JP3496185B2 - Tilting measuring device for tilted measuring tube - Google Patents
Tilting measuring device for tilted measuring tubeInfo
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば掘削機の
リーダー等の被傾斜測定管に挿入して、その傾斜角度を
測定する被傾斜測定管の傾斜測定装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inclination measuring device for an inclined measuring pipe which is inserted into an inclined measuring pipe such as a leader of an excavator and measures the inclination angle thereof.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、この種の傾斜測定装置として、特
開平８−１４８９５号公報に記載されたものがある。そ
の傾斜測定装置は、図９に示すように、ケース体１の上
部板１ａに固着した支持材２に、磁石３を内蔵した振子
体４を連結することにより、ケース体１内に揺動自在に
吊下しているとともに、その磁石３に対向するケース体
１側にホール素子５を配設したものである。2. Description of the Related Art Conventionally, an inclination measuring device of this type is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-14895. As shown in FIG. 9, the inclination measuring device is swingable in the case body 1 by connecting a pendulum body 4 containing a magnet 3 to a support member 2 fixed to an upper plate 1a of the case body 1. The Hall element 5 is disposed on the case body 1 side facing the magnet 3 while being suspended.
【０００３】上記の傾斜測定装置では、被測定対象物の
傾斜につれて鉛直軸線からいずれの方向に傾斜した場合
にも、振子体４が鉛直姿勢を保持するために、ホール素
子５に対する磁石３の相対的位置が傾斜角度に応じて変
位する。従って、ホール素子５から発生するホール電圧
を検出することにより、被測定対象物の傾斜角度を測定
するようにしたものである。In the above inclination measuring device, the magnet 3 is relative to the Hall element 5 in order to maintain the vertical posture of the pendulum body 4 regardless of the inclination of the object to be measured from any vertical axis. The target position is displaced according to the tilt angle. Therefore, the tilt angle of the object to be measured is measured by detecting the Hall voltage generated from the Hall element 5.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の傾
斜測定装置は、吊下した振子体４に取り付けた磁石３
を、ホール素子５により電磁的に検出しているために、
測定時にノイズが混入しやすい。However, the above-mentioned conventional inclination measuring device has the magnet 3 attached to the suspended pendulum body 4.
Is detected electromagnetically by the Hall element 5,
Noise is easily mixed in during measurement.
【０００５】さらに、振子体４に伝達される外部振動を
緩衝するために、ケース体１内にダンピング液６を充填
しているが、そのダンピング液６の上部に空気溜め空間
７を設けているので、外部振動が、そのダンピング液６
の自由液面６ａに波紋等を生じさせ、その波紋等が測定
結果に悪影響を与えている。Further, in order to buffer the external vibration transmitted to the pendulum body 4, the case body 1 is filled with the damping liquid 6, and the air reservoir space 7 is provided above the damping liquid 6. Because of the external vibration, the damping liquid 6
Ripples are generated on the free liquid surface 6a, and the ripples adversely affect the measurement result.
【０００６】従って、上記従来の傾斜測定装置では、た
とえば掘削機によってボーリング孔を掘削しながらの傾
斜角度の測定を行うことができず、掘削作業と測定作業
を交互に行わなければならず、その作業が煩雑であると
ともに掘削作業を遅延させる原因となる。Therefore, in the above-mentioned conventional inclination measuring device, the inclination angle cannot be measured while excavating the boring hole by an excavator, for example, and excavation work and measurement work must be performed alternately. The work is complicated and causes the excavation work to be delayed.
