JP2000161958A - Measuring apparatus for position of underground boring machine - Google Patents

Measuring apparatus for position of underground boring machine

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JP2000161958A
JP2000161958A JP34188898A JP34188898A JP2000161958A JP 2000161958 A JP2000161958 A JP 2000161958A JP 34188898 A JP34188898 A JP 34188898A JP 34188898 A JP34188898 A JP 34188898A JP 2000161958 A JP2000161958 A JP 2000161958A
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JP
Japan
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light
measurement
light source
measuring
point
Prior art date
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JP34188898A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshiaki Shimomura
義昭 下村
Takashi Moro
茂呂  隆
Takeshi Kamei
亀井  健
Yasushi Minomoto
泰 美野本
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Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
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Publication date
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  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a measuring apparatus for the position of an underground boring machine, by which an operation to shine light at a position detecting element is eliminated in measuring operation and in which mechanical measuring errors or a measuring error due to a vibration are hardly generated. SOLUTION: A measuring reference point, a second measuring reference point, one or more intermediate measuring points and a point to be measured are set sequentially. Light sources are installed in the measuring reference points. In addition, a measuring unit 300, which is provided with a common lens 411 used to condense beams of diffused light from a front light source 41 and a rear light source 42, which is provided with a position-detecting element 412-2 and a position-detecting element 412-1 used for detected the light-receiving position of light condensed by the lens, which is provided with a reflecting prism 413-1 and a reflecting prism 413-2 used to guide the light to the respective position detecting elements, after the beams of diffused light incident on the lens are condensed by the lens and which is provided with the light sources 41, 42 used to direct the beams of diffused light to the front and the rear by using the respective reflecting prisms is installed at every measuring point, after the second measuring reference point onward. On the basis of the position of the second measuring reference point which is measured in advance and of the detected result at every measuring point and of the distance between respective measuring units which are measured separately, the position of the point to be measured, with respect to the measuring reference points is measured.

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、曲線経路を掘進す
る地中掘進機における掘進位置の計測に用いられる地中
掘進機の位置計測装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an underground excavator position measuring device used for measuring the excavation position of an underground excavator excavating a curved path.

【0002】[0002]

【従来の技術】地下坑を掘削しながら地中を掘進する地
中掘進機でカーブした地下坑を掘削するには、地中掘進
機が計画路線(予め設定された掘進経路)に沿って正し
く掘進しているかどうかを知るため、その掘進位置を確
認しなければならない。この種の地中掘進機としては、
人が入れない小口径の管を地中に埋設する小口径管推進
機、人が入れる大口径の管を地中に埋設するセミシール
ド機さらにはシールド掘進機を挙げることができる。
2. Description of the Related Art In order to excavate a curved underground pit with an underground excavator that excavates underground while excavating an underground pit, the underground excavator must be properly positioned along a planned route (a preset excavation route). In order to know if you are digging, you have to check the digging position. As this kind of underground excavator,
There are small-diameter pipe propulsion machines that bury small-diameter pipes that cannot be buried in the ground, semi-shield machines that bury large-diameter pipes that can be buried in the ground, and shield excavators.

【0003】地中掘進機の掘進位置を確認するには、通
常、発進立坑等の地中掘進機の掘進の出発点となる地点
及び地中掘進機内にそれぞれ計測基点及び被計測点を設
定するとともに、地中掘進機の掘進の進展に応じてこれ
らの中間位置の掘進経路上に適宜中間計測点を設定す
る。そして、後に詳述するように、これらの計測点間の
各距離を計測するほか、中間計測点とこれに隣接する両
側の計測点とをそれぞれ結ぶ二つの線分同士の角度を順
次計測し、これらの計測結果に基づいて地中掘進機の掘
進位置を演算により求めるようにしている。こうした所
定の計測点を頂点とする二つの線分同士の角度を計測す
るには、両線分同士の内角及び外角の何れを計測しても
よく、その角度関係を一義的に特定できるような角度に
関する値が計測できればその目的が果たせる。この明細
書では、このような二つの線分同士の角度関係を特定し
得るような角度に関する値を偏角と称している。
In order to confirm the excavation position of an underground excavator, usually, a measurement base point and a measurement point are set at a starting point of the excavation of the underground excavator such as a starting shaft and at the inside of the underground excavator. At the same time, an intermediate measurement point is appropriately set on the excavation route at these intermediate positions according to the progress of excavation of the underground excavator. Then, as will be described in detail later, in addition to measuring each distance between these measurement points, sequentially measure the angle between two line segments respectively connecting the intermediate measurement point and the measurement points on both sides adjacent thereto, The excavation position of the underground excavator is calculated by calculation based on these measurement results. In order to measure the angle between two line segments having such a predetermined measurement point as the vertex, either the inner angle or the outer angle between the two line segments may be measured, and the angle relationship can be uniquely specified. If the value related to the angle can be measured, the purpose can be fulfilled. In this specification, such an angle-related value that can specify the angular relationship between two line segments is referred to as an argument.

【0004】地中掘進機の位置計測においては、これま
で、こうした偏角を計測するのに、トランシットを用い
て計測する方法が一般的に採用されている。このトラン
シットによる偏角の計測方法は、人的能力に依存する方
法であるため、熟練技術者等人手を要するだけでなく一
回の測量時間が長くなる。さらに、手狭な坑内で測量し
なければならないため、測量作業に多大の労力と危険が
伴う。こうした問題に対応して、従来、この種の地中掘
進機の掘進位置計測技術として、掘進位置の計測の際
に、偏角をトランシットによらないでレーザビームで光
学的に計測する方法を採り入れたものがある。
In the measurement of the position of an underground excavator, a method of measuring such a declination by using a transit has been generally adopted. The method of measuring the declination by the transit is a method depending on human ability, and thus not only requires a skilled technician but also requires one surveying time. Furthermore, the surveying operation requires a great deal of labor and danger because the survey must be performed in a narrow mine. In response to this problem, a conventional method of measuring the excavation position of this type of underground excavator has been to adopt a method of optically measuring the declination with a laser beam instead of transit when measuring the excavation position. There are things.

【0005】こうした方法を採り入れた地中掘進機の掘
進位置計測技術の代表例として、例えば特開平5ー34
0186号公報に記載された技術を挙げることができ
る。この特開平5ー340186号公報に記載の技術
(以下「従来の技術」という。)は、「カーブする地下
坑内に設定される後方視準点の前方に、測角機能を有す
るレーザ照準機を設置し、シールド掘進機内に、ミニ反
射プリズムを付設した位置検出素子(光電素子)のター
ゲットを設置するとともに、これらの中間位置には、レ
ーザ照準機からのレーザビームを屈折させ屈折させたレ
ーザビームの方向転角を計測できる距離儀付きのウエッ
ジプリズムを、地中掘進機の掘進の進展に応じて適当数
設置するようにした」ものである。
As a typical example of the excavation position measuring technique of an underground excavator adopting such a method, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 5-34
The technology described in Japanese Patent No. 0186 can be mentioned. The technology described in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-340186 (hereinafter referred to as "conventional technology") is based on "a laser sighting device having an angle measuring function in front of a rear sighting point set in a curved underground pit. The target of the position detection element (photoelectric element) attached with the mini-reflection prism is installed in the shield machine, and the laser beam refracted by refracting the laser beam from the laser sighting machine is located between these targets. An appropriate number of wedge prisms with a distance gauge capable of measuring the turning angle of the underground excavator are installed according to the progress of the excavation of the underground excavator. "

【0006】この従来の技術により地中掘進機の掘進位
置を計測するときは、ウエッジプリズムを遠隔操作で回
動させることにより、レーザ照準機からのレーザビーム
を、ウエッジプリズムを介してシールド掘進機内のター
ゲットに常に当てるようにする。そうすると、ウエッジ
プリズムを経由したレーザ照準機からのレーザビームが
ターゲットの位置検出素子に当てられるため、レーザス
ポットの位置が検出されるとともに、ウエッジプリズム
の設置点の偏角がウエッジプリズムの回動量により計測
され、また、各計測点間の距離がウエッジプリズムの距
離儀により計測される。従来の技術では、こうして得ら
れた各計測点間の距離、偏角及びレーザスポットの位置
に基づいて地中掘進機の掘進位置を座標位置により計測
する。
When measuring the excavation position of an underground excavator according to this conventional technique, the wedge prism is rotated by remote control so that the laser beam from the laser aiming machine is transmitted through the wedge prism into the shield excavator. Always hit the target. Then, since the laser beam from the laser sighting device via the wedge prism is applied to the position detection element of the target, the position of the laser spot is detected, and the declination of the installation point of the wedge prism is determined by the amount of rotation of the wedge prism. The distance between the measurement points is measured by a wedge prism range finder. In the related art, the excavation position of the underground excavator is measured by the coordinate position based on the distance, the declination, and the position of the laser spot between the measurement points thus obtained.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】このように、この従来
の技術は、収束度の高いレーザ光であるレーザビームを
位置検出素子に当てるようにウエッジプリズムを回動さ
せて、その回転量によりウエッジプリズムの設置点の偏
角を計測するようにしている。そのため、地中掘進機の
掘進位置を計測する際、レーザビームをレーザビームの
位置検出素子に的確に当てるようにウエッジプリズムを
回転させる操作を要して操作が複雑であるばかりでな
く、ウエッジプリズムを回転させるための回転機構を要
し、これに伴って種々の問題がもたらされることとな
る。例えば、回動機構を要するために機械的な計測誤差
が生じやすく、光学的な誤差に機械的な誤差が加わって
高い計測精度を確保することが困難であるとともに、レ
ーザ照準機が外力によりピッチングやヨーイング方向に
振動すると、大きな計測誤差が生じる。特に、地中掘進
機の掘進位置の計測では、偏角の計測結果が掘進位置の
計測結果に及ぼす度合いが大きいことに加えて、緩やか
なカーブをなす場所の偏角を計測する機会が多く、偏角
を精度よく計測する必要性が高いことから、回動機構に
よる機械的な計測誤差や振動による計測誤差が生じる
と、地中掘進機の掘進位置の計測結果に多大な影響を及
ぼす。
As described above, according to this conventional technique, a wedge prism is rotated so that a laser beam, which is a laser beam having a high convergence degree, strikes a position detecting element, and the wedge prism is rotated by the amount of rotation. The declination of the installation point of the prism is measured. Therefore, when measuring the excavation position of an underground excavator, not only is the operation required to rotate the wedge prism so that the laser beam accurately strikes the laser beam position detecting element necessary, but also the operation is complicated, and the wedge prism is also required. Requires a rotation mechanism for rotating the, which causes various problems. For example, a mechanical measurement error is likely to occur due to the need for a rotating mechanism, and it is difficult to ensure high measurement accuracy due to the mechanical error added to the optical error. Vibration in the yawing direction causes a large measurement error. In particular, when measuring the excavation position of an underground excavator, in addition to the fact that the measurement result of the declination has a large effect on the measurement result of the excavation position, there are many opportunities to measure the declination of a place that forms a gentle curve, Since it is highly necessary to accurately measure the declination angle, if a mechanical measurement error due to the rotating mechanism or a measurement error due to vibration occurs, it greatly affects the measurement result of the excavation position of the underground excavator.

