位置測定装置

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【発明の名称】	位置測定装置
【発明者】	【氏名】瀬戸昇【氏名】高野晶三【氏名】高橋洋一【氏名】大塚謙一
【要約】	【課題】簡単な操作で比較的広い範囲での位置測定を可能とする。【解決手段】ワイヤ１３の引き出し長さを計測するワイヤエンコーダ１２と、ワイヤをガイドして、引き出し方向に回転する角度計測アーム１６と、角度計測アーム１６の回転角度を、ワイヤ１３の引き出し角度として検出するロータリエンコーダ１７と、引き出し長さと引き出し角度に基づいて、ワイヤ１３の測定位置を演算する演算部を含むコントローラ１９とを備えた。

【特許請求の範囲】
【請求項１】紐状部材の引き出し長さを検出する長さ検出手段と、前記紐状部材の引き出し角度を検出する角度検出手段と、前記引き出し長さと前記引き出し角度に基づいて、前記紐状部材の測定位置を演算する位置演算手段と、を備えた位置測定装置。
【請求項２】ワイヤの引き出し長さを計測するワイヤエンコーダと、前記ワイヤをガイドして、引き出し方向に回転するガイド部材と、前記ガイド部材の回転角度を、前記ワイヤの引き出し角度として検出するロータリエンコーダと、前記引き出し長さと前記引き出し角度に基づいて、前記ワイヤの測定位置を演算する演算部と、を備えた位置測定装置。
【請求項３】ワイヤの引き出し長さを計測し、回転自在に設けられたワイヤエンコーダと、前記ワイヤエンコーダの回転角度を、前記ワイヤの引き出し角度として検出するロータリエンコーダと、前記引き出し長さと前記引き出し角度に基づいて、前記ワイヤの測定位置を演算する演算部と、を備えた位置測定装置。
【請求項４】請求項２又は請求項３に記載の位置測定装置において、前記ワイヤの先端に設けられ、前記演算部の演算結果を表示する操作装置を備えたことを特徴とする位置測定装置。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、比較的広い範囲での平面位置などを好適に測定できる位置測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、３０×３０ｍ程度の比較的広い範囲において、平面位置（ｘ，ｙ）の座標を測定する場合には、巻き尺を用いて２方向から測定する方法や、ｘｙ方向に走行可能な機構を設けて、メジャリングローラ等を用いて位置信号を自動検出する等の方法があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前述した従来の技術において、前者は、測定座標が多点となった場合には、多大な労力と時間が必要となり、後者は、その機構の設備が大がかりとなり、費用も巨額となる。
【０００４】本発明の目的は、簡易な構造で付帯設備の必要がなく、しかも、簡単な操作で比較的広い範囲での位置測定ができる位置測定装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するために、請求項１の発明は、紐状部材の引き出し長さを検出する長さ検出手段（１５，２５）と、前記紐状部材の引き出し角度を検出する角度検出手段（１７，２７）と、前記引き出し長さと前記引き出し角度に基づいて、前記紐状部材の測定位置を演算する位置演算手段（１８，２８）と、を備えた位置測定装置である。
【０００６】請求項２の発明は、ワイヤの引き出し長さを計測するワイヤエンコーダ（１２）と、前記ワイヤをガイドして、引き出し方向に回転するガイド部材（１６）と、前記ガイド部材の回転角度を、前記ワイヤの引き出し角度として検出するロータリエンコーダ（１７）と、前記引き出し長さと前記引き出し角度に基づいて、前記ワイヤの測定位置を演算する演算部（１８）と、を備えた位置測定装置である。
【０００７】請求項３の発明は、ワイヤの引き出し長さを計測し、回転自在に設けられたワイヤエンコーダ（２２）と、前記ワイヤエンコーダの回転角度を、前記ワイヤの引き出し角度として検出するロータリエンコーダ（２７）と、前記引き出し長さと前記引き出し角度に基づいて、前記ワイヤの測定位置を演算する演算部（２８）と、を備えた位置測定装置である。
【０００８】請求項４の発明は、請求項２又は請求項３に記載の位置測定装置において、前記ワイヤの先端に設けられ、前記演算部の演算結果を表示する操作装置（２９）を備えたことを特徴とする位置測定装置である。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、図面等を参照して、本発明の実施の形態について、さらに詳しくに説明する。
（第１実施形態）図１～図３は、本発明による位置測定装置の第１実施形態を示す図であって、図１は、全体の構成を示す図、図２は、装置本体を示す図、図３は、測定動作を示す図である。第１実施形態の位置測定装置１０は、固定ベース１１と，ワイヤ１３の引き出し長さを距離パルスとして測定するワイヤエンコーダ１２と、ワイヤ１３をワイヤガイド回転ローラ１６ａによってガイドし、ワイヤ１３の引き出し方向に回転（用途に応じて、９０～１８０度の範囲）する角度計測用アーム１６と，角度計測用アーム１６の引き出し角度を角度パルスとして測定する角度検出用のロータリエンコーダ１７と，ワイヤエンコーダ１２とロータリエンコーダ１７等の演算等を含む全体の制御を行うコントローラ１８と，ワイヤ１３の先端に取り付られた計測台車１９等と，を備えている。
