JP2000352297A - System and method for detecting position of tunnel excavator - Google Patents

System and method for detecting position of tunnel excavator

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JP2000352297A
JP2000352297A JP16643699A JP16643699A JP2000352297A JP 2000352297 A JP2000352297 A JP 2000352297A JP 16643699 A JP16643699 A JP 16643699A JP 16643699 A JP16643699 A JP 16643699A JP 2000352297 A JP2000352297 A JP 2000352297A
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JP
Japan
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target
tunnel excavator
light
target body
relative
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Application number
JP16643699A
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Japanese (ja)
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Shinji Konishi
真治 小西
Yasushi Arai
泰 新井
Mitsutaka Sugimoto
光隆 杉本
Koji Kayukawa
幸司 粥川
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Railway Technical Research Institute
Hazama Ando Corp
Original Assignee
Hazama Gumi Ltd
Railway Technical Research Institute
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Publication date
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  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To correctly detect the information on a spatial position of a shield machine by providing the shield machine with a plurality of prisms and an incline mater, and mounting automatic tracking type transits outside of the shield machine. SOLUTION: The laser beams emitted from automatic tracking-type transits 11, 12 are reflected by prisms P1, P2 fixed to a rear end of a shield machine 100, and received by the transits 11, 12 to measure the relative three-dimensional coordinates of the prisms P1, P2, and the data is output to a computer 31. For example, an angle around a pitching shaft is measured by an incline meter 21 mounted on the shield machine 100, and the data is output to the computer 31. The computer 31 operates the relative three-dimensional coordinates of an arbitrary position of the shield machine 100 with respect to a survey reference point of the total coordinate system, and the excavating and advancing direction D. Thereby the information on the spatial position of the shield machine 100 can be correctly detected.

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、シールド機等のト
ンネル掘削機において現在位置を検出するシステム及び
その方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a system and method for detecting a current position in a tunnel excavator such as a shield machine.

【0002】[0002]

【従来の技術】主として都市部の鉄道等において採用さ
れるトンネル施工方法の一つとして、円筒状等に形成さ
れた鋼製部材(以下、「シールド機」という。)を用い
て、周辺の土圧に対抗させ、シールド機の前面の地盤で
ある切羽を土留部材や泥水等で押さえながら地中を掘削
し、セグメントと呼ばれる既成覆工をリング状に組み立
て、これを反力受けとしてジャッキ等によりシールド機
を前進させるシールド工法が知られている。
2. Description of the Related Art As one of tunnel construction methods mainly used in railways and the like in urban areas, a steel member formed into a cylindrical shape or the like (hereinafter, referred to as a "shielding machine") is used to construct a surrounding soil. It excavates underground while holding the face, which is the ground in front of the shield machine, with earth retaining members or muddy water, assembles the existing lining called a segment into a ring shape, and uses it as a reaction force receiver with a jack etc. A shield construction method for moving a shield machine forward is known.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】従来、シールド機の位
置の測量方法として、掘進中においては、シールド機に
設けられたジャイロコンパス等によって行われ、掘進し
ていない静止時においては、トランシット等を用いた手
動測量が行われていた。
Conventionally, as a method of measuring the position of the shield machine, a gyrocompass or the like provided in the shield machine is used during excavation, and a transit or the like is used when the excavator is stationary while not excavating. A manual survey was used.

【0004】しかし、ジャイロコンパスは、計器固有の
静止誤差、及びシールド機搭載時の静止誤差を有してい
るため、掘進が進行するにしたがって誤差が累積し、シ
ールド機の位置を正確に測量することができない、とい
う問題があった。
However, since the gyro compass has a static error inherent in the instrument and a static error when the shield machine is mounted, the error accumulates as the excavation proceeds, and the position of the shield machine is accurately measured. There was a problem that it was not possible.

【0005】本発明は上記の問題を解決するためになさ
れたものであり、本発明の解決しようとする課題は、ト
ンネル掘削機の掘進中にその位置を正確に検出し得るト
ンネル掘削機位置検出システム、及びトンネル掘削機位
置検出方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to detect a position of a tunnel excavator which can accurately detect the position of the tunnel excavator during excavation. A system and a method for detecting a position of a tunnel excavator.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る第1のトンネル掘削機位置検出システ
ムは、トンネル掘削機のいずれかの位置、又は前記トン
ネル掘削機の近傍で前記トンネル掘削機に対する相対的
三次元位置関係が既知の位置である第1目標位置に設け
られるとともに入射する光を入射方向と反対の方向に反
射させる第1目標体と、前記トンネル掘削機の外部の第
1観測位置に設けられるとともに前記第1目標体に光を
照射し前記第1観測位置に対する前記第1目標体の相対
的三次元座標である第1目標座標を測定する第1目標座
標測定部と、前記トンネル掘削機のいずれかの位置、又
は前記トンネル掘削機の近傍で前記トンネル掘削機に対
する相対的三次元位置関係が既知の位置である第2目標
位置に設けられるとともに入射する光を入射方向と反対
の方向に反射させる第2目標体と、前記トンネル掘削機
の外部の第2観測位置に設けられるとともに前記第2目
標体に光を照射し前記第2観測位置に対する前記第2目
標体の相対的三次元座標である第2目標座標を測定する
第2目標座標測定部と、前記トンネル掘削機に設けられ
るとともに前記トンネル掘削機の傾斜状態を測定する傾
斜測定部と、前記既知値及び測定値に基き、前記トンネ
ル掘削機の任意位置であるトンネル掘削機位置における
の空間的位置情報を算出する第1演算部を備えることを
特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, a first tunnel excavator position detecting system according to the present invention is provided. A first target body provided at a first target position whose relative three-dimensional positional relationship with the excavator is a known position and reflecting incident light in a direction opposite to the incident direction; and a first target body outside the tunnel excavator. A first target coordinate measuring unit provided at one observation position and irradiating the first target object with light to measure first target coordinates that are relative three-dimensional coordinates of the first target object with respect to the first observation position; When provided at any position of the tunnel excavator or at a second target position near the tunnel excavator, the relative three-dimensional positional relationship to the tunnel excavator is a known position. A second target for reflecting light incident on the second target in a direction opposite to the incident direction, and a second target provided at a second observation position outside the tunnel excavator and irradiating the second target with light for the second observation. A second target coordinate measurement unit that measures a second target coordinate that is a relative three-dimensional coordinate of the second target body with respect to a position; and a tilt measurement that is provided in the tunnel excavator and that measures a tilt state of the tunnel excavator. And a first calculation unit that calculates spatial position information at a tunnel excavator position, which is an arbitrary position of the tunnel excavator, based on the known value and the measured value.

【0007】上記の第1のトンネル掘削機位置検出シス
テムにおいて、好ましくは、前記トンネル掘削機のいず
れかの位置、又は前記トンネル掘削機の近傍で前記トン
ネル掘削機に対する相対的三次元位置関係が既知の位置
である目標位置に設けられるとともに入射する光を入射
方向と反対の方向に反射させる目標体と、前記トンネル
掘削機の外部の観測位置に設けられるとともに前記目標
体に光を照射し前記観測位置に対する前記目標体の相対
的三次元座標である目標座標を測定する目標座標測定部
との組をn組(n:3以上の整数)設け、前記n組のう
ちの2組を、前記第1目標体と第1目標座標測定部から
なる組及び前記第2目標体と第2目標座標測定部からな
る組として用いる。
In the above-mentioned first tunnel excavator position detecting system, it is preferable that a relative three-dimensional positional relationship with the tunnel excavator is known at any position of the tunnel excavator or near the tunnel excavator. A target body provided at a target position, which is a position of the target, and reflecting incident light in a direction opposite to the incident direction; and a target body provided at an observation position outside the tunnel excavator and irradiating the target body with light to perform the observation. N sets (n: an integer of 3 or more) of target coordinate measuring units for measuring target coordinates which are relative three-dimensional coordinates of the target body with respect to a position are provided, and two sets of the n sets are set as It is used as a set consisting of one target and a first target coordinate measuring unit and as a set consisting of the second target and a second target coordinate measuring unit.

