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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024016504
(43)【公開日】2024-02-07
(54)【発明の名称】測量機および超音波モータの制御方法
(51)【国際特許分類】
G01C 15/00 20060101AFI20240131BHJP
【ＦＩ】
G01C15/00 105R
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022118670
(22)【出願日】2022-07-26
(71)【出願人】
【識別番号】000220343
【氏名又は名称】株式会社トプコン
(74)【代理人】
【識別番号】110004060
【氏名又は名称】弁理士法人あお葉国際特許事務所
(74)【代理人】
【識別番号】100187182
【弁理士】
【氏名又は名称】川野 由希
(72)【発明者】
【氏名】弥延 聡
(57)【要約】
【課題】 耐久性の高い超音波モータを備える測量機を提供する。
【解決手段】 測量機100は、回転軸6、駆動周波数に応じた回転速度で回転軸6を駆動する超音波モータ5、回転軸6の回転速度を検出するエンコーダ21、駆動信号の印加を制御する制御部40、および、速度制御プロファイル51を記憶する記憶部50、を備え、制御部40は、設定速度と現在回転速度とを比較して、設定速度が現在回転速度を基準とする許容範囲Ｒ内である場合は、速度制御プロファイル51に従って、設定速度に対応する駆動周波数の駆動信号を印加し、設定速度が許容範囲Ｒを超える場合は、速度制御プロファイル51に従って、許容範囲Ｒの限界値に対応する駆動周波数の駆動信号を印加する。
【選択図】図３
【解決手段】 測量機100は、回転軸6、駆動周波数に応じた回転速度で回転軸6を駆動する超音波モータ5、回転軸6の回転速度を検出するエンコーダ21、駆動信号の印加を制御する制御部40、および、速度制御プロファイル51を記憶する記憶部50、を備え、制御部40は、設定速度と現在回転速度とを比較して、設定速度が現在回転速度を基準とする許容範囲Ｒ内である場合は、速度制御プロファイル51に従って、設定速度に対応する駆動周波数の駆動信号を印加し、設定速度が許容範囲Ｒを超える場合は、速度制御プロファイル51に従って、許容範囲Ｒの限界値に対応する駆動周波数の駆動信号を印加する。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
回転軸；
周波数可変の駆動信号が印加されることにより、駆動周波数に応じた回転速度で前記回転軸を駆動する超音波モータ；
前記回転速度を検出するエンコーダ；
前記駆動信号の印加を制御する制御部；および、
前記駆動周波数と前記回転速度との相関関係を示す駆動特性プロファイルに基づいて定義された速度制御プロファイルを記憶する記憶部；を備え、
前記制御部は、目標回転速度を設定速度として設定し、前記設定速度と現在回転速度とを比較して、前記設定速度が前記現在回転速度を基準とする許容範囲内である場合は、前記速度制御プロファイルに従って、前記設定速度に対応する前記駆動周波数の前記駆動信号を印加し、前記設定速度が前記許容範囲を超える場合は、前記速度制御プロファイルに従って、前記許容範囲の限界値に対応する前記駆動周波数の前記駆動信号を印加して、前記現在回転速度を監視しつつ前記設定速度を増減させ、前記現在回転速度を前記目標回転速度となるようにさせることを特徴とする測量機。
周波数可変の駆動信号が印加されることにより、駆動周波数に応じた回転速度で前記回転軸を駆動する超音波モータ；
前記回転速度を検出するエンコーダ；
前記駆動信号の印加を制御する制御部；および、
前記駆動周波数と前記回転速度との相関関係を示す駆動特性プロファイルに基づいて定義された速度制御プロファイルを記憶する記憶部；を備え、
前記制御部は、目標回転速度を設定速度として設定し、前記設定速度と現在回転速度とを比較して、前記設定速度が前記現在回転速度を基準とする許容範囲内である場合は、前記速度制御プロファイルに従って、前記設定速度に対応する前記駆動周波数の前記駆動信号を印加し、前記設定速度が前記許容範囲を超える場合は、前記速度制御プロファイルに従って、前記許容範囲の限界値に対応する前記駆動周波数の前記駆動信号を印加して、前記現在回転速度を監視しつつ前記設定速度を増減させ、前記現在回転速度を前記目標回転速度となるようにさせることを特徴とする測量機。
【請求項2】
温度を検出する温度センサをさらに備え、
前記速度制御プロファイルは、複数の温度について定義されており、
前記制御部は、前記複数の温度について定義された前記速度制御プロファイルから、検出された温度に対応する前記速度制御プロファイルを選択し、選択された前記速度制御プロファイルに従って、前記駆動信号を印加する請求項１に記載の測量機。
前記速度制御プロファイルは、複数の温度について定義されており、
前記制御部は、前記複数の温度について定義された前記速度制御プロファイルから、検出された温度に対応する前記速度制御プロファイルを選択し、選択された前記速度制御プロファイルに従って、前記駆動信号を印加する請求項１に記載の測量機。
【請求項3】
温度を検出する温度センサをさらに備え、
前記速度制御プロファイルは、少なくとも１の温度について定義されており、
前記制御部は、前記少なくとも１の温度について定義された前記速度制御プロファイルから、検出された温度に対応する前記速度制御プロファイルを作成し、作成された前記速度制御プロファイルに従って、前記駆動信号を印加する請求項１に記載の測量機。
前記速度制御プロファイルは、少なくとも１の温度について定義されており、
前記制御部は、前記少なくとも１の温度について定義された前記速度制御プロファイルから、検出された温度に対応する前記速度制御プロファイルを作成し、作成された前記速度制御プロファイルに従って、前記駆動信号を印加する請求項１に記載の測量機。
【請求項4】
前記速度制御プロファイルは、
前記駆動特性プロファイル上の、前記駆動周波数と前記回転速度が負の相関関係を有する領域に設定された最大設定速度および最小設定速度に対応する点を含む２以上の点の各点の前記回転速度および前記駆動周波数のテーブルと、
前記２以上の点の各点を補間する補間関数と、
の組み合わせとして前記記憶部に記憶されている請求項１または２に記載の測量機。
前記駆動特性プロファイル上の、前記駆動周波数と前記回転速度が負の相関関係を有する領域に設定された最大設定速度および最小設定速度に対応する点を含む２以上の点の各点の前記回転速度および前記駆動周波数のテーブルと、
前記２以上の点の各点を補間する補間関数と、
の組み合わせとして前記記憶部に記憶されている請求項１または２に記載の測量機。
【請求項5】
前記制御部は、
前記２以上の点に対応する前記駆動周波数の前記駆動信号を印加したときの前記現在回転速度を取得して、前記記憶部に記憶された前記速度制御プロファイルを更新する請求項１または２に記載の測量機。
