简易距离计的制作方法

简易距离计的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种简易距离计。具有框架、配设在该框架的前后的至少两个车轮、检测至少1个车轮的旋转的旋转检测器、和设在上述框架上的倾斜检测机构；构成为，通过上述旋转检测器取得上述车轮的旋转量，通过上述倾斜检测机构取得与上述旋转量对应的上述框架的倾斜。
【专利说明】简易距离计

【技术领域】
[0001] 本发明涉及简单地测量距离及比高的简易距离计。

【背景技术】
[0002] 在土木工程中的完成量管理及横截测量时，作为通常使用的方法，可以举出使用 全站仪的测量。
[0003] 在使用全站仪的测量中，虽然能够进行高精度的测量，但由于必须在从测量场所 离开的位置设置全站仪，所以有场所上的制约，此外在设置中花费时间，在测量中也花费作 业时间。进而，有需要多个作业者等的问题。


【发明内容】

[0004] 本发明的目的是提供一种不受场所的制约而能够简单地进行测量的简易距离计。
[0005] 为了达到上述目的，有关本发明的简易距离计具有框架、配设在该框架的前后的 至少两个车轮、检测至少1个车轮的旋转的旋转检测器、和设在上述框架上的倾斜检测机 构；构成为，通过上述旋转检测器取得上述车轮的旋转量，通过上述倾斜检测机构取得与上 述旋转量对应的上述框架的倾斜。
[0006] 此外，有关本发明的简易距离计还具备方位传感器。
[0007] 此外，有关本发明的简易距离计还具备运算控制部；该运算控制部基于移动距离 和上述倾斜检测机构的检测结果，运算移动的轨迹及比高，所述移动距离是基于上述旋转 检测器的检测结果测量出的。
[0008] 此外，在有关本发明的简易距离计中，上述运算控制部设在上述框架上。
[0009] 此外，有关本发明的简易距离计还具备终端装置；上述运算控制部设在上述终端 装置上。
[0010] 此外，在有关本发明的简易距离计中，上述倾斜检测机构由两种倾斜传感器构成； 构成为，两种中的一方检测绝对水平，另一方检测从上述一方倾斜传感器检测出的绝对水 平的偏差。
[0011] 此外，在有关本发明的简易距离计中，上述另一方的倾斜传感器是加速度传感器。
[0012] 此外，在有关本发明的简易距离计中，提取来自上述加速度传感器的输出信号中 的高频成分，制作正负反转的信号，将该正负反转的信号与上述输出信号合计。
[0013] 此外，在有关本发明的简易距离计中，至少设有两个上述加速度传感器；提取来自 一个上述加速度传感器的输出信号中的高频成分，制作正负反转的信号，将该正负反转的 信号与来自其他上述加速度传感器的输出信号合计，检测上述框架的倾斜。
[0014] 进而，在有关本发明的简易距离计中，基于来自上述旋转检测器的信号计算加速 度；基于该加速度将上述加速度传感器的检测结果修正。
[0015] 根据本发明，由于具有框架、配设在该框架的前后的至少两个车轮、检测至少1个 车轮的旋转的旋转检测器、和设在上述框架上的倾斜检测机构；构成为，通过上述旋转检测 器取得上述车轮的旋转量，通过上述倾斜检测机构取得与上述旋转量对应的上述框架的倾 斜；所以，能够不受场所的制约而简单地同时进行距离测量和行驶面的倾斜测量。
[0016] 此外，根据本发明，由于还具备方位传感器，所以能够进行希望的方向的距离测量 和行驶面的倾斜测量。
[0017] 此外，根据本发明，由于还具备运算控制部；该运算控制部基于移动距离和上述倾 斜检测机构的检测结果，运算移动的轨迹及比高，所述移动距离是基于上述旋转检测器的 检测结果测量出的；所以，能够不使用全站仪那样的昂贵的装置，并且不受测量场所的制约 而简单地同时进行距离测量和比高的测量。
[0018] 此外，根据本发明，由于上述倾斜检测机构由两种倾斜传感器构成；构成为，两种 中的一方检测绝对水平，另一方检测从上述一方倾斜传感器检测出的绝对水平的偏差；所 以，能够以较高的可靠性进行大范围的倾斜测量。
[0019] 此外，根据本发明，由于提取来自上述加速度传感器的输出信号中的高频成分，制 作正负反转的信号，将该正负反转的信号与上述输出信号合计，所以能够将行驶中的振动 给倾斜测量带来影响的情况排除。
[0020] 此外，根据本发明，由于至少设有两个上述加速度传感器；提取来自一个上述加速 度传感器的输出信号中的高频成分，制作正负反转的信号，将该正负反转的信号与来自其 他上述加速度传感器的输出信号合计，检测上述框架的倾斜；所以能够将行驶中的振动给 倾斜测量带来影响的情况排除。
[0021] 进而，根据本发明，由于基于来自上述旋转检测器的信号计算加速度；基于该加速 度将上述加速度传感器的检测结果修正；所以能够将简易距离计行驶开始、停止时产生的 加速度给倾斜测量带来的影响排除。