【0008】また、本発明の第2のトンネル掘削機位置
検出システムは、トンネル掘削機のいずれかの位置、又
は前記トンネル掘削機の近傍で前記トンネル掘削機に対
する相対的三次元位置関係が既知の位置である第1目標
位置に設けられるとともに入射する光を入射方向と反対
の方向に反射させる第1目標体と、前記トンネル掘削機
の外部の第1観測位置に設けられるとともに前記第1目
標体に光を照射し前記第1観測位置に対する前記第1目
標体の相対的三次元座標である第1目標座標を測定する
第1目標座標測定部と、前記トンネル掘削機のいずれか
の位置、又は前記トンネル掘削機の近傍で前記トンネル
掘削機に対する相対的三次元位置関係が既知の位置であ
る第2目標位置に設けられるとともに入射する光を入射
方向と反対の方向に反射させる第2目標体と、前記トン
ネル掘削機の外部の第2観測位置に設けられるとともに
前記第2目標体に光を照射し前記第2観測位置に対する
前記第2目標体の相対的三次元座標である第2目標座標
を測定する第2目標座標測定部と、前記トンネル掘削機
のいずれかの位置、又は前記トンネル掘削機の近傍で前
記トンネル掘削機に対する相対的三次元位置関係が既知
の位置である第3目標位置に設けられるとともに入射す
る光を入射方向と反対の方向に反射させる第3目標体
と、前記トンネル掘削機の外部の第3観測位置に設けら
れるとともに前記第3目標体に光を照射し前記第3観測
位置に対する前記第2目標体の相対的三次元座標である
第3目標座標を測定する第3目標座標測定部と、前記既
知値及び測定値に基き、前記トンネル掘削機の任意位置
であるトンネル掘削機位置における空間的位置情報を算
出する第2演算部を備えることを特徴とする。
Further, the second tunnel excavator position detecting system of the present invention has a known three-dimensional positional relationship with respect to the tunnel excavator at any position of the tunnel excavator or near the tunnel excavator. A first target body that is provided at a first target position that is a position and reflects incident light in a direction opposite to an incident direction; and a first target body that is provided at a first observation position outside the tunnel excavator. A first target coordinate measuring unit that irradiates light to measure first target coordinates that are relative three-dimensional coordinates of the first target body with respect to the first observation position, and any position of the tunnel excavator, or In the vicinity of the tunnel excavator, provided at a second target position where the relative three-dimensional positional relationship with the tunnel excavator is a known position, and the incident light is directed in a direction opposite to the incident direction. A second target object to be reflected, and a relative three-dimensional coordinate of the second target object provided at a second observation position outside the tunnel excavator and irradiating light to the second target object with respect to the second observation position A second target coordinate measuring unit that measures a second target coordinate, and a position where the relative three-dimensional positional relationship with respect to the tunnel excavator is known at any position of the tunnel excavator or near the tunnel excavator. A third target body provided at a third target position and reflecting incident light in a direction opposite to the incident direction; and a third target body provided at a third observation position outside the tunnel excavator and provided at the third target body. A third target coordinate measuring unit configured to irradiate light to measure third target coordinates that are relative three-dimensional coordinates of the second target body with respect to the third observation position; and, based on the known values and the measured values, the tunnel. Characterized in that it comprises a second arithmetic unit for calculating a spatial position information in tunneling machine position is any position of the cutting machine.

【0009】上記の第2のトンネル掘削機位置検出シス
テムにおいて、好ましくは、前記トンネル掘削機のいず
れかの位置、又は前記トンネル掘削機の近傍で前記トン
ネル掘削機に対する相対的三次元位置関係が既知の位置
である目標位置に設けられるとともに入射する光を入射
方向と反対の方向に反射させる目標体と、前記トンネル
掘削機の外部の観測位置に設けられるとともに前記目標
体に光を照射し前記観測位置に対する前記目標体の相対
的三次元座標である目標座標を測定する目標座標測定部
との組をn組(n:4以上の整数)設け、前記n組のう
ちの3組を、前記第1目標体と第1目標座標測定部から
なる組及び前記第2目標体と第2目標座標測定部からな
る組及び前記第3目標体と第3目標座標測定部からなる
組として用いる。
In the second tunnel excavator position detecting system, preferably, a relative three-dimensional positional relationship with the tunnel excavator at any position of the tunnel excavator or near the tunnel excavator is known. A target body provided at a target position, which is a position of the target, and reflecting incident light in a direction opposite to the incident direction; and a target body provided at an observation position outside the tunnel excavator and irradiating the target body with light to perform the observation. N sets (n: an integer of 4 or more) of target coordinate measuring units for measuring target coordinates, which are relative three-dimensional coordinates of the target body with respect to a position, are provided, and three sets of the n sets are referred to as the third set. It is used as a set including one target object and a first target coordinate measuring unit, a set including the second target object and a second target coordinate measuring unit, and a set including the third target object and a third target coordinate measuring unit.

【0010】また、本発明の第1のトンネル掘削機位置
検出方法は、トンネル掘削機のいずれかの位置、又は前
記トンネル掘削機の近傍で前記トンネル掘削機に対する
相対的三次元位置関係が既知の位置である第1目標位置
に設けられるとともに入射する光を入射方向と反対の方
向に反射させる第1目標体と、前記トンネル掘削機の外
部の第1観測位置に設けられるとともに前記第1目標体
に光を照射し前記第1観測位置に対する前記第1目標体
の相対的三次元座標である第1目標座標を測定する第1
目標座標測定部と、前記トンネル掘削機のいずれかの位
置、又は前記トンネル掘削機の近傍で前記トンネル掘削
機に対する相対的三次元位置関係が既知の位置である第
2目標位置に設けられるとともに入射する光を入射方向
と反対の方向に反射させる第2目標体と、前記トンネル
掘削機の外部の第2観測位置に設けられるとともに前記
第2目標体に光を照射し前記第2観測位置に対する前記
第2目標体の相対的三次元座標である第2目標座標を測
定する第2目標座標測定部と、前記トンネル掘削機に設
けられるとともに前記トンネル掘削機の傾斜状態を測定
する傾斜測定部を設け、前記既知値及び測定値に基き、
前記トンネル掘削機の任意位置であるトンネル掘削機位
置における空間的位置情報を算出することを特徴とす
る。
The first method of detecting the position of a tunnel excavator according to the present invention is characterized in that a relative three-dimensional positional relationship with the tunnel excavator is known at any position of the tunnel excavator or near the tunnel excavator. A first target body that is provided at a first target position that is a position and reflects incident light in a direction opposite to an incident direction; and a first target body that is provided at a first observation position outside the tunnel excavator. And irradiating light to the first observation position to measure first target coordinates which are three-dimensional coordinates of the first target relative to the first observation position.
A target coordinate measuring unit, and a second target position which is located at any position of the tunnel excavator or at a position near the tunnel excavator where the relative three-dimensional positional relationship with respect to the tunnel excavator is a known position; A second target body that reflects the light to be emitted in a direction opposite to the incident direction, and a second target body that is provided at a second observation position outside the tunnel excavator and irradiates the second target body with light to the second observation position. A second target coordinate measuring unit that measures a second target coordinate that is a relative three-dimensional coordinate of the second target body; and a tilt measuring unit that is provided in the tunnel excavator and that measures a tilt state of the tunnel excavator. Based on the known and measured values,
It is characterized in that spatial position information at a tunnel excavator position which is an arbitrary position of the tunnel excavator is calculated.

