专利名称：校平方法以及校平装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于测量器等测定设备的校平方法以及校平装置。
背景技术：
为了利用测定设备例如测量器进行测定，首先要求将测量器设置为水平状态，测量器上具有用于将设置状态设为水平的校平装置。
在图4中，对具备校平装置的测量器进行简要说明。此外，图4中所示的测量器是一种旋转照射激光光线而形成基准面的旋转激光装置。
旋转激光装置1具备壳体2、和具有投光光轴3的激光投光器4，该激光投光器4被收纳于上述壳体2内，可以在任意方向上倾动。
在上述激光投光器4的上部旋转自如地设置有转动部5，在该转动部5上设置有五角棱镜6。
在上述转动部5上设置扫描齿轮7，在上述激光投光器4上设置具有驱动齿轮8的扫描马达9，通过上述扫描马达9，经上述驱动齿轮8、上述扫描齿轮7驱动上述转动部5旋转。
在上述壳体2的内部收纳有，设置在上述激光投光器4的周围的分别与X轴、Y轴有关的2组的X轴倾斜机构11、Y轴倾斜机构(一方未图示)，上述X轴倾斜机构11具有X轴倾斜用马达12、在与上述激光投光器4平行的方向上具有旋转中心的X轴倾斜用螺杆13、拧合在该X轴倾斜用螺杆13上的滑行螺母14。上述X轴倾斜用马达12使用可以控制旋转角的马达，例如步进马达。
上述激光投光器4具有两个相对于上述投光光轴3正交并在水平方向上延伸的倾斜臂15(一方未图示)，而且两倾斜臂15正交，该倾斜臂15和上述滑行螺母14，经销而卡合。
上述X轴倾斜用马达12经驱动齿轮16、倾斜用齿轮17，可使上述X轴倾斜用螺杆13旋转。通过该X轴倾斜用螺杆13的旋转，上述滑行螺母14上下移动，借助读滑行螺母14的上下移动，上述倾斜臂15倾动，从而上述激光投光器4倾斜。
此外，未图示的另一组Y轴倾斜机构，通过与上述X轴倾斜机构11同样的机构，可在与该X轴倾斜机构11的倾斜方向正交的方向上使上述激光投光器4倾斜。
在相对于上述投光光轴3正交的平面内，设置有X轴倾斜传感器18、Y轴倾斜传感器19，上述X轴倾斜传感器18和上述Y轴倾斜传感器19正交，上述X轴倾斜传感器18相对于上述倾斜臂15平行。通过上述X轴倾斜传感器18、上述Y轴倾斜传感器19，可检测上述激光投光器4的任意方向的倾斜角，基于上述X轴倾斜传感器18、上述Y轴倾斜传感器19的检测结果，通过2组的上述X轴倾斜机构11、Y轴倾斜机构(一方未图示)，经两个上述倾斜臂15(一方未图示)使上述激光投光器4倾斜，从而将该激光投光器4校平为铅直，此外还可使该激光投光器4倾斜为任意的角。
在将该激光投光器4校平为铅直状态下，从该激光投光器4射出激光光线，该激光光线通过上述五角棱镜6偏向水平方向，沿着水平方向照射。进而，通过上述扫描马达9，经上述驱动齿轮8、上述扫描齿轮7，使上述转动部5旋转，由此旋转照射激光光线，并形成水平基准面。
此外，从上述激光投光器4暂时被校平为铅直的状态起，上述X轴倾斜用马达12以既定旋转量(既定脉冲数)使上述X轴倾斜用螺杆13旋转，从而可使上述激光投光器4倾斜既定的角，在激光投光器4倾斜的状态下，旋转照射激光光线，于是形成倾斜基准面。
如上所述，在通过上述旋转激光装置1形成基准面的情况下，首先进行旋转激光装置1的校平，通过图5对已有校平方法进行说明。
图5表示倾斜传感器为光学式倾斜传感器的情况下的倾斜角和校平时间。此外，图5中的曲线Q表示光学式倾斜传感器的倾斜角，曲线S表示光学式倾斜传感器的输出信号。
另外为使说明简单化，下面对有关上述X轴倾斜传感器18的校平进行说明。
该X轴倾斜传感器18是通过充满液体的气泡管内的气泡的位置对倾斜角进行检测的，因此在上述X轴倾斜传感器18中，存在使读X轴倾斜传感器18倾斜的情况下因气泡移动而带来的响应延迟。因而，校平要考虑上述X轴倾斜传感器18的响应延迟。
