記移動可能なユニット２０の前記水平配向に従属していて；また、
前記受信した水平配向補正値ＨＥＣと；ＤＨとは、前記第一軸５０の周囲を旋回してい  る結果として生ずる水平配向偏差を補正するように、移動可能なユニット２０の垂直配  向Ｖに従属している段階と；
d）前記水平配向値ＨＳと前記水平配向補正値ＨＥＣ；ＤＨに対応して前記移動可能なユニット２０の現在の水平配向を表示する水平位置の値Ｈを発信している段階と；
e）前記水平位置の値（Ｈ）と前記水平基準値ＲＨとに従属して水平誤差値eＨを発信している段階と；
f）前記水平誤差値eＨに従属して移動可能なユニット（２０）の水平配向を自動的に制御している段階と、
を具備している。
【００１２】
この解決方法により、機器の照準化において改良された精度を達成する時、測量器においてのより大きな機械的不正確性が許容される。さらに、この解決方法により、オペレータがユーザ交流を殆ど必要とせず所望の方向に照準化することが可能になる。例えば、オペレータが照準線の照準を、第一水平方向と第一垂直方向とにある第一目標から水平方向は同一であるが垂直方向が異なる第二垂直方向とにある第二目標へ移動したいとき、そのときこの方法は、垂直基準値を変更するために垂直方向制御ノブのみを操作する単純作業によりオペレータがその目標を達成できるようにする。垂直制御ノブのみで操作されているとき、先行技術機器は機器の固有の機械的不正確性と標準誤差のため水平照準において僅かな変化を生じるのに対して、本発明の実施態様に記載の機器はこの不正確性を補正する。
【００１３】
さらに、この解決方法により、その製造との関連で機器の機械的な調整の必要性が除去されるかあるいは少なくとも低減されるため、測量器の製造価格も有利により低くできる。
【００１４】
さらには、この解決方法により、いくつかの機械的調整手段が除去できるため、より頑丈でまた安定な測量器の製造が可能になる。この機械的調整手段は機械的衝撃に弱いことが多く、それは例えば車での揺れの激しい移動で機器を持運ぶことによる機械的衝撃に機器をさらした後にこの機械的調整手段を備える測量器を使用するときの精度を低減する。
【００１５】
製造との関連で、例えば第一軸と第二軸の相互位置を調整するよう測量器を機械的調整することよりもむしろ、本発明の態様に記載の測量器の照準は、いずれかの機械的誤差を補正するように自動的に調整される。機械的調整手段の除去は機器の機械的複雑性を低減しまた測量器の製造中の機械的調整の必要性を除去するかあるいは低減する。したがって、この解決方法により製造価格をより低くできる。これは、誤差の測量メカニズムが機器の基本設計に固有の機械的に導入される誤差の影響を受けやすいためではなく、全体的に無関係であるためである。独立の基準系に対応する、二つの異なる回転軸の関数として正確な誤差を測量することと、機械的誤差を正確に補正するために必要とされる補正を自動的に付与することとにより、本発明は実際の測量において改良された水準の精度と、軸移動の真の直交性とを実現する；言い換えると本発明はユーザによる真の垂直と水平との再配置へのより卓越した適合を実現する。
【００１６】
この解決方法により、装置が非理想的な位置に取付けられているときでさえ、例えば装置が必ずしも水平になっていなくても、本発明の態様に記載の装置を使用している壁の上の垂直線を正確に表示することが可能になる。
【００１７】
この解決方法により、装置が非理想的な位置に取付けられているときでさえ、例えば装置が必ずしも水平になっていなくても、本発明の態様に記載の装置を使用している壁の上の二点間の水平線あるいは線を正確に表示できるようになる。表現“壁の上”はもちろん、必ずしも線が壁の上にあるということではなくむしろ線が真直ぐでありまた基本的に測量/表示ビームに垂直であることを表している。
【００１８】
所定の水平方向と正反対にある水平方向を設定するとき、この態様の特殊な応用が生ずる。これは従来的には対頂角を変更するための垂直移動ノブを約１８０°回転するだけで達成できる。機器の軸が完全に位置決めされるならば、新規な水平方向は基準方向に正反対になる。もしならないなら、水平照準は目標を達成するよう調整される必要がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の簡単な理解のために、添付の図面を参照し事例によって説明する。
以下の説明において、異なる実施態様においての同一の部品は、同一符号により示される。
【００２０】
図１はトータルステーションあるいは経緯儀として共通に参照される型の測量器１０の正面図を示す。本発明に記載の測量器の実施態様１０は、レンズ３０により象徴される光学装置を具備している移動可能なユニット２０を含む。移動可能なユニット２０は、第一軸５０の周囲をハウジング４０に対応して双方向矢印６０により示されるように旋回できる形でハウジング４０内に支持される。第一軸５０は、トラニオン軸としても参照される。ハウジング４０は下部７０を具備し、下部７０が第二軸９０の周囲を基盤８０に対応して双方向矢印１００により示されるように回転できる形で、下部７０によって基盤８０上に支持される。ハウジング４０は照準儀部４０としても参照されてよい。
したがって、二つの軸５０と９０との周囲に移動可能なユニット２０を回転することにより、移動可能なユニット２０は、目的とする測量操作を実施するために所望の位置のいずれかに配向できる。
移動可能なユニット２０が軸５０の周囲を移動するために、ハウジング４０に駆動装置１１０が配備され、またハウジング４０と移動可能なユニット２０とが軸９０の周囲を移動するために、ハウジング４０の下部７０に同一の駆動装置１２０が配備される。
操作中、測量器１０は第二軸９０がほぼ垂直な方向に延びるように設置される（図１）。例えば、操作中は、測量器１０はスタンド１２２上の基盤８０により支持される。スタンド１２２と基盤８０との間に、スタンド１２２に対応して基盤８０の水平化を可能にしている調節器１２４が配備される。スタンド１２２と基盤８０との間に配備される、個々の調節器１２４は、第二軸９０がほぼ垂直方向に延びるよう設置することができるよう伸張できまた収縮できる（図１）。
【００２１】
図２Ａは、図１において矢印１３０の方向の外観を見ている図である。図２Ａは、測量器のさまざまな軸を示す。移動可能なユニット２０（図１）は、照準線１２８を画定しているレンズ３０と毛十字３２（図２Ａ）とにより象徴される光学装置を具備している。照準線１２８は測量を実行するために目標に照準化される。図２Ａを参照して、照準線１２８は、理想的な場合において、トラニオン軸５０にいつも垂直である。さらに、トラニオン軸５０は、理想的な場合において、第二軸９０にいつも垂直である。
【００２２】
図２Ｂは照準線の角度方向（Ｈ，Ｖ）を図示していて、そのとき測量器１０は測量を行うために目標１４１に照準化される。図２Ｂは、（非現実的な）理想的な場合を図示していて、即ちそのとき第二軸９０は完全に垂直であり、トラニオン軸５０は軸９０に対して完全に垂直であり、また照準線１２８はトラニオン軸５０に対して完全に垂直である。
【００２３】