【０００７】そこで本発明は、ボーリング孔等の掘削作
業を中断することなく、その掘削作業と並行してリーダ
ー等の被傾斜測定管の傾斜角度の測定作業を連続的に行
うことができ、しかも、電気的なノイズが混入すること
なく精度のよい測定を行える被傾斜測定管の傾斜測定装
置を提供しようとするものである。Therefore, according to the present invention, the work of measuring the tilt angle of the tilted measuring pipe such as the leader can be continuously performed in parallel with the drilling work without interrupting the drilling work. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a tilt measuring device for a tilted measuring pipe that can perform accurate measurement without mixing electrical noise.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明に係る第１の形態
の傾斜測定装置は、図７に示す実施例のように、吊り下
げて被傾斜測定管内に挿入される縦長のケース体１８内
を、透明な区画板１９により上下の空室２０、２１に区
画したこと、その下側の空室２１内にシリコンオイル等
の制振液Ｗを充填したこと、この制振液Ｗよりも比重が
小さいマーカー４４を、下端を下側の空室２１の底部に
固定した糸等の支持材４３の上端に接続することによ
り、浮力を受けて球面上での移動が自在となるように制
振液Ｗ中に配置したこと、このマーカー４４を透明な区
画板１９を透して撮影する撮影手段２３を上側の空室２
０内に設置したこと、この撮影手段の画像データから被
傾斜測定管の傾斜角度とその方向を算出する傾斜角度算
出手段を備えたことを特徴とする。A tilt measuring device according to a first embodiment of the present invention is provided in a vertically long case body 18 which is suspended and inserted into a tilted pipe to be measured, as in the embodiment shown in FIG. Is divided into upper and lower empty chambers 20 and 21 by a transparent partition plate 19, and a damping liquid W such as silicon oil is filled in the lower empty chamber 21, and the specific gravity is higher than that of the damping liquid W. A small marker 44 is connected to the upper end of a support member 43 such as a thread whose lower end is fixed to the bottom of the lower chamber 21 so that it can be moved on a spherical surface by receiving buoyancy. Since the marker 44 is placed in the liquid W, the photographing means 23 for photographing the marker 44 through the transparent partition plate 19 is provided in the upper empty chamber 2.
It is characterized in that it is installed in 0 and that it is provided with an inclination angle calculating means for calculating the inclination angle and the direction of the inclination measuring pipe from the image data of the photographing means.
【０００９】本発明に係る第２の形態の傾斜測定装置
は、図４に示す実施例のように、吊り下げて被傾斜測定
管内に挿入される縦長のケース体１８内を、透明な区画
板１９により上下の空室２０、２１に区画したこと、そ
の下側の空室２１内にシリコンオイル等の制振液Ｗを充
填したこと、この制振液Ｗよりも比重が大きいマーカー
３１を、上端を区間板１９に固定した糸等の支持材３０
の下端に接続することにより、球面上での移動が自在と
なるように制振液Ｗ中に吊り下げ配置したこと、このマ
ーカー３１を透明な区画板１９を透して撮影する撮影手
段２３を上側の空室２０内に設置したこと、この撮影手
段の画像データから被傾斜測定管の傾斜角度とその方向
を算出する傾斜角度算出手段を備えたことを特徴とす
る。A second embodiment of the inclination measuring apparatus according to the present invention is, as in the embodiment shown in FIG. 4, a transparent partition plate inside a vertically long case body 18 which is suspended and inserted into an inclination measuring pipe. The upper and lower empty chambers 20 and 21 are partitioned by 19, the damping liquid W such as silicon oil is filled in the lower empty chamber 21, and the marker 31 having a larger specific gravity than the damping liquid W is A support member 30 such as a thread whose upper end is fixed to the section plate 19
The marker 31 is connected to the lower end of the marker so that it can be moved on a spherical surface so that the marker 31 can be photographed through the transparent partition plate 19. It is characterized in that it is installed in the upper vacant chamber 20 and that it is provided with an inclination angle calculating means for calculating the inclination angle and the direction of the inclination measuring pipe from the image data of the photographing means.
【００１０】これら２つの形態において、ケース体１８
には、制振液Ｗの注入口３２と排出口３３を形成すると
よい。In these two forms, the case body 18
It is advisable to form an inlet 32 and an outlet 33 for the damping liquid W.
【００１１】また、好ましくは、ケース体１８は円筒形
に形成し、撮影手段は、レンズ部の光軸をそのケース体
１８の中心軸Ｏに一致して配置したＣＣＤカメラとし、
また、マーカー３１、４４は、中心軸Ｏ上で支持材３
０、４３に支持する。Further, preferably, the case body 18 is formed in a cylindrical shape, and the photographing means is a CCD camera in which the optical axis of the lens portion is arranged so as to coincide with the central axis O of the case body 18,
Further, the markers 31 and 44 are provided on the central axis O so that the support member 3
Support 0,43.