此外，该X轴倾斜传感器18相对于水平，在微小角范围内可以进行角检测。但是当超出检测范围时，虽然可以检测倾斜方向，但是不能检测倾斜角自身。上述X轴倾斜传感器18具有这样的特性。在两个区域内进行测定。即，可测定倾斜角的动态范围区域和只可检测倾斜方向的超过动态范围的区域。
即如图5所示，在超过动态范围的区域内，对上述X轴倾斜传感器18的倾斜方向进行检测，上述旋转激光装置1通过上述X轴倾斜机构11在与检测出的方向相反的方向上倾斜。接下来，对是否通过上述X轴倾斜传感器18的输出信号的目标值(设定存储的0值)进行判断。当确认出通过目标值的情况下，通过上述X轴倾斜机构11减小倾斜速度，且使上述旋转激光装置1倾斜以使上述X轴倾斜传感器18的倾斜方向反向。此外，当再次确认到通过目标值的情况下，通过上述X轴倾斜机构11进一步减小倾斜速度，使上述旋转激光装置1倾斜以使上述X轴倾斜传感器18的倾斜方向再次反向。通过反复进行这些的动作来衰减至动态范围区域，从而可水平校平上述旋转激光装置1。
接下来，当倾斜检测角进入到动态范围区域时，使校平动作变得缓慢，进行水平校平以不引起振荡。
在上述已有的校平方法中，以通过目标值(设定存储的0值)的方式使上述X轴倾斜传感器18倾斜，每次通过目标值、即水平时，反复使上述X轴倾斜传感器18的倾斜方向反向，在倾斜检测角进入到动态范围区域时，使该X轴倾斜传感器18的检测角收敛以使该X轴倾斜传感器18的检测角成为0，在这种情况下，存在的问题是到校平结束为止要花费较多的时间。
发明内容
本发明的目的是提供校平方法以及校平装置，可缩短校平作业中的倾斜传感器的水平检测的收敛时间，使校平时间迅速结束。
为了实现上述目的，本发明所述的校平方法，在设置有倾斜传感器的装置主体中，包括如下工序预先求出上述倾斜传感器的响应延迟的工序；使上述装置主体在第1方向上倾斜，以使上述倾斜传感器检测到0点的工序；使上述装置主体在与上述第1方向相反的第2方向上倾斜，以便在检测出0点后进一步检测到0点，并求出检测到两0点间的时间的工序；基于该时间和上述响应延迟，算出从上述第2方向进一步向着第1方向倾斜的驱动时间的工序；在该驱动时间内使上述装置主体倾斜的工序；使倾斜后倾斜状态维持既定时间的工序；在经过既定时间后，基于上述倾斜传感器的检测结果进行校平而收敛的工序，此外，本发明所述的校平方法，在上述第2方向上倾斜的驱动速度，是在上述第1方向上驱动的驱动速度的1/2，从上述第2方向进一步向着第1方向倾斜的驱动速度，与向着上述第2方向的驱动速度相同，此外，本发明所述的校平方法，从上述第2方向进一步向着第1方向倾斜的驱动时间，是检测到上述两0点间的时间的1/3，而且，本发明所述的校平方法，从上述第2方向进一步向着第1方向倾斜并维持倾斜后倾斜状态的时间，是比1.6秒少的时间。
此外，本发明所述的校平装置具备装置主体、设置在该装置主体上的倾斜传感器、倾斜驱动装置主体的马达、控制该马达的控制部，该控制部预先求出上述倾斜传感器的响应延迟，使上述装置主体在第1方向上倾斜，以使上述倾斜传感器检测到0点，并使上述装置主体在与上述第1方向相反的第2方向上倾斜，以便在检测出0点后进一步检测到0点，求出检测到两0点间的时间，基于该时间和上述响应延迟，算出进一步在第1方向上倾斜的驱动时间，在该驱动时间内使上述装置主体倾斜，使倾斜后倾斜状态维持既定时间，在经过既定时间后，基于上述倾斜传感器的检测进行校平而收敛。
