簡易距離計的製作方法
2023-06-27 04:03:41
簡易距離計的製作方法
【專利摘要】本發明提供一種簡易距離計。具有框架、配設在該框架的前後的至少兩個車輪、檢測至少1個車輪的旋轉的旋轉檢測器、和設在上述框架上的傾斜檢測機構；構成為，通過上述旋轉檢測器取得上述車輪的旋轉量，通過上述傾斜檢測機構取得與上述旋轉量對應的上述框架的傾斜。
【專利說明】簡易距離計
【技術領域】
[0001] 本發明涉及簡單地測量距離及比高的簡易距離計。
【背景技術】
[0002] 在土木工程中的完成量管理及橫截測量時，作為通常使用的方法，可以舉出使用 全站儀的測量。
[0003] 在使用全站儀的測量中，雖然能夠進行高精度的測量，但由於必須在從測量場所 離開的位置設置全站儀，所以有場所上的制約，此外在設置中花費時間，在測量中也花費作 業時間。進而，有需要多個作業者等的問題。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的是提供一種不受場所的制約而能夠簡單地進行測量的簡易距離計。
[0005] 為了達到上述目的，有關本發明的簡易距離計具有框架、配設在該框架的前後的 至少兩個車輪、檢測至少1個車輪的旋轉的旋轉檢測器、和設在上述框架上的傾斜檢測機 構；構成為，通過上述旋轉檢測器取得上述車輪的旋轉量，通過上述傾斜檢測機構取得與上 述旋轉量對應的上述框架的傾斜。
[0006] 此外，有關本發明的簡易距離計還具備方位傳感器。
[0007] 此外，有關本發明的簡易距離計還具備運算控制部；該運算控制部基於移動距離 和上述傾斜檢測機構的檢測結果，運算移動的軌跡及比高，所述移動距離是基於上述旋轉 檢測器的檢測結果測量出的。
[0008] 此外，在有關本發明的簡易距離計中，上述運算控制部設在上述框架上。
[0009] 此外，有關本發明的簡易距離計還具備終端裝置；上述運算控制部設在上述終端 裝置上。
[0010] 此外，在有關本發明的簡易距離計中，上述傾斜檢測機構由兩種傾斜傳感器構成； 構成為，兩種中的一方檢測絕對水平，另一方檢測從上述一方傾斜傳感器檢測出的絕對水 平的偏差。
[0011] 此外，在有關本發明的簡易距離計中，上述另一方的傾斜傳感器是加速度傳感器。
[0012] 此外，在有關本發明的簡易距離計中，提取來自上述加速度傳感器的輸出信號中 的高頻成分，製作正負反轉的信號，將該正負反轉的信號與上述輸出信號合計。
[0013] 此外，在有關本發明的簡易距離計中，至少設有兩個上述加速度傳感器；提取來自 一個上述加速度傳感器的輸出信號中的高頻成分，製作正負反轉的信號，將該正負反轉的 信號與來自其他上述加速度傳感器的輸出信號合計，檢測上述框架的傾斜。
[0014] 進而，在有關本發明的簡易距離計中，基於來自上述旋轉檢測器的信號計算加速 度；基於該加速度將上述加速度傳感器的檢測結果修正。
[0015] 根據本發明，由於具有框架、配設在該框架的前後的至少兩個車輪、檢測至少1個 車輪的旋轉的旋轉檢測器、和設在上述框架上的傾斜檢測機構；構成為，通過上述旋轉檢測 器取得上述車輪的旋轉量，通過上述傾斜檢測機構取得與上述旋轉量對應的上述框架的傾 斜；所以，能夠不受場所的制約而簡單地同時進行距離測量和行駛面的傾斜測量。
[0016] 此外，根據本發明，由於還具備方位傳感器，所以能夠進行希望的方向的距離測量 和行駛面的傾斜測量。
[0017] 此外，根據本發明，由於還具備運算控制部；該運算控制部基於移動距離和上述傾 斜檢測機構的檢測結果，運算移動的軌跡及比高，所述移動距離是基於上述旋轉檢測器的 檢測結果測量出的；所以，能夠不使用全站儀那樣的昂貴的裝置，並且不受測量場所的制約 而簡單地同時進行距離測量和比高的測量。
