(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
整準部と、該整準部に設けられた測定装置本体と、制御部と、高精度に水平を検出する第１傾斜角測定装置と、該第１傾斜角測定装置より広範囲の傾斜角を検出し、更に該第１傾斜角測定装置より高応答性の第２傾斜角測定装置と、
前記整準部と前記測定装置本体間の相対回転角を検出する方向角検出部とを具備し、
前記制御部と、前記第１傾斜角測定装置と、前記第２傾斜角測定装置とは前記測定装置本体に設けられ、前記制御部は前記第２傾斜角測定装置の検出結果に基づき前記整準部を駆動し、前記第２傾斜角測定装置が検出する傾斜角が前記第１傾斜角測定装置が検出可能な範囲となる迄粗整準を実行し、該第１傾斜角測定装置の検出結果に基づき前記測定装置本体を水平に整準し、
前記制御部は測定終了時の整準状態、前記方向角検出部が検出した前記相対回転角を記憶し、測定装置が再設置された場合に、前記第２傾斜角測定装置の検出結果、前記整準状態、前記相対回転角に基づき前記整準部により、前記測定装置本体を整準可能かどうかを判断し、整準不能な場合に設置姿勢の変更或は設置位置の変更を告知する様構成された測定装置。
【請求項２】
整準部と、該整準部に設けられた測定装置本体と、制御部と、高精度に水平を検出する第１傾斜角測定装置と、該第１傾斜角測定装置より広範囲の傾斜角を検出し、更に該第１傾斜角測定装置より高応答性の第２傾斜角測定装置とを具備し、前記制御部と、前記第１傾斜角測定装置と、前記第２傾斜角測定装置とは前記測定装置本体に設けられ、前記制御部は前記第２傾斜角測定装置の検出結果に基づき前記整準部を駆動し、前記第２傾斜角測定装置が検出する傾斜角が前記第１傾斜角測定装置が検出可能な範囲となる迄粗整準を実行し、該第１傾斜角測定装置の検出結果に基づき前記測定装置本体を水平に整準する様構成され、
前記第１傾斜角測定装置は、自由液面を形成する液体が封入された円盤状の容器と、前記自由液面に検出光を入射させる発光源と、前記自由液面で反射した検出光を受光する受光素子と、該受光素子からの検出信号に基づき前記自由液面の傾斜を検出する様構成され、又、前記容器は底部に、該容器の中心と同心に形成された溝と、前記容器の中心に形成され、前記溝より隆起した中央部とを有し、前記液体は前記溝を充填し、前記中央部で最浅部を形成する様に貯溜される測定装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記測定装置の設置時に前記第２傾斜角測定装置の検出結果に基づき前記整準部により、前記測定装置本体を整準可能かどうかを判断し、整準不能な場合に設置姿勢の変更或は設置位置の変更を告知する請求項１又は請求項２に記載の測定装置。
【請求項４】
前記溝に流れ抵抗要素を等間隔で複数突設し、該流れ抵抗要素は、前記液体中に没する様構成された請求項２に記載の測定装置。
【請求項５】
前記流れ抵抗要素は、円弧状であり、上面が平らとなっている請求項４に記載の測定装置。
【請求項６】
前記流れ抵抗要素の上に、前記溝を覆うリング状の流動抑止板が設けられ、該流動抑止板の内縁には等間隔で複数の欠切部が形成され、前記流動抑止板は、前記液体中に没する様になっている請求項４又は請求項５に記載の測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は自動整準機能を有する測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
測距、測角を行う測定装置では、測定装置本体を水平に設置する必要があり、整準装置を具備しており、更に整準状態及び水平を検知する為の傾斜角測定装置を具備している。
【０００３】
傾斜角測定装置として、自由液面が水平を維持することを利用した傾斜角測定装置があり、自由液面を利用する傾斜角測定装置として、例えばチルトセンサがある。
【０００４】
チルトセンサでは、チルトセンサが設けられている装置本体が傾斜することで、自由液面が装置本体に対して相対的に傾斜する。
【０００５】
自由液面に検出光を入射させ、自由液面で反射した検出光を受光し、液面の傾斜に伴う受光位置の変化を検出することで、液面の傾斜角、即ち装置本体の傾斜を検出することができる。
【０００６】
自由液面を用いた場合、傾斜角測定装置の傾斜変化に対する自由液面の追従性、或は安定性は、自由液面を形成する液体の粘度の影響を受ける。
【０００７】
即ち、液体の粘度が低くなると追従性は向上するが、安定性は低下し、振動等の影響を受け易くなる。逆に、液体の粘度が高くなると追従性は低下し、傾斜角度検出に時間が掛るが、安定性は向上する。
【０００８】
通常、測定機では、測定精度が重視されるので、液体の粘度が高く安定性の高いチルトセンサが採用されている。