【0008】本発明は、こうした従来の技術にみられる
問題を解消しようとするものであって、その技術課題
は、地中掘進機の掘進位置計測の際に光を位置検出素子
に当てる操作を要せず、機械的な計測誤差や振動による
計測誤差が生じにくい地中掘進機の位置計測装置を提供
することにある。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems in the prior art. The technical problem is that an operation of irradiating light to a position detecting element at the time of measuring the excavation position of an underground excavator is performed. An object of the present invention is to provide a position measuring device of an underground excavator that does not require any mechanical error or that hardly causes a measurement error due to vibration.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明のこうした技術課
題は、「地下坑を掘削しながら地中を掘進する地中掘進
機の掘進位置の計測に用いられ、掘進方向前方に配置し
その掘進位置の指標となる被計測点の位置を、掘進方向
後方に配置し計測の基点となる計測基点との位置関係で
計測する地中掘進機の位置計測装置」を構成する場合、
「前方に拡散光を発し計測基点を設定する計測基点設定
用の光源と、前方に拡散光を発する光源と前方及び後方
の光源からの拡散光の少なくとも一部をそれぞれ集光す
る集光手段と集光手段でそれぞれ集光した各光源からの
光をそれぞれ受光してその受光位置を検出する各位置検
出素子とを有し計測基点設定用の光源と隣合うように前
方に配置されて第二の計測基点を設定する第二基点計測
ユニットと、後方に拡散光を発する光源と後方の光源か
らの拡散光の少なくとも一部を集光する集光手段と集光
手段で集光した光源からの光を受光してその受光位置を
検出する位置検出素子とを有し被計測点を設定する被測
点計測ユニットと、前方及び後方に拡散光を発する各光
源と前方及び後方の光源からの拡散光の少なくとも一部
をそれぞれ集光する集光手段と集光手段でそれぞれ集光
した各光源からの光をそれぞれ受光してその受光位置を
検出する各位置検出素子とを有し第二基点計測ユニット
と被測点計測ユニットとの間に配置される少なくとも一
つの中間計測ユニットとを設けて構成し、予め求めた計
測基点に対する第二の計測基点の位置に関するデータと
第二基点計測ユニット及び中間計測ユニットでの検出結
果に基づいて得られる各光源の方向に関するデータと隣
合う各計測ユニット間の距離に関するデータとに基づい
て、計測基点に対する被計測点の相対位置を演算装置で
演算して計測するようにした」ことにより達成される。
An object of the present invention is to provide a method for measuring the excavation position of an underground excavator that excavates underground while excavating an underground pit, and is disposed in the excavation direction in front of the excavation direction. When configuring the position measurement device of an underground excavator that locates the position of the measured point serving as a position index behind the excavation direction and measures based on the positional relationship with the measurement base point serving as the measurement base point,
`` A light source for setting a measurement base point that emits diffused light forward and sets a measurement base point, a light source that emits diffused light forward, and a light condensing unit that collects at least a part of diffused light from the front and rear light sources, respectively. A position detecting element for receiving light from each of the light sources condensed by the light condensing means and detecting a light receiving position thereof, and disposed in front of and adjacent to the light source for setting a measurement base point; A second base point measurement unit that sets the measurement base point, a light source that emits diffused light backward, a light collecting means that collects at least a part of the diffused light from the rear light source, and a light source that is collected by the light collecting means. A measuring point measuring unit having a position detecting element for receiving light to detect the light receiving position and setting a measuring point, light sources emitting diffused light forward and rearward, and diffusion from the light sources forward and rearward Focus each at least part of the light A light-collecting means and a position detecting element for receiving light from each of the light sources condensed by the light-condensing means and detecting a light-receiving position thereof between the second base point measuring unit and the measured point measuring unit; And at least one intermediate measurement unit disposed on the base station, and is obtained based on data on the position of the second measurement base point with respect to the measurement base point obtained in advance and the detection results of the second base measurement unit and the intermediate measurement unit. The relative position of the measured point with respect to the measurement base point is calculated and measured by the arithmetic device based on the data on the direction of each light source and the data on the distance between adjacent measurement units. " .

【0010】本発明の地中掘進機の位置計測装置は、こ
うした技術手段を採用したことにより、第二基点計測ユ
ニット及び中間計測ユニットは、前方及び後方の各光源
から拡散光を集光手段でそれぞれ集光し、その集光した
各光源からの光を各位置検出素子でそれぞれ受光してそ
の受光位置を検出することにより、前方及び後方の各光
源の方向を検出することができる。また、被測点計測ユ
ニットは、後方の光源から拡散光を集光手段で集光し、
同様にして後方の光源の方向を検出することができる。
その場合、光源として、特に拡散光を発することのでき
る光源を用いて拡がりをもつ光で広い領域を照らせるよ
うにしているため、光源にレーザビームを用いる従来の
技術のように光源からの光を位置検出素子に当てるため
の操作をしなくても済み、ひいては、その操作を可能に
するための回転機構を設ける必要がなく、その回転機構
に起因する機械的な計測誤差も生じない。
The underground excavator position measuring apparatus of the present invention employs such technical means, so that the second base point measuring unit and the intermediate measuring unit collect the diffused light from the front and rear light sources by the condensing means. By condensing the light, and receiving the condensed light from each light source with each position detection element and detecting the light receiving position, the directions of the front and rear light sources can be detected. Also, the measured point measuring unit condenses the diffused light from the rear light source by the condensing means,
Similarly, the direction of the rear light source can be detected.
In such a case, a light source capable of emitting diffused light is used as the light source to illuminate a wide area with light having a spread, so that light from the light source is used as in the conventional technology using a laser beam as the light source. It is not necessary to perform an operation for hitting the position detecting element, and thus there is no need to provide a rotation mechanism for enabling the operation, and there is no mechanical measurement error caused by the rotation mechanism.

【0011】また、第二基点計測ユニット及び中間計測
ユニットにおいては、集光した各光源からの光の受光位
置を各位置検出素子で検出することにより前方及び後方
の双方の光源の方向を検出するようにしているため、そ
の検出された各光源の方向に基づいて、地中掘進機の位
置計測に有用な各光源の光軸同士の偏角を求めることが
できる。この偏角は、第二基点計測ユニット及び中間計
測ユニットや光源がピッチング方向やヨーイング方向に
変位しても変動しないので、これらの計測ユニットが外
力によりピッチング方向やヨーイング方向に振動しても
計測誤差が生じにくい。また、こうしたことから、第二
基点計測ユニット及び中間計測ユニットを計測点に取り
付ける際、位置設定さえ正確に行えば、取付姿勢が不統
一であっても、その取付姿勢の影響を受けることなく地
中掘進機の掘進位置を正しく計測することができる。一
方、被測点ユニットでは、後方の光源からの光の受光位
置を位置検出素子で検出することによりその後方の光源
の方向を検出して、掘削機のピッチング方向及びヨーイ
ング方向の姿勢を検出することができる。
Further, in the second base point measuring unit and the intermediate measuring unit, the positions of the light sources both forward and rearward are detected by detecting the light receiving positions of the condensed light from each light source by each position detecting element. With this configuration, it is possible to determine the declination between the optical axes of the light sources, which is useful for measuring the position of the underground excavator, based on the detected direction of each light source. This declination does not fluctuate even if the second base point measurement unit, the intermediate measurement unit, and the light source are displaced in the pitching direction or the yawing direction. Therefore, even if these measurement units vibrate in the pitching direction or the yawing direction due to an external force, a measurement error occurs. Is unlikely to occur. Therefore, when the second base point measurement unit and the intermediate measurement unit are attached to the measurement point, if the positions are set correctly, even if the attachment postures are not uniform, the ground position is not affected by the attachment postures. The excavation position of the intermediate excavator can be correctly measured. On the other hand, the point-to-be-measured unit detects the direction of the light source behind by detecting the light receiving position of the light from the rear light source with the position detection element, and detects the attitude of the excavator in the pitching direction and yawing direction. be able to.

【0012】本発明の地中掘進機の位置計測装置では、
特に、第二の計測基点を設定する第二基点計測ユニット
を設けて、これと隣合うように計測基点設定用の光源を
計測基点に設けるようにしたため、拡散光での計測の出
発点である第二の計測基点でも、前方及び後方の双方の
光源の方向を検出することができて、計測ユニットの取
付姿勢に影響されない偏角を計測することができる。そ
の結果、最初の計測ユニットである第二基点計測ユニッ
トについて、本来必要な取付姿勢の調整を行わなくて
も、第二の計測基点以降での各計測ユニットによる計測
を正常に行うことができる。そして、こうして得られる
データと予め求めた計測基点に対する第二の計測基点の
位置に関するデータとを併用して計測基点に対する被計
測点の相対位置を計測するようにしているので、高い精
度で簡便に計測することができる。
In the position measuring device for an underground excavator according to the present invention,
In particular, since the second base point measurement unit for setting the second measurement base point is provided, and the light source for the measurement base point setting is provided at the measurement base point so as to be adjacent thereto, this is the starting point of measurement with diffused light. Also at the second measurement base point, it is possible to detect the directions of both the front and rear light sources, and to measure the declination that is not affected by the mounting posture of the measurement unit. As a result, for the second base point measurement unit, which is the first measurement unit, measurement by each measurement unit after the second measurement base point can be performed normally without adjusting the originally required mounting posture. Then, the relative position of the measured point with respect to the measurement base point is measured using both the data obtained in this way and the data on the position of the second measurement base point with respect to the measurement base point obtained in advance, so that it is simple with high accuracy. Can be measured.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明が実際上どのように
具体化されるのかを示す具体化例を図1乃至図4に基づ
いて説明することにより、本発明の実施の形態を明らか
にする。図1は、本発明の具体化例の地中掘進機の位置
計測装置により地中掘進機の掘進位置を計測している状
態の全体像を概略的に示す図、図2は、図1の地中掘進
機の位置計測装置に使用する中間計測ユニットの例を示
す斜視図、図3は、図2の中間計測ユニットを用いて地
中掘進機の掘進位置を計測するときの態様を部分的に示
す斜視図、図4は、図1の地中掘進機の位置計測装置で
地中掘進機の掘進位置を演算する基本的な手法を説明す
るための概念図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 4 showing concrete examples showing how the present invention is actually embodied. I do. FIG. 1 is a diagram schematically showing an overall image of a state in which the position of an underground excavator is measured by an underground excavator position measuring device according to an embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 3 is a perspective view showing an example of an intermediate measuring unit used in the position measuring device of the underground excavator. FIG. 3 is a partial view showing an aspect when the excavating position of the underground excavator is measured using the intermediate measuring unit of FIG. FIG. 4 is a conceptual diagram for explaining a basic method of calculating the excavation position of the underground excavator by the underground excavator position measuring device of FIG.

【0014】本発明の地中掘進機の位置計測装置では、
地中掘進機の掘進位置の指標となる被計測点の位置を計
測の基点となる計測基点との位置関係で計測する。その
使用態様の一例を図1に基づいて概説する。1は地中掘
進機の主要部をなす掘削機、2はシールド掘進機で掘削
した坑道又は管推進機で掘削した管渠等の地下坑、3は
地中掘進機の掘進の出発点となる発進立坑、4は後述す
る計測基点設定用の光源100、第二基点計測ユニット
200、中間計測ユニット300−1〜300−3、被
測点計測ユニット400及びトータルステーション50
0とそれぞれ通信ラインで接続され地中掘進機の掘進位
置を演算する中央演算処理装置、5は中央演算処理装置
4での演算結果やその演算結果に基づいて得られる情報
をオペレータの操縦の便のために数値やグラフで表示す
る表示装置である。掘削機1は、管推進機及びシールド
掘進機等、地下坑を掘削しながら地中を掘進する地中掘
進機の掘削機であれば、何れのものでもよい。地下坑2
は、管推進機であれば、ヒューム管、鋼管等の埋設管で
坑壁が形成され、シールド掘進機であれば、鋼製又はコ
ンクリート製のセグメントで坑壁が形成される。
In the position measuring device of the underground excavator of the present invention,
The position of the measured point serving as an index of the excavation position of the underground excavator is measured based on the positional relationship with the measurement base point serving as the measurement base point. An example of the usage mode will be outlined based on FIG. 1 is an excavator which is a main part of the underground excavator, 2 is an underground tunnel such as a tunnel excavated by a shield excavator or a sewer excavated by a tube propulsion machine, and 3 is a starting point of excavation of the underground excavator. The starting shaft 4 has a light source 100 for setting a measurement base point described later, a second base point measurement unit 200, intermediate measurement units 300-1 to 300-3, a measured point measurement unit 400, and a total station 50.
The central processing unit 5 is connected to the communication line 0 to calculate the excavation position of the underground excavator, and the arithmetic processing unit 5 and the information obtained based on the arithmetic result in the central processing unit 4 are used for the operator's operation. It is a display device that displays numerical values and graphs for the purpose. The excavator 1 may be any excavator, such as a pipe propulsion machine and a shield excavator, as long as it is an underground excavator that excavates underground while excavating an underground shaft. Underground pit 2
In the case of a pipe propulsion machine, a pit wall is formed by a buried pipe such as a fume pipe or a steel pipe, and in the case of a shield excavator, a pit wall is formed by steel or concrete segments.

【0015】100は前方に拡散光を発し計測基点を設
定する計測基点設定用の光源、200は地下坑2内にこ
の光源100と隣合うように前方に配置され第二の計測
基点を設定する第二基点計測ユニット、300−1〜3
00−3は地下坑2内における第二基点計測ユニット2
00と後記被測点計測ユニット400との間に設定され
た中間計測点に配置される中間計測ユニット、400は
被計測点を設定する被測点計測ユニット、500は計測
基点に対する第二の計測基点の相対位置を計測するため
の測角・測距機能を備えたトータルステーションであ
る。中間計測ユニットは、地中掘進機の掘進の進展に応
じて一つ以上所望の数配置するが、ここでは、説明の便
宜上、三つの中間計測ユニット300−1〜300−3
を配置した例を示している。これらの中間計測ユニット
300−1〜300−3は、特に区別しないときや総称
するときには符号300を付けて表す。第二基点計測ユ
ニット200、中間計測ユニット300及び被測点計測
ユニット400は、大別すると、隣合う計測ユニットに
対して拡散光を発する光源と、隣合う計測ユニットの光
源乃至は計測基点設定用の光源100から拡散光を受け
てその光の方向を検出するように構成された光源方向検
出手段とからなっていて、何れも基本的な構造は変わら
ない。
Reference numeral 100 denotes a light source for setting a measurement base point that emits diffused light forward and sets a measurement base point. Reference numeral 200 denotes a second measurement base point that is disposed in the underground pit 2 in front of the light source 100 so as to be adjacent to the light source 100. Second base point measurement unit, 300-1 to 300-3
00-3 is the second base point measurement unit 2 in the underground mine 2
An intermediate measurement unit arranged at an intermediate measurement point set between 00 and a measured point measurement unit 400 described below, 400 is a measured point measurement unit that sets a measured point, and 500 is a second measurement for a measurement base point. This is a total station equipped with angle measurement and distance measurement functions for measuring the relative position of the base point. Although one or more desired number of intermediate measurement units are arranged according to the progress of excavation of the underground excavator, three intermediate measurement units 300-1 to 300-3 are provided here for convenience of explanation.
Are shown. These intermediate measurement units 300-1 to 300-3 are denoted by reference numeral 300 when not particularly distinguished or when they are collectively referred to. The second base point measurement unit 200, the intermediate measurement unit 300, and the measured point measurement unit 400 are roughly classified into a light source that emits diffused light to an adjacent measurement unit and a light source of an adjacent measurement unit or a measurement base point setting. And light source direction detecting means configured to detect the direction of the light by receiving the diffused light from the light source 100, and the basic structure is not changed in any case.