[0018] 此外，根據本發明，由於上述傾斜檢測機構由兩種傾斜傳感器構成；構成為，兩種 中的一方檢測絕對水平，另一方檢測從上述一方傾斜傳感器檢測出的絕對水平的偏差；所 以，能夠以較高的可靠性進行大範圍的傾斜測量。
[0019] 此外，根據本發明，由於提取來自上述加速度傳感器的輸出信號中的高頻成分，制 作正負反轉的信號，將該正負反轉的信號與上述輸出信號合計，所以能夠將行駛中的振動 給傾斜測量帶來影響的情況排除。
[0020] 此外，根據本發明，由於至少設有兩個上述加速度傳感器；提取來自一個上述加速 度傳感器的輸出信號中的高頻成分，製作正負反轉的信號，將該正負反轉的信號與來自其 他上述加速度傳感器的輸出信號合計，檢測上述框架的傾斜；所以能夠將行駛中的振動給 傾斜測量帶來影響的情況排除。
[0021] 進而，根據本發明，由於基於來自上述旋轉檢測器的信號計算加速度；基於該加速 度將上述加速度傳感器的檢測結果修正；所以能夠將簡易距離計行駛開始、停止時產生的 加速度給傾斜測量帶來的影響排除。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022] 圖1是有關本發明的實施例的簡易距離計的立體圖。
[0023] 圖2是在該簡易距離計中使用的數據處理裝置的概略結構圖。
[0024] 圖3是通過該簡易距離計測量比高的情況下的說明圖。
[0025] 圖4是從來自加速度傳感器的信號將振動成分除去的情況下的說明圖。
[0026] 圖5表示有關本發明的另一實施例的簡易距離計，是該簡易距離計為3輪車的情 況下的概略立體圖。
【具體實施方式】
[0027] 以下，參照【專利附圖】
【附圖說明】本發明的實施例。
[0028] 在圖1中，對有關本發明的實施例的簡易距離計1進行說明。
[0029] 在框架2的前後設有前行駛輪3、後行駛輪4,上述前行駛輪3經由與該前行駛輪3 一體旋轉的旋轉軸支承在上述框架2上，上述後行駛輪4經由與該後行駛輪4 一體旋轉的 旋轉軸支承在上述框架2上。上述前行駛輪3、上述後行駛輪4是同徑，此外直徑為已知。
[0030] 在上述前行駛輪3的旋轉軸上設有作為旋轉檢測器的前編碼器5,上述前行駛輪3 的旋轉通過上述前編碼器5檢測。在上述後行駛輪4的旋轉軸上設有作為旋轉檢測器的後 編碼器6,通過該後編碼器6檢測上述後行駛輪4的旋轉。另外，上述前編碼器5、上述後編 碼器6也可以只是任一方。
[0031] 在上述框架2的上表面上，僅在行進方向上擺動自如地設有手推壓棒7。此外，在 上述框架2的側面上設有數據處理裝置8 (後述)。
[0032] 以下，通過圖2對該數據處理裝置8進行說明。
[0033] 該數據處理裝置8為防水構造，為在防水構造的單元盒體9中收存有運算控制部 11、傾斜傳感器12、加速度傳感器13、方位傳感器14、通信部(通信模組)15、電源16等的構 造。進而，上述運算控制部11由用CPU代表的運算部17、存儲部18、輸入輸出部19等構成。
[0034] 上述傾斜傳感器12、上述加速度傳感器13構成傾斜檢測機構，上述傾斜傳感器12 以高精度檢測絕對水平，上述加速度傳感器13例如是MEMS傳感器，檢測從上述傾斜傳感器 12檢測出的水平的相對的傾斜。此外，上述加速度傳感器（以下，稱作MEMS傳感器)13能夠 檢測3軸方向的傾斜，並且響應速度比上述傾斜傳感器12快，能夠檢測更大範圍的傾斜。
[0035] 將該傾斜傳感器12、上述MEMS傳感器13、上述方位傳感器14檢測出的結果與上 述前編碼器5、上述後編碼器6檢測出的旋轉量建立關聯，向上述運算控制部11輸入。
[0036] 上述通信部15將所取得的數據及運算出的結果向具有顯示部22的終端裝置21、 例如PDA、PC等無線通信。此外，上述終端裝置21也可以用市售的便攜電話等代用。
[0037] 在上述存儲部18中，保存有運算程序、通信控制程序、輸入輸出控制程序等，上述 運算部17運用上述程序，執行各種運算處理、數據處理，此外將數據向上述終端裝置21發 送。