【0011】また、本発明の第2のトンネル掘削機位置
検出方法は、トンネル掘削機のいずれかの位置、又は前
記トンネル掘削機の近傍で前記トンネル掘削機に対する
相対的三次元位置関係が既知の位置である第1目標位置
に設けられるとともに入射する光を入射方向と反対の方
向に反射させる第1目標体と、前記トンネル掘削機の外
部の第1観測位置に設けられるとともに前記第1目標体
に光を照射し前記第1観測位置に対する前記第1目標体
の相対的三次元座標である第1目標座標を測定する第1
目標座標測定部と、前記トンネル掘削機のいずれかの位
置、又は前記トンネル掘削機の近傍で前記トンネル掘削
機に対する相対的三次元位置関係が既知の位置である第
2目標位置に設けられるとともに入射する光を入射方向
と反対の方向に反射させる第2目標体と、前記トンネル
掘削機の外部の第2観測位置に設けられるとともに前記
第2目標体に光を照射し前記第2観測位置に対する前記
第2目標体の相対的三次元座標である第2目標座標を測
定する第2目標座標測定部と、前記トンネル掘削機のい
ずれかの位置、又は前記トンネル掘削機の近傍で前記ト
ンネル掘削機に対する相対的三次元位置関係が既知の位
置である第3目標位置に設けられるとともに入射する光
を入射方向と反対の方向に反射させる第3目標体と、前
記トンネル掘削機の外部の第3観測位置に設けられると
ともに前記第3目標体に光を照射し前記第3観測位置に
対する前記第2目標体の相対的三次元座標である第3目
標座標を測定する第3目標座標測定部を設け、前記既知
値及び測定値に基き、前記トンネル掘削機の任意位置で
あるトンネル掘削機位置における空間的位置情報を算出
することを特徴とする。
The second method of detecting the position of a tunnel excavator according to the present invention is characterized in that the relative three-dimensional positional relationship with the tunnel excavator is known at any position of the tunnel excavator or near the tunnel excavator. A first target body that is provided at a first target position that is a position and reflects incident light in a direction opposite to an incident direction; and a first target body that is provided at a first observation position outside the tunnel excavator. And irradiating light to the first observation position to measure first target coordinates which are three-dimensional coordinates of the first target relative to the first observation position.
A target coordinate measuring unit, and a second target position which is located at any position of the tunnel excavator or at a position near the tunnel excavator where the relative three-dimensional positional relationship with respect to the tunnel excavator is a known position; A second target body that reflects the light to be emitted in a direction opposite to the incident direction, and a second target body that is provided at a second observation position outside the tunnel excavator and irradiates the second target body with light to the second observation position. A second target coordinate measuring unit that measures a second target coordinate that is a relative three-dimensional coordinate of the second target, and a position relative to the tunnel excavator at any position of the tunnel excavator or near the tunnel excavator. A third target body provided at a third target position where the relative three-dimensional positional relationship is a known position and reflecting incident light in a direction opposite to an incident direction; Third target coordinates provided at an external third observation position and irradiating the third target object with light to measure third target coordinates that are relative three-dimensional coordinates of the second target object with respect to the third observation position. A measurement unit is provided, and spatial position information at a tunnel excavator position, which is an arbitrary position of the tunnel excavator, is calculated based on the known value and the measured value.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るトンネル掘削
機位置検出システムの実施形態について、図面を参照し
ながら詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a tunnel excavator position detecting system according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0013】(1)第1実施形態 図1は、本発明の第1実施形態であるトンネル掘削機位
置検出システムの構成を示す図である。
(1) First Embodiment FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a tunnel excavator position detecting system according to a first embodiment of the present invention.

【0014】図1に示すように、このトンネル掘削機位
置検出システム101は、第1目標体であるプリズムP
1と、第2目標体であるプリズムP2と、第1目標座標
測定部である自動追尾型トランシット11と、第2目標
座標測定部である自動追尾型トランシット12と、傾斜
測定部である傾斜計21と、第1演算部であるコンピュ
ータ31を備えて構成されている。
As shown in FIG. 1, a tunnel excavator position detecting system 101 includes a prism P as a first target.
1, a prism P2 as a second target, an automatic tracking transit 11 as a first target coordinate measuring unit, an automatic tracking transit 12 as a second target coordinate measuring unit, and an inclinometer as an inclination measuring unit 21 and a computer 31 which is a first arithmetic unit.

【0015】プリズムP1、P2は、トンネル掘削機で
あるシールド機100の一部、例えば後端部位置(目標
位置)に固定されている。プリズムP1等の配置位置
は、シールド機100の他のいずれかの位置でもよい
し、又はシールド機100の近傍でシールド機100に
対する相対的三次元位置関係が既知の位置であればどの
ような位置でもよい。プリズムP1、P2は、図示はし
ていないが、例えば、円柱形状の光学ガラスの一端を、
互いに直角をなすように3面に切り取って形成した光学
部材(コーナーキューブプリズム又はコーナーキューブ
ミラー)等が用いられている。このような構成により、
プリズムP1、P2は、三次元的にいずれの方向から光
が入射しても、互いに垂直な3つの面のそれぞれで1回
ずつ反射され、最終的には入射した方向に光が戻ってい
くように構成されている。
The prisms P1 and P2 are fixed to a part of the shield machine 100 as a tunnel excavator, for example, at a rear end position (target position). The arrangement position of the prism P1 and the like may be any other position of the shield machine 100, or any position as long as the relative three-dimensional positional relationship with the shield machine 100 is known in the vicinity of the shield machine 100. May be. Although not shown, the prisms P1 and P2 are, for example, one ends of a cylindrical optical glass,
An optical member (corner cube prism or corner cube mirror) cut out on three sides so as to form a right angle with each other is used. With such a configuration,
The prisms P1 and P2 reflect light three-dimensionally from any direction so that the light is reflected once on each of the three surfaces that are perpendicular to each other, and finally the light returns to the incident direction. Is configured.

【0016】自動追尾型トランシット11、12は、図
示はしていないが、レーザ光源と、光学系と、受光・計
測部を有している。このような構成により、レーザ光を
出射させ、プリズムP1等で反射されて戻ってきた反射
光を、受光位置(観測位置)で受光する。
Although not shown, the automatic tracking type transits 11 and 12 have a laser light source, an optical system, and a light receiving / measuring unit. With such a configuration, the laser light is emitted, and the reflected light reflected back by the prism P1 and the like is received at the light receiving position (observation position).

