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CN112384754B - 角度检测系统以及角度检测方法 - Google Patents

角度检测系统以及角度检测方法 Download PDF

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CN112384754B CN201980046329.2A CN201980046329A CN112384754B CN 112384754 B CN112384754 B CN 112384754B CN 201980046329 A CN201980046329 A CN 201980046329A CN 112384754 B CN112384754 B CN 112384754B
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Abstract

本发明涉及角度检测系统以及角度检测方法。提供能够对处于远程的测定对象物的角度进行测定的技术。角度检测系统(90)具备安装于测定对象物(14)的编码器图案部(13)、以及测量装置(50)。编码器图案部(13)具备圆柱形状的基座(13A)、以及设置于基座(13A)的外周侧面而示出周向相对于规定的基准方向的角度的编码器图案(13B)，编码器图案(13)具备将入射的光循环反射的反射材料层(120)、以及配置在反射材料层(120)的前面的编码器图案层(130)，该编码器图案层(130)由使第一方向的偏振光成分透射的第一偏振滤波器(130a)以及使与第一方向不同的第二方向的偏振光成分透射的第二偏振滤波器(130b)的组合构成，测量装置(50)具备：朝向编码器图案(13B)出射读取光的读取光发光部(69)；光学地取得编码器图案(13)表示的信息的信息取得部(55)；基于信息来运算测量装置(50)相对于基准方向的角度(θT)的运算控制部(64)；以及第一或者第二偏振滤波器(55B)，配置在从上述读取光发光部(69)出射并被上述编码器图案(13B)反射而向上述信息取得部(55)的受光面入射的光的光路上。

Description

角度检测系统以及角度检测方法
技术领域
本发明涉及角度检测系统以及角度检测方法，更详细地说涉及在测量中使用的角度检测系统以及角度检测方法。
背景技术
以往，作为测定绝对角度的角度检测装置而已知有绝对编码器。(例如，参照专利文献1)。在装置所内置的圆盘上设置符合格雷编码、M系列编码的规则的狭缝等刻度图形、即所谓的绝对编码器图案，通过图像传感器等受光对狭缝照射的光的像，并根据由图像传感器得到的像来运算角位置。
在这样的角度检测装置中，对与圆盘同轴地连接的输入轴相对于圆盘的旋转位移对应的角位置。因此，需要在测定对象物上直接安装具备圆盘、发光元件、受光元件以及控制部的角度检测装置主体来进行测定。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平05－172588号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，在测量的现场，有时想要对处于远程的测定对象物的角度进行测定。例如，在建设等的现场想要对钢架等部件进行远程操作而设置为指定的方向的情况等。因此，要求提出能够对处于远程的测定对象物的角度进行测定的角度检测装置的提出。
本发明是鉴于所述情况而进行的，其目的在于提供能够对处于远程的测定对象物的角度进行测定的技术。
用于解决课题的手段
为了实现上述目的，本发明的一个方式的角度检测系统具备：安装于测定对象物的编码器图案部、以及测量装置，该角度检测系统的特征在于，上述编码器图案部具备圆柱形状的基座、以及设置于该基座的外周侧面而表示周向相对于规定的基准方向的角度的编码器图案，上述编码器图案具备将入射的光循环反射的反射材料层以及配置在该反射材料层的前面的编码器图案层，该编码器图案层由使第一方向的偏振光成分透射的第一偏振滤波器和使与第一方向不同的第二方向的偏振光成分透射的第二偏振滤波器的组合构成，上述测量装置具备：读取光发光部，朝向上述编码器图案出射读取光；信息取得部，光学地取得上述编码器图案表示的信息；运算控制部，基于上述信息对上述测量装置相对于上述基准方向的角度θT进行运算；以及第一或者第二偏振滤波器，配置在从上述读取光发光部出射、并由上述编码器图案反射而向上述信息取得部的受光面入射的光的光路上。
在上述方式中优选为，上述角度信息部通过将上述第一以及第二偏振滤波器沿着周向配置在编码器图案部的外周侧面来表示位图案，上述运算控制部沿着上述编码器图案的周向读取光学地取得的上述信息，并将读取结果转换为位图案，根据上述读取结果确定上述编码器图案的中央位置，将以该中央位置为中央的规定区域所包含的上述位图案与预先设定的位图案与角度的相关进行对比，由此运算出角度。
此外，在上述方式中优选为，上述角度信息部是如下的条形码状的图案：将上述第一偏振滤波器作为宽窄两种宽度的纵线，以示出根据M系列生成的位图案的方式沿着周向配置，在各纵线之间配置第二偏振滤波器。
此外，在上述方式中优选为，通过将反射率不同的第一以及第二反射材料沿着周向配置来构成上述反射材料层，通过上述第一以及上述第二偏振滤波器与上述第一以及上述第二反射材料的组合来表示位图案。
此外，在上述方式中优选为，上述信息取得部是将上述编码器图案表示的信息作为图像而取得的摄像机。
此外，在上述方式中优选为，上述信息取得部是如下的扫描仪：对上述编码器图案发出扫描光，对来自上述编码器图案的反射光进行受光，将上述编码器图案表示的信息作为受光量分布而取得。
此外，在上述方式中优选为，上述测定对象物沿着周向相对于上述基准方向以规定的角度θB安装，上述运算控制部基于上述规定的角度θB以及上述编码器图案的读取角θT，运算出上述测定对象物相对于上述测量装置的角度。
此外，本发明的另一个方式的角度检测方法为，使用编码器图案部和测量装置来检测角度，该编码器图案部具备圆柱形状的基座、以及配置在该基座的外周侧面上并表示周向相对于规定的基准方向的角度的编码器图案，该测量装置具备信息取得部，角度检测方法的特征在于，具备：(a)将上述编码器图案部沿着编码器图案部的周向以规定的角度安装于上述测定对象物的工序；(b)朝向上述编码器图案出射读取光的工序；(c)上述信息取得部光学地取得上述编码器图案表示的信息的工序；以及(d)基于通过(c)工序而取得的信息，运算出上述测量装置相对于上述基准方向的方向角，上述编码器图案具备将入射的光循环反射的反射材料层、以及配置在该反射材料层的前面的编码器图案层，该编码器图案层由使第一方向的偏振光成分透射的第一偏振滤波器、以及使与第一方向不同的第二方向的偏振光成分透射的第二偏振滤波器的组合构成，上述测量装置具备配置在从上述读取光发光部出射并由上述编码器图案反射而向上述信息取得部入射的光的光路上的第一或者第二偏振滤波器。
此外，在本说明书中，“编码器图案”是具有将基准点设为0°的角度信息的花纹，且包括能够通过偏振光检测出的花纹。
此外，在本说明书中，用语“编码器图案的基准方向”是指编码器图案的基准点(0°)的方向。
此外，在本说明书中，用语“测量装置相对于编码器图案的基准方向的周向的角度”是指“将编码器图案部的中心与测量装置连接的直线相对于编码器图案的0°的方向的角度”，该角度是能够通过读取编码器图案而得到的“编码器图案的读取角”。
发明的效果
根据上述构成，能够测定处于远程的测定对象物的角度。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式的角度检测系统以及具备该角度检测系统的测量系统的构成框图。