前記２以上の点に対応する前記駆動周波数の前記駆動信号を印加したときの前記現在回転速度を取得して、前記記憶部に記憶された前記速度制御プロファイルを更新する請求項１または２に記載の測量機。
【請求項6】
前記補間関数は、前記２以上の点の各点の区分線形関数である請求項４に記載の測量機。
【請求項7】
前記補間関数は、前記２以上の点の各点の非線形補間関数である請求項４に記載の測量機。
【請求項8】
前記２以上の点は３点である請求項４に記載の測量機。
【請求項9】
周波数可変の駆動信号が印加されることにより駆動周波数に応じた回転速度で測量機の回転軸を駆動する超音波モータの制御方法であって
（ａ） 目標回転速度を設定速度として設定し、
（ｂ） 前記設定速度と現在回転速度とを比較して、
前記設定速度が前記現在回転速度を基準とする許容範囲内である場合に、速度制御プロファイルに従って、前記設定速度に応じた前記駆動周波数の前記駆動信号を印加し、前記設定速度が前記許容範囲を超える場合に、前記速度制御プロファイルに従って、前記許容範囲の限界値に対応する前記駆動周波数の前記駆動信号を印加して、
（ｃ） 前記現在回転速度を監視しつつ前記設定速度を増減させて、（ｂ）を繰り返し、前記現在回転速度が、前記目標回転速度となるようにすることを備え、
前記速度制御プロファイルは、前記駆動周波数と前記回転速度との相関関係を示す駆動特性プロファイルに基づいて定義されていることを特徴とする方法。
（ａ） 目標回転速度を設定速度として設定し、
（ｂ） 前記設定速度と現在回転速度とを比較して、
前記設定速度が前記現在回転速度を基準とする許容範囲内である場合に、速度制御プロファイルに従って、前記設定速度に応じた前記駆動周波数の前記駆動信号を印加し、前記設定速度が前記許容範囲を超える場合に、前記速度制御プロファイルに従って、前記許容範囲の限界値に対応する前記駆動周波数の前記駆動信号を印加して、
（ｃ） 前記現在回転速度を監視しつつ前記設定速度を増減させて、（ｂ）を繰り返し、前記現在回転速度が、前記目標回転速度となるようにすることを備え、
前記速度制御プロファイルは、前記駆動周波数と前記回転速度との相関関係を示す駆動特性プロファイルに基づいて定義されていることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、測量機および超音波モータの制御方法に関し、より詳細には、測量機の回転軸を駆動する超音波モータの制御方法および該方法により制御される超音波モータを備える測量機に関する。
【背景技術】
【0002】
測量機、例えばトータルステーションは、測定点を視準する望遠鏡と、上記望遠鏡を鉛直方向に回転可能に支持する托架部と、上記托架部を水平方向に回転可能に支持する基盤部とを備える。望遠鏡は鉛直回転軸に設けられた鉛直回転モータによって、托架部は水平回転軸に設けられた水平回転モータによって駆動される。特許文献１，２には、鉛直回転モータおよび水平回転モータとして超音波モータを用いる測量機が開示されている。
【0003】
特許文献１，２の超音波モータは、それぞれ円環状の圧電セラミック、ステータ、およびロータが、この順で同軸に配置されている。ステータにロータを加圧接触して、圧電セラミックに駆動信号を印加してステータに振動を発生させ、摩擦力を介してロータを回転させる。超音波モータの駆動信号の周波数（以下、駆動周波数という。）と回転速度には、図４に一例として示すような関係（以下、超音波モータの駆動周波数と回転速度の相関関係を、駆動特性または駆動特性プロファイルという。）があることが知られている。超音波モータの駆動特性は、超音波モータの個体により異なる。
【0004】
このため、特許文献１の測量機では、製造時に、採用する超音波モータの駆動特性を調べ、予め制御部に定義している。そして、測量機の使用時に、制御部が、定義された超音波モータの駆動特性プロファイルに基いて、設定回転速度（以下、設定速度という。）に応じた周波数で駆動信号を出力させ、回転速度を常時監視しながら、設定速度となるようにフィードバック制御を行っている。
【0005】
また、このような超音波モータを備える測量機には、特許文献２に開示されているように、移動するターゲットを自動で追尾する自動追尾機能を有するものがある。移動するターゲットに追随するために、ターゲットが移動するたびに回転速度の設定を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開２０１７－１６１４２９号公報
【特許文献2】特開２０１７－１９１０６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
ところで、超音波モータでは、金属等で構成されるステータに、樹脂等で構成されるロータを摩擦させるため、ロータの摩耗が耐久期間を短縮させる要因となる。ロータの摩耗は、定速で駆動する場合にも起こるが、例えばトルクの変動が激しい回転をさせた場合や、高いトルクが付与される回転をさせた場合、特に増大する。
【0008】
例えば、図１７（Ａ）に示すように、測量機ＴＳから比較的遠い場所で、徒歩で移動する作業者Ｕが保持するターゲットＴを自動追尾する場合、単位時間当たりの回転角は小さく、回転速度の変化もわずかでありトルクの変動も少ない。一方、図１７（Ｂ）に示すように、近い場所で、ブルドーザＢに取り付けられたターゲットＴを自動追尾する場合、回転速度は速く高いトルクが付与されることになる。また、地面の凹凸による急な上下動や、アイドリング時の上下動なども、逆方向の加速度がかかり、トルクの変動が大きい。このような動作がロータの摩耗を助長する。
【0009】
しかし、従来の超音波モータの制御方法では、単に定義された超音波モータの駆動特性プロファイルに基いて設定された設定回転速度に応じた周波数で駆動信号を出力させるため、上記したような回転速度が高くなったり、トルクの変動が大きくなったりしてロータが摩耗しやすくなるという問題があった。
【0010】
本発明は、係る事情を鑑みてなされたものであり、耐久性の高い超音波モータを備える測量機およびそのための超音波モータの制御方法を提供すること目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様に係る測量機は、以下の特徴と有する。
１．測量機は、回転軸；周波数可変の駆動信号が印加されることにより、駆動周波数に応じた回転速度で前記回転軸を駆動する超音波モータ；前記回転速度を検出するエンコーダ；前記駆動信号の印加を制御する制御部；および、前記駆動周波数と前記回転速度との相関関係を示す駆動特性プロファイルに基づいて定義された速度制御プロファイルを記憶する記憶部；を備え、前記制御部は、目標回転速度を設定速度として設定し、前記設定速度と現在回転速度とを比較して、前記設定速度が前記現在回転速度を基準とする許容範囲内である場合は、前記速度制御プロファイルに従って、前記設定速度に対応する前記駆動周波数の前記駆動信号を印加し、前記設定速度が前記許容範囲を超える場合は、前記速度制御プロファイルに従って、前記許容範囲の限界値に対応する前記駆動周波数の前記駆動信号を印加して、前記現在回転速度を監視しつつ前記設定速度を増減させ、前記現在回転速度を前記目標回転速度となるようにさせる。