【０００９】
液体の粘度が高い場合は、液体の追従性が悪く、整準に時間を要するという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０００−２６６５４５号公報
【特許文献２】特開２０１１−１４９８５４号公報
【特許文献３】実開平５−３８５２１号公報
【特許文献４】特開２００１−２２１６３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、測定装置の整準作業が効率よく実行される測定装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、整準部と、該整準部に設けられた測定装置本体と、制御部と、高精度に水平を検出する第１傾斜角測定装置と、該第１傾斜角測定装置より広範囲の傾斜角を検出し、更に該第１傾斜角測定装置より高応答性の第２傾斜角測定装置とを具備し、前記制御部と、前記第１傾斜角測定装置と、前記第２傾斜角測定装置とは前記測定装置本体に設けられ、前記制御部は前記第２傾斜角測定装置の検出結果に基づき前記整準部を駆動し、前記第２傾斜角測定装置が検出する傾斜角が前記第１傾斜角測定装置が検出可能な範囲となる迄粗整準を実行し、該第１傾斜角測定装置の検出結果に基づき前記測定装置本体を水平に整準する測定装置に係るものである。
【００１３】
又本発明は、前記制御部は、前記測定装置の設置時に前記第２傾斜角測定装置の検出結果に基づき前記整準部により、前記測定装置本体を整準可能かどうかを判断し、整準不能な場合に設置姿勢の変更或は設置位置の変更を告知する測定装置に係るものである。
【００１４】
又本発明は、前記整準部と前記測定装置本体間の相対回転角を検出する方向角検出部を更に具備し、前記制御部は測定終了時の整準状態、前記方向角検出部が検出した前記相対回転角を記憶し、前記測定装置が再設置された場合に、前記第２傾斜角測定装置の検出結果、前記整準状態、前記相対回転角に基づき前記整準部により、前記測定装置本体を整準可能かどうかを判断し、整準不能な場合に設置姿勢の変更或は設置位置の変更を告知する測定装置に係るものである。
【００１５】
又本発明は、前記第１傾斜角測定装置は、自由液面を形成する液体が封入された円盤状の容器と、前記自由液面に検出光を入射させる発光源と、前記自由液面で反射した検出光を受光する受光素子と、該受光素子からの検出信号に基づき前記自由液面の傾斜を検出する様構成され、又、前記容器は底部に、該容器の中心と同心に形成された溝と、前記容器の中心に形成され、前記溝より隆起した中央部とを有し、前記液体は前記溝を充填し、前記中央部で最浅部を形成する様に貯溜される測定装置に係るものである。
【００１６】
又本発明は、前記溝に流れ抵抗要素を等間隔で複数突設し、該流れ抵抗要素は、前記液体中に没する様構成された測定装置に係るものである。
【００１７】
又本発明は、前記流れ抵抗要素は、円弧状であり、上面が平らとなっている測定装置に係るものである。
【００１８】
更に又本発明は、前記流れ抵抗要素の上に、前記溝を覆うリング状の流動抑止板が設けられ、該流動抑止板の内縁には等間隔で複数の欠切部が形成され、前記流動抑止板は、前記液体中に没する様になっている測定装置に係るものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、整準部と、該整準部に設けられた測定装置本体と、制御部と、高精度に水平を検出する第１傾斜角測定装置と、該第１傾斜角測定装置より広範囲の傾斜角を検出し、更に該第１傾斜角測定装置より高応答性の第２傾斜角測定装置とを具備し、前記制御部と、前記第１傾斜角測定装置と、前記第２傾斜角測定装置とは前記測定装置本体に設けられ、前記制御部は前記第２傾斜角測定装置の検出結果に基づき前記整準部を駆動し、前記第２傾斜角測定装置が検出する傾斜角が前記第１傾斜角測定装置が検出可能な範囲となる迄粗整準を実行し、該第１傾斜角測定装置の検出結果に基づき前記測定装置本体を水平に整準するので、前記第１傾斜角測定装置の検出範囲を超えた傾斜状態から迅速に該第１傾斜角測定装置の検出範囲内に整準でき、更に該第１傾斜角測定装置の精度で水平に整準でき、迅速で而も高精度の整準を行うことができる。
【００２０】
又本発明によれば、前記制御部は、前記測定装置の設置時に前記第２傾斜角測定装置の検出結果に基づき前記整準部により、前記測定装置本体を整準可能かどうかを判断し、整準不能な場合に設置姿勢の変更或は設置位置の変更を告知するので、無駄な粗整準を行わなくてよいので、整準作業の効率化が図れる。
【００２１】