【专利附图】

【附图说明】
[0022] 图1是有关本发明的实施例的简易距离计的立体图。
[0023] 图2是在该简易距离计中使用的数据处理装置的概略结构图。
[0024] 图3是通过该简易距离计测量比高的情况下的说明图。
[0025] 图4是从来自加速度传感器的信号将振动成分除去的情况下的说明图。
[0026] 图5表示有关本发明的另一实施例的简易距离计，是该简易距离计为3轮车的情 况下的概略立体图。

【具体实施方式】
[0027] 以下，参照【专利附图】

【附图说明】本发明的实施例。
[0028] 在图1中，对有关本发明的实施例的简易距离计1进行说明。
[0029] 在框架2的前后设有前行驶轮3、后行驶轮4,上述前行驶轮3经由与该前行驶轮3 一体旋转的旋转轴支承在上述框架2上，上述后行驶轮4经由与该后行驶轮4 一体旋转的 旋转轴支承在上述框架2上。上述前行驶轮3、上述后行驶轮4是同径，此外直径为已知。
[0030] 在上述前行驶轮3的旋转轴上设有作为旋转检测器的前编码器5,上述前行驶轮3 的旋转通过上述前编码器5检测。在上述后行驶轮4的旋转轴上设有作为旋转检测器的后 编码器6,通过该后编码器6检测上述后行驶轮4的旋转。另外，上述前编码器5、上述后编 码器6也可以只是任一方。
[0031] 在上述框架2的上表面上，仅在行进方向上摆动自如地设有手推压棒7。此外，在 上述框架2的侧面上设有数据处理装置8 (后述)。
[0032] 以下，通过图2对该数据处理装置8进行说明。
[0033] 该数据处理装置8为防水构造，为在防水构造的单元盒体9中收存有运算控制部 11、倾斜传感器12、加速度传感器13、方位传感器14、通信部(通信模组)15、电源16等的构 造。进而，上述运算控制部11由用CPU代表的运算部17、存储部18、输入输出部19等构成。
[0034] 上述倾斜传感器12、上述加速度传感器13构成倾斜检测机构，上述倾斜传感器12 以高精度检测绝对水平，上述加速度传感器13例如是MEMS传感器，检测从上述倾斜传感器 12检测出的水平的相对的倾斜。此外，上述加速度传感器（以下，称作MEMS传感器)13能够 检测3轴方向的倾斜，并且响应速度比上述倾斜传感器12快，能够检测更大范围的倾斜。
[0035] 将该倾斜传感器12、上述MEMS传感器13、上述方位传感器14检测出的结果与上 述前编码器5、上述后编码器6检测出的旋转量建立关联，向上述运算控制部11输入。
[0036] 上述通信部15将所取得的数据及运算出的结果向具有显示部22的终端装置21、 例如PDA、PC等无线通信。此外，上述终端装置21也可以用市售的便携电话等代用。
[0037] 在上述存储部18中，保存有运算程序、通信控制程序、输入输出控制程序等，上述 运算部17运用上述程序，执行各种运算处理、数据处理，此外将数据向上述终端装置21发 送。
[0038] 上述电源16向上述运算控制部11、上述通信部15供给所需要的电力。此外，作为 上述电源16,使用可充电的电池、或可更换的电池。
[0039] 将由上述前编码器5检测出的上述前行驶轮3的旋转角（关于该前行驶轮3的旋 转的信息)、以及由上述后编码器6检测出的上述后行驶轮4的旋转角（关于该后行驶轮4 的旋转的信息）分别向上述运算控制部11输入。
[0040] 以下，对有关本实施例的简易距离计1的作用进行说明。
[0041] 如果使该简易距离计1行驶，则上述前行驶轮3、上述后行驶轮4旋转，将旋转量分 别用上述前编码器5、上述后编码器6检测，将检测结果向上述运算控制部11输入。