残念ながら、現実の場合には、いつもいくつかの機械的欠陥が存在する。これらの欠陥は、トラニオン軸５０との関連において微小ではあるが照準線１２８の方向を垂直な角度から偏移させる。この角度偏差はここでは、水平視準誤差ＣＨとして参照される。図２Ｃは測量器１０においての水平視準誤差ＣＨの説明図である。図２Ｃは図１においての矢印１４０の方向の外観を見ている図である。言い換えれば、図２Ｃは図１において垂直な回転軸９０の下方の外観を見ている図である。図２Ｃにおいて図示されるように、軸１５０は水平面においてトラニオン軸５０に対して垂直であり、また水平視準誤差ＣＨは、軸１５０と照準線１２８との間の角度である。水平視準誤差ＣＨの値は、レンズ３０との関連において毛十字３２（図２Ａ）の位置を調節することにより調整される。残存する水平視準誤差ＣＨはいずれも後述の方法で補正できる。
【００２４】
トラニオン軸５０と第二軸９０との間の直角からの偏差はここではトラニオン軸誤差Ｔとして参照される。図２Ｄは観測者が図１を見ているのと同一の透視図で見ているトラニオン軸誤差Ｔを図示する。図２Ｄにおいて図示されるように、軸１５４は第二軸９０に垂直であり、またトラニオン軸誤差Ｔは軸１５４とトラニオン軸５０との間の角度である。トラニオン軸誤差Ｔの値は、第二軸９０との関連においてトラニオン軸の一つの支持軸の位置を調節することにより調整される。（図１と図２Ｄ）残存するトラニオン軸誤差Ｔはいずれも後述の方法で補正できる。
【００２５】
図１を参照して、調節器１２４は軸９０が垂直であるように理想的に設置されるが、残念ながら、現実の場合は偏差があるのが多い。図２Ｅは、観測者が図１を見ている透視図において見られるように第二軸９０と、真の垂直線１５５と、トランニング軸５０とを図示する。図２Ｅにおいて図示されるように、垂直線１５５と第二軸９０との間の角度偏差はＰＩで表示される。図２Ｆは、図１の矢印１３０の方向に見られるような第二軸９０と真の垂直線１５５とを図示する。したがって図２Ｆは図２Ｅの透視図に垂直な透視図において第二軸９０を図示する。図２Ｆにおいて図示されるように、垂直線１５５と第二軸９０との間の角度偏差はＰIIで表示される。ここで一緒に考えられる角度偏差ＰＩとＰIIとは全体垂直誤差として参照される。したがって、全体垂直誤差は二つの角度値ＰＩとＰIIとの合算により説明される。垂直誤差値ＰＩとＰIIは、調節器１２４によって調整され低減される（図１）。
【００２６】
制御システムの第一の実施態様
図３は、図１に示される型の測量器１０において使用するための制御システム２００の第一の実施態様の略ブロック図を示す。
前述のように、ドライバ１１０は、トラニオン軸としても参照される第一軸５０の周囲を移動可能なユニットが移動を起すようにしている。真の垂直線からの照準線の偏差の角度はここではＶで表示される。したがって、ドライバ１１０の起動は角度Ｖの変更のための主要因である。同様に、ドライバ１２０は第二軸９０の周囲をハウジング４０が移動することを引起す。角度Ｈは水平基準方向からの角度偏差である。基準方向は例えば北向きの方向であってもよい。したがって、ドライバ１２０の起動は角度Ｈの変更のための主要因である。
【００２７】
垂直出力値Ｖの制御
図３を参照して、センサ２１０が照準儀部４０に関連する移動可能なユニット２０の垂直な角度位置を検知するために配備される。センサ２１０により発信される信号はＶＳで表示される。センサ２１０はドライバ１１０の制御において負のフィードバックとして検知される信号ＶＳを配信するために制御器５００に接続される。制御器５００は垂直基準信号ＲＶ用の入力部５１０を有する。ある実施態様によると、垂直基準信号ＲＶは例えばユーザが制御ノブ５２０を回転させるときのユーザ交流により発信される。別の実施態様によると、垂直基準信号値ＲＶは、移動可能なユニット２０の所望の配向を表示している座標から得られる。
【００２８】
センサ２１０は、検知された信号ＶＳを配信するために計算ユニット２２０にも接続される。計算ユニット２２０は対頂角度値Ｖと水平角度値Ｈを、後述の方法で発信するようにする。
【００２９】
計算ユニット２２０は、検知された垂直信号ＶＳを受信するための入力部２４０を有している第一計算機２３０を具備する。第一計算機２３０は、垂直方向指数ＶＰを表示する信号を受信するための入力部２６０と、縦方向の垂直誤差Ｐ´IIを表示する信号を受信するための入力部２７０とをも有する。
【００３０】
垂直誤差値ＰＩとＰIIとは、それぞれ電子傾斜センサ２２２と２２４とによって測量される。傾斜センサ２２２と、２２４とは、通常はトータルステーションに統合され、また傾斜センサからのデータはユーザに対してトータルステーションにある画面上に視覚表示される。垂直誤差値ＰＩとＰIIとは、傾斜誤差値としても参照される。
【００３１】
ある実施態様によると、電子傾斜センサ２２２と、２２４とは、流体で満たされたガラスビンから成る。ガラスビンの中の流体は自由に移動し、その結果もし傾斜センサが水平でないならば、ガラスビンの中の液面は傾斜センサが水平な場合の液面とは異なる。別の実施態様において、電子傾斜センサ２２２と，２２４とは機器の垂直軸と真の垂直線との間の関係を測量するために使用されるワイアにより吊下げられた要素を含む、傾斜の総量は角度秒で測量される。通常の電子傾斜センサは１角度秒の角度の範囲内で測量できる。
【００３２】
本発明の実施態様によると、測量器１０は、照準儀部４０としても参照されるハウジング４０と；前記照準儀部に結合された傾斜センサ２２２と，２２４と、前記回転照準儀部の回転方向に一致している前記回転照準儀部の傾斜度を予測させる傾斜予測器２２６とを含む。これは米国特許第6,138,367号明細書においてより詳細に説明され、その要旨は参照することにより本書に含まれる。予測された傾斜度は、二つの角度値Ｐ´ＩとＰ´IIの合算により画定される。
【００３３】
図３に示される実施態様において、入力部２７０は傾斜予測器２２６からの予測された縦方向の垂直誤差値Ｐ´IIを受信するために連結される。
【００３４】
別の実施態様によると、傾斜センサは入力部２７０に直接に縦方向の垂直誤差値ＰIIを配信する。
【００３５】
傾斜予測器の使用により達成される利点は、傾斜状態のほぼ瞬間的な情報の提供である。対照的に、このような傾斜センサは比較的応答が遅く、また出力値は読了される前に安定化する必要がある。その理由は、移動可能なユニット２０は傾斜センサの出力値が信頼できるようになる前は暫くの間は動かない状態であり続ける必要があるためである。
【００３６】
本発明の実施態様によると、第一計算機２３０は、以下の式にしたがって出力信号Ｖを発信する。      Ｖ＝ＶＳ＋ＶＰ＋Ｐ´II                          （１）
この場合、ＶＰは垂直方向指数値である。
ＶＰの値は、例えば、照準線１２８が水平であるように移動可能なユニット２０が照準化されるときに出力信号Ｖが９０°であるように選択できる。出力信号Ｖはデバイス５３０へ配信される。デバイス５３０は、垂直方向開始値ＶＡ用の第一記憶場所５４０と、垂直方向最終値を保存しているための第二記憶場所５５０とを有している記憶装置を含む。制御システム２００Ａは、ユーザ入力デバイス５６０も含む。制御システム２００Ａの操作の方法は、後述の図４を参照して詳述される。
【００３７】
