特許 6994971 電子レベル

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2021-12-16

(45)【発行日】2022-01-14

(54)【発明の名称】電子レベル

(51)【国際特許分類】

   G01C 5/00 20060101AFI20220106BHJP

   G01C 15/06 20060101ALI20220106BHJP

【ＦＩ】

G01C5/00 Z

G01C15/06 T

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2018021495

(22)【出願日】2018-02-09

(65)【公開番号】P2019138745

(43)【公開日】2019-08-22

【審査請求日】2020-12-23

(73)【特許権者】

【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】100087826

【弁理士】

【氏名又は名称】八木 秀人

(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】坂本 俊一郎

【審査官】山▲崎▼ 和子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－１６３９６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－４４６１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平７－３１１０３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平６－２４１７９０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｃ １／００－１／１４

５／００－１５／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

前後に揺動させている標尺の目盛を所定周期で読み取って、前記標尺上の視準位置を自動的に演算する電子レベルであって、前記標尺を揺動するタイミングを標尺側作業者に報知するように構成された報知手段を備えることを特徴とする電子レベル。

【請求項2】

前記報知手段は、前記タイミングに合わせて光を点滅する発光ユニットであることを特徴とする請求項１記載の電子レベル。

【請求項3】

前記報知手段は、前記タイミングに合わせて音を発するスピーカユニットであることを特徴とする請求項１記載の電子レベル。

【請求項4】

前記報知手段は、電子レベル本体に組み込まれた送信機と、前記電子レベル本体とは別体の受信機とを備える無線通信装置であることを特徴とする請求項１記載の電子レベル。

【請求項5】

前記受信機は、前記標尺に設けられていることを特徴とする請求項４記載の電子レベル。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電子レベル（電子式水準儀）に関し、より詳細には、ウェービング法によって２地点の高低差を測定することができる電子レベルに関する。

【背景技術】

【0002】

２地点の高低差を高精度に測定する方法として、標尺を手動のレベルに向かって前後に揺動させながら、標尺側作業者が標尺の目盛の読み値が最小となるところを探して高さの測定値とするウェービング法と呼ばれる測定方法が知られている。

【0003】

近年では、ウェービング法に対応可能な電子レベルが提案されている（特許文献１参照）。特許文献１の電子レベルでは、電子的手段を用いて標尺上のパターンを連続的に読み取り、演算処理部により、読み取り値を多項式で近似して最小値を算出し、その最小値を測定値としている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１１－１６３９６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１の電子レベルでは、読み取りと演算とを連続で行うために、標尺の揺動周期が短すぎると最小値状態を取得できない虞があり、最適な周期で標尺を揺動させなければ測定値の精度が低下する。このため、最適な周期が周囲の照度などに応じて予め電子レベルに設定されている。しかし、この最適な周期で標尺を揺動するためには、標尺側作業者の熟練や勘に頼ることになり、測定ミスを起こしやすいという問題があった。

【0006】

本発明は、係る事情を鑑みてなされたものであり、ウェービング法を用いて精度よく高低差を測定することができる電子レベルを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するために、本発明の一つの態様に係る電子レベルは、前後に揺動させている標尺の目盛を所定周期で読み取って、前記標尺上の視準位置を自動的に演算する電子レベルであって、前記標尺を揺動するタイミングを標尺側作業者に報知するように構成された報知手段を備えることを特徴とする。

【0008】

上記態様において、前記報知手段は、前記タイミングに合わせて光を点滅する発光ユニットであることも好ましい。

【0009】

また、上記態様において、前記報知手段は、前記タイミングに合わせて音を発するスピーカユニットであることも好ましい。

【0010】

また、上記態様において、前記報知手段は、電子レベル本体に組み込まれた送信機と、前記電子レベル本体とは別体の受信機とを備える無線通信装置であることも好ましい。

【0011】

また、上記態様において、前記受信機は、前記標尺に設けられていることも好ましい。

【発明の効果】

【0012】

上記の態様に係る電子レベルによれば、ウェービング法により高低差を測定する場合において、標尺側作業者が報知された揺動タイミングに合わせて標尺を揺動するだけで、最適なタイミングで標尺を揺動することができるので、標尺側作業者の勘や熟練に頼らず、精度よく高低差を測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の第１の実施の形態に係る電子レベルの構成ブロック図である。

