下げ振りの位置検出装置
【課題】 従来、建築作業などにおいて分銅と糸や紐を利用した下げ振りにおいては、下げ振りの糸の位置を測定する際に、下げ振りの振幅が収まるまで待つ必要があり、手動で停止させるのも煩雑であった。またスケールを使用して下げ振りに触れないように目視で測定する為に、測定された数値は正確なものではなかった。
【解決手段】 光電的位置検出装置により、下げ振りの糸の位置を非接触で高速に測定する装置と、測定範囲内にある下げ振りの糸の位置を、下げ振りが振幅している場合であっても、位置を算出するソフトウェアにより求めた下げ振り糸の鉛直位置から、鉛直線からの測定箇所の変位を短時間に精度良く検出することができる。
【解決手段】 光電的位置検出装置により、下げ振りの糸の位置を非接触で高速に測定する装置と、測定範囲内にある下げ振りの糸の位置を、下げ振りが振幅している場合であっても、位置を算出するソフトウェアにより求めた下げ振り糸の鉛直位置から、鉛直線からの測定箇所の変位を短時間に精度良く検出することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として建築工事、内装工事において、下げ振りを使用する場合に、壁などの測定対象面から下げ振りの糸までの距離を、下げ振りの振幅を妨げることなく、非接触で測定するものであり、測定対象面の１箇所、又は２箇所以上の任意の点において、壁面などの対象面から下げ振り糸までの距離を測定することにより、測定対象面の鉛直状態、歪みを調べる下げ振り糸の位置検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
建築業界などにおいて柱や壁の垂直度は、建築物を構成する上において極めて重要であり、正しく垂直に設置されていない柱や壁では建築の信頼性が左右されることになる。この垂直度を確認する為に糸の先端に分銅を付けた下げ振りが頻繁に使用される。
近年、レーザー墨出し器と呼ばれるレーザービームを水平垂直に照射する装置も一般化しつつあるが、振動、衝撃で調整が狂う可能性があり絶対的な信頼性を確保するには至っていない。
【０００３】
下げ振りは、糸または紐と分銅だけの極めて簡単な構成であり、簡便に垂直度を測定する上において古くから信頼される使用器具となっている。
【０００４】
下げ振りは重力に対して、糸、紐などの先端に分銅を付けて垂下させるが、簡便な反面、振幅の停止までに時間がかかり、また振動、風などで振幅を励起されると減衰機能を持たないので、再度停止するまで作業時間に障害をきたす場合があった。
【０００５】
また測定も下げ振りの状態における任意の測定位置で、通常のスケールで糸や分銅に接触しないように細心の注意を払って振幅を予測しながら、定規で対象物からの距離を目視で読み取って計測値としているのが現状であり、作業者や作業の難易度、目視する位置と角度により測定数値にばらつきがあるのは常識的事項であった。
【０００６】
１例として、下げ振りの測定において地震後の壁の鉛直度や歪みを測定する際に、室内であっても測定箇所ごとに２人の作業者が上下の２箇所の壁からの距離を同時にスケールで測定、読み上げ後、筆記用具で記録するという煩雑なことも行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特許文献１．特開平１１−２８７６５６号 公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このために下げ振りをカバーで覆った風防下げ振りなども発表されている。
しかしながら、特許文献１に開示されているような風防下げ振りでは、上下の二点間の距離の差しか測定できず任意の点での測定が出来ないこと、また風防の外装部品が大きく重くなること、分銅或いは下げ振り糸を目視していることには変わりがないことなどの理由により、測定精度また迅速な記録という点では問題があった。さらに風防下げ振りであっても制動は、十分とは言えない場合が多く静止までに時間を要する。また、電子的に壁面の角度を測定する装置も販売されているが、測定点の鉛直に対する角度を求めるものであり、高さが異なる測定における実際のズレや壁面の上下における差を求めることはできない。
【０００９】
本発明は、このような従来の下げ振りが有していた問題を解決しようとするものであり、下げ振りの分銅が静止しなくても下げ振りの鉛直位置が計測でき、測定時間の大幅な短縮、作業状態に影響されない精密な測定が可能な下げ振り糸の位置測定装置を実現することを目的とする。
【課題を解決する為の手段】
【００１０】
第１の課題解決手段は、下げ振り糸の位置を光電的に高速かつ非接触な測定で検出し基準面からの正確な位置測定を可能にしたことである。下げ振り糸の位置を高速で検出きれば、下げ振り糸が振幅していてもその振幅の位置情報を誤差の少ない状態で求めることができる。
【００１１】
第２の解決手段は、下げ振り糸の振幅が鉛直線に対して対称であることを利用して、下げ振り糸が振幅していても鉛直の位置を測定できるようにしたことである。第１の課題解決手段により、揺れている下げ振り糸の位置を正確に知ることが可能となるので、これにより下げ振り糸の振幅の影響を殆ど受けずに、下げ振りの長さに対応した測定時間で、測定範囲内では振幅の最大位値と最小位値から振幅の中心位置を得ることができ、この中心位置と鉛直線は等しいから鉛直線を求めることができる。
【００１２】
第一の課題解決手段による作用は次の通りである。
本発明に係わる測定装置は、壁面の測定対象面から下げ振り糸の鉛直線までの距離を測定する場合であって、下げ振りが設置された壁面の測定箇所に本測定装置の基準面を当接し、本測定装置から当接面に垂直な位置情報を得ることが可能な照射光線と受光装置により、静止或いは振幅している下げ振り糸の壁面からの距離を非接触かつ高速で検出するから、下げ振り糸の振幅に関わらず、これらの距離をデータとして記憶することが可能となり、これらのデータの演算により測定対象面から下げ振り糸までの距離を求めることで、壁面の測定箇所の鉛直線に対する差分を算出し正確な測定を提供する。
【００１３】
第１の課題解決手段を図１ａ、図１ｂ、図１ｃ、図１ｄ、図１ｅ、図１ｆと図２に従って説明する。本発明は、壁面の測定対象面から下げ振り糸の鉛直線までの距離を測定する場合であって、測定対象面ＷＨに当接させる当接面１９を具備した検出用筐体１１に、当接面１９に垂直な軸ＳＣ方向に対して位置情報を得ることができる照射手段３０と位置検出手段４０と信号処理手段５０とを具備させ、検出用筐体１１の当接面１９を測定対象面ＷＨの第１計測箇所Ｅ１に当接し、前記照射手段３０から測定範囲Ｍに向かって、照射光源３１０とコリメート光学系３１２で生成した、筐体面１１８に垂直で当接面に平行な照射光Ｌを、測定走査始点ＰＳから測定走査終点ＰＥの間を、当接面１１８に対して平行な走査方向に略点状の光ビームとして走査するか、または平行光束として、下げ振り糸Ｃ１に照射し、下げ振り糸Ｃ１からの応答光Ｒを前記位置検出手段４０によって光電変換し、前記照射光Ｌの当接面からの測定範囲Ｍにおける面１１８と平行方向の測定範囲ＭＨにおいて、ＰＳから前記下げ振り糸Ｃ１の現在位置を表す糸の位置ＰＣまでの糸距離ＱＣの数値を前記処理手段５０に蓄積記憶し、蓄積記録した糸距離ＱＣの数値から演算して、前記当接面１９から前記下げ振り糸Ｃ１の鉛直線ＣＨと前期照射光Ｌが照射される照射平面ＨＬ内の交点までの、測定箇所Ｅ１における距離ＱＥ１を求める機能を具備したことを特徴とする下げ振り位置検出装置を提供し、さらには、下げ振り位置検出装置を使用して測定対象面における下げ振りの鉛直方向との傾斜を測定する場合であって、第１計測箇所Ｅ１において第１距離ＱＥ１を求め、続いて第２計測箇所Ｅ２において第２距離ＱＥ２を求め、前記第１距離ＱＥ１と前記第２距離ＱＥ２の差を演算して、前記測定対象面ＷＨの傾斜を求めることを特徴とする測定面傾斜計測方法を提供することにより上記問題を解決したものである。測定範囲Ｍの当接面ＷＨからの測定走査始点ＰＳまでの距離は決定されているので、位置検出の演算の基準は、測定端ＰＳに限らず位置情報が得られる測定範囲内のどこにとっても良い。またＥ１が規定の位置にある場合には、Ｅ２のみを一回測定することで鉛直線からの差を求めることができる。さらに下げ振り糸Ｃ１が、測定範囲Ｍ内における面１１８と垂直な測定方向ＭＤにも振幅する図１ｆに示されるような二次元の振幅をしていても、照射光の照射平面ＨＬが、当接面ＷＨと垂直であり、且つ面１１８と平行な位置方向を検出するものとしてあるため、当接面ＷＨと垂直な方向の位置であるＱＣ１とＱＣ２の検出が可能である。
【００１４】
第２の課題解決手段は、下げ振りの振幅が鉛直線に対して対称であることを利用して、鉛直線に対する振幅の最大位置と最小位置を検出し、鉛直位置を演算検出することである。この処理により下げ振り糸が静止している場合だけでなく、測定可能範囲内で振幅している場合にも静止を待たずに正確な鉛直位置の測定が可能となる。
【００１５】
第２の課題解決手段を図１ｅに従って説明する。図１ｅにおいて、鉛直線ＣＨに対し下げ振り糸Ｃの振幅は、測定範囲Ｍにおいて当接面との最小距離の位置ＱＣ１から当接面との最大距離の位置ＱＣ２までを取るものとする。下げ振り糸Ｃの振幅における当接面からの最小距離は、当接面ＷＨからの最短測定端までの距離ＱＳと前記ＱＣ１の和であり、当接面からの最大距離はＱＳと前記ＱＣ２の和である。鉛直線に対して分銅付きの下げ振り糸は単振り子として動作するから、真の鉛直線ＣＨに対して点ＱＣ１と点ＱＣ２の振幅の値は等しい。従って、当接面から鉛直線のまでの距離は、次の式で求めることが出来る。前記下げ振り糸の振幅において、当接面ＷＨからの最短位置の距離は、
ＱＳ＋ＱＣ１
同様に、当接面からの最長位置の距離は、
ＱＳ＋ＱＣ２
前記のように鉛直線ＣＨからの振幅ＱＣ１とＱＣ２に対して等しいから、当接面から鉛直線までの距離ＣＨは、これらの加算平均であり
｛（ＱＳ＋ＱＣ２）＋（ＱＳ＋ＱＣ１）｝÷２ （計算式Ａ）
で求めることができ、ＱＳは既知であるから測定範囲ＭＨ内でＱＣ１とＱＣ２を検出すれば、下げ振りの静止を待たずに鉛直線の位置の測定が可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の下げ振り位置検出装置を使用して壁面の傾斜を測定すると、従来から使用されている下げ振りを変更することなく使用することができるとともに、従来のスケールを用いた測定手順に準じて、任意の計測箇所に下げ振り位置検出装置の当接面を測定対象面に密着させて測定することが出来るので、特別の技能や熟練を必要としないという効果が期待できる。
【００１７】
さらに下げ振り糸及び分銅に対する測定面から鉛直線までの距離が、光電変換による非接触測定で検出されることから、下げ振りの振幅の停止を待つことなく、容易に壁面の傾斜の状態を迅速且つ高精度で計測することができ、感度が高い電気信号を得ることが可能な為に誤差が少なく、位置情報を記憶し演算することからデジタル化、保存と記録が容易で作業性と管理性を著しく向上できるという利点がある。
