JP2008232803A - 埋設物探知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】探知装置を携帯する作業員の負担を軽減できる埋設物探知装置を提供する。
【解決手段】埋設物探知装置１０は、ロッド２０の一端に地中埋設物を検知するセンサ部３０を取り付け、ロッド２０の他端にセンサ部３０の検出値を入力する信号処理部４０を取り付けている。前記ロッド上の前記センサ部３０と前記信号処理部４０の重心を吊下げ支点としている。吊下げ支点はジョイント部６０を介して探査員の腰ベルトに結合させて、探査員の腰部で支持するとともに円弧状に走査するセンサ部３０の走査中心としている。
【選択図】図１

Description

本発明は埋設物探知装置に係り、特に探査員が携帯して地上を歩行しながら地中埋設物を探知する場合に好適な埋設物探知装置に関する。

埋設物探知装置は地中に埋設された金属品や合成樹脂品などを地表面から探知することができる。このため、各種の土木建設工事や遺跡発掘調査、さらには戦争地での地雷探知などに埋設物探知装置が利用される。探知の原理は電磁誘導法と電波法（地中レーダ）が一般に採用されている。電磁誘導法は比較的深度の浅い金属埋設物の探知に適しており、電波法（地中レーダ）は非金属埋設物や比較的深度の深い埋設物の探知に適している。

埋設物を平面的に探知する場合には、電磁コイルやアンテナを内蔵したセンサを地表面に接近させている。このときセンサと地表面の離間寸法Ｈおよび地表面に対するセンサ面の傾きθを所定の範囲に維持しながら探知しないと、センサの感度が低下して探知誤差が生じてしまう。

そこで本発明者は特許文献１において、離間寸法Ｈと傾きθを一定に維持できる埋設物探知装置を提案している。図５は従来の埋設物探知装置の構成概略を示す図である。図示のように埋設物探知装置１は、肩掛け部２を備えた人体装着部３と、人体装着部３から斜め方向に垂下し上端部を支点にして水平方向に回転可能なアーム４と、アーム４の下端に取り付けられた地中埋設物のセンサ部５を備えている。これにより探査員６は両肩に肩掛け部２を掛けて装置本体を支持し、人体装着部３から斜め方向に垂下し上端部を支点にして水平方向に回転可能なアーム４により、センサ部５を地表面と所定の離間寸法Ｈに維持するとともに、地表面に対してセンサ部５を平行に維持できる。そして探査員６がセンサ部５を円弧状に走査させながら前方移動し、センサ部５の探知信号が背中に背負った信号処理器７に送信され、探知信号が解析されて地中の埋設物の有無及び深度等の位置情報が特定できる。
特開２００６−５８２４０号公報

しかしながら従来の埋設物探知装置は、探査員は肩掛け部を利用して人体装着部、アーム、センサ部の荷重を探査員の両肩で支持するとともに、背中には重量物の信号処理器を背負う格好となる。そうすると探査員は装置本体を地上から所定距離離れた上半身で支持することになる。このため上半身に負担がかかり、長時間の作業を継続することが困難であった。

さらに前述の携帯型の埋設物探知装置は、探査員の身長によってセンサ部を取り付けたアームの取り付け位置を調整することにより、センサ部と地表面とを所定の離間寸法で維持できる。しかし、一旦、装置本体を装着すると探知作業時以外であっても所定の離間寸法が維持されるため、センサ部の先端が地面に触れて破損するおそれがある。このため、重量バランスを利用して探知作業時以外では地表面からセンサ部を所定の離間寸法よりも離しておくことが望ましい。

そこで本発明は、上記従来技術の問題点を解決するため探知装置を携帯する探査員の負担を軽減でき、センサ部と地表面との離間寸法を容易に調整可能な埋設物探知装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため本発明の埋設物探知装置は、地中埋設物を検知するセンサ部と、前記センサ部の検出値が入力する信号処理部とをロッドの両端に備え、前記ロッド上の前記センサ部と前記信号処理部の重心を吊下げ支点とし、前記吊下げ支点を探査員の腰ベルトへ接続するジョイント部とするとともに前記センサ部の走査中心としたことを特徴としている。

この場合において、前記ロッドは、地表からセンサ面の離間寸法を調整可能な伸縮機構を備えたことを特徴としている。また、前記ジョイント部は、前記ロッドを水平方向と垂直方向に揺動する２軸回転機構を備えたことを特徴としている。さらに、前記ジョイント部は、前記ロッドの水平方向の回転角度を検出するロータリエンコーダを備えたことを特徴としている。