【図2】同形態に係る電子レベルの概略模式図であり、図右の円内に、標尺の部分拡大図を示している。

【図3】同形態に係る電子レベルの動作を説明するフローチャートである。

【図4】同形態に係る電子レベルによる、揺動タイミングと発光タイミングを説明する図である。

【図5】本発明の第２の実施の形態に係る電子レベルの概略模式図である。

【図6】本発明の別の実施の形態に係る電子レベルの概略模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

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、同一の構成には、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

【0015】

（第１の実施形態）
図１は第１の実施の形態に係る電子レベル１０の構成ブロック図、図２は電子レベル１０の概略模式図である。電子レベル１０は、望遠鏡１１と、受光センサ１２と、演算処理部１３と、報知手段１４とにより構成されている。

【0016】

望遠鏡１１は、対物レンズ、合焦レンズ、コンペンセータ、ビームスプリッタ、焦点板、接眼レンズ等を備え、前方の測定点に垂直に配置された標尺２０を視準するものである。

【0017】

受光センサ１２は、例えばＣＣＤカメラ等の二次元センサである。受光センサ１２には、望遠鏡１１内に配置されたビームスプリッタにより望遠鏡が視準する標尺２０の像が分岐されるように構成されている。受光センサ１２は、視準されている標尺２０の像を電気信号である画像信号に変換し、演算処理部１３へと出力する。受光センサ１２としては、他にも例えばＭＯＳ型ＦＥＴを用いてもよい。

【0018】

演算処理部１３は、演算処理を行うＣＰＵと、画像メモリと、Ａ／Ｄ変換器と、補助記憶部としてのＲＯＭ（Ｒｅａｄ・Ｏｎｌｙ・Ｍｅｍｏｒｙ）およびＲＡＭ（Ｒａｎｄａｍ・Ａｃｃｅｓｓ・Ｍｅｍｏｒｙ）とを備える。受光センサ１２からの画像信号はＡ／Ｄ変換器でデジタル化された後、画像メモリに格納される。演算処理部１３は、デジタル化した画像データを、予め記憶された画像データと照合して、後述する目盛パターンを識別し、標尺上の視準位置を自動的に演算する。

【0019】

報知手段１４は、例えばＬＥＤ光源等の光源を備える発光ユニットである。報知手段１４は演算処理部１３からの指令に基いて、点灯および消灯（点滅）を行う。

【0020】

図２に示すように、本実施の形態において、報知手段１４は、望遠鏡１１の対物レンズ側の上部に設けられている。しかし、報知手段１４の配置はこれに限定されるものではなく、標尺側作業者１６から視認可能な位置に設けられていればよい。また、報知手段１４は、標尺側作業者１６からの視認を容易にするように、リフレクタや、拡散ステップを備える前面カバー等の部品を備えていてもよい。

【0021】

標尺２０は、アルミニウム製やカーボンファイバー製の真直な基体に、図２右の円内に示すような、縦方向に所定の間隔で配置された目盛パターン２１が印刷等により表示されたものである。

【0022】

図３は、本実施の形態に係る電子レベル１０を用いて、ウェービング法により、高低差を測定する動作を説明するフローチャートである。

【0023】

電子レベル１０が測定をスタートすると、ステップＳ１０１に移行して、演算処理部１３からの指令に基いて、報知手段１４は、揺動開始の合図を標尺側作業者に報知するために１回点滅する。標尺側作業者１６は、この点滅に応じて標尺の揺動を開始する。

【0024】

次いで、ステップＳ１０２に移行して、演算処理部１３は、報知手段１４が、所定の間隔で点滅するように制御して、揺動タイミングを標尺側作業者１６に報知する。また、演算処理部１３は、望遠鏡１１を介して、標尺の目盛パターンの読み取りを開始する。標尺側作業者１６は、報知手段１４の点滅のタイミングに応じて、標尺を揺動する。