式（１）に固有に存在する縦方向の垂直誤差値Ｐ´IIは、移動可能なユニット２０の水平配向に従属する垂直配向を提供し、そのとき縦方向の垂直誤差値ＰIIは、ゼロから偏移する。この結果は、縦方向の垂直誤差ＰIIの値が、第二軸９０の周囲を回転するのに対応して変化するためである。本発明の態様に記載の解決方法は、フィードバックの値Ｖが縦方向の垂直誤差値ＰIIに対応する負のフィードバックを備える制御システムを配備することによりこの固有の欠点を補正する。図４と共に後述されるように、値Ｖは移動可能なユニット２０の垂直配向の制御に使用されるよう垂直配向補正値ＤＶを発信するため差分化できる。したがって、移動可能なユニットの水平位置に従属する、移動可能なユニットの垂直配向の誤差は補正できる。この有利な結果は図３により明瞭に図示され、図３は、
-  予測器２２６は、検知された水平位置ＨＳに対応する縦方向の垂直誤差値Ｐ´IIを計   算できることと、
-  第一計算機２３０は、予測された縦方向の垂直誤差値Ｐ´IIに対応する値Ｖを計算す   ることと、
-  照準補正器６６５は、値ＤＶが値Ｖの変化に従属している、垂直偏差を表示する値Ｄ   Ｖを発信できることと、
-  値ＤＶは、垂直照準を調整するための制御器５００に負のフィードバック信号として   使用されることと、
を示している。
【００３８】
水平出力値Ｈの制御
図３を参照して、基盤８０に関連しハウジング４０の水平角度位置を検知するためにセンサ３２０が配備される。センサ３２０により発信される信号はＨＳで表示される。センサ３２０は、ドライバ１２０の制御において負のフィードバックとして検知された信号ＨＳを配信するために制御器６００に接続される。制御器６００は、水平基準信号ＲＨ用の入力部６１０を有する。ある実施態様によると、水平基準信号ＲＨは、例えばユーザが制御ノブ６２０を回転させるときのユーザ交流により発信される。別の実施態様によると、水平基準信号値ＲＨは、移動可能なユニット２０の所望の配向を表示している座標から得られる。
【００３９】
センサ３２０は、検知された信号ＨＳを配信するために計算ユニット２２０へも接続される。計算ユニット２２０は、後述の方法で水平角度値Ｈを発信するようになっている。
【００４０】
計算ユニット２２０は検知された水平信号ＨＳを受信するための信号３４０を有している第二計算機３３０を具備する。第二計算機３３０は、水平視準誤差ＣＨを表示する較正値を受信するための入力部３５０と、予め設定された水平角度ＨＰを表示する値を受信するための入力部３６０と、縦方向の垂直誤差ＰＩを表示する信号を受信するための入力部３７０とをも有する。図３に示される実施態様において、入力部３７０は、傾斜予測器２２６から、予測された縦方向の垂直誤差値Ｐ´Ｉを受信するために連結される。傾斜予測器は前述のように、傾斜状態のほぼ瞬間的な情報を有利に提供する。
【００４１】
別の実施態様によると、縦方向の垂直誤差ＰＩは、傾斜センサ２２２から直接的に受信される。
【００４２】
第二計算機３３０は、トラニオン軸誤差Ｔを表示する値を受信するための入力部３７２も有する。本発明の実施態様によると、第二計算機３３０は、以下の式に従って出力信号Ｈを発信する。
Ｈ=ＨＳ+ＨＰ+ＣＨ/ｓｉｎＶ+（Ｔ+ＰＩ）*cotＶ                  （２）
この場合、ＨＰは基準値である。
【００４３】
ＨＰの値は、ユーザにより、例えば移動可能なユニット２０を既知の基準目標に照準化することと、移動可能なユニット２０がその基準目標の方に向けて照準化されるとき表示される水平角を入力することとにより画定できる。ユーザは、例えば真北に照準化し、その水平角度位置用に表示される値Ｈとして“ゼロ”を入力すればよい。
【００４４】
出力信号Ｈはデバイス６３０へ配信される。デバイス６３０は、水平開始値ＨＡ用の第一記憶場所６４０と、水平最終値ＨＢを保存しているための第二記憶場所６５０とを有している記憶装置を含む。
【００４５】
デバイス５３０と６３０とは、照準補正器６６５に連結される。照準補正器６６５は、垂直と水平との照準化の調整をそれぞれ可能にするように、制御器５００と６００とにそれぞれ連結される。ユーザー・インターフェイス５６０も、照準補正器６６５へ連結される。測量器１０と制御システム２００とを操作する方法は、後述の図４を参照して説明される。
【００４６】
本発明の実施態様によると、測量器１０は、ユーザが測量値ＶとＨとをそれぞれ読み取ることができる表示部６７０も具備する。
【００４７】
式（２）に存在する出力信号値Ｖは、移動可能なユニット２０の水平配向がその垂直配向に固有に従属することを示している。本発明の態様に記載の解決方法は、フィードバック値Ｈが出力信号値Ｖに対応する、負のフィードバックを伴う制御システムを提供することによりこの固有の欠点を補正する。図４と共に後述されるように、フィードバック値Ｈは移動可能なユニット２０の水平配向の制御に使用される水平配向補正値ＤＨを発信するよう差分化できる。したがって、移動可能なユニットの垂直方向位置に従属する、移動可能なユニットの水平配向の誤差は補正できる。この有利な結果は図３により明瞭に示され、図３は、
-  第二計算機３３０は、出力信号値Ｖを受信するための入力部を有することと、
-  照準補正器６６５は、値ＤＨが値Ｈの変化に従属している、水平偏差を表示する値Ｄ   Ｈを発信できることと、
-  値ＤＨは水平照準を調整しているために制御器５００の負のフィードバック信号とし   て使用されることと、
を示している。
【００４８】
測量器を操作する方法
図４は、測量器１０を操作する方法の実施態様を図示しているフローチャートであり、このとき測量器１０は図３を参照して説明される制御システムを具備する。
【００４９】
測量を実施することを望んでいるオペレータは、真の水平面に関連する測量器１０の基盤８０を少なくともほぼ水平化するようにスタンド１２２（図１参照）を設置することと調節器１２４を調整することとにより開始するのがよい。この水平の照準化は、第二軸９０をそれがほぼ垂直であるように設定することでよい。
【００５０】
設定手順
オペレータは、水平視準誤差ＣＨとトラニオン軸誤差Ｔとの関連値を確立するための設定手順（図４の段階５５）を実行すればよい。好適な実施態様によると、設定手順は傾斜予測器の始動も含み、その結果、後に選択されるいずれかの回転位置のために予測される垂直誤差値Ｐ´ＩとＰ´IIとに関係する迅速で正確な配信が可能になる。図４において、囲み記事５５はこの設定手順を説明する。
【００５１】
誤差値ＣＨを確立するために、機器１０は第一目標に照準化され、また計算ユニット２２０は角度値ＶとＨとを配信する。これらの値は保存される。次の段階において、機器１０は、ドライバ１２０が移動可能なユニットを水平方向に半回転させるように、またドライバ１１０が移動可能なユニットを垂直方向に回転させるように操作され、照準は第一目標に極めて近接する。その後、機器は、再び第一目標に照準化するように、また計算ユニット２２０により配信される角度値ＶとＨとを読み取るように精巧に調整される。誤差の値ＣＨを表す数値はこれらの測量値に対応して計算できる。第一目標は照準線が誤差の値ＣＨの正確な測量を達成するためにおおよそ水平であるように選択されるのが好ましい。確立された水平視準誤差ＣＨは記憶装置３５５に保存される。