本発明に係る埋設物探知装置は、ロッドの一端にセンサ部を取り付け、ロッドの他端に信号処理部を配置して、ロッド上のセンサ部と信号処理部のバランスの取れる位置、すなわち重心を装置本体の吊下げ支点とし、この吊下げ支点を探査員の腰部で支持するとともに、センサ部を円弧状に走査する中心としている。このため埋設物探知装置本体の重心を従来の上半身よりも低い位置となる探査員の腰部で支持することができ、長時間の作業であっても疲労が少ない。またロッド上のセンサ部と信号処理部の重心を装置本体の吊下げ支点としているのでセンサ部を容易に走査させることができる。従来のように探査員が信号処理部を背負うことがないので、長時間の作業であっても疲労が少ない。またロッド上のセンサ部と信号処理部の重心を装置本体の吊下げ支点としているので探査員がハンドルから手を離すとセンサ部が地表面から離間する。このためセンサ部が地表面に接触して破損するおそれがない。

また、本発明に係る埋設物探知装置は、ロッドの全長を任意に調整可能な伸縮機構を備えている。このため探査員の身長に応じてセンサ部と地表との離間寸法を容易に調整するとともに、ハンドルを把持してセンサ部を走査し易いロッドの傾斜角度にすることができる。

また、本発明に係る埋設物探知装置は、ロッドの吊下げ支点を探査員の腰ベルトへカプラによるワンタッチで接続するジョイント部を備えている。このためロッドは水平方向と垂直方向に揺動する。すなわちロッドの吊下げ支点においてロッドのヨーイング又はピッチング操作が可能となる。よって探査作業時の探査員の移動あるいは地表面の凹凸によってセンサ部に作用する振動を抑制することができる。またセンサ部を地面と平行を保ちながら移動させることができ、移動方向の正確な位置パルスが得られるなど操作性が良くなる。

ジョイント部はロッドの水平方向の回転角度を検知するロータリエンコーダを備えている。このためロッドの吊下げ支点を中心として円弧状に操作するセンサ部の移動距離及び位置の検出が可能となり、地中埋設物の位置や形状の特定が容易になる。

以下に本発明の埋設物探知装置の実施形態を添付の図面を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明の埋設物探知装置の構成概略を示す図である。図２は埋設物探知装置の平面図である。図示のように埋設物探知装置１０は、主にロッド２０、センサ部３０、信号処理部４０、表示部５０、ジョイント部６０から構成されている。

ロッド２０は、小径と大径のロッドの組み合わせからなる。小ロッド２４は大ロッド２２よりも僅かに直径が小さく形成してあり、大ロッド２２の内部に小ロッド２４を挿入してある。大ロッド２２の先端には、締め付け部２６があり、大ロッド２２から伸縮可能に突出させた小ロッド２４を任意の位置で固定することができる。すなわち図２の矢印Ｆに示すように小ロッド２４の伸縮によって、ロッド２０の全長を任意に調整することができる。またロッド２０の内部には後述するセンサ部３０と信号処理部４０を電気的に接続する配線２８が通じている。

センサ部３０は、大ロッド２２から伸長した小ロッド２４の先端に取り付けている。センサ部３０は、小ロッド２４の先端に設けた取り付け角度を任意に調整可能な接続部３２を介して取り付けている。センサ部３０は、磁気センサと電波センサの組み合わせからなり、一例として中央部に磁気センサを配置し、磁気センサの外周を囲むように電波センサを磁気センサと同一平面上に配置している。実施形態のセンサ部３０は上面を接続部３２に固定し、下面にセンサを備えている。探査誤差を少なくするためセンサ面と地表面は平行度を維持する必要がある。よってセンサ面は地面に対して平行となるように接続部３２でセンサ部３０の取り付け角度を調整している。

信号処理部４０は小ロッド２４が伸縮する大ロッド２２の端部と反対側の端部に取り付けている。信号処理部４０は、センサ部３０に内蔵されたセンサのコントローラ、計測用コンピュータ、バッテリ、メモリなどからなる。信号処理部４０は、前記センサ部３０と配線２８を介して電気的に接続している。

表示部５０は、ロッド２０の中央部からロッド長手方向と直行する方向に分岐した分岐ロッド５２の端部に取り付けている。表示部５０は信号処理部４０と配線５６を介して電気的に接続し、信号処理部４０の処理結果を表示するモニタである。表示部５０は角度調整部５１を介して分岐ロッド５２に取り付けてあり、表示角度を任意に調整可能としている。

ハンドル５４は、前記表示部５０とともに分岐ロッド５２の端部に形成してある。ハンドル５４はＵ字状に形成し、図１に示すようにＵ字の両端を探査員６が両手で把持する。ハンドル５４の一方には装置本体の電源スイッチを取り付けてある。ハンドル５４は把持角度を任意に調整可能に分岐ロッド５２に取り付けている。