又本発明によれば、前記整準部と前記測定装置本体間の相対回転角を検出する方向角検出部を更に具備し、前記制御部は測定終了時の整準状態、前記方向角検出部が検出した前記相対回転角を記憶し、前記測定装置が再設置された場合に、前記第２傾斜角測定装置の検出結果、前記整準状態、前記相対回転角に基づき前記整準部により、前記測定装置本体を整準可能かどうかを判断し、整準不能な場合に設置姿勢の変更或は設置位置の変更を告知するので、再設置後前記測定装置本体を基準姿勢に修正する必要がなく、直ちに整準作業を実行でき、整準作業が効率よく行える。
【００２２】
又本発明によれば、前記第１傾斜角測定装置は、自由液面を形成する液体が封入された円盤状の容器と、前記自由液面に検出光を入射させる発光源と、前記自由液面で反射した検出光を受光する受光素子と、該受光素子からの検出信号に基づき前記自由液面の傾斜を検出する様構成され、又、前記容器は底部に、該容器の中心と同心に形成された溝と、前記容器の中心に形成され、前記溝より隆起した中央部とを有し、前記液体は前記溝を充填し、前記中央部で最浅部を形成する様に貯溜されるので、前記第１傾斜角測定装置は、前記底部の形状により液体の流動に対して抵抗が与えられ、振動抑制効果を発揮し、自由液面が安定し、測定の信頼性が向上する。
【００２３】
又本発明によれば、前記溝に流れ抵抗要素を等間隔で複数突設し、該流れ抵抗要素は、前記液体中に没する様構成されたので、前記第１傾斜角測定装置は、より前記液体の流動に対して振動抑制効果を発揮し、自由液面が安定し、測定の信頼性が向上し、又傾斜した後の揺れ戻しの抑制効果が得られる。
【００２４】
更に又本発明によれば、前記流れ抵抗要素の上に、前記溝を覆うリング状の流動抑止板が設けられ、該流動抑止板の内縁には等間隔で複数の欠切部が形成され、前記流動抑止板は、前記液体中に没する様になっているので、前記流動抑止板が前記液体の振動、傾斜した後の揺れ戻しを防止し、振動に対し前記液体の液面が安定し、更に傾斜後前記液体が安定する迄の時間が短縮されるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１の実施例に係る傾斜角測定装置の断面図である。
【図２】該実施例に係る傾斜角測定装置の部分断面図である。
【図３】該実施例の光学系を示す立面概略図である。
【図４】該実施例の光学系を示す平面概略図である。
【図５】（Ａ）は該実施例の傾斜角測定装置の容器の断面図であり、（Ｂ）は該容器が傾いた状態を示す断面図である。
【図６】第２の実施例に係る傾斜角測定装置の容器の平面図である。
【図７】該容器の断面斜視図である。
【図８】流動抑止板が取付けられた第３の実施例に係る傾斜角測定装置の容器の平面図である。
【図９】流動抑止板が取付けられた前記容器の断面斜視図である。
【図１０】流動抑止板が取付けられた第３の実施例の変形例に係る前記容器の平面図である。
【図１１】本実施例に於ける振動環境下の減衰特性を示す図である。
【図１２】本発明の実施例に係る測定装置の断面図である。
【図１３】該測定装置の制御ブロック図である。
【図１４】（Ａ）は整準部の模式図、（Ｂ）は整準部と測定装置本体との関係を示す模式図、（Ｃ）は測定装置本体が整準部に対して回転した状態を示す模式図である。
【図１５】本実施例に係る測定装置の自動整準のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
先ず、本発明の実施例に係る測定装置に装備される傾斜角測定装置について説明する。
【００２７】
図１〜図４を参照して第１の実施例に係る傾斜角測定装置を説明する。
【００２８】
傾斜角測定装置１は、高精度の水平を検出する、或は水平からの傾斜角を検出するものであり、チルトセンサとして使用される。更に、該傾斜角測定装置１の検出可能な傾斜角は、例えば水平に対して±２゜となっている。
【００２９】
サポートブロック３の上面に液密な容器４が設けられる。該容器４は、内部に円盤状の空間５を形成し、該空間５には所定の粘性を有する透明な液体６が封入されている。該液体６としては、シリコンオイル等が用いられる。
【００３０】
前記空間５は、封入される液量に対して充分大きな容積となっており、前記傾斜角測定装置１が水平な状態、傾斜した状態のいずれの状態でも、前記液体６は自由液面６ａを形成する。
【００３１】
前記容器４の底面には検出光用の光路孔７が設けられ、該光路孔７は前記容器４の中心線と同心の軸心を有しており、該光路孔７には集光レンズ８、１／４λ板１４が設けられている。前記集光レンズ８の光軸９は前記光路孔７の軸心と合致している。
【００３２】
前記サポートブロック３の内部には直交する２つの光路が形成され、該２つの光路は前記光軸９と直交する平面内に配置される。該光軸９と直交する平面との交点の位置には、反射鏡１１が設けられる。
【００３３】