また、任意の点で測定が可能な為に、従来は難しかった長尺の下げ振りにおける多点測定が容易になり、また上下の二点間の測定だけでなく、任意の中間点における測定も容易となり、垂直方向において壁面の歪みの測定も可能となる。
【００１８】
加えて、壁面の鉛直方向の測定以外に、本発明の下げ振り位置検出装置２台を柱の互いに直角な２面に当接させて傾斜を測定することによって鉛直方向に対する二次元の傾斜を１回で測定することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１ａ】使用状態を表した概略正面図
【図１ｂ】第１計測箇所における正面図
【図１ｃ】図１ｂのＡ−Ａ線断面図
【図１ｄ】定義した各平面の斜視図
【図１ｅ】測定面内での振幅の位置からの鉛直線の位置
【図１ｆ】測定時の上面図：二次元の振幅時の位置検出
【図２】本発明に係わる下げ振り位置検出装置の構成と動作のブロック図
【図３ａ】本発明に係わる実施例１の下げ振り位置検出装置の前面斜視図
【図３ｂ】本発明に係わる実施例１の下げ振り位置検出装置の後面斜視図
【図４】本発明に係わる実施例１の下げ振り位置検出装置の構成概略図
【図５】本発明に係わる実施例１の下げ振り位置検出装置の内部構造の概略側面図
【図６】本発明に係わる実施例１の下げ振り位置検出装置の内部構造の概略平面図
【図７】本発明に係わる下げ振り位置検出装置実施例１の信号処理手段５０の構成と信号の流れを概略的に示したブロック図
【図８】本発明に係わる下げ振り位置検出装置の実施例１の受光素子４１の信号を表したタイムチャート
【図９】本発明に係わる下げ振り位置検出装置の実施例２の概略正面図
【図１０】本発明に係わる下げ振り位置検出装置の実施例２の構成と動作を概略的に表したブロック図
【図１１】本発明に係わる下げ振り位置検出装置の実施例２の概略右側面図
【図１２】本発明に係わる下げ振り位置検出装置の実施例２の概略平面図
【図１３ａ】本発明に係わる下げ振り位置検出装置の実施例２の照射光の状態
【図１３ｂ】本発明に係わる下げ振り位置検出装置の実施例２のフォトダイオードアレイの概要機能図
【図１３ｃ】本発明に係わる下げ振り位置検出装置の実施例２の下げ振り糸が存在する時の信号概要パターン図
【発明を実施する為の形態】
【００２０】
本発明の下げ振り位置検出装置の大略は、図１ａ、図１ｂ、図１ｃ、及び図２に示されるように、検出装置用筐体１１と、検出装置用筐体１１に内蔵される光線照射手段３０、位置検出手段４０、信号処理手段５０及び電源部８０とから構成されている。
本発明の下げ振り位置検出装置及び下げ振りＣの使用によって、図１ａから図１ｆに示されるように振幅している下げ振り糸Ｃ１を停止させることなく、壁Ｗ上の測定対象面ＷＨと振幅している下げ振り糸Ｃ１間の距離を第１計測箇所Ｅ１及び第２計測箇所Ｅ２において計測演算し、下げ振りＣの鉛直線ＣＨ方向に対する測定対象面ＷＨの傾斜を演算するのであるが、上記の場合において、図１に示されるように、種々の平面、点、距離に符号を付して明確にし、それらの相互関係について説明する。
【００２１】
下げ振り糸Ｃ１と分銅Ｃ３を持つ下げ振りＣは、固定具Ｃ２によって壁Ｗに固定された下げ振りＣの回転中心Ｃ０を中心として照射光Ｌを照射する検出用筐体１１の側面１１８側にある測定可能範囲Ｍ内で、その下げ振り糸Ｃ１が振幅あるいは静止していて、下げ振り糸Ｃ１が検出用筐体１１に触れることがないよう壁面ＷＬに検出用筐体１１の当接面１９を押圧、設置する。検出用筐体１１の内部に設置されている照射手段３０によって側面１１８側から照射光Ｌが測定面可能範囲Ｍに照射される。
【００２２】
この状態において、下げ振りＣの鉛直線をＣＨとし、当接面１９を含み当接面ＨＴに直角に交わり、面１１８に平行な平面を鉛直平面ＨＨとすると、照射光Ｌを含む照射平面ＨＬは、当接平面ＨＴに直交していることになる。ここで図１ｄに示されるように、当接平面ＨＴと鉛直平面ＨＨの交線を直線ＳＨ，当接平面ＨＴと照射平面ＨＬとの交線を直線ＳＬ，鉛直平面ＨＨと照射平面ＨＬとの交線を直線ＳＣとする。直線ＳＣと鉛直線ＣＨとの交点を鉛直点ＰＨ、直線ＳＣと下げ振り糸Ｃ１の交点を糸点ＰＣ、直線ＳＬと検出用筐体１１の側面１１８との交点を基準点ＰＫ、照射光Ｌにおける当接面１９側の測定範囲端と検出装置用筐体１１の側面１１８との交点を始点ＰＳ、直線ＳＬと直線ＳＣとの交点を糸基準点ＰＫＣ、照射光Ｌにおける当接面１９側の測定範囲端と直線ＳＣとの交点を糸始点ＰＳＣ、側面１１８において当接面から最も遠い測定範囲端をＰＥとする。以下の説明は、上記の符号に基づく。
【００２３】
本発明の下げ振り位置検出装置の動作を説明する。
初めに、第１計測箇所Ｅ１において検出装置用筐体１１の当接面１９を測定対象とする壁面ＷＬに押圧、接触させ、照射手段３０によって発生させた照射光Ｌを下げ振り糸Ｃ１に向かって照射し、位置検出手段４０によって、始点ＰＳを照射した照射光Ｌは始点検出素子４０６によって光電変換され、下げ振り糸Ｃ１からの応答光Ｒは検出素子４０７によって光電変換され、信号処理手段５０に入力される。ここで応答光Ｒは、本装置の構成により反射光または透過光として得られる。
【００２４】
信号処理手段５０においては、静止或いは振幅している下げ振り糸Ｃ１の糸点ＰＣの情報が、検出装置用筐体１１の側面１１８の始点ＰＳに対応する糸始点ＰＳＣからの糸距離ＱＣに対応する数値として、下げ振りの長さに対応するように設定された測定時間ＴＳの間、位置計測ごとに記憶蓄積されて、この設定された測定時間内での計測回数をｎとする。一方、検出装置用筐体１１の寸法によって決定される基準点ＰＫ及びＰＳの位置から始点距離ＱＳが計算される。さらに、上記のように計測をｎ回行ったときの糸距離ＱＣの記憶数値より、記憶蓄積した位置情報から前述の第２の解決手段により鉛直線ＣＨまでの鉛直距離ＱＨが１個の情報として求められ、第１計測箇所Ｅ１においては始点距離ＱＳと鉛直距離ＱＨから第１距離ＱＥ１が求められる。続いて、第２計測箇所Ｅ２に検出用筐体１１を移動させて当接面１９を壁面ＷＬに押圧して、第１計測箇所Ｅ１で行ったのと同様に第２距離ＱＥ２を求め、第１距離ＱＥ１と第２距離ＱＥ２の差分から壁面ＷＬ上の測定対象箇所２点間の間の位置の差分、傾斜を求めることが可能となる。
【００２５】
ここで、下げ振りの長さにより設定される測定時間ＴＳについて説明する。
下げ振りは、振幅が小さい時には単振り子と同じ動作をするから、質量ｍが長さｌの糸で吊り下げられて振幅が小さい時には、一般的に周期Ｔは、Ｔ＝２π×√（１／ｇ）（秒）として表される。ここでπは円周率、ｇは重力加速度である。すなわち本発明の下げ振り糸検出装置の機能は、下げ振り糸Ｃ１の鉛直点ＰＨと測定対象面ＷＨとの距離である距離ＱＥ１、ＱＥ２を求めることであるが、このためには下げ振り糸Ｃ１の位置である糸点ＰＣが、設定された測定時間ＴＳ内に、糸Ｃ１の振幅状態において、当接面１９からの最短距離である点（ＱＳ＋ＱＣ１）及び最長距離である（ＱＳ＋ＱＣ２）に有るときに、その位置情報が記憶蓄積されている必要がある。従って、設定された測定時間ＴＳは、下げ振りの長さで決定される周期Ｔの０．５倍以上であれば測定開始の振幅の条件によって測定が可能であり、測定時間ＴＳが前述の１周期以上の時間幅であれば、完全な測定が可能である。一般的には、測定時間ＴＳは、下げ振りの長さにより決定される振幅の周期Ｔより長いことが望ましい。
【実施例１】
【００２６】
本発明に係わる実施例１の下げ振り位置検出装置の構成は、図３、図４に示されるように、検出用筐体１１に内蔵される照射手段３０、位置検出手段４０、信号処理手段５０及び電源部８０である。実施例は、１例でありこれにより本特許が拘束されるものではない。
検出用筐体１１は、図３ａ、図３ｂ、図５、図６に示されるように、剛性を持った直方体の箱状であって、当接面１９を一面に有し、他の側面１１８には照射兼受光窓１５が、他の側面１１７には、表示窓１８中に表示部６６３，６６４と、操作スイッチである電源スイッチＳＷ１、長さ選択スイッチＳＷ２，測定開始スイッチＳＷ３が設置されている。検出用筐体１１内部には、図５に示されるように、隔壁１４によって上下に分割されており、上部にレーザー照射部１２が、下部に信号制御部１３が構成され、隔壁１４には取り付け穴１４１が穿孔されている。
【００２７】
照射手段３０は、図５、図６に示されるように、レーザー照射部１２に設置され、主にレーザーダイオード３１１とコリメート光学系３１２からなる下げ振り糸の直径程度のレーザービームを照射するレーザー光源部３１と、光の回転動作を平行動作に変更するレンズ系３２と、反射鏡３３及びモーター３３４とで構成され、測定走査の始点ＰＳから終点ＰＥまでの照射幅ＭＨに渡って設置面ＷＨに平行なレーザービームによる、設置面ＷＨに垂直な走査を行う。位置検出手段４０は、図４、図６で示されるように、フォトトランジスタの始点受光素子４１１及び終点受光素子４１２と、フォトトランジスタの糸応答受光素子４１３、４１４，４１５とからなる５個の受光素子４１で構成されている。信号処理手段５０は、図７に示されるように、主に信号補正回路５２と、カウンタ回路５４と、クロック発生回路５６と、記憶回路６１と、演算回路６３と、バッファ回路６４と、データ出力回路６５と、表示回路６６と、制御回路７１とで構成されている。
【００２８】
実施例１に係わる構成要素は、検出用筐体１１に以下のように設置されている。
照射手段３０は、図５、図６に示されるように、レーザー照射部１２に配置され、レーザー光源部３１が検出装置用筐体１１の裏面１９５に配置され、モーター３３４の回転軸３３５が信号制御室１３側より隔壁１４の取り付け穴１４１に挿入され、モーター３３４が隔壁１４に固定され、反射鏡３３が回転軸３３５の上部に固定され、光学系３２が照射窓１５に固定されている。ここで、レーザー光源部３１を形成しているレーザーダイオード３１１及びコリメート光学系３１２の光学的中心線３１５と反射鏡３３を含む回転軸３３５の中心軸３３６が交点３３７で直行し、光学系３２の光学的中心線３２５が交点３３７を通るようにレーザーダイオード３１１、コリメート光学系３１２、回転軸３３５、反射鏡３３、及び光学系３２を設置してある。上述の中心線３１５、中心線３２５及び交点３３７を通る平面が照射平面ＨＬとなっている。
【００２９】
位置検出手段４０は、図４、図６に示されるように、レーザー照射部１２に配置され、始点受光素子４１１が照射平面ＨＬ上で照射受光窓１５の当接面１９の側の測定端部である始点ＰＳに設置され、終点受光素子４１２が照射平面ＨＬ上で照射受光窓１５の当接面１９の裏面１９５の側の測定端部であるＰＥに設置され、糸応答受光素子４１３が始点受光素子４１１直下の隔壁１４上に設置され、糸応答素子４１５が終点受光素子４１２直下の隔壁１４上に設置され、糸応答受光素子４１４が糸応答受光素子４１３と４１５の中間の隔壁１４上に設置されている。これらの糸応答受光素子は、受光感度の角度指向性が広く、互いにその受光域が重なり合っていて、測定幅ＭＨ方向で受光信号が欠落することはない。