图2是具备相同方式的角度检测系统的测量系统的外观概略图。
图3是上述测量系统的计测模块的立体图。
图4中(a)是相同方式的角度检测系统的编码器图案部的放大立体图，(b)是表示该编码器图案部的截面构造的图，(c)是将该编码器图案部的编码器图案在基准点切开而展开为平面的图(省略一部分)。
图5中(a)～(c)是说明该方式的角度检测系统的编码器图案部的制造方法的图。
图6是上述计测模块的平面图。
图7中(a)～(c)是表示该方式的角度检测系统的摄像机的构成的例子的图，(c)是包括读取光发光部的图。
图8是上述测量系统的测定点的测定动作的流程图。
图9是使用了该方式的角度检测系统的角度检测的流程图。
图10中(a)是由相同方式的角度检测系统的摄像机取得的编码器图案部周边的风景图像，(b)是通过(a)切出的编码器图案部的放大图像，(c)是表示将(b)在周向上线状地读入并转换为像素值的结果的图表。
图11中(a)以及(b)是说明使用上述测量系统对观察不到的测定点进行测定的情况下的反射目标与测定点之间的位置关系的图。
图12是本方式的角度检测系统的一个变形例的编码器图案的立体图。
图13是本发明的第二实施方式的角度检测系统以及具备该角度检测系统的测量系统的构成框图。
图14是表示该角度检测系统的扫描仪的构成的框图。
图15是使用了该角度检测系统的角度检测的流程图。
图16中(a)是说明该角度检测系统的扫描方向的图，(b)是表示通过扫描而得到的受光量分布的图表。
图17是本发明的第三实施方式的角度检测系统以及具备该角度检测系统的测量系统的构成框图。
图18是使用了该方式的角度检测系统的角度检测的流程图。
图19中(a)～(c)是说明该角度检测系统的摄像机的读入方向的图。
图20是说明本发明的第四实施方式的角度检测系统的编码器图案的图，(a)是表示编码器图案层的图，(b)是表示反射材料层的图，(c)是表示编码器图案部的截面构造的图。(d)是表示将与(c)所示的编码器图案部对应的图像转换为像素值的结果的图。
图21是说明本发明的第五实施方式的角度检测系统的编码器图案的图，(a)是表示编码器图案层的图，(b)是表示反射材料层的图，(c)是表示编码器图案部的截面构造的图。(d)是表示将与(c)所示的编码器图案部对应的图像转换为像素值的结果的图。
具体实施方式
参照附图对本发明的优选实施方式进行说明。在以下的实施方式的说明中，对于相同的构成赋予相同的符号并省略重复的说明。此外，在各图中，为了便于说明而将构成部件适当地放大而示意性地表示，并非反映实际的比率。
1.第一实施方式
1－1.角度检测系统的构成
参照图1～4对第一实施方式的角度检测系统90的构成进行说明。角度检测系统90设置于测量系统100。测量系统100具备计测模块10以及测量装置50。角度检测系统90是对作为测定对象物的距离测定器14的角度进行测定的系统，由计测模块10的编码器图案部13以及测量装置50构成。
测量系统100是用于对于从测量装置50观察不到的测定点P进行测量的系统。如图2、3所示那样，在从测量装置50测量观察不到的测定点P的情况下，作为临时的测定点而设定从测量装置50能够观察到的点Q，使支承部件12的前端12A与点Q抵接并且保持支承部件12的铅垂状态，使距离测定器14在双向箭头B的方向上伸缩而使前端14A与测定点P抵接，进行反射目标11的测定。
如图2、3所示那样，计测模块10具备对反射目标11进行支承的支承部件12，在该支承部件12上安装有编码器图案部13、距离测定器14、倾斜角测定器15、水准器16、控制部17、输入部18以及模块通信部19。
反射目标11例如是将多个三角锥状的棱镜以放射状组合而构成的所谓的全方位棱镜，将从其整周上(360°)入射的光向与其入射方向相反的方向反射。即，反射目标11将来自测量装置50的测距光朝向测量装置50反射。但是，反射目标11不限定于全方位棱镜，也可以使用在测量中使用的通常的棱镜。
支承部件12是具有一定长度地延伸的柱，以其中心轴A通过反射目标11的中心O的方式将反射目标11进行固定支承。
通过短尺圆柱形状的基座13A的侧周面上设置编码器图案13B来构成编码器图案部13。
基座13A例如是金属制或者树脂制的成型体。此外，基座13A以与支承部件12的中心轴A成为同轴的方式，例如，通过使形成在支承部件12的外周的螺纹部(未图示)与形成在基座13A的中心的螺纹孔(未图示)螺合等方法，固定在支承部件12与反射目标11之间。因此，编码器图案部13经由支承部件12而安装于作为测定对象物的距离测定器14。
在图4中，编码器图案13B具备表示角度信息的角度信息部131、以及与角度信息部131的上方邻接并表示编码器图案部的宽度的宽度信息部132。
图4中(b)表示编码器图案部13的外周侧面的截面构造。编码器图案部13在截面构造中具备配置在基座13A的外周侧面的上方的反射材料层120、以及配置在反射材料层120上方的编码器图案层130。
反射材料层120例如是包含反射膜、玻璃珠以及合成树脂、具有将所入射的光朝向光源循环反射的特性的反射物质层。具体地说，能够将在市场上得到的反射棱镜型、封入透镜型、棱镜透镜型等公知的反射板用作为反射材料层。
编码器图案层130是如下层：通过使第一方向的偏振光成分透射并使其他成分衰减的第一偏振滤波器130a、以及使与第一方向不同的第二方向的偏振光成分透射并使其他成分衰减的第二偏振滤波器130b这两种偏振滤波器的组合，形成与角度信息以及宽度信息对应的图案。在此，第二方向优选为与第一方向正交的方向，但不限定于此。
此外，作为偏振滤波器的材料，例如，能够使用使碘化合物分子在聚乙烯醇(PVA)膜中产生吸附取向而制备的偏振膜。
对角度信息部131的图案进行说明。作为一个例子，如图4中(c)所示那样，角度信息部131为，对于具有宽度w1的窄宽度的纵线131a以及具有宽度w2的大宽度的纵线131b，在与纵线131a、131b相当的部分配置第一偏振滤波器130a，并在各纵线之间配置第二偏振滤波器130b，以便将纵线131a设为“0”、纵线131b设为“1”而生成M系列的循环随机数编码，并成为将其以等间距p配置的条形码状的图案。此外，1周被设定为低于循环随机数的1个周期。
编码器图案部13构成为，将从编码器图案部13的中心向基准点RP的方向(以下，称为“编码器图案的基准方向”。)RD设为0°，根据由测量装置50读取的图案而计算出的角度(以下，称为“编码器图案的读取角”。)，与测量装置50的相对于基准方向RD的周向的角度θT、即基准方向RD与从测量装置50连结编码器图案部的中心轴A的直线之间的绝对角度对应。
角度信息部131构成为，能够通过变更其位数来实现所希望的分辨率。
此外，位图案不限定于M系列编码，还能够使用格雷编码、纯二进制编码等位图案，这些编码能够通过公知的方法来生成。但是，当使用M系列编码时，能够不使轨道数增加而使位数增大，能够通过简单的构成来实现较高的分辨率，因此较为有利。
另一方面，宽度信息部132具备具有规定的高度h1的第一带132a以及相同高度的第二带132b。第一带132a、第二带132b分别由第一偏振滤波器130a、第二偏振滤波器130b构成。此外，第一带132a、第二带132b分别遍及编码器图案部13的周向的整周延伸，在从侧面观察时，示出编码器图案部13的宽度。
此外，如图5中(a)～(c)所示那样制造编码器图案部13。
(a)首先，准备短尺的圆筒形状的基座13A。
(b)接下来，在基座13A的外周侧面的整周上作为反射材料层120而粘贴反射板。另一方面，准备如上述那样配置了偏振滤波器130a以及130b的编码器图案层130。编码器图案层130也可以具备聚乙烯对苯二酸盐(PET)层等保护层。
