JP2000008771A - Cutting edge position detecting device of excavator and excavating direction control device - Google Patents

Cutting edge position detecting device of excavator and excavating direction control device

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JP2000008771A
JP2000008771A JP17847898A JP17847898A JP2000008771A JP 2000008771 A JP2000008771 A JP 2000008771A JP 17847898 A JP17847898 A JP 17847898A JP 17847898 A JP17847898 A JP 17847898A JP 2000008771 A JP2000008771 A JP 2000008771A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To surely detect a cutting edge position in long distance and dissolve the possibility of work interruption caused by a device failure in a cutting edge position detecting device equipped at a propulsion excavator propelling a lead pipe provided with a drilling head (cutting edge) at the front end, from a start pit toward an arrival pit and collimating a target disposed at the drilling head, by a telescope of a theodolite on the start pit side to detect the position. SOLUTION: A reflection target 4 formed of a prism sheet is disposed at the base end of a drilling head 3. A laser projection system 10 is provided to project light into lead pipes 2, 2,... along the optical axis of a telescope 6 and to irradiate the reflection target 4. An image of the telescope 6 is taken into a CCD camera and transferred to a personal computer 12 to detect the center position and cutting edge position of the drilling head 3 by image processing. On the basis of the detected positions of the drilling head 3, a control device 31 controls the operation of a propulsion excavator to automatically correct the excavating direction.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば水道管の埋
設工事等に用いられる推進掘削機において、土中を前進
する推進管前端の切刃の位置を検出する切刃位置検出装
置と、その装置を用いて、推進管の進む掘削方向を目標
方向に修正する掘削方向管理装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cutting blade position detecting device for detecting the position of a cutting blade at the front end of a propulsion pipe that advances in the soil, for example, in a propulsion excavator used for burying water pipes, and the like. The present invention relates to a digging direction management device that corrects a digging direction of a propulsion pipe to a target direction by using the device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、水道管やガス管等、比較的小
口径な管の埋設工事では、いわゆる小口径管推進工法が
一般に用いられている。この工法では、まず管を埋設す
る地盤に発進坑及び到達坑の2つの縦坑を堀り、次に発
進坑の内部から到達坑に向かって土中を掘削しつつ管を
埋設していくので、交通量の多い都市部のように開削工
事の難しい状況でも、交通の妨げになり難いという長所
がある。また、この工法には、圧入方式、オーガー方
式、ボーリング方式等の種々の方式が地盤の土質や埋設
管の種類等に対応して確立されており、その中から最適
な方式を採用することができる。
2. Description of the Related Art Conventionally, a so-called small-diameter pipe propulsion method has been generally used for burying relatively small-diameter pipes such as water pipes and gas pipes. In this method, first, two vertical shafts, a starting shaft and a reaching shaft, are dug in the ground where the pipes are to be buried, and then the pipes are buried while excavating the soil from inside the starting shaft toward the reaching shaft. However, there is an advantage that it is hard to hinder traffic even in a situation where digging work is difficult such as in an urban area with heavy traffic. In this method, various methods such as press-fitting method, auger method, and boring method have been established according to the soil properties of the ground and the type of buried pipes. it can.

【0003】具体的に、スピーダ工法といわれる仮管併
用式2工程方式について図2を参照して説明すると、こ
の工法では、まず、発進坑H1内に油圧式の推進掘削機
1を設置し、この推進掘削機1に取り付けたリード管
(推進管)2を油圧機構により回転させながら推し進
め、該リード管2前端部の掘削ヘッド3により土中を圧
密させながら到達坑H2に向かって前進させるととも
に、リード管2の後端部に次々に別のリード管2,2,
…を継ぎ足していって、到達坑H2まで貫通させる(同
図(a)参照)。
[0003] More specifically, referring to FIG. 2, a temporary pipe combined type two-step method called a speeder method will be described. In this method, first, a hydraulic propulsion excavator 1 is installed in a starting pit H1. The lead pipe (propulsion pipe) 2 attached to the propulsion excavator 1 is pushed forward while being rotated by a hydraulic mechanism, and is advanced toward the reaching pit H2 while consolidating the soil by the excavation head 3 at the front end of the lead pipe 2. , One after the other at the rear end of the lead tube 2,
Are added and penetrated to the reaching shaft H2 (see FIG. 7A).

【0004】次に、最後尾のリード管2の後端部に埋設
管35、先頭カッター36及びスクリューコンベア37
を接続し、これらを前記リード管22,22,…と同様
に回転させて、先頭カッター36により土中を掘削しな
がら推し進める。すなわち、発進坑H1側で埋設管3
5,35,…及びスクリューコンベア37,37,…を
順に継ぎ足す一方、到達坑H2側でリード管2,2,…
を回収しながら、到達坑H2へ向かって埋設管35,3
5,…を前進させる。その際、前記先頭カッター36に
より掘削された排土はスクリューコンベア37,37,
…により後続の埋設管35,35,…内を経由して排出
される(同図(b)参照)。そして、先頭の埋設管35
が到達坑H2に達すれば、該到達坑H2側で先頭カッタ
ー36を回収する一方、発進坑H1側で埋設管35,3
5,…内のスクリューコンベア37,37,…を引き抜
いて順次回収し、その後、埋設管35,35,…内を清
掃して工事を終了する(同図(c)参照)。
Next, a buried pipe 35, a leading cutter 36 and a screw conveyor 37 are provided at the rear end of the last lead pipe 2.
Are rotated in the same manner as the lead pipes 22, 22,. That is, the buried pipe 3
, And screw conveyors 37, 37,... Are sequentially added, while the lead pipes 2, 2,.
While collecting the buried pipes 35, 3 toward the arrival pit H2.
Advance 5, ... At this time, the soil excavated by the leading cutter 36 is removed by screw conveyors 37, 37,
Are discharged through the subsequent buried pipes 35, 35,... (See FIG. 3B). And the top buried pipe 35
Reaches the reaching shaft H2, the leading cutter 36 is collected on the reaching shaft H2 side, and the buried pipes 35, 3 are recovered on the starting shaft H1 side.
The screw conveyors 37, 37,... Are pulled out and sequentially collected, and then the inside of the buried pipes 35, 35,.

【0005】このようにスピーダ工法においては、発進
坑H1から出発したリード管2,2,…を必ず到達坑H
2に至らしめることが極めて重要であるが、土中を前進
する掘削ヘッド3は上下左右の地盤からアンバランスな
力を受けるので、放っておけば徐々に目標方向からずれ
ていってしまう。そこで、通常、前記掘削ヘッド3の位
置を検出する位置検出装置を用いて、該掘削ヘッドが目
標方向から離れないように常に監視し、かつ修正するこ
とが行われている。
As described above, in the speeder method, the lead pipes 2, 2,...
Although it is extremely important to reach 2, the excavating head 3 that advances in the soil receives an unbalanced force from the upper, lower, left, and right grounds, so that if it is released, it will gradually deviate from the target direction. Therefore, usually, a position detecting device for detecting the position of the excavating head 3 is used to constantly monitor and correct the excavating head so as not to leave the target direction.

【0006】そして、一般に、前記位置検出装置として
は、掘削ヘッドに設けたターゲットとそのターゲットを
視準するセオドライト(経緯儀)とが用いられている。
すなわち、例えば図9に示すように、リード管内に臨む
掘削ヘッド3の後端面には、9個のLED(発光ダイオ
ード)39,39,…が十文字状に配置されていて、そ
のうちの中心位置のLED39は黄色に発光し、また、
掘削ヘッド3の刃先位置(同図の上方位置)に対応する
LED39は赤色に発光し、さらに、それ以外のLED
39,39,…は緑色に発光するものとされている。
[0006] Generally, as the position detecting device, a target provided on a drilling head and a theodolite for collimating the target are used.
That is, as shown in FIG. 9, for example, nine LEDs (light emitting diodes) 39, 39,... LED 39 emits yellow light, and
The LED 39 corresponding to the cutting edge position of the excavating head 3 (upper position in the figure) emits red light, and further, other LEDs
39, 39,... Emit green light.

【0007】一方、セオドライト(図2参照)は発進坑
H1内に設置され、最後尾のリード管2の後端部から管
の軸線に沿って内部を見通して、前記LED39,3
9,…からなるターゲットを視準できるようになってい
る。すなわち、オペレータがターゲットの位置によって
異なるLEDの発光色の違いに基づいて掘削ヘッドの中
心位置及びその刃先位置を容易に認識できるようにして
いる。
On the other hand, the theodolite (see FIG. 2) is installed in the starting pit H1, and the LEDs 39, 3 are viewed from the rear end of the rearmost lead tube 2 along the axis of the tube.
The target consisting of 9,... Can be collimated. That is, the operator can easily recognize the center position of the excavation head and the position of the cutting edge thereof based on the difference in the emission color of the LED depending on the position of the target.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、掘削
機の性能向上によって管の最大推進距離が延び、発進坑
H1から到達坑H2までの間隔を従来よりも大幅に長く
設定できるようになりつつある。そうすると、地面に掘
る縦坑の数をかなり減らすことができるので、工事期間
の短縮及びコスト低減のために著しく優れた効果が得ら
れ、しかも、工事が交通の妨げになることも一層少なく
なることが期待される。
By the way, in recent years, the maximum propulsion distance of the pipe has been extended due to the improvement of the performance of the excavator, and the interval from the starting pit H1 to the reaching pit H2 has been able to be set much longer than before. is there. By doing so, the number of shafts to be dug on the ground can be significantly reduced, so that a remarkably excellent effect can be obtained for shortening the construction period and cost, and furthermore, the construction will not hinder the traffic further. There is expected.

【0009】しかしながら、前記従来の切刃位置検出装
置では、発進坑H1と到達坑H2との間隔が長くなっ
て、ターゲットのセオドライトからの距離が遠くなる
と、それに伴い望遠鏡視野内のターゲット像が小さくな
って、その視認性が急速に低下するのは避けられない。
そのため、オペレータは掘削ヘッドの中心位置や刃先位
置を認識できなくなって、掘削方向を正確に修正するこ
とは困難になる。
However, in the conventional cutting blade position detecting device, when the distance between the starting pit H1 and the reaching pit H2 becomes longer and the distance of the target from the theodolite becomes longer, the target image in the telescope field of view becomes smaller accordingly. As a result, it is inevitable that the visibility is rapidly reduced.
Therefore, the operator cannot recognize the center position and the cutting edge position of the excavation head, and it becomes difficult to correct the excavation direction accurately.

【0010】これに対し、望遠鏡の倍率を上げて、ター
ゲットの像を拡大することも考えられるが、そのように
すると、像全体がぼけて見え難くなってしまうことが多
く、しかも、像の明るさが低下するので、視認性はあま
り改善されない。また、LEDの発光量を増大させて像
の明るさを高めても、望遠鏡視野内が全体として明るく
なるだけで、像のコントラストはあまり向上しない。
On the other hand, it is conceivable to enlarge the image of the target by increasing the magnification of the telescope, but in such a case, the entire image is often blurred and difficult to see, and the brightness of the image is increased. , The visibility is not much improved. In addition, even if the brightness of the image is increased by increasing the light emission amount of the LED, only the entire field of view of the telescope becomes bright, and the contrast of the image is not significantly improved.

【0011】さらに、前記従来の切刃位置検出装置で
は、掘削ヘッドにLEDを設けて発光させるようにして
いるので、該掘削ヘッドの振動や発熱によって電気回路
の導通不良やLEDの故障が発生する虞れもある。そし
て、その場合には、土中に深く入り込んだ掘削ヘッドを
回収して修理することが極めて困難なので、工事を正常
に進めることが実質的に不可能になってしまう。
Further, in the above-mentioned conventional cutting edge position detecting device, an LED is provided on the excavating head so as to emit light, so that the vibration or heat generation of the excavating head causes a defective conduction of an electric circuit or a failure of the LED. There is a fear. In such a case, it is extremely difficult to recover and repair the excavating head that has penetrated deep into the soil, so that it is practically impossible to proceed with the construction normally.

【0012】本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、切刃位置検出装置の
構成に工夫を凝らして、従来までは検出できなかった遠
距離の切刃位置を確実に検出できるようにするととも
に、装置の故障による工事中断の虞れを解消することに
ある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned points, and an object of the present invention is to elaborate the configuration of a cutting edge position detecting device so as to detect a long-distance cutting edge which could not be detected until now. An object of the present invention is to make it possible to reliably detect a position and to eliminate a possibility of work being interrupted due to a failure of a device.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の解決手段では、切刃位置を表すターゲット
として、入射する光をその逆進方向に反射させる逆進反
射手段を用いるとともに、推進管の後端側から望遠鏡の
光軸に沿って投光して、前記ターゲットを照射するよう
にした。
In order to achieve the above object, according to the present invention, as a target indicating a cutting edge position, a retroreflecting means for reflecting incident light in the backward direction is used. Then, light was projected from the rear end side of the propulsion tube along the optical axis of the telescope to irradiate the target.

【0014】具体的には、請求項1記載の発明では、前
端部に土中を掘削する切刃が設けられた推進管を有し、
該推進管を前端の切刃が目標方向に向かって延びるよう
に配置しかつ後端側から前側に推し進めながら掘削する
ようにした掘削機における前記切刃の位置を検出する切
刃位置検出装置を前提とする。そして、前記切刃の後端
部に少なくとも推進管の軸心位置と対応するように設け
られたターゲットと、前記推進管の後端部近傍に設置さ
れ、前記ターゲットを視準して前記目標方向に対する切
刃の位置を計測する経緯儀とを備えており、前記ターゲ
ットは、入射する光をその逆進方向に反射させる逆進反
射手段により構成され、かつ前記推進管の後端部近傍に
は、前記経緯儀の望遠鏡の光軸に沿って管内に投光して
前記ターゲットを照射する投射光学系が設けられている
構成とする。
Specifically, the invention according to claim 1 includes a propulsion pipe provided with a cutting blade for excavating in the soil at a front end thereof,
A cutting blade position detecting device for detecting the position of the cutting blade in an excavator in which the propulsion pipe is arranged so that a cutting edge at a front end extends in a target direction and excavates while pushing the propulsion pipe from a rear end side to a front side. It is assumed. And a target provided at the rear end of the cutting blade so as to correspond at least to the axial center position of the propulsion pipe; and a target installed near the rear end of the propulsion pipe, collimating the target and setting the target direction. And a theodolite for measuring the position of the cutting blade with respect to the target, the target is constituted by retroreflecting means for reflecting incident light in the backward direction, and near the rear end of the propulsion tube. And a projection optical system for projecting light into the tube along the optical axis of the telescope of the theodolite and irradiating the target.

【0015】ここで、逆進方向とは、反射された光線が
それ自身の上に重ね合わされる方向、言い換えれば反転
する前に通った同じ経路を逆にたどって進む方向をい
い、このように光線を反転させる逆進反射手段として
は、例えばコーナーキューブプリズム等を用いればよ
い。
Here, the backward direction refers to the direction in which the reflected light beam is superimposed on itself, in other words, the direction in which the reflected light beam travels in the reverse direction along the same path that passed before inversion. For example, a corner cube prism or the like may be used as the retroreflecting means for inverting the light beam.

【0016】前記の構成によれば、投射光学系からの光
は望遠鏡の光軸に沿ってターゲットとしての逆進反射手
段に入射し、該逆進反射手段によって逆進方向に反射さ
れて、望遠鏡の光軸に沿って戻ってくる。すなわち、前
記逆進反射手段からの反射光は殆ど全て望遠鏡の対物レ
ンズに入射することになるので、望遠鏡視野内のターゲ
ット(逆進反射手段)の像は極めてコントラストの高い
ものになる。このことで、従来までは検出できなかった
遠距離の切刃位置を確実に検出できる。
According to the above arrangement, the light from the projection optical system enters the retroreflecting means as a target along the optical axis of the telescope, is reflected in the backward direction by the retroreflecting means, and is reflected by the telescope. Come back along the optical axis of. That is, almost all the reflected light from the retroreflecting means enters the objective lens of the telescope, so that the image of the target (retroreflecting means) in the telescope field of view has extremely high contrast. This makes it possible to reliably detect a long-distance cutting edge position that could not be detected conventionally.

【0017】また、前記逆進反射手段は、LEDのよう
に電源や電気回路を必要とせず、それ自体が故障するこ
ともないので、従来までのようにLEDを用いる場合の
電気回路等の故障を確実に回避することができ、このこ
とで、位置検出装置の故障が工事の進行不能を招く虞れ
を解消できる。
Further, the retroreflection means does not require a power supply or an electric circuit unlike an LED, and does not fail itself. Therefore, a failure of an electric circuit or the like in the case of using an LED as in the prior art. Can be avoided reliably, and this can eliminate the possibility that the failure of the position detecting device may cause the progress of the construction to be stopped.

【0018】請求項2記載の発明では、請求項1記載の
発明におけるターゲットを、推進管の軸心位置及び切刃
の刃先位置とそれぞれ対応しかつ互いに識別可能に設け
られた逆進反射手段により構成する。このことで、オペ
レータは切刃の中心位置だけでなく刃先の方向も認識で
きるので、掘削方向を修正する際に、切刃の向きを修正
のために最適な向きに変えることができる。
According to a second aspect of the present invention, the target according to the first aspect of the present invention is provided by a retroreflecting means provided to correspond to the axial center position of the propulsion tube and the cutting edge position of the cutting blade and to be distinguishable from each other. Constitute. Thus, the operator can recognize not only the center position of the cutting blade but also the direction of the cutting edge, so that when the digging direction is corrected, the direction of the cutting blade can be changed to an optimal direction for the correction.

【0019】請求項3記載の発明では、請求項1記載の
発明におけるターゲットを、推進管の軸心位置及び切刃
の刃先位置をそれぞれ認識可能な所定形状のプリズムシ
ートとする。このプリズムシートは、多数のプリズムを
微細加工技術によってプラスチックシート内に形成した
ものであり、このプリズムシートを例えば三角形状等に
形成してターゲットとなし、推進管の軸心位置及び切刃
の刃先位置をそれぞれ認識できるように張り付ければよ
い。
According to a third aspect of the present invention, the target according to the first aspect of the present invention is a prism sheet having a predetermined shape capable of recognizing the position of the axis of the propulsion tube and the position of the cutting edge of the cutting blade. This prism sheet is formed by forming a large number of prisms in a plastic sheet by a fine processing technique. The prism sheet is formed into, for example, a triangular shape to serve as a target. What is necessary is just to attach so that a position may be recognized.

【0020】そして、前記プリズムシートを用いれば、
安価で簡単な構成のターゲットが得られる。また、プリ
ズムシートはその全面から略均一な反射光が得られるの
で、ターゲットの形状の認識が一層、容易になる。
If the prism sheet is used,
An inexpensive and simple target can be obtained. Further, since substantially uniform reflected light is obtained from the entire surface of the prism sheet, recognition of the shape of the target is further facilitated.

【0021】請求項4記載の発明では、請求項1〜3の
いずれか1つに記載の発明における投射光学系はレーザ
光を光源とするものとする。このことで、ターゲットが
遠距離にあっても逆進反射手段に照射する光のエネルギ
ー密度を高めることができるので、望遠鏡視野内のター
ゲット像のコントラストを一層、高めることができ、よ
って、切刃位置検出装置の検出可能距離をさらに延ばす
ことができる。
According to a fourth aspect of the present invention, the projection optical system according to any one of the first to third aspects uses a laser beam as a light source. As a result, even if the target is at a long distance, the energy density of the light applied to the retroreflecting means can be increased, so that the contrast of the target image in the telescope field of view can be further increased, and thus the cutting edge can be increased. The detectable distance of the position detecting device can be further extended.

【0022】請求項5記載の発明では、請求項1〜4の
いずれか1つに記載の発明において、経緯儀の望遠鏡に
より得られたターゲット像が入力される撮像手段を設け
るものとする。このことで、ターゲット像は撮像手段に
入力されれるので、その像のデータを別体のディスプレ
ー装置に転送して、ディスプレー画面上に表示させるこ
とが可能になる。そのようにすれば、オペレータはター
ゲットの観測をより楽な姿勢で行えるようになり、作業
の容易性が向上する。また、掘削方向を修正するとき
に、前記ディスプレー画面を確認しながら作業を行うこ
とができるので、作業時間の短縮及び確実性の向上が図
られる。
According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects of the present invention, an imaging means for inputting a target image obtained by a telescope of the theodolite is provided. As a result, the target image is input to the imaging means, so that data of the image can be transferred to a separate display device and displayed on the display screen. By doing so, the operator can observe the target in a more comfortable posture, and the workability is improved. Further, when correcting the excavation direction, the work can be performed while checking the display screen, so that the work time can be reduced and the reliability can be improved.

【0023】請求項6記載の発明では、請求項5記載の
発明における望遠鏡と撮像手段との間に、ターゲット像
を拡大する拡大光学系を設けるものとする。このこと
で、ターゲット像が拡大されるので、切刃位置やその刃
先方向の認識が容易になり、これに伴い、掘削方向の修
正も一層、容易になる。また、市販されている経緯儀の
望遠鏡をそのまま利用することができるので、コスト面
でも有利になる。
According to a sixth aspect of the present invention, a magnifying optical system for enlarging a target image is provided between the telescope and the imaging means in the fifth aspect of the present invention. As a result, the target image is enlarged, so that the position of the cutting edge and the direction of the cutting edge can be easily recognized, and accordingly, the correction of the excavation direction can be further facilitated. Further, since a commercially available telescope of the theodolite can be used as it is, it is advantageous in terms of cost.

【0024】さらに、光学系により拡大した像を撮像手
段に入力しているので、撮像手段の性能を最大限に発揮
させることができる。尚、像は拡大すると暗くなるもの
の、コントラストが十分に高いので、視認性に問題は生
じない。
Further, since the image enlarged by the optical system is inputted to the image pickup means, the performance of the image pickup means can be maximized. It should be noted that although the image becomes darker when enlarged, the contrast is sufficiently high so that there is no problem in visibility.

【0025】請求項7記載の発明では、請求項5又は6
に記載の発明において、撮像手段に入力されたターゲッ
ト像のデータに基づいて、少なくとも推進管の軸心位置
を検出する検出手段とを備えるものとする。
According to the seventh aspect of the invention, the fifth or sixth aspect is provided.
In the invention described in (1), a detection means for detecting at least the axial center position of the propulsion pipe based on data of the target image input to the imaging means is provided.

【0026】このことで、撮像手段に入力されたターゲ
ット像のデータに基づいて、検出手段により、例えばパ
ターン認識等の画像処理手法に従って切刃位置が検出さ
れる。特に、請求項3記載の発明のようにプリズムシー
トを用いた場合には、該プリズムシートの全面について
略均一な明るさの像が得られるので、画像認識をの精度
は極めて高い。そうして、前記検出手段による位置検出
結果を例えばディスプレー画面上に表示するようにすれ
ば、オペレータはその表示に基づいて掘削方向を修正す
ることができるので、オペレータがターゲット像そのも
のを見て位置を検出する場合のうっかりミスが、確実に
排除できる。
Thus, based on the data of the target image input to the imaging means, the detecting means detects the cutting edge position in accordance with an image processing technique such as pattern recognition. In particular, when a prism sheet is used as in the third aspect of the present invention, an image with substantially uniform brightness can be obtained over the entire surface of the prism sheet, so that the accuracy of image recognition is extremely high. If the position detection result by the detection means is displayed on, for example, a display screen, the operator can correct the excavation direction based on the display. Inadvertent mistakes in the detection of can be reliably eliminated.

【0027】また、前記検出手段による検出結果に基づ
いて、切刃位置が所定以上目標方向からずれたときに警
報を発するようにすることもできるので、そのようにす
れば、オペレータは切刃位置を長時間継続して監視する
必要がなくなり、作業の容易性が著しく向上する。
Further, based on the detection result by the detection means, an alarm can be issued when the cutting edge position deviates from the target direction by a predetermined amount or more, so that the operator can set the cutting edge position. It is not necessary to continuously monitor for a long time, and workability is remarkably improved.

【0028】請求項8記載の発明では、請求項7記載の
発明において、検出手段による検出結果を時系列に記憶
する記憶手段を備えるものとする。
[0028] According to an eighth aspect of the present invention, in the seventh aspect of the present invention, a storage means for storing a detection result by the detection means in a time series is provided.

【0029】すなわち、例えば、切刃が土中の岩石等に
衝突して、目標方向から大きくそれた場合、ターゲット
像は望遠鏡視野の外に移動してしまい、観測不能になる
ことが考えられる。そこで、この発明では、検出手段に
よる位置検出結果を記憶手段により時系列に記憶させる
ようにしたので、ターゲット像が観測不能になっていて
も、それまでの検出結果、即ちターゲット像の軌跡に基
づいて、現在の切刃の位置を推定できる。このことで、
ターゲットが観測不能になったとしても、推進管の方向
を修正できる。
That is, for example, when the cutting blade collides with rocks in the soil and largely deviates from the target direction, the target image may move out of the field of view of the telescope, making observation impossible. Therefore, in the present invention, the position detection result by the detection means is stored in chronological order by the storage means. Therefore, even if the target image cannot be observed, the position detection result based on the previous detection result, that is, the trajectory of the target image is used. Thus, the current position of the cutting edge can be estimated. With this,
Even if the target becomes unobservable, the direction of the propulsion pipe can be corrected.