１．測量機は、回転軸；周波数可変の駆動信号が印加されることにより、駆動周波数に応じた回転速度で前記回転軸を駆動する超音波モータ；前記回転速度を検出するエンコーダ；前記駆動信号の印加を制御する制御部；および、前記駆動周波数と前記回転速度との相関関係を示す駆動特性プロファイルに基づいて定義された速度制御プロファイルを記憶する記憶部；を備え、前記制御部は、目標回転速度を設定速度として設定し、前記設定速度と現在回転速度とを比較して、前記設定速度が前記現在回転速度を基準とする許容範囲内である場合は、前記速度制御プロファイルに従って、前記設定速度に対応する前記駆動周波数の前記駆動信号を印加し、前記設定速度が前記許容範囲を超える場合は、前記速度制御プロファイルに従って、前記許容範囲の限界値に対応する前記駆動周波数の前記駆動信号を印加して、前記現在回転速度を監視しつつ前記設定速度を増減させ、前記現在回転速度を前記目標回転速度となるようにさせる。
【0012】
２． １の測量機において、温度を検出する温度センサをさらに備え、前記速度制御プロファイルは、複数の温度について定義されており、前記制御部は、前記複数の温度について定義された前記速度制御プロファイルから、検出された温度に対応する前記速度制御プロファイルを選択し、選択された前記速度制御プロファイルに従って、前記駆動信号を印加することも好ましい。
【0013】
３． １または２の測量機において、上記温度を検出する温度センサをさらに備え、前記速度制御プロファイルは、少なくとも１の温度について定義されており、前記制御部は、前記少なくとも１の温度について定義された前記速度制御プロファイルから、検出された温度に対応する前記速度制御プロファイルを作成し、作成された前記速度制御プロファイルに従って、前記駆動信号を印加することも好ましい。
【0014】
４． １～３のいずれかの測量機において、前記速度制御プロファイルは、前記駆動特性プロファイル上の、前記駆動周波数と前記回転速度が負の相関関係を有する領域に設定された最大設定速度および最小設定速度に対応する点を含む２以上の点の各点の回転速度および駆動周波数のテーブルと、前記２以上の点の各点を補間する補間関数と、の組み合わせとして前記記憶部に記憶されていることも好ましい。
【0015】
５． １～４のいずれかの測量機において、前記制御部は、前記２以上の点に対応する前記駆動周波数の前記駆動信号を印加したときの前記現在回転速度を取得して、前記記憶部に記憶された前記速度制御プロファイルを更新することも好ましい。
【0016】
６． ４の測量機において、前記補間関数は、前記２以上の点の各点の区分線形関数であることも好ましい。
【0017】
７． ４の測量機において、前記補間関数は、前記２以上の点の各点の非線形補間関数であることも好ましい。
【0018】
８． ４の測量機において、前記２以上の点は３点であることも好ましい。
【0019】
また、本発明の別の態様に係る超音波モータの制御方法は、以下の特徴を有する。
９． 周波数可変の駆動信号が印加されることにより駆動周波数に応じた回転速度で測量機の回転軸を駆動する超音波モータの制御方法であって、（ａ）目標回転速度を設定速度として設定し、（ｂ）前記設定速度と現在回転速度とを比較して、前記設定速度が前記現在回転速度を基準とする許容範囲内である場合に、速度制御プロファイルに従って、前記設定速度に応じた前記駆動周波数の前記駆動信号を印加し、前記設定速度が前記許容範囲を超える場合に、前記速度制御プロファイルに従って、前記許容範囲の限界値に対応する前記駆動周波数の前記駆動信号を印加して、（ｃ）前記現在回転速度を監視しつつ前記設定速度を増減させて、（ｂ）を繰り返し、前記現在回転速度が、前記目標回転速度となるようにすることを備え、前記速度制御プロファイルは、前記駆動周波数と前記回転速度との相関関係を示す駆動特性プロファイルに基づいて定義されている。
９． 周波数可変の駆動信号が印加されることにより駆動周波数に応じた回転速度で測量機の回転軸を駆動する超音波モータの制御方法であって、（ａ）目標回転速度を設定速度として設定し、（ｂ）前記設定速度と現在回転速度とを比較して、前記設定速度が前記現在回転速度を基準とする許容範囲内である場合に、速度制御プロファイルに従って、前記設定速度に応じた前記駆動周波数の前記駆動信号を印加し、前記設定速度が前記許容範囲を超える場合に、前記速度制御プロファイルに従って、前記許容範囲の限界値に対応する前記駆動周波数の前記駆動信号を印加して、（ｃ）前記現在回転速度を監視しつつ前記設定速度を増減させて、（ｂ）を繰り返し、前記現在回転速度が、前記目標回転速度となるようにすることを備え、前記速度制御プロファイルは、前記駆動周波数と前記回転速度との相関関係を示す駆動特性プロファイルに基づいて定義されている。
【発明の効果】
【0020】
上記の態様によれば、耐久性の高い超音波モータを備える測量機およびそのための超音波モータの制御方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】本発明の第１の実施の形態に係る測量機の概略縦断面図である。
【図2】同測量機の超音波モータを含む部分の断面斜視図である。
【図3】同測量機の制御ブロック図である。
【図4】上記超音波モータの駆動特性プロファイルを説明する図である。
【図5A】同超音波モータを制御するための速度制御プロファイルを説明する図である。
【図5B】同超音波モータを制御するための速度制御プロファイルを説明する図である。
【図6】同速度制御プロファイルを定義する駆動周波数と回転速度の対応関係を示す対応テーブルの一例である。
【図7】上記測量機における超音波モータの制御方法の処理の一例を示すフローチャートである。
【図8】上記制御方法における、設定速度と駆動周波数の関係を説明する図である。
【図9】超音波モータの温度による駆動特性プロファイルの違いを説明する図である。
【図10】本発明の第２の実施の形態に係る測量機の制御ブロック図である。
【図11】同測量機の超音波モータの速度制御プロファイルを定義する駆動周波数と回転速度の対応テーブルである。
【図12】同超音波モータの制御方法の一例を示すフローチャートである。
【図13A】速度制御プロファイルの１つの変形例を示す図である。
【図13B】速度制御プロファイルの他の変形例を示す図である。
【図13C】速度制御プロファイルのさらに別の例を示す図である。
【図14】第２の実施の形態に係る速度制御プロファイルを定義する駆動周波数と回転速度の対応テーブルおよび温度による駆動周波数の変動を示すテーブルである。
【図15】速度制御プロファイルの経年による変化を説明する図である。
【図16】速度制御プロファイルの更新の処理の一例を示すフローチャートである。