【００３０】
信号処理手段５０は、図５に示されるように、信号制御部１３に設置され、第１表示部６６３及び第２表示部６６４が側面１１７に設置されるとともに、電源部８０は信号制御部１３内部に設置され、電池電源として交換可能になっている。
【００３１】
本発明に係わる実施例１の下げ振り位置検出装置の計測動作について、図４、図５、図６、図８を参照して説明する。
検出装置用筐体１１の壁Ｗへの設置は、図６に示されるように、検出装置用筐体１１の当接面１９を壁面ＷＬに押圧させることによって行われる。壁面ＷＬには、測定対象面ＷＨ及び当接平面ＨＴが設定されることになる。
【００３２】
本機の電源スイッチＳＷ１にて電源投入後、長さ選択信号スイッチＳＷ２により下げ振りの長さを入力し、下げ振りの長さに応じた測定時間ＴＳを設定する。本機では、長さ選択スイッチを押すごとに１ｍ、２ｍ、４ｍ、８ｍと内蔵された下げ振りの長さの設定に応じて選択し、測定時間ＴＳを設定する。第１測定箇所Ｅ１に本器を当接して、測定開始スイッチＳＷ３を押して測定開始信号５３０を出力し測定を開始する。
【００３３】
測定は、設定された時間ＴＳの間行われ、測定時間ＴＳが終了すると、測定箇所ＷＨと鉛直線ＣＨの距離ＱＥ１が、表示部６６３に数値表示される。この数値ＱＥ１は後述する設定の更新まで保持される。
測定箇所を第２測定箇所Ｅ２に移動して本器をＷＨに当接し、測定開始スイッチＳＷ３を押すと、時間ＴＳの間測定が開始され、測定時間ＴＳが終了すると、前述の数値表示ＱＥ１と今回の測定数値ＱＥ２の差の数値が表示部６６４に数値表示される。以下、ＳＷ３により測定開始をするごとに、距離ＱＥ１と各測定点での距離ＱＥとの差が、表示部６６４に表示される。
新たな第１測定点Ｅ１を設定して測定を開始する時には、下げ振り長さ選択スイッチＳＷ２を押して長さを選択し、前述のようにＳＷ３により測定を開始すれば、第１測定点Ｅ１が更新され、更新されたＥ１の数値を基準とした測定を任意の測定点Ｅｎにおいてすることができる。
【００３４】
照射手段３０は、図４、図５及び図６に示されるように、レーザーダイオード３１１とコリメート光学系３１２とからなるレーザー光源部３１によって、前述のコリメート光Ｌ１が、レーザー光源部３１の中心線３１５に沿って反射鏡３３の交点３３７に向かって照射される。反射鏡３３は、図５、図６に示されるようにモーター３３４によって高速に回転しており、反射鏡３３で反射された前述の略点状の照射光Ｌ１は、検出用筐体１１の当接面１９側から、側面１９５側の方向に平面ＨＬ上を回転走査しながら照射する。さらに、照射光Ｌ１は、中心線３２５を含む平面ＨＬ上を進み、光学系３２によって当接面１９と平行な光線に処理されて、当接面１９に垂直な走査方向で平面ＨＬの平面上に照射される。
【００３５】
照射平面ＨＬ上に照射された照射光Ｌ１は、図６に示されているように、静止或いは振幅している下げ振り糸Ｃ１で反射されて応答光Ｒ１となって照射受光窓１５に向かって戻り、検出装置用筐体のレーザー照射部１５の下部に設置された受光素子４１３、４１４、４１５に入射する。
【００３６】
位置検出手段４０では、図４乃至図６で示されるように、始点受光素子４１１は、走査された照射光Ｌ１の通過を感知して測定走査の開始信号５３１とし、続いて走査中に測定範囲内に下げ振り糸があれば、並列に接続されている受光素子４１３、４１４、４１５のいずれか、或いは全ての受光素子に下げ振り糸からの反射信号光として応答光Ｒ１が入射し信号５３２を出力し、走査の終わりに照射光Ｌ１は、終点受光素子４１２を通過して信号５３３を出力して１回の測定走査の計測の終了信号とする。
【００３７】
位置検出手段４０で受光し光電変換された信号は、図７に示されるように、信号処理手段５０の信号補正回路５２に入力される。信号補正回路５２では、図７及び図８に示されるように、測定走査開始の入力信号５３１を波形処理部５２１とパルス出力部５２４とでパルス信号５３５を出力し、下げ振り糸からの反射入力信号５３２は、微分回路５２２を経由した後にパルス出力部５２５からパルス信号５３６を出力し、測定走査終了信号５３３は、波形処理部５２３とパルス出力部５２６とでパルス信号５３７を出力する。
【００３８】
クロック発生回路５６では、図７及び図８に示されるように、一定周波数のパルスをクロック信号５６２として出力している。
【００３９】
カウンタ回路５４のカウンタ部５４１では、図６、図７および図８に示されるように、測定走査開始パルス信号５３５が出力された後、測定走査中に下げ振り糸からの応答光Ｒ１があれば、応答光Ｒ１は５３２、５２２、５２５の処理を経てパルス信号５３６を発生して、測定走査開始信号５３５と下げ振り糸からの反射パルス信号５３６とクロック信号５６２から、照射光Ｌ１が糸距離ＱＣを走査する時間にカウントしたクロックパルス数６１２であるカウント１信号５４３を出力する。カウンタ部５４２では、図６、図７及び図８に示されるように、計数開始信号５３５と測定走査終了信号５３７とクロック信号５６２から照射光Ｌ１が、測定走査範囲の始まりである始点ＰＳから終了点ＰＥまでの距離を走査する時簡にカウントしたパルス数６２２であるカウント信号５４４を出力する。
【００４０】
メモリ回路６１では、図６乃至図８に示されるように、反射鏡３３の回転によって照射光Ｌ１が始点受光素子４１１を通過する回数の積算値を繰り返し数６１１とし、それぞれの測定走査に対する糸から応答光Ｒ１による計数値６１２の値は、照射光Ｌ１が始点受光素子４１１から下げ振り糸Ｃ１までを照射する時間までにカウントした信号５４３に含まれるクロック信号５６２のパルス数６１２である。測定走査範囲長のＭＨを測定操作する時間内にカウントされるパルス数は６２２であるから、計数値６１２の値は、糸距離ＱＣの情報を表していて、クロックの数に応じてＰＳからＰＥまでの測定範囲ＭＨ内において任意の単位の長さに演算できる。
この計測は、図８に示されるように測定時間ＴＳの間繰り返し行われ、測定されたデータを演算、処理して、測定時間ＴＳ中に測定走査した全ての計数値６１２を記憶回路６１に記憶する。
【００４１】
記憶回路６１では、設定された測定時間ＴＳの間に取り込まれた繰り返し数６１１及び各走査の各計数値６１２の値をメモリの番地６１３にデータの組６１３としてメモリの番地６１３である場所に記憶させる。
【００４２】
演算回路６３では図１、図６及び図７に示されるように、多数個の記憶データである記憶の番地６１３の中の記憶番地６１６に記憶された全計数データ６１２から、測定時間ＴＳ内での計数値６１２が最少パルス数であるデータを下げ振り糸Ｃ１の振幅の当接面１９からの最短糸位置ＱＣ１とし、計数値６１２が最大であるデータを当接面１９からの最長糸位置ＱＣ２とし、さらに検出用筐体１１の寸法によって決定される基準点ＰＫ及びＰＳの位置から始点距離ＱＳから、前述の計算式Ａにより演算して、測定面ＷＨから鉛直ＣＨ線までの距離ＱＥ１を求める。第２計測点における距離ＱＥ２も同様な操作で求める。
【００４３】
データ出力回路６５の出力切換部６５２は、記憶回路６１の内容及び演算回路６３の結果を出力端子６５３に出力すること、演算回路６３の結果を表示回路６６に出力することを切換える。
【００４４】
表示回路６６は、図７に示されるように、表示駆動部６６１により表示部６６３に距離ＱＥ１を表示し、表示部６６４にＱＥ１とＱＥ２の差分を正負の極性を付けて表示するので、測定点Ｅ２におけるＷＨが鉛直線に対して正負どちらの変位であるかを知ることができる。またＱＥ１が既知の値であれば測定点Ｅ２を１回目に測定するだけで測定点Ｅ２の鉛直線に対する変位を知ることができる。
【００４５】
制御回路７１の計数開始信号７５１は、図４、図６及び図７に示されるように、モーター３３４と同期し、位置検出手段４０の５個の受光素子４１からの光電出力を断続させる信号である。照射光Ｌ１が始点受光素子４１１に到達して離れると同時にカウントを開始し、照射光Ｌ１が終点受光素子４１２に到達したときにカウントを停止する。
【００４６】
リセット信号７５４は、照射光Ｌ１がＰＥ通過後に始点開始受光素子４１１に到達すると同時にカウンタ回路５４を初期化する。計数終了信号７６１は、設定された測定時間ＴＳが終了した時記憶回路６１への書き込みを終了させ、以降の書き込みを禁止する。
出力切換信号７６５は、データ出力回路６５に作用し、記憶回路６１の記憶内容、演算回路６３の演算結果を出力端子６５３に出力させるか、表示回路６６で表示させるかを切換える信号である。
【００４７】
モーター３３４の回転数が一定でない場合には、カウント回路５４のカウント信号５４４の計数パルス数である６２２の値を利用する。単位時間当たりに発生するクロック数は一定であるから、始点受光素子４１１から終点受光素子４１２を照射光Ｌ１が走査する時間内のクロック数６２２により、計数値６１２を補正して演算記憶する。また、反射鏡３３による回転走査を光学系３２で直線平行走査に加工する際に生じる非線形要素もあらかじめ記憶された関数によって修正することができる。
【００４８】
本発明に係わる実施例１の下げ振り位置検出装置によって、図１に示されるように、第１計測箇所Ｅ１で第１距離ＱＥ１を求め、第２測定箇所Ｅ２にて第２距離ＱＥ２を求め、第１距離ＱＥ１と第２距離ＱＥ２の差の数値から壁面ＷＬ上の測定対象面ＷＨの傾斜を求めることができて、変位があれば、その数値だけ修正すればよいから工事も容易となる。
実施例１は、上記手法によって壁面ＷＬ上にある測定対象面ＷＨの傾斜と偏移を測定する傾斜の計測法を提案している。
【実施例２】
【００４９】
本発明に係わる実施例２の下げ振り位置検出装置の構成は、図１０に示されるように、検出装置用筐体１１２と、検出装置用筐体１１２に内蔵される照射手段３０２、位置検出手段４０２、信号処理手段５０２及び電源部８０２である。
実施例は、１例でありこれにより本特許が拘束されるものではない。
検出装置用筐体１１２は、図９、図１１及び図１２に示されるように、剛性を持った、全体として断面凹型の中空筒状であって、当接面１９２を一面に有し、凹型部分に照射窓１５２と受光窓１６２が対向して設置され、他の側面１１９には表示窓１８２が開口されている。検出用筐体１１２内部には、図１１に示されるように、照射窓１５２を持つレーザー照射部１２２が受光窓１６２を持つ信号制御部１３２が構成されている。
【００５０】
照射手段３０２は、図１１に示されるように、レーザー照射部１２２に設置され、レーザーダイオード３１１及びコリメート光学系３１２からなるレーザー光源部と３１とコントロール部３１３及び反射鏡３３２で構成されている。
