(57)【要約】【課題】重力に基づく傾斜センサを用いた傾斜角制御方法に対する信頼性を高める。【解決手段】傾斜制御方法は、少なくとも重力（Ｇ）に基づく電子式傾斜センサ（２）及び傾斜制御手段（５）を用いて傾斜手段（１）の傾斜（α）を自動的に制御するための傾斜制御工程（７）と、検査開始信号に基づいて自動的に実行され、不具合が発生した場合には、前記傾斜制御工程（７）の実行を停止する誤り信号（θ）を発するセンサ検査工程（８）とを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの重力（Ｇ）に基づく電子式傾斜センサ（２）及び傾斜制御手段（５）を用いて傾斜手段（１）の傾斜（α）を自動的に制御するための傾斜制御工程（７）と、検査開始信号に基づいて自動的に実行され、不具合が発生した場合には、前記傾斜制御工程（７）の実行を停止する誤り信号（θ）を発するセンサ検査工程（８）とを含むことを特徴とする傾斜制御方法。
【請求項２】
前記傾斜制御工程（７）は自動水平調整に要する制御時間（Ｔ）を測定し、これが制限時間（Ｔｍａｘ）を超過すると前記誤り信号（θ）が発せられることを特徴とする請求項１に記載の傾斜制御方法。
【請求項３】
前記傾斜手段（１）を通常の目的通り使用する間に、自動的にセンサ検査工程（８）が実行されることを特徴とする請求項１または２に記載の傾斜制御方法。
【請求項４】
前記センサ検査工程（８）は直線性試験工程（９）を含み、この直線性試験工程によって、測定工程（１０）において、前記傾斜制御手段（５）を用いて前記傾斜手段（１）の傾斜（α）を微小値だけ変化させるとともに、傾斜度測定値（Ｆ（α））に割り当てられる測定値の変化量（δＦ（α））を算出し、これを後続の比較工程（１１）において比較して、許容範囲外の誤差が生じた場合には誤り信号を発することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の傾斜制御方法。
【請求項５】
前記測定工程（１０）を数回繰り返して行い、測定値変化量（δＦ（α））を累算することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の傾斜制御方法。
【請求項６】
前記センサ検査工程（８）は、実際の傾斜（α）に対して定時的に、微小な傾斜度変化量（δα）を用いて常に両方向で行うことを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の傾斜制御方法。
【請求項７】
種々の傾斜（α）に対して実行される一連のセンサ検査工程（８）は、傾斜センサ（２）が感知可能な傾斜領域の全域にわたることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の傾斜制御方法。
【請求項８】
傾斜センサ（２）の感知可能な全傾斜領域に対する一連のセンサ検査工程（８）は、両方向から実行されることを特徴とする請求項７に記載の傾斜制御方法。
【請求項９】
棒状水準器で形成されるような、重力（Ｇ）に基づく電子式傾斜センサ（２）を使用することを特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載の傾斜制御方法。
【請求項１０】
建設用レーザーの計算手段（４）の傾斜制御アルゴリズム（６）を使用することを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載の傾斜制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、傾斜制御方法に関し、特に管状水準器のような、重力に基づく傾斜センサを有する自己水平機能付きの建築用レーザーの傾斜制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
傾斜とは一般に、通常の静止状態または均衡状態からの物体の傾きまたはずれを言い、これは重力によって促進される。以下に、対象物を限定せず、重力に基づく傾斜センサの代わりに、液体水準器の使用に関して説明する。
【０００３】
通常、測量技術において使用する液体水準器（棒状水準器、丸型水準器）は、ガラス製またはプラスチック製の中空体に液体及び気泡を充填したものである。内部に液体及び気泡を収容した中空部は、上面が所定の半径で湾曲した曲面となっているため、気泡がその浮力により、常に最高の位置に浮かぶようになる。電子式水準器は、傾斜度を読み取るための電気式または電気光学式ピックアップを有する、重力に基づく傾斜角センサである。それら電子式水準器の測定値は通常、傾斜角に関して厳密に直線、すなわち一次関数となり、その測定値の関数の傾きが感度となる。