(c)最后，通过PVA系等的粘合剂将编码器图案13B粘贴到反射材料层120的外侧，而形成编码器图案部13。
此外，在图示的例子中，宽度信息部132与角度信息部131的上方邻接地配置。但是，角度信息部131与宽度信息部132之间的位置关系并不局限于此，宽度信息部132也可以配置在角度信息部131的下方。
此外，编码器图案部13与反射目标11的下方邻接地配置(图3)。但是，编码器图案部13与反射目标11之间的位置关系并不局限于此，编码器图案部13也可以被配置为与穿过反射目标11的中心O的支承部件12的中心轴A成为同轴，也可以是其他配置。
即，编码器图案部13也可以配置在反射目标11的上方。此外，编码器图案部13与反射目标11也可以分离地配置。
距离测定器14是数字式的测定棒。距离测定器14构成为，在图3的双向箭头B的方向上伸缩自如。此外，距离测定器14以将支承部件12的中心轴A上的点R作为基点、能够围绕通过点R的水平的H1轴向图3的双向箭头C的方向转动的方式，安装于支承部件12。距离测定器14能够测定其基点R与前端14A之间的距离、即基点R与测定点P之间的距离l，并将测定结果向模块通信部19输出。
此外，距离测定器14的基点R与反射目标11的中心O之间的距离d预先已知。并且，距离测定器14相对于编码器图案13B的基准方向RD的围绕支承部件12的中心轴A的角度θB(参照图6)，在将距离测定器14组装于支承部件12的时刻被测定出，并设为预先已知。
或者，也可以将距离测定器14安装为能够围绕支承部件12的中心轴A旋转，并按照回转式编码器等旋转角测定器来构成为能够进行测定。
在该情况下，与旋转角测定器的0°对应的方向、和将距离测定器14组装于支承部件12时的基准方向RD之间的围绕支承部件12的中心轴的角度，在组装距离测定器14时被求出，并作为修正值而设定于旋转角测定器。如此，旋转角测定器22能够测定出距离测定器14的相对于编码器图案13B的基准方向RD的围绕支承部件12的中心轴A的角度θB。此外，旋转角测定器的测定数据能够向模块通信部19输出。
距离测定器14为，在将距离l的测定结果向模块通信部19输出时，一并将反射目标11的中心O与距离测定器14的基点R之间的距离d以及距离测定器14围绕支承部件12的中心轴A的角度θB的数据向模块通信部19输出。
倾斜角测定器15为倾斜传感器，例如，能够使用使检测光向水平液面入射而根据其反射光的反射角度的变化来检测水平的倾斜传感器，或者根据所封入的气泡的位置变化来检测倾斜的电子气泡管。
倾斜角测定器15与距离测定器14平行地安装于距离测定器14。倾斜角测定器15对距离测定器14相对于距离测定器14的水平面(图3的H1－H2平面)的倾斜角(即铅垂方向的角度)φ进行测定，并将测定结果向模块通信部19输出。
水准器16例如是在圆柱状的容器中封入了气泡和液体的气泡管。水准器16安装于支承部件12，以便能够通过使气泡位于中央的标线内来确认支承部件12的中心轴A的铅垂状态。
控制部17例如是MPU(Micro·Processing·Unit：微处理单元)。控制部17与距离测定器14、倾斜角测定器15、输入部18以及模块通信部19连接。连接可以通过无线通信的机构来进行。控制部17根据从输入部18输入的测定执行等指示，执行距离测定器14以及倾斜角测定器15的测定。此外，将计测数据经由模块通信部19发送至测量装置50。
输入部18例如是按钮开关，通过由作业者U进行按压等，由此输入电源开启/关闭、测定开始等指示。
模块通信部19能够实现计测模块10与测量装置50之间的无线通信。模块通信部19将由计测模块10取得的计测数据发送至测量装置50的通信部57。
另外，在本说明书中，计测数据包括：由距离测定器14取得的距离测定器14的基点R与测定点P之间的距离l；由倾斜角测定器15取得的距离测定器14相对于水平面的倾斜角φ；以及预先已知的反射目标11的中心O与距离测定器14的基点R之间的距离d；以及距离测定器14相对于编码器图案13B的基准方向RD的围绕支承部件12的中心轴A的角度θB。
此外，控制部17、输入部18、以及模块通信部19为，可以如图示的例子那样以适当的方式安装于计测模块10的支承部件，并且也可以如遥控器那样分体地构成。
接着，对测量装置50进行说明。
如图2所示，测量装置50使用三脚架而安装于已知的点，从下方起，具有校平部、设置在该校平部上的基盘部、在该基盘部上水平旋转的托架部2a、以及在托架部2a的中央铅垂旋转的望远镜2b。
测量装置50为全站仪。如图1所示，测量装置50具备EDM51、水平角检测器52、铅垂角检测器53、摄像机55、追踪部56、通信部57、水平旋转驱动部58、铅垂旋转驱动部59、存储部61、输入部62、显示部63、运算控制部64、以及读取光发光部69。EDM51、水平角检测器52、铅垂角检测器53、摄像机55、追踪部56、通信部57、水平旋转驱动部58、铅垂旋转驱动部59、存储部61、输入部62、显示部63、以及读取光发光部69与运算控制部64连接。
水平角检测器52、铅垂角检测器53、通信部57、水平旋转驱动部58、铅垂旋转驱动部59、存储部61、以及运算控制部64收容于托架部2a。输入部62以及显示部63设置在托架部2a的外部。EDM51以及追踪部56收容于望远镜2b，摄像机55安装在望远镜2b的上部。
EDM51具备发光元件、测距光学系统统以及受光元件。EDM51从发光元件出射测距光，通过受光元件对来自反射目标11的反射光进行受光，而对反射目标11进行测距。
水平角检测器52以及铅垂角检测器53是回转式编码器，对由后述的水平旋转驱动部58以及铅垂旋转驱动部59分别驱动的托架部2a以及望远镜2b的围绕旋转轴的旋转角度进行检测，并求出照准光轴A的水平角以及铅垂角。
EDM51、水平角检测器52、以及铅垂角检测器53，形成测量装置50的主要部分即测量部54。
摄像机55作为信息取得部起作用，如图7所示那样，具备光学系统55A、摄像元件55B、以及偏振滤波器55C。
光学系统55A是作为摄像机的公知的光学系统。摄像元件55B例如是CCD传感器、CMOS传感器等图像传感器。偏振滤波器55C是与编码器图案部13的第二偏振滤波器(130b)相同的使第二方向的偏振光成分透射的偏振滤波器。
偏振滤波器55C配置在从读取光发光部69出射并被编码器图案13B反射而向摄像元件55B的受光面55B1入射的光的光路上。因此，偏振滤波器55C可以如图7中(a)所示那样配置在摄像元件55B的受光面55B1的前面，此外也可以如图7中(b)所示那样配置在光学系统55A的前面。或者，也可以如图7中(c)所示那样配置在读取光发光部69的前面。
摄像机55利用摄像元件55B对通过其光学系统55A的光进行受光，并将该光的像取得为图像。因此，摄像机55将编码器图案13B表示的信息作为图像而光学地取得。摄像元件55B与运算控制部64连接，将所取得的图像转换为数字数据，并向运算控制部64输出。
此外，摄像机55与望远镜2b平行地安装在望远镜2b的上部。此外，摄像机55构成为，在由望远镜2b对反射目标11进行照准的状态下，对与反射目标11之间的位置关系被固定的编码器图案部13进行照准。因此，摄像机55也可以构成为，具备旋转驱动部，根据运算控制部64的控制，在进行摄影时能够向上下左右转动。
读取光发光部69具备发光元件，并与EDM51共享光学系统，朝向编码器图案部13出射光。
追踪部56具备出射追踪光的发光元件、以及例如为CCD传感器、CMOS传感器等图像传感器的受光元件，并具备与测距光学系统共享光学要素的追踪光学系统。追踪部56构成为，向追踪对象物(目标)投射与测距光不同波长的红外激光，对来自该追踪对象物的反射光进行受光，基于受光结果来进行追踪对象物的追踪。
