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JPS6246808B2 - - Google Patents
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JPS6246808B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6246808B2
JPS6246808B2 JP18613580A JP18613580A JPS6246808B2 JP S6246808 B2 JPS6246808 B2 JP S6246808B2 JP 18613580 A JP18613580 A JP 18613580A JP 18613580 A JP18613580 A JP 18613580A JP S6246808 B2 JPS6246808 B2 JP S6246808B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
angle
scale
section
pulse motor
light receiving
Prior art date
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Expired
Application number
JP18613580A
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Japanese (ja)
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JPS57108706A (en
Inventor
Nobuyuki Hoshika
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pentax Corp
Original Assignee
Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
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Publication date
Application filed by Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd filed Critical Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C1/00Measuring angles
    • G01C1/02Theodolites
    • G01C1/06Arrangements for reading scales

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Optical Transform (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光学マイクロを使用したセオドライト
等の測角装置の改良に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to improvements in angle measuring devices such as theodolites that use optical microscopy.

光学マイクロを使用したセオドライトについて
は種々の文献がある。一般に光学マイクロを使用
したセオドライトにおいては、目盛盤の目盛線
を、180°隔てた位置の目盛線と、わずかな間隔
をもつて平行に並ぶように投影レンズで投影し、
この2本線で指標線を挾み込む状態の光学マイク
ロによる読取り値、すなわち平行平面による光線
の振れ量から微小角を求め、また光学マイクロに
よる読取り値以上のオーダの角度値は、目盛盤に
直接刻まれた値から読取るようになつている。
There are various documents regarding theodolites using optical microscopy. Generally, in a theodolite that uses an optical micro, the scale lines on the scale plate are projected by a projection lens so that they line up parallel to the scale lines 180 degrees apart with a slight interval.
The minute angle is calculated from the value read by the optical micro with the index line sandwiched between these two lines, that is, the deflection of the light beam due to the parallel plane, and the angle value on the order of more than the value read by the optical micro is directly displayed on the scale. It is designed to read from the engraved value.

しかし、上述の2本線で指標線を挾み込む動作
及び中央に挾み込んだという判断は人が行う場合
に、個人誤差を生じ、微小角を読む場合には無視
できなくなる。
However, when the above-mentioned operation of sandwiching the index line between the two lines and the judgment that the index line is sandwiched in the center are performed by humans, individual errors occur, which cannot be ignored when reading minute angles.

本発明は、この2本線で指標を中央に挾み込む
動作を自動化し、読取り値のバラツキを抑え、同
時に測量動作の簡素化を計ることを目的とするも
のである。以下図面を参照しながら本発明による
装置の一実施例を詳述する。
The present invention aims to automate the operation of inserting the index into the center between these two lines, thereby suppressing variations in reading values, and at the same time simplifying the surveying operation. An embodiment of the apparatus according to the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

第1図は本発明装置の構成の一例を示したもの
である。セオドライト等における目盛盤1には最
外周部に直線目盛部2が、またその内側にはアブ
ソリユートエンコーダ等で周知のアブソリユート
エンコードパターン部3が描かれている。アブソ
リユートエンコードパターン部3に対しては、光
源4からの照明光がフアイバー束5によつて導び
かれ、各ビツト単位の照明がなされる。6は各ビ
ツトの光検出素子部で、周知技術によつて目盛盤
1の回転角が例えばグレイコードに変換される。
ここでは一具体例として、アブソリユートエンコ
ードパターン3における角測測定の最小量は5′
とする。この角度をアブソリユートに測定するこ
とは最近の技術で容易である。また直線目盛2に
おける一つの目盛21は、プリズム7,8及びレ
ンズ9によつて22の位置に、180゜隔てた位置の
目盛23とわずかな間隔をもつて平行に並ぶよう
に投影される。光源4は、拡散板9を経て、目盛
21付近を照明するのにも使用される。
FIG. 1 shows an example of the configuration of the apparatus of the present invention. A scale plate 1 in a theodolite or the like has a linear scale part 2 on its outermost periphery, and an absolute encode pattern part 3, which is well-known from an absolute encoder or the like, is drawn inside the linear scale part 2. Illumination light from a light source 4 is guided to the absolute encode pattern section 3 by a fiber bundle 5, and each bit is illuminated. Reference numeral 6 denotes a photodetection element section for each bit, and the rotation angle of the scale plate 1 is converted into, for example, a gray code using a well-known technique.
Here, as a specific example, the minimum amount of angle measurement in absolute encode pattern 3 is 5'
shall be. It is easy to measure this angle absolutely with recent technology. Further, one scale 21 in the linear scale 2 is projected by the prisms 7, 8 and the lens 9 at position 22 so as to be lined up in parallel with the scale 23 at a position 180 degrees apart with a slight interval. The light source 4 is also used to illuminate the vicinity of the scale 21 via the diffuser plate 9.