【0016】地中掘進機の掘進位置を光で計測する場
合、その計測の基点となる計測基点と掘進中の地中掘進
機の現在位置を表す指標となり得るような被計測点を設
定する必要があるが、計測基点設定用の光源100は、
計測基点を設定する役割を果たし、被測点計測ユニット
400は、被計測点を設定する役割を果たす。計測基点
設定用の光源100は、通常、発進立坑3に設置し、被
測点計測ユニット400は、通常、掘削機1(シールド
工事ではシールド掘進機、管推進工事では先導体)にそ
れぞれ設置する。従来は、計測点として計測基点、中間
計測点及び被計測点を設定していたが、本発明では、特
に拡散光により光源の方向を検出する独自の構成を採用
していることとの関連上、これらの計測点のほか、計測
基点と隣合うように前方に特に第二の計測基点を新たに
設定し、これに関連して計測基点設定用の光源100、
第二基点計測ユニット200及びトータルステーション
500を設けることにより、後に詳述するように計測精
度の一層の向上が図れるようにしている。第二基点計測
ユニット200は、拡散光により光源の方向を検出する
ための計測基点となる第2の計測基点を設定する役割を
果たす。
When the excavation position of an underground excavator is measured by light, it is necessary to set a measurement base point serving as a base point of the measurement and a measured point which can be an index indicating the current position of the underground excavator under excavation. However, the light source 100 for setting the measurement base point is
The measurement point measurement unit 400 plays a role of setting a measurement base point, and plays a role of setting a measurement point. The light source 100 for setting the measurement base point is usually installed in the starting shaft 3, and the measured point measurement unit 400 is usually installed in the excavator 1 (a shield excavator in shield construction, and a leading conductor in pipe propulsion construction). . Conventionally, a measurement base point, an intermediate measurement point, and a measured point have been set as measurement points. However, in the present invention, in particular in connection with the fact that a unique configuration for detecting the direction of a light source by diffused light is employed. In addition to these measurement points, a new second measurement base point is newly set in front so as to be adjacent to the measurement base point, and in connection with this, the light source 100 for setting the measurement base point,
By providing the second base point measurement unit 200 and the total station 500, the measurement accuracy can be further improved as described later in detail. The second base point measurement unit 200 plays a role in setting a second measurement base point serving as a measurement base point for detecting the direction of the light source using diffused light.

【0017】前述したように、各計測ユニット200,
300,400は、何れも基本的な構造は変わらないの
で、各計測ユニット200,300,400を代表して
中間計測ユニット300の構造を図2及び図3に基づい
て説明し、併せて、他の計測ユニット200,400の
構造も明らかにする。まず、この中間計測ユニット30
0の概要を、図3中の中間計測ユニット300(k)を
例にして説明する。図3において、中間計測ユニット3
00(K)は、第二基点計測ユニット200から数えて
K番目の計測ユニットを表し、中間計測ユニット300
(K+1)、300(K−1)は、これと隣合う前後の
中間計測ユニットを表わす。中間計測ユニット300
(k)は、前方の中間計測ユニット300(k+1)及
び後方の中間計測ユニット300(k−1)に対してそ
れぞれ拡散光を発する前方光源41及び後方光源42
と、隣合う前方の中間計測ユニット300(k+1)の
後方光源42及び後方の中間計測ユニット300(k−
1)の前方光源41から拡散光を受けて各光源42,4
1の方向を検出するための、レンズ411、位置検出素
子412−1,412−2及び反射プリズム413−
1,413−2を有する光源方向検出手段とでユニット
をなすように構成されている。また、他の中間計測ユニ
ット300(K+1)、300(K−1)も同様に構成
されている。
As described above, each measurement unit 200,
Since the basic structures of 300 and 400 do not change, the structure of the intermediate measurement unit 300 will be described based on FIGS. 2 and 3 on behalf of each of the measurement units 200, 300 and 400. The structures of the measurement units 200 and 400 are also clarified. First, the intermediate measurement unit 30
The outline of No. 0 will be described using the intermediate measurement unit 300 (k) in FIG. 3 as an example. In FIG. 3, the intermediate measurement unit 3
00 (K) represents the K-th measurement unit counted from the second base point measurement unit 200, and the intermediate measurement unit 300
(K + 1) and 300 (K-1) represent intermediate measurement units before and after adjacent thereto. Intermediate measurement unit 300
(K) is a front light source 41 and a rear light source 42 that emit diffused light to the front intermediate measurement unit 300 (k + 1) and the rear intermediate measurement unit 300 (k-1), respectively.
And the rear light source 42 of the adjacent front intermediate measurement unit 300 (k + 1) and the rear intermediate measurement unit 300 (k−
Each of the light sources 42, 4 receives the diffused light from the front light source 41 of 1).
Lens 411, position detection elements 412-1 and 412-2, and a reflection prism 413 for detecting the direction of the first direction.
The light source direction detecting means having the light source direction detector 413-2 constitutes a unit. The other intermediate measurement units 300 (K + 1) and 300 (K-1) have the same configuration.

【0018】次に、図2に基づいて中間計測ユニット3
00の詳細を説明すると、411は前方の計測ユニット
の後方光源42及び後方の計測ユニットの前方光源41
の拡散光をそれぞれ集光する(収束させて集める)両光
源41,42に共通の集光手段としてのレンズ、412
−1は、このレンズ411で集められた後方の計測ユニ
ットの前方光源41からの拡散光を受光しその受光位置
を検出する光センサとしての位置検出素子、412−2
はレンズ411で集められた前方の計測ユニットの後方
光源42からの拡散光を受光しその受光位置を検出する
同様の位置検出素子、413−1はレンズ411で集光
する後方の計測ユニットの前方光源41からの拡散光を
位置検出素子412−1に導くように光の方向を転換す
る光方向転換手段としての反射プリズム、413−2は
レンズ411で集光する前方の計測ユニットの後方光源
42からの拡散光を位置検出素子412−2に導くよう
に光の方向を転換する同様の反射プリズムである。
Next, based on FIG.
In detail, reference numeral 411 denotes a rear light source 42 of the front measurement unit and a front light source 41 of the rear measurement unit.
A lens 412 as a common light condensing means for the two light sources 41 and 42 for condensing (converging and collecting) the respective diffused lights.
Reference numeral -1 denotes a position detecting element 412-1 as an optical sensor for receiving diffused light collected by the lens 411 from the front light source 41 of the rear measuring unit and detecting the light receiving position.
Is a similar position detection element that receives the diffused light from the rear light source 42 of the front measurement unit collected by the lens 411 and detects the light receiving position, and 413-1 is the front of the rear measurement unit that is condensed by the lens 411. A reflecting prism 413-2 as a light-direction changing means for changing the direction of the light so as to guide the diffused light from the light source 41 to the position detecting element 412-1 is a rear light source 42 of the front measurement unit which is condensed by a lens 411. Is a similar reflecting prism that changes the direction of light so as to guide diffused light from the light to the position detection element 412-2.

【0019】中間計測ユニット300は、大別すると、
以上述べた光源41,42とレンズ411と位置検出素
子412−1,412−2と反射プリズム413−1,
413−2とで構成される。光源41,42には、例え
ば発光ダイオードのような拡散光を発するいわゆる点光
源のようなものを用いる。すなわち、レーザビームのよ
うな収束度の高い光線を発するものは用いることができ
ないが、基本的には、微小なエリアから放射状に拡がる
拡散光を発するようなものであれば、設計上、適宜選択
して使用することができる。
The intermediate measuring unit 300 is roughly divided into
The light sources 41 and 42, the lens 411, the position detecting elements 412-1 and 412-2, and the reflecting prism 413-1 described above.
413-2. As the light sources 41 and 42, for example, so-called point light sources emitting diffused light such as light emitting diodes are used. That is, it is not possible to use a laser beam that emits a light beam with a high degree of convergence, such as a laser beam. However, basically, a laser beam that emits diffused light that spreads radially from a small area is appropriately selected in design. Can be used.

【0020】位置検出素子412−1及び位置検出素子
412−2は、隣合う計測ユニットの後方光源42及び
前方光源41からレンズ411に入射しようとする拡散
光を遮断しない位置にそれぞれ配置することとする。こ
こに示す例では、位置検出素子412−1は、その受光
面をレンズ411の光軸C(レンズ411の中心を通り
これに直交する軸線)と直交する方向に向けて側方に配
置し、位置検出素子412−2は、その受光面をレンズ
411の光軸Cと直交する方向に向けて上方に配置して
いる。位置検出素子412−1,412−2には、フォ
トダイオードをマトリックス状に配置したMOS型撮像
素子やCCD(Charge−Coupled−Dev
ice)撮像素子等の二次元光センサを用いることとし
ている。また、フォトダイオードの表面抵抗を利用して
光スポットの位置を検出することのできるPSD(Po
sition−Sensitive−Device)の
ようなものを用いてもよく、要は、集光レンズで集めら
れた光を受光しその受光した光の位置を検出できるもの
であればよく、その種類は限定されない。
The position detecting element 412-1 and the position detecting element 412-2 are respectively arranged at positions where the diffused light that is going to enter the lens 411 from the rear light source 42 and the front light source 41 of the adjacent measuring unit is not blocked. I do. In the example shown here, the position detecting element 412-1 has its light receiving surface arranged laterally in a direction orthogonal to the optical axis C of the lens 411 (an axis passing through the center of the lens 411 and orthogonal thereto), The position detecting element 412-2 has its light receiving surface arranged upward in a direction orthogonal to the optical axis C of the lens 411. As the position detection elements 412-1 and 412-2, a MOS type imaging element in which photodiodes are arranged in a matrix or a CCD (Charge-Coupled-Dev)
ice) A two-dimensional optical sensor such as an image sensor is used. In addition, a PSD (Po) capable of detecting the position of the light spot using the surface resistance of the photodiode.
Such a device may be used as long as it can receive light collected by a condenser lens and detect the position of the received light, and the type is not limited. .

【0021】反射プリズム413−1及び反射プリズム
413−2は、それぞれ、レンズ411の前方位置及び
後方位置に配置され、隣合う前方の計測ユニットの後方
光源42及び後方の計測ユニットの前方光源41からレ
ンズ411に入射しようとする各拡散光の少なくとも一
部をそれぞれ透過させ、レンズ411で集光した前方光
源41及び後方光源42からの光の少なくとも一部をそ
れそれ反射面で反射させて位置検出素子412−1及び
位置検出素子412−2の受光面に導くように方向転換
させる働きをする。また、これらの反射プリズム413
−1及び反射プリズム413−2は、それぞれ、中間計
測ユニット300それ自体にユニットとして組み込まれ
ている前方光源41及び後方光源42の拡散光の少なく
とも一部をそれぞれ反射面で反射させて隣合う前方の計
測ユニット及び後方の計測ユニットに向けるように方向
転換させる働きもする。
The reflecting prism 413-1 and the reflecting prism 413-2 are arranged at the front position and the rear position of the lens 411, respectively, and are provided from the rear light source 42 of the adjacent front measuring unit and the front light source 41 of the rear measuring unit. At least a part of each diffused light to be incident on the lens 411 is transmitted, and at least a part of the light from the front light source 41 and the rear light source 42 condensed by the lens 411 is reflected by the reflecting surface to detect the position. It functions to change the direction so as to guide the light to the light receiving surfaces of the element 412-1 and the position detection element 412-2. In addition, these reflecting prisms 413
-1 and the reflection prism 413-2 respectively reflect at least a part of the diffused light of the front light source 41 and the diffused light of the rear light source 42 incorporated as a unit in the intermediate measurement unit 300 itself on the reflection surface, and are adjacent to each other. It also serves to turn around to the next and subsequent measurement units.