前記２つの光路の内、１方の光路の中心は前記反射鏡１１の反射光軸１２に沿って形成されており（図１、図３参照）、該反射光軸１２上には前記反射鏡１１側から集光レンズ１３、偏光ビームスプリッタ１５、受光素子１６が配設されている。
【００３４】
前記偏光ビームスプリッタ１５は、所定の偏光面を有する直線偏光を透過し、該直線偏光に対して９０゜異なる偏光面の直線偏光を反射する特性を有する。
【００３５】
前記受光素子１６は配線基板１７に実装され、該配線基板１７を介して前記サポートブロック３の側面に固定されている。又、前記配線基板１７には加速度センサ１９が実装されている。
【００３６】
前記受光素子１６は、ＣＣＤ、ＣＭＯＳセンサ等が用いられ、ＣＣＤ、ＣＭＯＳセンサを構成する画素からの信号に基づき、検出光の受光位置の信号、更に画像信号を出力可能となっている。
【００３７】
前記２つの光路の内、他方の光路は投光光軸２１に沿って形成され（図２、図４参照）、該投光光軸２１は前記反射光軸１２と交差し、この交差する位置に前記偏光ビームスプリッタ１５が設けられている。従って、前記反射光軸１２は、図２中、前記偏光ビームスプリッタ１５に対し垂直な方向（紙面に対して垂直な方向）に延出している。
【００３８】
前記投光光軸２１上には、前記偏光ビームスプリッタ１５側から偏光板２４、チルトパターン２２、コリメートレンズ２３、ＬＥＤ光源（発光源）２５が設けられ、該ＬＥＤ光源２５は前記サポートブロック３の側面（上記した側面とは直交する面）に取付けられている。
【００３９】
図２に於いて、前記ＬＥＤ光源２５から発せられた検出光は、前記コリメートレンズ２３で集光され、前記チルトパターン２２、前記偏光板２４を透過する。該偏光板２４を透過することで直線偏光、例えばＰ直線偏光となる。
【００４０】
前記検出光は、前記偏光ビームスプリッタ１５で紙面に対して垂直な方向に反射され、前記反射鏡１１で上方に反射される。
【００４１】
前記検出光は、前記１／４λ板１４を透過した後、前記集光レンズ８を通って前記自由液面６ａに前記チルトパターン像を投影し、更に前記自由液面６ａで反射される。前記傾斜角測定装置１が傾斜すると、前記自由液面６ａは水平を維持するので、該自由液面６ａは前記傾斜角測定装置１に対して相対的に傾斜する。
【００４２】
前記自由液面６ａの傾斜によって、前記検出光は光梃子の原理で傾斜角の２倍の角度を持って反射される。反射検出光は、前記１／４λ板１４を透過した後、前記反射鏡１１で反射され、前記集光レンズ１３を透過して前記偏光ビームスプリッタ１５に入射する。前記検出光は往路、復路で前記１／４λ板１４を２度透過するので、反射検出光はＳ直線偏光となり、前記偏光ビームスプリッタ１５を透過する。
【００４３】
該偏光ビームスプリッタ１５を透過した反射検出光は、前記受光素子１６によって検出される。即ち、前記チルトパターン２２が前記受光素子１６に投影される。
【００４４】
上記した様に、前記自由液面６ａが傾斜することで、反射検出光は前記反射光軸１２からずれた状態で前記受光素子１６に受光される。前記反射光軸１２の位置を基準として、受光位置の偏差を検出することで、前記自由液面６ａが水平かどうか、更に該自由液面６ａの傾斜角が検出できる。
【００４５】
更に、高精度に傾斜角を検出する場合は、ずれ量を前記チルトパターン２２の像の変位から検出することで、高精度の角度検出が可能となる。
【００４６】
上記した様に、前記傾斜角測定装置１では、前記自由液面６ａに傾斜時の揺れが残っていたり、或は該自由液面６ａが振動を起していた場合は、検出光の反射方向に揺れ、振動の影響が現れ、検出誤差となる。
【００４７】
本実施例では、以下の如く、揺れ、振動が抑止される。
【００４８】
図５（Ａ）、図５（Ｂ）により、本実施例に於ける前記容器４について、更に説明する。
【００４９】
該容器４の底面には、前記光軸９を中心として、リング状の溝２８が形成される。又、前記容器４の底面の中央部４ａ（前記光路孔７部分を含む）は、前記光軸９と直交する平面となっている。
【００５０】
前記溝２８の断面形状は、溝の中央部が最深部２８ａとなる様な略Ｖ字形状となっている。該最深部２８ａから前記中央部４ａに至る範囲は、前記最深部２８ａからなだらかに隆起し前記中央部４ａで接する凸曲面２８ｂで構成されている。
【００５１】
前記容器４に貯溜される前記液体６は、前記溝２８を満たし、更に前記中央部４ａ部分で所要の液深（最浅部）となる量である。ここで、最浅部の液深としては、例えば１ｍｍ程度とする。
【００５２】
前記容器４に前記溝２８を形成し、該溝２８から隆起した前記中央部４ａを形成することで、検出光が前記自由液面６ａに入射する部分の液深を可及的に浅くすることができる。
【００５３】