【００１０】ワイヤエンコーダ１２は、ワイヤ１３と，ワイヤ１３が一列に整列して巻き付けられるワイヤドラム１４と，ワイヤドラム１４に設けられた、ワイヤ１４の長さを計測するワイヤ長計測用のロータリエンコーダ１５等とから構成されている。ワイヤ１３は、例えば、直径１ｍｍ，長さ３０ｍのワイヤが用いられ、弛まないように、約１５Ｎの張力が掛けられている。
【００１１】ワイヤ１３を用いることによって、ロータリエンコーダ１５で角度を検出できるので、トランシット等を用いることなく、比較的遠くの角度を容易に知ることができる。また、角度測定の感度は、測定長さＬに対する角度測定のアーム長さＬ０の比率が大きくなるほどよくなる。なお、後述する第２実施形態のように、ワイヤエンコーダを直接回転させる場合でも、回転中心と引き出し口との間に「長さＬ０」を持たせている。
【００１２】次に、図３を参照して、本実施形態による位置測定装置の動作を説明する。この実施形態では、例えば、計測台車１９に各種センサを搭載して、測定対象物３０の各種物理量を測定し、その測定位置を自動計測して記録する用途に使用している。まず、コントローラ１８は、Ａ点において、ロータリエンコーダ１５からの距離Ｒ１の情報と、ロータリエンコーダ１７からの角度θ１の情報とを得て、Ａ点の座標（Ｒ１ｃｏｓθ１，Ｒ１ｓｉｎθ１）を演算して、Ａ点の位置を測定することができる。次に、計測台車１９が図３のＡ点からＢ点まで移動したとする。同様にして、Ｂ点では、ロータリエンコーダ１５からの距離Ｒ２の情報と、ロータリエンコーダ１７からの角度θ２の情報とを得て、Ｂ点の座標（Ｒ２ｃｏｓθ２，Ｒ２ｓｉｎθ２）を演算して、Ｂ点の位置を測定することができる。これらの結果は、コントローラ１８のメモリに記憶され、計測台車１９に搭載されたセンサの検出結果と相関をとり、測定対象物３０の検出位置を測定することができる。
【００１３】（第２実施形態）図４～図６は、本発明による位置測定装置の第２実施形態を示す図であって、図４は、全体の構成を示す図、図５は、装置本体を示す図、図６は、測定動作を示す図である。なお、第２実施形態では、前述した第１実施形態と、同様な機能を果たす部分には、末尾に共通した符号を付して、重複する説明を適宜省略する。第２実施形態の位置測定装置２０は、固定ベース２１と，ワイヤ２３と，長さ計測ドラム２４及びロータリエンコーダ２５を含むワイヤエンコーダ２２と、ロータリエンコーダ２７と，通信部２８ａを備えたコントローラ２８と，ワイヤ２３の先端に取り付られたリモコン操作装置２９等と，を備えている。
【００１４】第２実施形態では、ロータリエンコーダ２７は、ワイヤエンコーダ２２自体の回転角度を計測するので、第１実施形態の角度計測アーム１６等が不要となり、装置を小型化することができる。
【００１５】また、リモコン操作装置２９は、本体２９ａと，本体２９ａに設けられた操作部２９ｂ，表示部２９ｃ及び通信部２９ｄと，本体２９ａの下側にのび、測定位置を指し示す先端子２９ｅ等と，が設けられている。
【００１６】第２実施形態では、この位置測定装置２０の設置場所と、測定原点が異なる場合を例に説明する。まず、位置測定装置２０を設置位置Ｃに固定し、先端子２９ｅを引き出して、θ＝０上の位置を指し示し、θ＝０のラインＤ（ｘ軸）を決定する。そして、先端子２９ｅを測定エリア４０の基準位置に移動し、原点Ｏ（ｘ＝０，ｙ＝０）を決定する。
【００１７】次に、測定者がリモコン操作装置２９をもって、任意の位置Ｅを、先端子２９ｅで指し示すことにより、コントローラ２８によって行われた演算結果を、表示部２９ｃで読み取ることができる。従って、巻き尺で図るような簡単な操作により、平面位置を測定することができる。
【００１８】このように、最初にθ＝０の方向と、原点Ｏ（ｘ＝０，ｙ＝０）を指し示すことにより、Δｘ，Δｙを求めることができる。その後は、Ｒ，θを測定して、Δｘ，Δｙの値から、次式により、測定点Ｅ（ｘ，ｙ）を求めることができる。
ｘ＝Ｒｃｏｓθ－Δｘ・・・（１）
ｙ＝Ｒｓｉｎθ－Δｙ・・・（２）
【００１９】（変形形態）以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の均等の範囲内である。
（１）第１実施形態では、ワイヤエンコーダ１２は、一体型の製品として製造されたものを組み込んだ例で説明したが、ワイヤ１３、ワイヤドラム１４、ロータリエンコーダ１５等の部品を個々に、組み込んでもよい。
【００２０】（２）平面位置の測定の例で説明したが、ワイヤの鉛直方向の角度を測定するロータリエンコーダを設け、鋼板などのうねり等やゆるやかな勾配などの３次元位置を測定することも可能である。また、ワイヤの弛みを補正すれば、空間に浮いた測定用の気球などの３次元位置を測定することもできる。
【００２１】（３）ワイヤの例で説明したが、引っ張り強度が十分に得られれば、釣り糸などのような樹脂線を用いてもよい。
【００２２】
【発明の効果】以上詳しく説明したように、本発明によれば、紐状部材（ワイヤ）の引き出し長さと引き出し角度を同時に計測できるので、簡単な操作により、位置測定を行うことができる。

【出願人】	【識別番号】０００１４５８０６【氏名又は名称】株式会社小野測器
【出願日】	平成１１年６月２４日（１９９９．６．２４）
【代理人】	【識別番号】１０００９２５７６【弁理士】【氏名又は名称】鎌田久男
【公開番号】	特開２００１－４３７５（Ｐ２００１－４３７５Ａ）
【公開日】	平成１３年１月１２日（２００１．１．１２）
【出願番号】	特願平１１－１７８３２４