【0022】こうした反射プリズム413−1,413
−2に一般的なものを用いると、レンズ411に入射し
ようとする各光源41,42からの拡散光が、それぞ
れ、その入射前に、反射プリズム413−1,413−
2で一部反射されて減少するため、各位置検出素子41
2−2,412−1に導かれる光量が損失する。こうし
た問題を解消するため、レンズ411に入射しようとす
る各光源41,42からの拡散光を、互いに振動方向の
直交する直線偏光の拡散光になるようにするとともに、
各反射プリズム413−1,413−2として、レンズ
411に入射しようとする一方の直線偏光の拡散光を透
過させかつレンズ411で集光される過程の他方の直線
偏光の拡散光を位置検出素子412−2,412−1に
導くように反射する偏光光反射プリズムを用いるとよ
い。反射プリズム413−1,413−2にこうした偏
光反射プリズムを用いると、レンズ411に入射しよう
とする光源41,42からの拡散光を、その光量を損失
させることなく透過させるとともに、レンズ411で集
光される過程の光源41,42からの拡散光を、位置検
出素子412−2,412−1に導くように全反射させ
ることができ、レンズ411で集光した光の受光位置を
位置検出素子412−1,412−2で明確に検出する
ことができる。
These reflecting prisms 413-1 and 413
If a general one is used for -2, the diffused light from each of the light sources 41 and 42 which is going to be incident on the lens 411 will be reflected by the reflection prisms 413-1 and 413- before the incident light, respectively.
The position detecting elements 41
The light amount guided to 2-2 and 412-1 is lost. In order to solve such a problem, the diffused light from each of the light sources 41 and 42 to be incident on the lens 411 is made into diffused light of linearly polarized light whose vibration directions are orthogonal to each other.
As each of the reflection prisms 413-1 and 413-2, one linearly polarized diffused light to be incident on the lens 411 is transmitted, and the other linearly polarized diffused light in the process of being condensed by the lens 411 is used as a position detecting element. It is preferable to use a polarized light reflecting prism that reflects light so as to lead to 412-2 and 412-1. When such a polarized light reflecting prism is used for the reflecting prisms 413-1 and 413-2, diffused light from the light sources 41 and 42 to be incident on the lens 411 is transmitted without losing the light amount, and collected by the lens 411. The diffused light from the light sources 41 and 42 in the process of being lighted can be totally reflected so as to be guided to the position detecting elements 412-2 and 412-1, and the light receiving position of the light collected by the lens 411 is determined by the position detecting element. 412-1 and 412-2 can be clearly detected.

【0023】中間計測ユニット300を構成する場合、
こうした反射プリズム413−1,413−2を設けな
いで、中間計測ユニット300の前部及び後部にそれぞ
れレンズ411を配置して、各レンズ411の背後にそ
れぞれ位置検出素子412−1,412−2を配置する
とともに、レンズ411の前方位置及び後方位置にそれ
ぞれ光源41及び光源42を配置して構成してもよい。
しかしながら、ここに示すように反射プリズム413−
1,413−2を設けると、隣合う前方の計測ユニット
の後方光源42及び後方の計測ユニットの前方光源41
からの拡散光がレンズ411に入射するのを阻止しない
位置にそれぞれ位置検出素子412−1及び位置検出素
子412−2を配置することが可能となるため、拡散光
を集めるためのレンズ411を前記の前方光源41及び
後方光源42に対応して別々に設ける必要はなくなっ
て、これらの光源41,42からの拡散光を共に集光す
るように共通化することができる。
When configuring the intermediate measuring unit 300,
Without providing such reflection prisms 413-1 and 413-2, lenses 411 are arranged at the front and rear of the intermediate measurement unit 300, respectively, and the position detection elements 412-1 and 412-2 are provided behind the lenses 411, respectively. And the light source 41 and the light source 42 may be arranged at the front position and the rear position of the lens 411, respectively.
However, as shown here, the reflecting prism 413-
1, 413-2, the rear light source 42 of the adjacent front measurement unit and the front light source 41 of the rear measurement unit
Since the position detecting element 412-1 and the position detecting element 412-2 can be arranged at positions where the diffused light from the lens 411 is not blocked from entering the lens 411, the lens 411 for collecting the diffused light can be provided. It is not necessary to provide separate light sources corresponding to the front light source 41 and the rear light source 42, and it is possible to share the diffused light from these light sources 41 and 42 so as to collect them together.

【0024】このように光源41,42からの拡散光を
集光するレンズを共通化すると、隣合う前方の計測ユニ
ットの後方光源42及び後方の計測ユニットの前方光源
41の各方向に基づいて当該中間計測ユニット300で
計測される偏角は、これら前方光源41及び後方光源4
2の各光軸D同士のなす角度(光源41,42の拡散光
が前後方向に直進するときの各出発点の中心位置とレン
ズ411の中心位置とをそれぞれ結ぶ各線同士のなす角
度)と正確に合致して、共通のレンズ411の中心位置
を頂点とする各光源41,42の光軸D同士のなす偏角
が計測されることとなるため、その計測される偏角は、
当該中間計測ユニット300がピッチング方向及びヨー
イング方向に傾斜しても、その影響を受けることなく常
に一定に保たれる。そのため、レンズ411を前記のよ
うに前方光源41及び後方光源42に対応して別々に設
ける場合に比べて、当該中間計測ユニット300の取付
時の取付姿勢や計測時の姿勢に一層影響されなくなっ
て、より一層正確な偏角の計測が可能となる。
As described above, when the lens for condensing the diffused light from the light sources 41 and 42 is shared, the respective lenses of the rear light source 42 of the adjacent measuring unit and the front light source 41 of the rear measuring unit are used. The declination measured by the intermediate measurement unit 300 is determined by the forward light source 41 and the rear light source 4.
2 (the angle between the lines connecting the center position of each starting point and the center position of the lens 411 when the diffused light of the light sources 41 and 42 goes straight forward and backward) and the angle , The declination angle between the optical axes D of the light sources 41 and 42 having the vertex at the center position of the common lens 411 is measured.
Even if the intermediate measurement unit 300 is tilted in the pitching direction and the yawing direction, it is always kept constant without being affected. Therefore, compared with the case where the lens 411 is separately provided corresponding to the front light source 41 and the rear light source 42 as described above, the lens 411 is not further affected by the mounting posture at the time of mounting the intermediate measurement unit 300 and the posture at the time of measurement. Thus, it is possible to more accurately measure the deflection angle.

【0025】中間計測ユニット300は、前記のよう
に、これに組み込まれる光源41,42の拡散光を反射
プリズム413−1,413−2で隣合う前後の計測ユ
ニットに向けるように構成しているため、光源41,4
2とレンズ411と反射プリズム413−1,413−
2との位置関係を適切に定めることにより、光源41,
42をレンズ411の中心に配置したのと等価の構造に
なるように構成することができる。こうした構造を得る
には、中間計測ユニット300を次の条件を満たすよう
に構成すればよい。 イ)反射プリズム413−1(反射プリズム413−
2)の反射面の傾斜方向にに対して直交する平面上に、
光源41(光源42)とレンズ411の中心が共に位置
する。 ロ)反射プリズム413−1(反射プリズム413−
2)の反射面に対するレンズ411の光軸Cの交点と光
源41(光源42)との間の距離が同交点とレンズ41
1の中心との間の距離に等しい。
As described above, the intermediate measurement unit 300 is configured to direct the diffused light of the light sources 41 and 42 incorporated therein to the adjacent measurement units before and behind by the reflection prisms 413-1 and 413-2. Therefore, the light sources 41 and 4
2, lens 411 and reflection prisms 413-1 and 413-
The light source 41,
It can be configured to have a structure equivalent to the arrangement of the lens 42 at the center of the lens 411. To obtain such a structure, the intermediate measurement unit 300 may be configured to satisfy the following conditions. B) Reflection prism 413-1 (reflection prism 413-
2) On a plane orthogonal to the inclination direction of the reflection surface,
The center of the light source 41 (light source 42) and the center of the lens 411 are located together. B) Reflection prism 413-1 (reflection prism 413-
The distance between the intersection of the optical axis C of the lens 411 and the light source 41 (light source 42) with respect to the reflecting surface 2) is the same as the intersection and the lens 41.
Equal to the distance between the center of one.

【0026】1個の中間計測ユニット300を構成する
前後の光源41,42及びレンズ411の各中心位置が
異なる点に位置して一点に集中しないと、計測ユニット
間で授受される光の光軸Dが後述の見通し線(隣合う計
測ユニットの基準点(レンズ411の中心)同士を結ぶ
直線)と完全には一致しなくなり、地中掘進機の掘進位
置を高い精度で精密に計測することはできなくなる。そ
のため、一層精度の高い地中掘進機の位置計測が必要な
場合には、こうした光の光軸Dと見通し線との不一致に
起因する計測誤差をなくすように、中間計測ユニット3
00の基準点と光源41,42との位置関係や中間計測
ユニット300のピッチング及びヨーイングによる姿勢
傾斜値に基づいて、光源41,42の方向に関する検出
結果につき補正をする必要がある。
If the central positions of the light sources 41 and 42 and the lens 411 before and after constituting one intermediate measuring unit 300 are located at different points and do not concentrate on one point, the optical axis of light transmitted and received between the measuring units D does not completely coincide with the line of sight described later (a straight line connecting the reference points (centers of the lenses 411) of the adjacent measurement units), and it is impossible to accurately measure the excavation position of the underground excavator with high accuracy. become unable. Therefore, when it is necessary to measure the position of the underground excavator with higher accuracy, the intermediate measurement unit 3 is designed to eliminate the measurement error caused by the mismatch between the optical axis D of the light and the line of sight.
It is necessary to correct the detection results regarding the directions of the light sources 41 and 42 based on the positional relationship between the reference point 00 and the light sources 41 and 42 and the posture inclination values of the intermediate measurement unit 300 due to pitching and yawing.

【0027】一方、前述したように、中間計測ユニット
300をイ)及びロ)の条件を満たすように構成して光
源41,42をレンズ411の中心に配置したのと等価
の構造になるように中間計測ユニット300を構成すれ
ば、計測ユニット間で授受される光の光軸Dを見通し線
と正確に一致させることができるので、前記のような検
出結果の補正をしなくても、地中掘進機の掘進位置を一
層高い精度できわめて精密に計測することができる。し
たがって、こうした効果と光源41,42の拡散光を集
光するレンズを共通化した点の前述の効果とが相俟っ
て、中間計測ユニット300が地中掘進機のピッチング
やヨーイングによって傾斜したときでも、前記のような
補正を要することなく、地中掘進機の掘進位置をきわめ
て精密に計測することができ、そのため、こうした高精
度の地中掘進機の位置計測を行う場合でも、掘進時に中
間計測ユニット300の姿勢を逐一計測して管理する手
間を要しない。
On the other hand, as described above, the intermediate measuring unit 300 is configured so as to satisfy the conditions (a) and (b) so that the light source 41 and 42 are arranged at the center of the lens 411 so as to have a structure equivalent to that. With the configuration of the intermediate measurement unit 300, the optical axis D of the light transmitted and received between the measurement units can be accurately matched with the line of sight, so that the underground detection can be performed without correcting the detection result as described above. The excavation position of the excavator can be measured very accurately and with higher accuracy. Therefore, when such an effect is combined with the above-mentioned effect of using a common lens for condensing the diffused light of the light sources 41 and 42, when the intermediate measurement unit 300 is inclined by pitching or yawing of the underground excavator. However, the excavation position of the underground excavator can be extremely accurately measured without the above-described correction, and therefore, even when such a high-accuracy underground excavator position measurement is performed, the There is no need to measure and manage the posture of the measurement unit 300 one by one.

【0028】以上の構造を備えた中間計測ユニット30
0の作用を、図3中の中間計測ユニット300(k)を
例にとって説明する。前方の中間計測ユニット300
(k+1)の後方光源42から発せられる拡散光は、中
間計測ユニット300(k)の前方の反射プリズム41
3−1に入射後、その少なくとも一部が同反射プリズム
413−1を透過してレンズ411で集光され、しかる
後、その背後の反射プリズム413−2で反射されて方
向転換をし、中間計測ユニット300(k)の後方の位
置検出素子412−2上に結像する。同様にして、後方
の中間計測ユニット300(k−1)の前方光源41か
らの拡散光は、その少なくとも一部が中間計測ユニット
300(k)の手前の反射プリズム413−2を透過し
てレンズ411で集光され、しかる後、その背後の反射
プリズム413−1で反射されて中間計測ユニット30
0(k)の前方の位置検出素子412−1上に結像す
る。この間、中間計測ユニット300(k)に組み込ま
れた前方光源41及び後方光源42の拡散光は、それぞ
れ、反射プリズム413−1及び反射プリズム413−
2の作用により前方の中間計測ユニット300(k+
1)及び後方の中間計測ユニット300(k−1)に向
けて出射される。
Intermediate measurement unit 30 having the above structure
The operation of 0 will be described by taking the intermediate measurement unit 300 (k) in FIG. 3 as an example. Front intermediate measurement unit 300
The diffuse light emitted from the (k + 1) rear light source 42 is reflected by the reflection prism 41 in front of the intermediate measurement unit 300 (k).
After being incident on 3-1 at least a part of the light passes through the reflecting prism 413-1 and is condensed by the lens 411. After that, the light is reflected by the reflecting prism 413-2 behind it and changes its direction. An image is formed on the position detection element 412-2 behind the measurement unit 300 (k). Similarly, at least a part of the diffused light from the front light source 41 of the rear intermediate measurement unit 300 (k-1) passes through the reflection prism 413-2 in front of the intermediate measurement unit 300 (k), and the lens The light is condensed at 411 and then reflected by a reflecting prism 413-1 behind the intermediate measuring unit 30.
An image is formed on the position detection element 412-1 in front of 0 (k). During this time, the diffused lights of the front light source 41 and the rear light source 42 incorporated in the intermediate measurement unit 300 (k) are reflected by the reflection prism 413-1 and the reflection prism 413-, respectively.
2, the intermediate measurement unit 300 (k +
The light is emitted toward 1) and the intermediate measurement unit 300 (k-1) at the rear.