検出光の反射部分で液深が浅いことから、前記液体６の粘性抵抗（粘性摩擦）に起因する剪断力が前記自由液面６ａに強く作用する。従って、微小な振動等が該自由液面６ａに伝達されにくくなり、該自由液面６ａでの振動による微小波が生じにくくなる。更に、液深が浅いことから大きな波は発生しにくい。従って、静止状態の安定性が向上する。
【００５４】
次に、前記傾斜角測定装置１が傾斜した場合（図５（Ｂ））、図示では右側が上昇した場合を示している。
【００５５】
該傾斜角測定装置１が傾斜することで、前記液体６は右から左へ流動する。
【００５６】
前記溝２８には充分な前記液体６が貯溜されているので、前記中央部４ａ部分の液深が浅くても充分な液体の移動量が確保できる。更に、前記最深部２８ａから前記中央部４ａ迄は、前記凸曲面２８ｂによってなだらかに連続しているので、前記液体６の移動は円滑に行われる。従って、該液体６の移動による液体自体の振動等は抑止される。
【００５７】
更に、傾斜による該液体６の流動は、前記中央部４ａを乗越えて反対側の前記溝２８に移動する。従って、前記中央部４ａを乗越える過程で位置エネルギの消耗がある。
【００５８】
更に、前記液体６が最浅部を通過する際は、流路断面積の最小部分を通過することになり、流路断面積が一定の場合に比べ流速が増大する。前記中央部４ａから粘性抵抗、剪断力を強く受けることに加え、流速の増大は、粘性抵抗の増大となり、前記液体６の運動エネルギが消耗される。
【００５９】
従って、前記傾斜角測定装置１が傾斜したことにより、前記液体６の流動が発生した場合、該液体６には減衰力が強く作用することになる。この為、液体の揺れ戻し等が抑止され、傾斜後、短時間で該液体６は安定し、測定が可能となる。
【００６０】
図６、図７に於いて、第２の実施例を説明する。又、図６、図７は、容器４について示している。尚、図６、図７中、図１、図２中で示したものと同等のものには同符号を付してある。
【００６１】
第２の実施例では、液体６の流動に対して一層抵抗を発生させることで、更に減衰効果を増大させたものである。
【００６２】
第２の実施例では、溝２８中に前記液体６の円滑な流動を抑止する為の、流れ抵抗要素３１を設けている。
【００６３】
第２の実施例に示す、該流れ抵抗要素３１は、前記溝２８と同心である円弧形状をしており、円周４分割した位置に突設されている。前記流れ抵抗要素３１の断面形状は、前記溝２８の最深位置を頂点とする略５角形となっている。前記流れ抵抗要素３１の上面の中央には突起３２が形成されている。又、前記流れ抵抗要素３１は、前記液体６に完全に没する大きさとなっている。
【００６４】
前記溝２８に前記流れ抵抗要素３１が設けられることで、前記容器４が振動した場合に前記溝２８中の前記液体６の円滑な流動が妨げられる。この為、前記容器４の振動に伴う波の形成が抑制され、且つ前記液体６の揺れが抑制され、傾斜角測定装置１による傾き検出の安定性が向上する。更に、前記容器４が傾斜した場合は、やはり前記流れ抵抗要素３１が前記液体６の流動に対して抵抗となり、揺れ戻し等が抑止され、傾斜後、短時間で該液体６は安定し、測定が可能となる。
【００６５】
尚、前記流れ抵抗要素３１は、前記液体６の流動に対して抵抗を与えればよく、形状は上記円弧状に限らない。例えば、円柱状の突起を所定間隔で設けてもよい。
【００６６】
図８、図９は、第３の実施例を示している。
【００６７】
第３の実施例では、流動抑止板３３が溝２８を覆う様に設けられている。
【００６８】
前記流動抑止板３３は中央部に円孔３４を有し、全体形状としてリング形状となっている。前記流動抑止板３３には突起３２に対応する嵌合孔３５が４箇所（円周４等分の位置）に設けられており、前記流動抑止板３３は前記嵌合孔３５が前記突起３２に嵌合した状態で、取付けられる。
【００６９】
前記流動抑止板３３が取付けられた状態では、該流動抑止板３３は完全に液体６中に没しており、又傾斜角測定装置１が傾斜した状態でも前記流動抑止板３３は露出しない様に構成されている。
【００７０】
該流動抑止板３３には、前記嵌合孔３５，３５の間（円周４等分の位置）に内縁側から凸形状の欠切部３６が形成されている。該欠切部３６は、前記流動抑止板３３が取付けられた状態で、中央部４ａとの間に前記液体６が流出入する間隙３７を形成する。
【００７１】
前記流動抑止板３３が設けられることで、容器４の内部全体に亘って液浅部が形成され、前記液体６の表面に波が発生するのが防止され、更に前記傾斜角測定装置１が傾斜した場合、前記液体６は前記間隙３７を通して流動するので、流動抵抗が大きく、減衰効果が発揮される。尚、前記流動抑止板３３自体減衰効果があるので、流れ抵抗要素３１を省略し、前記流動抑止板３３のみを設けてもよい。
【００７２】
図１０は第３の実施例の変形例を示している。
【００７３】
該変形例では流動抑止板３３に形成した欠切部３６の突出部位３６ａを突起３２に嵌合可能とし、第３の実施例に対し、前記流動抑止板３３を所要角度（図示では４５゜）回転させて設けたものである。
【００７４】
前記突出部位３６ａを前記突起３２に嵌合させることで、流れ抵抗要素３１が前記欠切部３６の位置となり、間隙３７の実質的な開口面積が減少する。従って、より流動抵抗が増大し、減衰効果も増大する。又、嵌合孔３５が全開され、該嵌合孔３５からも液体６が流出入する為、流出入が分散され、該液体６の流動状態が平均化される。
【００７５】
如上の如く、本実施例では、減衰効果が大きいので、粘性の低い液体６を使用することが可能となる。粘性の低い該液体６を使用することは、追従性の向上に繋がり、前記傾斜角測定装置１を用いた測定装置での整準作業の作業性の向上が図れる。
【００７６】
従来のチルトセンサに用いられていた液体６の粘度としては、１００ｃＳｔであったが本実施例では、粘度が５０ｃＳｔの液体６を使用することができる。
【００７７】
更に又、粘性の低い液体６を使用することができるので、緯度の高い寒冷地での効率のよい使用が可能となる。
【００７８】
図１１は、振動環境下に於いて、上記した第２の実施例、第３の実施例に対応する振動抑止効果を示している。尚、図１１中第２実施例、第３実施例には５０ｃＳｔのシリコンオイルが用いられ、従来のチルトセンサでは１００ｃＳｔのシリコンオイルが用いられた場合を示している。
【００７９】
図１１中、蓄積時間は、受光素子１６から受光信号を取込んでいる時間（露光時間）を示し、エラー率は、振動環境下のエラー発生率（蓄積時間中に発生したチルトパターン読取りエラー発生率）を示している。又、従来のチルトセンサとは、液体を貯溜する容器の底面が平坦なものを示している。
【００８０】
図１１に示される様に、従来のチルトセンサでは、前記液体６（粘性：１００ｃＳｔ）の減衰状態から蓄積時間が３０ｍｓに設定されており、この蓄積時間では、振動環境下に於いてエラー発生率は２７％となっている。
【００８１】
これに対し、前記液体６の粘性を５０ｃＳｔ迄下げたにも拘らず、第２の実施例、第３の実施例では、振動環境下に於いてそれぞれ蓄積時間が４２ｍｓでエラー発生率は２５％、２４％であり、蓄積時間が４０ｍｓ以下であれば、従来のチルトセンサよりエラー発生率は低く、振動に対して良好な結果が得られている。
【００８２】
従って、前記液体６の粘度を低くすることが可能となり、低温環境下でも傾斜角測定装置１の高応答性が得られるという優れた効果を発揮する。
【００８３】
図１２、図１３は、上記傾斜角測定装置１を装備した本実施例に係る測定装置４１を示している。又、図１２は、測定装置の一例としてトータルステーションを示している。
【００８４】
図１２中、４２は３脚等の測定装置用支持部を示し、４３は整準部を示している。
【００８５】
測定装置本体４４は、前記整準部４３を介して前記支持部４２に設けられており、前記測定装置本体４４は前記整準部４３に対して鉛直軸心を中心に回転可能となっている。
【００８６】
前記測定装置本体４４は、主に托架部４５及び望遠鏡部４６を具備している。該望遠鏡部４６は水平軸４７を介して前記托架部４５に設けられ、前記望遠鏡部４６は前記水平軸４７を介して全周回転可能となっている。
【００８７】
前記托架部４５内部には、前記測定装置４１を水平回転させる水平回転駆動部、前記望遠鏡部４６を鉛直方向に回転駆動させる鉛直方向駆動部等から構成される駆動部４８、水平角及び鉛直角を検出する方向角検出部４９、又前記測定装置本体４４の水平に対する傾斜角を検出する傾斜角測定装置５０が設けられている。
【００８８】
更に、前記托架部４５の内部には、制御部５１が設けられ、該制御部５１は前記傾斜角測定装置５０からの信号を処理すると共に前記整準部４３、前記駆動部４８及び測距部５３（後述）等を制御する。
【００８９】
前記望遠鏡部４６は、視準望遠鏡５２、前記測距部５３を有する。該測距部５３は、前記視準望遠鏡５２を介して測定対象物に対して測距光を射出し、測定対象物からの反射光を受光し、反射光の検出結果に基づき測距を行う様に構成されている。
【００９０】
前記傾斜角測定装置５０は、高精度の水平を検出する第１傾斜角測定装置としてのチルトセンサ５４（図１に於いて傾斜角測定装置１として示されている）、広範囲の傾斜角を検出し、且つ高応答性で３軸方向の傾斜を検出する第２傾斜角測定装置としての加速度センサ５５（図１に於いて加速度センサ１９として示されている）を具備している。
【００９１】
図１４は、前記整準部４３の概略構成を示している。
【００９２】