根据本发明，在设置有倾斜传感器的装置主体中，包括如下工序预先求出上述倾斜传感器的响应延迟的工序；使上述装置主体在第1方向上倾斜，以使上述倾斜传感器检测到0点的工序；使上述装置主体在与上述第1方向相反的第2方向上倾斜，以便在检测出0点后进一步检测到0点的工序；求出检测到两0点间的时间的工序；基于读时间和上述响应延迟，算出从上述第2方向进一步向着第1方向倾斜的驱动时间的工序；在该驱动时间内使上述装置主体倾斜的工序；使倾斜后倾斜状态维持既定时间的工序；在经过既定时间后，基于上述倾斜传感器的检测结果进行校平而收敛的工序，从而可缩短上述倾斜传感器的水平检测的收敛时间而迅速校平。
此外，本发明具备装置主体、设置在该装置主体上的倾斜传感器、倾斜驱动装置主体的马达、控制该马达的控制部，该控制部预先求出上述倾斜传感器的响应延迟，使上述装置主体在第1方向上倾斜，以使上述倾斜传感器检测到0点，并使上述装置主体在与上述第1方向相反的第2方向上倾斜，以便在检测出0点后进一步检测到0点，求出检测到两0点间的时间，基于该时间和上述响应延迟，算出进一步在第1方向上倾斜的驱动时间，在读驱动时间内使上述装置主体倾斜，使倾斜后倾斜状态维持既定时间，在经过既定时间后，基于上述倾斜传感器的检测进行校平而收敛，从而可缩短上述倾斜传感器的水平检测的收敛时间，迅速校平。
图1是表示本发明的实施例中的校平动作时的倾斜传感器的输出状态的线图。
图2是本发明的实施例中校平作业的流程图。
图3是表示本发明的实施例的概略的框图。
图4是作为实施本发明的装置的一例的测量器的剖视图。
图5是表示已有校平动作时的倾斜传感器的输出状态的线图。
具体实施例方式
下面，参照附图来说明用以实施本发明的最佳方式。
作为实施本发明的测量设备来说，例示有图4中所示的测量器。首先通过图1、图2来说明本发明的原理。此外为了简化说明，对X轴的校平进行说明。另外，图1中曲线Q表示激光投光器4的倾斜角，曲线S表示X轴倾斜传感器18输出的检测角。
设测量器不处于水平状态，该测量器倾斜至上述X轴倾斜传感器18的最大检测角度α以上。此外，上述X轴倾斜传感器18对倾斜方向进行检测。
基于上述X轴倾斜传感器18的检测结果，在读X轴倾斜传感器18的检测角度为0度的方向1上驱动X轴倾斜用马达12，使上述激光投光器4倾斜。上述X轴倾斜用马达12以既定速度例如最大速度V1定速旋转(步骤01)。
上述X轴倾斜传感器18检测0位置(A点)。从检测出A点的时刻起开始计时直到检测到下一个0位置为止(步骤02)。在上述X轴倾斜传感器18检测出0位置的时刻(A点)，由于上述X轴倾斜传感器18的响应延迟，装置主体的实际上的倾斜超过0位置。由此，上述X轴倾斜用马达12以小于上述最大速度V1的既定速度V2，在相反方向2上定速旋转(步骤03)。相反方向的旋转速度V2例如设为V2＝V1/2。
装置主体向着相反方向2倾斜，上述X轴倾斜传感器18再次检测0位置(B点)。在B点检测时刻结束计数(步骤04)。在相反方向2上，实际的倾斜角也因上述X轴倾斜传感器18的响应延迟而超过0位置。
因而，上述X轴倾斜用马达12向着收敛，朝向方向3，以速度V3反向驱动驱动时间Xt。反向驱动上述X轴倾斜用马达12时的驱动时间Xt，是基于从上述A点到上述B点的时间T而被算出的(步骤05)。
在上述方向1上受到驱动的上述X轴倾斜用马达12，是设定的速度(已知的速度V1)而且为定速，同样，当上述X轴倾斜用马达12在相反方向2上受到驱动的情况下，上述X轴倾斜用马达12也是设定的速度(已知的速度V2)而且成为定速。由此，上述时间T成为表示上述X轴倾斜传感器18的响应延迟的固有的参数。响应延迟是由于上述X轴倾斜传感器18内的液体的粘性引起的，并受到温度的影响。例如在温度较低的情况下，液体的粘性较高，上述X轴倾斜传感器18的响应时间变长。