【００５２】
前述の設定手順と類似の第二の設定手順は、トラニオン誤差Ｔ用の数値を確立するために使用される。この第二の手順は、しかしながら水平面に近接していない目標を使用する。トラニオン誤差Ｔ用に確立された値は記憶装置３７５に保存される。
【００５３】
設定手順が実行されたとき、測量器１０の計算ユニット２２０は、有利で高度な精度の角度値ＶとＨを配信する。
【００５４】
その後、オペレータは制御ノブ５２０と６２０とを操作し、照準線１２８を基準点上に照準化する（段階５１０、図４）。いったん機器が基準点に照準化されると、前述のセンサは、関連入力信号を計算ユニット２２０に配信し、そして、計算ユニット２２０の出力上に角度値ＶとＨとの配信をそれぞれ生ずる。
【００５５】
垂直照準ロック機能
垂直照準Ｖを変更しないままにしている一方、水平照準Ｈを所定の角度だけ変更することを望むなら、オペレータはそのとき“垂直照準ロック”機能を選択すればよい（段階５２０、図４）。この機能はユーザー・インターフェイス５６０によって選択されるのがよい（図３）。垂直照準ロック機能を選択すると、測量器１０は垂直照準においてのいずれかの偏差の自動補正をする。
【００５６】
機能“垂直照準ロック”を選択すると、デバイス５３０は現在の照準の角度値を受信するようになる。したがって、機能“垂直照準ロック”を選択する前に、基準目標に照準化することは有利である。さらに、デバイス５３０は、ここではＶＡで表示される値Ｖを読み取りまた記憶場所５４０にその値を保存する（図３参照）。同様に、デバイス６３０はここではＨＡで表示される値Ｈを読み取りまた記憶場所６４０に値ＨＡを保存する。この段階で、オペレータは、測量された角度値Ｖ＝ＶＡ、Ｈ＝ＨＡを表示部６７０において読み取ることもできる（図３）。
【００５７】
一段階において（段階５３０、図４）、オペレータは、垂直照準を変更しないままにしている一方、水平照準を所定の角度だけ変更しているためにノブ６２０を回転させてもよい。したがって、双方向矢印１００により図示されるように、オペレータは移動可能部２０が第二軸９０の周囲を回転するようにしているため、制御ノブ６２０を回転させるだけでよい。
【００５８】
オペレータが機器の所望の水平位置決めＨＢを達成するとき、前述の機械的欠陥は、垂直照準において少量だが測量可能な変化を引起こす。言い換えると、“水平”制御ノブ６２０の操作は、垂直照準において意図的ではないあるいは偶発的な変化を引起こす。
【００５９】
本発明の実施態様によると、計算ユニット２２０の出力上の値Ｖと，Ｈとは、デバイス５３０と、６３０とにより自動的に読み取られ、またこれらの値は記憶場所５５０と６５０とにそれぞれ保存される。記憶場所５５０と６５０とに保存された値は、ここではＶＢとＨＢとしてそれぞれ参照される。これは、図４の段階５４０に図示される。この方向（この場合は垂直）の変化は進行中のプロセスであるが、必ずしも時間に直線的でない。したがって、新しい値ＶＢとＨＢは、移動が進行するとき記憶場所へ送信され、また古い値は新しい値ＶＡと、ＨＡになる。
【００６０】
後続の段階（段階５５０、図４）において、デバイス５３０は、値ＶＢとＶＡとの間の差分ＤＶを計算し、またデバイス６３０は、値ＨＢとＨＡとの間の差分ＤＨを計算する。
ＤＶは、        ＤＶ＝ＶＢ−ＶＡ        で表示され、
ＤＨは、        ＤＨ＝ＨＢ−ＨＡ        で表示され、
次の段階（段階５６０、図４）において、値は表示される。
【００６１】
差分信号値ＤＶと、ＤＨとは照準補正器６６５へ配信される。機能“垂直照準ロック”が選択されたとき、照準補正器６６５は、垂直照準を調整するように差分信号値ＤＶを制御器５００へ配信する（５７０段階、図４）。差分信号値ＤＶは、測量器１０が全ての機械的偏差をサーボ駆動方法で自動的に補正するように垂直位置決め制御ループに加算される。したがって、オペレータが機能“垂直照準ロック”を選択したとき、サーボシステムは水平照準のみに変化を起し、また垂直照準に対する好ましくない変化はいずれも自動的に補正される。制御システムは次に最終段階（段階５８０）に出て、ＤＶ及び/又はＤＨにおいての差分が所定値より上/より下であるか、また手順が次に図４の段階５３０へ進行するかあるいは手順を終了するかのどちらであるかを照合する。
【００６２】
この操作方法は、オペレータが選択された基準目標のいずれかで照準を獲得でき、また次に別の水平方向においての垂直な補正照準を直接的に取得できるので、オペレータ用の仕事を簡素化する。したがって、本発明の態様によると、垂直な位置決めＶの変化を引起している機械構造の固有の欠陥のいずれも補正される。前述のように、照準の補正は前述の手順と併せて前式（１）に従って計算できる。
【００６３】
水平照準ロック機能
同様に、もし手順が垂直照準のみを調整する、即ち、ノブ５２０のみを操作する目的でなされるなら、これは前述の機械的欠陥のため水平照準Ｈに好ましくない変化を引起す。
前述の方法と類似の方法においては、オペレータはそのときユーザー・インターフェイスによって機能“水平照準ロック”を選択してもよい。この機能を選択すると、測量器１０は水平照準においてのいずれかの偏差を自動補正する。機能“水平照準ロック”が選択されるとき、照準補正器は、水平照準を調整するため差分信号値ＤＨを制御器６００へ配信する（段階５７０、図４）。
【００６４】
本発明の実施態様によると、“水平照準ロック”機能は、
前記移動可能なユニット２０の選択された水平配向を表示しているための水平基準値ＲＨを発信している段階と；
前記選択された水平配向を維持しているための測量器（１０）の水平照準ロック機能を動作している段階と；
前記移動可能なユニット２０の垂直配向を変更するように前記移動可能なユニット２０が前記第一軸５０の周囲を旋回している段階と；
前記第二軸９０の周囲を回転するのに関連する水平配向値ＨＳを検知している段階と；
水平配向偏差を表示する水平誤差値ＤＨを受信している受信段階であって；
前記水平誤差値ＤＨは前記検知された水平配向値ＨＳに従属していて；
前記水平基準値ＲＨと、前記水平誤差値ＤＨとに従属して移動可能なユニット２０の水平配向を自動的に制御している段階であって；前記水平誤差値ＤＨは移動可能部２０の垂直配向に従属している段階；
を具備する。
【００６５】
差分信号値ＤＶと、ＤＨとは、オペレータがリアルタイムあるいは可読性の改良を可能にしている所定の遅延時間を伴って値ＤＶと、ＤＨとを読み取ることを可能にしている表示部６７０（図３と、図４の段階５６０とを参照）へ配信される。
【００６６】
制御システムの第二の実施態様
図５は、図１に示される型の測量器１０において使用するための制御システムの第二の実施態様２００Ｂの概ブロック図を示す。制御システム２００Ｂは、駆動装置１１０と１２０とをそれぞれ制御するため動作する。
【００６７】
垂直照準
第二の実施態様に記載の制御システム２００Ｂは、検知された信号ＶＳを垂直位置決め発信器２７２の入力部２７１へ配信している垂直センサを含む。垂直位置決め発信器２７２は、垂直誤差補正値ＶＥＣを受信しているための入力部２７３も有する。垂直位置決め発信器２７２は、入力部２７１と２７３とで受け取った値に対応する正確な垂直位置の値Ｖを発信する。