【図17】従来の測量機における自動視準時の超音波モータの速度制御を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。また、各実施の形態において、同一の機械構成を有する要素には、同一の名称および符号を付して重複する説明は適宜省略する
【0023】
【0024】
測量機１００は、整準部３の上に設けられた基盤部４と、基盤部４上を水平回転軸６の周回りに水平回転する托架部７と、托架部７の凹部に鉛直回転軸１１の周回りに鉛直回転するように設けられた望遠鏡９と、を備える。托架部７には、制御部４０が収容されている。測量機１００は、自動視準機能および自動追尾機能を有する。
【0025】
望遠鏡９には、図示しない測距光学系、追尾光学系が収容されている。測距光学系、追尾光学系の構成は、従来技術の構成と同等のものでよい。測量機１００では、托架部７の水平回転と望遠鏡９の鉛直回転の協働により、望遠鏡９が測定対象物を視準、追尾可能である。
【0026】
水平回転軸６の下端部には水平回転用の超音波モータ５が設けられ、上端部には水平角検出用のエンコーダ２１が設けられている。鉛直回転軸１１の一方の端部には鉛直回転用の超音波モータ１２が設けられ、他方の端部には鉛直角検出用のエンコーダ２２が設けられている。
【0027】
エンコーダ２１，２２は、例えば、回転円盤、スリット、発光ダイオード、イメージセンサを有するアブソリュートエンコーダである。また、インクリメンタルエンコーダであってもよい。エンコーダ２１，２２が検出する水平角、鉛直角に基いて、水平回転軸６、鉛直回転軸１１の回転角度が取得される。
【0028】
超音波モータ５，１２は、周波数可変の駆動信号が印加されることにより、駆動周波数に応じた回転速度で水平回転軸６，鉛直回転軸１１をそれぞれ駆動する。超音波モータ５，１２の構成は、水平回転するか鉛直回転するかという点を除き概略同様である。したがって、主として超音波モータ５の構成を説明して、超音波モータ１２の説明は適宜省略する。
【0029】
超音波モータ５は、ベース３２から順に、振動を発生する圧電セラミック３４、振動を増幅させるステータ３５、ステータ３５と干渉するロータ３６、ロータ３６をステータ３５側へ押圧するウェーブワッシャ３８を備え、それぞれがリング状の形状を有し、同軸に配置されている。圧電セラミック３４にはＳｉｎ電極とＣｏｓ電極が付されている。Ｓｉｎ電極およびＣｏｓ電極により交互に駆動電圧が印加されることで圧電セラミック３４が超音波振動する。
【0030】
圧電セラミック３４が振動すると、ステータ３５に進行波が形成され、ウェーブワッシャ３８の押圧による摩擦によってステータ３５とロータ３６が相対回転する。図１に示すように、水平側の超音波モータ５は、モータケース２５が基盤部４に固定され、ロータ３６はモータケース２５に固定されているので、ステータ３５が回転し、ベース３２を介して水平回転軸６がステータ３５と一体に回転する。鉛直側の超音波モータ１２は、ステータ（図示せず）がモータケース２６に固定され、ロータ（図示せず）が回転し、鉛直回転軸１１がロータ（図示せず）と一体に回転する。
【0031】
図３は測量機１００の制御ブロック図である。鉛直回転と水平回転の制御ブロック図は同等であるので、水平回転に関して示し、鉛直回転に関しては説明を省略する。測量機１００は、制御部４０、記憶部５０、エンコーダ２１、超音波モータ５、駆動回路６０、クロック信号発振部６３、追尾部７０、測距部８０、および、温度センサ９０を有する。
【0032】
制御部４０は、例えば、少なくとも１つのプロセッサ（例えばＣＰＵ（Central Processing Unit)）と少なくとも１つのメモリ(ＳＲＡＭ(Static Random Access Memory)，ＤＲＡＭ(Dynamic Random Access Memory)等）とを備える制御演算ユニットである。制御部４０は、プロセッサが機能を実行するためのプログラムをメモリに読み出して実行することにより以下に説明する機能を実現する。
【0033】
制御部４０の機能の少なくとも一部は、ＣＰＬＤ(Complex Programmable Logic Device)、ＦＰＧＡ(Field Programmable Gate Array)等でハードウェア的に構成してもよい。ＣＰＬＤやＦＰＧＡを用いた場合、それらの素子上に構成された回路などがその機能を実現する。
【0034】
制御部４０は、クロック信号発振部６３からのクロック信号に応じて、エンコーダ２１の角度信号から水平回転軸６の回転速度を求める。また、超音波モータ５に対して、設定回転速度（以下、設定速度という。）ωＳに応じた駆動周波数の駆動信号を出力するように駆動回路６０に指示する。また、制御部は４０、超音波モータ５の累計駆動時間を計測するための時計（図示せず）を備える。
【0035】
また、制御部４０は、超音波モータ５の目標回転速度（以下、目標速度という。）ωＴを設定速度ωＳとして設定し、設定速度ωＳと現在回転速度（以下、現在速度という。）ωＣとを比較して、設定速度ωＳが現在速度ωＣを基準とする許容範囲Ｒ内である場合に、速度制御プロファイル５１に従って、設定速度ωＳに応じた周波数の駆動信号を印加し、設定速度ωＳが許容範囲Ｒを超える場合に、速度制御プロファイル５１に従って、許容範囲Ｒの限界値に対応する周波数の駆動信号を印加して、現在回転速度ωＣが目標速度ωＴとなるように設定速度ωＳを調節することにより超音波モータ５の回転速度を制御する。
【0036】
記憶部５０は、フラッシュメモリやハードディスクドライブ等のコンピュータ読取可能な記憶媒体である。記憶部５０は、測量機１００が測量機能および自動追尾機能を実行するためのプログラムを格納する。記憶部５０は、取得される測量データや回転速度制御のため回転速度と駆動周波数のログが、取得される都度記憶されるように構成されている。
【0037】
また、記憶部５０は、測量機１００が、本実施の形態に係る超音波モータ５の制御方法を実行するためのプログラム、速度制御プロファイル５１、および速度変化許容範囲（以下、許容範囲ともいう。）Ｒを格納している。
【0038】
駆動回路６０は、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）６１とアナログ回路６２を備える。ＦＰＧＡ６１は制御部４０もしくは図示を略する外部機器によって内部論理回路を定義変更可能である。ＦＰＧＡ６１は、可変の駆動周波数及び可変の振幅で制御信号を発生させることができ、上記駆動周波数及び上記振幅を動的に変化させることができる。アナログ回路６２、トランス等で構成されており、上記制御信号を増幅させる。
【0039】
駆動回路６０は、制御部４０からの指令を受けて、ＦＰＧＡ６１から上記制御信号を出力し、アナログ回路６２で増幅して二種類の位相の異なる駆動信号を生成し、超音波モータ５の圧電セラミック３４に付されているＳｉｎ電極とＣｏｓ電極に対して出力する。なお、駆動回路６０は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などの他のＰＬＤ（Programmable Logic Device）が用いられてもよい。