在此，当将表示响应延迟的参数设为响应延迟系数η的情况下，该响应延迟系数η是依存于温度T的系数。上述驱动时间Xt根据(KT×η)求出。K是与后述的V3一起以实验方式得到的系数。在本实施例中K＝1/3。
上述响应延迟系数η是通过实验、实测而预先求出的。例如，对在适当改变温度、以已知的速度V1、V2使上述X轴倾斜传感器18倾斜的情况下相对于该X轴倾斜传感器18的机械倾斜速度的检测角度的输出速度、输出值等进行测定，从而求出响应延迟等。此外，预先求出相对于任意倾斜角的上述X轴倾斜传感器18的响应速度。
速度V1是考虑到上述X轴倾斜用马达12的载荷、上述X轴倾斜传感器18的振荡等而求出的，在本实施例中是用数秒(3～5秒)使装置主体倾斜1°的旋转速度。此外，若速度V2过快，则倾斜传感器的收敛花费时间，若速度V2过慢，则校平花费时间，所以在本实施例中设为V2＝V1/2。另外，关于减速的程度，考虑上述响应延迟系数η而选择最佳的数值。
与响应延迟系数η的情况同样，速度V3的数值也通过实验、实测设定且设为既定值。另外，上述速度V3的值可以设定多个数值，根据上述时间T的值来选择适当值。本实施例中的V3以驱动时间为变量，例如设为V3＝V2＝V1/2。
而且，在按照上述速度V3以驱动时间Xt在方向3上驱动上述X轴倾斜用马达12时(步骤06)，可以设定驱动时间Xt以便使实际上装置主体的倾斜角例如在3′的范围内。驱动时间Xt是通过Xt＝KT×η和K＝1/3以及响应延迟系数η来确定的。但是在本实施例中，在较宽的温度范围(-10℃～+40℃)内，可采用η＝1。此外，驱动时间Xt可以设为如下的时间，即在以Xt驱动上述X轴倾斜用马达12的情况下，上述X轴倾斜传感器18的倾斜为0或是稍微超过0的倾斜的时间。
但是，此时的上述X轴倾斜传感器18，由于传感器内的液体过多，所以与该X轴倾斜传感器18的实际的角度例如3′相比更多地检测，所以到收敛为止使X轴倾斜用马达12一直保持一定时间的待机(步骤07)。在本实施例中，上述一定时间仅是不受到温度等影响的最大时间(例如1.6秒左右)。另外，最大时间可以考虑所使用的液体的粘性等来决定。
若上述X轴倾斜传感器18的检测角，例如确认是3′以内(步骤08)，则基于该X轴倾斜传感器18的检测结果，对上述X轴倾斜用马达12进行反馈控制，以使该X轴倾斜传感器18的输出值为0(微调整，步骤09)。
此外，按照速度V3以驱动时间Xt驱动上述X轴倾斜用马达12的情况下，在上述X轴倾斜传感器18的检测角越过3′时，返回到驱动上述X轴倾斜用马达12的工序中，以使该X轴倾斜传感器18的检测角为0(步骤01)，反复进行校平。
此外，对于Y轴、Y轴倾斜传感器19，也同样进行校平。
图3表示本发明的概略结构。在图中，22表示运算控制部、23表示存储部、24表示X轴马达控制部、25表示Y轴马达控制部、26表示检测测量器内的温度的温度传感器。
在上述存储部23中存储有进行图2中所示的校平顺序用的顺序程序，此外，还存储有上述速度V1、速度V2、速度V3、与温度对应的响应延迟系数η等校平所需的各种数据。
通过上述温度传感器26的检测，而适当选择存储在上述存储部23内的与温度对应的响应延迟系数η，决定上述驱动时间Xt。
简述基于上述结构的动作。
在开始校平时，基于来自上述X轴倾斜传感器18、上述Y轴倾斜传感器19的信号，上述运算控制部22判断倾斜方向，经上述X轴马达控制部24、上述Y轴马达控制部25，在倾斜为0的方向上驱动上述X轴倾斜用马达12、Y轴倾斜用马达21(步骤01)，还在来自上述X轴倾斜传感器18、上述Y轴倾斜传感器19的检测信号为0的时刻，以速度V2反向驱动上述X轴倾斜用马达12、上述Y轴倾斜用马达21，直到来自上述X轴倾斜传感器18、上述Y轴倾斜传感器19的信号为0为止(步骤02～步骤04)。