位置検出手段４０２は、図１０乃至図１３で示されるように、幅が狭く等間隔で多数のフォトダイオードをアレイとした受光素子４２であり、測定始点フォトダイオード４２１、測定終点フォトダイオード４２２と糸応答フォトダイオード４２３とで構成されている。フォトダイオード４２１と４２２は、フォトダイオード４２３の素子で代用することもできる。すなわちフォトダイオードアレイ４２３の両端をそれぞれ計測の始点と終点とすればよい。信号処理手段５０２は、図１０に示されるように、信号補正回路５５と、記憶回路６２７と、演算回路６３７と、データ出力回路６５７と、表示回路６６７と、制御回路７１７とで構成されている。
【００５１】
実施例２に係わる構成要素は、検出用筐体１１２に以下のように設置されている。
照射手段３０２は、図１１に示されるように、レーザー照射部１２２内に配置され、レーザー光源部３１を形成しているレーザーダイオード３１１及び光学系３１２の光学的な中心線３１５が一致するように配置される。光学系３１２ではコリメーターレンズとロッドレンズとＦθレンズにより、レーザーダイオード３１１から照射されたレーザー光を平面状の平行光に加工して出力する。光学系３１１から出力された平面状で平行な光束のレーザー光は、レーザー照射部１２２に中心線３１５と４５度傾斜した状態で配置されている反射鏡３３２に入力され、照射方向を９０度偏向されて、照射窓１５２より照射光Ｌ２として照射され、対向する入射窓１６２に入射する。ここで反射鏡３３２は、本機の水平方向の大きさを縮小する為に設置されている。
【００５２】
位置検出手段４０２の受光素子４２は、図１１と図１３に示されるように、制御部１３２内部に配置されている。当接面１９２の基準点ＰＫから最も近いところにある受光素子４２の始点フォトダイオード４２１の位置は、始点ＰＳであり、始点ＰＳと当接面１９２との距離は始点距離ＱＳである。信号処理手段５０２は、図１１及び図１２に示されるように、信号制御部１３２の内部に設置され、コントロール部３１３はレーザー照射部１２２内部に設置されレーザーダイオード３１１を制御する。
【００５３】
実施例２の計測動作について、図１ｄ、図１０乃至図１３を参照して説明する。
検出用筐体１１２の壁Ｗへの設置は、図９及び図１２に示されるように、検出用筐体１１２の当接面１９２を壁面ＷＬに押圧させることによって行われる。壁面ＷＬには、測定対象面ＷＨ及び当接平面ＨＴが設定されることになる。
【００５４】
照射手段３０２は、図１１及び図１２に示されるように、レーザーダイオード３１１と光学系３１２とからなるレーザー光源部３１によって、平面状で平行な光束の照射光Ｌ２がレーザー光源３１の中心線３１５上を反射鏡３３２に向かって照射される。反射鏡３３２は、図１１に示されるように、照射光Ｌ２の角度を９０度曲げて照射窓１５２から照射する。照射光Ｌ２の照射平面ＨＬは、図１１乃至図１２に示されるように側面１１９と直角に交わるように設置される。
【００５５】
照射平面ＨＬの平面上に照射された照射光Ｌ２は、図１１及び図１２に示されるように、静止或いは振幅している下げ振り糸Ｃ１に照射されて応答光Ｒ２となって受光部１６２に向かって進み制御部１３２に入射する。
【００５６】
位置検出手段４０２の受光素子４２では、図１０、図１２及び図１３に示されるように、始点ＰＳの位置には始点フォトダイオード４２１があり、常時照射光Ｌ２を受光している。図１３ｂに示されるように制御回路によりフォトダイオードアレイ上において、各フォトダイオードは４２１から４２２に向かって安定したクロック信号５６３により順番に高速で切り替えられていく。下げ振り糸Ｃ１からの応答光Ｒ２が糸の影の状態で受光素子４２の糸影応答フォトダイオード４２３に到達すると、糸影応答フォトダイオード４２３の位置はフォトダイオードアレイ４２上での位置が決定される糸点ＰＣとなり、始点ＰＳからの距離ＱＣが求まる。さらに始点ＰＳと当接面１９２上の基準点ＰＫとの距離である距離ＱＳは検出用筐体１１２の寸法によって決定されているので、始点ＰＳからの糸点距離ＱＣに当接面１９２からの距離ＱＳを加算して当接面から糸点までの距離ＱＥを求めることができる。
【００５７】
位置検出手段４０２で受光し光電変換された信号は図１０に示されるように、信号処理手段５０２の信号補正回路５５５に入力される。信号補正回路５５では、増幅器５５１により信号を増幅しデジタル化するか、または糸の位置を精細に検出する為にＳ／Ｈ部５５２、Ａ／Ｄコンバーター５５３の順に通過させてデジタル信号に変換し、記憶回路６２７と演算回路６３７において、糸距離ＱＣに関する多数個のデータより、始点ＰＳから鉛直点ＰＨまでの距離である鉛直距離ＱＨを演算し、検出用筐体１１２の寸法によって決定される基準点ＰＫ及び始点ＰＳの位置から始点距離ＱＳを演算し、始点距離ＱＳと鉛直距離ＱＨから距離ＱＥ１が求められる。
【００５８】
実施例２において、前述のように糸の位置を検出することができれば、データの演算、数値処理、測定時間ＴＳにおける測定の処理、データ出力回路６５７、表示回路６６７及び制御回路７１７、各操作スイッチ、測定手順は、実施例１と同様であるので省略する。
【００５９】
実施例２の下げ振り位置検出装置を、図１ａに示されるように、下げ振り糸Ｃ１の位置を計測箇所Ｅで距離ＱＥ１と求め、続いて同様に計測箇所Ｅ２で距離ＱＥ２を求め、距離ＱＥ１と距離ＱＥ２の値から壁面ＷＬ上の測定対象面ＷＨの傾斜を求めることができる。実施例２の下げ振り位置検出装置は、受光素子４２を構成するフォトダイオードの個数と設置間隔によって精度が決定されることからフォトダイオードアレイのダイオード数の増加、精細化やＣＣＤ素子への変更などでさらに高精度の計測が可能となる。
【符号の説明】
【００６０】
Ｃ 下げ振り
Ｃ０ 下げ振りの上端固定点
Ｃ１ 下げ振り糸
Ｃ２ 下げ振り取り付け具
Ｃ３ 分銅
ＣＨ 鉛直線
Ｅ１ 第１計測箇所
Ｅ２ 第２計測箇所
Ｅｎ 任意の測定箇所
ＨＨ 鉛直平面
ＨＬ ＰＳとＰＥを含むＷＨに垂直な走査平面
ＨＴ 当接平面
Ｌ 照射光
Ｌ１ 第１照射光
Ｌ２ 第２照射光
【００６１】
Ｍ 測定領域
ＭＨ 測定領域の走査方向の全幅。この方向で糸の位置を検出する。
ＭＤ 測定領域の深度方向の奥行き
ＰＣ 糸点
ＰＥ 面１１８上の測定走査終点
ＰＨ 鉛直点
ＰＫ 当接面１９と平面１１８が交差する基準点
ＰＫＣ 測定走査平面との当接面１９上の糸基準点
ＰＳ 面１１８上の測定速差始点＊
ＰＳＣ 測定域Ｍ上における測定方向ＭＨの糸始点
ＱＣ 測定範囲始点から糸までの距離
ＱＣ１ 下げ振り糸が振幅している状態で、当接面から最も近い糸距離
ＱＣ２ 下げ振り糸が振幅している状態で、当接面から最も遠い糸距離
ＱＨ 鉛直距離
ＱＳ 始点距離
ＱＥ 当接面から糸までの距離
ＱＥ１ 第１測定点の当接面から鉛直線までの距離
ＱＥ２ 第２測定点の当接面から鉛直線までの距離
ＱＥｎ 任意の測定点の当接面から鉛直線までの距離
Ｒ 応答光
Ｒ１ 応答光
Ｒ２ 応答光
ＳＣ 直線
ＳＨ 直線
ＳＬ 直線
Ｔ 下げ振りの周期
ＴＳ 測定時間
Ｗ 壁
ＷＨ 壁の測定対象面
ＷＬ 壁面
【００６２】
ＳＷ１ 電源スイッチ
ＳＷ２ 下げ振り長さ選択スイッチ：測定時間を設定する
ＳＷ３ 測定開始スイッチ
１１ 検出装置筐体
１１２ 検出装置第２筐体
１１８ レーザー照射面及び受光面
１１９ 側面
１２ レーザー照射部
１２２ レーザー照射部
１３ 信号制御部
１３２ 信号第２制御部
１４ 隔壁
１４１ 取り付け穴
１５ 照射兼受光部
１５２ 照射窓
１６２ 受光窓
１８ 表示窓
１８２ 表示窓
１９ 筐体の測定箇所への当接面
１９２ 当接面
１９５ １１Ｘと反対側の筐体側面
【００６３】
３０ 照射手段
３０２ 照射第２手段
３１０ 照射光源
３１１ レーザーダイオード
３１２ コリメート光学系
３１３ コントロール部
３１５ コリメート光の中心線
３２ コリメートレンズ
３２５ 測定走査の鉛直方向に対する中心線
３３ 平面反射鏡
３３２ 反射鏡
３３４ モーター
３３５ 回転軸
３３６ モーター回転軸の中心線
３３７ ３２５と３３６の交点
【００６４】
４０ 位置検出手段
４０２ 位置第２検出手段
４０６ 測定走査始点受光素子
４０７ 下げ振り糸検出素子
４１ 受光素子
４１１ 測定走査始点受光素子
４１２ 測定走査終点受光素子
４１３ 糸応答第１受光素子
４１４ 糸応答第２受光素子
４１５ 糸応答第３受光素子
４２ 第２受光素子＊＊
４２１ 測定始点フォトダイオード
４２２ 測定終点フォトダイオード
４２３ 糸影応答フォトダイオード
４２４ 直近糸応答フォトダイオード
４２５ フィルタ
【００６５】
５０ 信号処理手段
５０２ 信号第２処理手段
５２ 信号補正回路
５２１ 第１波形部
５２２ 第２微分部
５２４ 第１パルス部
５２５ 第２パルス部
５３０ ＳＷ３よりの測定開始信号
５３１ 入力１信号
５３２ 入力２信号
５３３ 入力３信号
５３５ 補正１信号
５３６ 補正２信号
５３７ 補正３信号
５４ カウンタ回路
５４１ カウンタ第１部
５４２ カウンタ第２部
５４３ カウント１信号
５４４ カウント２信号
５４５ 測定時間ＴＳ
５５ 信号第２補正回路
５５１ 増幅器
５５２ Ｓ／Ｈ部
５５３ Ａ／Ｄ変換部
５５５ 信号補正回路
５６ クロック発生回路
５６２ クロック信号
５６３ クロック信号
【００６６】
６１ 記憶回路
６１１ 繰り返し数
６１２ 計数値
６１３ 記憶番地
６１６ 記憶番地
６２２ 計数値
６２７ 記憶回路
６３ 演算回路
６３７ 演算回路
６４ バッファ回路
６５ データ出力回路
６５２ 出力切り替え部
６５３ 出力端子
６５７ データ第２出力回路
６６ 表示回路
６６１ 表示ドライブ回路
６６３ 第１表示部
６６４ 第２表示部
６６７ 表示回路
７１ 制御回路
７１７ 制御回路
７５１ 計数開始信号
７５４ リセット第１信号
７６１ 計数終了信号
７６５ 出力切り替え信号
８０ 電源部
８０２ 電源第２部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として建築工事、内装工事において、下げ振りを使用する場合に、壁などの測定対象面から下げ振りの糸までの距離を、下げ振りの振幅を妨げることなく、非接触で測定するものであり、測定対象面の１箇所、又は２箇所以上の任意の点において、壁面などの対象面から下げ振り糸までの距離を測定することにより、測定対象面の鉛直状態、歪みを調べる下げ振り糸の位置検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
建築業界などにおいて柱や壁の垂直度は、建築物を構成する上において極めて重要であり、正しく垂直に設置されていない柱や壁では建築の信頼性が左右されることになる。この垂直度を確認する為に糸の先端に分銅を付けた下げ振りが頻繁に使用される。