2本並んだ目盛線22及び23は、プリズム1
0,レンズ11及び光学マイクロの一部を形成す
る平行平面ガラス12を通つて、検出部17の検
出面上に結像する。平行平面ガラス12の往復回
転機構部は例えば次のような構成になつている。
平行平面ガラス12は、回転軸13のまわりに回
転し得るように支えられており、パルスモータ1
4の回転がウオーム15及びウオームホイール1
6を経て伝えられる。パルスモータ14は正転,
逆転を繰り返すようにドライブされると、平行平
面ガラス12は第1図中に示したように、ある角
度での往復回転運動となる。
The two scale lines 22 and 23 lined up on the prism 1
0, an image is formed on the detection surface of the detection unit 17 through the lens 11 and the parallel plane glass 12 forming a part of the optical micro. The reciprocating rotation mechanism of the parallel plane glass 12 has, for example, the following configuration.
The parallel plane glass 12 is supported so as to be rotatable around a rotation axis 13, and is supported by a pulse motor 1.
4 rotation is worm 15 and worm wheel 1
It can be conveyed through 6. The pulse motor 14 rotates forward,
When driven repeatedly in reverse, the parallel plane glass 12 undergoes a reciprocating rotational movement at a certain angle, as shown in FIG.

検出部17の検出面には、二つの独立した受光
部が近接して配置されている。このような形状の
受光素子としては例えばシーメンス社の差動フオ
トダイオード:BPX48が有る。このような受光素
子面に、2本並んだ目盛線22及び23の像が結
像しており、かつ前述した平行平面ガラス12の
往復回転運動により、二つの受光面の境界を挾む
ように往復運動している。二つの受光素子出力は
差動方式で出力されるので、受光面境界に対して
対称な位置になるように2本の目盛線22及び2
3の像が投影されると、出力はゼロクロスするこ
とになる。平行平面ガラス12の傾きは、パルス
モータ14に加えられたパルス数により換算でき
るので、アブソリユートエンコードパターン3に
対する出力及びゼロクロス出力を発生する時のパ
ルスモータ14に加えられたパルス数(すなわち
平行平面ガラス12の傾き角)より目盛盤1の回
転状態を検知することができる。
On the detection surface of the detection section 17, two independent light receiving sections are arranged close to each other. An example of a light receiving element having such a shape is Siemens' differential photodiode: BPX48. Images of the two scale lines 22 and 23 arranged side by side are formed on such a light-receiving element surface, and due to the reciprocating rotational movement of the parallel plane glass 12 described above, the reciprocating movement is made so as to sandwich the boundary between the two light-receiving surfaces. are doing. Since the outputs of the two light-receiving elements are output in a differential manner, the two scale lines 22 and
When image 3 is projected, the output will cross zero. Since the inclination of the parallel plane glass 12 can be converted by the number of pulses applied to the pulse motor 14, the number of pulses applied to the pulse motor 14 when generating the output and zero cross output for the absolute encode pattern 3 (i.e., the number of pulses applied to the parallel The rotational state of the scale plate 1 can be detected from the angle of inclination of the flat glass 12.

先ほどの具体例に戻ると、光マイクロでは5′以
下の値を検出する必要がある。目盛盤1におけ
る、直線目盛部2が直径90.8mmのところを中心に
描かれているとすると、5′の角度に対する間隔は
約66μmとなる。この66μmの振れ量を平行平面
12の傾きで生じさせることになる。
Returning to the specific example from earlier, it is necessary for optical microscopy to detect values of 5' or less. Assuming that the linear scale part 2 on the scale plate 1 is drawn centered on a diameter of 90.8 mm, the interval with respect to the 5' angle is approximately 66 μm. This amount of deflection of 66 μm is caused by the inclination of the parallel plane 12.

振れ量:δ≒n−1/n・d・tanα n;平行平面ガラスの屈折率 d;平行平面ガラスの厚さ α;平行平面ガラスの傾き角 で表わされるから n=1.52,d=2mm,δ=66μmとすれば α≒330′ となる。 Runout amount: δ≒n-1/n・d・tanα n; refractive index of parallel plane glass d; Thickness of parallel plane glass α; Tilt angle of parallel plane glass Because it is expressed as If n=1.52, d=2mm, δ=66μm α≒330′ becomes.