[0038] 上述電源16向上述運算控制部11、上述通信部15供給所需要的電力。此外，作為 上述電源16,使用可充電的電池、或可更換的電池。
[0039] 將由上述前編碼器5檢測出的上述前行駛輪3的旋轉角（關於該前行駛輪3的旋 轉的信息)、以及由上述後編碼器6檢測出的上述後行駛輪4的旋轉角（關於該後行駛輪4 的旋轉的信息）分別向上述運算控制部11輸入。
[0040] 以下，對有關本實施例的簡易距離計1的作用進行說明。
[0041] 如果使該簡易距離計1行駛，則上述前行駛輪3、上述後行駛輪4旋轉，將旋轉量分 別用上述前編碼器5、上述後編碼器6檢測，將檢測結果向上述運算控制部11輸入。
[0042] 該運算控制部11基於兩編碼器5、6的檢測結果，運算上述前行駛輪3、上述後行駛 輪4的旋轉量，再根據得到的旋轉量及兩車輪的直徑，運算移動距離。進而，根據上述傾斜 傳感器12的檢測結果，判斷是在水平面上行駛、還是在斜面上行駛。此外，上述運算控制部 11基於上述兩編碼器5、6的檢測結果、上述傾斜傳感器12的檢測結果運算比高。
[0043] 如果是上述傾斜傳感器12檢測出水平的狀態下的行駛，則移動距離為水平移動 距離。此外，如果是上述傾斜傳感器12檢測出傾斜的狀態下的行駛，則移動為在斜面上移 動。根據上述傾斜傳感器12檢測出的傾斜角和上述簡易距離計1的移動距離，求出水平方 向的移動距離和移動中的高度變化。進而，通過測量後的數據，求出測量中的上述簡易距離 計1的軌跡和比高。
[0044] 因而，通過使上述簡易距離計1在想要測量的2點間行駛，或通過沿著想要測量的 測線使該簡易距離計1行駛，能夠測量距離和比高。
[0045] 進而，有上述傾斜傳感器12檢測的傾斜角隨著移動而變化的情況。例如，在進行 道路的橫截測量的情況下，道路的截面為了將雨水排水而中央較高、朝向路側下降傾斜。因 此，在用上述簡易距離計1進行橫截測量的情況下，上述傾斜傳感器12在測量開始時檢測 出傾斜，檢測的傾斜逐漸減小。進而，上述傾斜傳感器12在道路中央檢測出水平，如果再越 過道路中央，則檢測出反方向的傾斜。
[0046] 上述運算控制部11基於來自上述前編碼器5、上述後編碼器6的檢測結果以微小 時間單位運算移動量，再基於來自上述傾斜傳感器12的檢測結果求出傾斜角，將基於微小 時間單位下的移動量和傾斜角得到的水平移動量和比高分別積分，由此，能夠求出具有傾 斜的面上的水平移動距離和比高。另外，以微小時間單位運算移動量，再基於來自上述傾斜 傳感器12的檢測結果求出傾斜角，實時地求出比高的變化量，由此，即使測量面不是平面 而是有凹凸的曲面，也能夠測量。
[0047] 另外，在上述簡易距離計1的傾斜超過上述傾斜傳感器12的檢測範圍的情況下， 由上述MEMS傳感器13檢測出傾斜。由於該MEMS傳感器13檢測出的傾斜是以由上述傾斜 傳感器12檢測出的高精度的水平為基準的，所以上述MEMS傳感器13的檢測精度及可靠性 較聞。
[0048] 另外，在圖3中表示在斜面上行駛的情況下的比高的測量。
[0049] 在圖3中，D表示上述前行駛輪3、上述後行駛輪4的直徑，進而，Θ表示微小時間 中的上述前行駛輪3、上述後行駛輪4的旋轉角，V表示上述傾斜傳感器12檢測出的傾斜 角。
[0050] 上述簡易距離計1的移動距離L用Σ (D Θ/2)表示，比高Η用Σ (D Θ sinV/2) 表不。
[0051] 將由上述運算控制部11運算(測量）出的移動距離、比高經由上述通信部15向上 述終端裝置21發送，在上述顯示部22上顯示。
