JP2006266897A - 管材の線形度の観察方法および計測方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 管材の線形度を観察または計測する際に、機器類を設置するスペースがない場合や、管材が小口径の場合にも適用できる簡便な方法を提供する。
【解決手段】 先受け管1a、1b、1c、1dの各継手部の内周面には、当該内周面から突出するように反射体2a、2b、2cがそれぞれ装着されており、各反射体2a、2b、2cは色分けされ、管口から各反射体2a、2b、2cを見た際に識別できるようになっている。固定治具4を用いてCCDカメラ3を管口の中心点に固定し、管口から最も近い反射体2aの中心点がCCDカメラ3の画像の中心に来るように視準する。反射体2b、2cの反射像が画像中心からどれだけシフトしているか画像解析することにより、反射体2b、2cのズレ量がわかるので、反射体2b、2cのズレ量と管口から反射体2b、2cまでの距離(既知)から、先受け管1b、1c、1dの傾斜角が計測できる。
【選択図】 図4
【解決手段】 先受け管1a、1b、1c、1dの各継手部の内周面には、当該内周面から突出するように反射体2a、2b、2cがそれぞれ装着されており、各反射体2a、2b、2cは色分けされ、管口から各反射体2a、2b、2cを見た際に識別できるようになっている。固定治具4を用いてCCDカメラ3を管口の中心点に固定し、管口から最も近い反射体2aの中心点がCCDカメラ3の画像の中心に来るように視準する。反射体2b、2cの反射像が画像中心からどれだけシフトしているか画像解析することにより、反射体2b、2cのズレ量がわかるので、反射体2b、2cのズレ量と管口から反射体2b、2cまでの距離(既知)から、先受け管1b、1c、1dの傾斜角が計測できる。
【選択図】 図4
Description
本発明は、管材を敷設する際に用いられる測量技術に関し、特に、管材全体を見渡すことができず、管材内からのみ観察または計測が可能な、例えば地中に管材を敷設する場合などに用いられる測量技術に関する。
地中に敷設される管材の線形度を計測する方法として、従来より以下の方法が知られている。
(1)トータルステーション(例えば、特許文献1参照)を使用する方法
トータルステーションは、光波測距儀と電子セオドライトを一体化し、さらに測定結果に基づいて水平距離や高度差を算出する計算機能を備えた計測器であり、計測作業の大幅な省力化を図ることができる。
(2)パイプレーザー(例えば、特許文献2参照)を使用する方法
パイプレーザーは、配管時の基準線を設定するために用いられるレーザー照射装置である。パイプの敷設開始位置に設置したパイプレーザー 本体から パイプの終端位置 に設置した ターゲットに向けて照射したレーザービームを基準線として利用する 。
(3)挿入式計測器(例えば、特許文献3参照)を使用する方法
この方法は、 ケーシング内にジャイロスコープを搭載したプローブと呼ばれる挿入式計測器を管路内に挿入することにより、管路の曲がり具合等を計測するものである。
特開平8−285578号公報 (第3−7頁、第1−7図)
特開2001−349729号公報 (第6−9頁、第1−9図)
特開平9−105627号公報 (第2−3頁、第1−3図)
(1)トータルステーション(例えば、特許文献1参照)を使用する方法
トータルステーションは、光波測距儀と電子セオドライトを一体化し、さらに測定結果に基づいて水平距離や高度差を算出する計算機能を備えた計測器であり、計測作業の大幅な省力化を図ることができる。
(2)パイプレーザー(例えば、特許文献2参照)を使用する方法
パイプレーザーは、配管時の基準線を設定するために用いられるレーザー照射装置である。パイプの敷設開始位置に設置したパイプレーザー 本体から パイプの終端位置 に設置した ターゲットに向けて照射したレーザービームを基準線として利用する 。
(3)挿入式計測器(例えば、特許文献3参照)を使用する方法
この方法は、 ケーシング内にジャイロスコープを搭載したプローブと呼ばれる挿入式計測器を管路内に挿入することにより、管路の曲がり具合等を計測するものである。
しかしながら、管を継ぎ足しながら掘削して構造物を構築する推進工法などにおいてトータルステーションを用いて計測を行う場合、トータルステーションの設置場所が掘削機の設置場所と重複するため、計測のたびに掘削機を移動させなければならないという問題がある。
