JP3090371B2 - 位置測定装置及びこれを用いた位置測定方法 - Google Patents
位置測定装置及びこれを用いた位置測定方法Info
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- JP3090371B2 JP3090371B2 JP04084189A JP8418992A JP3090371B2 JP 3090371 B2 JP3090371 B2 JP 3090371B2 JP 04084189 A JP04084189 A JP 04084189A JP 8418992 A JP8418992 A JP 8418992A JP 3090371 B2 JP3090371 B2 JP 3090371B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、シールド機や推進機等
の掘削機或いは手掘りによって曲線施工された坑道の羽
口位置等を検出する位置測定技術に関する。
の掘削機或いは手掘りによって曲線施工された坑道の羽
口位置等を検出する位置測定技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】シールド工事や推進工事等の隨道工事、
特に曲線を含む工事においては、先端の羽口位置を的確
に掴むことが施工精度を向上させる上で最も重要であ
り、このため従来より種々の測量方法が採られている。
特に曲線を含む工事においては、先端の羽口位置を的確
に掴むことが施工精度を向上させる上で最も重要であ
り、このため従来より種々の測量方法が採られている。
【０００３】このような方法のうち最も基本的なもの
は、坑内にトランシットを据え付け、この据え付け位置
と、坑内に設置した複数の節点及び羽口に設けたターゲ
ットの位置を測量し、トランシット、節点及びターゲト
の距離及び角度から羽口の位置を算出する方法である。
は、坑内にトランシットを据え付け、この据え付け位置
と、坑内に設置した複数の節点及び羽口に設けたターゲ
ットの位置を測量し、トランシット、節点及びターゲト
の距離及び角度から羽口の位置を算出する方法である。
【０００４】しかしながら、このような方法は、時間が
かかるばかりでなく、多数の人員（通常４人以上）を必
要とし、また測量精度も充分なものとは言えない。特
に、管径が小さなものになると、身動きが自由に採れず
作業性が著しく悪くなるという問題がある。
かかるばかりでなく、多数の人員（通常４人以上）を必
要とし、また測量精度も充分なものとは言えない。特
に、管径が小さなものになると、身動きが自由に採れず
作業性が著しく悪くなるという問題がある。
【０００５】そこで、このような問題点を解消したもの
として、特開昭６３−２３１２０９号公報には、作業の
省力化と測量精度の向上を可能にした計測装置が開示さ
れている。
として、特開昭６３−２３１２０９号公報には、作業の
省力化と測量精度の向上を可能にした計測装置が開示さ
れている。
【０００６】この計測装置は、鉛直軸を中心に回転可能
に設けられたレーザ発振器と、レーザ光を受けたときに
受光信号を出す受光器と、同受光器からの受光信号によ
ってレーザ発振器の回転角から掘削位置測定装置と両側
点の交差角度を読み取る回転角度読取器を備えたもので
ある。
に設けられたレーザ発振器と、レーザ光を受けたときに
受光信号を出す受光器と、同受光器からの受光信号によ
ってレーザ発振器の回転角から掘削位置測定装置と両側
点の交差角度を読み取る回転角度読取器を備えたもので
ある。
【０００７】同装置はトンネル内の複数の節点に設置さ
れ、各装置からレーザ光を照射及び受光して、各節点の
交差角度を観測することができ、これによって曲線状に
設置された坑道先端の掘削機の位置を迅速に測定するこ
とができる。
れ、各装置からレーザ光を照射及び受光して、各節点の
交差角度を観測することができ、これによって曲線状に
設置された坑道先端の掘削機の位置を迅速に測定するこ
とができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報に開示された装置は、トンネル内の複数の節点に設置
される装置毎にレーザ発振器が必要であり、このため、
装置全体が複雑且つ高価なものとなり、このことが位置
測定装置の普及化の阻害要因となっている。
報に開示された装置は、トンネル内の複数の節点に設置
される装置毎にレーザ発振器が必要であり、このため、
装置全体が複雑且つ高価なものとなり、このことが位置
測定装置の普及化の阻害要因となっている。
【０００９】本発明が解決すべき課題は、比較的簡単な
装置で、曲線設置されたシールド機や推進機等の羽口位
置を迅速かつ精度良く測定することのできる位置測定装