近年、レーザー墨出し器と呼ばれるレーザービームを水平垂直に照射する装置も一般化しつつあるが、振動、衝撃で調整が狂う可能性があり絶対的な信頼性を確保するには至っていない。
【０００３】
下げ振りは、糸または紐と分銅だけの極めて簡単な構成であり、簡便に垂直度を測定する上において古くから信頼される使用器具となっている。
【０００４】
下げ振りは重力に対して、糸、紐などの先端に分銅を付けて垂下させるが、簡便な反面、振幅の停止までに時間がかかり、また振動、風などで振幅を励起されると減衰機能を持たないので、再度停止するまで作業時間に障害をきたす場合があった。
【０００５】
また測定も下げ振りの状態における任意の測定位置で、通常のスケールで糸や分銅に接触しないように細心の注意を払って振幅を予測しながら、定規で対象物からの距離を目視で読み取って計測値としているのが現状であり、作業者や作業の難易度、目視する位置と角度により測定数値にばらつきがあるのは常識的事項であった。
【０００６】
１例として、下げ振りの測定において地震後の壁の鉛直度や歪みを測定する際に、室内であっても測定箇所ごとに２人の作業者が上下の２箇所の壁からの距離を同時にスケールで測定、読み上げ後、筆記用具で記録するという煩雑なことも行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特許文献１．特開平１１−２８７６５６号 公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このために下げ振りをカバーで覆った風防下げ振りなども発表されている。
しかしながら、特許文献１に開示されているような風防下げ振りでは、上下の二点間の距離の差しか測定できず任意の点での測定が出来ないこと、また風防の外装部品が大きく重くなること、分銅或いは下げ振り糸を目視していることには変わりがないことなどの理由により、測定精度また迅速な記録という点では問題があった。さらに風防下げ振りであっても制動は、十分とは言えない場合が多く静止までに時間を要する。また、電子的に壁面の角度を測定する装置も販売されているが、測定点の鉛直に対する角度を求めるものであり、高さが異なる測定における実際のズレや壁面の上下における差を求めることはできない。
【０００９】
本発明は、このような従来の下げ振りが有していた問題を解決しようとするものであり、下げ振りの分銅が静止しなくても下げ振りの鉛直位置が計測でき、測定時間の大幅な短縮、作業状態に影響されない精密な測定が可能な下げ振り糸の位置測定装置を実現することを目的とする。
【課題を解決する為の手段】
【００１０】
第１の課題解決手段は、下げ振り糸の位置を光電的に高速かつ非接触な測定で検出し基準面からの正確な位置測定を可能にしたことである。下げ振り糸の位置を高速で検出きれば、下げ振り糸が振幅していてもその振幅の位置情報を誤差の少ない状態で求めることができる。
【００１１】
第２の解決手段は、下げ振り糸の振幅が鉛直線に対して対称であることを利用して、下げ振り糸が振幅していても鉛直の位置を測定できるようにしたことである。第１の課題解決手段により、揺れている下げ振り糸の位置を正確に知ることが可能となるので、これにより下げ振り糸の振幅の影響を殆ど受けずに、下げ振りの長さに対応した測定時間で、測定範囲内では振幅の最大位値と最小位値から振幅の中心位置を得ることができ、この中心位置と鉛直線は等しいから鉛直線を求めることができる。
【００１２】
第一の課題解決手段による作用は次の通りである。
本発明に係わる測定装置は、壁面の測定対象面から下げ振り糸の鉛直線までの距離を測定する場合であって、下げ振りが設置された壁面の測定箇所に本測定装置の基準面を当接し、本測定装置から当接面に垂直な位置情報を得ることが可能な照射光線と受光装置により、静止或いは振幅している下げ振り糸の壁面からの距離を非接触かつ高速で検出するから、下げ振り糸の振幅に関わらず、これらの距離をデータとして記憶することが可能となり、これらのデータの演算により測定対象面から下げ振り糸までの距離を求めることで、壁面の測定箇所の鉛直線に対する差分を算出し正確な測定を提供する。
【００１３】
第１の課題解決手段を図１ａ、図１ｂ、図１ｃ、図１ｄ、図１ｅ、図１ｆと図２に従って説明する。本発明は、壁面の測定対象面から下げ振り糸の鉛直線までの距離を測定する場合であって、測定対象面ＷＨに当接させる当接面１９を具備した検出用筐体１１に、当接面１９に垂直な軸ＳＣ方向に対して位置情報を得ることができる照射手段３０と位置検出手段４０と信号処理手段５０とを具備させ、検出用筐体１１の当接面１９を測定対象面ＷＨの第１計測箇所Ｅ１に当接し、前記照射手段３０から測定範囲Ｍに向かって、照射光源３１０とコリメート光学系３１２で生成した、筐体面１１８に垂直で当接面に平行な照射光Ｌを、測定走査始点ＰＳから測定走査終点ＰＥの間を、当接面１１８に対して平行な走査方向に略点状の光ビームとして走査するか、または平行光束として、下げ振り糸Ｃ１に照射し、下げ振り糸Ｃ１からの応答光Ｒを前記位置検出手段４０によって光電変換し、前記照射光Ｌの当接面からの測定範囲Ｍにおける面１１８と平行方向の測定範囲ＭＨにおいて、ＰＳから前記下げ振り糸Ｃ１の現在位置を表す糸の位置ＰＣまでの糸距離ＱＣの数値を前記処理手段５０に蓄積記憶し、蓄積記録した糸距離ＱＣの数値から演算して、前記当接面１９から前記下げ振り糸Ｃ１の鉛直線ＣＨと前期照射光Ｌが照射される照射平面ＨＬ内の交点までの、測定箇所Ｅ１における距離ＱＥ１を求める機能を具備したことを特徴とする下げ振り位置検出装置を提供し、さらには、下げ振り位置検出装置を使用して測定対象面における下げ振りの鉛直方向との傾斜を測定する場合であって、第１計測箇所Ｅ１において第１距離ＱＥ１を求め、続いて第２計測箇所Ｅ２において第２距離ＱＥ２を求め、前記第１距離ＱＥ１と前記第２距離ＱＥ２の差を演算して、前記測定対象面ＷＨの傾斜を求めることを特徴とする測定面傾斜計測方法を提供することにより上記問題を解決したものである。測定範囲Ｍの当接面ＷＨからの測定走査始点ＰＳまでの距離は決定されているので、位置検出の演算の基準は、測定端ＰＳに限らず位置情報が得られる測定範囲内のどこにとっても良い。またＥ１が規定の位置にある場合には、Ｅ２のみを一回測定することで鉛直線からの差を求めることができる。さらに下げ振り糸Ｃ１が、測定範囲Ｍ内における面１１８と垂直な測定方向ＭＤにも振幅する図１ｆに示されるような二次元の振幅をしていても、照射光の照射平面ＨＬが、当接面ＷＨと垂直であり、且つ面１１８と平行な位置方向を検出するものとしてあるため、当接面ＷＨと垂直な方向の位置であるＱＣ１とＱＣ２の検出が可能である。
【００１４】
第２の課題解決手段は、下げ振りの振幅が鉛直線に対して対称であることを利用して、鉛直線に対する振幅の最大位置と最小位置を検出し、鉛直位置を演算検出することである。この処理により下げ振り糸が静止している場合だけでなく、測定可能範囲内で振幅している場合にも静止を待たずに正確な鉛直位置の測定が可能となる。
【００１５】
第２の課題解決手段を図１ｅに従って説明する。図１ｅにおいて、鉛直線ＣＨに対し下げ振り糸Ｃの振幅は、測定範囲Ｍにおいて当接面との最小距離の位置ＱＣ１から当接面との最大距離の位置ＱＣ２までを取るものとする。下げ振り糸Ｃの振幅における当接面からの最小距離は、当接面ＷＨからの最短測定端までの距離ＱＳと前記ＱＣ１の和であり、当接面からの最大距離はＱＳと前記ＱＣ２の和である。鉛直線に対して分銅付きの下げ振り糸は単振り子として動作するから、真の鉛直線ＣＨに対して点ＱＣ１と点ＱＣ２の振幅の値は等しい。従って、当接面から鉛直線のまでの距離は、次の式で求めることが出来る。前記下げ振り糸の振幅において、当接面ＷＨからの最短位置の距離は、
ＱＳ＋ＱＣ１
同様に、当接面からの最長位置の距離は、
ＱＳ＋ＱＣ２
前記のように鉛直線ＣＨからの振幅ＱＣ１とＱＣ２に対して等しいから、当接面から鉛直線までの距離ＣＨは、これらの加算平均であり
｛（ＱＳ＋ＱＣ２）＋（ＱＳ＋ＱＣ１）｝÷２ （計算式Ａ）
で求めることができ、ＱＳは既知であるから測定範囲ＭＨ内でＱＣ１とＱＣ２を検出すれば、下げ振りの静止を待たずに鉛直線の位置の測定が可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の下げ振り位置検出装置を使用して壁面の傾斜を測定すると、従来から使用されている下げ振りを変更することなく使用することができるとともに、従来のスケールを用いた測定手順に準じて、任意の計測箇所に下げ振り位置検出装置の当接面を測定対象面に密着させて測定することが出来るので、特別の技能や熟練を必要としないという効果が期待できる。
【００１７】
さらに下げ振り糸及び分銅に対する測定面から鉛直線までの距離が、光電変換による非接触測定で検出されることから、下げ振りの振幅の停止を待つことなく、容易に壁面の傾斜の状態を迅速且つ高精度で計測することができ、感度が高い電気信号を得ることが可能な為に誤差が少なく、位置情報を記憶し演算することからデジタル化、保存と記録が容易で作業性と管理性を著しく向上できるという利点がある。
また、任意の点で測定が可能な為に、従来は難しかった長尺の下げ振りにおける多点測定が容易になり、また上下の二点間の測定だけでなく、任意の中間点における測定も容易となり、垂直方向において壁面の歪みの測定も可能となる。
【００１８】
加えて、壁面の鉛直方向の測定以外に、本発明の下げ振り位置検出装置２台を柱の互いに直角な２面に当接させて傾斜を測定することによって鉛直方向に対する二次元の傾斜を１回で測定することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１ａ】使用状態を表した概略正面図
【図１ｂ】第１計測箇所における正面図
【図１ｃ】図１ｂのＡ−Ａ線断面図
【図１ｄ】定義した各平面の斜視図
【図１ｅ】測定面内での振幅の位置からの鉛直線の位置
【図１ｆ】測定時の上面図：二次元の振幅時の位置検出
【図２】本発明に係わる下げ振り位置検出装置の構成と動作のブロック図
【図３ａ】本発明に係わる実施例１の下げ振り位置検出装置の前面斜視図
【図３ｂ】本発明に係わる実施例１の下げ振り位置検出装置の後面斜視図
【図４】本発明に係わる実施例１の下げ振り位置検出装置の構成概略図
【図５】本発明に係わる実施例１の下げ振り位置検出装置の内部構造の概略側面図
【図６】本発明に係わる実施例１の下げ振り位置検出装置の内部構造の概略平面図
【図７】本発明に係わる下げ振り位置検出装置実施例１の信号処理手段５０の構成と信号の流れを概略的に示したブロック図
【図８】本発明に係わる下げ振り位置検出装置の実施例１の受光素子４１の信号を表したタイムチャート
【図９】本発明に係わる下げ振り位置検出装置の実施例２の概略正面図
【図１０】本発明に係わる下げ振り位置検出装置の実施例２の構成と動作を概略的に表したブロック図