また、パイプレーザーを使用した計測では、ターゲットを管内に設置しなければならないうえ、小口径の管の場合、スペースが制約され実施できない場合が多い。
さらに、挿入式計測器を用いた計測では、管に挿入する計測器自身が計測対象のため、管を直接計測していないことになり、内部公差によるガタが方向角に悪影響を及ぼすことになる。そして、挿入式計測器を管内に挿入するたびに、その誤差は累積されていく。特に土木工事の場合、水などの問題から電源を使用する計測機器の使用は難しく、複雑な機器を使うほどコストが増大する。
このようなことから、作業に当たるオペレーターが作業の合間に測定ができ、素早く次の施工作業へフィードバックできる方法の開発が求められている。
また、パイプレーザーを使用した計測では、ターゲットを管内に設置しなければならないうえ、小口径の管の場合、スペースが制約され実施できない場合が多い。
さらに、挿入式計測器を用いた計測では、管に挿入する計測器自身が計測対象のため、管を直接計測していないことになり、内部公差によるガタが方向角に悪影響を及ぼすことになる。そして、挿入式計測器を管内に挿入するたびに、その誤差は累積されていく。特に土木工事の場合、水などの問題から電源を使用する計測機器の使用は難しく、複雑な機器を使うほどコストが増大する。
このようなことから、作業に当たるオペレーターが作業の合間に測定ができ、素早く次の施工作業へフィードバックできる方法の開発が求められている。
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、管材の線形度を観察または計測する際に、機器類を設置するスペースがない場合や、管材が小口径の場合にも適用できる簡便な方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明に係る管材の線形度の観察方法は、管材の内周面から突出するように当該管材の内周面に沿って反射体を前記管材の継手部に装着した後、前記管材の一方の管口から前記反射体に向けて光を照射して、前記管口に設置した撮像機で前記反射体を撮像し、撮像画面上で前記反射体中心点のズレ量を観察することを特徴とする。
本発明では、地中などに敷設される管材を継ぎ足す際に、管材の内周面から突出するように管材継手部の内周面に沿って反射体を装着しておき、管材の一方の管口から反射体に向けて光を照射して管口に設置した撮像機で撮像し、撮像画面上で反射体中心点のズレ量を観察するだけでよいので、機器類を設置するスペースがない場合や、管材が小口径の場合にも管材の線形度を観察することができる。
本発明では、地中などに敷設される管材を継ぎ足す際に、管材の内周面から突出するように管材継手部の内周面に沿って反射体を装着しておき、管材の一方の管口から反射体に向けて光を照射して管口に設置した撮像機で撮像し、撮像画面上で反射体中心点のズレ量を観察するだけでよいので、機器類を設置するスペースがない場合や、管材が小口径の場合にも管材の線形度を観察することができる。
また、本発明に係る管材の線形度の観察方法では、前記反射体を、前記管材に内接するリング状としてもよい。
本発明では、反射体を管材に内接するリング状とすることにより、管材の中心位置を容易に観測することができる。
本発明では、反射体を管材に内接するリング状とすることにより、管材の中心位置を容易に観測することができる。
また、本発明に係る管材の線形度の計測方法は、管材の内周面から突出するように当該管材の内周面に沿って反射体を前記管材の継手部に装着した後、前記管材の一方の管口から前記反射体に向けて光を照射して、前記管口に設置した撮像機により撮像し、前記反射体中心点のズレ量と前記管口から当該反射体までの距離とから前記管材の線形度を計測することを特徴とする。
本発明では、地中などに敷設される管材を継ぎ足す際に、管材の内周面から突出するように管材継手部の内周面に沿って反射体を装着しておき、管材の一方の管口から反射体に向けて光を照射して管口に設置した撮像機で撮像し、反射体中心点のズレ量と管口から当該反射体までの距離とから管材の傾斜角が計測できるので、機器類を設置するスペースがない場合や、管材が小口径の場合にも管材の線形度を計測することができる。
本発明では、地中などに敷設される管材を継ぎ足す際に、管材の内周面から突出するように管材継手部の内周面に沿って反射体を装着しておき、管材の一方の管口から反射体に向けて光を照射して管口に設置した撮像機で撮像し、反射体中心点のズレ量と管口から当該反射体までの距離とから管材の傾斜角が計測できるので、機器類を設置するスペースがない場合や、管材が小口径の場合にも管材の線形度を計測することができる。