在不需要追踪功能的情况下，追踪部56不是必须的而能够省略。此外，在具备追踪部56的情况下，还能够在追踪部56装入摄像机55的功能，而省略独立的摄像机55。
通信部57能够与计测模块10的模块通信部19进行无线通信。通信部57从模块通信部19接收计测数据。
水平旋转驱动部58以及铅垂旋转驱动部59为马达，由运算控制部64控制，分别使托架部2a水平旋转、使望远镜2b铅垂旋转。
存储部61具备ROM(Read·Only·Memory：只读存储器)以及RAM(Random·Access·Memory：随机访问存储器)。
在ROM中储存有测量装置50整体的动作所需要的程序以及数据。这些程序被读出到RAM而开始由运算控制部64执行，进行测量装置50的各种处理。
RAM暂时保持反射目标中心点O的三维位置坐标、测定点P的三维位置坐标、以及用于运算测量装置的方向角θT的数据。
输入部62例如是操作按钮。作业者能够对输入部62输入用于使测量装置50执行的指令、或者进行设定的选择。
显示部63例如是液晶显示器，根据运算控制部64的指令来显示测定结果、运算结果等各种信息。此外，显示通过输入部62用于由作业者进行输入的设定信息、由作业者输入的指令。
此外，也可以将输入部62与显示部63一体构成而成为触摸面板式显示器。
运算控制部64具备CPU(Central·Processing·Unit：中央处理单元)、GPU(Graphical·Processing·Unit：图形处理单元)。运算控制部64进行用于发挥测量装置50的功能的各种处理。具体地说，对旋转驱动部58、59进行控制，由追踪部56进行自动追踪。此外，对EDM51进行控制，取得反射目标的测距数据。此外，根据水平角检测器52、铅垂角检测器53的值，取得反射目标11的测角数据。此外，根据测距数据以及测角数据，运算出反射目标11的中心O的三维位置坐标。此外，对摄像机55进行控制，进行图像的取得。
此外，运算控制部64作为功能部而具备编码器图案读取部65、方向角运算部66以及测定点坐标运算部67。
编码器图案读取部65从由摄像机55取得的图像中识别出编码器图案，将编码器图案13B转换为位图案。
方向角运算部66基于编码器图案读取部65的读取结果，测量装置50相对于运算出编码器图案13B的基准方向RD的方向角θT。
测定点坐标运算部67根据计测模块10的计测数据、测量装置50相对于编码器图案13B的基准方向RD的方向角θT、以及根据测距数据和测角数据运算出的反射目标11的中心O的三维位置坐标O(xp，yp，zp)，运算出测定点P的三维位置坐标P(X，Y，Z)。
各功能部可以构成为软件，也可以由专用的运算电路构成。此外，软件地构成的功能部、与由专用的运算电路构成的功能部也可以混合存在。
1－2.测定点的测量
图8是使用本实施方式的测量系统100对从测量装置50观察不到的测定点P实施测量的情况下的测量装置50以及计测模块10的动作的流程图。
首先，当按压测定开始按钮等而对观察不到的测定点进行测定的模式下的测定开始时，在步骤S101中，测量部54对反射目标11的中心O进行测定。
具体地说，EDM51朝向反射目标11发出测距光，对从反射目标11反射的反射测距光进行受光，而对从测量装置50到反射目标11的距离进行测定。此外，水平角检测器52以及铅垂角检测器53对反射目标11的角度进行测定。
接下来，在步骤S102中，运算控制部64基于在步骤S101中取得的距离数据以及角度数据，通过公知的方法来运算反射目标11的中心O的坐标O(xp，yp，zp)。运算结果存储于存储部61。
接下来，在步骤S103中，摄像机55对望远镜2b的照准方向的图像进行摄像，而读取计测模块10的编码器图案13B。关于编码器图案13B的读取将后述。
接下来，在步骤S104中，运算控制部64基于步骤S103中的编码器图案部13的读取结果，运算出测量装置50相对于编码器图案13B的基准方向RD的方向角θT。运算结果存储于存储部61。
接下来，在步骤S105中，运算控制部64等待从计测模块10接收计测数据。
另一方面，在计测模块10中，计测模块侧作业者U根据来自测量装置侧作业者的信号等，通过对计测模块的测定开始按钮进行按压等而使测定开始。接下来，在步骤S201中，距离测定器14对从距离测定器14的基点R到测定点P的距离l进行测定，并将测定结果数据、和反射目标11的中心O与距离测定器14的基点R之间的距离d、以及支承部件12围绕中心轴的角度θB的数据一起，输送至模块通信部19。
接下来，在步骤S202中，倾斜角测定器15对距离测定器14相对于通过距离测定器14的基点R的水平面的倾斜角φ进行测定，并将测定结果数据输出至模块通信部19。
此外，步骤S201、S202的处理不一定需要按照该顺序进行，可以同时进行、也可以按照相反顺序进行。
接下来，在步骤S203中，模块通信部19作为计测模块10的计测数据，将距离测定器14的基点R与测定点P之间的距离l、距离测定器14相对于水平面的倾斜角φ、反射目标11的中心O与距离测定器14的基点R之间的距离d、以及支承部件12相对于距离测定器14的编码器图案13B的基准方向RD的围绕中心轴A的角度θB，发送至测量装置50。
此外，在距离测定器14的编码器图案13B的相对于基准方向RD的围绕支承部件12的中心轴A的角度θB不固定，而能够通过旋转角测定器进行测定的情况下，在步骤S203以前对角度θB进行测定，并向模块通信部19输出。
此外，关于步骤S203中的数据的发送，不一定需要在步骤S201、S202双方的处理之后对全部计测数据进行发送，也可以在步骤S201、S202分别结束之后，将在各步骤中取得的数据向测量装置50发送。
然后，当从计测模块10发送的计测数据被测量装置50接收时，在步骤S106中，运算控制部64基于计测数据以及测定点方向角θT，运算出测定点坐标P(X，Y，Z)。关于测定点坐标的运算将在之后详细说明。
接下来，在步骤S107中，在测量装置50中，将通过运算而求出的测定点坐标P(X，Y，Z)在显示部63中进行显示并结束测定。
1－3.角度的检测(编码器图案的读取)
图9是角度检测系统90中的角度检测的流程图，表示与上述步骤S103以及步骤S104对应的处理的一个例子。在步骤S103中，当编码器图案的读取开始时，在测量装置50中执行以下的动作。
当开始角度的检测时，在步骤S301中，读取光发光部69对读取光进行发光。接着，在步骤S302中，摄像机55对编码器图案部13周边的风景图像进行摄像。
接下来，在步骤S303中，编码器图案读取部65从所取得的图像中识别出编码器图案部13的范围81并切出为矩形(图10中(b))。
接下来，在步骤S304中，编码器图案读取部65将在步骤S302中切出的编码器图案部13的范围81的图像，沿着编码器图案13B的周向以线状读入。例如，如图10中(b)所示那样，在I～V的位置处进行线状的读入，并转换为像素值。
如上所述，在摄像机55的摄像元件55B的前面配置有与第二偏振滤波器130b相同的偏振滤波器55C。因此，从读取光发光部69发出并被编码器图案部13反射的光中，第二方向的偏振光成分透射偏振滤波器55C，但其他成分的光由于偏振滤波器55C而衰减。
由此，被由第二偏振滤波器130b构成的区域131c以及第二带132b反射的光，透射摄像机55侧的偏振滤波器55C，对应的部分成为较明亮的像。另一方面，被由第一偏振滤波器构成的纵线131a、131b以及第一带132a反射的光，由于摄像机55侧的偏振滤波器55C而衰减，因此对应的部分成为较暗的像。