【００６８】
出力信号Ｖは、第一制御器２８０の入力部２７４へ配信される。第一制御器２８０は、ユーザあるいはオペレータにより設定される基準信号値ＲＶ用の入力部２９０も具備する。基準信号値ＲＶは、出力値Ｖ用の所望の値を表示する。
【００６９】
誤差信号eＶは、基準信号値ＲＶと出力信号Ｖとの間の差分として第一制御器２８０に発信される。誤差信号eＶは、調整器３００へ配信される。調整器３００は垂直制御信号ＶＣ用の出力部３１０を有する。
【００７０】
垂直制御信号ＶＣは、移動可能なユニット２０の適正な移動をトラニオン軸５０の周囲に引起しているための駆動装置１１０へ配信される。この方法において、制御システム２００Ｂは、垂直位置決め発信器２７２により発信される正確な垂直位置の値Ｖを使用している垂直基準信号値ＲＶに対応して、垂直照準を制御する。垂直誤差補正値ＶＥＣは、垂直方向指数ＶＰと縦方向の垂直誤差値ＰIIとに従属して誤差補正発信器２９２により発信される。
本発明の態様によると、値ＶＥＣは、
ＶＥＣ＝ＶＰ＋Ｐ´II
として計算される。
垂直方向指数ＶＰと縦方向の垂直誤差ＰIIとの値は、初めに説明した実施態様と共に前述と同一の方法で取得されまた誤差補正発信器２９２へ配信される。ＶＰの値は、例えば移動可能なユニット２０を照準線１２８が水平であるように照準化するとき出力信号Ｖは９０°であるように選択できる。好適な実施態様において、縦方向の垂直誤差値は、予測器２２６により配信される予測値Ｐ´IIであり、このことは前述されている。傾斜予測器は、傾斜状態のほぼ瞬間的な情報を有利に提供していて、このことは前述されている。
【００７１】
水平照準
水平センサ３２０は、検知された信号ＨＳを水平位置決め発信器３７２の入力部３７１へ配信する。水平位置決め発信器３７２は、水平誤差補正値ＨＥＣを受信するための入力部３７３も有する。水平位置決め発信器３７２は、入力部３７１と３７３とで受信される値に対応して正確な水平位置の値Ｈを発信する。水平制御は、前述の垂直制御で説明された同一の方法で達成され、また、ユーザあるいはオペレータにより設定される基準信号値ＲＨ用の入力部３９０と、基準信号値ＲＨと正確な水平位置の値Ｈとの間の差分に従属して発信される誤差信号eＨとを具備している制御器３８０の入力部３７４と；
ハウジング４０の適正な移動を第二軸の周囲に引起す駆動装置（１２０）を制御しているための水平制御信号ＨＣ用の出力部４１０を有している調節器４００を伴っている。
この方法において、制御システム２００Ｂは、水平位置決め発信器３７２により発信される正確な水平位置決め値Ｈを使用している水平基準信号値ＲＨに対応して水平照準を制御する。
【００７２】
水平補正発信器４１２は、水平誤差補正値ＨＥＣを発信する。本発明の態様によると、値ＨＥＣは、
ＨＥＣ＝ＨＰ＋ＣＨ/sinＶ＋（Ｔ＋Ｐ´Ｉ）＊cotＶ
として計算される；
ここでＨＰは、出力信号Ｈがゼロである角度位置を画定している定数である。
【００７３】
上式は実際には小さな補正パラメータ（ＣＨ、Ｔ、Ｐ´Ｉ、Ｐ´II）が有効である第一近似であるが、完全な式は実際には、
ＨＥＣ＝ＨＰ＋ＣＨ/sinＶ＋（Ｔ＋Ｐ´Ｉ）*  cot（ＶＰ＋ＶＳ）；（Ｖ＝ＶＰ＋ＶＳ+Ｐ´II）
である：
即ち、値Ｐ´IIは、最後の項の一部ではない。しかしＴとＰ´Ｉは小さな補正でありまたＰ´II（近似において具備される）も小さい。これはこのパラメータからの影響が“二次的で”またそれ故無視してよいことを示す。
実用においては、最初の式が使用される。
【００７４】
水平方向指数ＨＰと、トラニオン軸誤差Ｔと、縦方向の垂直誤差との値は、初めに説明された実施態様と共に前述と同一の方法で取得される。取得されたＨＰ、ＣＨ、Ｔ及びＰ´Ｉの値は、それに対応して誤差補正値ＨＥＣを発信するために順々に動作する、誤差補正発信器４１２へ配信される。好適な実施態様において、水平方向の垂直誤差値は、予測器２２６により配信される予測値Ｐ´Ｉであり、このことは前述されている。
【００７５】
オペレータは、基準信号値ＲＶとＲＨを制御できる。本発明の一バージョンによると、信号ＲＶは、第一制御ノブにより発信される。同様に、信号ＲＨは、第二制御ノブにより発信される。
【００７６】
図５を参照して、制御システム２００Ｂは位置決め制御ループ部７００を含む。位置決め制御ループ部７００は、移動可能部２０の照準の迅速で正確な制御を達成するために高い更新速度で動作でき、そのことは後述の図６を参照して説明される。
【００７７】
誤差補正値ＶＥＣとＨＥＣとは、より低い更新速度で発信され、そのことは後述の図７を参照して説明される。したがって、誤差補正発信器２９２と４１２とは、制御システム２００Ｂの誤差補正部７１０に含まれる。
【００７８】
本発明の好適な実施態様によると、位置決め制御ループ部７００は、第一データ処理ユニットを含み、また誤差補正部７１０は第二データ処理ユニットを含む。この場合、第一データ処理ユニットは第二データ処理ユニットよりも高いデータ処理容量を有する。
別の実施態様によると、部分７００と７１０は、それらのデータ処理容量とは別の関係で動作する。
【００７９】
測量器を操作する方法
図６と７とはフローチャートであり、図５に記載の制御システムを操作する方法の実施態様を図示している。
図６を参照して、オペレータは設定手順段階５５を実行してもよく、そのことは測量を開始する前に前述されている。検知器２１０と３２０とは、検知された照準を示している信号ＶＳとＨＳとを配信する（段階１１０）。位置決め値発信器２７２と３７２とは、誤差補正値ＶＥＣとＨＥＣをそれぞれ受信し、そのことは図６の囲み記事の段階１２０により示される。
検知された照準と関連の誤差補正値への対応において、位置決め値発信器２７２と３７２は、正確な照準値ＶとＨとをそれぞれ配信する。制御器２８０と３８０とは、ユーザにより設定される基準値ＲＶとＲＨとをそれぞれ受信する。このことは図６の段階１３０により図示される。
【００８０】
図６の段階１４０により図示されるように、制御器２８０と３８０とは、正確な照準値ＶとＨ及び関連基準値ＲＶとＲＨとにそれぞれ対応して、移動可能なユニット２０（図１）の位置決めをしている照準を制御するため動作する。
段階１１０と、１２０と、１３０と、１４０とは、垂直と水平な照準に向けて並列に実行される。段階１４０の終了後、手順は再び反復される。
【００８１】
本発明のある実施態様によると、操作方法は、受信した基準値ＲＨとＲＶの一つにおいて検知された変化に対応して開始する。本発明に記載の操作方法のこの実施態様は、
a）前記移動可能なユニット２０の所望の水平配向を表示する、水平基準値ＲＨを設定     している段階と；
b）前記第二軸９０の周囲の現在の回転配向を表示する水平配向値ＨＳを検知している     段階と；
c）前記移動可能なユニット２０の水平配向偏差を表示する水平配向補正値ＨＥＣと、     ＤＨとを受信している段階であって；
前記水平配向補正値ＨＥＣとＤＨは、横方向の垂直誤差値ＰＩとＰ´Ｉに従属して     発信され；前記横方向の垂直誤差値ＰＩとＰ´Ｉは前記移動可能なユニット２０の     前記水平配向に従属していて；また、