【００１２】本発明に係る第３の形態の傾斜測定装置
は、図８に示す実施例のように、吊り下げて被傾斜測定
管内に挿入される縦長のケース体４６内に、密封容器４
８を着脱自在に設置したこと、この密封容器４８は、制
振液Ｗを充填するとともに気泡４７を封入し、透明な上
壁４８ａを球面形にしたもので、その球面に沿って気泡
４７が移動自在となっていること、この気泡４７を撮影
する撮影手段４９を密封容器４８より上方においてケー
ス体４６内に設置したこと、この撮影手段の画像データ
から被傾斜測定管の傾斜角度とその方向を算出する傾斜
角度算出手段を備えたことを特徴とする。The third embodiment of the inclination measuring apparatus according to the present invention is such that, like the embodiment shown in FIG. 8, the hermetically sealed container 4 is placed in a vertically long case body 46 that is suspended and inserted into the inclination measuring pipe.
8 is detachably installed. This hermetically sealed container 48 is one in which the vibration damping liquid W is filled and the air bubbles 47 are enclosed, and the transparent upper wall 48a has a spherical shape, and the air bubbles 47 are formed along the spherical surface. It is movable, the photographing means 49 for photographing the bubble 47 is installed in the case body 46 above the sealed container 48, and the inclination angle and direction of the inclined pipe to be measured from the image data of the photographing means. It is characterized by comprising an inclination angle calculating means for calculating.
【００１３】第１、第２、第３のいずれの形態の場合
も、内周面にガイド溝１３ｂを形成したガイドパイプ１
３を被傾斜測定管１２に内挿し、ケース体には、このガ
イド溝１３ｂにガイドされるガイドローラ２２を設ける
とよい。In any of the first, second and third forms, the guide pipe 1 having the guide groove 13b formed on the inner peripheral surface thereof
3 is inserted in the tilted measurement pipe 12, and the case body may be provided with a guide roller 22 guided by the guide groove 13b.
【００１４】[0014]
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
を参照して説明する。図１において、掘削機８は、掘削
機本体９の前側に傾動可能に装架したブーム１０に、下
端部にオーガー１１を取り付けた被傾斜測定管であるリ
ーダー１２を押進するオーガーマシンＧを配設してい
る。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In FIG. 1, an excavator 8 includes an auger machine G that pushes a leader 12 that is a tilted measuring pipe having an auger 11 attached to a lower end of a boom 10 that is tiltably mounted on a front side of an excavator body 9. It is arranged.
【００１５】図２において、本発明の第１の実施形態に
係る傾斜測定装置１４は、上記リーダー１２に昇降自在
に挿入されており、上記オーガーマシンＧ上に載置した
昇降駆動部１５と、操縦室９ａ内に配置された制御部１
６及びコンピュータ１７と共に傾斜観測システムを構成
している。In FIG. 2, the inclination measuring device 14 according to the first embodiment of the present invention is inserted into the reader 12 so as to be able to move up and down, and an up-and-down drive unit 15 mounted on the auger machine G. Control unit 1 arranged in cockpit 9a
6 and the computer 17 constitute a tilt observation system.
【００１６】リーダー１２には、図３に示すように、内
周面１３ａに４本のガイド溝１３ｂ…を９０°間隔で形
成したガイドパイプ１３が内挿されている。As shown in FIG. 3, a guide pipe 13 having four guide grooves 13b ... Formed on the inner peripheral surface 13a at 90 ° intervals is inserted into the leader 12.
【００１７】傾斜測定装置１４の構成は次の通りであ
る。図４において、この傾斜測定装置１４は、上下端面
を閉じた円筒形の金属製ケース体１８が本体となってお
り、これの内部を、例えば透明なアクリル樹脂等からな
る区画板１９により、上下２つの空室２０，２１に区画
している。The structure of the inclination measuring device 14 is as follows. In FIG. 4, the tilt measuring device 14 has a cylindrical metal case body 18 whose upper and lower end surfaces are closed as a main body, and the inside thereof is vertically divided by a partition plate 19 made of, for example, a transparent acrylic resin. It is divided into two empty chambers 20 and 21.
【００１８】ケース体１８の外周面１８ａの上端部及び
下端部には、上記ガイドパイプ１３のガイド溝１３ｂ…
内を走行するガイドローラ２２…が配設され、これによ
り、ガイドパイプ１３内で回転することなく昇降できる
ようにしている。At the upper and lower ends of the outer peripheral surface 18a of the case body 18, the guide grooves 13b ...
The guide rollers 22 that run inside are arranged so that they can be raised and lowered without rotating in the guide pipe 13.
【００１９】上側の空室２０内には、撮影手段であるＣ
ＣＤカメラ２３と、このＣＣＤカメラ２３を制御する、
図６に示すビデオシグナル変調回路２４及び電源ユニッ
ト２５を搭載した制御ボード２６が収納されている。In the upper vacant chamber 20, there is a photographing means C.