【0040】
クロック信号発振部６３は、クロック信号を制御部４０及びＦＰＧＡ６１に出力する。
【0041】
追尾部７０は、制御部４０に制御されて、光学系７３を用いて、発光部７１からの追尾光をターゲットＴに照射して、その反射光を受光部７２で受光して、ターゲットＴを捕捉し、ターゲットＴが移動した場合の追尾を自動で行う。
【0042】
具体的には、発光部７１は、例えば、赤外光を発光するレーザダイオードである。受光部７２は、例えばＣＣＤ(Charge-Coupled Device)センサ、ＣＭＯＳ(Complementary Metal Oxide Semiconductor)センサ等の撮像素子である。受光部７２は、第１のおよび第２の撮像素子を備える。光学系７３のビームスプリッタおよび波長フィルタにより、第１の撮像素子（図示せず）で、赤外光の点灯時の画像を、第２の撮像素子（図示せず）で、赤外光の消灯時の画像を、同時に撮影する。これらの画像の差分を求めることにより、ターゲットＴの像の中心が求められる。
【0043】
制御部４０は、ターゲットＴの像の中心が、望遠鏡の視軸中心からの隔たりが一定値以内に収まる位置に入るように、視準方向を回転させるように超音波モータ５の回転速度と回転方向を設定する。また、設定した回転速度および回転方向に応じた駆動周波数および振幅の駆動信号を出力するように駆動回路６０に指示する。このような追尾部７０の構成は公知である。追尾部７０の構成は、上記に限らず、他の公知の構成を有するものであってもよい。
【0044】
測距部８０は、制御部４０に制御されて、測距光をターゲットに照射して、その反射光からターゲットＴを捕捉して自動視準を行う。また、手動または自動視準が完了すると測距を行う。
【0045】
温度センサ９０は、制御部４０に制御されて、常時、または所定の間隔で温度を検出する。温度は測距値の補正等に使用される。
【0046】
超音波モータ５の制御方法
次に、測量機１００における超音波モータ５の制御方法の詳細について説明する。なお、超音波モータ５，１２は、上記の通り水平回転するものであるか鉛直回転するものであるかという点を除き同等である。したがって、制御方法についても同等であるため超音波モータ１２についての説明は省略する。
次に、測量機１００における超音波モータ５の制御方法の詳細について説明する。なお、超音波モータ５，１２は、上記の通り水平回転するものであるか鉛直回転するものであるかという点を除き同等である。したがって、制御方法についても同等であるため超音波モータ１２についての説明は省略する。
【0047】
図４は、超音波モータ５の駆動特性プロファイルＣの一例を示す。横軸が駆動周波数［ｋＨｚ］、縦軸がロータ４６の回転速度［°/ｓec］である。駆動特性プロファイルＣは、超音波モータ５の個体により異なる。
【0048】
図４の駆動特性プロファイルＣを有する超音波モータ５は、駆動信号の駆動周波数を低周波数から増大させていくと、所定の周波数で共振点に達し最高速度を得る。その後、駆動周波数の増大に伴い回転速度は減少する。さらに駆動周波数を増加させ続けると、４３ｋＨｚで、これを超えて周波数を上げても回転が起こらなくなる。これを超えて周波数を上げても起こらなくなる駆動周波数ｆに対応する回転速度ωを最小設定速度ωＭＩＮとし、それ以上低減すると、回転速度と駆動周波数とが、負の相関関係を示す部分と正の相関関係を示す部分とを含み、回転速度に対して駆動周波数が一義的に対応しなくなる駆動周波数に対応する回転速度を最大設定速度ωＭＡＸとして、最小設定速度ωＭＩＮと最大設定速度ωＭＡＸの間の駆動周波数ｆと回転速度ωが一義的に負の相関関係を有する領域が、速度制御プロファイル５１を定義するために使用される。
【0049】
測量機１００は、この駆動特性プロファイルＣに基いて定義される速度制御プロファイル５１を用いて超音波モータ５の回転速度の制御を行う。図５Ａ，５Ｂに示すように、速度制御プロファイル５１は、図４の駆動特性プロファイルＣ上の駆動周波数ｆと回転速度ωが負の相関関係を有する領域に、点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を設定し、各点間（点Ｐ１Ｐ２間，点Ｐ２Ｐ３間）を線形補間したものである。
【0050】
速度制御プロファイル５１における一端の点Ｐ１は、最小設定速度ωＭＩＮに対応する点である。他端のＰ３は、最大設定速度ωＭＡＸに対応する点である。また、中間の点Ｐ２は、最大設定速度と最小設定速度の中間の中間設定速度に対応する点である。
【0051】
速度制御プロファイル５１は、図６に示すように、例えば、各点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３における、水平回転軸６、すなわち超音波モータ５の回転速度ω１，ω２，ω３と、駆動周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３との対応関係を示すテーブル(以下、対応テーブルという。)と、各点間（点Ｐ１Ｐ２間，点Ｐ２Ｐ３間）を線形補間する区分線形関数（補間関数Ｆ）として記憶部５０に記憶されている。
【0052】
各点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３における超音波モータ５の回転速度ω１，ω２，ω３および駆動周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３は、従来の方法により、回転速度ωを監視しながら、駆動周波数ｆを増減させて測定することにより得られる。
【0053】
また、補間関数Ｆは、例えば
ω＝（ω２－ω１）／（ｆ２－ｆ１）＊ｆ＋ω１－（ω２－ω１）／（ｆ２－ｆ１）＊ｆ１ ｉｆ ｆ２≦ｆ≦ｆ１
＝（ω３－ω２）／（ｆ３－ｆ２）＊ｆ＋ω２－（ω３－ω２）／（ｆ３－ｆ２）＊ｆ２ ｉｆ ｆ３≦ｆ≦ｆ２ （式１）
の様に表すことができる。
補間関数Ｆは、式１の形で対応テーブルとともに、記憶部５０に記憶されていてもよく、対応テーブルの値を用いて制御部４０により算出されるようになっていてもよい。
ω＝（ω２－ω１）／（ｆ２－ｆ１）＊ｆ＋ω１－（ω２－ω１）／（ｆ２－ｆ１）＊ｆ１ ｉｆ ｆ２≦ｆ≦ｆ１
＝（ω３－ω２）／（ｆ３－ｆ２）＊ｆ＋ω２－（ω３－ω２）／（ｆ３－ｆ２）＊ｆ２ ｉｆ ｆ３≦ｆ≦ｆ２ （式１）
の様に表すことができる。
補間関数Ｆは、式１の形で対応テーブルとともに、記憶部５０に記憶されていてもよく、対応テーブルの値を用いて制御部４０により算出されるようになっていてもよい。
【0054】