【0030】請求項9記載の発明では、請求項1〜8の
いずれか1つに記載の発明における推進管の直径は80
cm以下とする。このことで、推進管の大きさが具体化
される。すなわち、推進管の直径が80cm以下の場
合、オペレータが推進管内を通ってその前端部まで行く
ことは容易なことではないので、そのような場合に、本
願発明の如く推進管の後端部に居ながらにして、前端部
の切刃位置を正確に検出できることや、該切刃に設けた
ターゲットの故障発生を解消できることが極めて有効に
なる。
According to the ninth aspect of the present invention, the diameter of the propulsion pipe according to any one of the first to eighth aspects is 80.
cm or less. This embodies the size of the propulsion tube. That is, when the diameter of the propulsion pipe is 80 cm or less, it is not easy for the operator to go through the propulsion pipe to the front end thereof. It is extremely effective to be able to accurately detect the position of the cutting edge at the front end and to eliminate the occurrence of failure of the target provided on the cutting edge while staying there.

【0031】請求項10記載の発明では、前端部に土中
を掘削する切刃が設けられた推進管を有し、該推進管を
前端の切刃が目標方向に向かって延びるように配置しか
つ後端側から前側に推し進めながら掘削するようにした
掘削機における掘削方向管理装置を前提とする。そし
て、前記切刃の後端部に少なくとも推進管の軸心位置と
対応するように設けられ、入射する光をその逆進方向に
反射させる逆進反射手段からなるターゲットと、前記推
進管の後端部近傍に設置され、前記ターゲットを視準し
て前記目標方向に対する切刃の位置を計測する経緯儀
と、前記推進管の後端部近傍に設けられ、前記経緯儀の
望遠鏡の光軸に沿って管内に投光して前記ターゲットを
照射する投射光学系と、前記経緯儀の望遠鏡により得ら
れたターゲット像を入力される撮像手段と、該撮像手段
に入力されたターゲット像のデータに基づいて、少なく
とも推進管の軸心位置を検出する検出手段と、該検出手
段による検出結果に基づいて、推進管の進む方向が目標
方向になるように掘削機を作動制御する制御手段とを備
える構成とする。
According to the tenth aspect of the present invention, a propulsion pipe provided with a cutting edge for excavating in the soil is provided at the front end, and the propulsion pipe is arranged so that the cutting edge at the front end extends toward the target direction. In addition, it is assumed that an excavating direction management device in an excavator that excavates while pushing forward from a rear end side to a front side. A target is provided at the rear end of the cutting blade so as to correspond at least to the axial position of the propulsion tube, and includes a target formed of retroreflecting means for reflecting incident light in the reverse direction, and a target after the propulsion tube. A theodolite installed near the end, collimating the target and measuring the position of the cutting blade with respect to the target direction, and provided near the rear end of the propulsion tube, to the optical axis of the telescope of the theodolite A projection optical system that irradiates the target by projecting the light along a tube, imaging means for inputting a target image obtained by the telescope of the theodolite, and data of the target image input to the imaging means. A detecting means for detecting at least the axial center position of the propulsion pipe, and a control means for controlling the operation of the excavator based on the detection result by the detecting means so that the traveling direction of the propulsion pipe becomes the target direction. To be

【0032】この構成では、請求項1及び請求項7記載
の発明と同様の作用が得られ、ターゲットが遠距離にあ
っても、検出手段により切刃位置を確実に検出できる
上、その検出結果に基づいて掘削機を作動制御すること
により、掘削方向を自動修正することができる。
With this configuration, the same operation as the first and seventh aspects of the invention can be obtained, and even if the target is at a long distance, the position of the cutting edge can be reliably detected by the detecting means, and the detection result can be obtained. By controlling the operation of the excavator based on the above, the excavation direction can be automatically corrected.

【0033】[0033]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基いて説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0034】図1は、本発明の実施形態に係る掘削機の
切刃位置検出装置Aの概略構成を示し、この切刃位置検
出装置Aは、例えばスピーダ工法によりヒューム管等の
埋設管を地中に埋設するための推進掘削機1に装備され
るものである。この推進掘削機1は、図2に示すように
発進坑H1内に設置されていて、発進坑H1の外に設置
した油圧供給ユニット(図示せず)から供給される作動
油圧により動作する。
FIG. 1 shows a schematic configuration of a cutting edge position detecting device A of an excavator according to an embodiment of the present invention. The cutting edge position detecting device A is used for cutting a buried pipe such as a fume pipe by a speeder method, for example. It is mounted on the propulsion excavator 1 to be buried inside. The propulsion excavator 1 is installed in the starting pit H1 as shown in FIG. 2 and operates by operating hydraulic pressure supplied from a hydraulic pressure supply unit (not shown) installed outside the starting pit H1.

【0035】前記図1において、2,2,…は、埋設管
を先導するために最初に発進坑H1から到達坑H2まで
貫通するリード管である。このリード管2,2,…は、
直径約10cmのステンレスパイプからなり、先頭のリ
ード管2の前端部には掘削ヘッド(切刃)3が取り付け
られている一方、最後尾のリード管2の後端部は、発進
坑H1内に設置した推進掘削機1の油圧駆動部(推進機
構)に連結されている。そして、リード管2,2,…
は、管の中心軸線の回りに右回りに回転されながら、該
軸線に沿って前方に推し進められる。また、前記掘削ヘ
ッド3の先端刃先面はリード管2の軸線に対し斜めにさ
れている一方、掘削ヘッド3の後端面はリード管の軸線
に垂直にされ、管の内部に臨んでいて、そこにプリズム
シートからなる反射ターゲット4が配設されている。
In FIG. 1, reference numerals 2, 2,... Denote lead pipes that first penetrate from the start pit H1 to the destination pit H2 in order to lead the buried pipe. These lead tubes 2, 2, ...
It consists of a stainless steel pipe with a diameter of about 10 cm, and a cutting head (cutting edge) 3 is attached to the front end of the lead pipe 2 at the head, while the rear end of the lead pipe 2 at the tail is in the starting pit H1. It is connected to a hydraulic drive unit (propulsion mechanism) of the installed propulsion excavator 1. And the lead tube 2,2, ...
Are driven forward along this axis while being rotated clockwise about the central axis of the tube. Also, the tip end surface of the excavating head 3 is inclined with respect to the axis of the lead tube 2, while the rear end surface of the excavating head 3 is perpendicular to the axis of the lead tube and faces the inside of the tube. Is provided with a reflection target 4 formed of a prism sheet.

【0036】一方、最後尾のリード管2の後端部近傍に
は、セオドライト(経緯儀)5が設置され、望遠鏡6に
よりリード管2,2,…の内部を見通して、前記反射タ
ーゲット4を視準できるようになっている。このセオド
ライト5は、架台7に対しそれぞれ高さ調整ねじを介し
て3カ所で支持された水平盤8と、該水平盤8に対し垂
直軸周りに旋回可能に支持され、かつ前記望遠鏡6を水
平軸回りに旋回可能に支持するU字状の支柱部9とを有
し、望遠鏡視野内の反射ターゲット4を視準して、その
水平角及び鉛直角を高精度に計測できるものである。
On the other hand, a theodolite (theodolite) 5 is installed in the vicinity of the rear end of the last lead tube 2, and the telescope 6 looks inside the lead tubes 2, 2,. It can be collimated. The theodolite 5 is supported on a gantry 7 at three locations via height adjusting screws, and is supported on the horizontal board 8 so as to be pivotable about a vertical axis. It has a U-shaped support portion 9 that is rotatably supported around an axis, and can collimate the reflection target 4 in the telescopic field of view to measure the horizontal angle and the vertical angle thereof with high accuracy.

【0037】前記望遠鏡6には、その光軸xに沿って前
方にレーザ光線を投射するレーザ投光系(投射光学系)
10が取り付けられており、このレーザ投光系10から
投光されたレーザ光線(図に矢印で示す)は反射ターゲ
ット4に反射され、前記望遠鏡6の光軸xに沿って戻っ
てきて、望遠鏡視野内に反射ターゲット4の像となって
現れる。また、前記望遠鏡6には、反射ターゲット4の
像を受け入れ、その像のデータを通信ケーブル11によ
り発進坑H1の外に設置したパーソナルコンピュータ1
2に転送する撮像系13が取り付けられている。
The telescope 6 has a laser projection system (projection optical system) for projecting a laser beam forward along the optical axis x.
A laser beam (indicated by an arrow in the figure) emitted from the laser projecting system 10 is reflected by the reflection target 4 and returns along the optical axis x of the telescope 6 to be telescoped. It appears as an image of the reflection target 4 in the field of view. Further, the telescope 6 receives the image of the reflection target 4 and transmits the data of the image to the personal computer 1 installed outside the starting pit H1 by the communication cable 11.
2, an image pickup system 13 for transferring the image data is provided.

【0038】前記反射ターゲット4は、図3に示すよう
に、上下に長い二等辺三角形状に形成したプリズムシー
トを掘削ヘッド3の後端面に張り付けたものであり、そ
の中心位置4aがリード管2の軸心位置に対応付けら
れ、また、底辺に対向する指示頂点(同図の上方の頂
点)4bが掘削ヘッド3の刃先位置に対応づけられてい
て、前記中心位置4aから指示頂点4bに向かう指示方
向が容易に識別できるようになっている。尚、プリズム
シートは、周知の如く多数のプリズムが微細加工技術に
よってプラスチックシート内に形成されたもので、コー
ナーキューブプリズム等と同様、入射する光を略全てそ
の逆進方向に反射させるものである。
As shown in FIG. 3, the reflection target 4 is a prism sheet formed in the shape of an isosceles triangle that is long vertically and attached to the rear end surface of the excavating head 3. In addition, the designated vertex (upper vertex in the figure) 4b facing the bottom is associated with the cutting edge position of the excavating head 3, and goes from the center position 4a to the designated vertex 4b. The pointing direction can be easily identified. As is well known, the prism sheet is formed by forming a large number of prisms in a plastic sheet by a fine processing technique, and, like a corner cube prism or the like, reflects almost all incident light in the backward direction. .

【0039】前記望遠鏡6及びレーザ投光系10の光学
系は、図4に示すように構成されている。すなわち、光
源である半導体レーザ装置(レーザ発信器)15から出
力されたレーザ光線は、まず2枚1組のコンデンサーレ
ンズ16,16により広がり角を調整され、その後、直
角プリズム17により90度偏向され、合焦レンズ18
を通過した後、望遠鏡6の光軸x上に配置された直角プ
リズム19により再び90度偏向されて、対物レンズ2
0を介して、前記望遠鏡6の光軸xに沿って反射ターゲ
ット4に向かって投射される。前記レーザ光線の光束の
径はリード管2の前端部においてその直径よりもやや大
きくなる程度に設定することが好ましい。
The optical system of the telescope 6 and the laser projection system 10 is configured as shown in FIG. That is, the laser beam output from the semiconductor laser device (laser transmitter) 15 as a light source is first adjusted in divergence angle by a pair of condenser lenses 16, 16, and then deflected by 90 ° by the right-angle prism 17. , Focusing lens 18
, The light is again deflected by 90 degrees by the right-angle prism 19 arranged on the optical axis x of the telescope 6, and the objective lens 2
The light is projected toward the reflection target 4 along the optical axis x of the telescope 6 through the optical axis 0. It is preferable that the diameter of the light beam of the laser beam is set to be slightly larger than the diameter at the front end of the lead tube 2.

【0040】そして、前記反射ターゲット4により反射
されて、望遠鏡6の光軸xに沿って戻ってきたレーザ光
線は、望遠鏡6の対物レンズ22により集光されて、前
記反射ターゲット4の像を結ぶ。すなわち、反射ターゲ
ット4の像はダハプリズム23により上下左右が反転さ
れ、十字線が内蔵された焦点鏡24を通過した後、拡大
光学系25により拡大されて、CCDカメラ(撮像手
段)26に入力される。
The laser beam reflected by the reflection target 4 and returned along the optical axis x of the telescope 6 is condensed by the objective lens 22 of the telescope 6 to form an image of the reflection target 4. . That is, the image of the reflection target 4 is turned upside down and left and right by the roof prism 23, passes through a focusing mirror 24 having a built-in crosshair, is enlarged by an enlargement optical system 25, and is input to a CCD camera (imaging means) 26. You.

【0041】前記CCDカメラ26は前後に移動して任
意の位置で固定されるようになっており、CCDカメラ
26を前進させれば、図5(a)に示すように反射ター
ゲット4の像は小さくなり、反対にCCDカメラ26を
後退させることで、図5(b)に示すように反射ターゲ
ット4の像を拡大することができる。また、CCDカメ
ラ26の前進又は後退に対応して、合焦レンズ27が光
軸に沿って移動されるようになっており、このことで、
反射ターゲット4の像は常にCCDカメラ26の撮像面
に結ばれる。尚、図4において、28は望遠鏡6の合焦
レンズであり、29,29はそれぞれ望遠鏡6からCC
Dカメラ26に至るレーザ光線を偏向させる直角プリズ
ムである。
The CCD camera 26 moves back and forth and is fixed at an arbitrary position. When the CCD camera 26 is moved forward, the image of the reflection target 4 is changed as shown in FIG. By making the CCD camera 26 recede, the image of the reflection target 4 can be enlarged as shown in FIG. 5B. In addition, the focusing lens 27 is moved along the optical axis in response to the forward or backward movement of the CCD camera 26.
The image of the reflection target 4 is always formed on the imaging surface of the CCD camera 26. In FIG. 4, reference numeral 28 denotes a focusing lens of the telescope 6, and reference numerals 29 and 29 denote CCs from the telescope 6 respectively.
The right-angle prism deflects the laser beam reaching the D camera 26.

【0042】また、前記CCDカメラ26は、入力され
た像のデータをNTSC信号としてパーソナルコンピュ
ータ12に転送する。このパーソナルコンピュータ12
には専用の画像処理ボードが内蔵されていて、転送され
てきたデータを所定の周期で(例えば数百ミリ秒毎に)
処理して、反射ターゲット4の中心位置4a及びその指
示方向を検出するようになっている。具体的には、図6
に示すフローの如く、ステップS1において、CCDカ
メラ26からの信号入力を受け入れて、画像データを取
得し、続くステップS2では、フィルタ処理によってバ
ックグラウンドノイズを除去する。
The CCD camera 26 transfers the input image data to the personal computer 12 as an NTSC signal. This personal computer 12
Has a dedicated image processing board built-in, and transfers the transferred data at a predetermined cycle (for example, every several hundred milliseconds).
By performing the processing, the center position 4a of the reflection target 4 and the pointing direction thereof are detected. Specifically, FIG.
As shown in the flow shown in (1), in step S1, a signal input from the CCD camera 26 is accepted to acquire image data, and in subsequent step S2, background noise is removed by filtering.

【0043】続いて、ステップS3では、像の二等辺三
角形の3つの頂点座標を求め、この頂点座標に基づい
て、反射ターゲット4のパターン認識を行う。ステップ
S4では、前記3つの頂点座標に基づいて反射ターゲッ
ト4の中心位置4aを算出し、また、ステップS5で
は、ターゲットサイズとして、像の二等辺三角形の底辺
の長さ(図に矢印で示す)を求める。続いて、ステップ
S6では、前記ターゲットサイズに基づいて反射ターゲ
ット4までの距離を算出するとともに、前記ステップS
4で算出した中心位置座標の座標原点からのずれ量、即
ちターゲット中心の目標方向からのずれ量を算出し、さ
らに、前記中心位置4aに対する指示頂点4bの方向を
求める。
Subsequently, in step S3, the coordinates of three vertices of the isosceles triangle of the image are obtained, and the pattern of the reflection target 4 is recognized based on the coordinates of the vertices. In step S4, the center position 4a of the reflection target 4 is calculated based on the coordinates of the three vertices. In step S5, the length of the base of the isosceles triangle of the image (indicated by an arrow in the figure) is set as the target size. Ask for. Subsequently, in step S6, the distance to the reflection target 4 is calculated based on the target size, and
The shift amount of the center position coordinate calculated in step 4 from the coordinate origin, that is, the shift amount of the target center from the target direction is calculated, and the direction of the designated vertex 4b with respect to the center position 4a is obtained.

【0044】そして、ステップS7において、例えば図
7に示すように、ノイズ除去後の反射ターゲット4の画
像や前記ずれ量等の算出結果をパーソナルコンピュータ
12のモニターディスプレー30に出力して、オペレー
タに表示する。
Then, in step S7, as shown in FIG. 7, for example, the image of the reflection target 4 after noise removal and the calculation result of the shift amount are output to the monitor display 30 of the personal computer 12 and displayed to the operator. I do.

【0045】前記図6のフローの各ステップによる処理
は、パーソナルコンピュータ12のメモリ又は画像処理
ボードのROMに電子的に格納されたプログラムがマイ
クロプロセッサ(CPU)により実行されることで、実
現される。すなわち、前記CPU及び画像処理ボードに
よって検出手段が構成されている。
The processing in each step of the flow of FIG. 6 is realized by executing a program electronically stored in the memory of the personal computer 12 or the ROM of the image processing board by the microprocessor (CPU). . That is, detection means is constituted by the CPU and the image processing board.

【0046】尚、前記パーソナルコンピュータ12に
は、図示しないがハードディスク等の記憶装置(記憶手
段)が内蔵されており、上述の如く検出されたターゲッ
ト中心4aのずれ量や指示頂点4bの方向等の検出結果
が時系列に記憶されるようになっている。
Although not shown, the personal computer 12 has a built-in storage device (storage means) such as a hard disk. The storage device stores the displacement of the target center 4a and the direction of the designated vertex 4b detected as described above. The detection results are stored in chronological order.

【0047】次に、前記の切刃位置検出装置Aを用い
た、掘削方向の管理方法について説明する。
Next, a method for managing the direction of excavation using the cutting edge position detecting device A will be described.

【0048】まず、オペレータは、推進掘削機1に最初
のリード管2を取り付け、反射ターゲット4の画像をモ
ニターディスプレー30上で確認しながら、該像の中心
位置が十字線の中心位置(座標原点)に一致するよう
に、即ち掘削ヘッド3におけるリード管中心位置が目標
方向に一致するように前記リード管2の方向を決定す
る。次に、推進掘削機1を作動させて、前記リード管2
を回転させながら推し進め、推進掘削機1の油圧機構の
推進ストロークいっぱいまでリード管2が前進したら、
その後端部に次のリード管2を接続して、再びそれらを
推し進める。そして、以上の作業を繰り返し実行する。
First, the operator attaches the first lead pipe 2 to the propulsion excavator 1 and checks the image of the reflection target 4 on the monitor display 30 while checking the center position of the image with the center position of the crosshair (coordinate origin). ), That is, the direction of the lead tube 2 is determined so that the center position of the lead tube in the excavation head 3 matches the target direction. Next, the propulsion excavator 1 is operated, and the lead pipe 2
When the lead pipe 2 advances to the full propulsion stroke of the hydraulic mechanism of the propulsion excavator 1,
Then connect the next lead tube 2 to the end and push them again. Then, the above operations are repeatedly executed.

【0049】その際、モニターディスプレー30の画面
上の反射ターゲット4の像は、理想的には、中心位置が
座標原点に一致したままで該中心位置の回りに時計回り
方向に回転しながら、徐々に小さくなっていくのである
が、実際には、土中を前進する掘削ヘッド3が地盤から
の反力を受けて徐々に目標方向から離れるので、前記像
の中心位置も座標原点から徐々にずれていく。
At this time, the image of the reflection target 4 on the screen of the monitor display 30 is ideally gradually rotated clockwise around the center position while the center position coincides with the coordinate origin. However, in practice, the excavating head 3 advancing in the soil is gradually departed from the target direction due to the reaction force from the ground, so that the center position of the image also gradually deviates from the coordinate origin. To go.

【0050】そこで、オペレータはディスプレー画面上
の反射ターゲット4の像を監視し、例えば図7に示すよ
うに像が所定以上、座標原点からずれたときには、一
旦、推進掘削機1の動作を停止させる。そして、前記デ
ィスプレー画面上の像を確認しながら、像の指示方向が
座標原点を指示するまで、即ち掘削ヘッド3の刃先が目
標方向を向くまで、推進掘削機1によりリード管2,
2,…をその場で回転させる。
Therefore, the operator monitors the image of the reflection target 4 on the display screen, and when the image deviates from the coordinate origin by a predetermined amount or more, for example, as shown in FIG. 7, the operation of the propulsion excavator 1 is temporarily stopped. . While confirming the image on the display screen, the propulsion excavator 1 uses the propulsion excavator 1 until the indicated direction of the image indicates the coordinate origin, that is, until the cutting edge of the excavation head 3 is directed to the target direction.
2. Rotate in place.

【0051】続いて、今度は、推進掘削機1によりリー
ド管2,2,…を回転させずに前方へ押圧する。こうす
ると、掘削ヘッド3は、その先端刃先面がリード管2の
軸線に対し斜めにされているので、該掘削ヘッド3は全
体として刃先側に偏って進むことになり、これにより、
リード管2,2,…の掘削方向が目標方向に近づくよう
に修正される。
Subsequently, the propulsion excavator 1 pushes the lead pipes 2, 2,... Forward without rotating them. In this case, since the excavation head 3 has its tip blade tip surface inclined with respect to the axis of the lead pipe 2, the excavation head 3 advances toward the cutting edge side as a whole.
The excavation direction of the lead pipes 2, 2, ... is corrected so as to approach the target direction.

【0052】また、例えば、掘削ヘッド3が土中の岩石
等に衝突して、目標方向から大きくそれた場合、ターゲ
ット像は望遠鏡視野の外に移動して、観測不能になる
が、その場合には、パーソナルコンピュータ12の記憶
装置に記憶されている時系列の位置検出結果、即ちター
ゲット像の軌跡をモニターディスプレー30上に再現
し、その軌跡に基づいて、観測不能の現在の掘削ヘッド
3の位置を推定する。そして、その推定した掘削ヘッド
3の位置に基づいて、リード管2の掘削方向を修正でき
る。
Further, for example, when the excavating head 3 collides with rocks in the soil and largely deviates from the target direction, the target image moves out of the telescope field of view and becomes unobservable. Reproduces the time-series position detection result stored in the storage device of the personal computer 12, that is, the trajectory of the target image on the monitor display 30, and based on the trajectory, the current position of the unobservable excavation head 3 Is estimated. Then, the excavation direction of the lead pipe 2 can be corrected based on the estimated position of the excavation head 3.

【0053】したがって、この実施形態の切刃位置検出
装置Aによれば、掘削ヘッド3の後端面に配設した反射
ターゲット4に発進坑H1側のレーザ投光系10からレ
ーザ光線を投光して、前記反射ターゲット4が遠距離に
あっても十分にエネルギー密度の高い光を照射できる。
また、前記反射ターゲット4をプリズムシートにより構
成しているので、そこから反射したレーザ光線を殆ど全
て望遠鏡6の対物レンズ22に入射させることができ
る。このことで、望遠鏡視野内の反射ターゲット4の像
は極めてコントラストの高いものになり、掘削ヘッド3
が従来までの装置では検出できない遠距離にあっても、
その位置を確実に検出できる。よって、推進工事におい
て、発進坑H1と到達坑H2との間隔が大幅に長くなっ
ても、掘削方向を管理できるので、工事期間の短縮及び
コスト低減等、著しく優れた効果が得られる。
Therefore, according to the cutting edge position detecting device A of this embodiment, the laser beam is projected from the laser projecting system 10 on the starting pit H1 side to the reflection target 4 disposed on the rear end face of the excavating head 3. Thus, even if the reflection target 4 is at a long distance, it is possible to irradiate light having a sufficiently high energy density.
Further, since the reflection target 4 is constituted by a prism sheet, almost all of the laser beam reflected from the reflection target 4 can be incident on the objective lens 22 of the telescope 6. As a result, the image of the reflection target 4 in the telescope field of view becomes extremely high in contrast, and the drilling head 3
Is at a long distance that cannot be detected by conventional devices,
The position can be reliably detected. Therefore, in the propulsion work, the excavation direction can be controlled even if the distance between the start pit H1 and the arrival pit H2 is significantly increased, so that remarkably excellent effects such as shortening of the work period and cost reduction can be obtained.

【0054】また、反射ターゲット4をプリズムシート
により安価で簡単な構成とすることができる上、該反射
ターゲット4の全面から略均一な反射光が得られるの
で、ターゲット像の認識が一層、容易になる。このこと
は、特に、画像処理を行う場合に有効な作用効果をもた
らす。加えて、前記反射ターゲット4を発進坑側から照
射するようにしており、掘削ヘッド側には電源や電気回
路を必要としないので、従来までの装置で懸念されたL
EDや電気回路等の故障を確実に回避できる。
In addition, since the reflection target 4 can be formed inexpensively and simply by using a prism sheet, and substantially uniform reflected light can be obtained from the entire surface of the reflection target 4, the target image can be more easily recognized. Become. This provides an effective effect particularly when performing image processing. In addition, since the reflection target 4 is illuminated from the starting pit side, and a power source or an electric circuit is not required on the excavation head side, L which has been a concern in the conventional apparatus is not considered.
Failure of the ED, electric circuit, and the like can be reliably avoided.