置、及びこれを用いた位置測定方法を得ることにある。
装置で、曲線設置されたシールド機や推進機等の羽口位
置を迅速かつ精度良く測定することのできる位置測定装
置、及びこれを用いた位置測定方法を得ることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の位置測定装置
は、光波測距器の射出レーザ光を該光波測距器に反射さ
せる反射体と前記レーザ光を屈曲して導光する光学手段
とを有する光学手段組立体と、該光学手段組立体を水平
面上を旋回させる駆動手段と、前記光学手段組立体の旋
回角度を検出する角度検出手段とを備えることによって
上記課題を解決したものである。
は、光波測距器の射出レーザ光を該光波測距器に反射さ
せる反射体と前記レーザ光を屈曲して導光する光学手段
とを有する光学手段組立体と、該光学手段組立体を水平
面上を旋回させる駆動手段と、前記光学手段組立体の旋
回角度を検出する角度検出手段とを備えることによって
上記課題を解決したものである。
【００１１】ここで、同装置において、前記光学手段組
立体を水平状態に維持する水平維持機構を備えたり、ま
た、光学手段組立体を、直角プリズムとダハプリズムと
からなるものとすることができる。また、レール上を走
行可能な走行手段を備えたものとすることもできる。
立体を水平状態に維持する水平維持機構を備えたり、ま
た、光学手段組立体を、直角プリズムとダハプリズムと
からなるものとすることができる。また、レール上を走
行可能な走行手段を備えたものとすることもできる。
【００１２】また、本発明の位置測定方法は、立坑内に
設置した光波測距器からの射出レーザ光で曲線設置され
た坑道先端の羽口位置を測定する方法であって、坑内に
見通しのきく折れ線状に結んだ複数の節点に、光波測距
器の射出レーザ光を該光波測距器に反射させる反射体と
前記レーザ光を屈曲して導光する光学手段とを有する光
学手段組立体と、該光学手段組立体を水平面上を旋回さ
せる駆動手段と、前記光学手段組立体の旋回角度を検出
する角度検出手段とを備えた位置測定装置、及び先端の
羽口にはレーザ光を反射させる反射体をそれぞれ設置
し、設置した光波測距器から射出レーザ光を、立坑側の
節点に設けた第１の位置測定装置の光学手段組立体の反
射体に反射させて、同光波測距器と第１の位置測定装置
の距離を測定し、次いで、同第１の位置測定装置の光学
手段組立体を水平面上で旋回させて、同第１の位置測定
装置の光学手段組立体で屈曲されたレーザ光を第２の位
置測定装置の光学手段組立体に導き、同第２の位置測定
装置の光学手段組立体と第１の節点を経由する前記光波
測距器との距離を測定するとと共に、前記第１の節点の
レーザ光の屈曲角度を測定し、さらに、これら作業を各
節点毎に繰り返し、最後に羽口に設けた反射体にレーザ
光を反射させて、羽口の反射体と光波測距器との間の折
れ線の距離及び節点の屈曲角度を測定し、上記各節点間
の距離及び屈曲角度のデータを演算して羽口位置を測定
することを特徴とする。
設置した光波測距器からの射出レーザ光で曲線設置され
た坑道先端の羽口位置を測定する方法であって、坑内に
見通しのきく折れ線状に結んだ複数の節点に、光波測距
器の射出レーザ光を該光波測距器に反射させる反射体と
前記レーザ光を屈曲して導光する光学手段とを有する光
学手段組立体と、該光学手段組立体を水平面上を旋回さ
せる駆動手段と、前記光学手段組立体の旋回角度を検出
する角度検出手段とを備えた位置測定装置、及び先端の
羽口にはレーザ光を反射させる反射体をそれぞれ設置
し、設置した光波測距器から射出レーザ光を、立坑側の
節点に設けた第１の位置測定装置の光学手段組立体の反
射体に反射させて、同光波測距器と第１の位置測定装置
の距離を測定し、次いで、同第１の位置測定装置の光学
手段組立体を水平面上で旋回させて、同第１の位置測定
装置の光学手段組立体で屈曲されたレーザ光を第２の位
置測定装置の光学手段組立体に導き、同第２の位置測定
装置の光学手段組立体と第１の節点を経由する前記光波
測距器との距離を測定するとと共に、前記第１の節点の
レーザ光の屈曲角度を測定し、さらに、これら作業を各
節点毎に繰り返し、最後に羽口に設けた反射体にレーザ
光を反射させて、羽口の反射体と光波測距器との間の折
れ線の距離及び節点の屈曲角度を測定し、上記各節点間
の距離及び屈曲角度のデータを演算して羽口位置を測定
することを特徴とする。
【００１３】
【作用】本発明の位置測定装置においては、光波測距器
の射出レーザ光を、前記光波測距器に反射させる反射体
と前記レーザ光を屈曲しさらに導光させる光学手段組立
体を備えており、このため立坑内に設置された光波測距
器からの射出レーザ光を反射体に反射させて、光波測距
器と光学手段組立体との距離の測定が可能となる。また