The CD camera 23 and the CCD camera 23 are controlled,
A control board 26 equipped with a video signal modulation circuit 24 and a power supply unit 25 shown in FIG. 6 is housed.
【００２０】ＣＣＤカメラ２３は、カメラ本体２７と、
これの下端部に配設したレンズ部２８とからなり、その
レンズ部２８の光軸をケース体１８の中心軸Ｏに一致さ
せた状態でカメラホルダ２９により固定されている。The CCD camera 23 includes a camera body 27,
The lens holder 28 is disposed at the lower end of the lens holder 28, and the lens holder 28 is fixed by the camera holder 29 with the optical axis of the lens portion 28 aligned with the central axis O of the case body 18.
【００２１】下側の空室２１内には、所要粘度からなる
シリコンオイル等の制振液Ｗが密実に充填されていると
ともに、その制振液Ｗ中に、これと比重を異ならせたマ
ーカー３１を球面上での移動が自在となるように支持し
たマーカー支持部Ａが配設されている。The lower chamber 21 is densely filled with a damping liquid W such as silicon oil having a required viscosity, and the damping liquid W has a specific gravity different from that of the damping liquid W. A marker support portion A that supports 31 so as to be freely movable on a spherical surface is provided.
【００２２】具体的には、マーカー支持部Ａは、上記区
画板１９下面の中心に上端部を固定した所定長さの例え
ば透明なプラスチックの糸等からなる支持材３０の下端
部に、制振液Ｗよりも比重の大きい例えば金属製からな
る球形のマーカー３１を連結してなるものであり、これ
により、マーカー３１は、中心軸Ｏ上に設けた支持材３
０の上端部を中心Ｏ１とした球面移動ができるように吊
り下げられている。なお、本実施形態においては、支持
材３０の上端部から、マーカー３１の下端部までの長さ
をＬとしている。More specifically, the marker support portion A is provided with a vibration damping member at a lower end portion of a support member 30 made of, for example, a transparent plastic thread having a predetermined length, the upper end portion of which is fixed to the center of the lower surface of the partition plate 19. A spherical marker 31 made of, for example, a metal having a specific gravity larger than that of the liquid W is connected to each other, whereby the marker 31 has a support material 3 provided on the central axis O.
It is suspended so that it can be moved spherically with the upper end of 0 as the center O1. In this embodiment, the length from the upper end of the support material 30 to the lower end of the marker 31 is L.
【００２３】制振液Ｗは、前記掘削機８による掘削に伴
う外部振動により、マーカー３１が変位してしまうこと
を防ぐためのものであり、従って、その振動数，マーカ
ー３１の重量及び支持材３０の長さ等を勘案して、その
粘度を適宜変更するとよい。The damping liquid W is for preventing the marker 31 from being displaced by the external vibration accompanying the excavation by the excavator 8. Therefore, the vibration frequency, the weight of the marker 31 and the supporting material. The viscosity may be appropriately changed in consideration of the length of 30 and the like.
【００２４】ケース体１８の周壁１８ａには、空室２１
内に制振液Ｗを注入する注入口３２と、その制振液Ｗを
排出させる排出口３３が形成されており、それらによ
り、制振液Ｗの注入と排出を容易に行えるようにしてい
る。なお、３２ａ，３３ａは注入口３２と排出口３３に
螺合された止栓である。An empty space 21 is provided on the peripheral wall 18a of the case body 18.
An injection port 32 for injecting the damping liquid W and a discharge port 33 for discharging the damping liquid W are formed in the inside so that the damping liquid W can be easily injected and discharged. . Note that 32a and 33a are stoppers screwed into the inlet 32 and the outlet 33.
【００２５】マーカー支持部Ａは、支持材３０に連結さ
れたマーカー３１が常に鉛直姿勢に保持されること、詳
しくは、中心Ｏ１を通る鉛直線上に一致した状態に保持
されることを利用したものであり、図５に示すように、
ケース体１８が傾斜していないときのマーカー３１の初
期位置（イ）と、そのケース体１８が傾斜したときのマ
ーカー３１の相対的な移動位置（ロ）を撮影することに
より、傾斜測定装置１４の傾斜角度、すなわち、傾斜測
定装置１４を内挿したリーダー１２の傾斜角度，方向及
びずれを算出できるようにしている。The marker support portion A utilizes that the marker 31 connected to the support member 30 is always held in a vertical posture, more specifically, the marker 31 is held in a state of being aligned with a vertical line passing through the center O1. And, as shown in FIG.