例えば、パルスモータ14が1パルス0.9゜の
回転をし、400パルスすなわち360゜回転した時に
平行平面ガラス12が360′傾くようにすること
は、ウオーム15のピツチ及びウオームホイル1
6の半径の値の調整等により実行する。パルスモ
ータ1パルスに相当する角は計算上0.75″とな
る。ここで述べた具体例における各値は、本発明
による装置を実現するために一実施例として示し
たもので、他の設計例が種々実現できることは明
らかである。そして平行平面ガラス12の往復回
転運動以外に、回転運動をさせても同じ効果が得
られるが、この場合、不要な回転部も生じるので
時間的ロスを生じる。また第1図で述べた構成例
が、セオドライト等において水平まわり、垂直ま
わりの両方の角度測定に使用し得ることも明らか
である。
For example, when the pulse motor 14 rotates 0.9 degrees per pulse, and the parallel plane glass 12 is tilted 360' when the pulse motor 14 rotates 400 pulses or 360 degrees, the pitch of the worm 15 and the worm wheel 1
This is executed by adjusting the radius value in step 6. The angle corresponding to one pulse of the pulse motor is calculated to be 0.75''.Each value in the specific example described here is shown as an example to realize the device according to the present invention, and other design examples may be used. It is clear that various realizations can be made.In addition to the reciprocating rotational movement of the parallel plane glass 12, the same effect can be obtained by rotating the parallel plane glass 12, but in this case, an unnecessary rotating part is also generated, resulting in a time loss. It is also clear that the configuration example described in FIG. 1 can be used for both horizontal and vertical angle measurements in a theodolite or the like.

第2図は本発明による装置の角度検出回路部の
一構成例を示したものである。マイクロプロセツ
サ35は、先ず初期動作として、パルスモータ1
4が基準位置になるようにパルスモータドライブ
回路36を動作させる。パルスモータ14の基準
位置は例えば、平行平面ガラスが目盛盤に対し最
も振れた角度になる時とし、この状態をパルスモ
ータ基準位置検出回路37で検出する。
FIG. 2 shows an example of the configuration of the angle detection circuit section of the device according to the present invention. First, the microprocessor 35 starts the pulse motor 1 as an initial operation.
The pulse motor drive circuit 36 is operated so that 4 is at the reference position. The reference position of the pulse motor 14 is set, for example, when the parallel plane glass reaches its maximum angle with respect to the dial, and this state is detected by the pulse motor reference position detection circuit 37.

パルスモータ14のシヤフトがある基準位置に
あるかどうかを検出する具体例は、第1図には示
されていないが、周知の諸技術で容易に可能であ
る。例えば、パルスモータ14のシヤフトに、細
いスリツトを有する回転円板を取り付け、その回
転円板を挾んで透過型のフオトカプラを置き、所
定位置(基準位置)を検出する方法がある。
Although a specific example of detecting whether the shaft of the pulse motor 14 is at a certain reference position is not shown in FIG. 1, it is easily possible using various well-known techniques. For example, there is a method of attaching a rotating disk having a thin slit to the shaft of the pulse motor 14, placing a transmission type photo coupler between the rotating disks, and detecting a predetermined position (reference position).

その後マイクロプロセツサ35は、パルスモー
タ14に所定の回転方向に対するパルスを与える
ためにパルスモータドライブ回路36をドライブ
しながら、かつ検出部検出素子31、差動アンプ
32及びゼロクロス検出回路33を経て出力され
るゼロクロス出力を監視する。そしてゼロクロス
出力が出力された時点の、パルスモータ14に与
えられたパルス数と、アブソリユートエンコード
パターン〜グレイコード交換回路34からの入力
により、その時点における目盛盤の角度情報を記
憶する。そして再び平行平面ガラスを基準位置に
もどす。
Thereafter, the microprocessor 35 drives the pulse motor drive circuit 36 to provide pulses in a predetermined rotational direction to the pulse motor 14, and outputs the pulses through the detection element 31, the differential amplifier 32, and the zero-cross detection circuit 33. monitor the zero-cross output. Then, based on the number of pulses given to the pulse motor 14 and the input from the absolute encode pattern to gray code exchange circuit 34 at the time when the zero cross output is output, the angle information of the scale plate at that time is stored. Then, return the parallel plane glass to the standard position again.