[0042] 该运算控制部11基于两编码器5、6的检测结果，运算上述前行驶轮3、上述后行驶 轮4的旋转量，再根据得到的旋转量及两车轮的直径，运算移动距离。进而，根据上述倾斜 传感器12的检测结果，判断是在水平面上行驶、还是在斜面上行驶。此外，上述运算控制部 11基于上述两编码器5、6的检测结果、上述倾斜传感器12的检测结果运算比高。
[0043] 如果是上述倾斜传感器12检测出水平的状态下的行驶，则移动距离为水平移动 距离。此外，如果是上述倾斜传感器12检测出倾斜的状态下的行驶，则移动为在斜面上移 动。根据上述倾斜传感器12检测出的倾斜角和上述简易距离计1的移动距离，求出水平方 向的移动距离和移动中的高度变化。进而，通过测量后的数据，求出测量中的上述简易距离 计1的轨迹和比高。
[0044] 因而，通过使上述简易距离计1在想要测量的2点间行驶，或通过沿着想要测量的 测线使该简易距离计1行驶，能够测量距离和比高。
[0045] 进而，有上述倾斜传感器12检测的倾斜角随着移动而变化的情况。例如，在进行 道路的横截测量的情况下，道路的截面为了将雨水排水而中央较高、朝向路侧下降倾斜。因 此，在用上述简易距离计1进行横截测量的情况下，上述倾斜传感器12在测量开始时检测 出倾斜，检测的倾斜逐渐减小。进而，上述倾斜传感器12在道路中央检测出水平，如果再越 过道路中央，则检测出反方向的倾斜。
[0046] 上述运算控制部11基于来自上述前编码器5、上述后编码器6的检测结果以微小 时间单位运算移动量，再基于来自上述倾斜传感器12的检测结果求出倾斜角，将基于微小 时间单位下的移动量和倾斜角得到的水平移动量和比高分别积分，由此，能够求出具有倾 斜的面上的水平移动距离和比高。另外，以微小时间单位运算移动量，再基于来自上述倾斜 传感器12的检测结果求出倾斜角，实时地求出比高的变化量，由此，即使测量面不是平面 而是有凹凸的曲面，也能够测量。
[0047] 另外，在上述简易距离计1的倾斜超过上述倾斜传感器12的检测范围的情况下， 由上述MEMS传感器13检测出倾斜。由于该MEMS传感器13检测出的倾斜是以由上述倾斜 传感器12检测出的高精度的水平为基准的，所以上述MEMS传感器13的检测精度及可靠性 较闻。
[0048] 另外，在图3中表示在斜面上行驶的情况下的比高的测量。
[0049] 在图3中，D表示上述前行驶轮3、上述后行驶轮4的直径，进而，Θ表示微小时间 中的上述前行驶轮3、上述后行驶轮4的旋转角，V表示上述倾斜传感器12检测出的倾斜 角。
[0050] 上述简易距离计1的移动距离L用Σ (D Θ/2)表示，比高Η用Σ (D Θ sinV/2) 表不。
[0051] 将由上述运算控制部11运算(测量）出的移动距离、比高经由上述通信部15向上 述终端装置21发送，在上述显示部22上显示。
[0052] 接着，上述运算控制部11总是运算上述前编码器5和上述后编码器6的信号的偏 差，在发生了上述前编码器5和上述后编码器6的偏差的情况下，为任一方的车轮从行驶面 背离、或者一方的车轮打滑、或者一方的车轮被障害物妨碍了正常的旋转。在此情况下，基 于上述前编码器5、上述后编码器6的检测结果运算出的移动距离的可靠性下降。因而，在 此情况下，将在两车轮间发生了旋转偏差的情况向上述终端装置21发送，使上述显示部22 显示。作业者根据上述显示部22的显示内容，能够判断是继续进行测量还是进行再测量 等。
[0053] 另外，也可以对上述运算控制部11预先设定容许值，该运算控制部11在偏差超过 容许值的情况下发出进行再测量的警告。