像素值为，当较暗时、值变小，当较明亮时、值变大。因此，I～V的各位置处的读入的结果(以下，称为“像素列I～V”。)例如能够如图10中(c)那样表示。
关于读入间隔，例如，如图10中(b)所示那样，预先根据在步骤S301中得到的编码器图案部13的图像以及与编码器图案部13相关的已知的信息，概算地计算出图像中的宽度信息部132的第一带132a以及第二带132b的高度h1(图4中(b))以及纵线131a、131b的高度h2(图4中(b))，读入间隔优选被设定为比高度h1小、且比高度h2的1/2短的间隔h3。如此，能够可靠地捕捉到角度信息部131以及宽度信息部132。
接下来，在步骤S305中，从步骤S304的读入结果中提取宽度信息部132的读取结果。具体地说，将成为比规定的阈值小的像素值的部分判断为与第一偏振滤波器130a对应的部分，将比规定的阈值大的像素值的部分判断为与第二偏振滤波器130b对应的部分，将较暗部分和较明亮部分的至少一方的以一定长度连续的像素列判断为宽度信息部132的读取结果。
其结果，可知在图10中(c)中，像素列I以及II相当于宽度信息部132。然后，根据所检测出的编码器图案13B的宽度(编码器图案部13的直径)L，将使L平分的位置确定为编码器图案13B的中心位置A。当具备宽度信息部132时，例如，即使在编码器图案部13的背景为较暗或者较明亮、而编码器图案13B的像与背景的边界线不清楚的情况下，只要检测到至少一方的带，就能够准确地求出编码器图案13B的中心位置。
接下来，在步骤S306中，根据步骤S304中的线状的读入结果，计算出像素列之间的相关，并提取相关性比规定值高的像素列作为角度信息部131的读取结果。
在图10中(c)的例子中，像素列III～V的像素值的图案具有较高的相关性。由此，可知像素列III～V是角度信息部131的读入结果。
然后，将所提取的像素列III～V的像素值在垂直方向上相加而计算出平均值。将其结果小于规定的阈值的部分判断为纵线，并求出各纵线的宽度。接下来，判断所求出的宽度的值对应于窄宽度、大宽度的哪一种纵线，将窄宽度的值读取为位“0”即纵线131a，将大宽度的值读取为位“1”即纵线131b。如此，当从多个像素列中作为平均值而计算出像素值时，例如，即使产生了如像素列IV那样位置错开了的像素列，也能够降低位置错开的影响而提高读取精度。
此外，编码器图案部13为圆柱状，因此纵线宽度w1、w2以及间距p随着从中心远离，而被观察为比实际的宽度窄。例如，在图4中(a)中，中央附近的大宽度的纵线131b1的宽度w2a，被观察为与图4中(b)中的大宽度的纵线131b的宽度(实际的宽度)w2大致相等的宽度。另一方面，离中央部最远的大宽度的纵线131b2的宽度w2b，被观察为比实际的宽度w2窄。关于宽度w1以及间距p也同样。由此，宽度w1以及w2优选为，考虑根据配置不同而所观察到的宽度变化这样的影响，而设定为宽度w1和宽度w2的变化范围不重复。
接下来，转移到步骤S307，方向角运算部66通过将位图案与存储部61所存储的位图案与角度之间的相关进行对比，由此求出相对于编码器图案13B的基准方向RD的周向的角度、即测量装置50相对于基准方向RD的方向角θT；上述位图案是由以在步骤S305中求出的编码器图案13B的中心位置A为中央而向左右延伸的规定宽度R的区域的位图案、即规定宽度R的区域中所包含的规定的位数(例如，10条)的纵线表示(然后，转移到步骤S105)。
此外，作为编码器图案13B的读取动作的另一个例子，也可以如下地进行步骤S306中的角度信息部131的提取：根据步骤S304的周向直线状的图像的读入结果来计算出各像素列的频谱，在空间上的频率的峰值的场所相当于表示位图案的黑纵线的间距p的情况下，将该像素列提取为角度信息部131的数据。
此外，摄像机55侧的偏振滤波器55C也可以不由编码器图案13B的第二偏振滤波器130b、而由第一偏振滤波器130a构成。在该情况下，通过步骤S304的读入而得到的像素列成为与图10(c)上下反转的状态，因此也可以设定为，将像素值大于规定的阈值的部分判断为纵线，而求出各纵线的宽度。
此外，也可以构成为，使摄像机55具备自动聚焦功能，在步骤S101中，与识别为被拍摄体的编码器图案部13的大小相匹配，向广角侧或者窄角侧切换焦距，使编码器图案13B的图像的大小与距离无关地成为恒定。
当如此构成时，能够与从测量装置50到计测模块10的距离无关，而切出与步骤S304中的编码器图案13B的读取相适合的大小的图像，能够防止产生与距离相伴随的读取误差。
如此，根据本实施方式的角度检测系统90，在处于远方的测定对象物安装编码器图案部13，通过测量装置50所具备的摄像机55来读取编码器图案13B，通过测量装置50的运算控制部64进行角度的运算，因此能够不将包括发光装置、图像传感器等在内的比较复杂的角度检测装置主体安装于测定对象物，就能够从远程对处于远程的测定对象物的角度进行测定。
并且，在本实施方式中，也能够通过使编码器图案13B的基准方向与测定对象物之间的角度为预先已知、或者能够测定，由此能够从远程对测量装置与测定对象物之间的角度关系进行测定。
此外，在应用于角度检测系统90的情况下，具备测定对象物即距离测定器14的计测模块10具备模块通信部19，但在仅想要得知测量装置相当于编码器图案13B的基准方向的方向角θT的情况下，不需要这样的通信机构就能够实时地进行角度的测定。
此外，编码器图案部13安装在测定对象物的外侧，因此容易进行安装。并且，编码器图案部13为简单的构造，因此也容易进行制造。
1－4.测定点坐标的运算
接下来，对测定点坐标P(X，Y，Z)的运算方法进行说明。图11中(a)是表示穿过反射目标的中心O以及测量装置50的铅垂平面中的反射目标11的中心O、距离测定器14的基点R以及测定点P之间的关系的图。
此外，图11中(b)是表示水平面中的反射目标11的中心O、距离测定器14的基点R以及测定点P之间的关系的图。
在此，x轴表示从距离测定器14的基点R向测量装置50的方向延伸的水平方向，y轴表示与x轴正交的水平方向，z轴表示支承部件12的中心轴A方向、即铅垂方向。
首先，根据图11中(a)，使用相对于x轴的测定点的角度φ、以及距离测定器14的基点R与测定点P之间的距离l，通过式1求出反射目标的中心O与测定点P之间的x轴方向的距离l’。
此外，反射目标的中心O与测定点P之间的z轴方向的距离通过d+l·来求出。
接着，根据图10中(b)，使用测量装置相对于编码器图案13B的基准方向RD的方向角θT以及距离测定器14相对于编码器图案13B的基准方向RD的方向角θB，通过式2求出测定点P相对于x轴的方向角θ。
θ＝θT+θB……式2
由此，当将测定点P相对于反射目标的中心O的偏移值设为(xo，yo，zo)时，(xo，yo，zo)的值分别通过式3、4、5求出。
xo＝l’＝l·cosφ……式3
yo＝l’·sinθ……式4
zo＝d+l·sinφ……式5
根据如此求出的测定点P的偏移值(xo，yo，zo)以及点O的坐标O(xp，yp，zp)，如式6那样求出点P的坐标P(X，Y，Z)。
P(X，Y，Z)＝(xp+xo，yp+yo，zp+zo)……式6
如此，根据本实施方式的测量系统100，在反射目标的测定的同时，对反射目标与测定点之间的水平角、铅垂角以及距离的关系进行测定，并基于其结果而自动地进行修正运算，即使在无法从测量装置对测定点直接进行照准的情况下，也能够在测量现场实时地确认其坐标。
1－5.变形例1