【0029】各位置検出素子412−1,412−2
は、各受光面にX−Y平面座標が予め設定されているた
め、光源41,42からの拡散光が結像すると、その結
像位置すなわち集光した拡散光の受光位置をX,Y軸の
座標点として検出する。こうして拡散光の受光位置が検
出されると、その検出結果に基づいて各光源41,42
の方向を演算により検出することができる。各光源4
1,42の方向は、中間計測ユニット300(k)の基
準線(通常はレンズ411の光軸Cに合わせるように設
定)に対して各光源41,42の光軸D(光源41,4
2の拡散光が前後方向に直進するときの各出発点の中心
位置とレンズ411の中心位置とをそれぞれ結ぶ各線)
のなす角度で表すことができ、具体的には、光源41,
42の方向の水平方向の成分(レンズ411の光軸Cと
光源41,42の光軸Dを水平面上へ正投影した線同士
のなす角度、例えば、図4中のφ1 ,ψ1 )と垂直方向
の成分(これらの各光軸C,Dをレンズ411の光軸C
と平行な垂直面上へ正投影した線同士のなす角度)とで
特定することができる。
Each position detecting element 412-1, 412-2
Since the XY plane coordinates are set in advance on each light receiving surface, when the diffused light from the light sources 41 and 42 forms an image, the image forming position, that is, the light receiving position of the condensed diffused light is set on the X and Y axes. Is detected as a coordinate point. When the light receiving position of the diffused light is detected in this manner, each of the light sources 41 and 42 is based on the detection result.
Can be detected by calculation. Each light source 4
The directions of the light sources 41 and 42 correspond to the reference line of the intermediate measurement unit 300 (k) (usually set to match the optical axis C of the lens 411).
Each line connecting the center position of each starting point and the center position of the lens 411 when the 2 diffused light goes straight in the front-back direction)
, And specifically, the light source 41,
And the horizontal component in the direction of 42 (the angle between the lines obtained by orthogonally projecting the optical axis C of the lens 411 and the optical axes D of the light sources 41 and 42 onto a horizontal plane, for example, φ 1 , ψ 1 in FIG. 4) and The components in the vertical direction (the optical axes C and D are defined as the optical axis C of the lens 411)
(An angle between lines orthogonally projected on a vertical plane parallel to the vertical plane).

【0030】これら光源41,42の方向の水平方向の
成分及び垂直方向の成分は、レンズ411の光軸C上を
通る光源41,42の光軸Dがレンズ411に入射後、
レンズ411の中心位置から位置検出素子412−1,
412−2に到達するまでの過程にたどる距離の総和
(この値は中間計測ユニット300の仕様により定まる
既知の値である。)と、位置検出素子412−1,41
2−2への光源41,42の拡散光の結像位置のX軸方
向の成分及びY軸方向の成分との関係から、それぞれ演
算により求めることができる。こうした演算は、中央演
算装置4で行ってもよいが、光源41,42の方向の水
平方向の成分及び垂直方向の成分は、前記の拡散光の結
像位置のX軸方向の成分及びY軸方向の成分が検出され
れば、一義的に定まる値であるので、ここに示す例では
中間計測ユニット300で行っている。
The horizontal component and the vertical component in the direction of the light sources 41 and 42 are obtained after the optical axis D of the light sources 41 and 42 passing on the optical axis C of the lens 411 enters the lens 411.
From the center position of the lens 411, the position detecting element 412-1,
The sum of the distances following the process of reaching the position 412-1 (this value is a known value determined by the specifications of the intermediate measurement unit 300) and the position detection elements 412-1 and 41-1
From the relationship between the components in the X-axis direction and the components in the Y-axis direction of the image forming positions of the diffused light from the light sources 41 and 42 to 2-2, the respective positions can be calculated. Such a calculation may be performed by the central processing unit 4, but the horizontal component and the vertical component in the direction of the light sources 41 and 42 are the X-axis component and the Y-axis component of the image position of the diffused light. If the component in the direction is detected, the value is uniquely determined, and therefore, the measurement is performed by the intermediate measurement unit 300 in the example shown here.

【0031】中間計測ユニット300は、以上述べたよ
うに前後の光源41,42と集光手段としてのレンズ4
11と前後の位置検出素子412−1,412−2と光
方向転換手段としての前後の反射プリズム413−1,
413−2とを有し、これらをケース内に組み込んでユ
ニット状に一体構成している。これに対し、第二基点計
測ユニット200は、中間計測ユニット300から後方
側の光源42を省いたものであり、また、被測点計測ユ
ニット400は、中間計測ユニット300から前方側の
光源41及び後方側の位置検出素子412−2を省いた
ものであり、前方側の位置検出素子412−1をレンズ
411の背後に配置すれば、前方側の反射プリズム41
3−1も省くことができる。
As described above, the intermediate measuring unit 300 includes the front and rear light sources 41 and 42 and the lens 4 as a light collecting means.
11, front and rear position detecting elements 412-1 and 412-2, and front and rear reflecting prisms 413-1 and 413-1 as light direction changing means.
413-2, and these are assembled in a case to form a unitary structure. On the other hand, the second base point measurement unit 200 does not include the rear light source 42 from the intermediate measurement unit 300, and the measured point measurement unit 400 includes the front light source 41 and the light source 41 from the intermediate measurement unit 300. The rear side position detecting element 412-2 is omitted, and if the front side position detecting element 412-1 is arranged behind the lens 411, the front side reflecting prism 41
3-1 can also be omitted.

【0032】具体的に述べると、第二基点計測ユニット
200は、前方に拡散光を発する光源41と、後方の計
測基点設定用の光源100及び前方の中間計測ユニット
300の後方光源42からの拡散光をそれぞれ集光する
レンズ411と、レンズ411でそれぞれ集光した光を
受光してその受光した各光の位置を検出することにより
これらの各光源100,42の方向を検出できるように
配置された位置検出素子412−1,412−2と、レ
ンズ411に入射しようとする各光源42,100から
の拡散光の少なくとも一部をそれぞれ透過しかつレンズ
411で集光する各光源100,42からの光をそれぞ
れ各位置検出素子412−1,412−2に導くように
方向転換させる反射プリズム413−1,413−2と
を有していればよい。また、被測点計測ユニット400
は、後方に拡散光を発する光源42と、後方の中間計測
ユニット300の前方光源41からの拡散光を集光する
レンズ411と、レンズ411で集光した光を受光しそ
の受光した光の位置を検出することにより前方光源41
の方向を検出できるように配置された前方側の位置検出
素子412−1と、レンズ411に入射しようとする前
方光源42からの拡散光の少なくとも一部を透過する後
方側の反射プリズム413−2を有していればよく、前
方側の反射プリズム413−1は、必要に応じて設けて
ればよい。
More specifically, the second base point measurement unit 200 includes a light source 41 that emits diffused light forward, a light source 100 for setting a measurement base point on the rear side, and a diffused light from a rear light source 42 of the intermediate measurement unit 300 on the front side. A lens 411 for condensing the light, and a light receiving means for receiving the light condensed by the lens 411 and detecting the position of the received light to detect the direction of each of the light sources 100 and 42. The position detection elements 412-1 and 412-2 and the light sources 100 and 42 that transmit at least a part of the diffused light from the light sources 42 and 100 that are to enter the lens 411 and collect the light by the lens 411, respectively. And reflection prisms 413-1 and 413-2 for changing the directions so as to guide the light to the respective position detection elements 412-1 and 412-2. . The measured point measurement unit 400
Is a light source 42 that emits diffused light rearward, a lens 411 that collects diffused light from the front light source 41 of the rear intermediate measurement unit 300, and a position where the light collected by the lens 411 is received and received. Is detected, the front light source 41 is detected.
And a rear-side reflecting prism 413-2 that transmits at least a part of the diffused light from the front light source 42 that is about to enter the lens 411. , And the front-side reflecting prism 413-1 may be provided as needed.

【0033】こうした第二基点計測ユニット200や被
測点計測ユニット400に必要な構造は、図2の中間計
測ユニット300が備えているので、第二基点計測ユニ
ット200や被測点計測ユニット400に中間計測ユニ
ット300をそのまま使用して、中間計測ユニット30
0を第二の計測基点や被計測点にセットするときに必要
な構造だけをソフト上活かすようにしてもよい。このよ
うに中間計測ユニット300を第二基点計測ユニット2
00や被測点計測ユニット400に兼用するようにすれ
ば、製作する機器の種類を少なくできてそれらの製作を
省力化することができるだけでなく、使用する機器の種
類も少なくできて機器の使用上の便もよい。
The structure required for the second base point measuring unit 200 and the measured point measuring unit 400 is provided in the intermediate measuring unit 300 shown in FIG. Using the intermediate measurement unit 300 as it is, the intermediate measurement unit 30
Only the structure necessary for setting 0 to the second measurement base point or the measured point may be utilized in software. Thus, the intermediate measurement unit 300 is replaced with the second base measurement unit 2
If it is also used for the measurement unit 400 and the measured point measuring unit 400, not only can the types of devices to be manufactured be reduced and the production thereof can be saved, but also the types of devices to be used can be reduced and the use of the devices can be reduced. The above service is also good.

【0034】次に、中間計測ユニット300を第二基点
計測ユニット200や被測点計測ユニット400に兼用
した場合を例にして、本発明の地中掘進機の位置計測装
置の具体化例を、図1、図3及び図4を用いて説明す
る。図3は、当該計測点に設置した中間計測ユニット3
00(k)とこれと隣合う前後の中間計測ユニット30
0(k+1),300(k−1)との間で相互に拡散光
を照射しながら地中掘進機の掘進位置を計測するときの
態様を示している。図3において、Vk は中間計測ユニ
ット300(k)と中間計測ユニット300(k+1)
の基準点同士を結ぶ直線を、また、Vk-1 は中間計測ユ
ニット300(k−1)と中間計測ユニット300
(k)の基準点同士を結ぶ直線を表し、この明細書で
は、こうした直線を見通し線と称する。これらの中間計
測ユニット300(k−1),300(k),300
(k+1)は、光源41,42をレンズ411の中心位
置に配置したのと等価の構造をしているものとし、それ
ゆえ、それらの中間計測ユニット300の各基準点は、
何れも同じレンズ411の中心に位置するものとする。
Next, taking a case where the intermediate measuring unit 300 is also used as the second base point measuring unit 200 and the measured point measuring unit 400 as an example, an embodiment of the underground excavator position measuring device of the present invention will be described. This will be described with reference to FIGS. 1, 3, and 4. FIG. 3 shows the intermediate measurement unit 3 installed at the measurement point.
00 (k) and the intermediate measurement unit 30 before and after adjacent thereto
The figure shows an aspect when the excavation position of an underground excavator is measured while mutually irradiating diffused light between 0 (k + 1) and 300 (k-1). In FIG. 3, V k is an intermediate measurement unit 300 (k) and an intermediate measurement unit 300 (k + 1)
V k−1 is a straight line connecting the reference points of the intermediate measurement unit 300 (k−1) and the intermediate measurement unit 300
(K) represents a straight line connecting the reference points, and in this specification, such a straight line is referred to as a line of sight. These intermediate measurement units 300 (k-1), 300 (k), 300
(K + 1) has a structure equivalent to arranging the light sources 41 and 42 at the center position of the lens 411. Therefore, each reference point of the intermediate measurement unit 300 is
Both are located at the center of the same lens 411.

【0035】計測ユニット200,300,400、計
測基点設定用の光源100及びトータルステーション5
00を図1に示すように設置した例を基に、地中掘進機
の掘進位置の基本的な演算手法を図4に基づいて説明す
る。なお、図1には、第二基点計測ユニット200と被
測点計測ユニット400との間に三つの中間計測ユニッ
ト300−1〜300−3を設置した例を示している
が、これらの計測ユニット200,400の間には、地
中掘進機の掘進距離や地下坑2のカーブの状態等を考慮
しながら、一つ以上所望の数の中間計測ユニット300
を、互いに見通すことのできる適当間隔を置いて設置す
ることができる。
Measuring units 200, 300, 400, light source 100 for setting measurement base point, and total station 5
Based on an example in which the underground excavator 00 is installed as shown in FIG. 1, a basic calculation method of the excavation position of the underground excavator will be described with reference to FIG. FIG. 1 shows an example in which three intermediate measurement units 300-1 to 300-3 are installed between the second base point measurement unit 200 and the measured point measurement unit 400. Between 200 and 400, one or more desired number of intermediate measurement units 300 are considered in consideration of the excavation distance of the underground excavator, the state of the curve of the underground shaft 2, and the like.
Can be placed at appropriate intervals that can be seen from each other.