上述运算控制部22，对通过上述X轴倾斜传感器18、上述Y轴倾斜传感器19分别检测到的两个0值的时间差T进行计算，并基于上述响应延迟系数η运算Xt，按照速度V3以时间Xt来驱动上述X轴倾斜用马达12、上述Y轴倾斜用马达21，并在驱动后待机一定时间(步骤05～步骤07)。
接下来，对上述X轴倾斜传感器18、上述Y轴倾斜传感器19的检测角是否在3′以内进行判断，在3′以内的情况下进行微调整，校平结束，在超过3′的情况下，返回到顺序的步骤01，再次执行校平(步骤08、步骤09)。
根据本发明，基于通过往复检测0点的0点间的时间，可使校平动作收敛到倾斜传感器可大体检测出的位置为止，此外，基于上述X轴倾斜传感器18、上述Y轴倾斜传感器19的特性预先求出马达的驱动速度V3，所以可将用于使倾斜收敛的倾斜动作的反复限制在最小限度内，从而可缩短校平时间，校平迅速结束。
权利要求
1.一种校平方法，在设置有倾斜传感器的装置主体中，包括如下工序预先求出上述倾斜传感器的响应延迟的工序；使上述装置主体在第1方向上倾斜，以使上述倾斜传感器检测到第一0点的工序；使上述装置主体在与上述第1方向相反的第2方向上倾斜，以便在检测出第一0点后进一步检测到第二0点的工序；求出检测到两0点间的时间的工序；基于该时间和上述响应延迟，算出从上述第2方向进一步向着第1方向倾斜的驱动时间的工序；在该驱动时间内使上述装置主体倾斜的工序；使倾斜后倾斜状态维持既定时间的工序；在经过既定时间后，基于上述倾斜传感器的检测结果进行校平而收敛的工序。
2.如权利要求1所述的校平方法，其特征在于，在上述第2方向上倾斜的驱动速度，是在上述第1方向上驱动的驱动速度的1/2，从上述第2方向进一步向着第1方向倾斜的驱动速度，与向着上述第2方向的驱动速度相同。
3.如权利要求1所述的校平方法，其特征在于，从上述第2方向进一步向着第1方向倾斜的驱动时间，是检测到上述两0点间的时间的1/3。
4.如权利要求1所述的校平方法，其特征在于，从上述第2方向进一步向着第1方向倾斜并维持倾斜后倾斜状态的时间，是比1.6秒少的时间。
5.一种校平装置，具备装置主体、设置在该装置主体上的倾斜传感器、倾斜驱动装置主体的马达、控制该马达的控制部，该控制部预先求出上述倾斜传感器的响应延迟，使上述装置主体在第1方向上倾斜，以使上述倾斜传感器检测到第一0点，并使上述装置主体在与上述第1方向相反的第2方向上倾斜，以便在检测出第一0点后进一步检测到第二0点，求出检测到两0点间的时间，基于该时间和上述响应延迟，算出进一步在第1方向上倾斜的驱动时间，在该驱动时间内使上述装置主体倾斜，使倾斜后倾斜状态维持既定时间，在经过既定时间后，基于上述倾斜传感器的检测进行校平而收敛。
全文摘要
一种校平方法，在设置有倾斜传感器的装置主体中，包括如下工序预先求出上述倾斜传感器的响应延迟的工序；使上述装置主体在第1方向上倾斜，以使上述倾斜传感器检测到第一0点的工序；使上述装置主体在与上述第1方向相反的第2方向上倾斜，以便在检测出第一0点后进一步检测到第二0点的工序；求出检测到两0点间的时间的工序；基于该时间和上述响应延迟，算出从上述第2方向进一步向着第1方向倾斜的驱动时间的工序；在该驱动时间内使上述装置主体倾斜的工序；使倾斜后倾斜状态维持既定时间的工序；在经过既定时间后，基于上述倾斜传感器的检测结果进行校平而收敛的工序。
文档编号G01D18/00GK101025364SQ200610163080
公开日2007年8月29日 申请日期2006年11月30日 优先权日2006年2月21日
发明者配岛康仁, 铃木纪代子 申请人:株式会社拓普康