图12是上述实施方式的一个变形例的编码器图案部13a的立体图。如图12所示那样，编码器图案部13a不具备宽度信息部132。如此，宽度信息部132不是必须的，也可以不具备宽度信息部132。在该情况下，在步骤S303中也可以为，以比角度信息部131的纵线131a、131b的高度h2的一半短的间隔，进行水平方向的直线状的读入，根据其结果对编码器图案13Ba的左右的边界线进行检测，并求出编码器图案13Ba的中心。
但是，当如图4那样具备宽度信息部132时，例如，即使在编码器图案部13的背景较明亮、或者较暗而编码器图案13B与背景之间的边界不清楚的情况下，也能够准确地求出编码器图案13B的中心位置，因此较有利。
2.第二实施方式
2－1.角度检测系统的构成
图13是具备本发明的第二实施方式的角度检测系统290的测量系统200的构成框图。
测量系统200与测量系统100同样具备计测模块10以及测量装置250。但是，不同点在于，测量装置250不具备作为信息取得部其中的摄像机，取而代之具备扫描仪70。因此，角度检测系统290包括安装于距离测定器14的编码器图案部13、扫描仪70、以及具备运算控制部264的测量装置250。
如图14所示那样，扫描仪70具备作为读取光发光部起作用的发光部71、转动镜72、镜旋转驱动部73、镜旋转角检测器74、受光部75以及控制部76，例如，以能够至少围绕铅垂轴进行扫描的方式设置在望远镜2b的上部。
扫描仪70为，从发光部71朝向编码器图案部13作为扫描光而例如发出红外激光，并通过镜旋转驱动部73对转动镜72进行旋转驱动，由此至少在水平方向(编码器图案部13的周向)上使扫描光扫描多次，并通过由光电二极管等构成的受光部75对来自编码器图案13B的反射光进行受光，作为扫描数据而取得受光量分布。即，将编码器图案表示的信息作为受光量分布而光学地取得。
此外，扫描仪70的控制部76与测量装置250的运算控制部264电连接，扫描仪70根据运算控制部264的控制来执行扫描。
受光部75例如是光电二极管。在受光部75的受光面的前面设置有偏振滤波器77，该偏振滤波器77与构成编码器图案13B的第二偏振滤波器130b相同，使第二偏振光成分透射而使其他成分衰减。
但是，关于偏振滤波器77的配置，只要与第一方式的摄像机55的偏振滤波器55C同样，配置在从发光部71出射并被编码器图案13反射而向受光部75的受光面入射的光的光路上即可。因此，可以配置在扫描仪70所具备的未图示的光学系统的前面、也可以配置在发光部71的前面。
2－2.角度的检测(编码器图案的读取)
在使用测量系统200对从测量装置250观察不到的测定点P实施测量的情况下的动作中的、测量装置250相对于编码器图案13B的基准方向RD的方向角θT的检测中，角度检测系统290代替第一实施方式的步骤S301～S307而进行图15的动作。
当开始角度的检测时，在步骤S401中，通过编码器图案读取部265的控制，例如图16中(a)所示那样，扫描仪70使扫描光对编码器图案部13进行扫描。
接下来，在步骤S402中，扫描仪70的受光部作为扫描数据而取得受光量分布，并向编码器图案读取部65输出。
在此，被编码器图案13B反射的光中、被由第一偏振滤波器130a构成的纵线131a、131b以及第一带132a反射的光，是第一方向的偏振光成分，因此由于扫描仪70的偏振滤波器77而衰减。另一方面，被由第二偏振滤波器130b构成的区域131c以及第二带132b反射的光，是与第一方向正交的第二方向的偏振光成分，因此透射扫描仪70的偏振滤波器77。
其结果，I～V的各位置处的受光量分布例如成为图16中(b)那样。所得到的受光量分布示出与第一实施方式中的像素列同样的举动。因此，以下的处理是与第一实施方式中的步骤S305～S307同样的处理。
在步骤S403中，从通过步骤S402取得的受光量分布中提取宽度信息部132的读取结果。
接下来，在步骤S404中，根据通过步骤S402取得的受光量分布，计算出各位置处的受光量分布的相关，将相关性高于规定值的受光量分布提取为角度信息部131的读取结果。
接下来，在步骤S405中，方向角运算部66通过将以在步骤S403中求出的编码器图案13B的中心位置A为中央而向左右延伸的规定宽度R中包含的位图案、即规定宽度R的区域中包含的规定的位数(例如，10条)的纵线所示的位图案、与存储部61所存储的位图案与角度的相关进行对比，由此求出测量装置250相对于编码器图案13B的基准方向RD的方向角θT(然后，转移到步骤S105)。
如此，即使代替摄像机55而使用扫描仪70，也能够起到与实施方式1的角度检测系统90相同的效果。此外，当使用扫描仪70时，使用激光的反射光来读取编码器图案13B，因此受光量变大，即使在远距离、光量较少的状况下的测定中，也能够得到足够的对比度。
此外，当使用扫描仪时，通过多次扫描来进行读取，因此能够根据目的而使扫描次数增加等，使读取精度提高。
3.第三实施方式
如图17所示那样，第三实施方式的角度检测系统390设置于与第一实施方式的测量系统100相同的测量系统300，作为构成要素而包含反射目标11。测量系统300与测量系统100的机械构成相同，因此省略关于机械构成的详细说明。
另一方面，与角度检测系统90相比，在第三实施方式的角度检测系统390中，角度检测中的动作如以下那样不同。图18是第三实施方式的角度检测系统中的角度检测的流程图。
当开始角度的检测时，在步骤S501中，与步骤S301同样，摄像机55取得包括编码器图案部13的编码器图案部13周边的风景图像80。
接下来，在步骤S502中，编码器图案读取部65基于在步骤S101中取得的反射目标11的测距数据、以及存储部61所存储的已知的编码器图案部13的尺寸，对图像中的编码器图案13B的范围81进行确定，并切出为矩形。于是，能够将图像切出成对于编码器图案的读取最佳的大小，读取精度提高。
接下来，在步骤S503中，基于在步骤S101中取得的反射目标的测角数据，来设定读入方向。这是考虑到摄像机55与编码器图案部13之间的铅垂方向的位置关系对在图像中出现的编码器图案部13的观察方式产生的影响。
具体地说，在摄像机55处于比编码器图案部13高的位置的情况下，如图19中(a)所示那样，被观察为向下凸出地弯曲的形状，在摄像机55处于比编码器图案部13低的位置的情况下，如图19中(b)所示那样，被观察为向上凸出地弯曲的形状。其结果，有可能读入变得不完全、或者所读取的图案的宽度产生不同。
因此，预先对与测角数据对应的编码器图案部的侧面形状进行计算，将计算结果存储于存储部61，在步骤S503中，基于在步骤S101中取得的测角数据，求出所取得的图像中的编码器图案部13的侧面形状，与侧面形状对应地以与底面或者上表面的外周边缘平行的方式设定读入方向。例如，在编码器图案部13的图像为图19中(a)所示那样的状态的情况下，如图19中(c)的Ia～Va所示那样，以与底面或者上表面的外周边缘平行的方式设定为以曲线状读入。
接下来，在步骤S504中，编码器图案读取部65将在步骤S502中切出的编码器图案13B的范围81的图像，在编码器图案部13的周向上以线状读入。在此，基于反射目标11的测距数据以及存储部61所存储的已知的编码器图案部13的尺寸，与编码器图案部的尺寸以及步骤S303同样地，将读入的间隔h3设定为比高度h1小、且比高度h2的1/2短的间隔h3。于是，能够准确地求出能够可靠地捕捉宽度信息部132以及角度信息部131的间隔，读取精度提高。
接下来，在步骤S505中，从步骤S504的读入结果中提取宽度信息部132的读取结果。具体地说，在成为比规定的阈值小的像素值的黑色部分以及成为比规定的阈值大的像素值的白色部分的至少一方，根据在步骤S101中取得的反射目标11的测距数据以及已知的编码器图案部的尺寸计算出的、以与编码器图案部的直径L相当的长度连续的情况下，判断为该像素列相当于宽度信息部132。