【図１１】本発明に係わる下げ振り位置検出装置の実施例２の概略右側面図
【図１２】本発明に係わる下げ振り位置検出装置の実施例２の概略平面図
【図１３ａ】本発明に係わる下げ振り位置検出装置の実施例２の照射光の状態
【図１３ｂ】本発明に係わる下げ振り位置検出装置の実施例２のフォトダイオードアレイの概要機能図
【図１３ｃ】本発明に係わる下げ振り位置検出装置の実施例２の下げ振り糸が存在する時の信号概要パターン図
【発明を実施する為の形態】
【００２０】
本発明の下げ振り位置検出装置の大略は、図１ａ、図１ｂ、図１ｃ、及び図２に示されるように、検出装置用筐体１１と、検出装置用筐体１１に内蔵される光線照射手段３０、位置検出手段４０、信号処理手段５０及び電源部８０とから構成されている。
本発明の下げ振り位置検出装置及び下げ振りＣの使用によって、図１ａから図１ｆに示されるように振幅している下げ振り糸Ｃ１を停止させることなく、壁Ｗ上の測定対象面ＷＨと振幅している下げ振り糸Ｃ１間の距離を第１計測箇所Ｅ１及び第２計測箇所Ｅ２において計測演算し、下げ振りＣの鉛直線ＣＨ方向に対する測定対象面ＷＨの傾斜を演算するのであるが、上記の場合において、図１に示されるように、種々の平面、点、距離に符号を付して明確にし、それらの相互関係について説明する。
【００２１】
下げ振り糸Ｃ１と分銅Ｃ３を持つ下げ振りＣは、固定具Ｃ２によって壁Ｗに固定された下げ振りＣの回転中心Ｃ０を中心として照射光Ｌを照射する検出用筐体１１の側面１１８側にある測定可能範囲Ｍ内で、その下げ振り糸Ｃ１が振幅あるいは静止していて、下げ振り糸Ｃ１が検出用筐体１１に触れることがないよう壁面ＷＬに検出用筐体１１の当接面１９を押圧、設置する。検出用筐体１１の内部に設置されている照射手段３０によって側面１１８側から照射光Ｌが測定面可能範囲Ｍに照射される。
【００２２】
この状態において、下げ振りＣの鉛直線をＣＨとし、当接面１９を含み当接面ＨＴに直角に交わり、面１１８に平行な平面を鉛直平面ＨＨとすると、照射光Ｌを含む照射平面ＨＬは、当接平面ＨＴに直交していることになる。ここで図１ｄに示されるように、当接平面ＨＴと鉛直平面ＨＨの交線を直線ＳＨ，当接平面ＨＴと照射平面ＨＬとの交線を直線ＳＬ，鉛直平面ＨＨと照射平面ＨＬとの交線を直線ＳＣとする。直線ＳＣと鉛直線ＣＨとの交点を鉛直点ＰＨ、直線ＳＣと下げ振り糸Ｃ１の交点を糸点ＰＣ、直線ＳＬと検出用筐体１１の側面１１８との交点を基準点ＰＫ、照射光Ｌにおける当接面１９側の測定範囲端と検出装置用筐体１１の側面１１８との交点を始点ＰＳ、直線ＳＬと直線ＳＣとの交点を糸基準点ＰＫＣ、照射光Ｌにおける当接面１９側の測定範囲端と直線ＳＣとの交点を糸始点ＰＳＣ、側面１１８において当接面から最も遠い測定範囲端をＰＥとする。以下の説明は、上記の符号に基づく。
【００２３】
本発明の下げ振り位置検出装置の動作を説明する。
初めに、第１計測箇所Ｅ１において検出装置用筐体１１の当接面１９を測定対象とする壁面ＷＬに押圧、接触させ、照射手段３０によって発生させた照射光Ｌを下げ振り糸Ｃ１に向かって照射し、位置検出手段４０によって、始点ＰＳを照射した照射光Ｌは始点検出素子４０６によって光電変換され、下げ振り糸Ｃ１からの応答光Ｒは検出素子４０７によって光電変換され、信号処理手段５０に入力される。ここで応答光Ｒは、本装置の構成により反射光または透過光として得られる。
【００２４】
信号処理手段５０においては、静止或いは振幅している下げ振り糸Ｃ１の糸点ＰＣの情報が、検出装置用筐体１１の側面１１８の始点ＰＳに対応する糸始点ＰＳＣからの糸距離ＱＣに対応する数値として、下げ振りの長さに対応するように設定された測定時間ＴＳの間、位置計測ごとに記憶蓄積されて、この設定された測定時間内での計測回数をｎとする。一方、検出装置用筐体１１の寸法によって決定される基準点ＰＫ及びＰＳの位置から始点距離ＱＳが計算される。さらに、上記のように計測をｎ回行ったときの糸距離ＱＣの記憶数値より、記憶蓄積した位置情報から前述の第２の解決手段により鉛直線ＣＨまでの鉛直距離ＱＨが１個の情報として求められ、第１計測箇所Ｅ１においては始点距離ＱＳと鉛直距離ＱＨから第１距離ＱＥ１が求められる。続いて、第２計測箇所Ｅ２に検出用筐体１１を移動させて当接面１９を壁面ＷＬに押圧して、第１計測箇所Ｅ１で行ったのと同様に第２距離ＱＥ２を求め、第１距離ＱＥ１と第２距離ＱＥ２の差分から壁面ＷＬ上の測定対象箇所２点間の間の位置の差分、傾斜を求めることが可能となる。
【００２５】
ここで、下げ振りの長さにより設定される測定時間ＴＳについて説明する。
下げ振りは、振幅が小さい時には単振り子と同じ動作をするから、質量ｍが長さｌの糸で吊り下げられて振幅が小さい時には、一般的に周期Ｔは、Ｔ＝２π×√（１／ｇ）（秒）として表される。ここでπは円周率、ｇは重力加速度である。すなわち本発明の下げ振り糸検出装置の機能は、下げ振り糸Ｃ１の鉛直点ＰＨと測定対象面ＷＨとの距離である距離ＱＥ１、ＱＥ２を求めることであるが、このためには下げ振り糸Ｃ１の位置である糸点ＰＣが、設定された測定時間ＴＳ内に、糸Ｃ１の振幅状態において、当接面１９からの最短距離である点（ＱＳ＋ＱＣ１）及び最長距離である（ＱＳ＋ＱＣ２）に有るときに、その位置情報が記憶蓄積されている必要がある。従って、設定された測定時間ＴＳは、下げ振りの長さで決定される周期Ｔの０．５倍以上であれば測定開始の振幅の条件によって測定が可能であり、測定時間ＴＳが前述の１周期以上の時間幅であれば、完全な測定が可能である。一般的には、測定時間ＴＳは、下げ振りの長さにより決定される振幅の周期Ｔより長いことが望ましい。
【実施例１】
【００２６】
本発明に係わる実施例１の下げ振り位置検出装置の構成は、図３、図４に示されるように、検出用筐体１１に内蔵される照射手段３０、位置検出手段４０、信号処理手段５０及び電源部８０である。実施例は、１例でありこれにより本特許が拘束されるものではない。
検出用筐体１１は、図３ａ、図３ｂ、図５、図６に示されるように、剛性を持った直方体の箱状であって、当接面１９を一面に有し、他の側面１１８には照射兼受光窓１５が、他の側面１１７には、表示窓１８中に表示部６６３，６６４と、操作スイッチである電源スイッチＳＷ１、長さ選択スイッチＳＷ２，測定開始スイッチＳＷ３が設置されている。検出用筐体１１内部には、図５に示されるように、隔壁１４によって上下に分割されており、上部にレーザー照射部１２が、下部に信号制御部１３が構成され、隔壁１４には取り付け穴１４１が穿孔されている。
【００２７】
照射手段３０は、図５、図６に示されるように、レーザー照射部１２に設置され、主にレーザーダイオード３１１とコリメート光学系３１２からなる下げ振り糸の直径程度のレーザービームを照射するレーザー光源部３１と、光の回転動作を平行動作に変更するレンズ系３２と、反射鏡３３及びモーター３３４とで構成され、測定走査の始点ＰＳから終点ＰＥまでの照射幅ＭＨに渡って設置面ＷＨに平行なレーザービームによる、設置面ＷＨに垂直な走査を行う。位置検出手段４０は、図４、図６で示されるように、フォトトランジスタの始点受光素子４１１及び終点受光素子４１２と、フォトトランジスタの糸応答受光素子４１３、４１４，４１５とからなる５個の受光素子４１で構成されている。信号処理手段５０は、図７に示されるように、主に信号補正回路５２と、カウンタ回路５４と、クロック発生回路５６と、記憶回路６１と、演算回路６３と、バッファ回路６４と、データ出力回路６５と、表示回路６６と、制御回路７１とで構成されている。
【００２８】
実施例１に係わる構成要素は、検出用筐体１１に以下のように設置されている。
照射手段３０は、図５、図６に示されるように、レーザー照射部１２に配置され、レーザー光源部３１が検出装置用筐体１１の裏面１９５に配置され、モーター３３４の回転軸３３５が信号制御室１３側より隔壁１４の取り付け穴１４１に挿入され、モーター３３４が隔壁１４に固定され、反射鏡３３が回転軸３３５の上部に固定され、光学系３２が照射窓１５に固定されている。ここで、レーザー光源部３１を形成しているレーザーダイオード３１１及びコリメート光学系３１２の光学的中心線３１５と反射鏡３３を含む回転軸３３５の中心軸３３６が交点３３７で直行し、光学系３２の光学的中心線３２５が交点３３７を通るようにレーザーダイオード３１１、コリメート光学系３１２、回転軸３３５、反射鏡３３、及び光学系３２を設置してある。上述の中心線３１５、中心線３２５及び交点３３７を通る平面が照射平面ＨＬとなっている。
【００２９】
位置検出手段４０は、図４、図６に示されるように、レーザー照射部１２に配置され、始点受光素子４１１が照射平面ＨＬ上で照射受光窓１５の当接面１９の側の測定端部である始点ＰＳに設置され、終点受光素子４１２が照射平面ＨＬ上で照射受光窓１５の当接面１９の裏面１９５の側の測定端部であるＰＥに設置され、糸応答受光素子４１３が始点受光素子４１１直下の隔壁１４上に設置され、糸応答素子４１５が終点受光素子４１２直下の隔壁１４上に設置され、糸応答受光素子４１４が糸応答受光素子４１３と４１５の中間の隔壁１４上に設置されている。これらの糸応答受光素子は、受光感度の角度指向性が広く、互いにその受光域が重なり合っていて、測定幅ＭＨ方向で受光信号が欠落することはない。
【００３０】
信号処理手段５０は、図５に示されるように、信号制御部１３に設置され、第１表示部６６３及び第２表示部６６４が側面１１７に設置されるとともに、電源部８０は信号制御部１３内部に設置され、電池電源として交換可能になっている。
【００３１】
本発明に係わる実施例１の下げ振り位置検出装置の計測動作について、図４、図５、図６、図８を参照して説明する。
検出装置用筐体１１の壁Ｗへの設置は、図６に示されるように、検出装置用筐体１１の当接面１９を壁面ＷＬに押圧させることによって行われる。壁面ＷＬには、測定対象面ＷＨ及び当接平面ＨＴが設定されることになる。
【００３２】
本機の電源スイッチＳＷ１にて電源投入後、長さ選択信号スイッチＳＷ２により下げ振りの長さを入力し、下げ振りの長さに応じた測定時間ＴＳを設定する。本機では、長さ選択スイッチを押すごとに１ｍ、２ｍ、４ｍ、８ｍと内蔵された下げ振りの長さの設定に応じて選択し、測定時間ＴＳを設定する。第１測定箇所Ｅ１に本器を当接して、測定開始スイッチＳＷ３を押して測定開始信号５３０を出力し測定を開始する。
【００３３】
測定は、設定された時間ＴＳの間行われ、測定時間ＴＳが終了すると、測定箇所ＷＨと鉛直線ＣＨの距離ＱＥ１が、表示部６６３に数値表示される。この数値ＱＥ１は後述する設定の更新まで保持される。
測定箇所を第２測定箇所Ｅ２に移動して本器をＷＨに当接し、測定開始スイッチＳＷ３を押すと、時間ＴＳの間測定が開始され、測定時間ＴＳが終了すると、前述の数値表示ＱＥ１と今回の測定数値ＱＥ２の差の数値が表示部６６４に数値表示される。以下、ＳＷ３により測定開始をするごとに、距離ＱＥ１と各測定点での距離ＱＥとの差が、表示部６６４に表示される。