同装置を水平面上を旋回させて、レーザ光を屈曲して導
光させることによって、入射されたレーザ光を羽口側に
設けた反射体に照射させることができる。これと、光学
手段組立体の旋回角度の検出装置とによって、光波測距
器から照射されたレーザ光のみで各節点間の距離及び各
節点でのレーザ光の屈曲角度を測定することができるよ
うになる。そして、これら距離及び角度のデータから羽
口の位置を算出することができる。
の射出レーザ光を、前記光波測距器に反射させる反射体
と前記レーザ光を屈曲しさらに導光させる光学手段組立
体を備えており、このため立坑内に設置された光波測距
器からの射出レーザ光を反射体に反射させて、光波測距
器と光学手段組立体との距離の測定が可能となる。また
同装置を水平面上を旋回させて、レーザ光を屈曲して導
光させることによって、入射されたレーザ光を羽口側に
設けた反射体に照射させることができる。これと、光学
手段組立体の旋回角度の検出装置とによって、光波測距
器から照射されたレーザ光のみで各節点間の距離及び各
節点でのレーザ光の屈曲角度を測定することができるよ
うになる。そして、これら距離及び角度のデータから羽
口の位置を算出することができる。
【００１４】
【実施例】図１は本発明の位置測定装置の一実施例を示
す縦断面図である。
す縦断面図である。
【００１５】同測定装置１は、推進管天井のグラウト孔
に螺合可能な取付ネジ２を有し、この取付ネジ２に下方
が開放されたフレーム３が固着されている。４はフレー
ム３の下端に取付けられたジンバルで、このジンバル４
によって装置本体５が略垂直状態に吊り下げられる。
に螺合可能な取付ネジ２を有し、この取付ネジ２に下方
が開放されたフレーム３が固着されている。４はフレー
ム３の下端に取付けられたジンバルで、このジンバル４
によって装置本体５が略垂直状態に吊り下げられる。
【００１６】装置本体５は、レーザ光の入導光用の透明
なガラス窓６ａを有するケース６によって覆われてお
り、内部にはプリズム組立体７が回転円板８上に旋回可
能に設けられている。
なガラス窓６ａを有するケース６によって覆われてお
り、内部にはプリズム組立体７が回転円板８上に旋回可
能に設けられている。
【００１７】回転円板８の下方には、モータコイル９が
設けられており、このモータコイル９により生じる渦電
流によって、回転円板８及びプリズム組立体７を、任意
角度旋回させることができる。
設けられており、このモータコイル９により生じる渦電
流によって、回転円板８及びプリズム組立体７を、任意
角度旋回させることができる。
【００１８】また同回転円板８の外周下部にはロータリ
ーエンコーダの読み取り用縞状パターン８ａが形成さ
れ、さらにこのパターン８ａに対向して読取用のセンサ
８ｂが配置され、縞状パターン８ａを形成した回転円板
８とセンサ８ｂとで角度読取装置としてのロータリーエ
ンコーダを構成している。これによって、プリズム組立
体７の正確な旋回角度を読み取ることができる。
ーエンコーダの読み取り用縞状パターン８ａが形成さ
れ、さらにこのパターン８ａに対向して読取用のセンサ
８ｂが配置され、縞状パターン８ａを形成した回転円板
８とセンサ８ｂとで角度読取装置としてのロータリーエ
ンコーダを構成している。これによって、プリズム組立
体７の正確な旋回角度を読み取ることができる。
【００１９】なお、これらモータコイル９及びセンサ８
ｂは、後述する処理ユニットに接続されており、この処
理ユニットによってモータの駆動が制御され、また距離
や角度等の観測データが演算処理される。
ｂは、後述する処理ユニットに接続されており、この処
理ユニットによってモータの駆動が制御され、また距離
や角度等の観測データが演算処理される。
【００２０】回転円板８の上下には、それぞれ端部に球
部を有する玉軸受１０，１１が設けられ、上部の玉軸受
１０は、ケース６に一体に形成した支持部６ｂに揺動可
能に取付けられ、また下部の玉軸受１１には、水平維持
機構を構成する重錘１２が揺動可能に吊り下げられてい
る。この重錘１２と上下の玉軸受１０，１１とによっ
て、レーザ光を入反射するプリズム組立体７を常時水平
状態に維持することができる。
部を有する玉軸受１０，１１が設けられ、上部の玉軸受
１０は、ケース６に一体に形成した支持部６ｂに揺動可
能に取付けられ、また下部の玉軸受１１には、水平維持
機構を構成する重錘１２が揺動可能に吊り下げられてい
る。この重錘１２と上下の玉軸受１０，１１とによっ
て、レーザ光を入反射するプリズム組立体７を常時水平
状態に維持することができる。
【００２１】また、重錘１２は、鉛ケース１３内のオイ
ル１３ａに浸した状態で取付けられ、これによって重錘
の振動がダンピングされている。１３ｂはオイル１３ａ
の漏れを防ぐために設けたラッテクス薄膜の隔膜であ