接下来，在步骤S506中，与步骤S305同样，从步骤S504的读入结果中提取与角度信息部131对应的像素列。
然后，转移到步骤S507，与步骤S306同样，方向角运算部66求出测量装置50相当于编码器图案13B的基准方向RD的方向角θT(然后，转移到步骤S105)。
如此，如果在角度检测系统具备反射目标，作为测量装置而使用全站仪，则能够基于由全站仪测定出的距离来进行图像的切出、读入方向等的设定，因此读入的精度提高。
在本实施方式中，也可以如日本特开2016－138802号公报所公开的那样，将摄像机55构成为，进一步具备与测量部的光学系统共享光学系统的窄角摄像机，对应于基于由测量部取得的测距数据而计算出的反射目标11的距离，能够对摄像机55与窄角摄像机进行切换。
根据上述构成，能够与从测量装置50到计测模块10的距离无关地切出适合于步骤S302中的编码器图案13B的读取的大小的图像，能够防止产生与距离相伴随的读取误差。
此外，与第二实施方式同样，在本实施方式也可以代替摄像机55而使用扫描仪70。
4.第四实施方式
图20是说明第四实施方式的角度检测系统(未图示)的编码器图案的角度信息部431的构成的图。除了编码器图案的角度信息部431以外，本实施方式的角度检测系统的机械构成与第一实施方式的角度检测系统90相同，因此省略其详细的说明。
如图20中(c)所示那样，角度信息部431在截面构造中，具备配置在基座413A的外周侧面上的反射材料层420以及配置在反射材料层420上的编码器图案层430。
作为反射材料层420的材质，能够使用与第一实施方式同样的能够在市场得到的循环反射板等。反射材料层420是将两种反射材料420a以及420b组合而构成的。反射材料420a与420b，例如由于保护表面的树脂层的不同等而反射率不同，例如，前者的反射率较低而后者的反射率较高。
另一方面，在编码器图案层430中，与第一实施方式同样，使第一方向的偏振光成分透射的第一偏振滤波器430a以及使与第一方向正交的第二方向的偏振光成分透射的第二偏振滤波器430b，分别以等宽度、以在周向上连续的方式，以等间距p配置。
然后，编码器图案层的各偏振滤波器与反射板的位置一致。
与第一实施方式同样，在摄像机55的摄像元件55B的前面配置有与第二偏振滤波器430b相同的偏振滤波器55C。其结果，根据反射材料层420的反射材料与编码器图案层430的偏振滤波器的组合，通过摄像机55取得的图像的像素值示出表1以及图20中(d)所示那样的像素值。
[表1]
表1由于反射材料与偏振滤波器的组合而引起的像素值的不同
如此，根据反射材料与偏振滤波器的组合，示出3种像素值。因此，首先，以与编码器图案相对于基准方向的角度对应的方式，示出基于位“－1”、“0”、“1”这3个值的M系列的编码图案。然后，对与3种像素值的值相对应的反射材料与偏振滤波器的组合分配位“－1”、“0”、“1”，并以示出编码图案的方式配置反射材料420a、420b以及偏振滤波器430a、430b，而构成编码器图案413B。
由此，即使根据反射材料与偏振滤波器的组合的不同来形成编码器图案，也可以与实施方式1同样地起到从远程对测定对象物的角度进行测定这样的效果。
并且，根据本实施方式，能够对1个间距分配2个值，因此与对1个间距分配一个值的情况相比较，即便是相同的分辨率也能够缩短读取宽度R。即，能够读取编码器图案部的接近中心轴A的区域，因此难以受到根据配置而观察到的图案的间距、宽度发生变化这样的基于编码器图案部的形状的影响。并且，并不是减小间距，因此也不会产生由于图案变得细小而引起的对读取精度的负面影响。
5.第五实施方式
图21是说明第五实施方式的角度检测系统(未图示)的编码器图案513B的角度信息部531的构成的图。处于角度信息部531以外，本实施方式的角度检测系统的机械构成与第一实施方式的角度检测系统90相同，因此省略其详细的说明。
如图21中(a)所示那样，角度信息部531的编码器图案层530包括：第一偏振滤波器，使第一方向的偏振光成分透射，使与第一方向正交的第二方向的偏振光成分衰减；以及第二偏振滤波器，使第二方向的偏振光成分透射，使第一方向的偏振光成分衰减。在编码器图案层530中，与第一实施方式的编码器图案层130同样地构成为，将与具有宽度w1的窄幅的纵线对应的第一偏振滤波器530a、以及与具有宽度w2的宽幅的纵线对应的第一偏振滤波器530a等间距p地配置，在第一偏振滤波器之间配置第二偏振滤波器。
此外，如图21中(b)所示那样，与反射材料层420同样，反射材料层520由反射率不同的两种反射材料520a、520b构成。例如，前者的反射率较低而后者的反射率较高。
如图21中(c)所示那样，反射材料为，在编码器图案层530的第二偏振滤波器530b、第一偏振滤波器530a的下方配置反射材料520a或者520b的任一种。
此外，在摄像机55的摄像元件55B的前面，与第四实施方式相反，配置有与第一偏振滤波器530a相同的偏振滤波器55C。其结果，根据反射材料层520的反射材料与编码器图案层530的偏振滤波器的组合，由摄像机55取得的图像的像素值示出表2以及图21中(d)所示那样的像素值。
[表2]
表2由于反射材料与偏振滤波器的组合而引起的像素值的不同
以等间距p配置的第一偏振滤波器530a具有a、b这2种像素值的值。此外，第一偏振滤波器530a具有w1、w2这两种宽度，因此宽度与像素值的组合具有图21中(d)所示的4种图案。因此，首先，以与编码器图案相对于基准方向的角度对应的方式，生成基于位“0”、“1”、“2”、“3”这4个值的M系列的位图案。然后，将基于第一偏振滤波器530a的宽度与像素值的组合的4个图案分配给位“0”、“1”、“2”、“3”，并以表示位图案的方式配置反射材料520a、520b以及偏振滤波器530a、530b而构成编码器图案513B的角度信息部531。
如此，通过将宽度不同的偏振滤波器与反射强度不同的反射材料组合，也能够构成编码器图案的角度信息部531，能够起到与第一实施方式的角度检测装置同样的效果。
以上，对本发明的优选实施方式进行了说明，但上述实施方式以及实施例是本发明的一个例子，能够基于本领域技术人员的知识将各个构成组合，这样的方式也包含于本发明的范围。
符号的说明
11反射目标
14距离测定器(测定对象物)
13、13a编码器图案部
13A、413A、513A基座
13B、413B、513B编码器图案
19 模块通信部
50、250 测量装置
55摄像机(信息取得部)
55C 偏振滤波器
57 通信部
64、264 运算控制部
69 读取光发光部
70扫描仪(信息取得部)
71扫描仪的发光部(读取光发光部)
77偏振滤波器
90、290、390角度检测系统
120、420、520反射材料层
130、430、530编码器图案层
130a、430a、530a第一偏振滤波器
130b、430b、530b第二偏振滤波器
131、431、531角度信息部

Claims (8)

1.一种角度检测系统，具备安装于测定对象物的编码器图案部、以及测量装置，其特征在于，
上述编码器图案部具备圆柱形状的基座、以及具备设置于该基座的外周侧面而表示周向相对于规定的基准方向的角度的角度信息部的编码器图案，
上述编码器图案具备将入射的光循环反射的反射材料层以及配置在该反射材料层的前面的编码器图案层，该编码器图案层由使第一方向的偏振光成分透射的第一偏振滤波器和使与第一方向不同的第二方向的偏振光成分透射的第二偏振滤波器的组合构成，