【０００４】
実際の電子式水準器は誤差及び故障を生ずる場合があり、これら誤差及び故障は、例えば気泡の移動または測定値の電子的な記録のヒステリシス効果、中空部の曲率変化またはごみの堆積、温度条件による気泡の膨張、経年的な液体の損失等の様々な原因で引き起こされかつ重なっていく。傾斜制御アルゴリズムによって傾斜手段を自動的に傾斜制御する電子式水準器を適当に使用する場合、傾斜制御アルゴリズムはそれら傾斜制御手段の制御に制御ループを形成するので、傾斜制御手段及び傾斜制御アルゴリズムのヒステリシス効果及び非線形動作がさらに追加されてしまう。
【０００５】
特に自己水平機能付き建築用レーザーについて、例えば特許文献１には、照射した光線または基準面から傾斜を自動的に調整する場合の精度及び信頼性に関して、建設現場における通常凹凸のある周囲環境に対しても十分に対応することのできるような高い要求があることが記載されている。
【特許文献１】欧州特許出願公開第１５２４４９５号明細書
【０００６】
特許文献２には、誤警報を回避するためにヒステリシスの閾値検出器を測定管に組み合わせた、容量的に測定可能な棒状水準器の傾斜監視警報システムが記載されている。
【特許文献２】欧州特許出願公開第０１２６０８３号明細書
【０００７】
特許文献３には、車両用の棒状水準器に基づく傾斜センサをマイクロ制御装置に接続し、アルゴリズムによって、気泡の検出された状態から傾斜度または加速度を計算することが記載されている。
【特許文献３】国際公開第０１２８８２０号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、重力に基づく傾斜センサを用いた傾斜角制御方法に対する信頼性を高めることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題を解決するため、本発明の傾斜制御方法は、請求項１に記載した事項を特徴とする。また、本発明の好適な実施形態は、従属請求項に記載した通りである。
【００１０】
本発明に係る傾斜制御方法は、少なくとも１つの重力に基づく電子式傾斜センサ及び傾斜制御手段を用いて傾斜手段の傾斜を自動的に制御するための傾斜制御工程と、検査開始信号に基づいて自動的に実行され、不具合が発生した場合には、前記傾斜制御工程の実行を停止する誤り信号を発するセンサ検査工程とを含む。
【００１１】
自動的に不具合を検出した場合に、傾斜制御工程の実行を停止することにより、傾斜制御方法の本来的な利用が不可能となり、これにより、異常な傾斜制御が阻止される。さらに、これらの明白な機能障害によって、生じた可能性のある不具合は、直接ユーザに通知される。
【００１２】
傾斜制御工程において、自動水平調整に要する制御時間を測定し、これが制限時間を超過すると誤り信号を発することが好適である。
【００１３】
傾斜手段を通常の目的通りに使用する間に、特に水平が調整された状態で、自動的にセンサ検査工程が実行されることが好適である。これにより、機能障害の発生が回避される。
【００１４】
センサ検査工程は直線性試験工程を含み、この直線性試験工程によって、測定工程において、傾斜制御手段を用いて傾斜手段の傾斜を微小に変化させるとともに、傾斜度測定値に割り当てられる測定値の変化量を算出し、かつ、後続の比較工程において、傾斜度変化量に対する測定値変化量の商から微小感度を計算し、これを傾斜センサの所定の目標感度と比較して、許容範囲外の誤差が生じた場合には、誤り信号を発することが好適である。許容範囲外の誤差は、実質的に微小感度が小さすぎる場合だけではなく、実質的に微小感度が大きすぎる場合でも発生し、例えば中空部内の気泡の内部摩擦が許容範囲外となった場合などに発生する。微小感度の代わりに、測定値変化量のみを所定の目標領域と比較することもできる。
【００１５】
測定工程を数回繰り返して行い、測定値変化量及び随意的に傾斜角変化量を累算することが好適である。これにより、例えば外部振動に起因する確率誤差及び実体のない誤り信号の送信が回避される。
【００１６】
センサ検査工程は、実際の傾斜の対して定時的に、微小な傾斜度変化量を用いて常に両方向で行うことが好適である。これにより、測定値の関数を含む自動制御系の直線性の異方性が実際の傾きを用いて計測される。これら定時のセンサ検査工程は、特に適当に使用されている間に自動的に繰り返す際に、これらを邪魔することなく、特に微小な傾斜度変化量が傾斜制御アルゴリズムの所定の目標傾斜度の解消よりも小さい場合に、達成することができる。
【００１７】
種々の傾斜、より好ましくは厳密に単調変化する傾斜に対して実行される一連のセンサ検査工程は、傾斜センサが感知可能な傾斜領域の全域にわたることが好適である。これにより、傾斜センサの測定値の関数も含めた制御系の直線性も併せて検査される。