【0036】地中掘進機の掘進位置を計測する場合、前
後、上下、左右の3次元の位置座標上における計測基点
に対する被計測点の相対位置を演算して計測するが、こ
こでは、その演算方法の理解を容易にするため、地中掘
進機で水平方向(左右方向)にだけ曲線施工する場合を
例にとり、地中掘進機の掘進位置をX軸及びY軸からな
る2次元の位置座標上における座標点により求めること
とする。そのため、計測基点に設置した計測基点設定用
の光源100の位置が原点となるとともに、X軸が地中
掘進機の発進時の推進基準方向となり、このX軸と直交
するY軸が水平方向(左右方向)となるようにした2次
元座標が図4に示すように設定されている。ここでは、
第二基点計測ユニット200や被測点計測ユニット40
0を、説明の便宜上、中間計測ユニット300とみなし
て第二基点計測ユニット200を300(1)で表し、
この第二基点計測ユニット300(1)から数えてk番
目の中間計測ユニットを300(k)で表すこととす
る。
When measuring the excavation position of the underground excavator, the relative position of the measured point with respect to the measurement base point on the three-dimensional position coordinates of front, rear, up, down, left and right is calculated and measured. In order to facilitate understanding of the method, taking a case where the underground excavator makes a curved construction only in the horizontal direction (left-right direction) as an example, the excavation position of the underground excavator is a two-dimensional position coordinate composed of an X axis and a Y axis. It is determined from the above coordinate points. Therefore, the position of the light source 100 for setting the measurement base point installed at the measurement base point is the origin, the X axis is the propulsion reference direction when the underground excavator starts, and the Y axis orthogonal to the X axis is the horizontal direction ( Two-dimensional coordinates (left-right direction) are set as shown in FIG. here,
Second base point measurement unit 200 or measured point measurement unit 40
0 is regarded as the intermediate measurement unit 300 for convenience of description, and the second base point measurement unit 200 is represented by 300 (1).
The k-th intermediate measurement unit counted from the second base point measurement unit 300 (1) is represented by 300 (k).

【0037】前記の基本原理を説明するに当たり、以下
の数式や図4に用いている記号の意味を示すこととす
る。 V0 ;地中掘進機が発進したときの実際の発進方向を表
す発進方向線、 Vk ;中間計測ユニット300(k)と中間計測ユニッ
ト300(k+1)の基準点同士を結ぶ見通し線、換言
すると、隣合った中間計測ユニット300(k)と中間
計測ユニット300(k+1)間で授受する光の光軸、 Gk ;中間計測ユニット300(k)の基準線すなわち
中間計測ユニット300(k)のレンズ411の光軸、 φk ;中間計測ユニット300(k)の基準線Gk とそ
の前方の見通し線Vkとのなす角度、換言すると、隣合
う前方の中間計測ユニット300(k+1)の後方光源
42の方向を表す角度、 ψk ;中間計測ユニット300(k)の基準線Gk とそ
の後方の見通し線Vk- 1 (V0 も見通し線とみなす。)
とのなす角度、換言すると、隣合う後方の中間計測ユニ
ット300(k−1)の前方光源41の方向を表す角
度、 H0 ;発進方向線V0がX軸(地中掘進機の発進時の推
進基準方向)となす角度、 Hk ;中間計測ユニット300(k)の前方の見通し線
k と後方の見通し線Vk-1 とのなす角度(外角)、す
なわち、中間計測ユニット300(k)の基準点を頂点
とする偏角 θk ;見通し線Vk がX軸となす角度、 lk ;中間計測ユニット300(k)と中間計測ユニッ
ト300(k+1)の基準点間の距離、換言すると、見
通し線Vk の長さ、 なお、図4において、(x0 ,y0 )は計測基点の座標
点、(x1 ,y1 )は第二の計測基点の座標点、
(x2 ,y2 )〜(x4 ,y4 )は中間計測点の座標
点、(x5 ,y5 )は被計測点の座標点を表す。
In explaining the above basic principle, the following mathematical expressions and the meanings of the symbols used in FIG. 4 will be shown. V 0 : a starting direction line representing the actual starting direction when the underground excavator starts, V k : a line of sight connecting the reference points of the intermediate measuring unit 300 (k) and the intermediate measuring unit 300 (k + 1), in other words Then, the optical axis of light transmitted and received between the adjacent intermediate measurement units 300 (k) and 300 (k + 1), G k ; the reference line of the intermediate measurement unit 300 (k), that is, the intermediate measurement unit 300 (k) The optical axis of the lens 411, φ k ; the angle between the reference line G k of the intermediate measurement unit 300 (k) and the line of sight V k in front of it, in other words, the adjacent intermediate measurement unit 300 (k + 1) An angle representing the direction of the rear light source 42, ψ k ; the reference line G k of the intermediate measurement unit 300 (k) and the line of sight V k- 1 behind it (V 0 is also regarded as the line of sight).
, In other words, an angle representing the direction of the front light source 41 of the adjacent rear intermediate measurement unit 300 (k-1), H 0 ; the starting direction line V 0 is the X axis (when the underground excavator starts Hk ; the angle (outside angle) between the line of sight V k in front of the intermediate measurement unit 300 (k) and the line of sight V k-1 behind, that is, the intermediate measurement unit 300 ( declination θ k with the reference point of k) as the vertex; the angle between the line of sight V k and the X axis; l k ; the distance between the reference points of the intermediate measurement unit 300 (k) and the intermediate measurement unit 300 (k + 1); In other words, the length of the line of sight V k , (x 0 , y 0 ) is the coordinate point of the measurement base point, (x 1 , y 1 ) is the coordinate point of the second measurement base point in FIG.
(X 2, y 2) ~ (x 4, y 4) are coordinate points of the intermediate measurement point, (x 5, y 5) represents the coordinate point of the measured points.

【0038】地中掘進機の掘進位置すなわち被計測点の
座標点(x5 ,y5 )を演算するには、まず、測角・測
距機能を備えたトータルステーション500により計測
基点や第二の計測基点の位置を予め計測しておき、前記
2次元座標上における計測基点の座標点(x0 ,y0
及び第二の計測基点の座標点(x1 ,y1 )を特定して
おく。なお、こうした計測基点や第二の計測基点の位置
計測は、発進立坑3近くの計測であり、計測回数も限ら
れているので、トランシット等を用いて人手により行っ
てもよい。こうして計測基点に対する第二の計測基点の
相対位置すなわち第二の計測基点の座標点(x1
1 )が特定されると、発進方向線V0がX軸となす角
度H0 を次の(1)式により求めることができる。
In order to calculate the excavation position of the underground excavator, that is, the coordinate point (x 5 , y 5 ) of the point to be measured, first, the measurement base point and the second point are calculated by the total station 500 having the angle measurement and distance measurement functions. The position of the measurement base point is measured in advance, and the coordinate point (x 0 , y 0 ) of the measurement base point on the two-dimensional coordinates
And the coordinate point (x 1 , y 1 ) of the second measurement base point are specified in advance. In addition, since the position measurement of such a measurement base point and the second measurement base point is a measurement near the starting shaft 3 and the number of times of measurement is limited, the measurement may be performed manually using a transit or the like. Thus, the relative position of the second measurement base point with respect to the measurement base point, that is, the coordinate point (x 1 ,
When y 1 ) is specified, the angle H 0 that the starting direction line V 0 forms with the X axis can be obtained by the following equation (1).

【0039】[0039]

【数1】 (Equation 1)

【0040】地中掘進機の掘進過程では、中間計測ユニ
ット300(k)(k=1,5)での検出結果に基づい
て隣合う前方の中間計測ユニット300の後方光源42
の方向を表す角度φk や隣合う後方の中間計測ユニット
300の前方光源41の方向を表す角度ψk が検出でき
るので、これらの角度φk ,ψk に基づいて中間計測ユ
ニット300(k)の基準点を頂点とする偏角Hk (k
=1,4)を次の(2)式により求めることができる。 Hk =φk −ψk (2) なお、角度φk 及び角度ψk は、それぞれ、中間計測ユ
ニット300(k)の前方の見通し線Vk (k=1,
4)及び後方の見通し線Vk-1 を座標点(xk ,yk
を中心にして基準線Gk (k=1,5)に重ねるように
回動させる場合に最小の角度で回動させる方向が時計方
向のときに正とする。したがって、例えばφ1 ,ψ1
何れも正の角度である。
In the excavating process of the underground excavator, the rear light source 42 of the adjacent front intermediate measuring unit 300 based on the detection result of the intermediate measuring unit 300 (k) (k = 1, 5).
Because of possible detection angle [psi k representing the direction of the front light source 41 of the angle phi k and rear intermediate measurement unit 300 adjacent representing the direction, the intermediate measurement unit 300 based on these angles φ k, ψ k (k) Declination H k (k
= 1, 4) can be obtained by the following equation (2). H k = φ k −ψ k (2) Note that the angle φ k and the angle ψ k are respectively the line of sight V k (k = 1, 1) in front of the intermediate measurement unit 300 (k).
4) and the line of sight V k -1 at the rear are coordinate points (x k , y k )
Is set to be positive when the direction of rotation at the minimum angle in the case of rotating so as to overlap the reference line G k (k = 1, 5) around the clock is clockwise. Therefore, for example, both φ 1 and ψ 1 are positive angles.

【0041】こうして偏角Hk が求められると、見通し
線Vk がX軸となす角度θk は、この偏角Hk を用いて
次の(3)式で表すことができる。
When the declination H k is obtained in this manner, the angle θ k formed by the line of sight V k and the X axis can be expressed by the following equation (3) using the declination H k .

【0042】[0042]

【数2】 (Equation 2)

【0043】なお、(3)においてiを0にしたときの
角度θ0 は、前(1)で求めた角度H0 と等しい。
The angle θ 0 when i is set to 0 in (3) is equal to the angle H 0 obtained in (1).

【0044】一方、地中掘進機の掘進過程では、以上の
ようなデータを得るほか、隣合う中間計測ユニット30
0間の各距離lk (k=1,4)を、後述する方法等適
宜の方法で計測して距離lk に関するデータを得る。こ
うして距離lk に関するデータが得られると、被計測点
の座標点(x5 ,y5 )を次の(4),(5)式により
求めることができる。
On the other hand, during the excavation process of the underground excavator, the above data is obtained and the adjacent intermediate measurement unit 30 is obtained.
Each distance l k between 0 (k = 1, 4) is measured by an appropriate method such as a method described later to obtain data on the distance l k . When data on the distance l k is obtained in this way, the coordinate point (x 5 , y 5 ) of the measured point can be obtained by the following equations (4) and (5).

【0045】[0045]

【数3】 (Equation 3)

【0046】[0046]

【数4】 (Equation 4)

【0047】以上、地中掘進機の掘進の進展に伴って設
定された各計測点に対応するY軸方向(左右方向)の座
標位置を計測する手法について述べたが、上下方向の座
標位置についても以上に準じた手法で演算により計測す
ることができる。
The method of measuring the coordinate position in the Y-axis direction (left-right direction) corresponding to each measurement point set with the progress of the excavation of the underground excavator has been described above. Can also be measured by calculation according to a method similar to the above.

【0048】このように、地中掘進機の掘進位置すなわ
ち計測基点に対する被計測点の相対位置は、座標点(x
1 ,y1 )のような計測基点に対する第二の計測基点の
位置に関するデータと、第二基点計測ユニット200、
被測点計測ユニット400及び中間計測ユニット300
−1〜300−3での検出結果に基づいて得られる角度
φk ,ψk のような各光源41,42の方向に関するデ
ータと、隣合う各計測ユニット200,300−1〜3
00−3,400間の距離lk に関するデータとに基づ
いて、(1)〜(5)式により演算して計測することが
できる。こうした演算は、各計測ユニット200,30
0−1〜300−3,400から通信ラインを通じて入
力される角度φk ,ψk のような各光源の方向に関する
データや別途入力される距離lk に関するデータに基づ
いて中央演算処理装置4により行われる。この中央演算
処理装置4には表示装置5が接続されているため、中央
演算処理装置4で演算された地中掘進機の現在位置は、
この表示装置5に表示されて、地中掘進機の現在位置に
関する信頼性の高い情報をオペレータにリアルタイムに
提供することができ、地中掘進機の操縦を的確に行うこ
とができる。
As described above, the excavation position of the underground excavator, that is, the relative position of the measured point with respect to the measurement base point is determined by the coordinate point (x
1 , y 1 ), data on the position of the second measurement base point with respect to the measurement base point, and the second base point measurement unit 200,
Measured point measuring unit 400 and intermediate measuring unit 300
Data on the directions of the light sources 41 and 42 such as the angles φ k and ψ k obtained based on the detection results in −1 to 300-3 and the adjacent measurement units 200 and 300-1 to 300-3
Based on the data on the distance 1 k between 00-3 and 400-3, it can be calculated and calculated by the equations (1) to (5). Such calculation is performed by each of the measurement units 200 and 30.
Angle phi k inputted through the communication line from 0-1~300-3,400, by the central processing unit 4 on the basis of the data relating to the distance l k is the data and separately input regarding the direction of each light source, such as [psi k Done. Since the display device 5 is connected to the central processing unit 4, the current position of the underground excavator calculated by the central processing unit 4 is:
The information displayed on the display device 5 can be provided to the operator in real time with high reliability information regarding the current position of the underground excavator, and the operation of the underground excavator can be accurately performed.