る。
ル１３ａに浸した状態で取付けられ、これによって重錘
の振動がダンピングされている。１３ｂはオイル１３ａ
の漏れを防ぐために設けたラッテクス薄膜の隔膜であ
る。
【００２２】図２は位置測定装置１に内蔵したプリズム
組立体７の一例を示し、同プリズム組立体７は、光波測
距器の射出レーザ光を光波測距器に反射させる反射体と
しての直角プリズム１４部分と、レーザ光を屈曲させて
先の位置測定装置に導光させるダブプリズム１５部分と
を一体に形成したものである。
組立体７の一例を示し、同プリズム組立体７は、光波測
距器の射出レーザ光を光波測距器に反射させる反射体と
しての直角プリズム１４部分と、レーザ光を屈曲させて
先の位置測定装置に導光させるダブプリズム１５部分と
を一体に形成したものである。
【００２３】このプリズム組立体７によると、図３のレ
ーザ光の屈曲・反射状況の模式図に示すように、直角プ
リズム１４のダハ面１４ｂをレーザ光の入射方向に正対
させると、直角プリズム１４の面１４ａ側から入射した
レーザ光Ａは、ダハ面１４ｂでレーザ光の入射方向へと
反射される。また、このプリズム組立体７を水平に９０
°旋回させると、ダブプリズム１５の入射面１５ａから
レーザ光Ｂが入射し、同ダブプリズム１５内を屈曲し反
射面１５ｂで反射して出射面１５ｃから出射することと
なる。
ーザ光の屈曲・反射状況の模式図に示すように、直角プ
リズム１４のダハ面１４ｂをレーザ光の入射方向に正対
させると、直角プリズム１４の面１４ａ側から入射した
レーザ光Ａは、ダハ面１４ｂでレーザ光の入射方向へと
反射される。また、このプリズム組立体７を水平に９０
°旋回させると、ダブプリズム１５の入射面１５ａから
レーザ光Ｂが入射し、同ダブプリズム１５内を屈曲し反
射面１５ｂで反射して出射面１５ｃから出射することと
なる。
【００２４】図３において入射角４５°で入射面１５ａ
からダブプリズム１５内へ入射したレーザ光Ｂは屈曲及
び反射し、ダブプリズム１５の出射面１５ｃから、レー
ザ光Ｂの延長線上を出射することとなる。ここで、例え
ばＯ点を中心としてプリズム組立体７をα＝１９°旋回
させると、破線で示すように、出射したレーザ光Ｃは、
レーザ光Ｂに対して２α＝３８°だけ方向を変換するこ
ととなる。このように、プリズム組立体７を適宜旋回さ
せることによって、光波測距器から射出されたレーザ光
を目的方向へと屈曲させることができる。
からダブプリズム１５内へ入射したレーザ光Ｂは屈曲及
び反射し、ダブプリズム１５の出射面１５ｃから、レー
ザ光Ｂの延長線上を出射することとなる。ここで、例え
ばＯ点を中心としてプリズム組立体７をα＝１９°旋回
させると、破線で示すように、出射したレーザ光Ｃは、
レーザ光Ｂに対して２α＝３８°だけ方向を変換するこ
ととなる。このように、プリズム組立体７を適宜旋回さ
せることによって、光波測距器から射出されたレーザ光
を目的方向へと屈曲させることができる。
【００２５】このようにプリズム組立体７を使用して、
直角プリズム１４からの反射光が照射元に反射された位
置を基準にすれば、ダハプリズム１５で屈曲した導光が
次の目的物に到達したときの入射光と出射光の角度差を
読取ることができる。
直角プリズム１４からの反射光が照射元に反射された位
置を基準にすれば、ダハプリズム１５で屈曲した導光が
次の目的物に到達したときの入射光と出射光の角度差を
読取ることができる。
【００２６】即ち、図４（ａ）に示すように、プリズム
組立体７の直角プリズム１４からの反射光が、光波測距
器５４からの射出レーザ光が光波測距器５４に反射され
た位置を原点として記憶する。次いで、同（ｂ）に示す
ように、この原点からプリズム組立体７がα°回転した
位置で、羽口側に設置した測定装置のプリズム組立体
７’の直角プリズム１４’からレーザ光が反射し、プリ
ズム組立体７のダブプリズム１５を通り、光波測距器５
４に入射したとする。この場合、プリズム組立体７の入
射光と出射光の角度差θはθ＝２（α°−９０°）で現
すことができる。この演算式を光波測距器５４の処理ユ
ニットに組み込んでおくことによって、回転角度αから
入射光と出射光の角度差θを算出することができる。
組立体７の直角プリズム１４からの反射光が、光波測距
器５４からの射出レーザ光が光波測距器５４に反射され
た位置を原点として記憶する。次いで、同（ｂ）に示す
ように、この原点からプリズム組立体７がα°回転した
位置で、羽口側に設置した測定装置のプリズム組立体
７’の直角プリズム１４’からレーザ光が反射し、プリ
ズム組立体７のダブプリズム１５を通り、光波測距器５
４に入射したとする。この場合、プリズム組立体７の入
射光と出射光の角度差θはθ＝２（α°−９０°）で現
すことができる。この演算式を光波測距器５４の処理ユ