そして目盛盤が回転した後にも上記と同じシー
ケンスにより、目盛盤の角度情報を検出記憶し、
以前の情報と比べて回転角を算出しその結果を表
示回路部38に表示する。なお第2図に示した角
度検出回路部の構成は、水平まわり、垂直まわり
いずれの角度検出にも適用し得る。
After the scale rotates, the same sequence as above is used to detect and store the angle information of the scale.
The rotation angle is calculated by comparing it with the previous information, and the result is displayed on the display circuit section 38. The configuration of the angle detection circuit section shown in FIG. 2 can be applied to both horizontal and vertical angle detection.

以上のように、本発明による測角装置は、目盛
線において180゜対向する2本の目盛線を挾み込
む動作を自動化し、読取誤差のバラツキを抑える
と共に測角動作の簡素化を計ることができ、特に
高精度測角時には有効なものとなる。
As described above, the angle measuring device according to the present invention automates the operation of sandwiching two scale lines facing each other at 180 degrees, thereby suppressing variations in reading errors and simplifying the angle measuring operation. This is particularly effective for high-precision angle measurement.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明装置の構成例を示した図、第2
図は角度検出回路の構成例を示した図。 1:目盛盤、2:直線目盛部、3:アブソリユ
ートエンコードパターン部、4:光源、5:フア
イバー束、6:光検出素子部、7,8:プリズ
ム、9:レンズ、10:プリズム、11:レン
ズ、12:平行平面ガラス、13:回転軸、1
4:パルスモータ、15:ウオーム、16:ウオ
ームホイール、31:検出素子、32:差動アン
プ、33:ゼロクロス検出回路、34:アブソリ
ユートエンコードパターン〜グレイコード変換回
路、35:マイクロプロセツサ、36:パルスモ
ータドライブ回路、37:パルスモータ基準位置
検出回路、38:表示回路部。
FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of the device of the present invention, and FIG.
The figure shows a configuration example of an angle detection circuit. 1: Scale plate, 2: Linear scale section, 3: Absolute encode pattern section, 4: Light source, 5: Fiber bundle, 6: Photodetection element section, 7, 8: Prism, 9: Lens, 10: Prism, 11: Lens, 12: Parallel plane glass, 13: Rotation axis, 1
4: Pulse motor, 15: Worm, 16: Worm wheel, 31: Detection element, 32: Differential amplifier, 33: Zero cross detection circuit, 34: Absolute encode pattern to Gray code conversion circuit, 35: Microprocessor, 36: Pulse motor drive circuit, 37: Pulse motor reference position detection circuit, 38: Display circuit section.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 光学マイクロを有するセオドライト等の測角
装置において、目盛盤の目盛線を、180゜隔てた
位置の目盛線と近接して投影する光学系と、光学
マイクロを構成する平行平面ガラスを往復回転運
動させるパルスモーターによる往復回転機構部
と、前記往復回転する平行平面ガラスの屈折を介
して前記2本の目盛線がある定められた位置に投
影されたことを検出する検出部と、その検出した
時の前記平面ガラスの傾き量を前記パルスモータ
ーのドライブパルスをカウントすることにより検
知し、その傾き量から角度情報を算出する角度検
出回路部とからなる往復回転する光学マイクロを
有する測角装置。 2 前記検出部は、2つの独立した受光部が近接
して配置され、各受光部の受光素子出力の差動出
力を出力する構成である、特許請求の範囲第1項
記載の往復回転する光学マイクロを有する測角装
置。
[Scope of Claims] 1. In an angle measurement device such as a theodolite having an optical micro, an optical system that projects the scale lines of a scale board close to a scale line at a position 180 degrees apart, and a parallel a reciprocating rotation mechanism section using a pulse motor that rotates the plane glass back and forth; and a detection section that detects that the two scale lines are projected at a predetermined position through refraction of the parallel plane glass that rotates back and forth. and an angle detection circuit section that detects the amount of inclination of the flat glass at the time of detection by counting the drive pulses of the pulse motor, and calculates angle information from the amount of inclination. Angle measuring device with. 2. The reciprocating rotating optical system according to claim 1, wherein the detecting section has a configuration in which two independent light receiving sections are arranged close to each other and outputs a differential output of the light receiving element output of each light receiving section. Angle measuring device with micro.
JP18613580A 1980-12-26 1980-12-26 Angle measuring device containing swivelably rotating optical microprocessor Granted JPS57108706A (en)

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JPS57108706A JPS57108706A (en) 1982-07-06
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CN105290701A (en) * 2014-06-06 2016-02-03 上海卫星装备研究所 High-pointing-accuracy plane finishing method based on integration of measurement and machining

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