【0049】隣合う各計測ユニット200,300−1
〜300−3,400間の距離lkを計測する方法につ
いて述べると、地中掘進機が管推進機である場合には、
例えば、埋設済みの埋設管の数により算出される距離デ
ータと元押しジャッキのストローク計で検出される距離
データとに基づいて計測する方法を挙げることができ
る。また、地中掘進機がシールド掘進機である場合に
は、例えば、セグメントの種類と数に基づいて算出され
る距離データとシールドジャッキのストローク計で検出
される距離データとに基づいて計測する方法を挙げるこ
とができる。これらの方法は、何れも、管推進機やシー
ルドジャッキに通常付設されている元押しジャッキのス
トローク計やシールドジャッキのストローク計を距離l
k の計測にも活用することができて、距離lk の計測の
ために特別の距離計測手段を新設する必要がない。
Each adjacent measuring unit 200, 300-1
To describe the method of measuring the distance l k between ~300-3,400, when underground excavator is a tube propulsion device,
For example, there is a method of measuring based on distance data calculated based on the number of buried pipes already buried and distance data detected by a stroke meter of the main push jack. Further, when the underground excavator is a shield excavator, for example, a method of measuring based on distance data calculated based on the type and number of segments and distance data detected by a stroke meter of the shield jack Can be mentioned. In each of these methods, the stroke meter of the main push jack and the stroke meter of the shield jack, which are usually attached to a pipe propulsion device or a shield jack, have a distance l.
also can be utilized for measurement of k, there is no need to be established a special distance measurement means for measuring the distance l k.

【0050】本地中掘進機の位置計測装置では、計測基
点設定用の光源100や光源41,42からの拡散光を
各計測ユニット200,300,400においてレンズ
411で集光し、その集光した光を位置検出素子413
−1,413−2で受光してその受光位置を検出するこ
とにより、前方光源41及び後方光源42の方向を検出
するようにしている。その場合、光源として、特に拡散
光を発することのできる光源41,42を用いて拡がり
をもつ光で広い領域を照らせるようにしているため、ウ
エッジプリズムを回動させることによりレーザビームを
位置検出素子に当てる従来の技術で行われているような
操作は行わなくても済む。その結果、こうした操作を可
能にするための回転機構を設ける必要もなくなるため、
従来の技術とは異なり、回転機構に起因する機械的な計
測誤差も生じない。また、拡散光の光源41,42、1
00は、このように照射領域が広いため、各計測ユニッ
ト200,300,400や光源41,42、100が
外力により振動しても、各計測ユニット200,30
0,400を常に照らすことができて計測に支障が生じ
ることもない。
In the position measuring device of the underground excavator, the diffused light from the light source 100 for setting the measurement base point and the light sources 41 and 42 is condensed by the lens 411 in each of the measurement units 200, 300 and 400, and the condensed light is collected. Light is detected by the position detecting element 413
The directions of the front light source 41 and the rear light source 42 are detected by detecting light receiving positions at -1 and 413-2. In this case, the light sources 41 and 42, which can emit diffused light, are used as the light source so as to illuminate a wide area with the spread light. It is not necessary to perform an operation such as that performed in the related art. As a result, there is no need to provide a rotating mechanism to enable such operations,
Unlike the prior art, there is no mechanical measurement error caused by the rotating mechanism. Also, diffused light sources 41, 42, 1
00 has such a large irradiation area, so that even if each of the measurement units 200, 300, 400 and the light sources 41, 42, 100 vibrate due to an external force, each of the measurement units 200, 30
0,400 can always be illuminated, and there is no trouble in measurement.

【0051】第二基点計測ユニット200及び中間計測
ユニット300では、位置検出素子413−1,413
−2の受光位置により前方光源41及び後方光源42の
双方の光源の方向を検出するようにしているため、その
検出された光源41,42の方向により各光源41,4
2の光軸同士の偏角を求めることができる。この偏角
は、図4において基準線G1 を回動させても偏角H1
値が変わらないことからも明らかなように、第二基点計
測ユニット200及び中間計測ユニット300や光源4
1,42がピッチング方向やヨーイング方向に変位して
も(上下方向や左右方向に揺動しても)変動しないた
め、本地中掘進機の位置計測装置は、これらの計測ユニ
ット200,300が外力によりピッチング方向やヨー
イング方向に振動しても、計測誤差が生じにくい。ま
た、こうしたことから、第二基点計測ユニット200及
び中間計測ユニット300を計測点に取り付ける際、位
置設定さえ正確に行えば、取付姿勢が不統一であって
も、その取付姿勢の影響を受けることなく地中掘進機の
掘進位置を正しく計測することができる。
In the second base point measuring unit 200 and the intermediate measuring unit 300, the position detecting elements 413-1, 413
Since the directions of the light sources of both the front light source 41 and the rear light source 42 are detected based on the light receiving position of −2, the light sources 41 and 4 are determined based on the detected directions of the light sources 41 and 42.
The declination between the two optical axes can be obtained. The declination, the reference lines G 1 As is apparent from the value of the deflection angle H 1 does not change even when rotated in FIG. 4, the second base point measurement unit 200 and the intermediate measurement unit 300 and the light source 4
Since the base units 1, 42 do not fluctuate even if they are displaced in the pitching direction or the yaw direction (even if they swing in the vertical direction or the horizontal direction), the position measuring device of the underground excavator uses the external force. Due to this, even if it vibrates in the pitching direction or the yawing direction, a measurement error hardly occurs. In addition, from the above, when the second base point measurement unit 200 and the intermediate measurement unit 300 are attached to the measurement points, if the positions are set accurately, even if the attachment postures are not uniform, the mounting postures may be affected. And the excavation position of the underground excavator can be measured correctly.

【0052】拡散光の光源を用いた計測ユニット20
0,300、400で地中掘進機の位置を計測するとき
には、こうした計測ユニットを、計測基点を出発点にし
て設置しても計測することができる。しかしながら、そ
の場合、計測基点に設置する最初の計測ユニットについ
て、基準線(レンズ411の光軸C)の方向を推進基準
方向(X軸)に合わせるように計測ユニットの取付姿勢
を調整する作業を必要とし、その調整を精度よく行わな
いと、精度の高い計測が行えず、また、その調整を精度
よく行うにはかなりの困難が伴うという拡散光の光源を
用いる計測技術に特有の問題が生じる。本地中掘進機の
位置計測装置は、こうした問題も解消するようにしたも
のであり、この点に大きな特徴がある。
Measuring unit 20 using diffused light source
When measuring the position of the underground excavator at 0, 300, or 400, the measurement can be performed even when such a measurement unit is installed with the measurement base point as a starting point. However, in this case, for the first measurement unit installed at the measurement base point, the work of adjusting the mounting posture of the measurement unit so that the direction of the reference line (optical axis C of the lens 411) is aligned with the propulsion reference direction (X axis). If it is necessary and the adjustment is not performed accurately, accurate measurement cannot be performed, and the precise adjustment requires considerable difficulty. . The position measuring device of the underground excavator is intended to solve such a problem, and has a great feature in this point.

【0053】こうした問題を解消するため、第一に、計
測基点と隣合うように前方に、拡散光で光源の方向を検
出するための計測基点となる第二の計測基点を新たに設
定して、この第二の計測基点に、最初の計測ユニットで
ある第二基点計測ユニット200を設置し、これと関連
して、計測基点に計測基点設定用の光源100を配置す
るようにしている。第二に、計測基点に対する第二の計
測基点の位置をトータルステーション500のような拡
散光によらない適宜の計測手段で予め計測して計測基点
に対する第二の計測基点の位置に関するデータを別途収
集するようにしている。そして、第二基点計測ユニット
200及び中間計測ユニット300での検出結果から得
られるデータや各計測ユニット200,300、400
間の距離データに、こうした第二の計測基点の位置に関
するデータを併用して計測基点に対する被計測点の相対
位置を計測するようにしている。
In order to solve such a problem, first, a second measurement base point which is a measurement base point for detecting the direction of the light source with diffused light is newly set forward adjacent to the measurement base point. At the second measurement base point, a second base measurement unit 200, which is the first measurement unit, is installed. In connection with this, the measurement base point setting light source 100 is arranged at the measurement base point. Second, the position of the second measurement base point with respect to the measurement base point is measured in advance by an appropriate measurement means that does not rely on diffused light such as the total station 500, and data on the position of the second measurement base point with respect to the measurement base point is separately collected. Like that. Then, data obtained from the detection results of the second base point measurement unit 200 and the intermediate measurement unit 300 and the measurement units 200, 300, 400
The relative position of the measured point with respect to the measurement base point is measured by using the data on the position of the second measurement base point together with the distance data between them.

【0054】このように、拡散光で光源の方向を検出す
るための第二の計測基点を新たに設定して、第二の計測
基点に、最初の計測ユニットである第二基点計測ユニッ
ト200を設置するようにしたことにより、計測基点に
計測基点設定用の光源100を設置することができるた
め、拡散光での計測の出発点である第二の計測基点で
も、前方及び後方の双方の光源の方向を検出することが
できて、計測ユニットの取付姿勢に影響されない偏角を
計測することができる。その結果、第二基点計測ユニッ
ト200について、その基準線の方向を推進基準方向に
合わせるように取付姿勢を調整しなくても、第二の計測
基点以降での各計測ユニット200,300、400に
よる計測を正常に行うことができる。そして、計測基点
に対する被計測点の相対位置は、計測基点に対する第二
の計測基点の位置をトータルステーション500で予め
計測して、その結果得られる第二の計測基点の位置に関
するデータと第二の計測基点以降での計測により得られ
るデータとを併用して計測するようにしているので、高
い精度で簡便に計測することができる。
As described above, the second measurement base point for detecting the direction of the light source with the diffused light is newly set, and the second measurement base point, which is the first measurement unit, is set to the second measurement base point. Since the light source 100 for setting the measurement base point can be set at the measurement base point by installing the light source, both the front and rear light sources are used at the second measurement base point, which is the starting point of the measurement with diffused light. Can be detected, and a declination that is not affected by the mounting posture of the measurement unit can be measured. As a result, with respect to the second base measurement unit 200, even if the mounting posture is not adjusted so that the direction of the reference line is aligned with the propulsion reference direction, each of the measurement units 200, 300, and 400 after the second measurement base is used. Measurement can be performed normally. Then, the relative position of the measured point with respect to the measurement base point is obtained by previously measuring the position of the second measurement base point with respect to the measurement base point by the total station 500, and obtaining data on the resulting position of the second measurement base point and the second measurement. Since the measurement is performed in combination with the data obtained by the measurement after the base point, the measurement can be easily performed with high accuracy.

【0055】計測基点に対する被計測点の相対位置を計
測するには、後方に拡散光を発する光源42を被計測点
に設けさえすれば、被測点ユニット400を被計測点に
設ける必要はない。しかしながら、ここでは、被計測点
に敢えて被測点ユニット400を設けて隣合う中間計測
ユニット300−3の前方光源41の方向を検出するよ
うにしており、これにより、ピッチング計やヨーイング
計等の新たな手段を設けることなく、掘削機1のピッチ
ング方向及びヨーイング方向の姿勢を検出することがで
きる。
In order to measure the relative position of the measured point with respect to the measurement base point, it is not necessary to provide the measured point unit 400 at the measured point as long as the light source 42 that emits diffused light is provided at the measured point. . However, here, the measured point unit 400 is intentionally provided at the measured point to detect the direction of the front light source 41 of the adjacent intermediate measuring unit 300-3, whereby a pitching meter, a yawing meter, or the like is used. The attitude of the excavator 1 in the pitching direction and the yawing direction can be detected without providing new means.

【0056】[0056]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、光学式
偏角測定装置に関するこの出願の第1番目の発明は、
「地下坑を掘削しながら地中を掘進する地中掘進機の掘
進位置の計測に用いられ、掘進方向前方に配置しその掘
進位置の指標となる被計測点の位置を、掘進方向後方に
配置し計測の基点となる計測基点との位置関係で計測す
る地中掘進機の位置計測装置」を構成する場合、「課題
を解決するための手段」の項に示したように構成してい
るので、本発明によれば、地中掘進機の掘進位置計測の
際に光を位置検出素子に当てる操作を要せず、機械的な
計測誤差や振動による計測誤差が生じにくい地中掘進機
の位置計測装置が得られる。また、第二基点計測ユニッ
ト及び中間計測ユニットを計測点に取り付ける際、位置
設定さえ正確に行えば、取付姿勢が不統一であっても、
その取付姿勢の影響を受けることなく地中掘進機の掘進
位置を正しく計測することができる。
As is apparent from the above description, the first invention of this application relating to the optical declination measuring apparatus is as follows.
`` It is used for measuring the excavation position of an underground excavator that excavates underground while excavating an underground pit, and the position of the measured point that is located in front of the excavation direction and is an index of the excavation position is located behind the excavation direction In the case of configuring an underground excavator position measurement device that measures based on the positional relationship with the measurement base point that is the measurement base point, it is configured as shown in the section of “Means to solve the problem”. According to the present invention, the position of the underground excavator does not require the operation of applying light to the position detecting element when measuring the excavation position of the underground excavator, and the measurement error due to the mechanical measurement error and the vibration is less likely to occur. A measuring device is obtained. Also, when attaching the second base measurement unit and the intermediate measurement unit to the measurement point, even if the position setting is correctly performed, even if the mounting posture is unified,
The excavation position of the underground excavator can be correctly measured without being affected by the mounting posture.