【0025】

ここで、報知手段１４の点滅と、標尺を揺動するタイミングの関係について、図４を用いて説明する。標尺側作業者１６はまず、報知手段１４の点灯に合わせて、標尺２０を最も前方になるよう保持する（ａ）。

【0026】

次に、報知手段１４が消灯している間に標尺を後方に揺動し（ｂ）、再度報知手段１４が点灯した時に、標尺２０が最も後方となるように保持する（ｃ）。そして、報知手段１４が消灯している間に標尺２０を前方に揺動し（ｄ）、報知手段１４が点灯した時に、再度標尺２０が最も前方へ来るように保持する（ｅ）。この位置（ｅ）が、標尺の初期位置（ａ）である。

【0027】

このように、標尺側作業者１６は、報知手段１４の点滅のタイミングに合わせて、（ａ）～（ｅ）を１周期として標尺を揺動する。例えば、電子レベル１０において、最適な揺動周期が２秒に１往復の場合、演算処理部１３が報知手段１４を１秒間に１回点滅するように制御する。これにより、標尺側作業者１６は、報知手段１４の点滅に合わせて標尺２０を揺動するだけで、２秒に１往復の揺動周期で、標尺２０を揺動できることになる。

【0028】

なお、最適な揺動周期は、周囲の照度等の測定条件に応じて任意で設定できるように構成されていてもよい。

【0029】

ステップＳ１０２において、所定回数の揺動が終了すると、ステップＳ１０３に移行して、演算処理部１３が、高さ測定値を算出する。ウェービング法による高さ測定値の算出方法は、例えば、特許文献１に開示されている公知の方法を用いることができる。

【0030】

次いで、ステップＳ１０４に移行して、演算処理部１３は、測定が終了したかどうかを判断する。測定終了の判断は、例えば複数回測定した高さ測定値の平均値より算出した高さ測定値の分散が、所定値以下であるかどうか等によって行う。

【0031】

測定が終了した場合（Ｙｅｓ）、ステップＳ１０５に移行して、演算処理部１３は、報知手段１４のパターン発光を停止する。測定が終了していない場合（Ｎｏ）、ステップＳ１０２に戻って、報知手段１４のパターン発光を続行する。

【0032】

ステップＳ１０５において、パターン発光を停止する場合は、ステップＳ１０６に移行して、演算処理部１３は、報知手段１４が測定終了を報知する発光を行うように制御する。

【0033】

測定終了を報知する発光は、パターン発光よりも長時間点灯を続けるように制御するなど、標尺側作業者１６に認知されるような種々の態様で行うことができる。これにより、標尺側作業者１６、電子レベル１０の測定が終了したことを認知し、揺動を終了する。その後、電子レベル１０の測定動作が終了する。

【0034】

このように、電子レベル１０によってウェービング法により高低差を測定する場合において、標尺側作業者１６は、報知手段１４により、報知された揺動タイミングに合わせて標尺２０を揺動するだけで、高さ測定値の算出に最適なタイミングで標尺２０を揺動することができるので、標尺側作業者１６の熟練や勘に頼らず、高低差を正確に測定することができる。

【0035】

また、本実施の形態に係る電子レベル１０によれば、高さ測定値の算出に最適なタイミングで標尺２０を揺動することが容易にできるので、測定の失敗を少なくすることができる。この結果、測定をやり直す必要が少なくなり、測定作業全体の時間を短縮することができる。

【0036】

また、測定の開始と測定の終了を標尺側作業者１６がリアルタイムに知ることができるので、標尺側作業者１６が無駄に標尺２０の揺動する必要がなく、測定作業の負担が軽減される。

【0037】

また、測定の開始及び終了を報知する発光を青色で、揺動タイミングを報知する発光を白色でというように、報知する情報に応じて、発光の色を変更してもよい。このようにすると、標尺側作業者が、発光による合図を容易に把握することができる。