また、本発明に係る管材の線形度の計測方法では、前記反射体を、前記管材に内接するリング状としてもよい。
本発明では、反射体を管材に内接するリング状とすることにより、管材の中心位置を容易に計測することができる。
本発明では、反射体を管材に内接するリング状とすることにより、管材の中心位置を容易に計測することができる。
本発明では、地中などに敷設される管材を継ぎ足す際に、管材の内周面から突出するように管材継手部の内周面に沿って反射体を装着しておき、管材の一方の管口から反射体に向けて光を照射して管口に設置した撮像機で撮像し、反射体中心点のズレ量を観察または計測するだけなので、機器類を設置するスペースがない場合や、管材が小口径の場合にも管材の線形度を観察または計測することができる。
以下、本発明に係る管材の線形度の観察方法および計測方法の実施形態について図面に基づいて説明する。
ここでは一例として、トンネル工事における注入式長尺鋼管先受工法(以下、AGF工法と呼ぶ。)に本発明を適用する場合について説明する。図1はAGF工法の作業方法を示す概略図である。
AGF工法に使用する掘削機5は、水平旋回および俯仰自在なブーム6を備え、ブーム6の先端部には、全長5mを超えるガイドセル7を有している。ガイドセル7上には、先受け管(管材)1に回転打撃を加える削岩機8が備えられており、削岩機8はガイドセル7に沿って前後に移動できるようになっている。
ここでは一例として、トンネル工事における注入式長尺鋼管先受工法(以下、AGF工法と呼ぶ。)に本発明を適用する場合について説明する。図1はAGF工法の作業方法を示す概略図である。
AGF工法に使用する掘削機5は、水平旋回および俯仰自在なブーム6を備え、ブーム6の先端部には、全長5mを超えるガイドセル7を有している。ガイドセル7上には、先受け管(管材)1に回転打撃を加える削岩機8が備えられており、削岩機8はガイドセル7に沿って前後に移動できるようになっている。
AGF工法では、上記掘削機5を用いて以下の手順により先受け管1を地山Gに打設する。
先ず、先受け管1をガイドセル7上にセットし、ブーム6を動かしてガイドセル7を移動させ位置決めを行う。削孔位置が定まると、ガイドセル7を摺動させ、トンネルの壁面にガイドセル7を当接させて固定する。そして、先受け管1に削岩機8で回転と打撃を加えると同時に、送水ホース(図示省略)を介して圧送される削孔水を先受け管1先端のビット(図示省略)から噴射しながら削孔しつつ、削岩機8を前進させて地山Gに向けて先受け管1を打設する。先受け管1の打設が完了すると、モルタル等の充填材を先受け管1の中空部から注入し、先受け管1を地山Gに固定する。
通常のAGF工法では、3m程度の先受け管1を継ぎ足しながら削孔し、12m程度の施工を行う。
先ず、先受け管1をガイドセル7上にセットし、ブーム6を動かしてガイドセル7を移動させ位置決めを行う。削孔位置が定まると、ガイドセル7を摺動させ、トンネルの壁面にガイドセル7を当接させて固定する。そして、先受け管1に削岩機8で回転と打撃を加えると同時に、送水ホース(図示省略)を介して圧送される削孔水を先受け管1先端のビット(図示省略)から噴射しながら削孔しつつ、削岩機8を前進させて地山Gに向けて先受け管1を打設する。先受け管1の打設が完了すると、モルタル等の充填材を先受け管1の中空部から注入し、先受け管1を地山Gに固定する。
通常のAGF工法では、3m程度の先受け管1を継ぎ足しながら削孔し、12m程度の施工を行う。
次に、先受け管1の線形度を観察し、もしくは計測する方法について説明する。
図2は先受け管継手部の側断面図である。図2では、先受け管1bがビット側に位置しており、以下の説明では便宜的に、ビット側を「先」、その反対側を「後」と呼ぶことにする。
先受け管1a、1bは同径の鋼管であって、先端部には外周面に雄ネジ部10が形成され、後端部には内周面に雌ネジ部11がそれぞれ形成されている。先受け管1a、1b同士を接合する場合は、先受け管1bの後端部に形成された雌ネジ部11に、先受け管1aの先端部に形成された雄ネジ部10を螺挿して接合する。
本発明では、先受け管1aの雄ネジ部10を先受け管1bの雌ネジ部11に螺挿する前に、先受け管1bの雌ネジ部11の最奥に反射体2を嵌挿しておくものである。この際、反射体2が先受け管1bの内周面から僅かに突出するように、先受け管1bの内周面に沿って雌ネジ部11に嵌挿する必要がある。反射体2の突出量Dは、充填材注入の支障とならないように1mm程度とする。