ニットに組み込んでおくことによって、回転角度αから
入射光と出射光の角度差θを算出することができる。
【００２７】また、プリズム組立体７からの出射が先に
配置されたプリズム組立体７’の直角プリズム１４’で
反射され、プリズム組立体７で正確に受光できる相対的
位置関係は、それぞれの測定装置７，７’を速度を異な
らせて回転し、光波測距器５４からの射出レーザ光が光
波測距器５４に入射した瞬間の角度を処理ユニットで記
憶することによって知ることができる。なお、図５に示
すように、プリズム７で屈曲されるレーザ光の見掛けの
屈曲点ＣはＣ’に移動するため、Ｃ及びＣ’の位置関係
を予め測定し、演算回路に補正式を組み込むことが必要
である。
配置されたプリズム組立体７’の直角プリズム１４’で
反射され、プリズム組立体７で正確に受光できる相対的
位置関係は、それぞれの測定装置７，７’を速度を異な
らせて回転し、光波測距器５４からの射出レーザ光が光
波測距器５４に入射した瞬間の角度を処理ユニットで記
憶することによって知ることができる。なお、図５に示
すように、プリズム７で屈曲されるレーザ光の見掛けの
屈曲点ＣはＣ’に移動するため、Ｃ及びＣ’の位置関係
を予め測定し、演算回路に補正式を組み込むことが必要
である。
【００２８】図６（ａ）〜（ｃ）は、直角プリズムとダ
ハプリズムとからなるプリズム組立体の他の構成例を示
し、（ａ）に示すプリズム組立体は、ダハプリズム１５
と並べて直角プリズム１４を配置したもの、（ｂ）に示
すプリズム組立体は、ダブプリズム１５の反射面を直角
プリズム１４のダハ面１４ｂで行うようにしたものであ
る。また（ｃ）に示すプリズム組立体は、（ｂ）に示す
ダハプリズム１５の入射面１５ａを、直角プリズム１４
側までカットしたもので、レーザ光の入射範囲をより広
くすることができる。このようにプリズム組立体７とし
ては、レーザ発振器から射出されたレーザ光を光波測距
器に反射させる反射体と、入射したレーザ光を屈曲させ
て、次の測定装置に導光する光学手段とを有するもので
あれば、各種構造のものが使用可能である。また必ずし
もプリズムを用いずに、鏡を組み合わせて反射及び屈曲
が可能なようにすることもできる。
ハプリズムとからなるプリズム組立体の他の構成例を示
し、（ａ）に示すプリズム組立体は、ダハプリズム１５
と並べて直角プリズム１４を配置したもの、（ｂ）に示
すプリズム組立体は、ダブプリズム１５の反射面を直角
プリズム１４のダハ面１４ｂで行うようにしたものであ
る。また（ｃ）に示すプリズム組立体は、（ｂ）に示す
ダハプリズム１５の入射面１５ａを、直角プリズム１４
側までカットしたもので、レーザ光の入射範囲をより広
くすることができる。このようにプリズム組立体７とし
ては、レーザ発振器から射出されたレーザ光を光波測距
器に反射させる反射体と、入射したレーザ光を屈曲させ
て、次の測定装置に導光する光学手段とを有するもので
あれば、各種構造のものが使用可能である。また必ずし
もプリズムを用いずに、鏡を組み合わせて反射及び屈曲
が可能なようにすることもできる。
【００２９】図７は、位置測定装置の他の実施例を示す
図で、坑道内に設置されたレール上を走行可能にした位
置測定装置である。
図で、坑道内に設置されたレール上を走行可能にした位
置測定装置である。
【００３０】同図において、５６はレールであり、この
レール５６に走行可能に位置測定装置２０が配置されて
いる。ここで、２１は、回転円板（図示せず）上のプリ
ズム組立体７を旋回させる駆動機、２２はプリズム組立
体７の旋回角度を検出する角度検出装置、２３は水平維
持機構、２４は高さ調整機構、２５はレール上を走行さ
せるための車輪、２６は制御ユニットでコントロールさ
れる車輪２５駆動用の走行モータである。このように、
坑内に設置したレール上を走行可能な走行手段を設ける
ことによって、人手を要することなく必要に応じ適宜観
測位置まで走行させることができ、狭い坑内でも迅速な
観測が可能となる。
レール５６に走行可能に位置測定装置２０が配置されて
いる。ここで、２１は、回転円板（図示せず）上のプリ
ズム組立体７を旋回させる駆動機、２２はプリズム組立
体７の旋回角度を検出する角度検出装置、２３は水平維
持機構、２４は高さ調整機構、２５はレール上を走行さ
せるための車輪、２６は制御ユニットでコントロールさ
れる車輪２５駆動用の走行モータである。このように、
坑内に設置したレール上を走行可能な走行手段を設ける
ことによって、人手を要することなく必要に応じ適宜観
測位置まで走行させることができ、狭い坑内でも迅速な
観測が可能となる。
【００３１】次いで図８及び図９に示す施工図、及び図
１０，１１の測定演算回路のブロック図を参照して、本
実施例の位置測定装置を用いた羽口位置の測定方法につ
いて説明する。