また、測量機１００では、水平回転軸６の回転速度を変更する際に、現在回転速度（以下、現在速度という。）ωＣを基準として、変化が許容される許容範囲Ｒ（ωＣ-Δω≦Ｒ≦ωＣ+Δω）が設定され、記憶部５０に記憶されている。ただし、図５Ｂに示すように、許容範囲Ｒの上限は最大設定速度ωＭＡＸであり、下限は最小設定速度ωＭＩＮである。すなわち、ωＣ+Δωが最大設定速度ωＭＡＸよりも大きい場合には、許容範囲Ｒの上限は最大設定速度ωＭＡＸであり、ωＣ-Δωが最小設定速度ωＭＩＮよりも小さい場合には、許容範囲Ｒの下限は最小設定速度ωＭＮである。
【0055】
図７、図８を参照して、測量機１００における、超音波モータ５の制御方法の処理の一例を説明する。下記の例では、自動追尾中の回転速度の制御方法として説明する。しかし、自動追尾中に限らず、作業者の操作により超音波モータ５を駆動して、望遠鏡９を回転させる場合にも同様の方法で回転速度の制御がされていてもよい。
【0056】
自動追尾を開始すると、制御部４０は、駆動回路６０を介して超音波モータ５を駆動する。また、エンコーダ２１の角度信号を取得して、水平回転軸６、すなわち超音波モータの回転速度ωを算出する。以後、制御部４０は、リアルタイムで超音波モータの回転速度ωを監視する。また、制御部４０は、超音波モータ５の回転速度ωの制御を開始する。
【0057】
処理が開始すると、ステップＳ０１で、制御部４０が、目標速度ωＴを設定速度ωＴに設定する。具体的には、制御部４０は、第１の撮像素子の点灯画像と、第２の撮像素子の消灯画像との差分の画像から、ターゲットＴの位置を特定し、ターゲットＴを視準光軸に合致するように、自動追尾するための目標速度ωＴを算出し、目標速度ωＴを設定速度ωＳとして設定する。
【0058】
次に、ステップＳ０２で、制御部４０は、設定速度ωＳが現在速度ωＣに対して許容範囲Ｒ内であるかどうかを判定する。許容範囲Ｒ内である場合（Ｙｅｓ）、ステップＳ０３で、制御部４０は、速度制御プロファイル５１を参照し、図８の左図に示すように、設定速度ωＳに対応する駆動周波数ｆＳで駆動信号を出力するように、駆動回路６０に指示する。駆動回路６０は超音波モータ５に、駆動周波数ｆＳの駆動信号を印加する。
【0059】
一方、ステップＳ０２で、設定速度ωＳが現在速度ωＣに対する許容範囲Ｒを超える場合（Ｎｏ）、ステップＳ０４で、制御部４０は、速度制御プロファイル５１に従って、許容範囲Ｒ内となる限界値であるに対応する駆動周波数の駆動信号を出力するように、駆動回路６０に指示する。駆動回路６０は、指示された駆動周波数の駆動信号を、超音波モータ５に印加する。具体的には、図８の右図に示すように、設定速度ωＳが、許容範囲Ｒの上限値ωＣ+Δωよりも大きい場合には、回転速度ωＣ+Δωに対応する駆動周波数ｆＣ+Δｆの駆動信号を出力するように、駆動回路６０に指示する。同様に、設定速度ωＳが、許容範囲Ｒの下限値ωＣ－Δωよりも小さい場合には、回転速度ωＣ－Δωに対応する駆動周波数ｆＣ－Δｆの駆動信号を出力するように、駆動回路６０に指示する。
【0060】
次に、ステップＳ０５では、制御部４０は、駆動信号を印加した結果、現在速度ωＣが目標速度ωＴとなったかどうかを判定する。
【0061】
現在速度ωＣが目標速度ωＴになっていない場合（Ｎｏ）、ステップＳ０６で、制御部４０が、現在速度ωＣを監視しながら設定速度ωＳを調節し、フィードバックしながら、現在速度ωＣが目標速度ωＴになるまで、ステップＳ０２～Ｓ０５を繰り返す。
【0062】
具体的には、現在速度ωＣが、目標速度ωＴよりも大きい場合には、設定速度ωＳをわずかに増大させ、ステップＳ０２～Ｓ０５を繰り返し、現在速度ωＣが、目標速度ωＴよりも小さい場合には、設定速度ωＳをわずかに減少させ、ステップＳ０２～Ｓ０５を繰り返す。このようにして、ステップＳ０６で現在回転速度ωＣと目標回転速度ωＴとの差がなくなる方向に制御する。
【0063】
そして、ステップＳ０５で、現在速度ωＣが目標速度ωＴになると（Ｙｅｓ）、処理を終了する。
【0064】
このように、本実施の形態では、駆動周波数ｆと回転速度ωとの相関関係を示す駆動特性プロファイルＣに基づいて定義された速度制御プロファイル５１に従って、設定速度ωＳに応じた駆動周波数の駆動信号を印加して、現在速度ωＣが目標速度ωＴとなるように制御する際に、現在速度ωＣからの速度変化に許容範囲Ｒを設け、設定速度ωＳが許容範囲Ｒを超える場合には、許容範囲Ｒの限界値に対応する駆動周波数で駆動とするように構成した。この結果、許容範囲Ｒを超えるような急な速度変化、すなわち、急激なトルクの変動を防止することができ、ロータの摩耗を低減することが可能となる。この結果、超音波モータ５の耐久性が向上する。
【0065】
また、本実施の形態では、速度制御プロファイル５１は、超音波モータ５の駆動特性プロファイルＣにおいて駆動周波数ｆと回転速度ωとが負の相関関係を有する領域に設定される３つの点の各点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３における駆動周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３および回転速度ω１，ω２，ω３と、各点間を線形補間する補間関数Ｆにより定義される。これにより、また、工場出荷時には、回転速度ω１，ω２，ω３に対応する点Ｐ１，Ｐ２，Ｐを設定し、３点についての駆動周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３を測定し、補間関数Ｆを求めて、記憶部５０に登録するだけでよい。駆動特性プロファイルＣ全体を測定し、記憶させていた従来の測量機に比べて、速度制御のためのデータの容量を削減することが可能になる。
【0066】
また、このように、速度制御プロファイル５１を登録する際の作業の簡便化は、後述するように、速度制御プロファイル５１の更新の際にも有利である。なお、以下に説明するように、速度制御プロファイル５１を定義する点は、３点に限らず、少なくとも２点あればよく、４点以上であってもよい。しかし、３点であることは、工場出荷時のデータ容量の低減および関数の単純さと近似精度との兼合いの観点から有利である。
【0067】
第２の実施の形態
ところで、図９に示すように、超音波モータの駆動特性プロファイルＣは、温度に応じて変化することが知られている。そこで、第２の実施の形態に係る測量機では、温度に応じて、速度制御プロファイル２５１を変更するように構成されている。
ところで、図９に示すように、超音波モータの駆動特性プロファイルＣは、温度に応じて変化することが知られている。そこで、第２の実施の形態に係る測量機では、温度に応じて、速度制御プロファイル２５１を変更するように構成されている。
【0068】
図１０は、第２の実施の形態に係る測量機２００の制御ブロック図である。測量機２００は、測量機１００と同じ機械構成を備える。一方、下記の点で異なる。
【0069】