【0055】さらに、反射ターゲット4の像を拡大光学
系25により拡大してから、CCDカメラ26に取り込
むようにしているので、CCDカメラ26の性能を最大
限に発揮させることができる。また、像が拡大されるの
で、モニターディスプレー30の画面上でも視認性が高
くなる上、画像処理による位置検出精度も向上する。
尚、反射ターゲット4の像は拡大すると暗くなるもの
の、上述の如くコントラストが極めて高いので、視認性
に問題は生じない。
Further, since the image of the reflection target 4 is enlarged by the magnifying optical system 25 and taken into the CCD camera 26, the performance of the CCD camera 26 can be maximized. In addition, since the image is enlarged, the visibility is improved even on the screen of the monitor display 30, and the position detection accuracy by the image processing is improved.
Although the image of the reflection target 4 becomes darker when enlarged, the contrast is extremely high as described above, so that there is no problem in visibility.

【0056】さらにまた、この実施形態では、CCDカ
メラ26に取り込んだ画像データに基づいて例えばパタ
ーン認識等の画像処理を行い、リード管2,2,…の軸
心位置及び掘削ヘッド3の刃先方向を検出して、その検
出結果をディスプレー画面上に表示するようにしている
ので、オペレータはその表示に基づいて掘削方向を修正
することができ、自分自身がターゲット像そのものを見
て位置を検出する場合のうっかりミスによる誤検出を確
実に排除できる。
Further, in this embodiment, image processing such as pattern recognition is performed based on the image data captured by the CCD camera 26, and the axial positions of the lead tubes 2, 2,. Is detected and the detection result is displayed on the display screen, so that the operator can correct the excavation direction based on the display, and detect the position by looking at the target image itself. Erroneous detection due to inadvertent mistakes can be reliably eliminated.

【0057】しかも、前記パーソナルコンピュータ12
を推進掘削機1の操作盤のそばに設置すれば、その操作
盤による修正作業を前記ディスプレー画面の表示を確認
しながら行えるので、作業時間の短縮及び確実性の向上
が図られる。また、前記操作盤及びパーソナルコンピュ
ータ12を発進坑H1の外に設置すれば、オペレータは
広い作業スペースを確保して、楽な姿勢で作業を行える
ので、作業の容易性も高くなる。
In addition, the personal computer 12
Is installed near the operation panel of the propulsion excavator 1, the correction operation using the operation panel can be performed while checking the display on the display screen, so that the operation time can be reduced and the reliability can be improved. Further, if the operation panel and the personal computer 12 are installed outside the starting pit H1, the operator can work in a comfortable posture while securing a wide working space, and thus the workability is improved.

【0058】(他の実施形態)尚、本発明は前記実施形
態に限定されるものではなく、その他種々の実施形態を
包含するものである。すなわち、前記実施形態では、切
刃位置検出装置Aをスピーダ工法の推進掘削機1に適用
しているが、これに限らず、例えば圧入方式やオーガー
方式の推進掘削機にも適用可能である。特に、推進管の
直径が80cm以下の場合には、オペレータは推進管内
を通ってその前端部の掘削ヘッド3のところまでまで行
くことは困難なので、そのような場合に、本願発明の作
用効果が極めて有効になる。
(Other Embodiments) The present invention is not limited to the above-described embodiments, but includes various other embodiments. That is, in the above-described embodiment, the cutting edge position detecting device A is applied to the propulsion excavator 1 of the speeder method, but is not limited to this, and can be applied to, for example, a press-fit type or auger type propulsion excavator. In particular, when the diameter of the propulsion pipe is 80 cm or less, it is difficult for the operator to pass through the propulsion pipe to the excavation head 3 at the front end thereof. Extremely effective.

【0059】また、前記実施形態では、反射ターゲット
4の形状を二等辺三角形としているが、これに限るもの
ではない。すなわち、例えば図8(a)〜(d)に示す
ように、一方向を切り欠いた円形状、中心部分を取り除
いた三角形状、一方向を切り欠いた四角形状、トの字状
等の種々の形状とすることができ、それらの形状のうち
から画像処理アルゴリズムとの相性を考慮して適宜、選
択すればよい。
Further, in the above embodiment, the shape of the reflection target 4 is an isosceles triangle, but is not limited to this. That is, as shown in FIGS. 8A to 8D, for example, various shapes such as a circular shape with one direction cut out, a triangular shape with a central part removed, a square shape with one direction cut out, and a U-shape are illustrated. May be selected as appropriate from the shapes in consideration of compatibility with the image processing algorithm.

【0060】さらに、前記実施形態においては、オペレ
ータはモニターディスプレー30の画面表示を継続的に
見て、ターゲット像を監視する必要があるが、例えば、
パーソナルコンピュータ12による位置検出結果に基づ
いて、掘削方向が所定以上目標方向からずれたときに警
報を発するようにすることもできる。そのようにすれ
ば、オペレータはディスプレー画面を長時間継続して監
視する必要がなくなり、作業の容易性が著しく向上す
る。
Further, in the above embodiment, the operator needs to continuously watch the screen display of the monitor display 30 to monitor the target image.
Based on the position detection result by the personal computer 12, a warning can be issued when the excavation direction deviates from the target direction by a predetermined amount or more. By doing so, the operator does not need to continuously monitor the display screen for a long time, and the operability is greatly improved.

【0061】加えて、図1に仮想線で示すように、パー
ソナルコンピュータ12による位置検出結果に基づい
て、推進掘削機1を作動制御するマイクロプロセッサ等
からなる制御装置(制御手段)31を設けてもよく、そ
のようにすれば、掘削方向を自動的に修正できるので、
工事の省人化が図られる。
In addition, as shown by a virtual line in FIG. 1, a control device (control means) 31 including a microprocessor or the like for controlling the operation of the propulsion excavator 1 based on the position detection result by the personal computer 12 is provided. That way, you can automatically correct the digging direction,
Labor saving of construction is achieved.

【0062】[0062]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1記載の発
明における推進掘削機の切刃位置検出装置によれば、経
緯儀の望遠鏡により視準するターゲットとして、入射す
る光線をその逆進方向に反射させる逆進反射手段を用い
ることで、望遠鏡視野内のターゲット像のコントラスト
を極めて高くすることができるので、従来、検出不可能
だった遠距離の切刃位置を確実に検出できる。また、前
記ターゲットの故障を確実に回避して、位置検出装置の
故障に起因する工事の進行不能を解消できる。
As described above, according to the cutting edge position detecting device of the propulsion excavator according to the first aspect of the present invention, the incident light beam is set in the backward direction as a target collimated by the telescope of the theodolite. Since the contrast of the target image in the field of view of the telescope can be made extremely high by using the retroreflecting means for reflecting the light, the position of the cutting edge at a long distance which could not be detected conventionally can be surely detected. In addition, the failure of the target can be reliably avoided, and the inability of the construction to proceed due to the failure of the position detection device can be resolved.

【0063】請求項2記載の発明によれば、掘削方向の
修正の際に切刃の向きを最適に変えることができる。
According to the second aspect of the present invention, the direction of the cutting edge can be optimally changed when the excavation direction is corrected.

【0064】請求項3記載の発明によれば、安価で簡単
な構成のターゲットが得られる上、ターゲットの形状の
認識も容易になる。
According to the third aspect of the present invention, a target having an inexpensive and simple configuration can be obtained, and the shape of the target can be easily recognized.

【0065】請求項4記載の発明では、投射光学系にレ
ーザ光を用いることで、切刃位置検出装置の検出可能距
離をさらに延ばすことができる。
According to the fourth aspect of the invention, by using laser light for the projection optical system, the detectable distance of the cutting edge position detecting device can be further extended.

【0066】請求項5記載の発明によれば、作業の容易
性が向上する上、修正作業の時間短縮及び確実性の向上
が図られる。
According to the fifth aspect of the present invention, the easiness of the work is improved, and the time and the reliability of the correction work are improved.

【0067】請求項6記載の発明によれば、撮像手段の
性能を最大限に発揮させて、切刃位置やその刃先方向の
認識が容易に行える。
According to the sixth aspect of the present invention, the performance of the imaging means is maximized, and the position of the cutting edge and the direction of the cutting edge can be easily recognized.

【0068】請求項7記載の発明によれば、オペレータ
のうっかりミスを確実に排除でき、また、作業の容易性
が著しく向上する。
According to the seventh aspect of the present invention, inadvertent mistakes by the operator can be reliably eliminated, and the easiness of the work is remarkably improved.

【0069】請求項8記載の発明では、ターゲット像が
観測不能になっていても、推進管の方向を修正できる。
According to the eighth aspect of the present invention, the direction of the propulsion pipe can be corrected even if the target image is not observable.

【0070】請求項9記載の発明の如く推進管の直径が
80cm以下の場合には、本願発明の効果が極めて有効
なものになる。
When the diameter of the propulsion pipe is 80 cm or less as in the ninth aspect, the effect of the present invention is extremely effective.

【0071】請求項10記載の発明における、推進掘削
機の掘削方向管理装置によれば、請求項1及び請求項7
記載の発明と同様の効果が得られ、さらに、掘削方向を
自動修正できるので、工事の省人化が図られる。
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided the excavation direction management device for a propulsion excavator according to the first and seventh aspects.
The same effects as those of the described invention can be obtained, and the direction of excavation can be automatically corrected, so that labor for the construction can be saved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施形態に係る切刃位置検出装置Aの
概略構成を示す説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a cutting edge position detecting device A according to an embodiment of the present invention.

【図2】スピーダ工法による管の埋設工事の概略手順を
示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory view showing a schematic procedure of a pipe burying work by a speeder method.

【図3】反射ターゲットの形状を示す正面図である。FIG. 3 is a front view showing a shape of a reflection target.

【図4】レーザ投光系、望遠鏡の光学系、及び拡大光学
系の構成を示す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a configuration of a laser projection system, an optical system of a telescope, and an enlargement optical system.

【図5】ターゲット像が拡大される様子を示す説明図で
ある。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing how a target image is enlarged.

【図6】画像処理手順を示すフローチャート図である。FIG. 6 is a flowchart illustrating an image processing procedure.

【図7】ディスプレー画面上の表示例を示す説明図であ
る。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a display example on a display screen.

【図8】反射ターゲットの他の形状を示す図3相当図で
ある。
FIG. 8 is a diagram corresponding to FIG. 3, showing another shape of the reflection target.

【図9】従来の切刃位置検出装置の概略構成を示す説明
図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a conventional cutting edge position detecting device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 推進掘削機(掘削機) 2 リード管(推進管) 3 掘削ヘッド(切刃) 4 反射ターゲット(逆進反射手段) 5 セオドライト(経緯儀) 6 望遠鏡 10 レーザ投光系(投射光学系) 12 パーソナルコンピュータ(検出手段) 15 半導体レーザ装置(レーザ光) 25 拡大光学系 26 CCDカメラ(撮像手段) 31 制御装置(制御手段) Reference Signs List 1 propulsion excavator (excavator) 2 lead pipe (propulsion pipe) 3 drilling head (cutting blade) 4 reflection target (reverse reflection means) 5 theodolite (theodolite) 6 telescope 10 laser projection system (projection optical system) 12 Personal computer (detection means) 15 Semiconductor laser device (laser light) 25 Magnifying optical system 26 CCD camera (imaging means) 31 Control device (control means)

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────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成11年6月16日(1999.6.1
6)
[Submission date] June 16, 1999 (1999.6.1
6)

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】全文[Correction target item name] Full text

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【書類名】 明細書[Document Name] Statement

【発明の名称】 掘削機の切刃位置検出装置、及び掘削
方向管理装置
Patent application title: Excavator cutting edge position detecting device and excavation direction management device

【特許請求の範囲】[Claims]

【請求項】 請求項1において、 ターゲットは、推進管の軸心位置及び切刃の刃先位置を
それぞれ認識可能な所定形状のプリズムシートであるこ
とを特徴とする掘削機の切刃位置検出装置。
2. A cutting edge position detecting apparatus for an excavator according to claim 1, wherein the target is a prism sheet having a predetermined shape capable of recognizing an axial center position of the propulsion pipe and a cutting edge position of the cutting edge. .

【請求項】 請求項1又は2において、 投射光学系はレーザ光を光源とするものであることを特
徴とする掘削機の切刃位置検出装置。
3. The method of claim 1 or 2, the cutting edge position detecting device of the excavator, characterized in that the projection optical system is to the laser beam as a light source.

【請求項】 請求項1〜のいずれか1つにおいて、 経緯儀の望遠鏡により得られたターゲット像を入力され
る撮像手段が設けられていることを特徴とする掘削機の
切刃位置検出装置。
4. The cutting edge position detection of an excavator according to any one of claims 1 to 3 , further comprising imaging means for receiving a target image obtained by a telescope of the theodolite. apparatus.

【請求項】 請求項において、 望遠鏡と撮像手段との間には、ターゲット像を拡大する
拡大光学系が設けられていることを特徴とする掘削機の
切刃位置検出装置。
5. The cutting blade position detecting device for an excavator according to claim 4, wherein an enlargement optical system for enlarging a target image is provided between the telescope and the imaging means.

【請求項】 請求項又はにおいて、 撮像手段に入力されたターゲット像のデータに基づい
て、少なくとも推進管の軸心位置を検出する検出手段と
を備えていることを特徴とする掘削機の切刃位置検出装
置。
6. The method according to claim 4 or 5, based on the data of the target image that is input to the imaging unit, the excavator, characterized in that it comprises a detection means for detecting the axial position of at least propulsion tube Cutting edge position detector.

【請求項】 請求項において、 検出手段による検出結果を時系列に記憶する記憶手段を
備えていることを特徴とする掘削機の切刃位置検出装
置。
7. The cutting edge position detecting device for an excavator according to claim 6 , further comprising storage means for storing a detection result by the detection means in a time series.

【請求項】 請求項1〜のいずれか1つにおいて、 推進管の直径は80cm以下であることを特徴とする掘
削機の切刃位置検出装置。
8. In any one of claims 1-7, the cutting edge position detecting device of the excavator, characterized in that the diameter of the propulsion tube is 80cm or less.

【請求項】 前端部に土中を掘削する切刃が設けられ
た推進管を有し、該推進管を前端の切刃が目標方向に向
かって延びるように配置しかつ後端側から前側に推し進
めながら掘削するようにした掘削機における掘削方向管
理装置であって、前記切刃の刃先位置は、推進管の軸心に対し一側にオフ
セットされており、 前記切刃の後端部に少なくとも推進管の軸心位置及び切
刃の刃先位置にそれぞれ対応してかつ該両位置を識別可
に設けられ、入射する光をその逆進方向に反射させる
逆進反射手段からなるターゲットと、 前記推進管の後端部近傍に設置され、前記ターゲットを
視準して前記目標方向に対する切刃の位置を計測する経
緯儀と、 前記推進管の後端部近傍に設けられ、前記経緯儀の望遠
鏡の光軸に沿って管内に投光して前記ターゲットを照射
する投射光学系と、 前記経緯儀の望遠鏡により得られたターゲット像を入力
される撮像手段と、 前記撮像手段に入力されたターゲット像のデータに基づ
いて、少なくとも推進管の軸心位置及び切刃の刃先位置
を検出する検出手段と、 前記検出手段による検出結果に基づいて、推進管の進む
方向が目標方向になるように掘削機を作動制御する制御
手段とを備えていることを特徴とする掘削方向管理装
置。
9. have propulsion tube cutting edge is provided to excavate the soil to the front end, cutting edges of the front end of the propulsion tube is arranged so as to extend toward the target direction and the front from the rear end side An excavation direction management device for an excavator configured to excavate while pushing forward, wherein the cutting edge position of the cutting edge is off to one side with respect to the axis of the propulsion pipe.
At least the axial position of the propulsion pipe and the cutting
Both positions can be identified corresponding to the cutting edge position of the blade
A target comprising retroreflecting means for reflecting incident light in the reverse direction thereof, and a cutting blade provided near the rear end of the propulsion tube, collimating the target and cutting in the target direction. A projection optical system that is provided near the rear end of the propulsion tube and projects light into the tube along the optical axis of the telescope of the theodolite to irradiate the target; and Imaging means for inputting a target image obtained by a telescope of a ceremony; and at least an axis position of the propulsion tube and a cutting edge position of the cutting blade based on data of the target image input to the imaging means. An excavation direction management device comprising: a detection unit for detecting; and a control unit for controlling the operation of the excavator based on a detection result by the detection unit so that a traveling direction of the propulsion pipe becomes a target direction. .

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば水道管の埋
設工事等に用いられる推進掘削機において、土中を前進
する推進管前端の切刃の位置を検出する切刃位置検出装
置と、その装置を用いて、推進管の進む掘削方向を目標
方向に修正する掘削方向管理装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cutting blade position detecting device for detecting the position of a cutting blade at the front end of a propulsion pipe that advances in the soil, for example, in a propulsion excavator used for burying water pipes, and the like. The present invention relates to a digging direction management device that corrects a digging direction of a propulsion pipe to a target direction by using the device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、水道管やガス管等、比較的小
口径な管の埋設工事では、いわゆる小口径管推進工法が
一般に用いられている。この工法では、まず管を埋設す
る地盤に発進坑及び到達坑の2つの縦坑を堀り、次に発
進坑の内部から到達坑に向かって土中を掘削しつつ管を
埋設していくので、交通量の多い都市部のように開削工
事の難しい状況でも、交通の妨げになり難いという長所
がある。また、この工法には、圧入方式、オーガー方
式、ボーリング方式等の種々の方式が地盤の土質や埋設
管の種類等に対応して確立されており、その中から最適
な方式を採用することができる。
2. Description of the Related Art Conventionally, a so-called small-diameter pipe propulsion method has been generally used for burying relatively small-diameter pipes such as water pipes and gas pipes. In this method, first, two vertical shafts, a starting shaft and a reaching shaft, are dug in the ground where the pipes are to be buried, and then the pipes are buried while excavating the soil from inside the starting shaft toward the reaching shaft. However, there is an advantage that it is hard to hinder traffic even in a situation where digging work is difficult such as in an urban area with heavy traffic. In this method, various methods such as press-fitting method, auger method, and boring method have been established according to the soil properties of the ground and the type of buried pipes. it can.

【0003】具体的に、スピーダ工法といわれる仮管併
用式2工程方式について図2を参照して説明すると、こ
の工法では、まず、発進坑H1内に油圧式の推進掘削機
1を設置し、この推進掘削機1に取り付けたリード管
(推進管)2を油圧機構により回転させながら推し進
め、該リード管2前端部の掘削ヘッド3により土中を圧
密させながら到達坑H2に向かって前進させるととも
に、リード管2の後端部に次々に別のリード管2,2,
…を継ぎ足していって、到達坑H2まで貫通させる(同
図(a)参照)。
[0003] More specifically, referring to FIG. 2, a temporary pipe combined type two-step method called a speeder method will be described. In this method, first, a hydraulic propulsion excavator 1 is installed in a starting pit H1. The lead pipe (propulsion pipe) 2 attached to the propulsion excavator 1 is pushed forward while being rotated by a hydraulic mechanism, and is advanced toward the reaching pit H2 while consolidating the soil by the excavation head 3 at the front end of the lead pipe 2. , One after the other at the rear end of the lead tube 2,
Are added and penetrated to the reaching shaft H2 (see FIG. 7A).

【0004】次に、最後尾のリード管2の後端部に埋設
管35、先頭カッター36及びスクリューコンベア37
を接続し、これらを前記リード管22,22,…と同様
に回転させて、先頭カッター36により土中を掘削しな
がら推し進める。すなわち、発進坑H1側で埋設管3
5,35,…及びスクリューコンベア37,37,…を
順に継ぎ足す一方、到達坑H2側でリード管2,2,…
を回収しながら、到達坑H2へ向かって埋設管35,3
5,…を前進させる。その際、前記先頭カッター36に
より掘削された排土はスクリューコンベア37,37,
…により後続の埋設管35,35,…内を経由して排出
される(同図(b)参照)。そして、先頭の埋設管35
が到達坑H2に達すれば、該到達坑H2側で先頭カッタ
ー36を回収する一方、発進坑H1側で埋設管35,3
5,…内のスクリューコンベア37,37,…を引き抜
いて順次回収し、その後、埋設管35,35,…内を清
掃して工事を終了する(同図(c)参照)。
Next, a buried pipe 35, a leading cutter 36 and a screw conveyor 37 are provided at the rear end of the last lead pipe 2.
Are rotated in the same manner as the lead pipes 22, 22,. That is, the buried pipe 3
, And screw conveyors 37, 37,... Are sequentially added, while the lead pipes 2, 2,.
While collecting the buried pipes 35, 3 toward the arrival pit H2.
Advance 5, ... At this time, the soil excavated by the leading cutter 36 is removed by screw conveyors 37, 37,
Are discharged through the subsequent buried pipes 35, 35,... (See FIG. 3B). And the top buried pipe 35
Reaches the reaching shaft H2, the leading cutter 36 is collected on the reaching shaft H2 side, and the buried pipes 35, 3 are recovered on the starting shaft H1 side.
The screw conveyors 37, 37,... Are pulled out and sequentially collected, and then the inside of the buried pipes 35, 35,.

【0005】このようにスピーダ工法においては、発進
坑H1から出発したリード管2,2,…を必ず到達坑H
2に至らしめることが極めて重要であるが、土中を前進
する掘削ヘッド3は上下左右の地盤からアンバランスな
力を受けるので、放っておけば徐々に目標方向からずれ
ていってしまう。そこで、通常、前記掘削ヘッド3の位
置を検出する位置検出装置を用いて、該掘削ヘッドが目
標方向から離れないように常に監視し、かつ修正するこ
とが行われている。
As described above, in the speeder method, the lead pipes 2, 2,...
Although it is extremely important to reach 2, the excavating head 3 that advances in the soil receives an unbalanced force from the upper, lower, left, and right grounds, so that if it is released, it will gradually deviate from the target direction. Therefore, usually, a position detecting device for detecting the position of the excavating head 3 is used to constantly monitor and correct the excavating head so as not to leave the target direction.

【0006】そして、一般に、前記位置検出装置として
は、掘削ヘッドに設けたターゲットとそのターゲットを
視準するセオドライト(経緯儀)とが用いられている。
すなわち、例えば図9に示すように、リード管内に臨む
掘削ヘッド3の後端面には、9個のLED(発光ダイオ
ード)39,39,…が十文字状に配置されていて、そ
のうちの中心位置のLED39は黄色に発光し、また、
掘削ヘッド3の刃先位置(同図の上方位置)に対応する
LED39は赤色に発光し、さらに、それ以外のLED
39,39,…は緑色に発光するものとされている。
[0006] Generally, as the position detecting device, a target provided on a drilling head and a theodolite for collimating the target are used.
That is, as shown in FIG. 9, for example, nine LEDs (light emitting diodes) 39, 39,... LED 39 emits yellow light, and
The LED 39 corresponding to the cutting edge position of the excavating head 3 (upper position in the figure) emits red light, and further, other LEDs
39, 39,... Emit green light.

【0007】一方、セオドライト(図2参照)は発進坑
H1内に設置され、最後尾のリード管2の後端部から管
の軸線に沿って内部を見通して、前記LED39,3
9,…からなるターゲットを視準できるようになってい
る。すなわち、オペレータがターゲットの位置によって
異なるLEDの発光色の違いに基づいて掘削ヘッドの中
心位置及びその刃先位置を容易に認識できるようにして
いる。
On the other hand, the theodolite (see FIG. 2) is installed in the starting pit H1, and the LEDs 39, 3 are viewed from the rear end of the rearmost lead tube 2 along the axis of the tube.
The target consisting of 9,... Can be collimated. That is, the operator can easily recognize the center position of the excavation head and the position of the cutting edge thereof based on the difference in the emission color of the LED depending on the position of the target.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、掘削
機の性能向上によって管の最大推進距離が延び、発進坑
H1から到達坑H2までの間隔を従来よりも大幅に長く
設定できるようになりつつある。そうすると、地面に掘
る縦坑の数をかなり減らすことができるので、工事期間
の短縮及びコスト低減のために著しく優れた効果が得ら
れ、しかも、工事が交通の妨げになることも一層少なく
なることが期待される。
By the way, in recent years, the maximum propulsion distance of the pipe has been extended due to the improvement of the performance of the excavator, and the interval from the starting pit H1 to the reaching pit H2 has been able to be set much longer than before. is there. By doing so, the number of shafts to be dug on the ground can be significantly reduced, so that a remarkably excellent effect can be obtained for shortening the construction period and cost, and furthermore, the construction will not hinder the traffic further. There is expected.