１０，１１の測定演算回路のブロック図を参照して、本
実施例の位置測定装置を用いた羽口位置の測定方法につ
いて説明する。
【００３２】図８及び図９において、５０は発進立坑、
５１は曲線状の坑道５２を形成する推進管、５３は推進
管５１の先端に設けられた羽口である。立坑５０内に
は、光波測距器５４が設置され、坑道５２内を見通しの
きく折れ線状に結ぶ２箇所の節点に、位置測定装置１を
配置し、羽口５３には光波測距器５４から照射されたレ
ーザ光を射出方向に反射するコーナーキューブ５５を取
付けている。
５１は曲線状の坑道５２を形成する推進管、５３は推進
管５１の先端に設けられた羽口である。立坑５０内に
は、光波測距器５４が設置され、坑道５２内を見通しの
きく折れ線状に結ぶ２箇所の節点に、位置測定装置１を
配置し、羽口５３には光波測距器５４から照射されたレ
ーザ光を射出方向に反射するコーナーキューブ５５を取
付けている。
【００３３】図１０及び図１１において、各測定装置１
及び光波測距器５４は、測定された距離及び角度のデー
タから羽口のコーナーキューブ５５の位置を演算処理す
る処理ユニット５６に接続され、この処理ユニット５６
に観測データ及び演算結果を表示するモニタ５７、プリ
ンタ５８及び手動操作器５９がそれぞれ接続されてい
る。
及び光波測距器５４は、測定された距離及び角度のデー
タから羽口のコーナーキューブ５５の位置を演算処理す
る処理ユニット５６に接続され、この処理ユニット５６
に観測データ及び演算結果を表示するモニタ５７、プリ
ンタ５８及び手動操作器５９がそれぞれ接続されてい
る。
【００３４】処理ユニット５６は、記憶部５６ａ、演算
制御部５６ｂ，データ及び制御分配制御部５６ｃを備
え、制御部５６ｃに光波測距器５４及び位置検出装置１
からの各種データが、伝送器５６ｄまた角度読取部５６
ｅを介してインプットされる。５６ｆは回転指令部で、
位置検出装置１のプリズム組立体７の回転を制御する。
制御部５６ｂ，データ及び制御分配制御部５６ｃを備
え、制御部５６ｃに光波測距器５４及び位置検出装置１
からの各種データが、伝送器５６ｄまた角度読取部５６
ｅを介してインプットされる。５６ｆは回転指令部で、
位置検出装置１のプリズム組立体７の回転を制御する。
【００３５】ここで、光波測距器５４は、レーザ発振器
５４ａ等を備えたもので、例えば株式会社トプコン社製
のエレクトロニクストータルステーション グッピーＧ
ＴＳー６シリーズ等を用いることができる。
５４ａ等を備えたもので、例えば株式会社トプコン社製
のエレクトロニクストータルステーション グッピーＧ
ＴＳー６シリーズ等を用いることができる。
【００３６】観測手順として、まず、立坑間の法線また
は設計図に基づく方位によって、発進立坑５０内に設置
した光波測距器５４の基準方向を定める。
は設計図に基づく方位によって、発進立坑５０内に設置
した光波測距器５４の基準方向を定める。
【００３７】次いで、発進立坑５０内に設置した光波測
距器５４からレーザ光を射出して、立坑５０側の節点Ｂ
に設けた第１の位置測定装置１−ａの直角プリズム１４
にレーザ光を反射させ、光波測距器５４と第１の位置測
定装置１−ａの距離ｌBA及び、光波測距器５４と第１の
位置測定装置１−ａとを結ぶ直線が基準方向となす角度
θ1 を測定する。
距器５４からレーザ光を射出して、立坑５０側の節点Ｂ
に設けた第１の位置測定装置１−ａの直角プリズム１４
にレーザ光を反射させ、光波測距器５４と第１の位置測
定装置１−ａの距離ｌBA及び、光波測距器５４と第１の
位置測定装置１−ａとを結ぶ直線が基準方向となす角度
θ1 を測定する。
【００３８】この状態で第１の位置測定装置１−ａを水
平面上で旋回させて、レーザ光を第１の位置測定装置１
−ａに設けたプリズム組立体７のダブプリズム１５の入
射面１５ａから入射させ、羽口ターゲット５３側の節点
Ｃに設けた第２の掘削位置測定装置１−ｂにレーザ光を
導光して第２の位置測定装置１−ｂの直角プリズム１４
にレーザ光を反射させ、坑内の光波測距器５４でこの反
射光を受光する。これによって、同光波測距器１−ｂと
光波測距器５４の距離ｌBA＋ｌCB及び角度θ2を測定す
る。
平面上で旋回させて、レーザ光を第１の位置測定装置１
−ａに設けたプリズム組立体７のダブプリズム１５の入
射面１５ａから入射させ、羽口ターゲット５３側の節点
Ｃに設けた第２の掘削位置測定装置１−ｂにレーザ光を
導光して第２の位置測定装置１−ｂの直角プリズム１４
にレーザ光を反射させ、坑内の光波測距器５４でこの反
射光を受光する。これによって、同光波測距器１−ｂと
光波測距器５４の距離ｌBA＋ｌCB及び角度θ2を測定す
る。
【００３９】同様に、第２の位置測定装置１ｂでもこの
ような作業を行い、距離ｌBA＋ｌCB＋ｌDC及び角度θ3