図2は先受け管継手部の側断面図である。図2では、先受け管1bがビット側に位置しており、以下の説明では便宜的に、ビット側を「先」、その反対側を「後」と呼ぶことにする。
先受け管1a、1bは同径の鋼管であって、先端部には外周面に雄ネジ部10が形成され、後端部には内周面に雌ネジ部11がそれぞれ形成されている。先受け管1a、1b同士を接合する場合は、先受け管1bの後端部に形成された雌ネジ部11に、先受け管1aの先端部に形成された雄ネジ部10を螺挿して接合する。
本発明では、先受け管1aの雄ネジ部10を先受け管1bの雌ネジ部11に螺挿する前に、先受け管1bの雌ネジ部11の最奥に反射体2を嵌挿しておくものである。この際、反射体2が先受け管1bの内周面から僅かに突出するように、先受け管1bの内周面に沿って雌ネジ部11に嵌挿する必要がある。反射体2の突出量Dは、充填材注入の支障とならないように1mm程度とする。
AGF工法では、長尺削孔に対応した先端駆動式の削岩機8を用いることがある。この場合、先受け管1そのものが動力伝達管となるため、先受け管1の内部に計器類が設置できず、従来技術では測定が不可能もしくは非常に困難であった。しかし、本発明では、管内への突出量Dが1mm程度であるため、削孔性能に全く影響を与えることがない。
反射体2は、図3に示すような薄肉のリングの形をしており、再帰反射シートをリング状に裁断して使用している。この反射体2は、光の入射した方向に対して反射する特徴を有しており、管口から懐中電灯程度の光を照射することにより充分な反射像を得ることができる。
再帰反射とは、入射した光が再び入射方向へ帰る反射現象のことをいう。再帰反射シートは、再帰反射により光源方向からの視認性を高めたもので、構造的にはレンズとして作用する直径40〜90μmの微小な高屈折ガラスビーズが結合樹脂中に均一に多数配置され、シート状に形成されたものである。
再帰反射とは、入射した光が再び入射方向へ帰る反射現象のことをいう。再帰反射シートは、再帰反射により光源方向からの視認性を高めたもので、構造的にはレンズとして作用する直径40〜90μmの微小な高屈折ガラスビーズが結合樹脂中に均一に多数配置され、シート状に形成されたものである。
図4は、先受け管内に設置された反射体を観察もしくは計測している状況を示した概略図である。図4では、先受け管1d側がビット側であり、先受け管1aの後端部が管口である。
先受け管1a、1b、1c、1dの各継手部の内周面には、当該内周面から突出するように反射体2a、2b、2cがそれぞれ装着されている。各反射体2a、2b、2cはそれぞれ異なる色に色分けされており、管口から各反射体2a、2b、2cを見た際に識別できるようになっている。
固定治具4を用いてCCDカメラ(撮像機)3を管口の中心点に固定し、管口から最も近い反射体2aの中心点がCCDカメラ3の画像の中心に来るように視準する。
なお、本実施形態において使用するCCDカメラ3は、カメラレンズの外周部にライトが取り付けられているため、別途、ライトを準備する必要はないが、ライトを備えていないCCDカメラ3の場合は、反射体2a、2b、2cに向けてライト等で光を照射する必要がある。また、本実施形態では、一番手前の反射体2aに撮像画像の中心を合わせているが、これは一本目の区間は、ほぼ正確に削孔されているという前提による。
先受け管1a、1b、1c、1dの各継手部の内周面には、当該内周面から突出するように反射体2a、2b、2cがそれぞれ装着されている。各反射体2a、2b、2cはそれぞれ異なる色に色分けされており、管口から各反射体2a、2b、2cを見た際に識別できるようになっている。
固定治具4を用いてCCDカメラ(撮像機)3を管口の中心点に固定し、管口から最も近い反射体2aの中心点がCCDカメラ3の画像の中心に来るように視準する。
なお、本実施形態において使用するCCDカメラ3は、カメラレンズの外周部にライトが取り付けられているため、別途、ライトを準備する必要はないが、ライトを備えていないCCDカメラ3の場合は、反射体2a、2b、2cに向けてライト等で光を照射する必要がある。また、本実施形態では、一番手前の反射体2aに撮像画像の中心を合わせているが、これは一本目の区間は、ほぼ正確に削孔されているという前提による。
図5はCCDカメラによる映像を示した概念図であり、2a’は反射体2aの反射像、2b’は反射体2bの反射像、2c’は反射体2cの反射像である。ここで、反射体2aの中心点がCCDカメラ3の画像中心に位置するように視準しているため、反射像2a’の中心はCCDカメラによる画像中心と一致している。