【0017】この際、自動追尾型トランシット11、1
2は、レーザ光の出射時と反射戻り光の受光時との時間
差tを光パルスや位相遅れ等を用いて計測し、この時間
tと光の速度cから、光が距離dを往復するのに時間t
を要したとして、下式(1) d=c・t/2 ………(1) により、プリズムP1等までの距離dを求めることがで
きる。「・」は乗算記号である。以下の式においても同
様である。
At this time, the automatic tracking type transit 11, 1
2 measures the time difference t between the time when the laser light is emitted and the time when the reflected return light is received by using an optical pulse, a phase delay, and the like. Time t
Is required, the distance d to the prism P1 or the like can be obtained by the following equation (1): d = ct · 2 (1) "." Is a multiplication symbol. The same applies to the following equations.

【0018】また、自動追尾型トランシット11の受光
位置(第1観測位置)又は自動追尾型トランシット12
の受光位置(第2観測位置)は、図2における原点Oと
なり、プリズム位置Pとの距離dに加え、原点Oに対す
る線分OP(レーザ光の光軸)の鉛直方向角度ψと水平
方向角度θも併せて計測可能となっている。
The light receiving position (first observation position) of the automatic tracking type transit 11 or the automatic tracking type transit 12
The light receiving position (second observation position) is the origin O in FIG. 2, and in addition to the distance d from the prism position P, the vertical angle ψ and the horizontal angle of the line segment OP (optical axis of the laser beam) with respect to the origin O θ can also be measured together.

【0019】したがって、プリズム位置Pの三次元直交
座標(x,y,z)は、計測されたd、ψ、θを用いて
下式(2)〜(4) x=d・cosψ・cosθ ………(2) y=d・cosψ・sinθ ………(3) z=d・sinψ ………(4) により、求めることができる。
Therefore, the three-dimensional orthogonal coordinates (x, y, z) of the prism position P are calculated using the following equations (2) to (4) using the measured d, ψ, and θ: x = d · cosψ · cosθ (2) y = d · cosψ · sin θ (3) z = d · sinψ (4)

【0020】また、自動追尾型トランシット11からプ
リズムP1に向けて出射されるレーザ光の出射方向は、
制御回路によって自動制御され、つねにプリズムP1の
方を向くようになっている。同様に、自動追尾型トラン
シット12からプリズムP2に向けて出射されるレーザ
光の出射方向も、制御回路によって自動制御され、つね
にプリズムP2の方を向くようになっている。これらの
自動追尾制御は、例えば、受光・計測部が受光した反射
戻り光を監視し、反射戻り光が移動する方向を検出する
ことなどによって実現される。
The emission direction of the laser light emitted from the automatic tracking type transit 11 toward the prism P1 is as follows.
It is automatically controlled by the control circuit, and always faces the prism P1. Similarly, the emission direction of the laser beam emitted from the automatic tracking type transit 12 toward the prism P2 is automatically controlled by the control circuit so that the laser beam always faces the prism P2. These automatic tracking controls are realized, for example, by monitoring the reflected return light received by the light receiving / measuring unit and detecting the direction in which the reflected return light moves.

【0021】上記のことから、自動追尾型トランシット
11により、自動追尾型トランシット11の受光位置を
基準とするプリズムP1の相対的な三次元座標(a1,
b1,c1)が測定される。したがって、シールド機1
00の外部の任意の基準位置、例えば全体(グローバ
ル)座標系の測量基準点に対する自動追尾型トランシッ
ト11の受光位置の相対的な三次元座標(d1,e1,
f1)が測量によって得られれば、測量基準点に対する
プリズムP1の相対的三次元座標は、(a1+d1,b
1+e1,c1+f1)のように求めることができる。
プリズムP2についても同様である。
As described above, the automatic tracking transit 11 allows the relative three-dimensional coordinates (a1, a1) of the prism P1 with respect to the light receiving position of the automatic tracking transit 11.
b1, c1) are measured. Therefore, shield machine 1
00, for example, relative three-dimensional coordinates (d1, e1,
If f1) is obtained by surveying, the relative three-dimensional coordinates of the prism P1 with respect to the surveying reference point are (a1 + d1, b)
1 + e1, c1 + f1).
The same applies to the prism P2.

【0022】このようにして、全体座標系に対するプリ
ズムP1及びプリズムP2の座標を測定することができ
る。第1実施形態のトンネル掘削機位置検出システム1
01では、さらに、シールド機100に傾斜計21が設
けられており、シールド機100の傾斜を測定する。傾
斜計21は、少なくとも1軸の傾斜を計測可能となって
おり、例えば、ピッチング軸まわりの角度(仰角又は俯
角)を計測することができる。
In this manner, the coordinates of the prism P1 and the prism P2 with respect to the entire coordinate system can be measured. Tunnel excavator position detection system 1 of the first embodiment
In 01, the inclinometer 21 is further provided in the shield machine 100, and the inclination of the shield machine 100 is measured. The inclinometer 21 can measure at least one axis inclination, and can measure, for example, an angle (elevation angle or depression angle) around the pitching axis.

【0023】上記した自動追尾型トランシット11及び
12と、傾斜計21はコンピュータ31に接続されてお
り、それぞれの計測データがコンピュータ31に出力さ
れるようになっている。
The above-mentioned automatic tracking type transits 11 and 12 and the inclinometer 21 are connected to a computer 31, and each measurement data is output to the computer 31.

【0024】コンピュータ31は、図示はしていない
が、CPU(Central Processing Unit:中央演算処
理システム)と、ROM(Read Only Memory:読出し
専用メモリ)と、RAM(Random Access Memory:随
時書込み読出しメモリ)等を有している。
Although not shown, the computer 31 includes a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), and a RAM (Random Access Memory). Etc.

【0025】これらのうち、CPUは、各要素を統括
し、各種演算や制御のプログラム実行等の処理を実行す
る部分である。ROMは、CPUの実行するプログラム
や予め設定された情報等を格納した記憶システムであ
る。RAMは、CPUにより演算された中間結果データ
等を一時記憶する記憶システムである。
Of these, the CPU is a part that controls each element and executes processes such as execution of various arithmetic and control programs. The ROM is a storage system that stores programs executed by the CPU, preset information, and the like. The RAM is a storage system for temporarily storing intermediate result data calculated by the CPU.

【0026】このような構成により、CPUは、ROM
に格納された演算プログラムを読み出し、ROMやRA
M又は外部から与えられるデータ値に基づいて演算プロ
グラムを実行する。なお、ROMやRAMのかわりにハ
ードディスク装置を設けてもよい。
With such a configuration, the CPU can read data from the ROM
Reads the arithmetic program stored in the ROM and RA
An arithmetic program is executed based on M or an externally provided data value. Note that a hard disk device may be provided instead of the ROM or the RAM.

【0027】シールド機100の任意の位置を原点とす
る座標系(以下、「シールド機ローカル座標系」とい
う。)において、プリズムP1の相対的三次元座標、プ
リズムP2の相対的三次元座標、傾斜計21の相対的三
次元座標、及びこれらとシールド機100の中心軸との
位置や角度の関係は予め計測され、既知であるとする。
In a coordinate system having an arbitrary position as the origin of the shield machine 100 (hereinafter referred to as "shield machine local coordinate system"), the relative three-dimensional coordinates of the prism P1, the relative three-dimensional coordinates of the prism P2, and the inclination It is assumed that the relative three-dimensional coordinates of the total 21 and the relationship between these and the position and angle between these and the central axis of the shield machine 100 are measured in advance and known.