前記受信した水平配向補正値ＨＥＣと；ＤＨとは、前記第一軸５０の周囲を旋回し     ている結果として生ずる水平配向偏差を補正するように、移動可能なユニット２０     の垂直配向Ｖに従属している段階と；
d）前記水平配向値ＨＳと、前記水平配向補正値ＨＥＣと；ＤＨとに対応して、前記移     動可能なユニット２０の現在の水平配向を表示する水平位置決め値Ｈを発信してい     る段階と；
e）前記水平位置決め値（Ｈ）と前記水平基準値ＲＨとに従属する、水平誤差値ｅHを発     信している段階と；
f）前記水平誤差値ｅHに従属して、移動可能なユニットの水平配向を自動的に制御して     いる段階と、
を含む。
好適な実施態様によると、操作方法はさらに、
g）前記水平誤差値ｅHは所定の閾値ＤＦよりも小さくなるまで、前記段階ｂ）−ｆ）を     反復する段階：
を具備している。
【００８２】
所定の閾値ＤＦの大きさは、達成される照準の精度を決定する。一実施態様によると、閾値ＤＦは、１０角度秒かあるいはそれいかの角度に相当する。別の実施態様によると、閾値ＤＦは、１角度秒以下の角度に相当する。好適な実施態様によると、閾値ＤＦは、１/3角度秒の角度に相当する。最も好適な実施態様によると、閾値ＤＦは、１/3角度秒よりも小さい角度に相当する。
【００８３】
対応する方法において、本発明に記載の操作方法は、垂直誤差値ｅＶに従属する移動可能なユニットの垂直配向の自動制御を達成する。好適な実施態様によると、操作方法は、誤差ｅVが所定の閾値ＤＶＦよりも小さいように移動可能なユニットの垂直配向を制御している段階を具備する。
【００８４】
図７は、誤差補正値ＶＥＣとＨＥＣとの配信の操作方法をそれぞれ図示する。段階２１０において、誤差補正発信器２９２は、入力値ＶＰとＰ´IIとを受信する。前述のように、Ｐ´IIの値は照準儀部４０の現在位置に従属して変更できるが、値Ｐ´IIの変更の速度は比較的遅い。
誤差補正発信器２９２は、入力値ＶＰとＰ´IIとに対応して垂直誤差補正値を発信し（段階２２０）、また発信値は、位置決め値発信器２７２へ配信される（段階２３０）。
【００８５】
段階２１０と、２２０と、２３０とは、段階２３０の後に段階２１０と、２２０と、２３０の新たな実行が続くような反復処理であり、そのことは図７に図示される。
水平誤差補正値ＨＥＣを発信しているプロセスは、同一方法で実行されるが、入力値信号Ｔと，ＰＩと、ＣＨと、ＨＰとＶとに基づいている。
【００８６】
通常の動作下で誤差補正値の変更の速度は、変更された基準値ＲＶあるいはＲＨに対応して検知された位置決め値ＶＳあるいはＨＳの変更の速度より小さい。したがって、図６を参照して説明される操作方法の実行へ計算機の処理能力を配分することは有利である。
ドライバ１１０と１２０とを有利に制御しているプロセスと誤差補正値ＶＥＣとＨＥＣとを発信するための手順を分離することは計算機の処理能力の解放を可能にする。これは図７を参照し説明される手順を低速度で実行することにより達成される一方、位置決めの高度で正確な制御を維持している。言い換えると、手順の分離は、ハードウェアへの要求が少ない状態で正確に更新された位置決め値と位置決めのサーボ制御とを取得することを可能にする。
【００８７】
実施態様によると、図６を参照して説明される制御ループ７００は、一秒につき１００回（１００Ｈｚ）を超える反復回数で動作する；一方、図７による手順は、その反復回数の半分より少ない状態で動作する。あるバージョンによると、誤差補正値は、図６を参照して説明される制御ループの反復回数の約１/１０の比率で更新される。
好適な実施態様によると、図６を参照して説明される制御ループは、一秒につき１０００回（１０００Ｈｚ）を超える反復回数で動作する。
【００８８】
傾斜予測器２２６は、第三区部７２０に含まれ、それは図５に図示される。傾斜予測器２２６は、予測された垂直誤差値Ｐ´ＩとＰ´IIとをそれぞれ、更新されるＨＥＣとＶＥＣと同一の反復回数で更新するため動作する。
【００８９】
測量器１０（図１）は照準線の方向に光を送るようになっているレーザを含む。オペレータが、所定の水平基準値を維持している一方、垂直基準値ＲＶを変更するとき、レーザ光は真の垂直方向を通過する。この発明の実施態様に記載の操作方法はそれ故、サーボ制御が機械的誤差の影響を除去できるため、壁に極めて正確な垂直線を描画できる。
本発明は、機器が非理想的な位置に取付けられるときでさえ、例えば機器を、第二軸９０が理想的な真の垂直軸から偏移するよう位置決めしてもこれを有利に可能にする。
【００９０】
さらに、本発明に記載の測量器１０は、前記第一磁針方角と正反対に第二磁針方角を表示しているために、ユーザが第一磁針方角に照準化しまた測量器１０を使用することを有利に簡素化する。ユーザは例えば、移動可能なユニット２０を第一軸５０の周囲に旋回する簡単な動作により、最初に真北に照準化し、また次に真南の磁針方角に照準化を達成する。これは測量器１０を操作する方法により達成される；操作方法は、
前記測量器１０の照準線１２８の照準の水平方向成分が第一磁針方角に向けられるように前記移動可能なユニット２０の所望の第一水平配向を設定している段階と；
前記測量器１０の前記照準線１２８の照準の前記水平方向成分が第二磁針方角に向けられるまで、前記移動可能なユニット２０の垂直配向を変更するように前記第一軸５０の周囲に前記移動可能なユニット２０が旋回している段階であって；前記第二磁針方角は前記第一磁針方角から偏移している段階と；
水平配向補正値ＨＥＣに対応し前記移動可能なユニット２０の現在の水平配向を表示する水平位置決め値Ｈを発信している段階で；前記水平配向補正値ＨＥＣは前記第一軸５０の周囲を旋回している結果として生ずる水平配向偏差を補正するように、移動可能なユニット２０の垂直配向Ｖに従属している段階と；
前記第二磁針方角が前記第一磁針方角に向き合うように前記水平位置決め値Ｈに従属して移動可能なユニット２０の水平配向を自動的に制御している段階と、
を具備している。
【００９１】
ある実施態様によると、測量器を操作している前述の方法は、方向基準値ＲＶ及び/又はＲＨの手動制御にそれぞれ対応して実行される。これは例えばユーザが測量器の垂直制御ノブ及び/又は水平制御ノブを手動的に操作するとき達成される。
【００９２】
別の実施態様によると、測量器の制御器は、前記測量器の遠隔制御中に検知された誤差を自動的に補正するようにさせる。この実施態様において、図５の入力部２９０及び/又は入力部３９０へそれぞれ基準値ＲＶ及び/又はＲＨを配信するため連結された受信器（示されていない）が配備される。ユーザによる操作用の入力部を具備している送信器（示されていない）は、ユーザ入力に対応して測量器が遠隔制御されるように基準値ＲＶ及び/又はＲＨを表示するデータを受信器へ送信するようになっている。送信器/受信器は無線方式で即ち無線リンクを経由してあるいは変調光によって通信する。あるバージョンにおいて、送信器/受信器は、基準値ＲＶ及び/又はＲＨについての情報を送信するため変調されるレーザ光によって光学的に通信する。ユーザが基準値ＲＶ及び/又はＲＨ用の送信器上の操作ノブを手動操作するとき、送信器は受信器へ関連方向データを配信するため動作する。方向データの受信に対応して、受信器は、基準値ＲＶ及び/又はＲＨが基準値入力部５２０と、６２０と、２９０と、３９０とへ配信されるように適正な制御信号を配信するため動作する。好適な実施態様によると、制御システム２００Ａと、２００Ｂとは、受信器と、基準値入力部２９０と、３９０と、５２０と、６２０と通信するため連結されるサーボプロセッサを含む。送信器と受信器は、以下の双方向通信を可能にしている送受信器により統合される。