該整準部４３は、３角形の頂点に位置する様、基準軸５７、第１整準軸５８、第２整準軸５９が設けられ、前記測定装置本体４４は、前記基準軸５７を中心に任意の方向に自在に傾斜可能であり、前記第１整準軸５８、前記第２整準軸５９はそれぞれ第１整準モータ６１、第２整準モータ６２（図１３参照）によって回転され、高さが調整されることによって、前記測定装置本体４４が任意の方向に傾斜可能となっている。前記第１、第２整準モータ６１，６２には、第１、第２エンコーダ６３，６４（図１３参照）が付属されており、回転数（高さ調整量）はエンコーダパルス数として、前記制御部５１で監視する。
【００９３】
前記制御部５１は、前記チルトセンサ５４、前記加速度センサ５５の検出結果に基づき前記整準部４３を制御して、前記測定装置本体４４の自動整準を行う。
【００９４】
尚、後述する様に、粗整準（例：±１０′以内迄追込む整準）する場合は、前記加速度センサ５５の検出結果が用いられ、精密整準（例：±３０′′以内迄追込む整準）する場合は、前記チルトセンサ５４の検出結果が用いられる。
【００９５】
前記測定装置４１は、粗整準する場合（前記加速度センサ５５が作用している状態）では、前記チルトセンサ５４への電力供給を停止し、精密整準する場合（前記チルトセンサ５４が作用している状態）では、前記加速度センサ５５への電力供給を停止してもよい。前記チルトセンサ５４、前記加速度センサ５５に択一的に電力を供給することで電力を節約できる。
【００９６】
尚、前記第２傾斜角測定装置として慣性誘導センサ（ＩＭＵ）が用いられてもよい。
【００９７】
以下、図１４（Ａ）〜図１４（Ｃ）、図１５を参照して自動整準について説明する。
【００９８】
前記測定装置４１を所定の位置に設置する。設置後整準を開始する。
【００９９】
尚、最初の整準は、前記測定装置本体４４が前記整準部４３に対して基準方向に向いているとする。即ち、該整準部４３の基準方向と前記測定装置本体４４の基準方向とが合致している。
【０１００】
ＳＴＥＰ：０１  前記加速度センサ５５によって、前記測定装置本体４４の傾斜方向、粗傾斜角が検出される。
【０１０１】
ＳＴＥＰ：０２  検出結果は前記制御部５１に入力され、粗検出角が、前記整準部４３による整準範囲にあるかどうかが判断される。即ち、整準軸が機構的に駆動できる範囲は整準モータが回転できる範囲であり、且つモータ部のエンコーダパルスで管理される範囲である。現在の整準軸の位置は、前記第１、第２エンコーダ６３，６４のパルスカウント数から分り、上限又は下限迄の差分が駆動可能な範囲となる。前記制御部５１が、「パルスカウント数」と「傾斜角」の相関データを持つことで、粗検出角が前記整準部４３による整準範囲にあるかどうかが判断される。
【０１０２】
ＳＴＥＰ：１０  粗検出角が、前記整準部４３による整準範囲を超えている場合は、前記制御部５１はアラーム信号を発し、前記測定装置４１の設置姿勢が不適切であり、前記支持部４２を調整して姿勢の変更を促す告知を行い、或は設置場所の変更等、再設置が必要であることを告知する。
【０１０３】
ＳＴＥＰ：０３  更に、検出結果が前記チルトセンサ５４による精密検出範囲内であるかどうか、即ち前記受光素子１６による検出光の検出範囲であるかどうかが判断される。
【０１０４】
粗傾斜角が、前記チルトセンサ５４の精密検出範囲内である場合は、ＳＴＥＰ：０６以降が実行され、粗傾斜角が、前記チルトセンサ５４の精密検出範囲外である場合は、ＳＴＥＰ：０４以降が実行される。
【０１０５】
ＳＴＥＰ：０４  又、粗検出角が、前記整準部４３による整準範囲内である場合は、検出された傾斜方向に基づき、前記第１整準軸５８、前記第２整準軸５９のどちらを調整すべきかが判断される。判断に基づき、前記制御部５１は前記整準部４３を駆動制御し、エンコーダパルスのカウント数を監視しながら前記第１整準モータ６１、前記第２整準モータ６２により調整すべき整準軸を回転し、粗整準を実行する。
【０１０６】
ＳＴＥＰ：０５  前記加速度センサ５５による傾斜角の検出が行われ、粗整準が完了したかどうかが判断される。粗整準の完了は、該加速度センサ５５からの検出結果が、前記チルトセンサ５４の検出範囲（精密検出範囲）に到達したかで判断される。
【０１０７】
ＳＴＥＰ：０６  精密検出範囲内であると判断されると、前記制御部５１は前記チルトセンサ５４からの信号に基づき、前記第１整準モータ６１、前記第２整準モータ６２により前記第１整準軸５８又は前記第２整準軸５９を微調整して精密整準を実行する。
【０１０８】
ＳＴＥＰ：０７  前記チルトセンサ５４の検出結果に基づき水平かどうかが検出される。
【０１０９】
ＳＴＥＰ：０８  該チルトセンサ５４からの検出結果に基づき、精密整準が完了すると、自動整準が完了する。前記制御部５１はアラーム音、或は点滅表示を行う等して、自動整準が完了したことを作業者に告知する。
【０１１０】
次に、所定の測定が完了した後、前記測定装置４１の設置位置を変え、測定を続行する場合について説明する。
【０１１１】