[0054] 此外，也可以基于上述方位传感器14的检测结果监视行进方向。在上述简易距离 计1蜿蜒行进而移动的情况下等，能够基于上述方位传感器14的检测结果将蜿蜒行进修 正。
[0055] 此外，在测线被设定为规定的方位的情况下，只要将上述方位传感器14的检测结 果、即上述简易距离计1的行进方向向上述终端装置21发送、使上述显示部22显示，就能 够使上述简易距离计1向作业者设定的方位移动。
[0056] 另外，将上述运算控制部11设在上述简易距离计1中，但也可以使上述终端装置 21具有上述运算控制部11的功能。在此情况下，也可以将上述倾斜传感器12、上述MEMS传 感器13、上述方位传感器14、上述前编码器5、上述后编码器6的检测结果经由上述通信部 15向上述终端装置21发送，用该终端装置21进行上述简易距离计1的移动距离的运算、移 动轨迹的运算、比高的运算。
[0057] 接着，测量的地面的表面并不一定是光滑的。因而，通过使上述简易距离计1行 驶，该简易距离计1振动。振动作为加速度而作用于上述倾斜传感器12、上述MEMS传感器 13,所以有可能给倾斜的检测结果带来影响。此外，在将上述简易距离计1移动、停止的情 况下也作用加速度，该移动、停止时的加速度也有可能给倾斜的检测结果带来影响。
[0058] 以下，对将行驶时的振动、移动停止时的加速度的影响排除的情况进行说明。
[0059] 首先，对行驶时的振动进行说明。
[0060] 将上述MEMS传感器13设置倾斜检测用和振动排除用的两个。另外，两个上述MEMS 传感器13尽可能近地设置，此外优选的是一体地设置，使检测的振动为相同。
[0061] 图4(A)中，曲线m是上述倾斜检测用的MEMS传感器13输出的信号，图中，0是检 测出水平时的输出，v的水平的信号（图中单点划线）是对应于倾斜的信号。
[0062] 在使上述简易距离计1行驶的情况下，行驶面的倾斜不会急剧地变化，与行驶面 的倾斜的变化对应的信号水平变化很小，此外变化也很平缓。因而，在规定时间、例如几秒 单位中，几乎没有与行驶面的倾斜对应的水平变化、振动，与行驶面的倾斜对应的信号如图 示那样作为直流成分也几乎没有问题。
[0063] 因而，在行驶时看到的振动波形几乎都作为伴随着行驶的振动（与倾斜检测的信 号对比，称作高频振动）也没有问题。
[0064] 接着，从上述振动排除用的MEMS传感器13输出与上述倾斜检测用的MEMS传感器 13同样的信号（m)。将上述两MEMS传感器13、13的信号向上述运算控制部11输入。在该 运算控制部11中，从上述振动排除用的MEMS传感器13仅提取高频成分，制作上下反转(使 +和-反转）的信号η。上述信号η在图4 (B)中用曲线η表示。
[0065] 通过上述信号η与上述信号m合计，高频成分被抵销，仅得到检测倾斜的信号V。
[0066] 另外，也可以将上述振动排除用的MEMS传感器13省略，从由上述倾斜检测用的 MEMS传感器13得到的信号中仅取得高频成分的信号，使该高频成分正负反转，将正负反转 后的信号与原来的信号、即上述倾斜检测用的MEMS传感器13输出的信号合计。
[0067] 接着，对将移动停止时的加速度的影响排除的情况进行说明。
[0068] 上述前行驶轮3、上述后行驶轮4的旋转角由上述前编码器5、上述后编码器6分 别检测，检测结果总是被输入给上述运算控制部11。
[0069] 该运算控制部11将上述前编码器5、上述后编码器6的至少任一方的检测结果微 分，运算加速度(旋转数变化率)。在运算出的加速度变得比规定的值大的情况下，基于运算 出的加速度进行上述加速度传感器13检测出的倾斜角的修正。
[0070] 图5表示另一实施例，在该另一实施例中，使简易距离计1为前轮25、左轮26、右 轮27的3轮车，使各车轮25、26、27独立旋转自如，在各车轮25、26、27的旋转轴上分别安 装编码器28、29、30,通过该编码器28、29、30单独地检测上述车轮25、26、27的转速。
[0071] 通过由上述编码器29、30单独地检测上述左轮26、上述右轮27的转速，在上述简 易距离计1进行了方向变换的情况下，能够根据内外轮差检测方向变换的状态。进而，通过 上述方位传感器14检测出的方位和内外轮差的比较，上述方向变换的检测状态的可靠性 提1?。
[0072] 此外，在上述左轮26、上述右轮27的任一个跳跃等、从地表离开的情况下，也通过 连续地监视来自上述编码器29、30的信号，基于来自上述编码器29、30的输出信号的比较， 取得来自被判断为接地的编码器的信号，由此能够执行精度较高的距离测量。
【权利要求】
1. 一种简易距离计，其特征在于， 具有框架、配设在该框架的前后的至少两个车轮、检测至少1个车轮的旋转的旋转检 测器、和设在上述框架上的倾斜检测机构； 构成为，通过上述旋转检测器取得上述车轮的旋转量，通过上述倾斜检测机构取得与 上述旋转量对应的上述框架的倾斜。
2. 如权利要求1所述的简易距离计，其特征在于， 还具备方位传感器。
3. 如权利要求1或2所述的简易距离计，其特征在于， 还具备运算控制部； 该运算控制部基于移动距离和上述倾斜检测机构的检测结果，运算移动的轨迹及比 高，所述移动距离是基于上述旋转检测器的检测结果测量出的。
4. 如权利要求3所述的简易距离计，其特征在于， 上述运算控制部设在上述框架上。
5. 如权利要求3所述的简易距离计，其特征在于， 还具备终端装置； 上述运算控制部设在上述终端装置上。
6. 如权利要求1所述的简易距离计，其特征在于， 上述倾斜检测机构由两种倾斜传感器构成； 构成为，两种中的一方检测绝对水平，另一方检测从上述一方倾斜传感器检测出的绝 对水平的偏差。
7. 如权利要求3所述的简易距离计，其特征在于， 上述倾斜检测机构由两种倾斜传感器构成； 构成为，两种中的一方检测绝对水平，另一方检测从上述一方倾斜传感器检测出的绝 对水平的偏差。
8. 如权利要求6或7所述的简易距离计，其特征在于， 上述另一方的倾斜传感器是加速度传感器。
9. 如权利要求8所述的简易距离计，其特征在于， 提取来自上述加速度传感器的输出信号中的高频成分，制作正负反转的信号，将该正 负反转的信号与上述输出信号合计。
10. 如权利要求9所述的简易距离计，其特征在于， 至少设有两个上述加速度传感器； 提取来自一个上述加速度传感器的输出信号中的高频成分，制作正负反转的信号，将 该正负反转的信号与来自其他上述加速度传感器的输出信号合计，检测上述框架的倾斜。
11. 如权利要求8所述的简易距离计，其特征在于， 基于来自上述旋转检测器的信号计算加速度； 基于该加速度将上述加速度传感器的检测结果修正。
12. 如权利要求9或10所述的简易距离计，其特征在于， 基于来自上述旋转检测器的信号计算加速度； 基于该加速度将上述加速度传感器的检测结果修正。
【文档编号】G01C5/00GK104121886SQ201410167451
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年4月24日 优先权日:2013年4月24日
【发明者】熊谷薰, 弥延聪, 古平纯一 申请人:株式会社拓普康