By photographing the initial position (a) of the marker 31 when the case body 18 is not tilted and the relative movement position (b) of the marker 31 when the case body 18 is tilted, the tilt measuring device 14 The inclination angle, that is, the inclination angle, the direction and the deviation of the reader 12 having the inclination measuring device 14 inserted therein can be calculated.
【００２６】次に、昇降駆動部１５と制御部１６につい
て説明する。昇降駆動部１５は、図６に示すように、た
とえば全長数百メートルのケーブル３４を巻回するドラ
ム３５と、このドラム３５を正逆回転駆動するモーター
３６と、このモーター３６を駆動制御する駆動制御回路
３７とからなり、ドラム３５に付設したプーリー３５ａ
の正逆方向の回転数によって、ケーブル３４の一定距離
毎の繰り出しと巻き取りを行うことにより、傾斜測定装
置１４を任意の深度に移動させるようにしている。Next, the elevation drive unit 15 and the control unit 16 will be described. As shown in FIG. 6, the elevating / lowering drive unit 15 includes, for example, a drum 35 that winds a cable 34 having a total length of several hundred meters, a motor 36 that drives the drum 35 to rotate forward and backward, and a drive that controls the drive of the motor 36. A pulley 35a including a control circuit 37 and attached to the drum 35
The inclination measuring device 14 is moved to an arbitrary depth by feeding and winding the cable 34 at constant distances depending on the number of rotations in the forward and reverse directions.
【００２７】制御部１６は、傾斜測定装置１４からケー
ブル３４を通じて出力されたビデオ信号を復調するビデ
オシグナル復調回路３８、電源ユニット３９、傾斜測定
装置１４の深度を表示する深度表示器４０及びＣＰＵ４
１からなる。The control unit 16 includes a video signal demodulation circuit 38 for demodulating a video signal output from the tilt measuring device 14 through the cable 34, a power supply unit 39, a depth indicator 40 for displaying the depth of the tilt measuring device 14, and the CPU 4.
It consists of 1.
【００２８】ＣＰＵ４１は、次の各手段を有している。
(1) ＣＣＤカメラ２３で撮影した上記マーカー３１の
初期位置（イ）と移動位置（ロ）の２つの画像に基づい
て、傾斜測定装置１４の傾斜角度とその方向、すなわ
ち、リーダー１２の傾斜角度とその方向を算出する傾斜
角度算出手段。The CPU 41 has the following means. (1) The tilt angle of the tilt measuring device 14 and its direction, that is, the tilt angle of the reader 12, based on the two images of the initial position (a) and the moving position (b) of the marker 31 taken by the CCD camera 23. And an inclination angle calculating means for calculating the direction.
【００２９】傾斜角度の算出原理は、上記初期位置
（イ）と移動位置（ロ）に移動したときのマーカー３１
の画像を解析して、その重心３１ａの座標を算出すると
ともに、それら座標の値から初期位置（イ）から移動位
置（ロ）までの移動距離Δｘ，Δｙを算出し、それらを
次式(1) ，(2) に代入することにより傾斜角度θｘ，θ
ｙを求める。なお、Ｌは、上記支持材３０の上端部か
ら、マーカー３１の下端部までの長さである。
θｘ＝ｔａｎ-1（Δｘ／Ｌ） (1)
θｙ＝ｔａｎ-1（Δｙ／Ｌ） (2)
これにより、傾斜測定装置１４の、すなわちリーダー１
２の傾斜角度を求めることができる。The principle of calculation of the tilt angle is that the marker 31 when moving to the initial position (a) and the moving position (b)
Is analyzed to calculate the coordinates of the center of gravity 31a, and the moving distances Δx and Δy from the initial position (a) to the moving position (b) are calculated from the values of the coordinates, and these are calculated by the following equation (1 ), (2), the tilt angles θx, θ
Find y. Note that L is the length from the upper end of the support member 30 to the lower end of the marker 31. θx = tan −1 (Δx / L) (1) θy = tan −1 (Δy / L) (2) Thereby, the tilt measuring device 14, that is, the reader 1
An inclination angle of 2 can be obtained.