記憶部２５０は、速度制御プロファイル５１に代えて、速度制御プロファイル２５１を備える。速度制御プロファイル２５１は、複数の温度に対する速度制御プロファイルである。具体的には、速度制御プロファイル２５１は、図１１に示すような、複数の温度、例えば０℃、２０℃、４０℃において取得された、それぞれ回転速度ω１（ω１－０，ω１-20，ω１-40），ω２（ω２－０，ω２-20，ω２-40），ω３（ω３－０，ω３-20，ω３-40）と駆動周波数ｆ１（ｆ１－０，ｆ１-20，ｆ１-40），ｆ２（ｆ２－０，ｆ２-20，ｆ２-40），ｆ３（ｆ３－０，ｆ３-20，ｆ３-40）の対応テーブルと、各点間を線形補間する補間関数により定義される。また、制御部２４０は以下の処理を実行する。
【0070】
図１２は、制御部２４０の処理のフローチャートである。第１の実施の形態における説明と同様に、自動追尾において、超音波モータ５を駆動し、回転速度ωの制御を開始すると、制御部２４０は、ステップＳ０１～Ｓ０７の処理に先立って以下の処理を実行する。
【0071】
すなわち、処理を開始すると、ステップＳ１１において、制御部４０は、温度センサ９０により、測量機１００の温度を取得する。
【0072】
次に、ステップＳ１２では、制御部２４０が、記憶部２５０に記憶された、温度毎の速度制御プロファイル２５１から、ステップＳ１１での検出温度に応じた速度制御プロファイル２５１を選択し、設定する。その後、処理は図７のステップＳ０１に進み、設定された速度制御プロファイル２５１を用いて、ステップＳ０１～Ｓ０６の処理を実行する。
【0073】
温度に応じた速度制御プロファイル２５１の選択は、以下の様に実行されてもよい。
【0074】
例えば、検出温度に最も近い温度の速度制御プロファイル２５１を選択するようにしてもよい。具体的には、図１２の例において、検出温度が１２℃の場合に、１２℃に最も近い２０℃の速度制御プロファイル２５１を選択する。
【0075】
あるいは、温度に応じた速度制御プロファイル２５１についての適用温度範囲を設定しておき、設定された適応温度範囲に従って選択する。具体的には、図１２の例において、０℃の速度制御プロファイル２５１の適用範囲を－１０℃～+１３℃、２０℃の速度制御プロファイル２５１の適用範囲を１３℃～２５℃、４０℃の速度制御プロファイル２５１適用範囲を２５℃～５０℃と設定しておく。この場合、検出温度が１２℃の場合、制御部４０は、０℃の速度制御プロファイル２５１を選択する。
【0076】
このように、本実施の形態では、温度に応じて駆動特性プロファイルＣが変動することを反映して、複数の温度について速度制御プロファイル１５１を選択または作成し、これを参照して、駆動周波数ｆを設定することとした。これにより、速度制御プロファイル１５１を、より実際の環境に応じた的確なものとすることができる。この結果、第１の実施の形態の効果に加えて、ステップＳ０４，Ｓ０５における駆動周波数の印加により的確に目標回転速度ωＴに近づけることができるので、ステップＳ０２～Ｓ０６のフィードバックによる調節を素早く行うことが可能となるという更なる効果を奏することが可能となる。
【0077】
変形例１
図１３Ａは、速度制御プロファイル５１の１つの変形例である、速度制御プロファイル５１Ａを示す。速度制御プロファイル５１Ａを定義するための点の数は、最小設定速度ωＭＩＮ（ω１），最大設定速度ωＭＡｘ（ω３）に対応する点Ｐ１，Ｐ３の２つであり、点Ｐ１Ｐ３間が直線で補間されていてもよい。このようにすると、工場出荷時の速度制御プロファイル５１Ａの登録の際に、該２点に関して駆動周波数ｆ１，ｆ３を測定するだけでよく、補間関数も最も簡単に算出することが可能となり、登録時の作業が簡便である。このような変形は、第１の実施の形態だけでなく第２の実施の形態についても適用することができる。
図１３Ａは、速度制御プロファイル５１の１つの変形例である、速度制御プロファイル５１Ａを示す。速度制御プロファイル５１Ａを定義するための点の数は、最小設定速度ωＭＩＮ（ω１），最大設定速度ωＭＡｘ（ω３）に対応する点Ｐ１，Ｐ３の２つであり、点Ｐ１Ｐ３間が直線で補間されていてもよい。このようにすると、工場出荷時の速度制御プロファイル５１Ａの登録の際に、該２点に関して駆動周波数ｆ１，ｆ３を測定するだけでよく、補間関数も最も簡単に算出することが可能となり、登録時の作業が簡便である。このような変形は、第１の実施の形態だけでなく第２の実施の形態についても適用することができる。
【0078】
変形例２
図１３Ｂは、速度制御プロファイル５１の別の変形例である、速度制御プロファイル５１Ｂを示す。速度制御プロファイル５１Ｂを定義するための点は、最小設定速度ωＭＩＮ（ω１），最大設定速度ωＭＡｘ（ω３）に対応する点Ｐ１，Ｐ３を含む、４点Ｐ１，Ｐ４，Ｐ２，Ｐ３であり、点Ｐ１Ｐ２，点Ｐ２Ｐ４，点Ｐ４Ｐ３間が線形補間されていてもよい。このようにすると、工場出荷時においての作業は、速度制御プロファイル５１Ａの場合と比べて若干煩雑にはなるものの、近似の精度が向上し、よりきめ細かい制御が可能となる。このような変形は、第１の実施の形態だけでなく第２の実施の形態についても適用することができる。
図１３Ｂは、速度制御プロファイル５１の別の変形例である、速度制御プロファイル５１Ｂを示す。速度制御プロファイル５１Ｂを定義するための点は、最小設定速度ωＭＩＮ（ω１），最大設定速度ωＭＡｘ（ω３）に対応する点Ｐ１，Ｐ３を含む、４点Ｐ１，Ｐ４，Ｐ２，Ｐ３であり、点Ｐ１Ｐ２，点Ｐ２Ｐ４，点Ｐ４Ｐ３間が線形補間されていてもよい。このようにすると、工場出荷時においての作業は、速度制御プロファイル５１Ａの場合と比べて若干煩雑にはなるものの、近似の精度が向上し、よりきめ細かい制御が可能となる。このような変形は、第１の実施の形態だけでなく第２の実施の形態についても適用することができる。
【0079】
変形例３
図１３Ｃは、速度制御プロファイル５１のさらに別の変形例に係る、速度制御プロファイル５１Ｃを示す。図１３Ｃでは、速度制御プロファイル５１Ｃを定義する点の数は、速度制御プロファイル５１と同様に３点であるが、各点間の補間関数Ｆは、速度制御プロファイル５１，５１Ａ、５１Ｂに示す区分線形関数ではなく、例えば以下の式２で示される２次関数である。
ω＝ａｆ２+ｂｆ+ｃ （式２）
（ここで、ωは回転速度、ｆは駆動周波数、ａ，ｂ，ｃは係数である。）
図１３Ｃは、速度制御プロファイル５１のさらに別の変形例に係る、速度制御プロファイル５１Ｃを示す。図１３Ｃでは、速度制御プロファイル５１Ｃを定義する点の数は、速度制御プロファイル５１と同様に３点であるが、各点間の補間関数Ｆは、速度制御プロファイル５１，５１Ａ、５１Ｂに示す区分線形関数ではなく、例えば以下の式２で示される２次関数である。
ω＝ａｆ２+ｂｆ+ｃ （式２）
（ここで、ωは回転速度、ｆは駆動周波数、ａ，ｂ，ｃは係数である。）
【0080】
このように、速度制御プロファイル５１Ｃの各点間を補間する補間関数Ｆは、区分線形関数に限らず、非線形の補間関数でもよい。また、これに限らず、各点を通る種々の多項式近似関数を使用することができる。非線形補間関数を使用することで、駆動特性プロファイルＣとの近似精度が向上し、よりきめ細かい制御が可能となる。
【0081】
なお、非線形補間関数を使用する場合であっても、速度制御プロファイル５１Ｃを定義する点の数は、３点に限らず、２点以上であればよく、例えば４点以上であってもよい。このような変形は、第１の実施の形態だけでなく、第２の実施の形態についても適用することができる。