またロッド２０にはジョイント部６０を取り付けている。図１に示すようにジョイント部６０は、埋設物探知装置１０を探査員６のハーネス６６に固定するものであり、ロッド２０の一端に取り付けたセンサ部３０と、ロッド２０の他端に取り付けた信号処理部４０の重心に配置している。本実施形態ではジョイント部６０を信号処理部４０と分岐ロッド５２の間のロッド２０上に取り付けてある。図３は埋設物探知装置のジョイント部の説明図である。ジョイント部６０は、ソケット６２とプラグ６４の嵌め合わせからなる。ソケット６２は図３（１）に示すようにロッド２０の長手方向と直行する方向であって同一平面上に突出させて取り付けている。なおソケット部６２のロッド２０への取り付け位置は任意に調整できるようにしている。一方プラグ６４は、探査員６の着用するハーネス６６の腰ベルト６７側に取り付けている。

腰ベルト６７には支持具７０が取り付けてある。支持具７０には回転シャフト７２を取り付けてあり、回転シャフト７２は軸心を鉛直方向に沿って配置し、両端を支持具７０の抑え金具７４に回転可能に接続している。回転シャフト７２の中央にはプラグ６４の軸心が水平方向に突出するように固定されている。回転シャフト７２は図３（２）の矢印Ａに示すようにプラグ６４を水平方向に回転可能に支持具７０に取り付けている。

またソケット６２とプラグ６４は、図３（３）に示すようにプラグ６４の外周面に形成した凹部にソケット６２の内周面に形成したボールが係止する。これによりソケット６２はプラグ６４の軸心を中心に外周面を回転できる。

プラグ６４の回転シャフト７２にはロータリエンコーダ８０を取り付けている。ロータリエンコーダ８０は信号処理部４０に配線を介して電気的に接続している。ロータリエンコーダ８０は、回転シャフト７２の回転角度、すなわち支持具７０の回転シャフト７２を軸心として円弧状に揺動するロッド２０の回転角度を検出している。これによりロッド２０の先端に設けたセンサ部３０の移動距離及び位置を計測することができる。

次に上記埋設物探知装置を用いた埋設物の使用方法について以下説明する。探査員６は埋設物探知装置１０のロッド２０の側面に取り付けたジョイント部６０のソケット６２を、着用したハーネス６６の腰ベルト６７のプラグ６４に嵌め合わせて、装置本体をハーネス６６の腰ベルト６７に固定する。このときロッド２０のソケット６２の取り付け位置を調整してジョイント部６０を小ロッド２４先端のセンサ部３０と大ロッド２２後端の信号処理部４０のバランスがとれる吊下げ支点に取り付けているため、探査員６の腰ベルト付近の安定した位置で装置本体を支持することができる。

センサ部３０と信号処理部４０のバランスは、センサ部３０がやや上方に傾くように設定するとよい。これにより探査員６が通常ハンドル５４から手を離した場合には、信号処理部４０の重量によってセンサ部３０が地上面から上方に離れるため、センサ部３０が地上面に接触することがなく、センサ部３０を破損するおそれがない。

そして探査員６の身長に応じて、大ロッド２２から突出する小ロッド２４の長さを、センサ部２０の下面と地表面の離間寸法が好ましい値（例えば３ｃｍ）であって、探査員がハンドル５４を把持してセンサ部３０を走査し易いロッドの傾斜角度になるように調整する。長さ調整した後、大ロッド２２の先端の締め付け部２６で小ロッド２４を任意の位置で固定する。なお小ロッド２４の伸縮によってセンサ部３０と信号処理部４０のバランスが崩れた場合には、再度ロッド２０とソケット６２の取り付け位置を調整し、センサ部３０がやや上方に傾くように設定するとよい。

また、探査員６の腰ベルト６７に埋設物探知装置１０を固定した際、ロッド２０先端のセンサ部３０の下面が地表面と平行となるように接続部３２でセンサ部３０の取り付け角度を調整する。

次に、探査員６はハンドル５４を把持して、一方のハンドル端部に設けた電源スイッチをオンにして、センサ部３０及びロータリエンコーダ８０を信号処理部４０と電気的に接続する。探査員６は信号処理部４０から発信された処理結果を表示部５０により確認することができる。