【００３０】(2) ケーブル３４の繰出し長さに基づい
て、傾斜測定装置１４の深度を算出する深度算出手段。(2) Depth calculating means for calculating the depth of the inclination measuring device 14 based on the length of the cable 34 that is extended.
【００３１】(3) 上記傾斜角度に基づき、一定の深度
毎の座標を算出する座標算出手段。すなわち、各深度と
上記傾斜角度とから、公知の三角関数により一定の深度
毎の座標を算出し、さらに、その座標から、初期位置
（イ）からのずれを算出している。(3) Coordinate calculating means for calculating coordinates for each constant depth based on the tilt angle. That is, the coordinates for each constant depth are calculated from each depth and the tilt angle by a known trigonometric function, and further, the deviation from the initial position (a) is calculated from the coordinates.
【００３２】前記コンピュータ１７には、ビデオキャプ
チャーカード４２を介して、制御部１６で得られた解析
結果に基づくリーダー１２の画像が転送され、それらが
ディスプレイ１７ａ上に２次元表示されるようにしてい
る。The image of the reader 12 based on the analysis result obtained by the control unit 16 is transferred to the computer 17 via the video capture card 42 so that they are two-dimensionally displayed on the display 17a. There is.
【００３３】次に、傾斜測定装置１４を用いて、リーダ
ー１２の傾斜角度を測定する作業について説明する。掘
削機８による掘削作業に並行して、リーダー１２のガイ
ドパイプ１３内に挿入しておいた傾斜測定装置１４を、
昇降駆動部１５により複数回昇降させながら、一定の深
度毎の傾斜角度を複数回測定する。このように、複数回
の測定を行うことにより、必要に応じて各深度での測定
誤差を補正できるようにしている。Next, the operation of measuring the inclination angle of the reader 12 using the inclination measuring device 14 will be described. In parallel with the excavation work by the excavator 8, the inclination measuring device 14 that has been inserted into the guide pipe 13 of the leader 12,
The tilt angle for each constant depth is measured multiple times while moving up and down multiple times by the lifting drive unit 15. In this way, the measurement error at each depth can be corrected as necessary by performing the measurement a plurality of times.
【００３４】これら画像データは、これらを重畳した状
態で制御部１６に転送され、その制御部１６において復
調，分離される。そして、傾斜角度、各深度毎の初期位
置からのずれ等を求める。These image data are transferred to the control unit 16 in a state where they are superposed, and are demodulated and separated by the control unit 16. Then, the tilt angle, the deviation from the initial position for each depth, etc. are obtained.
【００３５】コンピュータ１７のディスプレイ１７ａ上
には、算出された傾斜測定装置１４の傾斜角度、各深度
毎の初期位置からのずれ等が表示されるようにしてい
る。これにより、掘削機８の操縦者は、リーダー１２が
鉛直姿勢となるように各部を操作する。On the display 17a of the computer 17, the calculated tilt angle of the tilt measuring device 14, the deviation from the initial position for each depth, etc. are displayed. As a result, the operator of the excavator 8 operates each unit so that the leader 12 is in the vertical posture.
【００３６】次に、本発明の第２の実施形態に係る傾斜
測定装置１４を図７を参照して説明する。この傾斜測定
装置１４は、マーカー支持部Ａ′の構成が第１の実施形
態のものと異なるが、その他の構成については、ほぼ同
じものであるので、同等のものに同一の符号を付して説
明を省略する。Next, a tilt measuring device 14 according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The inclination measuring device 14 is different from that of the first embodiment in the structure of the marker support portion A ', but the other structures are almost the same, and therefore the same parts are designated by the same reference numerals. The description is omitted.
【００３７】図７に示すマーカー支持部Ａ′は、制振液
Ｗ中に、これよりも比重の小さい例えばプラスチック製
からなる球形のと比重を異ならせたマーカー４４を、浮
力を受けて球面上での移動が自在となるように支持して
なるものである。In the marker support portion A'shown in FIG. 7, a marker 44 having a smaller specific gravity than that of a spherical shape made of plastic, for example, having a smaller specific gravity in the damping liquid W is received on the spherical surface by receiving buoyancy. It is supported so that it can be moved freely.