[0052] 接著，上述運算控制部11總是運算上述前編碼器5和上述後編碼器6的信號的偏 差，在發生了上述前編碼器5和上述後編碼器6的偏差的情況下，為任一方的車輪從行駛面 背離、或者一方的車輪打滑、或者一方的車輪被障害物妨礙了正常的旋轉。在此情況下，基 於上述前編碼器5、上述後編碼器6的檢測結果運算出的移動距離的可靠性下降。因而，在 此情況下，將在兩車輪間發生了旋轉偏差的情況向上述終端裝置21發送，使上述顯示部22 顯示。作業者根據上述顯示部22的顯示內容，能夠判斷是繼續進行測量還是進行再測量 等。
[0053] 另外，也可以對上述運算控制部11預先設定容許值，該運算控制部11在偏差超過 容許值的情況下發出進行再測量的警告。
[0054] 此外，也可以基於上述方位傳感器14的檢測結果監視行進方向。在上述簡易距離 計1蜿蜒行進而移動的情況下等，能夠基於上述方位傳感器14的檢測結果將蜿蜒行進修 正。
[0055] 此外，在測線被設定為規定的方位的情況下，只要將上述方位傳感器14的檢測結 果、即上述簡易距離計1的行進方向向上述終端裝置21發送、使上述顯示部22顯示，就能 夠使上述簡易距離計1向作業者設定的方位移動。
[0056] 另外，將上述運算控制部11設在上述簡易距離計1中，但也可以使上述終端裝置 21具有上述運算控制部11的功能。在此情況下，也可以將上述傾斜傳感器12、上述MEMS傳 感器13、上述方位傳感器14、上述前編碼器5、上述後編碼器6的檢測結果經由上述通信部 15向上述終端裝置21發送，用該終端裝置21進行上述簡易距離計1的移動距離的運算、移 動軌跡的運算、比高的運算。
[0057] 接著，測量的地面的表面並不一定是光滑的。因而，通過使上述簡易距離計1行 駛，該簡易距離計1振動。振動作為加速度而作用於上述傾斜傳感器12、上述MEMS傳感器 13,所以有可能給傾斜的檢測結果帶來影響。此外，在將上述簡易距離計1移動、停止的情 況下也作用加速度，該移動、停止時的加速度也有可能給傾斜的檢測結果帶來影響。
[0058] 以下，對將行駛時的振動、移動停止時的加速度的影響排除的情況進行說明。
[0059] 首先，對行駛時的振動進行說明。
[0060] 將上述MEMS傳感器13設置傾斜檢測用和振動排除用的兩個。另外，兩個上述MEMS 傳感器13儘可能近地設置，此外優選的是一體地設置，使檢測的振動為相同。
[0061] 圖4(A)中，曲線m是上述傾斜檢測用的MEMS傳感器13輸出的信號，圖中，0是檢 測出水平時的輸出，v的水平的信號（圖中單點劃線）是對應於傾斜的信號。
[0062] 在使上述簡易距離計1行駛的情況下，行駛面的傾斜不會急劇地變化，與行駛面 的傾斜的變化對應的信號水平變化很小，此外變化也很平緩。因而，在規定時間、例如幾秒 單位中，幾乎沒有與行駛面的傾斜對應的水平變化、振動，與行駛面的傾斜對應的信號如圖 示那樣作為直流成分也幾乎沒有問題。
[0063] 因而，在行駛時看到的振動波形幾乎都作為伴隨著行駛的振動（與傾斜檢測的信 號對比，稱作高頻振動）也沒有問題。
[0064] 接著，從上述振動排除用的MEMS傳感器13輸出與上述傾斜檢測用的MEMS傳感器 13同樣的信號（m)。將上述兩MEMS傳感器13、13的信號向上述運算控制部11輸入。在該 運算控制部11中，從上述振動排除用的MEMS傳感器13僅提取高頻成分，製作上下反轉(使 +和-反轉）的信號η。上述信號η在圖4 (B)中用曲線η表示。
[0065] 通過上述信號η與上述信號m合計，高頻成分被抵銷，僅得到檢測傾斜的信號V。
[0066] 另外，也可以將上述振動排除用的MEMS傳感器13省略，從由上述傾斜檢測用的 MEMS傳感器13得到的信號中僅取得高頻成分的信號，使該高頻成分正負反轉，將正負反轉 後的信號與原來的信號、即上述傾斜檢測用的MEMS傳感器13輸出的信號合計。
[0067] 接著，對將移動停止時的加速度的影響排除的情況進行說明。
[0068] 上述前行駛輪3、上述後行駛輪4的旋轉角由上述前編碼器5、上述後編碼器6分 別檢測，檢測結果總是被輸入給上述運算控制部11。