新たな第１測定点Ｅ１を設定して測定を開始する時には、下げ振り長さ選択スイッチＳＷ２を押して長さを選択し、前述のようにＳＷ３により測定を開始すれば、第１測定点Ｅ１が更新され、更新されたＥ１の数値を基準とした測定を任意の測定点Ｅｎにおいてすることができる。
【００３４】
照射手段３０は、図４、図５及び図６に示されるように、レーザーダイオード３１１とコリメート光学系３１２とからなるレーザー光源部３１によって、前述のコリメート光Ｌ１が、レーザー光源部３１の中心線３１５に沿って反射鏡３３の交点３３７に向かって照射される。反射鏡３３は、図５、図６に示されるようにモーター３３４によって高速に回転しており、反射鏡３３で反射された前述の略点状の照射光Ｌ１は、検出用筐体１１の当接面１９側から、側面１９５側の方向に平面ＨＬ上を回転走査しながら照射する。さらに、照射光Ｌ１は、中心線３２５を含む平面ＨＬ上を進み、光学系３２によって当接面１９と平行な光線に処理されて、当接面１９に垂直な走査方向で平面ＨＬの平面上に照射される。
【００３５】
照射平面ＨＬ上に照射された照射光Ｌ１は、図６に示されているように、静止或いは振幅している下げ振り糸Ｃ１で反射されて応答光Ｒ１となって照射受光窓１５に向かって戻り、検出装置用筐体のレーザー照射部１５の下部に設置された受光素子４１３、４１４、４１５に入射する。
【００３６】
位置検出手段４０では、図４乃至図６で示されるように、始点受光素子４１１は、走査された照射光Ｌ１の通過を感知して測定走査の開始信号５３１とし、続いて走査中に測定範囲内に下げ振り糸があれば、並列に接続されている受光素子４１３、４１４、４１５のいずれか、或いは全ての受光素子に下げ振り糸からの反射信号光として応答光Ｒ１が入射し信号５３２を出力し、走査の終わりに照射光Ｌ１は、終点受光素子４１２を通過して信号５３３を出力して１回の測定走査の計測の終了信号とする。
【００３７】
位置検出手段４０で受光し光電変換された信号は、図７に示されるように、信号処理手段５０の信号補正回路５２に入力される。信号補正回路５２では、図７及び図８に示されるように、測定走査開始の入力信号５３１を波形処理部５２１とパルス出力部５２４とでパルス信号５３５を出力し、下げ振り糸からの反射入力信号５３２は、微分回路５２２を経由した後にパルス出力部５２５からパルス信号５３６を出力し、測定走査終了信号５３３は、波形処理部５２３とパルス出力部５２６とでパルス信号５３７を出力する。
【００３８】
クロック発生回路５６では、図７及び図８に示されるように、一定周波数のパルスをクロック信号５６２として出力している。
【００３９】
カウンタ回路５４のカウンタ部５４１では、図６、図７および図８に示されるように、測定走査開始パルス信号５３５が出力された後、測定走査中に下げ振り糸からの応答光Ｒ１があれば、応答光Ｒ１は５３２、５２２、５２５の処理を経てパルス信号５３６を発生して、測定走査開始信号５３５と下げ振り糸からの反射パルス信号５３６とクロック信号５６２から、照射光Ｌ１が糸距離ＱＣを走査する時間にカウントしたクロックパルス数６１２であるカウント１信号５４３を出力する。カウンタ部５４２では、図６、図７及び図８に示されるように、計数開始信号５３５と測定走査終了信号５３７とクロック信号５６２から照射光Ｌ１が、測定走査範囲の始まりである始点ＰＳから終了点ＰＥまでの距離を走査する時簡にカウントしたパルス数６２２であるカウント信号５４４を出力する。
【００４０】
メモリ回路６１では、図６乃至図８に示されるように、反射鏡３３の回転によって照射光Ｌ１が始点受光素子４１１を通過する回数の積算値を繰り返し数６１１とし、それぞれの測定走査に対する糸から応答光Ｒ１による計数値６１２の値は、照射光Ｌ１が始点受光素子４１１から下げ振り糸Ｃ１までを照射する時間までにカウントした信号５４３に含まれるクロック信号５６２のパルス数６１２である。測定走査範囲長のＭＨを測定操作する時間内にカウントされるパルス数は６２２であるから、計数値６１２の値は、糸距離ＱＣの情報を表していて、クロックの数に応じてＰＳからＰＥまでの測定範囲ＭＨ内において任意の単位の長さに演算できる。
この計測は、図８に示されるように測定時間ＴＳの間繰り返し行われ、測定されたデータを演算、処理して、測定時間ＴＳ中に測定走査した全ての計数値６１２を記憶回路６１に記憶する。
【００４１】
記憶回路６１では、設定された測定時間ＴＳの間に取り込まれた繰り返し数６１１及び各走査の各計数値６１２の値をメモリの番地６１３にデータの組６１３としてメモリの番地６１３である場所に記憶させる。
【００４２】
演算回路６３では図１、図６及び図７に示されるように、多数個の記憶データである記憶の番地６１３の中の記憶番地６１６に記憶された全計数データ６１２から、測定時間ＴＳ内での計数値６１２が最少パルス数であるデータを下げ振り糸Ｃ１の振幅の当接面１９からの最短糸位置ＱＣ１とし、計数値６１２が最大であるデータを当接面１９からの最長糸位置ＱＣ２とし、さらに検出用筐体１１の寸法によって決定される基準点ＰＫ及びＰＳの位置から始点距離ＱＳから、前述の計算式Ａにより演算して、測定面ＷＨから鉛直ＣＨ線までの距離ＱＥ１を求める。第２計測点における距離ＱＥ２も同様な操作で求める。
【００４３】
データ出力回路６５の出力切換部６５２は、記憶回路６１の内容及び演算回路６３の結果を出力端子６５３に出力すること、演算回路６３の結果を表示回路６６に出力することを切換える。
【００４４】
表示回路６６は、図７に示されるように、表示駆動部６６１により表示部６６３に距離ＱＥ１を表示し、表示部６６４にＱＥ１とＱＥ２の差分を正負の極性を付けて表示するので、測定点Ｅ２におけるＷＨが鉛直線に対して正負どちらの変位であるかを知ることができる。またＱＥ１が既知の値であれば測定点Ｅ２を１回目に測定するだけで測定点Ｅ２の鉛直線に対する変位を知ることができる。
【００４５】
制御回路７１の計数開始信号７５１は、図４、図６及び図７に示されるように、モーター３３４と同期し、位置検出手段４０の５個の受光素子４１からの光電出力を断続させる信号である。照射光Ｌ１が始点受光素子４１１に到達して離れると同時にカウントを開始し、照射光Ｌ１が終点受光素子４１２に到達したときにカウントを停止する。
【００４６】
リセット信号７５４は、照射光Ｌ１がＰＥ通過後に始点開始受光素子４１１に到達すると同時にカウンタ回路５４を初期化する。計数終了信号７６１は、設定された測定時間ＴＳが終了した時記憶回路６１への書き込みを終了させ、以降の書き込みを禁止する。
出力切換信号７６５は、データ出力回路６５に作用し、記憶回路６１の記憶内容、演算回路６３の演算結果を出力端子６５３に出力させるか、表示回路６６で表示させるかを切換える信号である。
【００４７】
モーター３３４の回転数が一定でない場合には、カウント回路５４のカウント信号５４４の計数パルス数である６２２の値を利用する。単位時間当たりに発生するクロック数は一定であるから、始点受光素子４１１から終点受光素子４１２を照射光Ｌ１が走査する時間内のクロック数６２２により、計数値６１２を補正して演算記憶する。また、反射鏡３３による回転走査を光学系３２で直線平行走査に加工する際に生じる非線形要素もあらかじめ記憶された関数によって修正することができる。
【００４８】
本発明に係わる実施例１の下げ振り位置検出装置によって、図１に示されるように、第１計測箇所Ｅ１で第１距離ＱＥ１を求め、第２測定箇所Ｅ２にて第２距離ＱＥ２を求め、第１距離ＱＥ１と第２距離ＱＥ２の差の数値から壁面ＷＬ上の測定対象面ＷＨの傾斜を求めることができて、変位があれば、その数値だけ修正すればよいから工事も容易となる。
実施例１は、上記手法によって壁面ＷＬ上にある測定対象面ＷＨの傾斜と偏移を測定する傾斜の計測法を提案している。
【実施例２】
【００４９】
本発明に係わる実施例２の下げ振り位置検出装置の構成は、図１０に示されるように、検出装置用筐体１１２と、検出装置用筐体１１２に内蔵される照射手段３０２、位置検出手段４０２、信号処理手段５０２及び電源部８０２である。
実施例は、１例でありこれにより本特許が拘束されるものではない。
検出装置用筐体１１２は、図９、図１１及び図１２に示されるように、剛性を持った、全体として断面凹型の中空筒状であって、当接面１９２を一面に有し、凹型部分に照射窓１５２と受光窓１６２が対向して設置され、他の側面１１９には表示窓１８２が開口されている。検出用筐体１１２内部には、図１１に示されるように、照射窓１５２を持つレーザー照射部１２２が受光窓１６２を持つ信号制御部１３２が構成されている。
【００５０】
照射手段３０２は、図１１に示されるように、レーザー照射部１２２に設置され、レーザーダイオード３１１及びコリメート光学系３１２からなるレーザー光源部と３１とコントロール部３１３及び反射鏡３３２で構成されている。
位置検出手段４０２は、図１０乃至図１３で示されるように、幅が狭く等間隔で多数のフォトダイオードをアレイとした受光素子４２であり、測定始点フォトダイオード４２１、測定終点フォトダイオード４２２と糸応答フォトダイオード４２３とで構成されている。フォトダイオード４２１と４２２は、フォトダイオード４２３の素子で代用することもできる。すなわちフォトダイオードアレイ４２３の両端をそれぞれ計測の始点と終点とすればよい。信号処理手段５０２は、図１０に示されるように、信号補正回路５５と、記憶回路６２７と、演算回路６３７と、データ出力回路６５７と、表示回路６６７と、制御回路７１７とで構成されている。
【００５１】
実施例２に係わる構成要素は、検出用筐体１１２に以下のように設置されている。
照射手段３０２は、図１１に示されるように、レーザー照射部１２２内に配置され、レーザー光源部３１を形成しているレーザーダイオード３１１及び光学系３１２の光学的な中心線３１５が一致するように配置される。光学系３１２ではコリメーターレンズとロッドレンズとＦθレンズにより、レーザーダイオード３１１から照射されたレーザー光を平面状の平行光に加工して出力する。光学系３１１から出力された平面状で平行な光束のレーザー光は、レーザー照射部１２２に中心線３１５と４５度傾斜した状態で配置されている反射鏡３３２に入力され、照射方向を９０度偏向されて、照射窓１５２より照射光Ｌ２として照射され、対向する入射窓１６２に入射する。ここで反射鏡３３２は、本機の水平方向の大きさを縮小する為に設置されている。
【００５２】
位置検出手段４０２の受光素子４２は、図１１と図１３に示されるように、制御部１３２内部に配置されている。当接面１９２の基準点ＰＫから最も近いところにある受光素子４２の始点フォトダイオード４２１の位置は、始点ＰＳであり、始点ＰＳと当接面１９２との距離は始点距離ＱＳである。信号処理手段５０２は、図１１及び図１２に示されるように、信号制御部１３２の内部に設置され、コントロール部３１３はレーザー照射部１２２内部に設置されレーザーダイオード３１１を制御する。