【0082】
変形例４
第２の実施の形態の変形例として、予め記憶された複数の温度の速度制御プロファイル１５１から検出温度に応じて選択するのに代えて、検出温度に応じた速度制御プロファイル１５１Ａを以下の様に作成するようにしてもよい。
第２の実施の形態の変形例として、予め記憶された複数の温度の速度制御プロファイル１５１から検出温度に応じて選択するのに代えて、検出温度に応じた速度制御プロファイル１５１Ａを以下の様に作成するようにしてもよい。
【0083】
駆動特性プロファイルＣは、超音波モータ５の個体による違いが大きいが、温度の変化に応じてどの程度駆動周波数ｆが変化するかということについて個体による違いが小さく、個体が違っても同様の挙動を示す。
【0084】
具体的には、例えば、５０°／ｓｅｃという回転速度ωに対しては、５℃温度が下げれば対応する駆動周波数が０．４kＨｚ小さくなるということであれば、どの個体も同程度に駆動周波数が０．４ｋＨｚ小さくなる。
【0085】
そこで、本変形例では、速度制御プロファイル２５１を定義する対応テーブルに代えて、図１４に示すように、速度制御プロファイル２５１Ａを定義するデータとして、ある温度（例えば２５℃）における３点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３での対応テーブルと、温度が変化した場合の、各回転速度ω１，ω２，ω３に対応する駆動周波数の変動ｄを、テーブルとして記憶部２５０に記憶している。
【0086】
そして、ステップＳ１２で、制御部２４０が、温度センサ９０の検出温度に応じた速度制御プロファイル２５１を選択するのに代えて、図１４の３点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３での対応テーブルと、各回転速度ω１，ω２，ω３に対応する駆動周波数の変動ｄのテーブルを用いて、検出温度に応じた速度制御プロファイル２５１Ａを作成し、作成された速度制御プロファイル２５１Ａを用いて、ステップＳ０１～Ｓ０６の処理を実行する。
【0087】
上記構成により、予め複数の温度の回転速度と駆動周波数の対応関係を測定して記憶部２５０に記憶させなくても、１の温度について回転速度と駆動周波数の対応関係を測定し、各回転速度ω１，ω２，ω３に対応する駆動周波数の変動ｄとともに記憶部２５０に記憶させるだけで、実際の環境に応じた適切な速度制御プロファイル２５１Ａとすることができる。また、上記の通り、各回転速度ω１，ω２，ω３に対応する駆動周波数の変動ｄは、個体差が小さいため、各回転速度ω１，ω２，ω３に対応する駆動周波数の変動ｄのテーブルを各個体毎に用意する必要がなく、１の個体に対して作成したテーブルを、汎用的に使用することができるので、工場出荷時の登録の作業が簡単になる。
【0088】
変形例５
ところで、超音波モータ５の駆動特性プロファイルＣは、経年により変化することが知られている。図１５は、例えば、駆動時間が０時間（工場出荷時），５００時間、１０００時間における駆動特性プロファイルＣを模式的に示す。そこで、第１の実施の形態および第２の実施の形態において、速度制御プロファイル５１，２５１を更新するように変形してもよい。
ところで、超音波モータ５の駆動特性プロファイルＣは、経年により変化することが知られている。図１５は、例えば、駆動時間が０時間（工場出荷時），５００時間、１０００時間における駆動特性プロファイルＣを模式的に示す。そこで、第１の実施の形態および第２の実施の形態において、速度制御プロファイル５１，２５１を更新するように変形してもよい。
【0089】
図１６を参照して、上記変形を、第１の実施の形態に係る測量機１００に適用した場合の処理を説明する。処理を開始すると、ステップＳ３１で、制御部４０は、速度制御プロファイル５１の更新契機であるかどうかを判定する。
【0090】
更新契機は、例えば、工場でのメンテナンス・修理時等における作業者による更新指示の入力の有無で判定されてもよい。また、超音波モータ５の交換を行ったという情報が、制御部４０に入力された際に、更新契機であると判定されてもよい。あるいは、累積駆動時間が、例えば５００時間、１０００時間等、所定の時間経過したときに、更新契機であると判定されてもよい。また、速度制御プロファイル５１を定義する対応テーブルの各点における、駆動周波数ｆに対する回転速度ωの実測値と、記憶された値との差が、所定の閾値を超えた場合に、更新契機であると判定されてもよい。
【0091】
ステップＳ３１で、更新契機である場合（Ｙｅｓ）、制御部４０は、ステップＳ３２で、超音波モータ５を駆動して、駆動特性プロファイルを計測し、対応テーブルの各点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の回転速度ω１，ω２，ω３について、新たに駆動周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３を取得する。更新契機でない場合（Ｎｏ）、処理は終了する。
【0092】
次に、ステップＳ３３で、制御部４０は、取得した値を用いて、記憶部５０に記憶された対応テーブルを更新する。
次に、ステップＳ３４で、取得した値を用いて、補間関数Ｆを算出し、補間関数Ｆを更新し、処理を終了する。
次に、ステップＳ３４で、取得した値を用いて、補間関数Ｆを算出し、補間関数Ｆを更新し、処理を終了する。
【0093】
このように、速度制御プロファイル５１を更新可能に構成することで、駆動特性プロファイルＣが経年により変化しても、超音波モータ５の現在の状態に適応した速度の制御が可能となる。
【0094】
以上、本発明の好ましい実施の形態について述べたが、上記の実施の形態は本発明の一例であり、これに限定されない。また、各実施の形態および変形例は、当業者の技術常識に基いて、適宜組み合わせて実施することが可能である。
【符号の説明】
【0095】
５，１２ ：超音波モータ
２１，２２ ：エンコーダ
４０，２４０ ：制御部
５０，２５０ ：記憶部
５１，５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ，１５１，１５１Ａ，２５１，２５１Ａ ：速度制御プロファイル
９０ ：温度センサ
１００，２００ ：測量機
２１，２２ ：エンコーダ
４０，２４０ ：制御部
５０，２５０ ：記憶部
５１，５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ，１５１，１５１Ａ，２５１，２５１Ａ ：速度制御プロファイル
９０ ：温度センサ
１００，２００ ：測量機
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13A】
【図13B】
【図13C】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