【００１８】
傾斜センサの感知可能な全傾斜領域に対する一連のセンサ検査工程は、両方向から実行することが好適である。これにより、傾斜センサの測定値の関数を含む制御系の直線性の異方性も併せて検査される。これら統合したセンサ検査工程を、特に、傾斜制御方法の準備段階における初期化化工程の間に自動的に実行することができる。
【００１９】
このような傾斜制御方法は、棒状水準器で形成されるような、重力に基づく電子式傾斜センサを使用することが好適であり、これにより、高い精度を実現できる。
【００２０】
このような傾斜制御方法は、建設用レーザーの計算手段の傾斜制御アルゴリズムを使用することが好適であり、これにより、建設用レーザーの傾斜度の安定性及び信頼性が高められる。
【００２１】
次に、好適な実施例を参照して、図面と共に本発明を詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１に示すように、建築用レーザーのレーザーユニットとして構成された傾斜手段１は、気泡３を有する電子式棒状水準器として構成された重力Ｇに基づく傾斜センサ２を備えており、この傾斜手段１の傾斜角αは、電気制御系において、マイクロコントローラとして構成された計算手段４およびサーボモータとして構成された傾斜制御手段５によって、水平線Ｈに対する所定の目標傾斜角αＳに自動的に調整される。計算手段４は、さらに、プログラム化された傾斜制御アルゴリズム６を含む。
【００２３】
図２に示すように、計算手段４（図１参照）によって傾斜制御方法を実行するのに適した傾斜制御アルゴリズム６は、傾斜角αがユーザによって予め設定された目標傾斜角αＳになるよう自動的に制御する傾斜制御工程７とセンサ検査工程８とを含む。センサ検査工程８は、通常の使用中に計算手段４（図１参照）によって定期的に発せられる検査開始信号１５に基づいて自動的に実行されるとともに、不具合が発生した場合には、傾斜制御工程７の実行を停止する誤り信号θを送信し、これによって、傾斜制御アルゴリズム６の本来的な利用が不可能になるとともに、生じた可能性のある不具合が直接ユーザに通知される。センサ検査工程８は、直線性試験工程９を含み、この直線性試験工程によって、測定工程１０において、傾斜制御手段５（図１参照）を用いて傾斜手段１（図１参照）の傾斜角αを微小な値δαだけ変化させるとともに、傾斜度測定値Ｆ(α)に割り当てられる測定値の変化量δＦ(α)を算出する。測定工程をＮ回繰り返して行い、その際、測定値変化量δＦ(α)および傾斜度変化量δαを累算する。後続の比較工程１１において、制御された傾斜度変化量δαに対する測定値変化量δＦ(α)の商から微小感度δＥを計算し、これを傾斜センサ２（図１参照）の所定の目標感度ＥＳと比較するが、その際、許容感度領域を０．９＜δＥ／ＥＳ＜１．１とする。許容範囲外の偏差が生じた場合には、誤り信号θが発せられる。自動的に水平が調整された状態で目的通りに利用されている間は、時間間隔δｔに応じて周期的に、単位時間ごとに定時的に１回、実際の傾斜角αに基づいて、傾斜制御アルゴリズム６の所定の微小な目標傾斜度変化量よりも数値的に小さい微小傾斜度変化量δαを用いて、両方向それぞれに対してセンサ検査工程８を実行する。さらに、傾斜制御アルゴリズム６に予め設けた初期化工程１２の実行中、検査命令１３に基づいて、厳密に単調に変化する様々な傾斜角αに対して、一連のセンサ検査工程８が定時的に両方向から実行され、この一連のセンサ検査工程８は、傾斜角センサ２のαｍｉｎからαｍａｘまでの感知可能な傾斜領域の全域にわたる。さらに、時間測定工程１４において、自動水平調整に要する制御時間Ｔを、傾斜制御工程が実行されるごとに測定するとともに、制限時間Ｔｍａｘを超過する場合には、誤り信号θを発する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明による傾斜制御装置の概略的な説明図である。
【図２】本発明による傾斜制御アルゴリズムの説明図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  傾斜手段
２  傾斜センサ
３  気泡
４  計算手段
５  傾斜制御手段
６  傾斜制御アルゴリズム
７  傾斜制御工程
８  センサ検査工程
９  直線性試験工程
１０  測定工程
１１  比較工程
１２  初期化工程
１３  検査命令
１４  時間測定工程
１５  検査開始信号
Ｇ  重力
Ｈ  水平線
【図１】
2007147594.tif 000003
【図２】
2007147594.tif 000004