上述测量装置具备：读取光发光部，朝向上述编码器图案出射读取光；信息取得部，光学地取得上述编码器图案表示的信息；运算控制部，基于上述信息对上述测量装置相对于上述基准方向的角度θT进行运算；以及第一或者第二偏振滤波器，配置在从上述读取光发光部出射、并由上述编码器图案反射而向上述信息取得部的受光面入射的光的光路上，
上述运算控制部沿着上述编码器图案的周向读取光学地取得的上述信息，并将读取结果转换为位图案，根据上述读取结果检测上述编码器图案的宽度或上述编码器图案的左右的边界，确定上述编码器图案的中央位置，将以该中央位置为中央的规定区域所包含的上述位图案与预先设定的位图案与角度的相关进行对比，由此运算出角度。
2.如权利要求1所述的角度检测系统，其特征在于，
上述角度信息部通过将上述第一以及第二偏振滤波器沿着周向配置在编码器图案部的外周侧面来表示位图案。
3.如权利要求1或2所述的角度检测系统，其特征在于，
上述角度信息部是如下的条形码状的图案：将上述第一偏振滤波器作为宽窄两种宽度的纵线，以示出根据M系列生成的位图案的方式沿着周向配置，在各纵线之间配置第二偏振滤波器。
4.如权利要求1或2所述的角度检测系统，其特征在于，
通过将反射率不同的第一以及第二反射材料沿着周向配置来构成上述反射材料层，
通过上述第一以及上述第二偏振滤波器与上述第一以及上述第二反射材料的组合来表示位图案。
5.如权利要求1或2所述的角度检测系统，其特征在于，
上述信息取得部是将上述编码器图案表示的信息作为图像而取得的摄像机。
6.如权利要求1或2所述的角度检测系统，其特征在于，
上述信息取得部是如下的扫描仪：对上述编码器图案发出扫描光，对来自上述编码器图案的反射光进行受光，将上述编码器图案表示的信息作为受光量分布而取得。
7.如权利要求1或2所述的角度检测系统，其特征在于，
上述测定对象物沿着周向相对于上述基准方向以规定的角度θB安装，上述运算控制部基于上述规定的角度θB以及上述编码器图案的读取角θT，运算出上述测定对象物相对于上述测量装置的角度。
8.一种角度检测方法，使用编码器图案部和测量装置来检测角度，该编码器图案部具备圆柱形状的基座、以及具备配置在该基座的外周侧面上并表示周向相对于规定的基准方向的角度的角度信息部的编码器图案，该测量装置具备信息取得部，其特征在于，具备：
(a)将上述编码器图案部沿着编码器图案部的周向以规定的角度安装于测定对象物的工序；
(b)朝向上述编码器图案出射读取光的工序；
(c)上述信息取得部光学地取得上述编码器图案表示的信息的工序；以及
(d)基于通过(c)工序而取得的信息，运算出上述测量装置相对于上述基准方向的方向角，
上述编码器图案具备将入射的光循环反射的反射材料层、以及配置在该反射材料层的前面的编码器图案层，该编码器图案层由使第一方向的偏振光成分透射的第一偏振滤波器、以及使与第一方向不同的第二方向的偏振光成分透射的第二偏振滤波器的组合构成，
上述测量装置具备配置在从读取光发光部出射并由上述编码器图案反射而向上述信息取得部入射的光的光路上的第一或者第二偏振滤波器，
运算控制部沿着上述编码器图案的周向读取光学地取得的上述信息，并将读取结果转换为位图案，根据上述读取结果检测上述编码器图案的宽度或上述编码器图案的左右的边界，确定上述编码器图案的中央位置，将以该中央位置为中央的规定区域所包含的上述位图案与预先设定的位图案与角度的相关进行对比，由此运算出角度。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5819207A (en) * 1995-12-11 1998-10-06 Mitsubishi Precision Co., Ltd. Relative angle detecting system and virtual reality providing system using the same
US20090024325A1 (en) * 2007-07-19 2009-01-22 Scherzinger Bruno M AINS enhanced survey instrument
CN104254755A (zh) * 2013-09-10 2014-12-31 王勇 光学测量系统、光学测量方法及光学测量标尺
CN105333858A (zh) * 2014-08-04 2016-02-17 株式会社拓普康 角度检测装置、测量装置
CN105683718A (zh) * 2013-11-05 2016-06-15 日本精工株式会社 光学式编码器单元以及光学式编码器
JP2016146791A (ja) * 2015-02-13 2016-08-18 みのる産業株式会社 土の混合撹拌装置
JP7139942B2 (ja) * 2018-12-27 2022-09-21 三菱電機株式会社 給湯装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6080707A (ja) * 1983-10-07 1985-05-08 Toshihiro Tsumura 傾斜角度計測装置
JP3184939B2 (ja) 1991-12-26 2001-07-09 株式会社ソキア アブソリュートエンコーダ
JPH07139942A (ja) * 1993-11-12 1995-06-02 Wacom Co Ltd 測量装置
JP6438311B2 (ja) 2015-01-27 2018-12-12 株式会社トプコン 測量システム、測量方法、測量機及び測量用反射ターゲット
JP6433343B2 (ja) * 2015-01-28 2018-12-05 株式会社トプコン 三次元位置計測システム
JP6982424B2 (ja) * 2017-07-14 2021-12-17 株式会社トプコン 測量システム
JP2019105515A (ja) * 2017-12-12 2019-06-27 株式会社トプコン ターゲット装置、測量方法、測量装置およびプログラム
JP7275439B2 (ja) * 2018-09-28 2023-05-18 株式会社トプコン 測量システム、スキャナ装置、および測量方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5819207A (en) * 1995-12-11 1998-10-06 Mitsubishi Precision Co., Ltd. Relative angle detecting system and virtual reality providing system using the same
US20090024325A1 (en) * 2007-07-19 2009-01-22 Scherzinger Bruno M AINS enhanced survey instrument
CN104254755A (zh) * 2013-09-10 2014-12-31 王勇 光学测量系统、光学测量方法及光学测量标尺
CN105683718A (zh) * 2013-11-05 2016-06-15 日本精工株式会社 光学式编码器单元以及光学式编码器
CN105333858A (zh) * 2014-08-04 2016-02-17 株式会社拓普康 角度检测装置、测量装置
JP2016146791A (ja) * 2015-02-13 2016-08-18 みのる産業株式会社 土の混合撹拌装置
JP7139942B2 (ja) * 2018-12-27 2022-09-21 三菱電機株式会社 給湯装置

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