通常、予定した測定が完了した状態では、図１４（Ｃ）が示す様に、前記測定装置本体４４は前記整準部４３に対してα角度回転している。従って、前記加速度センサ５５の検出結果に基づき粗整準を行う場合、前記第１整準軸５８、前記第２整準軸５９のどちらを調整すべきかの判断は、前記回転角αが考慮されなければならない。
【０１１２】
前記整準部４３に対する前記測定装置本体４４の回転角は、前記方向角検出部４９によって検出される。即ち、前測定が完了した時点の前記方向角検出部４９によって検出された水平回転角が記憶される。
【０１１３】
前記制御部５１は、記憶された回転角と、前記加速度センサ５５が検出する前記測定装置本体４４の傾斜角、傾斜方向に基づき、前記第１整準軸５８、前記第２整準軸５９のどちらを調整すべきかを判断する。
【０１１４】
更に、判断結果に基づき、前記整準部４３を制御駆動して整準を実行する。尚、整準作動については、ＳＴＥＰ：０４〜ＳＴＥＰ：０８迄の整準作動と同様である。
【０１１５】
上記した自動整準では、先ず、前記加速度センサ５５の検出結果に基づき前記測定装置４１が、整準可能かどうかが判断されるので、設置位置が適切でない場合は、直ちに再設置することが可能となる。従って、整準作動を実行した結果、整準できなかったと判断される場合に比して大幅に、整準時間の短縮が可能となる。
【０１１６】
更に、精密整準が可能な傾斜範囲となるまでは、高応答性の前記加速度センサ５５の検出結果に基づき、整準が実行されるので、整準状態がリアルタイムで判断でき、精密整準が可能な傾斜範囲に至る迄の整準時間が大幅に短縮される。
【０１１７】
又、前記測定装置４１を再設置した場合でも、前記整準部４３に対して前記測定装置本体４４を基準位置にリセットする必要がなく、直ちに自動整準が可能であり、作業性がよく又整準時間が短縮される。
【０１１８】
更に又、前記傾斜角測定装置１の応答性がよいので、寒冷地での前記測定装置４１による測量作業を効率よく行うことができる。
【０１１９】
前記傾斜角測定装置１が第２傾斜角測定装置（上記実施例では加速度センサ５５）を具備することで、以下に説明する機能を発揮させることができる。
【０１２０】
前記傾斜角測定装置１が携帯可能である場合、電源がＯＮの状態で該傾斜角測定装置１を移動させた場合に、前記加速度センサ５５からの検出信号を常時監視し、移動中の誤動作を防止するセイフティロックを掛けることができる。
【０１２１】
更に、前記加速度センサ５５を常時作動させ、該加速度センサ５５の検出データを常時監視し、一定以上の異常データを検出日時に関連させて監視データとして記憶する。測定装置のメンテナンス時、修理時に監視データを確認して、的確なメンテナンス事項の選択や修理箇所、検査項目の指示が可能となる。
【符号の説明】
【０１２２】
１              傾斜角測定装置
３              サポートブロック
４              容器
４ａ            中央部
６              液体
６ａ            自由液面
１４            １／４λ板
１５            偏光ビームスプリッタ
１６            受光素子
２２            チルトパターン
２４            偏光板
２５            ＬＥＤ光源
２８            溝
３１            流れ抵抗要素
３３            流動抑止板
３６            欠切部
４１            測定装置
４３            整準部
４４            測定装置本体
４６            望遠鏡部
４８            駆動部
４９            方向角検出部
５１            制御部
５４            チルトセンサ
５５            加速度センサ
【図１】
0006650726.tif 000002
【図２】
0006650726.tif 000003
【図３】
0006650726.tif 000004
【図４】
0006650726.tif 000005
【図５】
0006650726.tif 000006
【図６】
0006650726.tif 000007
【図７】
0006650726.tif 000008
【図８】
0006650726.tif 000009
【図９】
0006650726.tif 000010
【図１０】
0006650726.tif 000011
【図１１】
0006650726.tif 000012
【図１２】
0006650726.tif 000013
【図１３】
0006650726.tif 000014
【図１４】
0006650726.tif 000015
【図１５】
0006650726.tif 000016