【００５３】
実施例２の計測動作について、図１ｄ、図１０乃至図１３を参照して説明する。
検出用筐体１１２の壁Ｗへの設置は、図９及び図１２に示されるように、検出用筐体１１２の当接面１９２を壁面ＷＬに押圧させることによって行われる。壁面ＷＬには、測定対象面ＷＨ及び当接平面ＨＴが設定されることになる。
【００５４】
照射手段３０２は、図１１及び図１２に示されるように、レーザーダイオード３１１と光学系３１２とからなるレーザー光源部３１によって、平面状で平行な光束の照射光Ｌ２がレーザー光源３１の中心線３１５上を反射鏡３３２に向かって照射される。反射鏡３３２は、図１１に示されるように、照射光Ｌ２の角度を９０度曲げて照射窓１５２から照射する。照射光Ｌ２の照射平面ＨＬは、図１１乃至図１２に示されるように側面１１９と直角に交わるように設置される。
【００５５】
照射平面ＨＬの平面上に照射された照射光Ｌ２は、図１１及び図１２に示されるように、静止或いは振幅している下げ振り糸Ｃ１に照射されて応答光Ｒ２となって受光部１６２に向かって進み制御部１３２に入射する。
【００５６】
位置検出手段４０２の受光素子４２では、図１０、図１２及び図１３に示されるように、始点ＰＳの位置には始点フォトダイオード４２１があり、常時照射光Ｌ２を受光している。図１３ｂに示されるように制御回路によりフォトダイオードアレイ上において、各フォトダイオードは４２１から４２２に向かって安定したクロック信号５６３により順番に高速で切り替えられていく。下げ振り糸Ｃ１からの応答光Ｒ２が糸の影の状態で受光素子４２の糸影応答フォトダイオード４２３に到達すると、糸影応答フォトダイオード４２３の位置はフォトダイオードアレイ４２上での位置が決定される糸点ＰＣとなり、始点ＰＳからの距離ＱＣが求まる。さらに始点ＰＳと当接面１９２上の基準点ＰＫとの距離である距離ＱＳは検出用筐体１１２の寸法によって決定されているので、始点ＰＳからの糸点距離ＱＣに当接面１９２からの距離ＱＳを加算して当接面から糸点までの距離ＱＥを求めることができる。
【００５７】
位置検出手段４０２で受光し光電変換された信号は図１０に示されるように、信号処理手段５０２の信号補正回路５５５に入力される。信号補正回路５５では、増幅器５５１により信号を増幅しデジタル化するか、または糸の位置を精細に検出する為にＳ／Ｈ部５５２、Ａ／Ｄコンバーター５５３の順に通過させてデジタル信号に変換し、記憶回路６２７と演算回路６３７において、糸距離ＱＣに関する多数個のデータより、始点ＰＳから鉛直点ＰＨまでの距離である鉛直距離ＱＨを演算し、検出用筐体１１２の寸法によって決定される基準点ＰＫ及び始点ＰＳの位置から始点距離ＱＳを演算し、始点距離ＱＳと鉛直距離ＱＨから距離ＱＥ１が求められる。
【００５８】
実施例２において、前述のように糸の位置を検出することができれば、データの演算、数値処理、測定時間ＴＳにおける測定の処理、データ出力回路６５７、表示回路６６７及び制御回路７１７、各操作スイッチ、測定手順は、実施例１と同様であるので省略する。
【００５９】
実施例２の下げ振り位置検出装置を、図１ａに示されるように、下げ振り糸Ｃ１の位置を計測箇所Ｅで距離ＱＥ１と求め、続いて同様に計測箇所Ｅ２で距離ＱＥ２を求め、距離ＱＥ１と距離ＱＥ２の値から壁面ＷＬ上の測定対象面ＷＨの傾斜を求めることができる。実施例２の下げ振り位置検出装置は、受光素子４２を構成するフォトダイオードの個数と設置間隔によって精度が決定されることからフォトダイオードアレイのダイオード数の増加、精細化やＣＣＤ素子への変更などでさらに高精度の計測が可能となる。
【符号の説明】
【００６０】
Ｃ 下げ振り
Ｃ０ 下げ振りの上端固定点
Ｃ１ 下げ振り糸
Ｃ２ 下げ振り取り付け具
Ｃ３ 分銅
ＣＨ 鉛直線
Ｅ１ 第１計測箇所
Ｅ２ 第２計測箇所
Ｅｎ 任意の測定箇所
ＨＨ 鉛直平面
ＨＬ ＰＳとＰＥを含むＷＨに垂直な走査平面
ＨＴ 当接平面
Ｌ 照射光
Ｌ１ 第１照射光
Ｌ２ 第２照射光
【００６１】
Ｍ 測定領域
ＭＨ 測定領域の走査方向の全幅。この方向で糸の位置を検出する。
ＭＤ 測定領域の深度方向の奥行き
ＰＣ 糸点
ＰＥ 面１１８上の測定走査終点
ＰＨ 鉛直点
ＰＫ 当接面１９と平面１１８が交差する基準点
ＰＫＣ 測定走査平面との当接面１９上の糸基準点
ＰＳ 面１１８上の測定速差始点＊
ＰＳＣ 測定域Ｍ上における測定方向ＭＨの糸始点
ＱＣ 測定範囲始点から糸までの距離
ＱＣ１ 下げ振り糸が振幅している状態で、当接面から最も近い糸距離
ＱＣ２ 下げ振り糸が振幅している状態で、当接面から最も遠い糸距離
ＱＨ 鉛直距離
ＱＳ 始点距離
ＱＥ 当接面から糸までの距離
ＱＥ１ 第１測定点の当接面から鉛直線までの距離
ＱＥ２ 第２測定点の当接面から鉛直線までの距離
ＱＥｎ 任意の測定点の当接面から鉛直線までの距離
Ｒ 応答光
Ｒ１ 応答光
Ｒ２ 応答光
ＳＣ 直線
ＳＨ 直線
ＳＬ 直線
Ｔ 下げ振りの周期
ＴＳ 測定時間
Ｗ 壁
ＷＨ 壁の測定対象面
ＷＬ 壁面
【００６２】
ＳＷ１ 電源スイッチ
ＳＷ２ 下げ振り長さ選択スイッチ：測定時間を設定する
ＳＷ３ 測定開始スイッチ
１１ 検出装置筐体
１１２ 検出装置第２筐体
１１８ レーザー照射面及び受光面
１１９ 側面
１２ レーザー照射部
１２２ レーザー照射部
１３ 信号制御部
１３２ 信号第２制御部
１４ 隔壁
１４１ 取り付け穴
１５ 照射兼受光部
１５２ 照射窓
１６２ 受光窓
１８ 表示窓
１８２ 表示窓
１９ 筐体の測定箇所への当接面
１９２ 当接面
１９５ １１Ｘと反対側の筐体側面
【００６３】
３０ 照射手段
３０２ 照射第２手段
３１０ 照射光源
３１１ レーザーダイオード
３１２ コリメート光学系
３１３ コントロール部
３１５ コリメート光の中心線
３２ コリメートレンズ
３２５ 測定走査の鉛直方向に対する中心線
３３ 平面反射鏡
３３２ 反射鏡
３３４ モーター
３３５ 回転軸
３３６ モーター回転軸の中心線
３３７ ３２５と３３６の交点
【００６４】
４０ 位置検出手段
４０２ 位置第２検出手段
４０６ 測定走査始点受光素子
４０７ 下げ振り糸検出素子
４１ 受光素子
４１１ 測定走査始点受光素子
４１２ 測定走査終点受光素子
４１３ 糸応答第１受光素子
４１４ 糸応答第２受光素子
４１５ 糸応答第３受光素子
４２ 第２受光素子＊＊
４２１ 測定始点フォトダイオード
４２２ 測定終点フォトダイオード
４２３ 糸影応答フォトダイオード
４２４ 直近糸応答フォトダイオード
４２５ フィルタ
【００６５】
５０ 信号処理手段
５０２ 信号第２処理手段
５２ 信号補正回路
５２１ 第１波形部
５２２ 第２微分部
５２４ 第１パルス部
５２５ 第２パルス部
５３０ ＳＷ３よりの測定開始信号
５３１ 入力１信号
５３２ 入力２信号
５３３ 入力３信号
５３５ 補正１信号
５３６ 補正２信号
５３７ 補正３信号
５４ カウンタ回路
５４１ カウンタ第１部
５４２ カウンタ第２部
５４３ カウント１信号
５４４ カウント２信号
５４５ 測定時間ＴＳ
５５ 信号第２補正回路
５５１ 増幅器
５５２ Ｓ／Ｈ部
５５３ Ａ／Ｄ変換部
５５５ 信号補正回路
５６ クロック発生回路
５６２ クロック信号
５６３ クロック信号
【００６６】
６１ 記憶回路
６１１ 繰り返し数
６１２ 計数値
６１３ 記憶番地
６１６ 記憶番地
６２２ 計数値
６２７ 記憶回路
６３ 演算回路
６３７ 演算回路
６４ バッファ回路
６５ データ出力回路
６５２ 出力切り替え部
６５３ 出力端子
６５７ データ第２出力回路
６６ 表示回路
６６１ 表示ドライブ回路
６６３ 第１表示部
６６４ 第２表示部
６６７ 表示回路
７１ 制御回路
７１７ 制御回路
７５１ 計数開始信号
７５４ リセット第１信号
７６１ 計数終了信号
７６５ 出力切り替え信号
８０ 電源部
８０２ 電源第２部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
建築作業などにおいて、下げ振りの糸の位置を基準として、壁などの測定面の鉛直からの変位を測定する場合であって、測定面に当接した測定器本体の基準面からの下げ振り糸の位置を、下げ振りが振幅している状態であっても、その当接面と下げ振り糸との近接する方向、又は離れる方向の位置情報を得る光電的位置検出装置により下げ振り糸の位置を非接触に高速で計測し、その位置情報から下げ振り糸の振幅の位置が、測定面に最も近い振幅の位置と最も離れた振幅の位置を検出して、測定面に最も近い振幅の位置と最も離れた振幅の位置の中間点を下げ振り糸の鉛直位置として計測し、その鉛直線からの測定面までの距離を検出し、測定面の鉛直線に対する変位を測定する装置。
【請求項１】
建築作業などにおいて、下げ振りの糸の位置を基準として、壁などの測定面の鉛直からの変位を測定する場合であって、測定面に当接した測定器本体の基準面からの下げ振り糸の位置を、下げ振りが振幅している状態であっても、その当接面と下げ振り糸との近接する方向、又は離れる方向の位置情報を得る光電的位置検出装置により下げ振り糸の位置を非接触に高速で計測し、その位置情報から下げ振り糸の振幅の位置が、測定面に最も近い振幅の位置と最も離れた振幅の位置を検出して、測定面に最も近い振幅の位置と最も離れた振幅の位置の中間点を下げ振り糸の鉛直位置として計測し、その鉛直線からの測定面までの距離を検出し、測定面の鉛直線に対する変位を測定する装置。
【図１ａ】
【図１ｂ】
【図１ｃ】
【図１ｄ】
【図１ｅ】
【図１ｆ】
【図２】
【図３ａ】
【図３ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３ａ】
【図１３ｂ】
【図１３ｃ】
【図１ｂ】
【図１ｃ】
【図１ｄ】
【図１ｅ】
【図１ｆ】
【図２】
【図３ａ】
【図３ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３ａ】
【図１３ｂ】
【図１３ｃ】
【公開番号】特開２０１１−２４７８６２（Ｐ２０１１−２４７８６２Ａ）
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１３２４２７（Ｐ２０１０−１３２４２７）
【出願日】平成２２年５月２５日（２０１０．５．２５）
【出願人】（５９１１７９０１９）
【出願人】（５９２１１６８９９）エス・ティ・エス株式会社 (3)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月２５日（２０１０．５．２５）
【出願人】（５９１１７９０１９）
【出願人】（５９２１１６８９９）エス・ティ・エス株式会社 (3)
【Ｆターム（参考）】
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