【００９３】
本発明のさらに別のバージョンにおいて、オペレータは座標値あるいは目標基準値に関して特定の目標を測量器自体のユーザ入力部を経由して入力しまたそれに対応して測量器のプロセッサは照準線が目標に向かうように照準線と一致する方向を自動的に計算する。これは図５において示される入力部２９０と３９０とに対応する方向基準値を入力することにより達成される。本発明のさらに別の実施態様において、座標値あるいは目標基準値は遠隔位置のユーザ入力部に入力されまた送信器/受信器集合体によって測量器へ転送しそれによって測量器を座標値あるいは目標基準値により画定された目標に照準線を自動的に向くようにするために、遠隔位置の送信器へ配信される。送信器/受信器集合体は前述と同一の方法で動作する。
【００９４】
さらなる実施態様において、水平線機能用の手順が開示される。いくつかの出願において、壁あるいは類似物上の地点を測量しているあるいは構造を照合しているために所定の垂直高さを維持できることが有利である。これを行うためオペレータは機器メニューの機能“水平線”を選択してもよい。
【００９５】
“水平線”の選択は、既知の距離の対象物を照準化するとき所定の照準高さを維持するため測量器が対頂角Ｖの自動補正をするよう制御されることを意味する。距離は例えば予め画定された平坦表面あるいは直線上に存在しているように画定できる。機能を図示するため、垂直な平坦表面が選択される。次にいずれかの平坦表面上の水平線を追跡する方法が示される。
【００９６】
作業の流れは、図８のフローチャートに図示される。手順はユーザが段階８０１の機器のメニュから“水平線”を選択することにより開始する。段階８０２において、一表面が画定され、それは通常は表面の任意の二点（ＡとＢ）を画定することによりなされる。これは様々な方法で行うことができる。点を照準化しまた機器を使用して距離と角度の測量により座標を決定するかあるいは座標をキーボードから機器に入力しまたは座標をデータベースから取って来ることかのどちらかである。段階８０３において、基準高さを画定する。これも少なくとも二つの異なる方法で行うことができる。所望の高さをキーボードから入力するかあるいは機器を所望の高さを有している実際の表面上の基準点に照準化し、またこの高さを登録するかのどちらかである。直ちに所望の移動用のパラメータは決定され、また段階８０４において水平角変更用のノブは回転される。機器は次にあらゆる水平角と対応する対頂角を計算し、また段階８０５において、表面で所望の高さを構成する方向に照準化するよう垂直サーボを制御する。段階８０６において、機器のさらなる移動のいずれかに対する決定がなされる。
【００９７】
実際の垂直制御角度を計算するための式は、図９と１０から誘導できる。
図９は、水平ＸＹ面の垂直表面（７００）と機器（７１０）の投影図を示す。
図１０は、機器のＺ軸と表面（７００）上の任意点とを通る側面図を示す。
表面上の点ＡとＢとの座標（ＸＡ、ＹＡ，ＺＡ）と（ＸＢ，ＹＢ，ＺＢ）とは、機器により測量された距離と角度を用いて計算でき；また機器の位置は、この座標系の（0,0,0）になっている。
これらの座標から、水平面の表面の投影図の式を見出すことができ、またこの式は表面に垂直な線に対する角度Ｈ０と表面への垂直距離ｄとを決定する。偏差はベクトル代数に関する教科書において求めることができる。
【００９８】
図９と１０とからの表記法を用いて、以下の式を求めることができる。
tan（π/2−Ｖ）＝ｈ＊cos（Ｈ−Ｈ０）/d           （１）   あるいは、
V= π/2−arctan[ｈ＊cos(Ｈ−Ｈ０)/d]            （２）
したがって、所定表面上の所定高さｈを決定している対頂角Ｖは、式（２）を用いていずれの方向Ｈに対しても測量できる。
【００９９】
この値を垂直サーボに対する入力基準値ＲＶとして用いることにより、機器は水平標準化にかかわらず同一の垂直高さで表面の点へ照準化される。
【０１００】
前述の手順は、図８に示される実施態様により実証され、図８は以下の段階を具備する：
段階８０１  メニューから“水平線”を選択する。
段階８０２  表面上の二（あるいは三）の任意の点を画定する。
段階８０３  所望の高さの値を入力する。
段階８０４  水平照準を選定量変更するためにノブを回転する。
段階８０５  機器は対応する対頂角を計算しまた所望の所定の垂直高さを維持するため              に垂直照準を自動的に調整する。
段階８０６  段階８０４−段階８０５の反復に対する決定がなされる。
【０１０１】
垂直でない表面上の水平線を追跡することは極めて類似している。違いは表面を画定するのに三点が必要とされることである。さらに図９は、平坦表面上の所望の高さにある所望の水平線のＸＹ面内の投影図と考えられる。この場合もやはり既知のベクトル代数によりパラメータｄとＨ０がこの投影図へ与えられ、また対頂角Ｖを計算するための式は同一である。
【０１０２】
さらなる実施態様において、任意の二点間のライン機能の手順が開示される。いくつかの出願において、一つのノブのみを操作することにより機器の照準を平坦表面上、例えば壁、天井あるいは床上の任意の二点間の直線の方へ進ませることは重要である。この機能は水平照準機能と同一の方法で達成できる。最初に二点が画定される必要がある。これはさまざまな方法で行うことができる。二点の座標はデータベースから機器へ利用することができ、またそれらはキーボードから入力できるかあるいは機器により測量できまた計算できる。
【０１０３】
図１１において、ＺＹ面に投影された二点ＡとＢとが示される。点はいずれかの配向の平坦表面上に存在すると想定される。角度Θと高さＺ０は、ベクトル代数においての既知の手法によりＡとＢとの座標から両方とも取得できる。目的は、所定のノブを回転するとき機器の照準方向が点ＡとＢとの間の直線の方に進むように機器を制御することであり、それは例えば指示レーザのスポットが二点を含んでいるいずれかの平坦表面上のこの直線の方に進むことを意味している。前述と同一の図９を用いて、７００で表示される点ＡとＢとを通る線は、ＡとＢとを通る真の線のＸＹ面内の投影であり、またｄは機器からこの線への直交距離であると考えられる。この場合もやはり、投影された距離ｄと角度Ｈ０と同様に点ＡとＢとを通る線の式も、既知のベクトル代数を用いて決定できる。設定の形状のため、水平角度Ｈ０は定義によりＸＹ面内の投影された角度に等しい。図９から、線上のいずれかの点のＹ座標は、
Ｙ＝ｄ＊cos（Ｈ）/cos（Ｈ−Ｈ０）          （３）
として計算できることは明らかである。
【０１０４】
図１１は、垂直ＺＹ面上の二点ＡとＢとの投影図を示す。図１１からＡとＢとを通る線上の任意の点（Ｐ´）のＺ座標は：