上述の準備を終えた後に、探査員６は探知操作を実行する。図４は探知操作の軌跡を例示する説明図である。図中、位置ａは最初のロッドの支点、すなわち支持具の回転シャフトの中心であり、探査員６はまずセンサ部３０により探知をａ１点から開始する。探査員６がハンドルによって右回転させると、ハンドルと一体化したセンサ部３０は半径ｒの円弧を描いて、地表面を走査する。センサ部３０がａ１点から１８０度、移動したａ２点で操作を停止し、半周分の走査が終わる。次に、探査員６はセンサ部３０のセンシング有効直径分だけ矢印Ｘ方向に前進し、回転シャフトの中心を位置ｂに進めると、センサ部３０がｂ１点から１８０度移動してｂ２点に至り、次の半周分の走査が終わる。以下、同様の探知操作を繰り返すことによって、回転シャフトの中心を位置ａ，ｂ，ｃ，………の順に進めつつ、センサ部３０をａ１、ａ２，ｂ１，ｂ２，ｃ１，ｃ２，………の順に走査させることによって、走査有効幅Ｙに前進距離Ｘを乗じた面積の探知を効率良く行なうことができる。

このときロッドの吊下げ支点を探査員の腰ベルトへ２軸回転で接続するジョイント部によって、ロッドの吊下げ支点においてロッドのヨーイング又はピッチング操作が可能となる。よって探査作業時の地表面の凹凸によってセンサ部に作用する振動を抑制することができる。

センサ部３０の走査過程では、センサ部３０から常時探知信号が信号処理部４０に送信される。同時に、回転シャフト７２に取り付けたロータリエンコーダ８０からは回転シャフト７２の回転角度、すなわちロッド２０の回転角度信号が信号処理部４０に送信される。信号処理部４０ではセンサ部３０からの探知信号を解析して地中埋設物の有無、及び当該埋設物の深度を探知する。また、ロータリエンコーダ８０からの回転角度信号に基づいてセンサ部３０の平面的な位置を特定する。また、埋設物の探知信号が回転シャフト７２の回転角度範囲で持続的に計測される場合には、信号処理部４０ではデータ処理によって当該埋設物の大きさや形状を特定することができる。信号処理部４０はこれらの探知結果を内部のメモリに保存蓄積するとともに、探知結果の一部を表示部５０に出力する。例えば、地中埋設物の存在がセンサ部３０からの探知信号によって確認された場合には、探査員６は確認位置近傍をセンサ部３０で精査できる。精査結果を直ちに表示部５０に表示すれば、平面的な拡がりを持った地中埋設物の大きさや形状の特定が容易になる。なお、信号処理部４０又はセンサ部３０にＧＰＳ（global positioning system）を搭載すれば、地中埋設物の絶対位置の特定が可能となる。

なおジョイント部の構造は、本実施形態ではプラグ及びソケットの嵌合で説明したが、回転シャフトが回転可能に探査員の腰ベルトに埋設物探知装置のロッドを固定できれば、このほかにも、ピン結合などの締結手段であってもよい。
また本実施形態では信号処理部の処理結果は表示部で表示するように構成したが、このほか音声による出力で埋設物の位置を特定するようにしても良い。

本発明の埋設物探知装置の構成概略図である。 埋設物探知装置の平面図である。 埋設物探知装置のジョイント部の説明図である。 探知操作の軌跡を例示する説明図である。 従来の埋設物探知装置の構成概略を示す図である。

符号の説明

１………埋設物探知装置、２………肩掛け部、３………人体装着部、４………アーム、５………センサ部、６………探査員、１０………埋設物探知装置、２０………ロッド、２２………大ロッド、２４………小ロッド、２６………締め付け部、２８………配線、３０………センサ部、３２………接続部、４０………信号処理部、５０………表示部、５１………角度調整部、５２………分岐ロッド、５４………ハンドル、５６………配線、６０………ジョイント部、６２………ソケット、６４………プラグ、６６………ハーネス、６７………腰ベルト、７０………支持具、７２………回転シャフト、８０………ロータリエンコーダ。

Claims (4)

1. 地中埋設物を検知するセンサ部と、前記センサ部の検出値が入力する信号処理部とをロッドの両端に備え、
   前記ロッド上の前記センサ部と前記信号処理部の重心を吊下げ支点とし、前記吊下げ支点を探査員の腰ベルトへ接続するジョイント部とするとともに前記センサ部の走査中心としたことを特徴とする埋設物探知装置。
2. 前記ロッドは、地表からセンサ面までの離間寸法を調整可能な伸縮機構を備えたことを特徴とする請求項１に記載の埋設物探知装置。
3. 前記ジョイント部は、前記ロッドを水平方向と垂直方向に揺動する２軸回転機構を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の埋設物探知装置。
4. 前記ジョイント部は、前記ロッドの水平方向の回転角度を検出するロータリエンコーダを備えたことを特徴とする請求項３に記載の埋設物探知装置。

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