【0028】このような構成により、コンピュータ31
は、自動追尾型トランシット11、12により測定され
た測量基準点に対するプリズムP1、P2の相対的三次
元座標と、傾斜計21により測定されたシールド機10
0の1軸(例えばピッチング軸まわりの角度)の傾斜角
度に基き、全体(グローバル)座標系の測量基準点に対
するシールド機100の任意位置の相対的三次元座標を
演算することができる。また、シールド機100の中心
軸の方向(掘進方向)Dも演算することができる。ま
た、上記の値のほかに、シールド機100の任意位置に
おける3つの軸(例えば、ローリング軸、ピッチング
軸、ヨーイング軸)のまわりの回転角を演算することも
できる。これらの座標情報、角度情報は、空間的位置情
報に相当している。
With such a configuration, the computer 31
Are the relative three-dimensional coordinates of the prisms P1, P2 with respect to the survey reference points measured by the automatic tracking type transits 11, 12, and the shield machine 10 measured by the inclinometer 21.
Based on the tilt angle of one axis of 0 (for example, the angle around the pitching axis), the relative three-dimensional coordinates of an arbitrary position of the shield machine 100 with respect to the survey reference point of the global (global) coordinate system can be calculated. Further, the direction (digging direction) D of the central axis of the shield machine 100 can also be calculated. In addition to the above values, it is also possible to calculate a rotation angle around three axes (for example, a rolling axis, a pitching axis, and a yawing axis) at an arbitrary position of the shield machine 100. These coordinate information and angle information correspond to spatial position information.

【0029】(2)第2実施形態 次に、図3を参照しつつ、本発明の第2実施形態である
トンネル掘削機位置検出システムの構成及び作用を説明
する。
(2) Second Embodiment Next, the configuration and operation of a tunnel excavator position detecting system according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0030】図3に示すように、このトンネル掘削機位
置検出システム102は、第1目標体であるプリズムP
1と、第2目標体であるプリズムP2と、第3目標体で
あるプリズムP3と、第1目標座標測定部である自動追
尾型トランシット11と、第2目標座標測定部である自
動追尾型トランシット12と、第3目標座標測定部であ
る自動追尾型トランシット13と、第2演算部であるコ
ンピュータ32を備えて構成されている。
As shown in FIG. 3, the tunnel excavator position detecting system 102 includes a prism P as a first target.
1, a prism P2 as a second target, a prism P3 as a third target, an automatic tracking transit 11 as a first target coordinate measuring unit, and an automatic tracking transit 11 as a second target coordinate measuring unit. 12, an automatic tracking transit 13 as a third target coordinate measuring unit, and a computer 32 as a second calculating unit.

【0031】第2実施形態のトンネル掘削機位置検出シ
ステム102が第1実施形態のトンネル掘削機位置検出
システム101と異なる点は、プリズムP3と自動追尾
型トランシット13が新たに追加され、傾斜計21が除
去され、異なるコンピュータ32を備えた点である。
The difference between the tunnel excavator position detecting system 102 of the second embodiment and the tunnel excavator position detecting system 101 of the first embodiment is that a prism P3 and an automatic tracking type transit 13 are newly added, and the inclinometer 21 is provided. Has been removed and a different computer 32 has been provided.

【0032】プリズムP3の構成と作用は、プリズムP
1又はP2と同様である。また、自動追尾型トランシッ
ト13の構成と作用は、自動追尾型トランシット11又
は12と同様である。コンピュータ32は、ROMに格
納された演算プログラムがコンピュータ31の場合と異
なっている。
The structure and operation of the prism P3
Same as 1 or P2. The configuration and operation of the automatic tracking transit 13 are the same as those of the automatic tracking transit 11 or 12. The computer 32 differs from the computer 31 in the arithmetic program stored in the ROM.

【0033】第2実施形態のトンネル掘削機位置検出シ
ステム102においては、全体座標系に対するプリズム
P1、プリズムP2、プリズムP3の座標を測定するこ
とができる。
In the tunnel excavator position detecting system 102 of the second embodiment, the coordinates of the prism P1, the prism P2, and the prism P3 with respect to the entire coordinate system can be measured.

【0034】シールド機100の任意の位置を原点とす
るシールド機ローカル座標系において、プリズムP1の
相対的三次元座標、プリズムP2の相対的三次元座標、
プリズムP3の相対的三次元座標、及びこれらとシール
ド機100の中心軸との位置や角度の関係は予め計測さ
れ、既知であるとする。
In the shield machine local coordinate system having an origin at an arbitrary position of the shield machine 100, the relative three-dimensional coordinates of the prism P1, the relative three-dimensional coordinates of the prism P2,
It is assumed that the relative three-dimensional coordinates of the prism P3 and the relationship between the three-dimensional coordinates and the position and angle between the prism P3 and the central axis of the shield device 100 are measured in advance and known.

【0035】したがって、これらのことから、コンピュ
ータ31は、自動追尾型トランシット11、12、13
により測定された測量基準点に対するプリズムP1、P
2、P3の相対的三次元座標に基き、全体座標系の測量
基準点に対するシールド機100の任意位置の相対的三
次元座標を演算することができる。また、シールド機1
00の中心軸の方向(掘進方向)Dも演算することがで
きる。また、上記の値のほかに、シールド機100の任
意位置における3つの軸(例えば、ローリング軸、ピッ
チング軸、ヨーイング軸)のまわりの回転角を演算する
こともできる。これらの座標情報、角度情報は、空間的
位置情報に相当している。
Therefore, based on these facts, the computer 31 transmits the automatic tracking type transit 11, 12, 13
P1, P with respect to the survey reference point measured by
2. Based on the relative three-dimensional coordinates of P3, the relative three-dimensional coordinates of an arbitrary position of the shield machine 100 with respect to the survey reference point in the overall coordinate system can be calculated. Also, shield machine 1
The direction (digging direction) D of the central axis of 00 can also be calculated. In addition to the above values, it is also possible to calculate a rotation angle around three axes (for example, a rolling axis, a pitching axis, and a yawing axis) at an arbitrary position of the shield machine 100. These coordinate information and angle information correspond to spatial position information.

【0036】上記した第1実施形態のトンネル掘削機位
置検出システム101及び第2実施形態のトンネル掘削
機位置検出システム102によれば、トンネル掘削機の
掘進中においてもリアルタイムにその空間的位置情報を
正確に検出することができる、という利点がある。
According to the tunnel excavator position detection system 101 of the first embodiment and the tunnel excavator position detection system 102 of the second embodiment described above, the spatial position information of the tunnel excavator can be obtained in real time even during excavation. There is an advantage that detection can be performed accurately.

【0037】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明
の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同
一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いか
なるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
The present invention is not limited to the above embodiment. The above embodiment is an exemplification, and has substantially the same configuration as the technical idea described in the scope of the claims of the present invention. It is included in the technical scope of the invention.

【0038】例えば、上記した実施形態以外の形態、例
えば、トンネル掘削機のいずれかの位置、又はトンネル
掘削機の近傍でトンネル掘削機に対する相対的三次元位
置関係が既知の位置である目標位置に設けられるととも
に入射する光を入射方向と反対の方向に反射させる目標
体(プリズム)と、トンネル掘削機の外部の観測位置に
設けられるとともに目標体に光を照射し観測位置に対す
る目標体の相対的三次元座標である目標座標を測定する
目標座標測定部(自動追尾型トランシット)との組をn
組(n:3以上の整数)設け、これらn組のうちの2組
を、第1目標体(プリズムP1)と第1目標座標測定部
(自動追尾型トランシット11)からなる組、及び第2
目標体(プリズムP2)と第2目標座標測定部(自動追
尾型トランシット12)からなる組として用い、第1実
施形態の場合と同様にして、トンネル掘削機の任意位置
における空間的位置情報を演算する構成としてもよい。
For example, in a mode other than the above-described embodiment, for example, at any position of the tunnel excavator, or at a target position near the tunnel excavator where the relative three-dimensional positional relationship with the tunnel excavator is a known position. A target body (prism) that is provided and reflects incident light in a direction opposite to the incident direction, and a target body that is provided at an observation position outside the tunnel excavator and irradiates the target body with light and relative to the observation position. A set with a target coordinate measuring unit (automatic tracking type transit) that measures target coordinates that are three-dimensional coordinates is represented by
Sets (n: an integer of 3 or more) are provided, and two of the n sets are a set including a first target body (prism P1) and a first target coordinate measuring unit (automatic tracking type transit 11), and a second set
Used as a set consisting of a target body (prism P2) and a second target coordinate measuring unit (automatic tracking type transit 12), and calculates spatial position information at an arbitrary position of the tunnel excavator in the same manner as in the first embodiment. It is good also as a structure which performs.

【0039】また、トンネル掘削機のいずれかの位置、
又はトンネル掘削機の近傍でトンネル掘削機に対する相
対的三次元位置関係が既知の位置である目標位置に設け
られるとともに入射する光を入射方向と反対の方向に反
射させる目標体(プリズム)と、トンネル掘削機の外部
の観測位置に設けられるとともに目標体に光を照射し観
測位置に対する目標体の相対的三次元座標である目標座
標を測定する目標座標測定部(自動追尾型トランシッ
ト)との組をn組(n:4以上の整数)設け、これらn
組のうちの3組を、第1目標体(プリズムP1)と第1
目標座標測定部(自動追尾型トランシット11)からな
る組、及び第2目標体(プリズムP2)と第2目標座標
測定部(自動追尾型トランシット12)からなる組、及
び第3目標体(プリズムP3)と第3目標座標測定部
(自動追尾型トランシット13)からなる組として用
い、第2実施形態の場合と同様にして、トンネル掘削機
の任意位置における空間的位置情報を演算する構成とし
てもよい。
Further, any position of the tunnel excavator,
A target body (prism) provided at a target position near the tunnel excavator and having a known relative three-dimensional positional relationship with the tunnel excavator and reflecting incident light in a direction opposite to the incident direction; A pair with a target coordinate measuring unit (automatic tracking transit) which is provided at an observation position outside the excavator and irradiates light to the target body to measure target coordinates which are relative three-dimensional coordinates of the target body with respect to the observation position. n sets (n: an integer of 4 or more) are provided.
Three of the sets are set to the first target (prism P1) and the first
A set including a target coordinate measuring unit (automatic tracking transit 11), a set including a second target body (prism P2) and a second target coordinate measuring unit (automatic tracking transit 12), and a third target body (prism P3). ) And a third target coordinate measuring unit (automatic tracking type transit 13), and may be configured to calculate spatial position information at an arbitrary position of the tunnel excavator in the same manner as in the second embodiment. .

【0040】また、上記実施形態においては、トンネル
掘削機として、シールド機100を例に挙げて説明した
が、本発明はこの例には限定されず、他の形式又は構造
のトンネル掘削機、例えば、山岳トンネル等において用
いられる「トンネルボーリングマシン」であってもよ
い。
In the above embodiment, the shield machine 100 has been described as an example of a tunnel excavator. However, the present invention is not limited to this example, and a tunnel excavator of another type or structure, for example, And "tunnel boring machines" used in mountain tunnels and the like.

【0041】[0041]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
トンネル掘削機のいずれかの位置、又はトンネル掘削機
の近傍でトンネル掘削機に対する相対的三次元位置関係
が既知の位置である目標位置に傾斜測定部と少なくとも
2個の目標体を設けるとともにトンネル掘削機外部に目
標体の位置座標を測定する目標座標測定部を備え、ある
いは、トンネル掘削機のいずれかの位置、又はトンネル
掘削機の近傍でトンネル掘削機に対する相対的三次元位
置関係が既知の位置である目標位置に少なくとも3個の
目標体を設けるとともにトンネル掘削機外部に目標体の
位置座標を測定する目標座標測定部を備えたので、トン
ネル掘削機の掘進中においてもリアルタイムにその空間
的位置情報を正確に検出することができる、という利点
を有している。
As described above, according to the present invention,
A tilt measuring unit and at least two target bodies are provided at a target position where a relative three-dimensional positional relationship with the tunnel excavator is known at any position of the tunnel excavator or near the tunnel excavator, and tunnel excavation is performed. Equipped with a target coordinate measurement unit that measures the position coordinates of the target body outside the machine, or any position of the tunnel excavator, or a position where the relative three-dimensional positional relationship to the tunnel excavator near the tunnel excavator is known Since at least three target bodies are provided at the target position, and a target coordinate measuring unit for measuring the position coordinates of the target body is provided outside the tunnel excavator, the spatial position of the target body is real-time even during excavation of the tunnel excavator. This has the advantage that information can be detected accurately.

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

【図1】本発明の第1実施形態であるトンネル掘削機位
置検出システムの構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a tunnel excavator position detection system according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1実施形態であるトンネル掘削機位
置検出システムの原理を説明する図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating the principle of a tunnel excavator position detection system according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第2実施形態であるトンネル掘削機位
置検出システムの構成を示す図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a tunnel excavator position detection system according to a second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11〜13 自動追尾型トランシット(第1目標座標測
定部〜第3目標座標測定部) 21 傾斜計(傾斜測定部) 31 コンピュータ(第1演算部) 32 コンピュータ(第2演算部) 100 シールド機(トンネル掘削機) 101、102 トンネル掘削機位置検出システム D シールド機掘進方向 P1〜P3 プリズム(第1目標体〜第3目標体)
11 to 13 Automatic tracking type transit (first target coordinate measuring section to third target coordinate measuring section) 21 inclinometer (incline measuring section) 31 computer (first computing section) 32 computer (second computing section) 100 shield machine ( Tunnel excavator) 101, 102 Tunnel excavator position detection system D Shield machine excavation direction P1 to P3 Prism (first target to third target)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小西 真治 東京都国分寺市光町二丁目8番地38 財団 法人鉄道総合技術研究所内 (72)発明者 新井 泰 東京都国分寺市光町二丁目8番地38 財団 法人鉄道総合技術研究所内 (72)発明者 杉本 光隆 新潟県長岡市深沢町1769−1深沢宿舎2− 404 (72)発明者 粥川 幸司 東京都港区北青山ニ丁目5番8号 株式会 社間組内 Fターム(参考) 2D054 GA65 GA82  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Shinji Konishi 2-8-8 Hikaricho, Kokubunji-shi, Tokyo Inside the Railway Technical Research Institute (72) Inventor Yasushi Yasushi 2-8-8 Hikaricho, Kokubunji-shi, Tokyo 38 Inside the Railway Technical Research Institute (72) Inventor Mitsutaka Sugimoto 1767-1 Fukasawa-cho, Fukasawa-cho, Nagaoka-shi, Niigata 2-404 (72) Inventor Koji Ajikawa 5-8 Kita-Aoyama, Minato-ku, Tokyo F-term (reference) 2D054 GA65 GA82