【0057】一方、被測点ユニットでは、後方の光源か
らの光の受光位置を位置検出素子で検出することにより
その後方の光源の方向を検出して、掘削機のピッチング
方向及びヨーイング方向の姿勢を検出することができ
る。本発明では、特に、第二の計測基点を設定する第二
基点計測ユニットを設けて、これと隣合うように計測基
点設定用の光源を計測基点に設けるようにしたため、最
初の計測ユニットである第二基点計測ユニットについ
て、本来必要な取付姿勢の調整を行わなくても、第二の
計測基点以降での各計測ユニットによる計測を正常に行
うことができる。そして、こうして得られるデータと別
途求めた計測基点に対する第二の計測基点の位置に関す
るデータとを併用して計測基点に対する被計測点の相対
位置を計測するようにしているので、高い精度で簡便に
計測することができる。
On the other hand, in the point-to-be-measured unit, the position of the light source behind the light source is detected by detecting the light receiving position of the light from the rear light source with the position detecting element, and the posture of the excavator in the pitching direction and the yawing direction is detected. Can be detected. In the present invention, in particular, a second base point measurement unit for setting a second measurement base point is provided, and a light source for measurement base point setting is provided at the measurement base point so as to be adjacent to the second base point measurement unit. Regarding the second base measurement unit, the measurement by each measurement unit after the second measurement base can be performed normally without adjusting the originally required mounting posture. Then, the relative position of the measured point with respect to the measurement base point is measured by using the data obtained in this way and the data on the position of the second measurement base point with respect to the measurement base point separately obtained, so that it is simple and highly accurate. Can be measured.

【0058】この出願の第1番目の発明を具体化する場
合、特に、特許請求の範囲の請求項2に記載のように具
体化すれば、以上のような優れた効果を発揮できること
に加え、前方及び後方の光源からの拡散光を共に集光す
るようにレンズを共通化することができる。また、この
ようにレンズを共通化すると、中間計測ユニットで計測
される偏角は、前方及び後方の光源に対応してレンズを
別々に設ける場合に比べて、中間計測ユニットの取付時
の取付姿勢や計測時の姿勢に一層影響されなくなって、
より一層正確な偏角の計測が可能となる。さらに、特許
請求の範囲の請求項3に記載のように具体化すれば、中
間計測ユニットの各光源をレンズの中心に配置したのと
等価の構造が得られることにより、計測ユニット間で授
受される光の光軸が見通し線と正確に一致することとな
って、両者の不一致に起因する計測誤差をなくすような
補正を光源の方向の検出結果について行わなくても地中
掘進機の掘進位置を一層高い精度できわめて精密に計測
することができる。したがって、こうした効果と前記の
レンズを共通化した点の効果とが相俟って、中間計測ユ
ニットが地中掘進機のピッチングやヨーイングによって
傾斜したときでも、前記の補正を要することなく地中掘
進機の掘進位置をきわめて精密に計測することができ、
そのため、こうした高精度の地中掘進機の位置計測を行
う場合でも、掘進時に中間計測ユニットの姿勢を逐一計
測して管理する手間を要しない。
When the first invention of this application is embodied, particularly when embodied as described in claim 2, the above-mentioned excellent effects can be obtained. A common lens can collect the diffused light from the front and rear light sources. In addition, when the lenses are shared in this way, the declination measured by the intermediate measurement unit is more likely to be compared to a case where the lenses are separately provided for the front and rear light sources, than in the case where the intermediate measurement unit is mounted. And is no longer affected by the posture at the time of measurement,
Much more accurate measurement of the declination becomes possible. Further, if the present invention is embodied as described in claim 3, a structure equivalent to the arrangement of each light source of the intermediate measurement unit at the center of the lens is obtained, so that the light source is transmitted and received between the measurement units. The position of the underground excavator can be adjusted without correcting the light source direction, so that the optical axis of the reflected light exactly matches the line of sight. Can be measured very precisely with higher accuracy. Therefore, when such an effect is combined with the effect of using the above-mentioned lens in common, even when the intermediate measurement unit is tilted by pitching or yawing of the underground excavator, the above-described underground excavation is not required and the above correction is not required. The excavation position of the machine can be measured very precisely,
Therefore, even when such a highly accurate position measurement of the underground excavator is performed, it is not necessary to measure and manage the attitude of the intermediate measurement unit one by one during excavation.

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

【図1】本発明の具体化例の地中掘進機の位置計測装置
により地中掘進機の掘進位置を計測している状態の全体
像を概略的に示す図である。
FIG. 1 is a diagram schematically showing an overall image of a state in which an excavation position of an underground excavator is being measured by an underground excavator position measuring device according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の地中掘進機の位置計測装置に使用する中
間計測ユニットの例を示す斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view showing an example of an intermediate measuring unit used in the position measuring device of the underground machine shown in FIG.

【図3】図2の中間計測ユニットを用いて地中掘進機の
掘進位置を計測するときの態様を部分的に示す斜視図で
ある。
FIG. 3 is a perspective view partially showing a mode when the excavation position of the underground excavator is measured using the intermediate measurement unit in FIG. 2;

【図4】図1の地中掘進機の位置計測装置で地中掘進機
の掘進位置を演算する基本的な手法を説明するための概
念図である。
FIG. 4 is a conceptual diagram for explaining a basic method of calculating the excavation position of the underground excavator by the underground excavator position measuring device of FIG. 1;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 掘削機 2 地下坑 3 発進立坑 4 中央演算処理装置 5 表示装置 41,42 光源 100 計測基点設定用の光源 200 第二計測基点計測ユニット 300 中間計測ユニット 400 被測点計測ユニット 500 トータルステーション 411 レンズ 412−1,412−2 位置検出素子 413−1,413−2 反射プリズム C レンズの光軸 G 中間計測ユニットの基準線 H 偏角 V 隣合う計測ユニット間の見通し線(光の光軸) V0 発進方向線 l 各計測ユニットの基準点間の距離 φ,ψ 光源の方向を表す角度DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Excavator 2 Underground shaft 3 Starting shaft 4 Central processing unit 5 Display device 41, 42 Light source 100 Light source for measurement base point setting 200 Second measurement base point measurement unit 300 Intermediate measurement unit 400 Measurement point measurement unit 500 Total station 411 Lens 412 -1, 412-2 Position detecting elements 413-1, 413-2 Reflecting prism C Optical axis of lens G Reference line of intermediate measurement unit H Deflection angle V Line of sight between adjacent measurement units (optical axis of light) V 0 Starting direction line l Distance between reference points of each measurement unit φ, 角度 Angle indicating direction of light source

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 亀井 健 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 (72)発明者 美野本 泰 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 Fターム(参考) 2D054 AA02 AC18 GA04 GA17 GA65 GA82  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Ken Kamei 650, Kandate-cho, Tsuchiura-shi, Ibaraki Pref.Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. F-term in Tsuchiura Plant (reference) 2D054 AA02 AC18 GA04 GA17 GA65 GA82

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 地下坑を掘削しながら地中を掘進する地
中掘進機の掘進位置の計測に用いられ、掘進方向前方に
配置しその掘進位置の指標となる被計測点の位置を、掘
進方向後方に配置し計測の基点となる計測基点との位置
関係で計測する地中掘進機の位置計測装置であって、前
方に拡散光を発し計測基点を設定する計測基点設定用の
光源と、前方に拡散光を発する光源と前方及び後方の光
源からの拡散光の少なくとも一部をそれぞれ集光する集
光手段と集光手段でそれぞれ集光した各光源からの光を
それぞれ受光してその受光位置を検出する各位置検出素
子とを有し計測基点設定用の光源と隣合うように前方に
配置されて第二の計測基点を設定する第二基点計測ユニ
ットと、後方に拡散光を発する光源と後方の光源からの
拡散光の少なくとも一部を集光する集光手段と集光手段
で集光した光源からの光を受光してその受光位置を検出
する位置検出素子とを有し被計測点を設定する被測点計
測ユニットと、前方及び後方に拡散光を発する各光源と
前方及び後方の光源からの拡散光の少なくとも一部をそ
れぞれ集光する集光手段と集光手段でそれぞれ集光した
各光源からの光をそれぞれ受光してその受光位置を検出
する各位置検出素子とを有し第二基点計測ユニットと被
測点計測ユニットとの間に配置される少なくとも一つの
中間計測ユニットとを設けて構成し、予め求めた計測基
点に対する第二の計測基点の位置に関するデータと第二
基点計測ユニット及び中間計測ユニットでの検出結果に
基づいて得られる各光源の方向に関するデータと隣合う
各計測ユニット間の距離に関するデータとに基づいて、
計測基点に対する被計測点の相対位置を演算装置で演算
して計測するようにしたこと特徴とする地中掘進機の位
置計測装置。
An underground excavator that excavates an underground mine while excavating underground is used to measure the excavation position, and the position of a measurement point that is disposed in front of the excavation direction and serves as an index of the excavation position is determined. A position measurement device of an underground excavator that is arranged in the direction rearward and measures in a positional relationship with a measurement base point serving as a measurement base point, and a light source for setting a measurement base point that emits diffused light and sets a measurement base point forward, A light source that emits diffused light forward, light-collecting means that collects at least a portion of the diffused light from the front and rear light sources, and light from each light source that is collected by the light-collecting means, and receives the light. A second base point measurement unit that has each position detection element for detecting a position and is disposed in front of and adjacent to a light source for setting a measurement base point to set a second measurement base point, and a light source that emits diffused light behind And at least the diffuse light from the rear light source A measuring point measuring unit for setting a measuring point having a light collecting means for condensing a part thereof and a position detecting element for receiving light from a light source condensed by the light collecting means and detecting a light receiving position thereof; A light source that emits diffused light forward and backward, a light condensing unit that condenses at least a part of the diffused light from the front and rear light sources, and a light from each light source condensed by the light condensing unit, respectively. And each position detecting element for detecting the light receiving position, and at least one intermediate measuring unit disposed between the second base point measuring unit and the measured point measuring unit is provided and configured in advance. Data on the position of the second measurement base point with respect to the measurement base point, data on the direction of each light source obtained based on the detection results of the second base measurement unit and the intermediate measurement unit, and data on the distance between adjacent measurement units Based on the door,
A position measuring device for an underground excavator, wherein a relative position of a point to be measured with respect to a measurement base point is calculated by an arithmetic device and measured.
【請求項2】 中間計測ユニットを構成する場合、集光
手段に、前方及び後方の光源からの拡散光の少なくとも
一部を共に集光する共通のレンズを用いた上で、レンズ
に入射しようとする各光源からの拡散光の少なくとも一
部をそれぞれ透過させかつレンズでそれぞれ集光した各
光源からの光の少なくとも一部をそれぞれ各位置検出素
子に導くように方向転換させるとともに中間計測ユニッ
トの各光源の拡散光の少なくとも一部をそれぞれ反射さ
せて前方及び後方に向けるように方向転換させる各反射
プリズムを設け、レンズに入射しようとする各光源から
の拡散光を遮断しない位置に各位置検出素子を配置して
構成したことを特徴とする請求項1記載の地中掘進機の
位置計測装置。
2. When an intermediate measurement unit is configured, a common lens that collects at least a part of diffused light from a front light source and a rear light source is used as a light collecting means, and then the light is incident on the lens. At least a part of the diffused light from each light source is transmitted, and at least a part of the light from each light source condensed by the lens is turned so as to be guided to each position detecting element, and each of the intermediate measurement units is changed. Providing each reflection prism that reflects at least a part of the diffused light of the light source and changes the direction so as to be directed forward and backward, and each position detecting element at a position where the diffused light from each light source that is going to enter the lens is not blocked. The underground excavator position measuring device according to claim 1, wherein the position measuring device is arranged.
【請求項3】 中間計測ユニットが、中間計測ユニット
の各光源をレンズの中心に配置したのと等価の構造にな
るようにそれらの各光源とレンズと各反射プリズムとの
位置関係を定めて構成されていることを特徴とする請求
項2記載の地中掘進機の位置計測装置。
3. The intermediate measuring unit is configured by determining the positional relationship between each light source, the lens, and each reflecting prism so that the intermediate measuring unit has a structure equivalent to the arrangement of each light source at the center of the lens. The underground excavator position measuring device according to claim 2, wherein
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007033105A (en) * 2005-07-25 2007-02-08 Sokkia Co Ltd Position measuring system for propulsion machine

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