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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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 |