【0038】

（第２の実施の形態）
図５は第２の実施の形態に係る電子レベル１００の概略模式図である。電子レベル１００は、報知手段１１４が、発光ユニットではなく、スピーカユニットである点を除き、第１の実施の形態に係る電子レベル１０と同一の構成を有する。

【0039】

報知手段１１４は、演算処理部１３からの指令に基いて、標尺側作業者に向かって、音を発して、測定の開始、標尺の揺動タイミング、および測定の終了を報知する。具体的には、図４に示す、第１の実施の形態に係る報知手段１４の発光と対応するように音を発するように構成されている。

【0040】

報知手段１１４を構成するスピーカユニットとしては、特に限定されず、音を発するための公知の種々のスピーカユニットを用いることができる。報知手段１１４が発する音は、シグナル音であってもよいし、音声であってもよいが、数十メートル離隔した標尺側作業者１６にも十分に認識される周波数および音圧レベルとなるように設定されている。

【0041】

（第３の実施の形態）
図６（ａ）は第３の実施の形態に係る電子レベル２００の概略模式図である。電子レベル２００は、報知手段２１４が、発光ユニットではなく、無線通信装置である点を除き、第１の実施の形態に係る電子レベル１０と実質的に同一の構成を有する。

【0042】

報知手段２１４を構成する無線通信装置としては、例えば、ブルートゥース（登録商標）を用いた無線通信装置を用いることができるがこれに限定されない。

【0043】

報知手段２１４は、電子レベル２００本体に組み込まれた送信機２３１と、電子レベル２００本体とは別体の受信機２３２とを備える。受信機２３２は、測定時に標尺側作業者１６の近傍に配置されて用いられる。

【0044】

報知手段２１４は、演算処理部１３からの指令に基いて、測定の開始、標尺の揺動タイミング、および測定の終了に関する信号を、送信機２３１から受信機２３２へと送信する。

【0045】

受信機２３２は、送信機２３１からの信号を、光、音、画面表示等により出力するための、発光部、スピーカ、液晶ディスプレイ等の少なくとも１つの出力手段２３３を備えている。図示の例では、出力手段２３３は発光部である。

【0046】

受信機２３２は、送信機２３１からの信号に基いて、測定の開始、標尺の揺動タイミング、および測定の終了を、光、音、画像表示等により標尺側作業者１６に報知する。

【0047】

上記の構成によれば、標尺の揺動タイミング等を報知する受信機２３２は標尺側作業者１６の近傍に配置されるので、電子レベル２００からの測定の開始、標尺の揺動タイミング、および測定の終了の合図の確認が容易になる。

【0048】

さらに、出力手段２３３を、音声や画像表示により出力可能に構成すると、受信機２３２が、測定の開始、標尺の揺動タイミング、および測定の終了に加えて、測定における標尺の振幅不足や、標尺範囲のエラー、高さ測定値のタイムアウトエラー等の複雑な情報を標尺側作業者１６に報知できるので好ましい。

【0049】

（第４の実施の形態）
図６（ｂ）は第４の実施の形態に係る電子レベル３００の概略模式図である。電子レベル３００において、報知手段３１４は、無線通信装置であるが、報知手段３１４の受信機３３２が、標尺３２０に取り付けられている点を除き、第３の実施の形態に係る電子レベル２００と同一の構成を有する。

【0050】

このように、報知手段３１４の受信機３３２が、標尺３２０と一体に構成されていると、標尺を持ち運んで測定作業を行う標尺側作業者１６が、受信機３３２を別途持ち運ぶ必要がないので、作業負担が軽減する。

【0051】

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、これらを当業者の知識に基づいて組み合わせることが可能であり、そのような形態も本発明の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0052】

１０，１００，２００，３００ 電子レベル
１４，１１４，２１４，３１４ 報知手段
１６ 標尺側作業者
２０，３２０ 標尺
２３１ 送信機
２３２，３３２ 受信機

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】