[0069] 該運算控制部11將上述前編碼器5、上述後編碼器6的至少任一方的檢測結果微 分，運算加速度(旋轉數變化率)。在運算出的加速度變得比規定的值大的情況下，基於運算 出的加速度進行上述加速度傳感器13檢測出的傾斜角的修正。
[0070] 圖5表示另一實施例，在該另一實施例中，使簡易距離計1為前輪25、左輪26、右 輪27的3輪車，使各車輪25、26、27獨立旋轉自如，在各車輪25、26、27的旋轉軸上分別安 裝編碼器28、29、30,通過該編碼器28、29、30單獨地檢測上述車輪25、26、27的轉速。
[0071] 通過由上述編碼器29、30單獨地檢測上述左輪26、上述右輪27的轉速，在上述簡 易距離計1進行了方向變換的情況下，能夠根據內外輪差檢測方向變換的狀態。進而，通過 上述方位傳感器14檢測出的方位和內外輪差的比較，上述方向變換的檢測狀態的可靠性 提1?。
[0072] 此外，在上述左輪26、上述右輪27的任一個跳躍等、從地表離開的情況下，也通過 連續地監視來自上述編碼器29、30的信號，基於來自上述編碼器29、30的輸出信號的比較， 取得來自被判斷為接地的編碼器的信號，由此能夠執行精度較高的距離測量。
【權利要求】
1. 一種簡易距離計，其特徵在於， 具有框架、配設在該框架的前後的至少兩個車輪、檢測至少1個車輪的旋轉的旋轉檢 測器、和設在上述框架上的傾斜檢測機構； 構成為，通過上述旋轉檢測器取得上述車輪的旋轉量，通過上述傾斜檢測機構取得與 上述旋轉量對應的上述框架的傾斜。
2. 如權利要求1所述的簡易距離計，其特徵在於， 還具備方位傳感器。
3. 如權利要求1或2所述的簡易距離計，其特徵在於， 還具備運算控制部； 該運算控制部基於移動距離和上述傾斜檢測機構的檢測結果，運算移動的軌跡及比 高，所述移動距離是基於上述旋轉檢測器的檢測結果測量出的。
4. 如權利要求3所述的簡易距離計，其特徵在於， 上述運算控制部設在上述框架上。
5. 如權利要求3所述的簡易距離計，其特徵在於， 還具備終端裝置； 上述運算控制部設在上述終端裝置上。
6. 如權利要求1所述的簡易距離計，其特徵在於， 上述傾斜檢測機構由兩種傾斜傳感器構成； 構成為，兩種中的一方檢測絕對水平，另一方檢測從上述一方傾斜傳感器檢測出的絕 對水平的偏差。
7. 如權利要求3所述的簡易距離計，其特徵在於， 上述傾斜檢測機構由兩種傾斜傳感器構成； 構成為，兩種中的一方檢測絕對水平，另一方檢測從上述一方傾斜傳感器檢測出的絕 對水平的偏差。
8. 如權利要求6或7所述的簡易距離計，其特徵在於， 上述另一方的傾斜傳感器是加速度傳感器。
9. 如權利要求8所述的簡易距離計，其特徵在於， 提取來自上述加速度傳感器的輸出信號中的高頻成分，製作正負反轉的信號，將該正 負反轉的信號與上述輸出信號合計。
10. 如權利要求9所述的簡易距離計，其特徵在於， 至少設有兩個上述加速度傳感器； 提取來自一個上述加速度傳感器的輸出信號中的高頻成分，製作正負反轉的信號，將 該正負反轉的信號與來自其他上述加速度傳感器的輸出信號合計，檢測上述框架的傾斜。
11. 如權利要求8所述的簡易距離計，其特徵在於， 基於來自上述旋轉檢測器的信號計算加速度； 基於該加速度將上述加速度傳感器的檢測結果修正。
12. 如權利要求9或10所述的簡易距離計，其特徵在於， 基於來自上述旋轉檢測器的信號計算加速度； 基於該加速度將上述加速度傳感器的檢測結果修正。
【文檔編號】G01C5/00GK104121886SQ201410167451
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年4月24日 優先權日:2013年4月24日
【發明者】熊谷薰, 彌延聰, 古平純一 申請人:株式會社拓普康