tan（Θ）＝（Z−Z0）/Ｙ  から得られる、
Ｚ＝Ｚ０＋Ｙ＊tan（Θ）    （４）
から求められる。これから、点Ｐ´と機器（Ｚ軸）とを通る垂直面を考える。
式（１）と等価に：
tan（π/２−Ｖ）＝Ｚ＊cos（Ｈ−Ｈ０）/d   あるいは
Ｖ＝π/２−arctan[Ｚ＊cos(Ｈ−Ｈ０)/d]            （５）
を得る。
（４）からＺと（３）からＹを代入して、最終的に：
Ｖ＝π/２−arctan[Ｚ０＊cos(Ｈ−Ｈ０)/d ＋cos（Ｈ）＊tan（Φ）]      （６）
を得る。
【０１０５】
任意の水平方向Ｈにおいて照準化することによって、Ｚ０とＨ０とΘとが全て直線の式から取得できるため、所定の線上の一点に対応している対頂角を計算できる。この値（Ｖ）は次に垂直サーボへの基準入力として使用でき、またそれは水平照準化用のノブを操作しているとき、全体の照準化が所定の二点間の直線の方へ進むように垂直照準化を制御できることを意味している。この式（６）がＨの値を求めることができることは明らかであるがそれよりもむしろ、任意の対頂角Ｖ用に、対応している水平角Ｈを計算できることを意味している。このことは垂直照準化用のノブのみを操作することにより、水平サーボへ入力するときのＨ用の計算値を使用することにより所定の点の間の直線を追跡できることを意味する。
【０１０６】
図１２において、この機能のためのフローチャートが示される。
段階１２０１    メニューから“任意の線”を選択する。
段階１２０２    表面上に終点ＡとＢとを画定する。
段階１２０３    水平移動用あるいは垂直移動用のノブかあるいは両方のノブのどちらか                を選定量回転する。
段階１２０４    機器は対応している対頂角を計算し、また所望の所定の垂直高さを維持                するために垂直照準を自動的に調整する。
段階１２０５    この中においては終点に到達したか、またそうでないなら段階１２０３                −１２０５を終点まで反復するかどうかを決定する。
【０１０７】
したがって、前述に記載の測量器を操作する方法を通して本発明に記載の任意の線を描き、前記制御器は、
面上の二点ＡとＢとを画定する段階であって、この直線上の任意点はＰ´で表示される段階と；
角度Θと、角度Ｈ０と、高さＺ０とを計算する段階であって、Θは機器７１０（0,0,0）
を通ＹＺ面内の投影線間の角度であり、角度Ｈ０は、Ｙ軸と、ＡとＢの間の線の投影に垂直な線との間のＸＹ面内の角度になっていて、また高さＺ０は、ＡとＢとの間の前記線がＺ軸と交差する基底上部の高さになっている；また、
これらの値を機器の移動を制御するために使用する段階；
を使用して二点間の任意の直線を追跡している時、検知した誤差を自動的に補正するようになっている。
【０１０８】
任意の水平方向Ｈに照準化するとき水平手動制御を使用するために、線Ａ−Ｂ上の一点に対応している対頂角ＶがＺ０と、Ｈ０と、Θから計算され、この値Ｖは垂直サーボへの基準入力値と同一の入力値として使用され、またそれは機器が前記二点間の直線を追跡できるように垂直照準を制御する水平照準化用のノブの操作を可能にしている。
【０１０９】
任意の垂直方向Ｈに照準化するとき垂直手動制御を使用するために、線Ａ−Ｂ上の一点に対応している対頂角ＶがＺ０と、Ｈ０と、Θから計算され、この値Ｈは水平サーボへの基準入力値と同一の入力値として使用され、またそれは機器が前記二点間の直線を追跡できるように水平照準を制御する垂直照準化用のノブの操作を可能にしている。
【０１１０】
本発明を本発明の実施態様を使用して説明してきたが、当業者には周知の方法あるいはここに開示された方法とは別の方法を、添付の請求項の要旨を逸脱しない範囲で使用してもよいことは理解される。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】図１は、本発明の実施態様に記載の測量器の正面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、図１において矢印１３０の方向の外観を見ている図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、照準線の角度方向（Ｈ，Ｖ）を図示し、そのとき測量器は測量を実行するために目標に照準化される。
【図２Ｃ】図２Ｃは、図１の測量器において水平視準誤差ＣＨを図示しているために、図１において矢印１４０の方向の外観を見ている図である。
【図２Ｄ】図２Ｄは、観測者が図１を見るのと同一の透視図で見ているトラニオン軸誤差Ｔを図示する。
【図２Ｅ】図２Ｅは、観測者が図１を見る透視図に見られるような第二軸９０と、真の垂直線１５５と、トラニオン軸５０を示す。図２Ｅにおいて図示されるように、垂直線１５５と第二軸９０との間の角度偏差はＰＩで表示される。
【図２Ｆ】図２Ｆは、図２Ｅの透視図に垂直な透視図において第二軸９０を図示する。図２Ｆにおいて図示されるように垂直線１５５と第二軸９０との間の角度偏差はＰIIで表示される。
【図３】図３は、図１において示される型の測量器に使用するための制御システム２００の第一実施態様の概ブロック図を示す。
【図４】図４は、図３を参照して説明されるように測量器が制御システムを具備するときの測量器を操作する方法の実施態様を図示しているフローチャートである。
【図５】図５は、図１において示される型の測量器に使用するための制御システムの第二実施態様の概ブロック図を示す。
【図６】図６は、図５に記載の制御システムを操作する方法の実施態様を図示しているフローチャートである。
【図７】図７は、図５に記載の制御システムを操作する方法の実施態様を図示しているフローチャートである。
【図８】図８は、水平線を創出するように測量器を操作する方法の実施態様を図示しているフローチャートである。
【図９】図９は、平坦表面上の所望の高さで所望の水平線のＸＹ面内への投影図を示す。
【図１０】図１０は、機器のＺ軸と表面上の任意の点Ｐとを通る側面図を示す。
【図１１】図１１は、基本的にいずれの方向についても平坦表面である、ＺＹ面上に投影された任意の二点ＡとＢとを示す。
【図１２】図１２は、任意の線を創出するように測量器を操作する方法の実施態様を図示しているフローチャートである。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図２Ｆ】
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【図３】
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【図４】
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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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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2007521480.tif 000021