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 トンネル掘削機のいずれかの位置、又は
前記トンネル掘削機の近傍で前記トンネル掘削機に対す
る相対的三次元位置関係が既知の位置である第1目標位
置に設けられるとともに入射する光を入射方向と反対の
方向に反射させる第1目標体と、 前記トンネル掘削機の外部の第1観測位置に設けられる
とともに前記第1目標体に光を照射し前記第1観測位置
に対する前記第1目標体の相対的三次元座標である第1
目標座標を測定する第1目標座標測定部と、 前記トンネル掘削機のいずれかの位置、又は前記トンネ
ル掘削機の近傍で前記トンネル掘削機に対する相対的三
次元位置関係が既知の位置である第2目標位置に設けら
れるとともに入射する光を入射方向と反対の方向に反射
させる第2目標体と、 前記トンネル掘削機の外部の第2観測位置に設けられる
とともに前記第2目標体に光を照射し前記第2観測位置
に対する前記第2目標体の相対的三次元座標である第2
目標座標を測定する第2目標座標測定部と、 前記トンネル掘削機に設けられるとともに前記トンネル
掘削機の傾斜状態を測定する傾斜測定部と、 前記既知値及び測定値に基き、前記トンネル掘削機の任
意位置であるトンネル掘削機位置における空間的位置情
報を算出する第1演算部を備えることを特徴とするトン
ネル掘削機位置検出システム。
1. A light which is provided at any position of a tunnel excavator or at a first target position in the vicinity of the tunnel excavator, the relative three-dimensional position of the tunnel excavator being a known position, and incident thereon. A first target body that reflects light in a direction opposite to the incident direction; and a first target body that is provided at a first observation position outside the tunnel excavator and irradiates the first target body with light to emit light to the first observation position. A first three-dimensional coordinate of the target object
A first target coordinate measuring unit that measures target coordinates, and a second position where a relative three-dimensional positional relationship with respect to the tunnel excavator is known at any position of the tunnel excavator or near the tunnel excavator. A second target body provided at a target position and reflecting incident light in a direction opposite to the incident direction; and a second target body provided at a second observation position outside the tunnel excavator and irradiating the second target body with light. A second three-dimensional coordinate of the second target relative to the second observation position;
A second target coordinate measuring unit that measures target coordinates; a tilt measuring unit that is provided in the tunnel excavator and that measures a tilt state of the tunnel excavator; A tunnel excavator position detection system, comprising: a first calculation unit that calculates spatial position information at a tunnel excavator position that is an arbitrary position.
【請求項2】 請求項1記載のトンネル掘削機位置検出
システムにおいて、 前記トンネル掘削機のいずれかの位置、又は前記トンネ
ル掘削機の近傍で前記トンネル掘削機に対する相対的三
次元位置関係が既知の位置である目標位置に設けられる
とともに入射する光を入射方向と反対の方向に反射させ
る目標体と、前記トンネル掘削機の外部の観測位置に設
けられるとともに前記目標体に光を照射し前記観測位置
に対する前記目標体の相対的三次元座標である目標座標
を測定する目標座標測定部との組をn組(n:3以上の
整数)設け、前記n組のうちの2組を、前記第1目標体
と第1目標座標測定部からなる組及び前記第2目標体と
第2目標座標測定部からなる組として用いることを特徴
とするトンネル掘削機位置検出システム。
2. The tunnel excavator position detecting system according to claim 1, wherein a relative three-dimensional positional relationship with respect to the tunnel excavator is known at any position of the tunnel excavator or near the tunnel excavator. A target body that is provided at a target position that is a position and reflects incident light in a direction opposite to the incident direction; and a target body that is provided at an observation position outside the tunnel excavator and irradiates the target body with light, and the observation position N sets (n: an integer of 3 or more) of target coordinate measuring units for measuring target coordinates, which are relative three-dimensional coordinates of the target body, are provided, and two sets of the n sets are assigned to the first set. A position detection system for a tunnel excavator, wherein the position detection system is used as a set including a target body and a first target coordinate measurement unit and a set including the second target body and a second target coordinate measurement unit.
【請求項3】 トンネル掘削機のいずれかの位置、又は
前記トンネル掘削機の近傍で前記トンネル掘削機に対す
る相対的三次元位置関係が既知の位置である第1目標位
置に設けられるとともに入射する光を入射方向と反対の
方向に反射させる第1目標体と、 前記トンネル掘削機の外部の第1観測位置に設けられる
とともに前記第1目標体に光を照射し前記第1観測位置
に対する前記第1目標体の相対的三次元座標である第1
目標座標を測定する第1目標座標測定部と、 前記トンネル掘削機のいずれかの位置、又は前記トンネ
ル掘削機の近傍で前記トンネル掘削機に対する相対的三
次元位置関係が既知の位置である第2目標位置に設けら
れるとともに入射する光を入射方向と反対の方向に反射
させる第2目標体と、 前記トンネル掘削機の外部の第2観測位置に設けられる
とともに前記第2目標体に光を照射し前記第2観測位置
に対する前記第2目標体の相対的三次元座標である第2
目標座標を測定する第2目標座標測定部と、 前記トンネル掘削機のいずれかの位置、又は前記トンネ
ル掘削機の近傍で前記トンネル掘削機に対する相対的三
次元位置関係が既知の位置である第3目標位置に設けら
れるとともに入射する光を入射方向と反対の方向に反射
させる第3目標体と、 前記トンネル掘削機の外部の第3観測位置に設けられる
とともに前記第3目標体に光を照射し前記第3観測位置
に対する前記第2目標体の相対的三次元座標である第3
目標座標を測定する第3目標座標測定部と、 前記既知値及び測定値に基き、前記トンネル掘削機の任
意位置であるトンネル掘削機位置における空間的位置情
報を算出する第2演算部を備えることを特徴とするトン
ネル掘削機位置検出システム。
3. Light that is provided at any position of the tunnel excavator or at a first target position in the vicinity of the tunnel excavator, the relative three-dimensional position of the tunnel excavator being a known position, and incident thereon. A first target body that reflects light in a direction opposite to the incident direction; and a first target body that is provided at a first observation position outside the tunnel excavator and irradiates the first target body with light to emit light to the first observation position. A first three-dimensional coordinate of the target object
A first target coordinate measuring unit that measures target coordinates, and a second position where a relative three-dimensional positional relationship with respect to the tunnel excavator is known at any position of the tunnel excavator or near the tunnel excavator. A second target body provided at a target position and reflecting incident light in a direction opposite to the incident direction; and a second target body provided at a second observation position outside the tunnel excavator and irradiating the second target body with light. A second three-dimensional coordinate of the second target relative to the second observation position;
A second target coordinate measuring unit for measuring target coordinates, and a third position where a relative three-dimensional positional relationship with the tunnel excavator is known at any position of the tunnel excavator or near the tunnel excavator. A third target body provided at a target position and reflecting incident light in a direction opposite to the incident direction; and a third target body provided at a third observation position outside the tunnel excavator and irradiating the third target body with light. A third three-dimensional coordinate of the second target relative to the third observation position;
A third target coordinate measurement unit that measures target coordinates; and a second calculation unit that calculates spatial position information at a tunnel excavator position that is an arbitrary position of the tunnel excavator based on the known value and the measured value. A tunnel excavator position detecting system.