反射像2b’、2c’がそれぞれ画像中心からどれだけシフトしているか画像解析することにより、反射体2b、2cのズレ量が計算できる。一方、管口から反射体2b、2cまでの距離は既知である。従って、反射体2b、2cのズレ量と管口から反射体2b、2cまでの距離から、先受け管1b、1c、1dの傾斜角が計測できる。
反射像2b’、2c’がそれぞれ画像中心からどれだけシフトしているか画像解析することにより、反射体2b、2cのズレ量が計算できる。一方、管口から反射体2b、2cまでの距離は既知である。従って、反射体2b、2cのズレ量と管口から反射体2b、2cまでの距離から、先受け管1b、1c、1dの傾斜角が計測できる。
図6は他の反射体の形状を示したものである。
反射体は先受け管の全内周に存在する必要はなく、先受け管の中心が求められればよい。そのため、図6のように、先受け管の内周面から突出するように当該先受け管の内周面に沿って、小さな反射体12を離散的に配置してもよい。
反射体は先受け管の全内周に存在する必要はなく、先受け管の中心が求められればよい。そのため、図6のように、先受け管の内周面から突出するように当該先受け管の内周面に沿って、小さな反射体12を離散的に配置してもよい。
本発明では、地山Gに打設される先受け管1を継ぎ足す際に、先受け管1の内周面から突出するように先受け管1継手部の内周面に沿って反射体2を装着しておき、先受け管1の管口から反射体2に向けて光を照射して管口に設置したCCDカメラ3で撮像し、反射体2中心点のズレ量を観察または計測するだけでよいので、機器類を設置するスペースがない場合や、先受け管1が小口径の場合にも先受け管1の線形度を観察または計測することができる。
また、本発明では、計器類を先受け管1内に挿入する必要がなく、また先受け管1内に電源を必要としないため、先受け管1の線形度を簡便に観察または計測することができる。その結果、作業に当たるオペレーターが作業の合間に測定ができ、素早く次の施工作業へフィードバックすることができる。しかも、複雑な機器を用いないため、大幅なコストダウンを図ることができる。
また、本発明では、計器類を先受け管1内に挿入する必要がなく、また先受け管1内に電源を必要としないため、先受け管1の線形度を簡便に観察または計測することができる。その結果、作業に当たるオペレーターが作業の合間に測定ができ、素早く次の施工作業へフィードバックすることができる。しかも、複雑な機器を用いないため、大幅なコストダウンを図ることができる。
以上、本発明に係る管材の線形度の観察方法の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記の実施形態では、先受け管への適用例を説明しているが、配水管など他の管材でもよいことは言うまでもない。
1、1a、1b、1c、1d 先受け管(管材)
2、2a、2b、2c、12 反射体
2a’、2b’、2c’ 反射像
3 CCDカメラ(撮像機)
4 固定治具
5 掘削機
6 ブーム
7 ガイドセル
8 削岩機
10 雄ネジ部
11 雌ネジ部
G 地山
D 突出量
2、2a、2b、2c、12 反射体
2a’、2b’、2c’ 反射像
3 CCDカメラ(撮像機)
4 固定治具
5 掘削機
6 ブーム
7 ガイドセル
8 削岩機
10 雄ネジ部
11 雌ネジ部
G 地山
D 突出量
Claims (4)
- 管材の内周面から突出するように当該管材の内周面に沿って反射体を前記管材の継手部に装着した後、前記管材の一方の管口から前記反射体に向けて光を照射して、前記管口に設置した撮像機で前記反射体を撮像し、撮像画面上で前記反射体中心点のズレ量を観察することを特徴とする管材の線形度の観察方法。
- 前記反射体は、前記管材に内接するリング状であることを特徴とする請求項1に記載の管材の線形度の観察方法。
- 管材の内周面から突出するように当該管材の内周面に沿って反射体を前記管材の継手部に装着した後、前記管材の一方の管口から前記反射体に向けて光を照射して、前記管口に設置した撮像機により撮像し、前記反射体中心点のズレ量と前記管口から当該反射体までの距離とから前記管材の線形度を計測することを特徴とする管材の線形度の計測方法。
- 前記反射体は、前記管材に内接するリング状であることを特徴とする請求項3に記載の管材の線形度の計測方法。
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