を測定する。
ような作業を行い、距離ｌBA＋ｌCB＋ｌDC及び角度θ3
を測定する。
【００４０】また、縦断方向は、図９に示すように、光
波測距器５４のレーザ発振器に計画時の傾斜αを付けて
照射し、位置測定装置１−ａ，１−ｂ及びコーナーキュ
ーブ５５に照射されたレーザの高さを計測してその位置
を知ることができる。
波測距器５４のレーザ発振器に計画時の傾斜αを付けて
照射し、位置測定装置１−ａ，１−ｂ及びコーナーキュ
ーブ５５に照射されたレーザの高さを計測してその位置
を知ることができる。
【００４１】図に示す実施例においては、羽口ターゲッ
ト５３の位置は次式によって算定することができる。
ト５３の位置は次式によって算定することができる。
【００４２】Ｘ＝ｌBA・ｃｏｓθ1 ＋ｌCB・ｃｏｓ（θ
1 ＋θ2 ）＋ｌDC・ｃｏｓ（θ1 ＋θ2 ＋θ3 ） Ｙ＝ｌBA・ｓｉｎθ1 ＋ｌCB・ｓｉｎ（θ1 ＋θ2 ）＋
ｌDC・ｓｉｎ（θ1 ＋θ2 ＋θ3 ） Ｚ＝（ｌBA＋ｌCB＋ｌDC）ｓｉｎα これら測定データはすべて処理ユニット５６に入力さ
れ、上記各節点間の距離及び角度のデータによって羽口
ターゲット５３の位置が自動的、かつリアルタイムに算
定表示される。
1 ＋θ2 ）＋ｌDC・ｃｏｓ（θ1 ＋θ2 ＋θ3 ） Ｙ＝ｌBA・ｓｉｎθ1 ＋ｌCB・ｓｉｎ（θ1 ＋θ2 ）＋
ｌDC・ｓｉｎ（θ1 ＋θ2 ＋θ3 ） Ｚ＝（ｌBA＋ｌCB＋ｌDC）ｓｉｎα これら測定データはすべて処理ユニット５６に入力さ
れ、上記各節点間の距離及び角度のデータによって羽口
ターゲット５３の位置が自動的、かつリアルタイムに算
定表示される。
【００４３】なお、上記実施例では、掘削位置測定装置
１を坑道５２内に２か所設置した場合を示したが、設置
数が多くなっても同様の手順で計測を行うことができ
る。
１を坑道５２内に２か所設置した場合を示したが、設置
数が多くなっても同様の手順で計測を行うことができ
る。
【００４４】
【発明の効果】以上に説明したように本発明によって、
比較的簡単な装置で、曲線設置された掘削機の掘削位置
を迅速かつ精度良く測定することのできる。また、坑内
に設置したレール上を走行可能な走行手段を備えること
により、自在に走行させながら、迅速且つ精度良い測定
が可能となる。
比較的簡単な装置で、曲線設置された掘削機の掘削位置
を迅速かつ精度良く測定することのできる。また、坑内
に設置したレール上を走行可能な走行手段を備えること
により、自在に走行させながら、迅速且つ精度良い測定
が可能となる。
【図１】位置測定装置の一実施例を示す縦断面図であ
る。
る。
【図２】図１に示す位置測定装置に内蔵した光学手段の
斜視図である。
斜視図である。
【図３】図２に示す光学手段にレーザ光を照射した際の
レーザ光の屈折・反射状況を示す模式図である。
レーザ光の屈折・反射状況を示す模式図である。
【図４】レーザ光の屈曲角度の計測方法を説明する模式
図である。
図である。
【図５】図２に示す光学手段の平面図である。
【図６】プリズム組立体の他の実施例を示す斜視図であ
る。
る。
【図７】位置測定装置の他の実施例を示す正面図であ
る。
る。
【図８】 ．図１に示す位置測定装置を配置した曲線推
進工法の施工平面図である。
進工法の施工平面図である。
【図９】図１に示す位置測定装置を配置した曲線推進工
法の施工縦断面図である。
法の施工縦断面図である。
【図１０】測定演算回路のブロック図である。
【図１１】測定演算回路のブロック図である。
１ 位置測定装置、２ 取付ネジ、３ フレーム、４
ジンバル、５ 装置本体、６ ケース、６ａ ガラス
窓、７ プリズム組立体、８ 回転円板、８ａパター
ン、８ｂ センサ、９モータコイル、１０，１１ 玉軸
受、１２ 重錘、１３ 鉛ケース、１３ａ オイル、１
３ｂ 隔膜、 １４ 直角プリズム（反射体）、１４ａ
面、１４ｂ ダハ面、１５ ダブプリズム（光学手
段）、１５ａ入射面、１５ｂ 反射面、１５ｃ 導光
面、２０ 掘削位置測定装置、２１駆動機、２２ 角度
検出装置、２３ 水平維持機構、２４ 上下調整ネジ、
２５車輪、５０ 発進立坑、５１ 推進管、５２ 坑
道、５３ 掘削機、５４ 光波測距器、５５ コーナー
キューブ、５６ 処理ユニット、５７ モニタ、５８プ
リンタ
ジンバル、５ 装置本体、６ ケース、６ａ ガラス
窓、７ プリズム組立体、８ 回転円板、８ａパター
ン、８ｂ センサ、９モータコイル、１０，１１ 玉軸
受、１２ 重錘、１３ 鉛ケース、１３ａ オイル、１
３ｂ 隔膜、 １４ 直角プリズム（反射体）、１４ａ
面、１４ｂ ダハ面、１５ ダブプリズム（光学手
段）、１５ａ入射面、１５ｂ 反射面、１５ｃ 導光
面、２０ 掘削位置測定装置、２１駆動機、２２ 角度
検出装置、２３ 水平維持機構、２４ 上下調整ネジ、