【0009】しかしながら、前記従来の切刃位置検出装
置では、発進坑H1と到達坑H2との間隔が長くなっ
て、ターゲットのセオドライトからの距離が遠くなる
と、それに伴い望遠鏡視野内のターゲット像が小さくな
って、その視認性が急速に低下するのは避けられない。
そのため、オペレータは掘削ヘッドの中心位置や刃先位
置を認識できなくなって、掘削方向を正確に修正するこ
とは困難になる。
However, in the conventional cutting blade position detecting device, when the distance between the starting pit H1 and the reaching pit H2 becomes longer and the distance of the target from the theodolite becomes longer, the target image in the telescope field of view becomes smaller accordingly. As a result, it is inevitable that the visibility is rapidly reduced.
Therefore, the operator cannot recognize the center position and the cutting edge position of the excavation head, and it becomes difficult to correct the excavation direction accurately.

【0010】これに対し、望遠鏡の倍率を上げて、ター
ゲットの像を拡大することも考えられるが、そのように
すると、像全体がぼけて見え難くなってしまうことが多
く、しかも、像の明るさが低下するので、視認性はあま
り改善されない。また、LEDの発光量を増大させて像
の明るさを高めても、望遠鏡視野内が全体として明るく
なるだけで、像のコントラストはあまり向上しない。
On the other hand, it is conceivable to enlarge the image of the target by increasing the magnification of the telescope, but in such a case, the entire image is often blurred and difficult to see, and the brightness of the image is increased. , The visibility is not much improved. In addition, even if the brightness of the image is increased by increasing the light emission amount of the LED, only the entire field of view of the telescope becomes bright, and the contrast of the image is not significantly improved.

【0011】さらに、前記従来の切刃位置検出装置で
は、掘削ヘッドにLEDを設けて発光させるようにして
いるので、該掘削ヘッドの振動や発熱によって電気回路
の導通不良やLEDの故障が発生する虞れもある。そし
て、その場合には、土中に深く入り込んだ掘削ヘッドを
回収して修理することが極めて困難なので、工事を正常
に進めることが実質的に不可能になってしまう。
Further, in the above-mentioned conventional cutting edge position detecting device, an LED is provided on the excavating head so as to emit light, so that the vibration or heat generation of the excavating head causes a defective conduction of an electric circuit or a failure of the LED. There is a fear. In such a case, it is extremely difficult to recover and repair the excavating head that has penetrated deep into the soil, so that it is practically impossible to proceed with the construction normally.

【0012】本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、切刃位置検出装置の
構成に工夫を凝らして、従来までは検出できなかった遠
距離の切刃位置を確実に検出できるようにするととも
に、装置の故障による工事中断の虞れを解消することに
ある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned points, and an object of the present invention is to elaborate the configuration of a cutting edge position detecting device so as to detect a long-distance cutting edge which could not be detected until now. An object of the present invention is to make it possible to reliably detect a position and to eliminate a possibility of work being interrupted due to a failure of a device.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の解決手段では、切刃位置を表すターゲット
として、入射する光をその逆進方向に反射させる逆進反
射手段を用いるとともに、推進管の後端側から望遠鏡の
光軸に沿って投光して、前記ターゲットを照射するよう
にした。
In order to achieve the above object, according to the present invention, as a target indicating a cutting edge position, a retroreflecting means for reflecting incident light in the backward direction is used. Then, light was projected from the rear end side of the propulsion tube along the optical axis of the telescope to irradiate the target.

【0014】具体的には、請求項1記載の発明では、前
端部に土中を掘削する切刃が設けられた推進管を有し、
該推進管を前端の切刃が目標方向に向かって延びるよう
に配置しかつ後端側から前側に推し進めながら掘削する
ようにした掘削機における前記切刃の位置を検出する切
刃位置検出装置を前提とする。そして、前記切刃の刃先
位置は、推進管の軸心に対し一側にオフセットされてい
るものとし、前記切刃の後端部に少なくとも推進管の軸
心位置及び切刃の刃先位置にそれぞれ対応してかつ該両
位置を識別可能に設けられたターゲットと、前記推進管
の後端部近傍に設置され、前記ターゲットを視準して前
記目標方向に対する切刃の位置を計測する経緯儀とを備
えており、前記ターゲットは、入射する光をその逆進方
向に反射させる逆進反射手段により構成され、かつ前記
推進管の後端部近傍には、前記経緯儀の望遠鏡の光軸に
沿って管内に投光して前記ターゲットを照射する投射光
学系が設けられている構成とする。
Specifically, the invention according to claim 1 includes a propulsion pipe provided with a cutting blade for excavating in the soil at a front end thereof,
A cutting blade position detecting device for detecting the position of the cutting blade in an excavator in which the propulsion pipe is arranged so that a cutting edge at a front end extends in a target direction and excavates while pushing the propulsion pipe from a rear end side to a front side. It is assumed. And the cutting edge of the cutting blade
The position is offset to one side with respect to the axis of the propulsion pipe.
And shall respectively correspond to and the both the edge positions of the axial position and the cutting edge of at least propulsion tube to the rear end of the cutting edge
A target provided so that the position can be identified, and a theodolite installed near the rear end of the propulsion tube, collimating the target and measuring the position of the cutting blade with respect to the target direction, The target is constituted by retroreflecting means for reflecting incident light in the backward direction, and near the rear end of the propulsion tube, projects light into the tube along the optical axis of the telescope of the theodolite. And a projection optical system for irradiating the target.

【0015】ここで、逆進方向とは、反射された光線が
それ自身の上に重ね合わされる方向、言い換えれば反転
する前に通った同じ経路を逆にたどって進む方向をい
い、このように光線を反転させる逆進反射手段として
は、例えばコーナーキューブプリズム等を用いればよ
い。
Here, the backward direction refers to the direction in which the reflected light beam is superimposed on itself, in other words, the direction in which the reflected light beam travels in the reverse direction along the same path that passed before inversion. For example, a corner cube prism or the like may be used as the retroreflecting means for inverting the light beam.

【0016】前記の構成によれば、投射光学系からの光
は望遠鏡の光軸に沿ってターゲットとしての逆進反射手
段に入射し、該逆進反射手段によって逆進方向に反射さ
れて、望遠鏡の光軸に沿って戻ってくる。すなわち、前
記逆進反射手段からの反射光は殆ど全て望遠鏡の対物レ
ンズに入射することになるので、望遠鏡視野内のターゲ
ット(逆進反射手段)の像は極めてコントラストの高い
ものになる。このことで、従来までは検出できなかった
遠距離の切刃位置を確実に検出できる。
According to the above arrangement, the light from the projection optical system enters the retroreflecting means as a target along the optical axis of the telescope, is reflected in the backward direction by the retroreflecting means, and is reflected by the telescope. Come back along the optical axis of. That is, almost all the reflected light from the retroreflecting means enters the objective lens of the telescope, so that the image of the target (retroreflecting means) in the telescope field of view has extremely high contrast. This makes it possible to reliably detect a long-distance cutting edge position that could not be detected conventionally.

【0017】しかも、前記ターゲットは、推進管の軸心
位置及び切刃の刃先位置にそれぞれ対応しかつ該両位置
を識別可能に設けられているので、オペレータは切刃の
中心位置だけでなくその刃先の方向も認識することがで
きる。これにより、オペレータは掘削方向の修正の際に
切刃の向きを修正のために最適な向きに変えることがで
きる。
Further , the target is an axis of the propulsion pipe.
Position and the cutting edge position of the cutting blade, respectively.
Is provided so that the operator can identify the cutting edge.
It can recognize not only the center position but also the direction of the cutting edge.
Wear. This allows the operator to correct the digging direction
It is possible to change the direction of the cutting blade to the optimal direction for correction
Wear.

【0018】また、前記逆進反射手段は、LEDのよう
に電源や電気回路を必要とせず、それ自体が故障するこ
ともないので、従来までのようにLEDを用いる場合の
電気回路等の故障を確実に回避することができ、このこ
とで、位置検出装置の故障が工事の進行不能を招く虞れ
を解消できる。
Further, since the retroreflection means does not require a power supply or an electric circuit unlike an LED and does not itself fail, the electric circuit or the like in the case of using an LED as in the prior art does not fail. Can be avoided reliably, and this can eliminate the possibility that the failure of the position detecting device may cause the progress of the construction to be stopped.

【0019】請求項記載の発明では、請求項1記載の
発明におけるターゲットを、推進管の軸心位置及び切刃
の刃先位置をそれぞれ認識可能な所定形状のプリズムシ
ートとする。このプリズムシートは、多数のプリズムを
微細加工技術によってプラスチックシート内に形成した
ものであり、このプリズムシートを例えば三角形状等に
形成してターゲットとなし、推進管の軸心位置及び切刃
の刃先位置をそれぞれ認識できるように張り付ければよ
い。
According to a second aspect of the present invention, the target according to the first aspect of the present invention is a prism sheet having a predetermined shape capable of recognizing an axial center position of the propulsion tube and a cutting edge position of the cutting blade. This prism sheet is formed by forming a large number of prisms in a plastic sheet by a fine processing technique. The prism sheet is formed into, for example, a triangular shape to serve as a target. What is necessary is just to attach so that a position may be recognized.

【0020】そして、前記プリズムシートを用いれば、
安価で簡単な構成のターゲットが得られる。また、プリ
ズムシートはその全面から略均一な反射光が得られるの
で、ターゲットの形状の認識が一層、容易になる。
If the prism sheet is used,
An inexpensive and simple target can be obtained. Further, since substantially uniform reflected light is obtained from the entire surface of the prism sheet, recognition of the shape of the target is further facilitated.

【0021】請求項記載の発明では、請求項1又は2
のいずれかに記載の発明における投射光学系はレーザ光
を光源とするものとする。このことで、ターゲットが遠
距離にあっても逆進反射手段に照射する光のエネルギー
密度を高めることができるので、望遠鏡視野内のターゲ
ット像のコントラストを一層、高めることができ、よっ
て、切刃位置検出装置の検出可能距離をさらに延ばすこ
とができる。
According to the third aspect of the present invention, the first or second aspect is provided.
The projection optical system according to any one of the above aspects uses laser light as a light source. As a result, even if the target is at a long distance, the energy density of the light applied to the retroreflecting means can be increased, so that the contrast of the target image in the telescope field of view can be further increased, and thus the cutting edge can be increased. The detectable distance of the position detecting device can be further extended.

【0022】請求項記載の発明では、請求項1〜
いずれか1つに記載の発明において、経緯儀の望遠鏡に
より得られたターゲット像が入力される撮像手段を設け
るものとする。このことで、ターゲット像は撮像手段に
入力されれるので、その像のデータを別体のディスプレ
ー装置に転送して、ディスプレー画面上に表示させるこ
とが可能になる。そのようにすれば、オペレータはター
ゲットの観測をより楽な姿勢で行えるようになり、作業
の容易性が向上する。また、掘削方向を修正するとき
に、前記ディスプレー画面を確認しながら作業を行うこ
とができるので、作業時間の短縮及び確実性の向上が図
られる。
According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects of the present invention, an imaging means for inputting a target image obtained by a telescope of the theodolite is provided. As a result, the target image is input to the imaging means, so that data of the image can be transferred to a separate display device and displayed on the display screen. By doing so, the operator can observe the target in a more comfortable posture, and the workability is improved. Further, when correcting the excavation direction, the work can be performed while checking the display screen, so that the work time can be reduced and the reliability can be improved.

【0023】請求項記載の発明では、請求項記載の
発明における望遠鏡と撮像手段との間に、ターゲット像
を拡大する拡大光学系を設けるものとする。このこと
で、ターゲット像が拡大されるので、切刃位置やその刃
先方向の認識が容易になり、これに伴い、掘削方向の修
正も一層、容易になる。また、市販されている経緯儀の
望遠鏡をそのまま利用することができるので、コスト面
でも有利になる。
According to a fifth aspect of the present invention, a magnifying optical system for enlarging a target image is provided between the telescope and the imaging means according to the fourth aspect of the present invention. As a result, the target image is enlarged, so that the position of the cutting edge and the direction of the cutting edge can be easily recognized, and accordingly, the correction of the excavation direction can be further facilitated. Further, since a commercially available telescope of the theodolite can be used as it is, it is advantageous in terms of cost.

【0024】さらに、光学系により拡大した像を撮像手
段に入力しているので、撮像手段の性能を最大限に発揮
させることができる。尚、像は拡大すると暗くなるもの
の、コントラストが十分に高いので、視認性に問題は生
じない。
Further, since the image enlarged by the optical system is inputted to the image pickup means, the performance of the image pickup means can be maximized. It should be noted that although the image becomes darker when enlarged, the contrast is sufficiently high so that there is no problem in visibility.

【0025】請求項記載の発明では、請求項又は
に記載の発明において、撮像手段に入力されたターゲッ
ト像のデータに基づいて、少なくとも推進管の軸心位置
を検出する検出手段とを備えるものとする。
According to the sixth aspect of the present invention, in the fourth or fifth aspect,
In the invention described in (1), a detection means for detecting at least the axial center position of the propulsion pipe based on the data of the target image input to the imaging means is provided.

【0026】このことで、撮像手段に入力されたターゲ
ット像のデータに基づいて、検出手段により、例えばパ
ターン認識等の画像処理手法に従って切刃位置が検出さ
れる。特に、請求項記載の発明のようにプリズムシー
トを用いた場合には、該プリズムシートの全面について
略均一な明るさの像が得られるので、画像認識をの精度
は極めて高い。そうして、前記検出手段による位置検出
結果を例えばディスプレー画面上に表示するようにすれ
ば、オペレータはその表示に基づいて掘削方向を修正す
ることができるので、オペレータがターゲット像そのも
のを見て位置を検出する場合のうっかりミスが、確実に
排除できる。
Thus, based on the data of the target image input to the imaging means, the detecting means detects the cutting edge position in accordance with an image processing technique such as pattern recognition. In particular, when a prism sheet is used as in the second aspect of the present invention, an image with substantially uniform brightness can be obtained over the entire surface of the prism sheet, so that the accuracy of image recognition is extremely high. If the position detection result by the detection means is displayed on, for example, a display screen, the operator can correct the excavation direction based on the display. Inadvertent mistakes in the detection of can be reliably eliminated.

【0027】また、前記検出手段による検出結果に基づ
いて、切刃位置が所定以上目標方向からずれたときに警
報を発するようにすることもできるので、そのようにす
れば、オペレータは切刃位置を長時間継続して監視する
必要がなくなり、作業の容易性が著しく向上する。
Further, based on the detection result by the detection means, an alarm can be issued when the cutting edge position deviates from the target direction by a predetermined amount or more, so that the operator can set the cutting edge position. It is not necessary to continuously monitor for a long time, and workability is remarkably improved.

【0028】請求項記載の発明では、請求項記載の
発明において、検出手段による検出結果を時系列に記憶
する記憶手段を備えるものとする。
According to a seventh aspect of the present invention, in the fifth aspect of the present invention, a storage unit for storing a detection result by the detection unit in a time series is provided.

【0029】すなわち、例えば、切刃が土中の岩石等に
衝突して、目標方向から大きくそれた場合、ターゲット
像は望遠鏡視野の外に移動してしまい、観測不能になる
ことが考えられる。そこで、この発明では、検出手段に
よる位置検出結果を記憶手段により時系列に記憶させる
ようにしたので、ターゲット像が観測不能になっていて
も、それまでの検出結果、即ちターゲット像の軌跡に基
づいて、現在の切刃の位置を推定できる。このことで、
ターゲットが観測不能になったとしても、推進管の方向
を修正できる。
That is, for example, when the cutting blade collides with rocks in the soil and largely deviates from the target direction, the target image may move out of the field of view of the telescope, making observation impossible. Therefore, in the present invention, the position detection result by the detection means is stored in chronological order by the storage means. Therefore, even if the target image cannot be observed, the position detection result based on the previous detection result, that is, the trajectory of the target image is used. Thus, the current position of the cutting edge can be estimated. With this,
Even if the target becomes unobservable, the direction of the propulsion pipe can be corrected.

【0030】請求項記載の発明では、請求項1〜
いずれか1つに記載の発明における推進管の直径は80
cm以下とする。このことで、推進管の大きさが具体化
される。すなわち、推進管の直径が80cm以下の場
合、オペレータが推進管内を通ってその前端部まで行く
ことは容易なことではないので、そのような場合に、本
願発明の如く推進管の後端部に居ながらにして、前端部
の切刃位置を正確に検出できることや、該切刃に設けた
ターゲットの故障発生を解消できることが極めて有効に
なる。
According to the invention described in claim 8 , the diameter of the propulsion pipe in the invention described in any one of claims 1 to 7 is 80.
cm or less. This embodies the size of the propulsion tube. That is, when the diameter of the propulsion pipe is 80 cm or less, it is not easy for the operator to go through the propulsion pipe to the front end thereof. It is extremely effective to be able to accurately detect the position of the cutting edge at the front end and to eliminate the occurrence of failure of the target provided on the cutting edge while staying there.

【0031】請求項記載の発明では、前端部に土中を
掘削する切刃が設けられた推進管を有し、該推進管を前
端の切刃が目標方向に向かって延びるように配置しかつ
後端側から前側に推し進めながら掘削するようにした掘
削機における掘削方向管理装置を前提とする。そして、
前記切刃の刃先位置は、推進管の軸心に対し一側にオフ
セットされているものとし、前記切刃の後端部に少なく
とも推進管の軸心位置及び切刃の刃先位置にそれぞれ対
応してかつ該両位置を識別可能に設けられ、入射する光
をその逆進方向に反射させる逆進反射手段からなるター
ゲットと、前記推進管の後端部近傍に設置され、前記タ
ーゲットを視準して前記目標方向に対する切刃の位置を
計測する経緯儀と、前記推進管の後端部近傍に設けら
れ、前記経緯儀の望遠鏡の光軸に沿って管内に投光して
前記ターゲットを照射する投射光学系と、前記経緯儀の
望遠鏡により得られたターゲット像を入力される撮像手
段と、該撮像手段に入力されたターゲット像のデータに
基づいて、少なくとも推進管の軸心位置及び切刃の刃先
位置を検出する検出手段と、該検出手段による検出結果
に基づいて、推進管の進む方向が目標方向になるように
掘削機を作動制御する制御手段とを備える構成とする。
According to the ninth aspect of the present invention, a propulsion pipe provided with a cutting blade for excavating the soil is provided at the front end, and the propulsion pipe is arranged such that the cutting blade at the front end extends toward a target direction. In addition, it is assumed that an excavating direction management device in an excavator that excavates while pushing forward from a rear end side to a front side. And
The cutting edge position of the cutting blade is off to one side with respect to the axis of the propulsion pipe.
It is assumed that at least the axial position of the propulsion tube and the position of the cutting edge of the cutting blade are respectively set at the rear end of the cutting blade.
And response and provided to both said positions to be identified and the target consisting of reversing reflecting means for reflecting the incident light in the reverse direction, is disposed near the rear end of the propulsion tube, viewing the target A theodolite that measures the position of the cutting blade with respect to the target direction, and is provided near the rear end of the propulsion tube, and projects light into the tube along the optical axis of the telescope of the theodolite to target the target. A projection optical system for irradiating, imaging means to which a target image obtained by the telescope of the theodolite is input, and at least an axial center position and a cutting point of the propulsion tube based on data of the target image input to the imaging means. Blade tip
A configuration is provided that includes a detection unit that detects the position , and a control unit that controls the operation of the excavator based on the detection result by the detection unit so that the traveling direction of the propulsion pipe becomes the target direction.

【0032】この構成では、請求項1及び請求項記載
の発明と同様の作用が得られ、ターゲットが遠距離にあ
っても、推進管の軸心位置に対応する切刃の中心位置と
そこからオフセットした切刃の刃先位置とを検出手段に
り確実に検出でき、その検出結果に基づいて掘削機を
作動制御することにより、掘削方向を自動修正すること
ができる。
According to this configuration, the same operation as the first and sixth aspects of the present invention can be obtained, and even if the target is at a long distance, the center position of the cutting blade corresponding to the axial center position of the propulsion tube can be obtained.
Can the cutting edge position of the cutting edge that is offset therefrom in <br/> by Ri確 indeed detected in the detection means, by the excavator control operation based on the detection result, it is possible to automatically correct the direction of drilling .

【0033】[0033]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基いて説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0034】図1は、本発明の実施形態に係る掘削機の
切刃位置検出装置Aの概略構成を示し、この切刃位置検
出装置Aは、例えばスピーダ工法によりヒューム管等の
埋設管を地中に埋設するための推進掘削機1に装備され
るものである。この推進掘削機1は、図2に示すように
発進坑H1内に設置されていて、発進坑H1の外に設置
した油圧供給ユニット(図示せず)から供給される作動
油圧により動作する。
FIG. 1 shows a schematic configuration of a cutting edge position detecting device A of an excavator according to an embodiment of the present invention. The cutting edge position detecting device A is used for cutting a buried pipe such as a fume pipe by a speeder method, for example. It is mounted on the propulsion excavator 1 to be buried inside. The propulsion excavator 1 is installed in the starting pit H1 as shown in FIG. 2 and operates by operating hydraulic pressure supplied from a hydraulic pressure supply unit (not shown) installed outside the starting pit H1.

【0035】前記図1において、2,2,…は、埋設管
を先導するために最初に発進坑H1から到達坑H2まで
貫通するリード管である。このリード管2,2,…は、
直径約10cmのステンレスパイプからなり、先頭のリ
ード管2の前端部には掘削ヘッド(切刃)3が取り付け
られている一方、最後尾のリード管2の後端部は、発進
坑H1内に設置した推進掘削機1の油圧駆動部(推進機
構)に連結されている。そして、リード管2,2,…
は、管の中心軸線の回りに右回りに回転されながら、該
軸線に沿って前方に推し進められる。また、前記掘削ヘ
ッド3の先端刃先面はリード管2の軸線に対し斜めにさ
れている一方、掘削ヘッド3の後端面はリード管の軸線
に垂直にされ、管の内部に臨んでいて、そこにプリズム
シートからなる反射ターゲット4が配設されている。
In FIG. 1, reference numerals 2, 2,... Denote lead pipes that first penetrate from the start pit H1 to the destination pit H2 in order to lead the buried pipe. These lead tubes 2, 2, ...
It consists of a stainless steel pipe with a diameter of about 10 cm, and a cutting head (cutting edge) 3 is attached to the front end of the lead pipe 2 at the head, while the rear end of the lead pipe 2 at the tail is in the starting pit H1. It is connected to a hydraulic drive unit (propulsion mechanism) of the installed propulsion excavator 1. And the lead tube 2,2, ...
Are driven forward along this axis while being rotated clockwise about the central axis of the tube. Also, the tip end surface of the excavating head 3 is inclined with respect to the axis of the lead tube 2, while the rear end surface of the excavating head 3 is perpendicular to the axis of the lead tube and faces the inside of the tube. Is provided with a reflection target 4 formed of a prism sheet.

【0036】一方、最後尾のリード管2の後端部近傍に
は、セオドライト(経緯儀)5が設置され、望遠鏡6に
よりリード管2,2,…の内部を見通して、前記反射タ
ーゲット4を視準できるようになっている。このセオド
ライト5は、架台7に対しそれぞれ高さ調整ねじを介し
て3カ所で支持された水平盤8と、該水平盤8に対し垂
直軸周りに旋回可能に支持され、かつ前記望遠鏡6を水
平軸回りに旋回可能に支持するU字状の支柱部9とを有
し、望遠鏡視野内の反射ターゲット4を視準して、その
水平角及び鉛直角を高精度に計測できるものである。
On the other hand, a theodolite (theodolite) 5 is installed in the vicinity of the rear end of the last lead tube 2, and the telescope 6 looks inside the lead tubes 2, 2,. It can be collimated. The theodolite 5 is supported on a gantry 7 at three locations via height adjusting screws, and is supported on the horizontal board 8 so as to be pivotable about a vertical axis. It has a U-shaped support portion 9 that is rotatably supported around an axis, and can collimate the reflection target 4 in the telescopic field of view to measure the horizontal angle and the vertical angle thereof with high accuracy.

【0037】前記望遠鏡6には、その光軸xに沿って前
方にレーザ光線を投射するレーザ投光系(投射光学系)
10が取り付けられており、このレーザ投光系10から
投光されたレーザ光線(図に矢印で示す)は反射ターゲ
ット4に反射され、前記望遠鏡6の光軸xに沿って戻っ
てきて、望遠鏡視野内に反射ターゲット4の像となって
現れる。また、前記望遠鏡6には、反射ターゲット4の
像を受け入れ、その像のデータを通信ケーブル11によ
り発進坑H1の外に設置したパーソナルコンピュータ1
2に転送する撮像系13が取り付けられている。
The telescope 6 has a laser projection system (projection optical system) for projecting a laser beam forward along the optical axis x.
A laser beam (indicated by an arrow in the figure) emitted from the laser projecting system 10 is reflected by the reflection target 4 and returns along the optical axis x of the telescope 6 to be telescoped. It appears as an image of the reflection target 4 in the field of view. Further, the telescope 6 receives the image of the reflection target 4 and transmits the data of the image to the personal computer 1 installed outside the starting pit H1 by the communication cable 11.
2, an image pickup system 13 for transferring the image data is provided.

【0038】前記反射ターゲット4は、図3に示すよう
に、上下に長い二等辺三角形状に形成したプリズムシー
トを掘削ヘッド3の後端面に張り付けたものであり、そ
の中心位置4aがリード管2の軸心位置に対応付けら
れ、また、底辺に対向する指示頂点(同図の上方の頂
点)4bが掘削ヘッド3の刃先位置に対応づけられてい
て、前記中心位置4aから指示頂点4bに向かう指示方
向が容易に識別できるようになっている。尚、プリズム
シートは、周知の如く多数のプリズムが微細加工技術に
よってプラスチックシート内に形成されたもので、コー
ナーキューブプリズム等と同様、入射する光を略全てそ
の逆進方向に反射させるものである。
As shown in FIG. 3, the reflection target 4 is a prism sheet formed in the shape of an isosceles triangle that is long vertically and attached to the rear end surface of the excavating head 3. In addition, the designated vertex (upper vertex in the figure) 4b facing the bottom is associated with the cutting edge position of the excavating head 3, and goes from the center position 4a to the designated vertex 4b. The pointing direction can be easily identified. As is well known, the prism sheet is formed by forming a large number of prisms in a plastic sheet by a fine processing technique, and, like a corner cube prism or the like, reflects almost all incident light in the backward direction. .

【0039】前記望遠鏡6及びレーザ投光系10の光学
系は、図4に示すように構成されている。すなわち、光
源である半導体レーザ装置(レーザ発信器)15から出
力されたレーザ光線は、まず2枚1組のコンデンサーレ
ンズ16,16により広がり角を調整され、その後、直
角プリズム17により90度偏向され、合焦レンズ18
を通過した後、望遠鏡6の光軸x上に配置された直角プ
リズム19により再び90度偏向されて、対物レンズ2
0を介して、前記望遠鏡6の光軸xに沿って反射ターゲ
ット4に向かって投射される。前記レーザ光線の光束の
径はリード管2の前端部においてその直径よりもやや大
きくなる程度に設定することが好ましい。
The optical system of the telescope 6 and the laser projection system 10 is configured as shown in FIG. That is, the laser beam output from the semiconductor laser device (laser transmitter) 15 as a light source is first adjusted in divergence angle by a pair of condenser lenses 16, 16, and then deflected by 90 ° by the right-angle prism 17. , Focusing lens 18
, The light is again deflected by 90 degrees by the right-angle prism 19 arranged on the optical axis x of the telescope 6, and the objective lens 2
The light is projected toward the reflection target 4 along the optical axis x of the telescope 6 through the optical axis 0. It is preferable that the diameter of the light beam of the laser beam is set to be slightly larger than the diameter at the front end of the lead tube 2.

【0040】そして、前記反射ターゲット4により反射
されて、望遠鏡6の光軸xに沿って戻ってきたレーザ光
線は、望遠鏡6の対物レンズ22により集光されて、前
記反射ターゲット4の像を結ぶ。すなわち、反射ターゲ
ット4の像はダハプリズム23により上下左右が反転さ
れ、十字線が内蔵された焦点鏡24を通過した後、拡大
光学系25により拡大されて、CCDカメラ(撮像手
段)26に入力される。
The laser beam reflected by the reflection target 4 and returned along the optical axis x of the telescope 6 is condensed by the objective lens 22 of the telescope 6 to form an image of the reflection target 4. . That is, the image of the reflection target 4 is turned upside down and left and right by the roof prism 23, passes through a focusing mirror 24 having a built-in crosshair, is enlarged by an enlargement optical system 25, and is input to a CCD camera (imaging means) 26. You.

【0041】前記CCDカメラ26は前後に移動して任
意の位置で固定されるようになっており、CCDカメラ
26を前進させれば、図5(a)に示すように反射ター
ゲット4の像は小さくなり、反対にCCDカメラ26を
後退させることで、図5(b)に示すように反射ターゲ
ット4の像を拡大することができる。また、CCDカメ
ラ26の前進又は後退に対応して、合焦レンズ27が光
軸に沿って移動されるようになっており、このことで、
反射ターゲット4の像は常にCCDカメラ26の撮像面
に結ばれる。尚、図4において、28は望遠鏡6の合焦
レンズであり、29,29はそれぞれ望遠鏡6からCC
Dカメラ26に至るレーザ光線を偏向させる直角プリズ
ムである。
The CCD camera 26 moves back and forth and is fixed at an arbitrary position. When the CCD camera 26 is moved forward, the image of the reflection target 4 is changed as shown in FIG. By making the CCD camera 26 recede, the image of the reflection target 4 can be enlarged as shown in FIG. 5B. In addition, the focusing lens 27 is moved along the optical axis in response to the forward or backward movement of the CCD camera 26.
The image of the reflection target 4 is always formed on the imaging surface of the CCD camera 26. In FIG. 4, reference numeral 28 denotes a focusing lens of the telescope 6, and reference numerals 29 and 29 denote CCs from the telescope 6 respectively.
The right-angle prism deflects the laser beam reaching the D camera 26.

【0042】また、前記CCDカメラ26は、入力され
た像のデータをNTSC信号としてパーソナルコンピュ
ータ12に転送する。このパーソナルコンピュータ12
には専用の画像処理ボードが内蔵されていて、転送され
てきたデータを所定の周期で(例えば数百ミリ秒毎に)
処理して、反射ターゲット4の中心位置4a及びその指
示方向を検出するようになっている。具体的には、図6
に示すフローの如く、ステップS1において、CCDカ
メラ26からの信号入力を受け入れて、画像データを取
得し、続くステップS2では、フィルタ処理によってバ
ックグラウンドノイズを除去する。
The CCD camera 26 transfers the input image data to the personal computer 12 as an NTSC signal. This personal computer 12
Has a dedicated image processing board built-in, and transfers the transferred data at a predetermined cycle (for example, every several hundred milliseconds).
By performing the processing, the center position 4a of the reflection target 4 and the pointing direction thereof are detected. Specifically, FIG.
As shown in the flow shown in (1), in step S1, a signal input from the CCD camera 26 is accepted to acquire image data, and in subsequent step S2, background noise is removed by filtering.

【0043】続いて、ステップS3では、像の二等辺三
角形の3つの頂点座標を求め、この頂点座標に基づい
て、反射ターゲット4のパターン認識を行う。ステップ
S4では、前記3つの頂点座標に基づいて反射ターゲッ
ト4の中心位置4aを算出し、また、ステップS5で
は、ターゲットサイズとして、像の二等辺三角形の底辺
の長さ(図に矢印で示す)を求める。続いて、ステップ
S6では、前記ターゲットサイズに基づいて反射ターゲ
ット4までの距離を算出するとともに、前記ステップS
4で算出した中心位置座標の座標原点からのずれ量、即
ちターゲット中心の目標方向からのずれ量を算出し、さ
らに、前記中心位置4aに対する指示頂点4bの方向を
求める。
Subsequently, in step S3, the coordinates of three vertices of the isosceles triangle of the image are obtained, and the pattern of the reflection target 4 is recognized based on the coordinates of the vertices. In step S4, the center position 4a of the reflection target 4 is calculated based on the coordinates of the three vertices. In step S5, the length of the base of the isosceles triangle of the image (indicated by an arrow in the figure) is set as the target size. Ask for. Subsequently, in step S6, the distance to the reflection target 4 is calculated based on the target size, and
The shift amount of the center position coordinate calculated in step 4 from the coordinate origin, that is, the shift amount of the target center from the target direction is calculated, and the direction of the designated vertex 4b with respect to the center position 4a is obtained.

【0044】そして、ステップS7において、例えば図
7に示すように、ノイズ除去後の反射ターゲット4の画
像や前記ずれ量等の算出結果をパーソナルコンピュータ
12のモニターディスプレー30に出力して、オペレー
タに表示する。
Then, in step S7, as shown in FIG. 7, for example, the image of the reflection target 4 after noise removal and the calculation result of the shift amount are output to the monitor display 30 of the personal computer 12 and displayed to the operator. I do.

【0045】前記図6のフローの各ステップによる処理
は、パーソナルコンピュータ12のメモリ又は画像処理
ボードのROMに電子的に格納されたプログラムがマイ
クロプロセッサ(CPU)により実行されることで、実
現される。すなわち、前記CPU及び画像処理ボードに
よって検出手段が構成されている。
The processing in each step of the flow of FIG. 6 is realized by executing a program electronically stored in the memory of the personal computer 12 or the ROM of the image processing board by the microprocessor (CPU). . That is, detection means is constituted by the CPU and the image processing board.

【0046】尚、前記パーソナルコンピュータ12に
は、図示しないがハードディスク等の記憶装置(記憶手
段)が内蔵されており、上述の如く検出されたターゲッ
ト中心4aのずれ量や指示頂点4bの方向等の検出結果
が時系列に記憶されるようになっている。
Although not shown, the personal computer 12 has a built-in storage device (storage means) such as a hard disk. The storage device stores the displacement of the target center 4a and the direction of the designated vertex 4b detected as described above. The detection results are stored in chronological order.

【0047】次に、前記の切刃位置検出装置Aを用い
た、掘削方向の管理方法について説明する。
Next, a method for managing the direction of excavation using the cutting edge position detecting device A will be described.

【0048】まず、オペレータは、推進掘削機1に最初
のリード管2を取り付け、反射ターゲット4の画像をモ
ニターディスプレー30上で確認しながら、該像の中心
位置が十字線の中心位置(座標原点)に一致するよう
に、即ち掘削ヘッド3におけるリード管中心位置が目標
方向に一致するように前記リード管2の方向を決定す
る。次に、推進掘削機1を作動させて、前記リード管2
を回転させながら推し進め、推進掘削機1の油圧機構の
推進ストロークいっぱいまでリード管2が前進したら、
その後端部に次のリード管2を接続して、再びそれらを
推し進める。そして、以上の作業を繰り返し実行する。
First, the operator attaches the first lead pipe 2 to the propulsion excavator 1 and checks the image of the reflection target 4 on the monitor display 30 while checking the center position of the image with the center position of the crosshair (coordinate origin). ), That is, the direction of the lead tube 2 is determined so that the center position of the lead tube in the excavation head 3 matches the target direction. Next, the propulsion excavator 1 is operated, and the lead pipe 2
When the lead pipe 2 advances to the full propulsion stroke of the hydraulic mechanism of the propulsion excavator 1,
Then connect the next lead tube 2 to the end and push them again. Then, the above operations are repeatedly executed.

【0049】その際、モニターディスプレー30の画面
上の反射ターゲット4の像は、理想的には、中心位置が
座標原点に一致したままで該中心位置の回りに時計回り
方向に回転しながら、徐々に小さくなっていくのである
が、実際には、土中を前進する掘削ヘッド3が地盤から
の反力を受けて徐々に目標方向から離れるので、前記像
の中心位置も座標原点から徐々にずれていく。
At this time, the image of the reflection target 4 on the screen of the monitor display 30 is ideally gradually rotated clockwise around the center position while the center position coincides with the coordinate origin. However, in practice, the excavating head 3 advancing in the soil is gradually departed from the target direction due to the reaction force from the ground, so that the center position of the image also gradually deviates from the coordinate origin. To go.

【0050】そこで、オペレータはディスプレー画面上
の反射ターゲット4の像を監視し、例えば図7に示すよ
うに像が所定以上、座標原点からずれたときには、一
旦、推進掘削機1の動作を停止させる。そして、前記デ
ィスプレー画面上の像を確認しながら、像の指示方向が
座標原点を指示するまで、即ち掘削ヘッド3の刃先が目
標方向を向くまで、推進掘削機1によりリード管2,
2,…をその場で回転させる。
Therefore, the operator monitors the image of the reflection target 4 on the display screen, and when the image deviates from the coordinate origin by a predetermined amount or more, for example, as shown in FIG. 7, the operation of the propulsion excavator 1 is temporarily stopped. . While confirming the image on the display screen, the propulsion excavator 1 uses the propulsion excavator 1 until the indicated direction of the image indicates the coordinate origin, that is, until the cutting edge of the excavation head 3 is directed to the target direction.
2. Rotate in place.

【0051】続いて、今度は、推進掘削機1によりリー
ド管2,2,…を回転させずに前方へ押圧する。こうす
ると、掘削ヘッド3は、その先端刃先面がリード管2の
軸線に対し斜めにされているので、該掘削ヘッド3は全
体として刃先側に偏って進むことになり、これにより、
リード管2,2,…の掘削方向が目標方向に近づくよう
に修正される。
Subsequently, the propulsion excavator 1 pushes the lead pipes 2, 2,... Forward without rotating them. In this case, since the excavation head 3 has its tip blade tip surface inclined with respect to the axis of the lead pipe 2, the excavation head 3 advances toward the cutting edge side as a whole.
The excavation direction of the lead pipes 2, 2, ... is corrected so as to approach the target direction.

【0052】また、例えば、掘削ヘッド3が土中の岩石
等に衝突して、目標方向から大きくそれた場合、ターゲ
ット像は望遠鏡視野の外に移動して、観測不能になる
が、その場合には、パーソナルコンピュータ12の記憶
装置に記憶されている時系列の位置検出結果、即ちター
ゲット像の軌跡をモニターディスプレー30上に再現
し、その軌跡に基づいて、観測不能の現在の掘削ヘッド
3の位置を推定する。そして、その推定した掘削ヘッド
3の位置に基づいて、リード管2の掘削方向を修正でき
る。
Further, for example, when the excavating head 3 collides with rocks in the soil and largely deviates from the target direction, the target image moves out of the telescope field of view and becomes unobservable. Reproduces the time-series position detection result stored in the storage device of the personal computer 12, that is, the trajectory of the target image on the monitor display 30, and based on the trajectory, the current position of the unobservable excavation head 3 Is estimated. Then, the excavation direction of the lead pipe 2 can be corrected based on the estimated position of the excavation head 3.

【0053】したがって、この実施形態の切刃位置検出
装置Aによれば、掘削ヘッド3の後端面に配設した反射
ターゲット4に発進坑H1側のレーザ投光系10からレ
ーザ光線を投光して、前記反射ターゲット4が遠距離に
あっても十分にエネルギー密度の高い光を照射できる。
また、前記反射ターゲット4をプリズムシートにより構
成しているので、そこから反射したレーザ光線を殆ど全
て望遠鏡6の対物レンズ22に入射させることができ
る。このことで、望遠鏡視野内の反射ターゲット4の像
は極めてコントラストの高いものになり、掘削ヘッド3
が従来までの装置では検出できない遠距離にあっても、
その位置を確実に検出できる。よって、推進工事におい
て、発進坑H1と到達坑H2との間隔が大幅に長くなっ
ても、掘削方向を管理できるので、工事期間の短縮及び
コスト低減等、著しく優れた効果が得られる。
Therefore, according to the cutting edge position detecting device A of this embodiment, the laser beam is projected from the laser projecting system 10 on the starting pit H1 side to the reflection target 4 disposed on the rear end face of the excavating head 3. Thus, even if the reflection target 4 is at a long distance, it is possible to irradiate light having a sufficiently high energy density.
Further, since the reflection target 4 is constituted by a prism sheet, almost all of the laser beam reflected from the reflection target 4 can be incident on the objective lens 22 of the telescope 6. As a result, the image of the reflection target 4 in the telescope field of view becomes extremely high in contrast, and the drilling head 3
Is at a long distance that cannot be detected by conventional devices,
The position can be reliably detected. Therefore, in the propulsion work, the excavation direction can be controlled even if the distance between the start pit H1 and the arrival pit H2 is significantly increased, so that remarkably excellent effects such as shortening of the work period and cost reduction can be obtained.

【0054】また、反射ターゲット4をプリズムシート
により安価で簡単な構成とすることができる上、該反射
ターゲット4の全面から略均一な反射光が得られるの
で、ターゲット像の認識が一層、容易になる。このこと
は、特に、画像処理を行う場合に有効な作用効果をもた
らす。加えて、前記反射ターゲット4を発進坑側から照
射するようにしており、掘削ヘッド側には電源や電気回
路を必要としないので、従来までの装置で懸念されたL
EDや電気回路等の故障を確実に回避できる。
In addition, since the reflection target 4 can be formed inexpensively and simply by using a prism sheet, and substantially uniform reflected light can be obtained from the entire surface of the reflection target 4, the target image can be more easily recognized. Become. This provides an effective effect particularly when performing image processing. In addition, since the reflection target 4 is illuminated from the starting pit side, and a power source or an electric circuit is not required on the excavation head side, L which has been a concern in the conventional apparatus is not considered.
Failure of the ED, electric circuit, and the like can be reliably avoided.

【0055】さらに、反射ターゲット4の像を拡大光学
系25により拡大してから、CCDカメラ26に取り込
むようにしているので、CCDカメラ26の性能を最大
限に発揮させることができる。また、像が拡大されるの
で、モニターディスプレー30の画面上でも視認性が高
くなる上、画像処理による位置検出精度も向上する。
尚、反射ターゲット4の像は拡大すると暗くなるもの
の、上述の如くコントラストが極めて高いので、視認性
に問題は生じない。
Further, since the image of the reflection target 4 is enlarged by the magnifying optical system 25 and taken into the CCD camera 26, the performance of the CCD camera 26 can be maximized. In addition, since the image is enlarged, the visibility is improved even on the screen of the monitor display 30, and the position detection accuracy by the image processing is improved.
Although the image of the reflection target 4 becomes darker when enlarged, the contrast is extremely high as described above, so that there is no problem in visibility.

【0056】さらにまた、この実施形態では、CCDカ
メラ26に取り込んだ画像データに基づいて例えばパタ
ーン認識等の画像処理を行い、リード管2,2,…の軸
心位置及び掘削ヘッド3の刃先方向を検出して、その検
出結果をディスプレー画面上に表示するようにしている
ので、オペレータはその表示に基づいて掘削方向を修正
することができ、自分自身がターゲット像そのものを見
て位置を検出する場合のうっかりミスによる誤検出を確
実に排除できる。
Further, in this embodiment, image processing such as pattern recognition is performed based on the image data captured by the CCD camera 26, and the axial positions of the lead tubes 2, 2,. Is detected and the detection result is displayed on the display screen, so that the operator can correct the excavation direction based on the display, and detect the position by looking at the target image itself. Erroneous detection due to inadvertent mistakes can be reliably eliminated.

【0057】しかも、前記パーソナルコンピュータ12
を推進掘削機1の操作盤のそばに設置すれば、その操作
盤による修正作業を前記ディスプレー画面の表示を確認
しながら行えるので、作業時間の短縮及び確実性の向上
が図られる。また、前記操作盤及びパーソナルコンピュ
ータ12を発進坑H1の外に設置すれば、オペレータは
広い作業スペースを確保して、楽な姿勢で作業を行える
ので、作業の容易性も高くなる。
In addition, the personal computer 12
Is installed near the operation panel of the propulsion excavator 1, the correction operation using the operation panel can be performed while checking the display on the display screen, so that the operation time can be reduced and the reliability can be improved. Further, if the operation panel and the personal computer 12 are installed outside the starting pit H1, the operator can work in a comfortable posture while securing a wide working space, and thus the workability is improved.

【0058】(他の実施形態)尚、本発明は前記実施形
態に限定されるものではなく、その他種々の実施形態を
包含するものである。すなわち、前記実施形態では、切
刃位置検出装置Aをスピーダ工法の推進掘削機1に適用
しているが、これに限らず、例えば圧入方式やオーガー
方式の推進掘削機にも適用可能である。特に、推進管の
直径が80cm以下の場合には、オペレータは推進管内
を通ってその前端部の掘削ヘッド3のところまでまで行
くことは困難なので、そのような場合に、本願発明の作
用効果が極めて有効になる。
(Other Embodiments) The present invention is not limited to the above-described embodiments, but includes various other embodiments. That is, in the above-described embodiment, the cutting edge position detecting device A is applied to the propulsion excavator 1 of the speeder method, but is not limited to this, and can be applied to, for example, a press-fit type or auger type propulsion excavator. In particular, when the diameter of the propulsion pipe is 80 cm or less, it is difficult for the operator to pass through the propulsion pipe to the excavation head 3 at the front end thereof. Extremely effective.

【0059】また、前記実施形態では、反射ターゲット
4の形状を二等辺三角形としているが、これに限るもの
ではない。すなわち、例えば図8(a)〜(d)に示す
ように、一方向を切り欠いた円形状、中心部分を取り除
いた三角形状、一方向を切り欠いた四角形状、トの字状
等の種々の形状とすることができ、それらの形状のうち
から画像処理アルゴリズムとの相性を考慮して適宜、選
択すればよい。
Further, in the above embodiment, the shape of the reflection target 4 is an isosceles triangle, but is not limited to this. That is, as shown in FIGS. 8A to 8D, for example, various shapes such as a circular shape with one direction cut out, a triangular shape with a central part removed, a square shape with one direction cut out, and a U-shape are illustrated. May be selected as appropriate from the shapes in consideration of compatibility with the image processing algorithm.

【0060】さらに、前記実施形態においては、オペレ
ータはモニターディスプレー30の画面表示を継続的に
見て、ターゲット像を監視する必要があるが、例えば、
パーソナルコンピュータ12による位置検出結果に基づ
いて、掘削方向が所定以上目標方向からずれたときに警
報を発するようにすることもできる。そのようにすれ
ば、オペレータはディスプレー画面を長時間継続して監
視する必要がなくなり、作業の容易性が著しく向上す
る。
Further, in the above embodiment, the operator needs to continuously watch the screen display of the monitor display 30 to monitor the target image.
Based on the position detection result by the personal computer 12, a warning can be issued when the excavation direction deviates from the target direction by a predetermined amount or more. By doing so, the operator does not need to continuously monitor the display screen for a long time, and the operability is greatly improved.

【0061】加えて、図1に仮想線で示すように、パー
ソナルコンピュータ12による位置検出結果に基づい
て、推進掘削機1を作動制御するマイクロプロセッサ等
からなる制御装置(制御手段)31を設けてもよく、そ
のようにすれば、掘削方向を自動的に修正できるので、
工事の省人化が図られる。
In addition, as shown by a virtual line in FIG. 1, a control device (control means) 31 including a microprocessor or the like for controlling the operation of the propulsion excavator 1 based on the position detection result by the personal computer 12 is provided. That way, you can automatically correct the digging direction,
Labor saving of construction is achieved.

【0062】[0062]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1記載の発
明における推進掘削機の切刃位置検出装置によれば、経
緯儀の望遠鏡により視準するターゲットとして、入射す
る光線をその逆進方向に反射させる逆進反射手段を用い
ることで、望遠鏡視野内のターゲット像のコントラスト
を極めて高くすることができるので、従来、検出不可能
だった遠距離の切刃の中心位置及び刃先位置を確実に検
出でき、これにより、掘削方向の修正の際に切刃の向き
を最適に変えて修正が行える。また、前記ターゲットの
故障を確実に回避して、位置検出装置の故障に起因する
工事の進行不能を解消できる。
As described above, according to the cutting edge position detecting device of the propulsion excavator according to the first aspect of the present invention, the incident light beam is set in the backward direction as a target collimated by the telescope of the theodolite. By using the retroreflecting means to reflect the light to the target, the contrast of the target image in the telescope field of view can be extremely high, so that the center position and the cutting edge position of the long-range cutting blade which could not be detected conventionally can be reliably determined. Can be detected , so that the orientation of the cutting edge can be
Optimally varied modified Ru done. In addition, the failure of the target can be reliably avoided, and the inability of the construction to proceed due to the failure of the position detection device can be resolved.

【0063】請求項記載の発明によれば、安価で簡単
な構成のターゲットが得られる上、ターゲットの形状の
認識も容易になる。
According to the second aspect of the present invention, a target having an inexpensive and simple configuration can be obtained, and the shape of the target can be easily recognized.

【0064】請求項記載の発明では、投射光学系にレ
ーザ光を用いることで、切刃位置検出装置の検出可能距
離をさらに延ばすことができる。
According to the third aspect of the present invention, by using laser light for the projection optical system, the detectable distance of the cutting edge position detecting device can be further extended.

【0065】請求項記載の発明によれば、作業の容易
性が向上する上、修正作業の時間短縮及び確実性の向上
が図られる。
According to the fourth aspect of the present invention, the easiness of the operation is improved, and the time and the reliability of the correction operation are improved.

【0066】請求項記載の発明によれば、撮像手段の
性能を最大限に発揮させて、切刃位置やその刃先方向の
認識が容易に行える。
According to the fifth aspect of the present invention, the performance of the imaging means is maximized, and the position of the cutting blade and the direction of the cutting edge can be easily recognized.

【0067】請求項記載の発明によれば、オペレータ
のうっかりミスを確実に排除でき、また、作業の容易性
が著しく向上する。
According to the sixth aspect of the present invention, inadvertent mistakes by the operator can be reliably eliminated, and the easiness of the work is remarkably improved.

【0068】請求項記載の発明では、ターゲット像が
観測不能になっていても、推進管の方向を修正できる。
According to the seventh aspect of the present invention, the direction of the propulsion pipe can be corrected even if the target image cannot be observed.

【0069】請求項記載の発明の如く推進管の直径が
80cm以下の場合には、本願発明の効果が極めて有効
なものになる。
When the diameter of the propulsion pipe is 80 cm or less as in the invention of claim 8 , the effect of the present invention is extremely effective.

【0070】請求項記載の発明における、推進掘削機
の掘削方向管理装置によれば、請求項1及び請求項
載の発明と同様の効果が得られ、さらに、掘削方向を自
動修正できるので、工事の省人化が図られる。
According to the excavation direction management device for a propulsion excavator in the ninth aspect of the invention, the same effects as those of the first and sixth aspects are obtained, and the digging direction can be automatically corrected. In addition, labor can be saved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施形態に係る切刃位置検出装置Aの
概略構成を示す説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a cutting edge position detecting device A according to an embodiment of the present invention.

【図2】スピーダ工法による管の埋設工事の概略手順を
示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory view showing a schematic procedure of a pipe burying work by a speeder method.

【図3】反射ターゲットの形状を示す正面図である。FIG. 3 is a front view showing a shape of a reflection target.

【図4】レーザ投光系、望遠鏡の光学系、及び拡大光学
系の構成を示す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a configuration of a laser projection system, an optical system of a telescope, and an enlargement optical system.

【図5】ターゲット像が拡大される様子を示す説明図で
ある。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing how a target image is enlarged.

【図6】画像処理手順を示すフローチャート図である。FIG. 6 is a flowchart illustrating an image processing procedure.

【図7】ディスプレー画面上の表示例を示す説明図であ
る。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a display example on a display screen.

【図8】反射ターゲットの他の形状を示す図3相当図で
ある。
FIG. 8 is a diagram corresponding to FIG. 3, showing another shape of the reflection target.

【図9】従来の切刃位置検出装置の概略構成を示す説明
図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a conventional cutting edge position detecting device.

【符号の説明】 1 推進掘削機(掘削機) 2 リード管(推進管) 3 掘削ヘッド(切刃) 4 反射ターゲット(逆進反射手段) 5 セオドライト(経緯儀) 6 望遠鏡 10 レーザ投光系(投射光学系) 12 パーソナルコンピュータ(検出手段) 15 半導体レーザ装置(レーザ光) 25 拡大光学系 26 CCDカメラ(撮像手段) 31 制御装置(制御手段) ─────────────────────────────────────────────────────
[Description of Signs] 1 Propulsion excavator (excavator) 2 Lead pipe (propulsion pipe) 3 Drilling head (cutting blade) 4 Reflection target (reverse reflection means) 5 Theodolite (theodolite) 6 Telescope 10 Laser projection system ( Projection optical system) 12 Personal computer (detection means) 15 Semiconductor laser device (laser light) 25 Magnification optical system 26 CCD camera (imaging means) 31 Control device (control means) ───────────── ────────────────────────────────────────

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成11年9月27日(1999.9.2
7)
[Submission date] September 27, 1999 (September 9, 1999
7)

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】全文[Correction target item name] Full text

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【書類名】 明細書[Document Name] Statement

【発明の名称】 掘削機の切刃位置検出装置、及び掘削
方向管理装置
Patent application title: Excavator cutting edge position detecting device and excavation direction management device

【特許請求の範囲】[Claims]

【請求項】 請求項1において、 ターゲットは、推進管の軸心位置及び切刃の刃先位置を
それぞれ認識可能な所定形状のプリズムシートであるこ
とを特徴とする掘削機の切刃位置検出装置。
2. A cutting edge position detecting apparatus for an excavator according to claim 1, wherein the target is a prism sheet having a predetermined shape capable of recognizing an axial center position of the propulsion pipe and a cutting edge position of the cutting edge. .

【請求項】 請求項1又は2において、 投射光学系はレーザ光を光源とするものであることを特
徴とする掘削機の切刃位置検出装置。
3. The method of claim 1 or 2, the cutting edge position detecting device of the excavator, characterized in that the projection optical system is to the laser beam as a light source.

【請求項】 請求項1〜のいずれか1つにおいて、 経緯儀の望遠鏡により得られたターゲット像を入力され
る撮像手段が設けられていることを特徴とする掘削機の
切刃位置検出装置。
4. The cutting edge position detection of an excavator according to any one of claims 1 to 3 , further comprising imaging means for receiving a target image obtained by a telescope of the theodolite. apparatus.

【請求項】 請求項において、 望遠鏡と撮像手段との間には、ターゲット像を拡大する
拡大光学系が設けられていることを特徴とする掘削機の
切刃位置検出装置。
5. The cutting blade position detecting device for an excavator according to claim 4, wherein an enlargement optical system for enlarging a target image is provided between the telescope and the imaging means.

【請求項】 請求項又はにおいて、 撮像手段に入力されたターゲット像のデータに基づい
て、少なくとも推進管の軸心位置を検出する検出手段と
を備えていることを特徴とする掘削機の切刃位置検出装
置。
6. The method according to claim 4 or 5, based on the data of the target image that is input to the imaging unit, the excavator, characterized in that it comprises a detection means for detecting the axial position of at least propulsion tube Cutting edge position detector.

【請求項】 請求項において、 検出手段による検出結果を時系列に記憶する記憶手段を
備えていることを特徴とする掘削機の切刃位置検出装
置。
7. The cutting edge position detecting device for an excavator according to claim 6 , further comprising storage means for storing a detection result by the detection means in a time series.

【請求項】 請求項1〜のいずれか1つにおいて、 推進管の直径は80cm以下であることを特徴とする掘
削機の切刃位置検出装置。
8. In any one of claims 1-7, the cutting edge position detecting device of the excavator, characterized in that the diameter of the propulsion tube is 80cm or less.

【請求項】 前端部に土中を掘削する切刃が設けられ
た推進管を有し、該推進管を前端の切刃が目標方向に向
かって延びるように配置しかつ後端側から前側に推し進
めながら掘削するようにした掘削機における掘削方向管
理装置であって、前記切刃の刃先面は推進管の軸線に対し斜めにされてお
り、 前記切刃の後端部に少なくとも推進管の軸心位置及び切
刃の刃先位置にそれぞれ対応してかつ該両位置を識別可
に設けられ、入射する光をその逆進方向に反射させる
逆進反射手段からなるターゲットと、 前記推進管の後端部近傍に設置され、前記ターゲットを
視準して前記目標方向に対する切刃の位置を計測する経
緯儀と、 前記推進管の後端部近傍に設けられ、前記経緯儀の望遠
鏡の光軸に沿って管内に投光して前記ターゲットを照射
する投射光学系と、 前記経緯儀の望遠鏡により得られたターゲット像を入力
される撮像手段と、 前記撮像手段に入力されたターゲット像のデータに基づ
いて、少なくとも推進管の軸心位置及び切刃の刃先位置
を検出する検出手段と、 前記検出手段による検出結果に基づいて、推進管の進む
方向が目標方向になるように掘削機を作動制御する制御
手段とを備えていることを特徴とする掘削方向管理装
置。
9. have propulsion tube cutting edge is provided to excavate the soil to the front end, cutting edges of the front end of the propulsion tube is arranged so as to extend toward the target direction and the front from the rear end side An excavation direction control device for an excavator adapted to excavate while pushing forward, wherein the cutting edge of the cutting edge is inclined with respect to the axis of the propulsion pipe.
Ri, axial position and the switching of the at least propulsion tube to the rear end of the cutting edge
Both positions can be identified corresponding to the cutting edge position of the blade
A target comprising retroreflecting means for reflecting incident light in the reverse direction thereof, and a cutting blade provided near the rear end of the propulsion tube, collimating the target and cutting in the target direction. A projection optical system that is provided near the rear end of the propulsion tube and projects light into the tube along the optical axis of the telescope of the theodolite to irradiate the target; and Imaging means for inputting a target image obtained by a telescope of a ceremony; and at least an axis position of the propulsion tube and a cutting edge position of the cutting blade based on data of the target image input to the imaging means. An excavation direction management device comprising: a detection unit for detecting; and a control unit for controlling the operation of the excavator based on a detection result by the detection unit so that a traveling direction of the propulsion pipe becomes a target direction. .

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば水道管の埋
設工事等に用いられる推進掘削機において、土中を前進
する推進管前端の切刃の位置を検出する切刃位置検出装
置と、その装置を用いて、推進管の進む掘削方向を目標
方向に修正する掘削方向管理装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cutting blade position detecting device for detecting the position of a cutting blade at the front end of a propulsion pipe that advances in the soil, for example, in a propulsion excavator used for burying water pipes, and the like. The present invention relates to a digging direction management device that corrects a digging direction of a propulsion pipe to a target direction by using the device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、水道管やガス管等、比較的小
口径な管の埋設工事では、いわゆる小口径管推進工法が
一般に用いられている。この工法では、まず管を埋設す
る地盤に発進坑及び到達坑の2つの縦坑を堀り、次に発
進坑の内部から到達坑に向かって土中を掘削しつつ管を
埋設していくので、交通量の多い都市部のように開削工
事の難しい状況でも、交通の妨げになり難いという長所
がある。また、この工法には、圧入方式、オーガー方
式、ボーリング方式等の種々の方式が地盤の土質や埋設
管の種類等に対応して確立されており、その中から最適
な方式を採用することができる。
2. Description of the Related Art Conventionally, a so-called small-diameter pipe propulsion method has been generally used for burying relatively small-diameter pipes such as water pipes and gas pipes. In this method, first, two vertical shafts, a starting shaft and a reaching shaft, are dug in the ground where the pipes are to be buried, and then the pipes are buried while excavating the soil from inside the starting shaft toward the reaching shaft. However, there is an advantage that it is hard to hinder traffic even in a situation where digging work is difficult such as in an urban area with heavy traffic. In this method, various methods such as press-fitting method, auger method, and boring method have been established according to the soil properties of the ground and the type of buried pipes. it can.

【0003】具体的に、スピーダ工法といわれる仮管併
用式2工程方式について図2を参照して説明すると、こ
の工法では、まず、発進坑H1内に油圧式の推進掘削機
1を設置し、この推進掘削機1に取り付けたリード管
(推進管)2を油圧機構により回転させながら推し進
め、該リード管2前端部の掘削ヘッド3により土中を圧
密させながら到達坑H2に向かって前進させるととも
に、リード管2の後端部に次々に別のリード管2,2,
…を継ぎ足していって、到達坑H2まで貫通させる(同
図(a)参照)。
[0003] More specifically, referring to FIG. 2, a temporary pipe combined type two-step method called a speeder method will be described. In this method, first, a hydraulic propulsion excavator 1 is installed in a starting pit H1. The lead pipe (propulsion pipe) 2 attached to the propulsion excavator 1 is pushed forward while being rotated by a hydraulic mechanism, and is advanced toward the reaching pit H2 while consolidating the soil by the excavation head 3 at the front end of the lead pipe 2. , One after the other at the rear end of the lead tube 2,
Are added and penetrated to the reaching shaft H2 (see FIG. 7A).

【0004】次に、最後尾のリード管2の後端部に埋設
管35、先頭カッター36及びスクリューコンベア37
を接続し、これらを前記リード管22,22,…と同様
に回転させて、先頭カッター36により土中を掘削しな
がら推し進める。すなわち、発進坑H1側で埋設管3
5,35,…及びスクリューコンベア37,37,…を
順に継ぎ足す一方、到達坑H2側でリード管2,2,…
を回収しながら、到達坑H2へ向かって埋設管35,3
5,…を前進させる。その際、前記先頭カッター36に
より掘削された排土はスクリューコンベア37,37,
…により後続の埋設管35,35,…内を経由して排出
される(同図(b)参照)。そして、先頭の埋設管35
が到達坑H2に達すれば、該到達坑H2側で先頭カッタ
ー36を回収する一方、発進坑H1側で埋設管35,3
5,…内のスクリューコンベア37,37,…を引き抜
いて順次回収し、その後、埋設管35,35,…内を清
掃して工事を終了する(同図(c)参照)。
Next, a buried pipe 35, a leading cutter 36 and a screw conveyor 37 are provided at the rear end of the last lead pipe 2.
Are rotated in the same manner as the lead pipes 22, 22,. That is, the buried pipe 3
, And screw conveyors 37, 37,... Are sequentially added, while the lead pipes 2, 2,.
While collecting the buried pipes 35, 3 toward the arrival pit H2.
Advance 5, ... At this time, the soil excavated by the leading cutter 36 is removed by screw conveyors 37, 37,
Are discharged through the subsequent buried pipes 35, 35,... (See FIG. 3B). And the top buried pipe 35
Reaches the reaching shaft H2, the leading cutter 36 is collected on the reaching shaft H2 side, and the buried pipes 35, 3 are recovered on the starting shaft H1 side.
The screw conveyors 37, 37,... Are pulled out and sequentially collected, and then the inside of the buried pipes 35, 35,.

【0005】このようにスピーダ工法においては、発進
坑H1から出発したリード管2,2,…を必ず到達坑H
2に至らしめることが極めて重要であるが、土中を前進
する掘削ヘッド3は上下左右の地盤からアンバランスな
力を受けるので、放っておけば徐々に目標方向からずれ
ていってしまう。そこで、通常、前記掘削ヘッド3の位
置を検出する位置検出装置を用いて、該掘削ヘッドが目
標方向から離れないように常に監視し、かつ修正するこ
とが行われている。
As described above, in the speeder method, the lead pipes 2, 2,...
Although it is extremely important to reach 2, the excavating head 3 that advances in the soil receives an unbalanced force from the upper, lower, left, and right grounds, so that if it is released, it will gradually deviate from the target direction. Therefore, usually, a position detecting device for detecting the position of the excavating head 3 is used to constantly monitor and correct the excavating head so as not to leave the target direction.

【0006】そして、一般に、前記位置検出装置として
は、掘削ヘッドに設けたターゲットとそのターゲットを
視準するセオドライト(経緯儀)とが用いられている。
すなわち、例えば図9に示すように、リード管内に臨む
掘削ヘッド3の後端面には、9個のLED(発光ダイオ
ード)39,39,…が十文字状に配置されていて、そ
のうちの中心位置のLED39は黄色に発光し、また、
掘削ヘッド3の刃先位置(同図の上方位置)に対応する
LED39は赤色に発光し、さらに、それ以外のLED
39,39,…は緑色に発光するものとされている。
[0006] Generally, as the position detecting device, a target provided on a drilling head and a theodolite for collimating the target are used.
That is, as shown in FIG. 9, for example, nine LEDs (light emitting diodes) 39, 39,... LED 39 emits yellow light, and
The LED 39 corresponding to the cutting edge position of the excavating head 3 (upper position in the figure) emits red light, and further, other LEDs
39, 39,... Emit green light.

【0007】一方、セオドライト(図2参照)は発進坑
H1内に設置され、最後尾のリード管2の後端部から管
の軸線に沿って内部を見通して、前記LED39,3
9,…からなるターゲットを視準できるようになってい
る。すなわち、オペレータがターゲットの位置によって
異なるLEDの発光色の違いに基づいて掘削ヘッドの中
心位置及びその刃先位置を容易に認識できるようにして
いる。
On the other hand, the theodolite (see FIG. 2) is installed in the starting pit H1, and the LEDs 39, 3 are viewed from the rear end of the rearmost lead tube 2 along the axis of the tube.
The target consisting of 9,... Can be collimated. That is, the operator can easily recognize the center position of the excavation head and the position of the cutting edge thereof based on the difference in the emission color of the LED depending on the position of the target.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、掘削
機の性能向上によって管の最大推進距離が延び、発進坑
H1から到達坑H2までの間隔を従来よりも大幅に長く
設定できるようになりつつある。そうすると、地面に掘
る縦坑の数をかなり減らすことができるので、工事期間
の短縮及びコスト低減のために著しく優れた効果が得ら
れ、しかも、工事が交通の妨げになることも一層少なく
なることが期待される。
By the way, in recent years, the maximum propulsion distance of the pipe has been extended due to the improvement of the performance of the excavator, and the interval from the starting pit H1 to the reaching pit H2 has been able to be set much longer than before. is there. By doing so, the number of shafts to be dug on the ground can be significantly reduced, so that a remarkably excellent effect can be obtained for shortening the construction period and cost, and furthermore, the construction will not hinder the traffic further. There is expected.

【0009】しかしながら、前記従来の切刃位置検出装
置では、発進坑H1と到達坑H2との間隔が長くなっ
て、ターゲットのセオドライトからの距離が遠くなる
と、それに伴い望遠鏡視野内のターゲット像が小さくな
って、その視認性が急速に低下するのは避けられない。
そのため、オペレータは掘削ヘッドの中心位置や刃先位
置を認識できなくなって、掘削方向を正確に修正するこ
とは困難になる。
However, in the conventional cutting blade position detecting device, when the distance between the starting pit H1 and the reaching pit H2 becomes longer and the distance of the target from the theodolite becomes longer, the target image in the telescope field of view becomes smaller accordingly. As a result, it is inevitable that the visibility is rapidly reduced.
Therefore, the operator cannot recognize the center position and the cutting edge position of the excavation head, and it becomes difficult to correct the excavation direction accurately.

【0010】これに対し、望遠鏡の倍率を上げて、ター
ゲットの像を拡大することも考えられるが、そのように
すると、像全体がぼけて見え難くなってしまうことが多
く、しかも、像の明るさが低下するので、視認性はあま
り改善されない。また、LEDの発光量を増大させて像
の明るさを高めても、望遠鏡視野内が全体として明るく
なるだけで、像のコントラストはあまり向上しない。
On the other hand, it is conceivable to enlarge the image of the target by increasing the magnification of the telescope, but in such a case, the entire image is often blurred and difficult to see, and the brightness of the image is increased. , The visibility is not much improved. In addition, even if the brightness of the image is increased by increasing the light emission amount of the LED, only the entire field of view of the telescope becomes bright, and the contrast of the image is not significantly improved.

【0011】さらに、前記従来の切刃位置検出装置で
は、掘削ヘッドにLEDを設けて発光させるようにして
いるので、該掘削ヘッドの振動や発熱によって電気回路
の導通不良やLEDの故障が発生する虞れもある。そし
て、その場合には、土中に深く入り込んだ掘削ヘッドを
回収して修理することが極めて困難なので、工事を正常
に進めることが実質的に不可能になってしまう。
Further, in the above-mentioned conventional cutting edge position detecting device, an LED is provided on the excavating head so as to emit light, so that the vibration or heat generation of the excavating head causes a defective conduction of an electric circuit or a failure of the LED. There is a fear. In such a case, it is extremely difficult to recover and repair the excavating head that has penetrated deep into the soil, so that it is practically impossible to proceed with the construction normally.

【0012】本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、切刃位置検出装置の
構成に工夫を凝らして、従来までは検出できなかった遠
距離の切刃位置を確実に検出できるようにするととも
に、装置の故障による工事中断の虞れを解消することに
ある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned points, and an object of the present invention is to elaborate the configuration of a cutting edge position detecting device so as to detect a long-distance cutting edge which could not be detected until now. An object of the present invention is to make it possible to reliably detect a position and to eliminate a possibility of work being interrupted due to a failure of a device.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の解決手段では、切刃位置を表すターゲット
として、入射する光をその逆進方向に反射させる逆進反
射手段を用いるとともに、推進管の後端側から望遠鏡の
光軸に沿って投光して、前記ターゲットを照射するよう
にした。
In order to achieve the above object, according to the present invention, as a target indicating a cutting edge position, a retroreflecting means for reflecting incident light in the backward direction is used. Then, light was projected from the rear end side of the propulsion tube along the optical axis of the telescope to irradiate the target.

【0014】具体的には、請求項1記載の発明では、前
端部に土中を掘削する切刃が設けられた推進管を有し、
該推進管を前端の切刃が目標方向に向かって延びるよう
に配置しかつ後端側から前側に推し進めながら掘削する
ようにした掘削機における前記切刃の位置を検出する切
刃位置検出装置を前提とする。そして、前記切刃の刃先
面は推進管の軸線に対し斜めにされているものとし、
記切刃の後端部に少なくとも推進管の軸心位置及び切刃
の刃先位置にそれぞれ対応してかつ該両位置を識別可能
に設けられたターゲットと、前記推進管の後端部近傍に
設置され、前記ターゲットを視準して前記目標方向に対
する切刃の位置を計測する経緯儀とを備えており、前記
ターゲットは、入射する光をその逆進方向に反射させる
逆進反射手段により構成され、かつ前記推進管の後端部
近傍には、前記経緯儀の望遠鏡の光軸に沿って管内に投
光して前記ターゲットを照射する投射光学系が設けられ
ている構成とする。
Specifically, the invention according to claim 1 includes a propulsion pipe provided with a cutting blade for excavating in the soil at a front end thereof,
A cutting blade position detecting device for detecting the position of the cutting blade in an excavator in which the propulsion pipe is arranged so that a cutting edge at a front end extends in a target direction and excavates while pushing the propulsion pipe from a rear end side to a front side. It is assumed. And the cutting edge of the cutting blade
The plane shall be inclined with respect to the axis of the propulsion pipe, and at least the axial position of the propulsion pipe and the cutting edge
A target provided in correspondence with each of the cutting edge positions of the propulsion pipe, and disposed near the rear end of the propulsion tube, collimating the target and cutting the target direction. A theodolite for measuring the position of the blade, the target is configured by retroreflecting means for reflecting incident light in the reverse direction, and near the rear end of the propulsion tube, A projection optical system for projecting light into the tube along the optical axis of the telescope of the theodolite and irradiating the target is provided.

【0015】ここで、逆進方向とは、反射された光線が
それ自身の上に重ね合わされる方向、言い換えれば反転
する前に通った同じ経路を逆にたどって進む方向をい
い、このように光線を反転させる逆進反射手段として
は、例えばコーナーキューブプリズム等を用いればよ
い。
Here, the backward direction refers to the direction in which the reflected light beam is superimposed on itself, in other words, the direction in which the reflected light beam travels in the reverse direction along the same path that passed before inversion. For example, a corner cube prism or the like may be used as the retroreflecting means for inverting the light beam.

【0016】前記の構成によれば、投射光学系からの光
は望遠鏡の光軸に沿ってターゲットとしての逆進反射手
段に入射し、該逆進反射手段によって逆進方向に反射さ
れて、望遠鏡の光軸に沿って戻ってくる。すなわち、前
記逆進反射手段からの反射光は殆ど全て望遠鏡の対物レ
ンズに入射することになるので、望遠鏡視野内のターゲ
ット(逆進反射手段)の像は極めてコントラストの高い
ものになる。このことで、従来までは検出できなかった
遠距離の切刃位置を確実に検出できる。
According to the above arrangement, the light from the projection optical system enters the retroreflecting means as a target along the optical axis of the telescope, is reflected in the backward direction by the retroreflecting means, and is reflected by the telescope. Come back along the optical axis of. That is, almost all the reflected light from the retroreflecting means enters the objective lens of the telescope, so that the image of the target (retroreflecting means) in the telescope field of view has extremely high contrast. This makes it possible to reliably detect a long-distance cutting edge position that could not be detected conventionally.

【0017】しかも、前記ターゲットは、推進管の軸心
位置及び切刃の刃先位置にそれぞれ対応しかつ該両位置
を識別可能に設けられているので、オペレータは切刃の
中心位置だけでなくその刃先の方向も認識することがで
きる。これにより、オペレータは掘削方向の修正の際に
切刃の向きを修正のために最適な向きに変えることがで
きる。
Further , the target is an axis of the propulsion pipe.
Position and the cutting edge position of the cutting blade, respectively.
Is provided so that the operator can identify the cutting edge.
It can recognize not only the center position but also the direction of the cutting edge.
Wear. This allows the operator to correct the digging direction
It is possible to change the direction of the cutting blade to the optimal direction for correction
Wear.

【0018】また、前記逆進反射手段は、LEDのよう
に電源や電気回路を必要とせず、それ自体が故障するこ
ともないので、従来までのようにLEDを用いる場合の
電気回路等の故障を確実に回避することができ、このこ
とで、位置検出装置の故障が工事の進行不能を招く虞れ
を解消できる。
Further, since the retroreflection means does not require a power supply or an electric circuit unlike an LED and does not itself fail, the electric circuit or the like in the case of using an LED as in the prior art does not fail. Can be avoided reliably, and this can eliminate the possibility that the failure of the position detecting device may cause the progress of the construction to be stopped.

【0019】請求項記載の発明では、請求項1記載の
発明におけるターゲットを、推進管の軸心位置及び切刃
の刃先位置をそれぞれ認識可能な所定形状のプリズムシ
ートとする。このプリズムシートは、多数のプリズムを
微細加工技術によってプラスチックシート内に形成した
ものであり、このプリズムシートを例えば三角形状等に
形成してターゲットとなし、推進管の軸心位置及び切刃
の刃先位置をそれぞれ認識できるように張り付ければよ
い。
According to a second aspect of the present invention, the target according to the first aspect of the present invention is a prism sheet having a predetermined shape capable of recognizing an axial center position of the propulsion tube and a cutting edge position of the cutting blade. This prism sheet is formed by forming a large number of prisms in a plastic sheet by a fine processing technique. The prism sheet is formed into, for example, a triangular shape to serve as a target. What is necessary is just to attach so that a position may be recognized.

【0020】そして、前記プリズムシートを用いれば、
安価で簡単な構成のターゲットが得られる。また、プリ
ズムシートはその全面から略均一な反射光が得られるの
で、ターゲットの形状の認識が一層、容易になる。
If the prism sheet is used,
An inexpensive and simple target can be obtained. Further, since substantially uniform reflected light is obtained from the entire surface of the prism sheet, recognition of the shape of the target is further facilitated.

【0021】請求項記載の発明では、請求項1又は2
のいずれかに記載の発明における投射光学系はレーザ光
を光源とするものとする。このことで、ターゲットが遠
距離にあっても逆進反射手段に照射する光のエネルギー
密度を高めることができるので、望遠鏡視野内のターゲ
ット像のコントラストを一層、高めることができ、よっ
て、切刃位置検出装置の検出可能距離をさらに延ばすこ
とができる。
According to the third aspect of the present invention, the first or second aspect is provided.
The projection optical system according to any one of the above aspects uses laser light as a light source. As a result, even if the target is at a long distance, the energy density of the light applied to the retroreflecting means can be increased, so that the contrast of the target image in the telescope field of view can be further increased, and thus the cutting edge can be increased. The detectable distance of the position detecting device can be further extended.

【0022】請求項記載の発明では、請求項1〜
いずれか1つに記載の発明において、経緯儀の望遠鏡に
より得られたターゲット像が入力される撮像手段を設け
るものとする。このことで、ターゲット像は撮像手段に
入力されれるので、その像のデータを別体のディスプレ
ー装置に転送して、ディスプレー画面上に表示させるこ
とが可能になる。そのようにすれば、オペレータはター
ゲットの観測をより楽な姿勢で行えるようになり、作業
の容易性が向上する。また、掘削方向を修正するとき
に、前記ディスプレー画面を確認しながら作業を行うこ
とができるので、作業時間の短縮及び確実性の向上が図
られる。
According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects of the present invention, an imaging means for inputting a target image obtained by a telescope of the theodolite is provided. As a result, the target image is input to the imaging means, so that data of the image can be transferred to a separate display device and displayed on the display screen. By doing so, the operator can observe the target in a more comfortable posture, and the workability is improved. Further, when correcting the excavation direction, the work can be performed while checking the display screen, so that the work time can be reduced and the reliability can be improved.

【0023】請求項記載の発明では、請求項記載の
発明における望遠鏡と撮像手段との間に、ターゲット像
を拡大する拡大光学系を設けるものとする。このこと
で、ターゲット像が拡大されるので、切刃位置やその刃
先方向の認識が容易になり、これに伴い、掘削方向の修
正も一層、容易になる。また、市販されている経緯儀の
望遠鏡をそのまま利用することができるので、コスト面
でも有利になる。
According to a fifth aspect of the present invention, a magnifying optical system for enlarging a target image is provided between the telescope and the imaging means according to the fourth aspect of the present invention. As a result, the target image is enlarged, so that the position of the cutting edge and the direction of the cutting edge can be easily recognized, and accordingly, the correction of the excavation direction can be further facilitated. Further, since a commercially available telescope of the theodolite can be used as it is, it is advantageous in terms of cost.

【0024】さらに、光学系により拡大した像を撮像手
段に入力しているので、撮像手段の性能を最大限に発揮
させることができる。尚、像は拡大すると暗くなるもの
の、コントラストが十分に高いので、視認性に問題は生
じない。
Further, since the image enlarged by the optical system is inputted to the image pickup means, the performance of the image pickup means can be maximized. It should be noted that although the image becomes darker when enlarged, the contrast is sufficiently high so that there is no problem in visibility.

【0025】請求項記載の発明では、請求項又は
に記載の発明において、撮像手段に入力されたターゲッ
ト像のデータに基づいて、少なくとも推進管の軸心位置
を検出する検出手段とを備えるものとする。
According to the sixth aspect of the present invention, in the fourth or fifth aspect,
In the invention described in (1), a detection means for detecting at least the axial center position of the propulsion pipe based on the data of the target image input to the imaging means is provided.

【0026】このことで、撮像手段に入力されたターゲ
ット像のデータに基づいて、検出手段により、例えばパ
ターン認識等の画像処理手法に従って切刃位置が検出さ
れる。特に、請求項記載の発明のようにプリズムシー
トを用いた場合には、該プリズムシートの全面について
略均一な明るさの像が得られるので、画像認識をの精度
は極めて高い。そうして、前記検出手段による位置検出
結果を例えばディスプレー画面上に表示するようにすれ
ば、オペレータはその表示に基づいて掘削方向を修正す
ることができるので、オペレータがターゲット像そのも
のを見て位置を検出する場合のうっかりミスが、確実に
排除できる。
Thus, based on the data of the target image input to the imaging means, the detecting means detects the cutting edge position in accordance with an image processing technique such as pattern recognition. In particular, when a prism sheet is used as in the second aspect of the present invention, an image with substantially uniform brightness can be obtained over the entire surface of the prism sheet, so that the accuracy of image recognition is extremely high. If the position detection result by the detection means is displayed on, for example, a display screen, the operator can correct the excavation direction based on the display. Inadvertent mistakes in the detection of can be reliably eliminated.

【0027】また、前記検出手段による検出結果に基づ
いて、切刃位置が所定以上目標方向からずれたときに警
報を発するようにすることもできるので、そのようにす
れば、オペレータは切刃位置を長時間継続して監視する
必要がなくなり、作業の容易性が著しく向上する。
Further, based on the detection result by the detection means, an alarm can be issued when the cutting edge position deviates from the target direction by a predetermined amount or more, so that the operator can set the cutting edge position. It is not necessary to continuously monitor for a long time, and workability is remarkably improved.

【0028】請求項記載の発明では、請求項記載の
発明において、検出手段による検出結果を時系列に記憶
する記憶手段を備えるものとする。
According to a seventh aspect of the present invention, in the fifth aspect of the present invention, a storage unit for storing a detection result by the detection unit in a time series is provided.

【0029】すなわち、例えば、切刃が土中の岩石等に
衝突して、目標方向から大きくそれた場合、ターゲット
像は望遠鏡視野の外に移動してしまい、観測不能になる
ことが考えられる。そこで、この発明では、検出手段に
よる位置検出結果を記憶手段により時系列に記憶させる
ようにしたので、ターゲット像が観測不能になっていて
も、それまでの検出結果、即ちターゲット像の軌跡に基
づいて、現在の切刃の位置を推定できる。このことで、
ターゲットが観測不能になったとしても、推進管の方向
を修正できる。
That is, for example, when the cutting blade collides with rocks in the soil and largely deviates from the target direction, the target image may move out of the field of view of the telescope, making observation impossible. Therefore, in the present invention, the position detection result by the detection means is stored in chronological order by the storage means. Therefore, even if the target image cannot be observed, the position detection result based on the previous detection result, that is, the trajectory of the target image is used. Thus, the current position of the cutting edge can be estimated. With this,
Even if the target becomes unobservable, the direction of the propulsion pipe can be corrected.

【0030】請求項記載の発明では、請求項1〜
いずれか1つに記載の発明における推進管の直径は80
cm以下とする。このことで、推進管の大きさが具体化
される。すなわち、推進管の直径が80cm以下の場
合、オペレータが推進管内を通ってその前端部まで行く
ことは容易なことではないので、そのような場合に、本
願発明の如く推進管の後端部に居ながらにして、前端部
の切刃位置を正確に検出できることや、該切刃に設けた
ターゲットの故障発生を解消できることが極めて有効に
なる。
According to the invention described in claim 8 , the diameter of the propulsion pipe in the invention described in any one of claims 1 to 7 is 80.
cm or less. This embodies the size of the propulsion tube. That is, when the diameter of the propulsion pipe is 80 cm or less, it is not easy for the operator to go through the propulsion pipe to the front end thereof. It is extremely effective to be able to accurately detect the position of the cutting edge at the front end and to eliminate the occurrence of failure of the target provided on the cutting edge while staying there.

【0031】請求項記載の発明では、前端部に土中を
掘削する切刃が設けられた推進管を有し、該推進管を前
端の切刃が目標方向に向かって延びるように配置しかつ
後端側から前側に推し進めながら掘削するようにした掘
削機における掘削方向管理装置を前提とする。そして、
前記切刃の刃先面は推進管の軸線に対し斜めにされてい
るものとし、前記切刃の後端部に少なくとも推進管の軸
心位置及び切刃の刃先位置にそれぞれ対応してかつ該両
位置を識別可能に設けられ、入射する光をその逆進方向
に反射させる逆進反射手段からなるターゲットと、前記
推進管の後端部近傍に設置され、前記ターゲットを視準
して前記目標方向に対する切刃の位置を計測する経緯儀
と、前記推進管の後端部近傍に設けられ、前記経緯儀の
望遠鏡の光軸に沿って管内に投光して前記ターゲットを
照射する投射光学系と、前記経緯儀の望遠鏡により得ら
れたターゲット像を入力される撮像手段と、該撮像手段
に入力されたターゲット像のデータに基づいて、少なく
とも推進管の軸心位置及び切刃の刃先位置を検出する検
出手段と、該検出手段による検出結果に基づいて、推進
管の進む方向が目標方向になるように掘削機を作動制御
する制御手段とを備える構成とする。
According to the ninth aspect of the present invention, a propulsion pipe provided with a cutting blade for excavating the soil is provided at the front end, and the propulsion pipe is arranged such that the cutting blade at the front end extends toward a target direction. In addition, it is assumed that an excavating direction management device in an excavator that excavates while pushing forward from a rear end side to a front side. And
The cutting edge of the cutting edge is inclined with respect to the axis of the propulsion pipe.
And shall respectively correspond to and the both the edge positions of the axial position and the cutting edge of at least propulsion tube to the rear end of the cutting edge
A target that is provided so as to be identifiable and that includes retroreflecting means for reflecting incident light in the backward direction; and a target installed near the rear end of the propulsion pipe, collimating the target and aiming in the target direction. A theodolite that measures the position of the cutting blade with respect to a projection optical system that is provided near the rear end of the propulsion tube and that irradiates the target by projecting light into the tube along the optical axis of the telescope of the theodolite. Imaging means for inputting a target image obtained by the telescope of the theodolite, and detecting at least the axial position of the propulsion pipe and the cutting edge position of the cutting edge based on data of the target image input to the imaging means. And a control means for controlling the operation of the excavator based on the detection result by the detection means so that the traveling direction of the propulsion pipe becomes the target direction.

【0032】この構成では、請求項1及び請求項記載
の発明と同様の作用が得られ、ターゲットが遠距離にあ
っても、推進管の軸心位置に対応する切刃の中心位置と
そことは異なる位置にある刃先位置とを検出手段によ
実に検出でき、その検出結果に基づいて掘削機を作動
制御することにより、掘削方向を自動修正することがで
きる。
According to this configuration, the same operation as the first and sixth aspects of the present invention can be obtained, and even if the target is at a long distance, the center position of the cutting blade corresponding to the axial center position of the propulsion tube can be obtained.
There and Ri by the detection means and the cutting edge position in a different position
You to securely detected by the excavator control operation based on the detection result, it is possible to automatically correct the direction of drilling.

【0033】[0033]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基いて説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0034】図1は、本発明の実施形態に係る掘削機の
切刃位置検出装置Aの概略構成を示し、この切刃位置検
出装置Aは、例えばスピーダ工法によりヒューム管等の
埋設管を地中に埋設するための推進掘削機1に装備され
るものである。この推進掘削機1は、図2に示すように
発進坑H1内に設置されていて、発進坑H1の外に設置
した油圧供給ユニット(図示せず)から供給される作動
油圧により動作する。
FIG. 1 shows a schematic configuration of a cutting edge position detecting device A of an excavator according to an embodiment of the present invention. The cutting edge position detecting device A is used for cutting a buried pipe such as a fume pipe by a speeder method, for example. It is mounted on the propulsion excavator 1 to be buried inside. The propulsion excavator 1 is installed in the starting pit H1 as shown in FIG. 2 and operates by operating hydraulic pressure supplied from a hydraulic pressure supply unit (not shown) installed outside the starting pit H1.

【0035】前記図1において、2,2,…は、埋設管
を先導するために最初に発進坑H1から到達坑H2まで
貫通するリード管である。このリード管2,2,…は、
直径約10cmのステンレスパイプからなり、先頭のリ
ード管2の前端部には掘削ヘッド(切刃)3が取り付け
られている一方、最後尾のリード管2の後端部は、発進
坑H1内に設置した推進掘削機1の油圧駆動部(推進機
構)に連結されている。そして、リード管2,2,…
は、管の中心軸線の回りに右回りに回転されながら、該
軸線に沿って前方に推し進められる。また、前記掘削ヘ
ッド3の先端刃先面はリード管2の軸線に対し斜めにさ
れている一方、掘削ヘッド3の後端面はリード管の軸線
に垂直にされ、管の内部に臨んでいて、そこにプリズム
シートからなる反射ターゲット4が配設されている。
In FIG. 1, reference numerals 2, 2,... Denote lead pipes that first penetrate from the start pit H1 to the destination pit H2 in order to lead the buried pipe. These lead tubes 2, 2, ...
It consists of a stainless steel pipe with a diameter of about 10 cm, and a cutting head (cutting edge) 3 is attached to the front end of the lead pipe 2 at the head, while the rear end of the lead pipe 2 at the tail is in the starting pit H1. It is connected to a hydraulic drive unit (propulsion mechanism) of the installed propulsion excavator 1. And the lead tube 2,2, ...
Are driven forward along this axis while being rotated clockwise about the central axis of the tube. Also, the tip end surface of the excavating head 3 is inclined with respect to the axis of the lead tube 2, while the rear end surface of the excavating head 3 is perpendicular to the axis of the lead tube and faces the inside of the tube. Is provided with a reflection target 4 formed of a prism sheet.

【0036】一方、最後尾のリード管2の後端部近傍に
は、セオドライト(経緯儀)5が設置され、望遠鏡6に
よりリード管2,2,…の内部を見通して、前記反射タ
ーゲット4を視準できるようになっている。このセオド
ライト5は、架台7に対しそれぞれ高さ調整ねじを介し
て3カ所で支持された水平盤8と、該水平盤8に対し垂
直軸周りに旋回可能に支持され、かつ前記望遠鏡6を水
平軸回りに旋回可能に支持するU字状の支柱部9とを有
し、望遠鏡視野内の反射ターゲット4を視準して、その
水平角及び鉛直角を高精度に計測できるものである。
On the other hand, a theodolite (theodolite) 5 is installed in the vicinity of the rear end of the last lead tube 2, and the telescope 6 looks inside the lead tubes 2, 2,. It can be collimated. The theodolite 5 is supported on a gantry 7 at three locations via height adjusting screws, and is supported on the horizontal board 8 so as to be pivotable about a vertical axis. It has a U-shaped support portion 9 that is rotatably supported around an axis, and can collimate the reflection target 4 in the telescopic field of view to measure the horizontal angle and the vertical angle thereof with high accuracy.

【0037】前記望遠鏡6には、その光軸xに沿って前
方にレーザ光線を投射するレーザ投光系(投射光学系)
10が取り付けられており、このレーザ投光系10から
投光されたレーザ光線(図に矢印で示す)は反射ターゲ
ット4に反射され、前記望遠鏡6の光軸xに沿って戻っ
てきて、望遠鏡視野内に反射ターゲット4の像となって
現れる。また、前記望遠鏡6には、反射ターゲット4の
像を受け入れ、その像のデータを通信ケーブル11によ
り発進坑H1の外に設置したパーソナルコンピュータ1
2に転送する撮像系13が取り付けられている。
The telescope 6 has a laser projection system (projection optical system) for projecting a laser beam forward along the optical axis x.
A laser beam (indicated by an arrow in the figure) emitted from the laser projecting system 10 is reflected by the reflection target 4 and returns along the optical axis x of the telescope 6 to be telescoped. It appears as an image of the reflection target 4 in the field of view. Further, the telescope 6 receives the image of the reflection target 4 and transmits the data of the image to the personal computer 1 installed outside the starting pit H1 by the communication cable 11.
2, an image pickup system 13 for transferring the image data is provided.

【0038】前記反射ターゲット4は、図3に示すよう
に、上下に長い二等辺三角形状に形成したプリズムシー
トを掘削ヘッド3の後端面に張り付けたものであり、そ
の中心位置4aがリード管2の軸心位置に対応付けら
れ、また、底辺に対向する指示頂点(同図の上方の頂
点)4bが掘削ヘッド3の刃先位置に対応づけられてい
て、前記中心位置4aから指示頂点4bに向かう指示方
向が容易に識別できるようになっている。尚、プリズム
シートは、周知の如く多数のプリズムが微細加工技術に
よってプラスチックシート内に形成されたもので、コー
ナーキューブプリズム等と同様、入射する光を略全てそ
の逆進方向に反射させるものである。
As shown in FIG. 3, the reflection target 4 is a prism sheet formed in the shape of an isosceles triangle that is long vertically and attached to the rear end surface of the excavating head 3. In addition, the designated vertex (upper vertex in the figure) 4b facing the bottom is associated with the cutting edge position of the excavating head 3, and goes from the center position 4a to the designated vertex 4b. The pointing direction can be easily identified. As is well known, the prism sheet is formed by forming a large number of prisms in a plastic sheet by a fine processing technique, and, like a corner cube prism or the like, reflects almost all incident light in the backward direction. .

【0039】前記望遠鏡6及びレーザ投光系10の光学
系は、図4に示すように構成されている。すなわち、光
源である半導体レーザ装置(レーザ発信器)15から出
力されたレーザ光線は、まず2枚1組のコンデンサーレ
ンズ16,16により広がり角を調整され、その後、直
角プリズム17により90度偏向され、合焦レンズ18
を通過した後、望遠鏡6の光軸x上に配置された直角プ
リズム19により再び90度偏向されて、対物レンズ2
0を介して、前記望遠鏡6の光軸xに沿って反射ターゲ
ット4に向かって投射される。前記レーザ光線の光束の
径はリード管2の前端部においてその直径よりもやや大
きくなる程度に設定することが好ましい。
The optical system of the telescope 6 and the laser projection system 10 is configured as shown in FIG. That is, the laser beam output from the semiconductor laser device (laser transmitter) 15 as a light source is first adjusted in divergence angle by a pair of condenser lenses 16, 16, and then deflected by 90 ° by the right-angle prism 17. , Focusing lens 18
, The light is again deflected by 90 degrees by the right-angle prism 19 arranged on the optical axis x of the telescope 6, and the objective lens 2
The light is projected toward the reflection target 4 along the optical axis x of the telescope 6 through the optical axis 0. It is preferable that the diameter of the light beam of the laser beam is set to be slightly larger than the diameter at the front end of the lead tube 2.

【0040】そして、前記反射ターゲット4により反射
されて、望遠鏡6の光軸xに沿って戻ってきたレーザ光
線は、望遠鏡6の対物レンズ22により集光されて、前
記反射ターゲット4の像を結ぶ。すなわち、反射ターゲ
ット4の像はダハプリズム23により上下左右が反転さ
れ、十字線が内蔵された焦点鏡24を通過した後、拡大
光学系25により拡大されて、CCDカメラ(撮像手
段)26に入力される。
The laser beam reflected by the reflection target 4 and returned along the optical axis x of the telescope 6 is condensed by the objective lens 22 of the telescope 6 to form an image of the reflection target 4. . That is, the image of the reflection target 4 is turned upside down and left and right by the roof prism 23, passes through a focusing mirror 24 having a built-in crosshair, is enlarged by an enlargement optical system 25, and is input to a CCD camera (imaging means) 26. You.

【0041】前記CCDカメラ26は前後に移動して任
意の位置で固定されるようになっており、CCDカメラ
26を前進させれば、図5(a)に示すように反射ター
ゲット4の像は小さくなり、反対にCCDカメラ26を
後退させることで、図5(b)に示すように反射ターゲ
ット4の像を拡大することができる。また、CCDカメ
ラ26の前進又は後退に対応して、合焦レンズ27が光
軸に沿って移動されるようになっており、このことで、
反射ターゲット4の像は常にCCDカメラ26の撮像面
に結ばれる。尚、図4において、28は望遠鏡6の合焦
レンズであり、29,29はそれぞれ望遠鏡6からCC
Dカメラ26に至るレーザ光線を偏向させる直角プリズ
ムである。
The CCD camera 26 moves back and forth and is fixed at an arbitrary position. When the CCD camera 26 is moved forward, the image of the reflection target 4 is changed as shown in FIG. By making the CCD camera 26 recede, the image of the reflection target 4 can be enlarged as shown in FIG. 5B. In addition, the focusing lens 27 is moved along the optical axis in response to the forward or backward movement of the CCD camera 26.
The image of the reflection target 4 is always formed on the imaging surface of the CCD camera 26. In FIG. 4, reference numeral 28 denotes a focusing lens of the telescope 6, and reference numerals 29 and 29 denote CCs from the telescope 6 respectively.
The right-angle prism deflects the laser beam reaching the D camera 26.

【0042】また、前記CCDカメラ26は、入力され
た像のデータをNTSC信号としてパーソナルコンピュ
ータ12に転送する。このパーソナルコンピュータ12
には専用の画像処理ボードが内蔵されていて、転送され
てきたデータを所定の周期で(例えば数百ミリ秒毎に)
処理して、反射ターゲット4の中心位置4a及びその指
示方向を検出するようになっている。具体的には、図6
に示すフローの如く、ステップS1において、CCDカ
メラ26からの信号入力を受け入れて、画像データを取
得し、続くステップS2では、フィルタ処理によってバ
ックグラウンドノイズを除去する。
The CCD camera 26 transfers the input image data to the personal computer 12 as an NTSC signal. This personal computer 12
Has a dedicated image processing board built-in, and transfers the transferred data at a predetermined cycle (for example, every several hundred milliseconds).
By performing the processing, the center position 4a of the reflection target 4 and the pointing direction thereof are detected. Specifically, FIG.
As shown in the flow shown in (1), in step S1, a signal input from the CCD camera 26 is accepted to acquire image data, and in subsequent step S2, background noise is removed by filtering.

【0043】続いて、ステップS3では、像の二等辺三
角形の3つの頂点座標を求め、この頂点座標に基づい
て、反射ターゲット4のパターン認識を行う。ステップ
S4では、前記3つの頂点座標に基づいて反射ターゲッ
ト4の中心位置4aを算出し、また、ステップS5で
は、ターゲットサイズとして、像の二等辺三角形の底辺
の長さ(図に矢印で示す)を求める。続いて、ステップ
S6では、前記ターゲットサイズに基づいて反射ターゲ
ット4までの距離を算出するとともに、前記ステップS
4で算出した中心位置座標の座標原点からのずれ量、即
ちターゲット中心の目標方向からのずれ量を算出し、さ
らに、前記中心位置4aに対する指示頂点4bの方向を
求める。
Subsequently, in step S3, the coordinates of three vertices of the isosceles triangle of the image are obtained, and the pattern of the reflection target 4 is recognized based on the coordinates of the vertices. In step S4, the center position 4a of the reflection target 4 is calculated based on the coordinates of the three vertices. In step S5, the length of the base of the isosceles triangle of the image (indicated by an arrow in the figure) is set as the target size. Ask for. Subsequently, in step S6, the distance to the reflection target 4 is calculated based on the target size, and
The shift amount of the center position coordinate calculated in step 4 from the coordinate origin, that is, the shift amount of the target center from the target direction is calculated, and the direction of the designated vertex 4b with respect to the center position 4a is obtained.

【0044】そして、ステップS7において、例えば図
7に示すように、ノイズ除去後の反射ターゲット4の画
像や前記ずれ量等の算出結果をパーソナルコンピュータ
12のモニターディスプレー30に出力して、オペレー
タに表示する。
Then, in step S7, as shown in FIG. 7, for example, the image of the reflection target 4 after noise removal and the calculation result of the shift amount are output to the monitor display 30 of the personal computer 12 and displayed to the operator. I do.

【0045】前記図6のフローの各ステップによる処理
は、パーソナルコンピュータ12のメモリ又は画像処理
ボードのROMに電子的に格納されたプログラムがマイ
クロプロセッサ(CPU)により実行されることで、実
現される。すなわち、前記CPU及び画像処理ボードに
よって検出手段が構成されている。
The processing in each step of the flow of FIG. 6 is realized by executing a program electronically stored in the memory of the personal computer 12 or the ROM of the image processing board by the microprocessor (CPU). . That is, detection means is constituted by the CPU and the image processing board.

【0046】尚、前記パーソナルコンピュータ12に
は、図示しないがハードディスク等の記憶装置(記憶手
段)が内蔵されており、上述の如く検出されたターゲッ
ト中心4aのずれ量や指示頂点4bの方向等の検出結果
が時系列に記憶されるようになっている。
Although not shown, the personal computer 12 has a built-in storage device (storage means) such as a hard disk. The storage device stores the displacement of the target center 4a and the direction of the designated vertex 4b detected as described above. The detection results are stored in chronological order.

【0047】次に、前記の切刃位置検出装置Aを用い
た、掘削方向の管理方法について説明する。
Next, a method for managing the direction of excavation using the cutting edge position detecting device A will be described.

【0048】まず、オペレータは、推進掘削機1に最初
のリード管2を取り付け、反射ターゲット4の画像をモ
ニターディスプレー30上で確認しながら、該像の中心
位置が十字線の中心位置(座標原点)に一致するよう
に、即ち掘削ヘッド3におけるリード管中心位置が目標
方向に一致するように前記リード管2の方向を決定す
る。次に、推進掘削機1を作動させて、前記リード管2
を回転させながら推し進め、推進掘削機1の油圧機構の
推進ストロークいっぱいまでリード管2が前進したら、
その後端部に次のリード管2を接続して、再びそれらを
推し進める。そして、以上の作業を繰り返し実行する。
First, the operator attaches the first lead pipe 2 to the propulsion excavator 1 and checks the image of the reflection target 4 on the monitor display 30 while checking the center position of the image with the center position of the crosshair (coordinate origin). ), That is, the direction of the lead tube 2 is determined so that the center position of the lead tube in the excavation head 3 matches the target direction. Next, the propulsion excavator 1 is operated, and the lead pipe 2
When the lead pipe 2 advances to the full propulsion stroke of the hydraulic mechanism of the propulsion excavator 1,
Then connect the next lead tube 2 to the end and push them again. Then, the above operations are repeatedly executed.

【0049】その際、モニターディスプレー30の画面
上の反射ターゲット4の像は、理想的には、中心位置が
座標原点に一致したままで該中心位置の回りに時計回り
方向に回転しながら、徐々に小さくなっていくのである
が、実際には、土中を前進する掘削ヘッド3が地盤から
の反力を受けて徐々に目標方向から離れるので、前記像
の中心位置も座標原点から徐々にずれていく。
At this time, the image of the reflection target 4 on the screen of the monitor display 30 is ideally gradually rotated clockwise around the center position while the center position coincides with the coordinate origin. However, in practice, the excavating head 3 advancing in the soil is gradually departed from the target direction due to the reaction force from the ground, so that the center position of the image also gradually deviates from the coordinate origin. To go.

【0050】そこで、オペレータはディスプレー画面上
の反射ターゲット4の像を監視し、例えば図7に示すよ
うに像が所定以上、座標原点からずれたときには、一
旦、推進掘削機1の動作を停止させる。そして、前記デ
ィスプレー画面上の像を確認しながら、像の指示方向が
座標原点を指示するまで、即ち掘削ヘッド3の刃先位置
が目標方向を向くまで、推進掘削機1によりリード管
2,2,…をその場で回転させる。
Therefore, the operator monitors the image of the reflection target 4 on the display screen, and when the image deviates from the coordinate origin by a predetermined amount or more, for example, as shown in FIG. 7, the operation of the propulsion excavator 1 is temporarily stopped. . While checking the image on the display screen, the propulsion excavator 1 uses the lead pipe until the pointing direction of the image indicates the coordinate origin, that is, until the cutting edge position of the drilling head 3 is directed to the target direction. 2, 2, ... are rotated on the spot.

【0051】続いて、今度は、推進掘削機1によりリー
ド管2,2,…を回転させずに前方へ押圧する。こうす
ると、掘削ヘッド3は、その先端刃先面がリード管2の
軸線に対し斜めにされているので、該掘削ヘッド3は全
体として刃先位置側に偏って進むことになり、これによ
り、リード管2,2,…の掘削方向が目標方向に近づく
ように修正される。
Subsequently, the propulsion excavator 1 pushes the lead pipes 2, 2,... Forward without rotating them. In this case, since the tip of the excavating head 3 is slanted with respect to the axis of the lead pipe 2, the excavating head 3 generally advances toward the cutting edge position side. The excavation directions of 2, 2, ... are corrected so as to approach the target direction.

【0052】また、例えば、掘削ヘッド3が土中の岩石
等に衝突して、目標方向から大きくそれた場合、ターゲ
ット像は望遠鏡視野の外に移動して、観測不能になる
が、その場合には、パーソナルコンピュータ12の記憶
装置に記憶されている時系列の位置検出結果、即ちター
ゲット像の軌跡をモニターディスプレー30上に再現
し、その軌跡に基づいて、観測不能の現在の掘削ヘッド
3の位置を推定する。そして、その推定した掘削ヘッド
3の位置に基づいて、リード管2の掘削方向を修正でき
る。
Further, for example, when the excavating head 3 collides with rocks in the soil and largely deviates from the target direction, the target image moves out of the telescope field of view and becomes unobservable. Reproduces the time-series position detection result stored in the storage device of the personal computer 12, that is, the trajectory of the target image on the monitor display 30, and based on the trajectory, the current position of the unobservable excavation head 3 Is estimated. Then, the excavation direction of the lead pipe 2 can be corrected based on the estimated position of the excavation head 3.

【0053】したがって、この実施形態の切刃位置検出
装置Aによれば、掘削ヘッド3の後端面に配設した反射
ターゲット4に発進坑H1側のレーザ投光系10からレ
ーザ光線を投光して、前記反射ターゲット4が遠距離に
あっても十分にエネルギー密度の高い光を照射できる。
また、前記反射ターゲット4をプリズムシートにより構
成しているので、そこから反射したレーザ光線を殆ど全
て望遠鏡6の対物レンズ22に入射させることができ
る。このことで、望遠鏡視野内の反射ターゲット4の像
は極めてコントラストの高いものになり、掘削ヘッド3
が従来までの装置では検出できない遠距離にあっても、
その位置を確実に検出できる。よって、推進工事におい
て、発進坑H1と到達坑H2との間隔が大幅に長くなっ
ても、掘削方向を管理できるので、工事期間の短縮及び
コスト低減等、著しく優れた効果が得られる。
Therefore, according to the cutting edge position detecting device A of this embodiment, the laser beam is projected from the laser projecting system 10 on the starting pit H1 side to the reflection target 4 disposed on the rear end face of the excavating head 3. Thus, even if the reflection target 4 is at a long distance, it is possible to irradiate light having a sufficiently high energy density.
Further, since the reflection target 4 is constituted by a prism sheet, almost all of the laser beam reflected from the reflection target 4 can be incident on the objective lens 22 of the telescope 6. As a result, the image of the reflection target 4 in the telescope field of view becomes extremely high in contrast, and the drilling head 3
Is at a long distance that cannot be detected by conventional devices,
The position can be reliably detected. Therefore, in the propulsion work, the excavation direction can be controlled even if the distance between the start pit H1 and the arrival pit H2 is significantly increased, so that remarkably excellent effects such as shortening of the work period and cost reduction can be obtained.

【0054】また、反射ターゲット4をプリズムシート
により安価で簡単な構成とすることができる上、該反射
ターゲット4の全面から略均一な反射光が得られるの
で、ターゲット像の認識が一層、容易になる。このこと
は、特に、画像処理を行う場合に有効な作用効果をもた
らす。加えて、前記反射ターゲット4を発進坑側から照
射するようにしており、掘削ヘッド側には電源や電気回
路を必要としないので、従来までの装置で懸念されたL
EDや電気回路等の故障を確実に回避できる。
In addition, since the reflection target 4 can be formed inexpensively and simply by using a prism sheet, and substantially uniform reflected light can be obtained from the entire surface of the reflection target 4, the target image can be more easily recognized. Become. This provides an effective effect particularly when performing image processing. In addition, since the reflection target 4 is illuminated from the starting pit side, and a power source or an electric circuit is not required on the excavation head side, L which has been a concern in the conventional apparatus is not considered.
Failure of the ED, electric circuit, and the like can be reliably avoided.

【0055】さらに、反射ターゲット4の像を拡大光学
系25により拡大してから、CCDカメラ26に取り込
むようにしているので、CCDカメラ26の性能を最大
限に発揮させることができる。また、像が拡大されるの
で、モニターディスプレー30の画面上でも視認性が高
くなる上、画像処理による位置検出精度も向上する。
尚、反射ターゲット4の像は拡大すると暗くなるもの
の、上述の如くコントラストが極めて高いので、視認性
に問題は生じない。
Further, since the image of the reflection target 4 is enlarged by the magnifying optical system 25 and taken into the CCD camera 26, the performance of the CCD camera 26 can be maximized. In addition, since the image is enlarged, the visibility is improved even on the screen of the monitor display 30, and the position detection accuracy by the image processing is improved.
Although the image of the reflection target 4 becomes darker when enlarged, the contrast is extremely high as described above, so that there is no problem in visibility.

【0056】さらにまた、この実施形態では、CCDカ
メラ26に取り込んだ画像データに基づいて例えばパタ
ーン認識等の画像処理を行い、リード管2,2,…の軸
心位置及び掘削ヘッド3の刃先方向を検出して、その検
出結果をディスプレー画面上に表示するようにしている
ので、オペレータはその表示に基づいて掘削方向を修正
することができ、自分自身がターゲット像そのものを見
て位置を検出する場合のうっかりミスによる誤検出を確
実に排除できる。
Further, in this embodiment, image processing such as pattern recognition is performed based on the image data captured by the CCD camera 26, and the axial positions of the lead tubes 2, 2,. Is detected and the detection result is displayed on the display screen, so that the operator can correct the excavation direction based on the display, and detect the position by looking at the target image itself. Erroneous detection due to inadvertent mistakes can be reliably eliminated.

【0057】しかも、前記パーソナルコンピュータ12
を推進掘削機1の操作盤のそばに設置すれば、その操作
盤による修正作業を前記ディスプレー画面の表示を確認
しながら行えるので、作業時間の短縮及び確実性の向上
が図られる。また、前記操作盤及びパーソナルコンピュ
ータ12を発進坑H1の外に設置すれば、オペレータは
広い作業スペースを確保して、楽な姿勢で作業を行える
ので、作業の容易性も高くなる。(他の実施形態)尚、
本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その
他種々の実施形態を包含するものである。すなわち、前
記実施形態では、切刃位置検出装置Aをスピーダ工法の
推進掘削機1に適用しているが、これに限らず、例えば
圧入方式やオーガー方式の推進掘削機にも適用可能であ
る。特に、推進管の直径が80cm以下の場合には、オ
ペレータは推進管内を通ってその前端部の掘削ヘッド3
のところまでまで行くことは困難なので、そのような場
合に、本願発明の作用効果が極めて有効になる。
In addition, the personal computer 12
Is installed near the operation panel of the propulsion excavator 1, the correction operation using the operation panel can be performed while checking the display on the display screen, so that the operation time can be reduced and the reliability can be improved. Further, if the operation panel and the personal computer 12 are installed outside the starting pit H1, the operator can work in a comfortable posture while securing a wide working space, and thus the workability is improved. (Other Embodiments)
The present invention is not limited to the above embodiments, but includes various other embodiments. That is, in the above-described embodiment, the cutting edge position detecting device A is applied to the propulsion excavator 1 of the speeder method, but is not limited to this, and can be applied to, for example, a press-fit type or auger type propulsion excavator. In particular, when the diameter of the propulsion pipe is 80 cm or less, the operator passes through the propulsion pipe and cuts the excavating head 3 at the front end thereof.
Since it is difficult to go to the point, the effect of the present invention is extremely effective in such a case.

【0058】また、前記実施形態では、反射ターゲット
4の形状を二等辺三角形としているが、これに限るもの
ではない。すなわち、例えば図8(a)〜(d)に示す
ように、一方向を切り欠いた円形状、中心部分を取り除
いた三角形状、一方向を切り欠いた四角形状、トの字状
等の種々の形状とすることができ、それらの形状のうち
から画像処理アルゴリズムとの相性を考慮して適宜、選
択すればよい。
Further, in the above embodiment, the shape of the reflection target 4 is an isosceles triangle, but is not limited to this. That is, as shown in FIGS. 8A to 8D, for example, various shapes such as a circular shape with one direction cut out, a triangular shape with a central part removed, a square shape with one direction cut out, and a U-shape are illustrated. May be selected as appropriate from the shapes in consideration of compatibility with the image processing algorithm.

【0059】さらに、前記実施形態においては、オペレ
ータはモニターディスプレー30の画面表示を継続的に
見て、ターゲット像を監視する必要があるが、例えば、
パーソナルコンピュータ12による位置検出結果に基づ
いて、掘削方向が所定以上目標方向からずれたときに警
報を発するようにすることもできる。そのようにすれ
ば、オペレータはディスプレー画面を長時間継続して監
視する必要がなくなり、作業の容易性が著しく向上す
る。
Further, in the above embodiment, the operator needs to continuously monitor the screen display of the monitor display 30 to monitor the target image.
Based on the position detection result by the personal computer 12, a warning can be issued when the excavation direction deviates from the target direction by a predetermined amount or more. By doing so, the operator does not need to continuously monitor the display screen for a long time, and the operability is greatly improved.

【0060】加えて、図1に仮想線で示すように、パー
ソナルコンピュータ12による位置検出結果に基づい
て、推進掘削機1を作動制御するマイクロプロセッサ等
からなる制御装置(制御手段)31を設けてもよく、そ
のようにすれば、掘削方向を自動的に修正できるので、
工事の省人化が図られる。
In addition, as shown by a virtual line in FIG. 1, a control device (control means) 31 including a microprocessor or the like for controlling the operation of the propulsion excavator 1 based on the position detection result by the personal computer 12 is provided. That way, you can automatically correct the digging direction,
Labor saving of construction is achieved.

【0061】[0061]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1記載の発
明における推進掘削機の切刃位置検出装置によれば、経
緯儀の望遠鏡により視準するターゲットとして、入射す
る光線をその逆進方向に反射させる逆進反射手段を用い
ることで、望遠鏡視野内のターゲット像のコントラスト
を極めて高くすることができるので、従来、検出不可能
だった遠距離の切刃の中心位置及び刃先位置を確実に検
出でき、これにより、掘削方向の修正の際に切刃の向き
を最適に変えて修正が行える。また、前記ターゲットの
故障を確実に回避して、位置検出装置の故障に起因する
工事の進行不能を解消できる。
As described above, according to the cutting edge position detecting device of the propulsion excavator according to the first aspect of the present invention, the incident light beam is set in the backward direction as a target collimated by the telescope of the theodolite. By using the retroreflecting means to reflect the light to the target, the contrast of the target image in the telescope field of view can be extremely high, so that the center position and the cutting edge position of the long-range cutting blade which could not be detected conventionally can be reliably determined. Can be detected , so that the orientation of the cutting edge can be
Optimally varied modified Ru done. In addition, the failure of the target can be reliably avoided, and the inability of the construction to proceed due to the failure of the position detection device can be resolved.

【0062】請求項記載の発明によれば、安価で簡単
な構成のターゲットが得られる上、ターゲットの形状の
認識も容易になる。
According to the second aspect of the present invention, a target having an inexpensive and simple configuration can be obtained, and the shape of the target can be easily recognized.

【0063】請求項記載の発明では、投射光学系にレ
ーザ光を用いることで、切刃位置検出装置の検出可能距
離をさらに延ばすことができる。
According to the third aspect of the invention, by using laser light for the projection optical system, the detectable distance of the cutting edge position detecting device can be further extended.

【0064】請求項記載の発明によれば、作業の容易
性が向上する上、修正作業の時間短縮及び確実性の向上
が図られる。
According to the fourth aspect of the present invention, the easiness of the work is improved, and the time and the reliability of the correction work are improved.

【0065】請求項記載の発明によれば、撮像手段の
性能を最大限に発揮させて、切刃位置やその刃先方向の
認識が容易に行える。
According to the fifth aspect of the present invention, the performance of the imaging means is maximized, and the position of the cutting edge and the direction of the cutting edge can be easily recognized.

【0066】請求項記載の発明によれば、オペレータ
のうっかりミスを確実に排除でき、また、作業の容易性
が著しく向上する。
According to the sixth aspect of the present invention, inadvertent mistakes by the operator can be reliably eliminated, and the easiness of the work is remarkably improved.

【0067】請求項記載の発明では、ターゲット像が
観測不能になっていても、推進管の方向を修正できる。
[0067] In the present invention of claim 7, wherein, be made to the target image is unobservable, can modify the direction of the propulsion tube.

【0068】請求項記載の発明の如く推進管の直径が
80cm以下の場合には、本願発明の効果が極めて有効
なものになる。
When the diameter of the propulsion pipe is 80 cm or less as in the invention of claim 8 , the effect of the present invention is extremely effective.

【0069】請求項記載の発明における、推進掘削機
の掘削方向管理装置によれば、請求項1及び請求項
載の発明と同様の効果が得られ、さらに、掘削方向を自
動修正できるので、工事の省人化が図られる。
According to the excavation direction management device for a propulsion excavator according to the ninth aspect, the same effects as those of the first and sixth aspects can be obtained, and the excavation direction can be automatically corrected. In addition, labor can be saved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施形態に係る切刃位置検出装置Aの
概略構成を示す説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a cutting edge position detecting device A according to an embodiment of the present invention.

【図2】スピーダ工法による管の埋設工事の概略手順を
示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory view showing a schematic procedure of a pipe burying work by a speeder method.

【図3】反射ターゲットの形状を示す正面図である。FIG. 3 is a front view showing a shape of a reflection target.

【図4】レーザ投光系、望遠鏡の光学系、及び拡大光学
系の構成を示す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a configuration of a laser projection system, an optical system of a telescope, and an enlargement optical system.

【図5】ターゲット像が拡大される様子を示す説明図で
ある。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing how a target image is enlarged.

【図6】画像処理手順を示すフローチャート図である。FIG. 6 is a flowchart illustrating an image processing procedure.

【図7】ディスプレー画面上の表示例を示す説明図であ
る。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a display example on a display screen.

【図8】反射ターゲットの他の形状を示す図3相当図で
ある。
FIG. 8 is a diagram corresponding to FIG. 3, showing another shape of the reflection target.

【図9】従来の切刃位置検出装置の概略構成を示す説明
図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a conventional cutting edge position detecting device.

【符号の説明】 1 推進掘削機(掘削機) 2 リード管(推進管) 3 掘削ヘッド(切刃) 4 反射ターゲット(逆進反射手段) 5 セオドライト(経緯儀) 6 望遠鏡 10 レーザ投光系(投射光学系) 12 パーソナルコンピュータ(検出手段) 15 半導体レーザ装置(レーザ光) 25 拡大光学系 26 CCDカメラ(撮像手段) 31 制御装置(制御手段)[Description of Signs] 1 Propulsion excavator (excavator) 2 Lead pipe (propulsion pipe) 3 Drilling head (cutting blade) 4 Reflection target (reverse reflection means) 5 Theodolite (theodolite) 6 Telescope 10 Laser projection system ( Projection optical system) 12 Personal computer (detection means) 15 Semiconductor laser device (laser light) 25 Magnification optical system 26 CCD camera (imaging means) 31 Control device (control means)

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 前端部に土中を掘削する切刃が設けられ
た推進管を有し、該推進管を前端の切刃が目標方向に向
かって延びるように配置しかつ後端側から前側に推し進
めながら掘削するようにした掘削機における前記切刃の
位置を検出する切刃位置検出装置であって、 前記切刃の後端部に少なくとも推進管の軸心位置と対応
するように設けられたターゲットと、 前記推進管の後端部近傍に設置され、前記ターゲットを
視準して前記目標方向に対する切刃の位置を計測する経
緯儀とを備え、 前記ターゲットは、入射する光をその逆進方向に反射さ
せる逆進反射手段により構成され、 前記推進管の後端部近傍には、前記経緯儀の望遠鏡の光
軸に沿って管内に投光して前記ターゲットを照射する投
射光学系が設けられていることを特徴とする掘削機の切
刃位置検出装置。
1. A propulsion pipe provided with a cutting blade for excavating in the soil at a front end thereof, wherein the propulsion pipe is disposed so that a cutting blade at a front end extends in a target direction, and is disposed from a rear end side to a front side. A cutting edge position detecting device for detecting the position of the cutting edge in an excavator adapted to excavate while pushing forward, provided at a rear end of the cutting edge so as to correspond at least to the axial center position of the propulsion pipe. And a theodolite located near the rear end of the propulsion tube, collimating the target and measuring the position of the cutting blade with respect to the target direction. In the vicinity of the rear end of the propulsion tube, a projection optical system that projects light into the tube along the optical axis of the telescope of the theodolite and irradiates the target is provided near the rear end of the propulsion tube. Drilling characterized by being provided Cutting edge position detection device.
【請求項2】 請求項1において、 ターゲットは、推進管の軸心位置及び切刃の刃先位置と
それぞれ対応しかつ互いに識別可能に設けられた逆進反
射手段により構成されていることを特徴とする掘削機の
切刃位置検出装置。
2. The target according to claim 1, wherein the target is constituted by retroreflecting means respectively corresponding to the axial center position of the propulsion tube and the cutting edge position of the cutting blade and provided so as to be distinguishable from each other. Excavator cutting edge position detector.
【請求項3】 請求項1において、 ターゲットは、推進管の軸心位置及び切刃の刃先位置を
それぞれ認識可能な所定形状のプリズムシートであるこ
とを特徴とする掘削機の切刃位置検出装置。
3. A cutting blade position detecting device for an excavator according to claim 1, wherein the target is a prism sheet having a predetermined shape capable of recognizing an axial center position of the propulsion pipe and a cutting edge position of the cutting blade. .
【請求項4】 請求項1、2又は3において、 投射光学系はレーザ光を光源とするものであることを特
徴とする掘削機の切刃位置検出装置。
4. A cutting edge position detecting device for an excavator according to claim 1, wherein the projection optical system uses laser light as a light source.
【請求項5】 請求項1〜4のいずれか1つにおいて、 経緯儀の望遠鏡により得られたターゲット像を入力され
る撮像手段が設けられていることを特徴とする掘削機の
切刃位置検出装置。
5. The cutting edge position detection of an excavator according to claim 1, further comprising an imaging unit for inputting a target image obtained by a telescope of the theodolite. apparatus.
【請求項6】 請求項5において、 望遠鏡と撮像手段との間には、ターゲット像を拡大する
拡大光学系が設けられていることを特徴とする掘削機の
切刃位置検出装置。
6. An excavator cutting edge position detecting apparatus according to claim 5, wherein an enlargement optical system for enlarging a target image is provided between the telescope and the imaging means.
【請求項7】 請求項5又は6において、 撮像手段に入力されたターゲット像のデータに基づい
て、少なくとも推進管の軸心位置を検出する検出手段と
を備えていることを特徴とする掘削機の切刃位置検出装
置。
7. The excavator according to claim 5, further comprising: a detecting unit configured to detect at least an axial center position of the propulsion pipe based on data of the target image input to the imaging unit. Cutting edge position detector.
【請求項8】 請求項7において、 検出手段による検出結果を時系列に記憶する記憶手段を
備えていることを特徴とする掘削機の切刃位置検出装
置。
8. The cutting blade position detecting device for an excavator according to claim 7, further comprising storage means for storing a detection result by the detection means in a time series.
【請求項9】 請求項1〜8のいずれか1つにおいて、 推進管の直径は80cm以下であることを特徴とする掘
削機の切刃位置検出装置。
9. The cutting blade position detecting device for an excavator according to claim 1, wherein the diameter of the propulsion pipe is 80 cm or less.
【請求項10】 前端部に土中を掘削する切刃が設けら
れた推進管を有し、該推進管を前端の切刃が目標方向に
向かって延びるように配置しかつ後端側から前側に推し
進めながら掘削するようにした掘削機における掘削方向
管理装置であって、 前記切刃の後端部に少なくとも推進管の軸心位置と対応
するように設けられ、入射する光をその逆進方向に反射
させる逆進反射手段からなるターゲットと、 前記推進管の後端部近傍に設置され、前記ターゲットを
視準して前記目標方向に対する切刃の位置を計測する経
緯儀と、 前記推進管の後端部近傍に設けられ、前記経緯儀の望遠
鏡の光軸に沿って管内に投光して前記ターゲットを照射
する投射光学系と、 前記経緯儀の望遠鏡により得られたターゲット像を入力
される撮像手段と、 前記撮像手段に入力されたターゲット像のデータに基づ
いて、少なくとも推進管の軸心位置を検出する検出手段
と、 前記検出手段による検出結果に基づいて、推進管の進む
方向が目標方向になるように掘削機を作動制御する制御
手段とを備えていることを特徴とする掘削方向管理装
置。
10. A propulsion pipe provided at a front end thereof with a cutting blade for excavating in the soil, wherein the propulsion pipe is arranged so that a cutting edge at a front end extends in a target direction, and is disposed from a rear end side to a front side. An excavation direction management device in an excavator that excavates while pushing forward, and is provided at a rear end of the cutting blade so as to correspond to at least the axial center position of the propulsion pipe, and transmits incident light in the backward direction. A target comprising retro-reflective means for reflecting light toward the rear end of the propulsion pipe, a theodolite for collimating the target and measuring the position of the cutting blade with respect to the target direction, A projection optical system that is provided near the rear end and projects the target by projecting into the tube along the optical axis of the telescope of the theodolite, and a target image obtained by the telescope of the theodolite is input. Imaging means; and the imaging means Detecting means for detecting at least the axial center position of the propulsion pipe based on the data of the input target image; and, based on a detection result by the detection means, the excavator so that the traveling direction of the propulsion pipe becomes the target direction. An excavation direction management device, comprising: control means for performing operation control.
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