【請求項4】 請求項3記載のトンネル掘削機位置検出
システムにおいて、 前記トンネル掘削機のいずれかの位置、又は前記トンネ
ル掘削機の近傍で前記トンネル掘削機に対する相対的三
次元位置関係が既知の位置である目標位置に設けられる
とともに入射する光を入射方向と反対の方向に反射させ
る目標体と、前記トンネル掘削機の外部の観測位置に設
けられるとともに前記目標体に光を照射し前記観測位置
に対する前記目標体の相対的三次元座標である目標座標
を測定する目標座標測定部との組をn組(n:4以上の
整数)設け、前記n組のうちの3組を、前記第1目標体
と第1目標座標測定部からなる組及び前記第2目標体と
第2目標座標測定部からなる組及び前記第3目標体と第
3目標座標測定部からなる組として用いることを特徴と
するトンネル掘削機位置検出システム。
4. The tunnel excavator position detecting system according to claim 3, wherein a relative three-dimensional positional relationship with respect to the tunnel excavator is known at any position of the tunnel excavator or near the tunnel excavator. A target body that is provided at a target position that is a position and reflects incident light in a direction opposite to the incident direction; and a target body that is provided at an observation position outside the tunnel excavator and irradiates light to the target body and irradiates the target body with the observation position. N sets (n: an integer of 4 or more) of target coordinate measuring units for measuring target coordinates, which are relative three-dimensional coordinates of the target body, are provided. It is used as a set including a target object and a first target coordinate measuring unit, a set including the second target object and a second target coordinate measuring unit, and a set including the third target object and a third target coordinate measuring unit. Tunneling machine position detection system.
【請求項5】 トンネル掘削機のいずれかの位置、又は
前記トンネル掘削機の近傍で前記トンネル掘削機に対す
る相対的三次元位置関係が既知の位置である第1目標位
置に設けられるとともに入射する光を入射方向と反対の
方向に反射させる第1目標体と、 前記トンネル掘削機の外部の第1観測位置に設けられる
とともに前記第1目標体に光を照射し前記第1観測位置
に対する前記第1目標体の相対的三次元座標である第1
目標座標を測定する第1目標座標測定部と、 前記トンネル掘削機のいずれかの位置、又は前記トンネ
ル掘削機の近傍で前記トンネル掘削機に対する相対的三
次元位置関係が既知の位置である第2目標位置に設けら
れるとともに入射する光を入射方向と反対の方向に反射
させる第2目標体と、 前記トンネル掘削機の外部の第2観測位置に設けられる
とともに前記第2目標体に光を照射し前記第2観測位置
に対する前記第2目標体の相対的三次元座標である第2
目標座標を測定する第2目標座標測定部と、 前記トンネル掘削機に設けられるとともに前記トンネル
掘削機の傾斜状態を測定する傾斜測定部を設け、 前記既知値及び測定値に基き、前記トンネル掘削機の任
意位置であるトンネル掘削機位置における空間的位置情
報を算出することを特徴とするトンネル掘削機位置検出
方法。
5. A light which is provided at any position of the tunnel excavator or at a first target position in the vicinity of the tunnel excavator, the relative three-dimensional position of the tunnel excavator being a known position, and incident thereon. A first target body that reflects light in a direction opposite to the incident direction; and a first target body that is provided at a first observation position outside the tunnel excavator and irradiates the first target body with light to emit light to the first observation position. A first three-dimensional coordinate of the target object
A first target coordinate measuring unit that measures target coordinates, and a second position where a relative three-dimensional positional relationship with respect to the tunnel excavator is known at any position of the tunnel excavator or near the tunnel excavator. A second target body provided at a target position and reflecting incident light in a direction opposite to the incident direction; and a second target body provided at a second observation position outside the tunnel excavator and irradiating the second target body with light. A second three-dimensional coordinate of the second target relative to the second observation position;
A second target coordinate measuring unit that measures target coordinates; and a tilt measuring unit that is provided in the tunnel excavator and that measures a tilt state of the tunnel excavator. The tunnel excavator based on the known value and the measured value. And calculating spatial position information at a tunnel excavator position that is an arbitrary position of the tunnel excavator.
【請求項6】 トンネル掘削機のいずれかの位置、又は
前記トンネル掘削機の近傍で前記トンネル掘削機に対す
る相対的三次元位置関係が既知の位置である第1目標位
置に設けられるとともに入射する光を入射方向と反対の
方向に反射させる第1目標体と、 前記トンネル掘削機の外部の第1観測位置に設けられる
とともに前記第1目標体に光を照射し前記第1観測位置
に対する前記第1目標体の相対的三次元座標である第1
目標座標を測定する第1目標座標測定部と、 前記トンネル掘削機のいずれかの位置、又は前記トンネ
ル掘削機の近傍で前記トンネル掘削機に対する相対的三
次元位置関係が既知の位置である第2目標位置に設けら
れるとともに入射する光を入射方向と反対の方向に反射
させる第2目標体と、 前記トンネル掘削機の外部の第2観測位置に設けられる
とともに前記第2目標体に光を照射し前記第2観測位置
に対する前記第2目標体の相対的三次元座標である第2
目標座標を測定する第2目標座標測定部と、 前記トンネル掘削機のいずれかの位置、又は前記トンネ
ル掘削機の近傍で前記トンネル掘削機に対する相対的三
次元位置関係が既知の位置である第3目標位置に設けら
れるとともに入射する光を入射方向と反対の方向に反射
させる第3目標体と、 前記トンネル掘削機の外部の第3観測位置に設けられる
とともに前記第3目標体に光を照射し前記第3観測位置
に対する前記第2目標体の相対的三次元座標である第3
目標座標を測定する第3目標座標測定部を設け、 前記既知値及び測定値に基き、前記トンネル掘削機の任
意位置であるトンネル掘削機位置における空間的位置情
報を算出することを特徴とするトンネル掘削機位置検出
方法。
6. A light which is provided at any position of the tunnel excavator or at a first target position in the vicinity of the tunnel excavator, the relative three-dimensional position of the tunnel excavator being a known position, and incident thereon. A first target body that reflects light in a direction opposite to the incident direction; and a first target body that is provided at a first observation position outside the tunnel excavator and irradiates the first target body with light to emit light to the first observation position. A first three-dimensional coordinate of the target object
A first target coordinate measuring unit that measures target coordinates, and a second position where a relative three-dimensional positional relationship with respect to the tunnel excavator is known at any position of the tunnel excavator or near the tunnel excavator. A second target body provided at a target position and reflecting incident light in a direction opposite to the incident direction; and a second target body provided at a second observation position outside the tunnel excavator and irradiating the second target body with light. A second three-dimensional coordinate of the second target relative to the second observation position;
A second target coordinate measuring unit for measuring target coordinates, and a third position where a relative three-dimensional positional relationship with the tunnel excavator is known at any position of the tunnel excavator or near the tunnel excavator. A third target body provided at a target position and reflecting incident light in a direction opposite to the incident direction; and a third target body provided at a third observation position outside the tunnel excavator and irradiating the third target body with light. A third three-dimensional coordinate of the second target relative to the third observation position;
A third target coordinate measuring unit for measuring target coordinates, wherein spatial position information at a tunnel excavator position which is an arbitrary position of the tunnel excavator is calculated based on the known value and the measured value. Excavator position detection method.
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