２５車輪、５０ 発進立坑、５１ 推進管、５２ 坑
道、５３ 掘削機、５４ 光波測距器、５５ コーナー
キューブ、５６ 処理ユニット、５７ モニタ、５８プ
リンタ
Claims (5)
- 【請求項１】 光波測距器の射出レーザ光を該光波測距
器に反射させる反射体と前記レーザ光を屈曲して導光す
る光学手段とを有する光学手段組立体と、該光学手段組
立体を水平面上を旋回させる駆動手段と、前記光学手段
組立体の旋回角度を検出する角度検出手段とを備えた位
置測定装置。 - 【請求項２】 前記光学手段組立体を水平状態に維持す
る水平維持機構を備えた請求項１記載の位置測定装置。 - 【請求項３】 前記反射体は、回転角方向では正対反射
となり、上下方向では入射及び反射が平行となる光学系
であることを特徴とする請求項１記載の位置測定装置。 - 【請求項４】 レール上を走行可能な走行手段を備えた
請求項１、請求項２又は請求項３記載の位置測定装置。 - 【請求項５】 立坑内に設置した光波測距器からの射出
レーザ光で曲線設置された坑道先端の羽口位置を測定す
る方法であって、 坑内に見通しのきく折れ線状に結んだ複数の節点に、光
波測距器の射出レーザ光を該光波測距器に反射させる反
射体と前記レーザ光を屈曲して導光する光学手段とを有
する光学手段組立体と、該光学手段組立体を水平面上を
旋回させる駆動手段と、前記光学手段組立体の旋回角度
を検出する角度検出手段とを備えた位置測定装置、及び
先端の羽口にはレーザ光を反射させる反射体をそれぞれ
設置し、 設置した光波測距器からの射出レーザ光を、立坑側の節
点に設けた第１の位置測定装置の光学手段組立体の反射
体に反射させて、同光波測距器と第１の位置測定装置の
距離を測定し、 次いで、同第１の位置測定装置の光学手段組立体を水平
面上で旋回させて、同第１の位置測定装置の光学手段組
立体で屈曲されたレーザ光を第２の位置測定装置の光学
手段組立体に導き、同第２の光学手段組立体と第１の節
点を経由する前記光波測距器との距離を測定するとと共
に、前記第１の節点のレーザ光の屈曲角度を測定し、 さらに、これら操作を各節点毎に繰り返し、 最後に羽口に設けた反射体にこのレーザ光を反射させ
て、羽口の反射体と光波測距器との間の折れ線の距離及
び節点の屈曲角度を測定し、 上記各節点間の距離及び屈曲角度のデータを演算して羽
口位置を測定する位置測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04084189A JP3090371B2 (ja) | 1992-04-06 | 1992-04-06 | 位置測定装置及びこれを用いた位置測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04084189A JP3090371B2 (ja) | 1992-04-06 | 1992-04-06 | 位置測定装置及びこれを用いた位置測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05288550A JPH05288550A (ja) | 1993-11-02 |
| JP3090371B2 true JP3090371B2 (ja) | 2000-09-18 |
Family
ID=13823531
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04084189A Expired - Fee Related JP3090371B2 (ja) | 1992-04-06 | 1992-04-06 | 位置測定装置及びこれを用いた位置測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3090371B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6311650B2 (ja) * | 2015-06-01 | 2018-04-18 | 住友金属鉱山株式会社 | グラウト工事のシミュレーション装置、グラウト工事のシミュレーションプログラム及びグラウト工法 |
| JP7366370B2 (ja) * | 2020-03-25 | 2023-10-23 | 戸田建設株式会社 | トンネル掘削機の測量装置 |
-
1992
- 1992-04-06 JP JP04084189A patent/JP3090371B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05288550A (ja) | 1993-11-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |