[发明专利]转动角检测装置及测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种检测转动角的转动角检测装置及测定测定对象的角度和距离的测量装置。

背景技术

在土木、建设领域中，已普及了作为测定测定对象的角度和距离的测量装置的全站仪。从近距离的测定对象到远距离的测定对象，全站仪能以高精度测定角度、距离，但近几年，对于在内饰领域等以比较近距离的物体作为对象的场所使用的低价且小型而机动性良好的全站仪(以下称为迷你全站仪)的需求正在增加。

作为全站仪高价的一个主要原因，可举出对角度检测精度、转动精度要求高精度。

对由角度误差而引起的测定值误差而言，由于角度误差与到测定对象的距离成比例所以对角度精度要求到以秒为单位。因此，成为角度误差的原因的、由转动角检测装置的检测误差、测定用望远镜的转动轴的晃动引起的转动误差(由转动中心的转动带来的倾斜误差)严格受限。

在现有技术中，作为用于测量装置的转动角检测装置采用编码器，而高精度的编码器是高价的。另外，要使转动轴的转动精度达到要求精度，仅管理部件单体的加工精度是难以实现的，需要在转动轴、轴承部的组装状态下进行微调、精密加工，因此会变成非常高的价格。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以简单的结构可进行高精度的角度检测的转动角检测装置及使用该转动角检测装置的测量装置。

为达到上述目的，本发明的转动角检测装置具备：轴承部；转动轴，其以可转动的方式支撑于该轴承部；轴部空间，其形成于该转动轴；轴承部空间，其形成于所述轴承部；第一聚光透镜，其容纳于所述轴部空间，且具有与所述转动轴的轴心一致的光轴；第二聚光透镜，其设置于所述轴承部空间，并设置于所述转动轴的轴心的延长线上；角度检测图形，其设置于所述第一聚光透镜或所述第二聚光透镜中任一方的焦点位置；图像传感器，其设置于所述第一聚光透镜或所述第二聚光透镜中其他任一方的焦点位置，其中，该图像传感器用于检测投影至该图像传感器的所述角度检测图形的投影像，并用于检测该投影像的与所述转动轴的转动相伴的位移。

另外，在本发明的转动角检测装置中，在所述图像传感器上可设定基准位置，从而检测所述角度检测图形相对该基准位置的转动位移量。

另外，在本发明的转动角检测装置中，通过所述图像传感器检测所述角度检测图形，进而基于该角度检测图形，检测角度检测图形图像的中心位置，基于所检测的角度检测图形图像的中心位置与所述图像传感器上的所述基准位置的偏差、和所述第一聚光透镜或所述第二聚光透镜的焦点距离来检测所述转动轴的倾斜角。

另外，在本发明的转动角检测装置中，就所述角度检测图形而言，沿半径方向延伸的线段以规定角距配置于全周，并具有线段图形，该线段图形具有由所述线段构成的环状轨迹。

另外，在本发明的转动角检测装置中，所述角度检测图形具有以该角度检测图形的中心为中心的一个圆或多个同心圆的圆形图形。

另外，在本发明的转动角检测装置中，所述角度检测图形具有多个以多重同心的方式形成的环状轨迹。

另外，在本发明的转动角检测装置中，所述检测线为设定在如下范围的直线：经过所述图像传感器上的所述角度检测图形的中心，在与对圆周进行所需等分的各半径垂直相交的方向上，且按照每个所述轨迹包含于该轨迹。

另外，在本发明的转动角检测装置中，所述检测线为如下方式设定的直线：以穿过所述图像传感器上的所述角度检测图形的中心，并在与对圆周进行所需等分的各半径垂直相交的方向上，且在每个所述轨迹包含于该轨迹的范围的方式设定。

另外，在本发明的转动角检测装置中，所述角度检测图形的检测通过在所述图像传感器上设定检测线，并从扫描该检测线而得到的信号提取所述角度检测图形的检测信号来进行；所述检测线是经过所述图像传感器上的所述角度检测图形的中心，并横穿所述圆形图形的直线。

另外，在本发明的转动角检测装置中，所述检测线是包含于所述轨迹内，并以所述图像传感器上的所述角度检测图形的中心为中心的圆。

另外，本发明的测量装置具备：基台部；架台，其经由具有铅直轴心的第一转动轴以可转动的方式设置于该基台部；望远镜部，其经由具有水平轴心的第二转动轴以可转动的方式设置于该架台；所述第一转动角检测装置，其设置在所述第一转动轴和所述基台部之间；所述第二转动角检测装置，其设置在所述第二转动轴和所述架台之间。