【００３８】具体的には、ケース体１８の底壁中心に下
端部を固定した所定長さの支持材４３の上端部にマーカ
ー４４を連結してなるものであり、これにより、マーカ
ー４４は、中心軸Ｏ上に設けた支持材４３の上端部を中
心Ｏ１′とした球面移動ができるようになっている。な
お、支持材４３は、上記の支持材３０と同じく例えば透
明なプラスチックの糸等からなるものである。また、支
持材４３の上端部から、マーカー４４の下端部までの長
さをＬとしている。Specifically, a marker 44 is connected to the upper end of a support member 43 having a predetermined length, the lower end of which is fixed to the center of the bottom wall of the case body 18, whereby the marker 44 is The upper end of the support member 43 provided on the central axis O can be moved spherically around the center O1 '. The support material 43 is made of, for example, a transparent plastic thread or the like, like the support material 30. Further, the length from the upper end of the support member 43 to the lower end of the marker 44 is L.
【００３９】すなわち、マーカー支持部Ａ′は、支持材
４３に連結されたマーカー４４が、ケース体１８の傾動
に関わりなく、そのマーカー４４に作用する浮力によっ
て、常に鉛直姿勢に保持されること、詳しくは、中心Ｏ
１′を通る鉛直線に一致した状態に保持されることを利
用したものであり、前記図５において説明したものと同
様にして、ケース体１８が傾斜していないときのマーカ
ー４４の初期位置と、そのケース体１８が傾斜したとき
のマーカー４４の相対的な移動位置を撮影することによ
り、傾斜測定装置１４の傾斜角度、すなわち、傾斜測定
装置１４を内挿したリーダー１２の傾斜角度，方向及び
ずれを算出できるようにしている。That is, in the marker support portion A ', the marker 44 connected to the support member 43 is always held in the vertical posture by the buoyancy acting on the marker 44 regardless of the tilting of the case body 18, For details, center O
It is utilized that it is held in a state of being matched with a vertical line passing through 1 ', and in the same way as described in FIG. 5, the initial position of the marker 44 when the case body 18 is not tilted. By photographing the relative movement position of the marker 44 when the case body 18 is tilted, the tilt angle of the tilt measuring device 14, that is, the tilt angle, direction and direction of the reader 12 in which the tilt measuring device 14 is inserted. The shift can be calculated.
【００４０】次に、本発明の第３の実施形態に係る傾斜
測定装置について、図８を参照して説明する。この第３
の実施形態に係る傾斜測定装置４５は、上下端面を閉じ
た円筒形にした金属製のケース体４６内に、例えば透明
なアクリル樹脂製の密封容器４８を着脱自在に収容して
いるとともに、その密封容器４８の上部に、撮影手段で
あるＣＣＤカメラ４９を固設した構成のものである。Next, an inclination measuring device according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This third
The inclination measuring device 45 according to the embodiment of the present invention detachably accommodates a hermetically sealed container 48 made of, for example, a transparent acrylic resin in a cylindrical metal case body 46 whose upper and lower end surfaces are closed. A CCD camera 49, which is a photographing means, is fixedly provided on the upper portion of the sealed container 48.
【００４１】密封容器４８は、これの上壁４８ａを所要
曲率の球面形にして形成したものであり、これの内部
に、上記と同様の制振液Ｗが密実に充填されているとと
もに、マーカーである気泡４７が封入されている。The sealed container 48 is formed by forming the upper wall 48a thereof into a spherical shape having a required curvature, and the damping liquid W similar to the above is densely filled in the inside of the sealed container 48 and the marker. The bubble 47 is enclosed.
【００４２】すなわち、気泡４７が、これに作用する浮
力により、球面形にした透明な上壁４８ａ下面の天頂部
に常に保持されることを利用したものである。換言する
と、気泡４７は、上壁４８ａの曲率半径の中心Ｏ１″を
中心とした球面上での移動が自在となるようになってい
る。本実施形態においては、上壁４８ａと気泡４７によ
りマーカー支持部Ａ″を構成している。That is, it is utilized that the bubble 47 is always held on the zenith of the lower surface of the spherical transparent upper wall 48a by the buoyancy acting on the bubble 47. In other words, the bubble 47 is movable on a spherical surface centered on the center O1 ″ of the radius of curvature of the upper wall 48a. In the present embodiment, the marker is formed by the upper wall 48a and the bubble 47. It constitutes the support portion A ″.
【００４３】ケース体４６は、これの外周面４６ａの
上，下端部に、前記ガイドローラ２２と同様のガイドロ
ーラ５０…が配設されており、ガイドパイプ内で回転す
ることなく昇降できるようにしている。The case body 46 is provided with guide rollers 50 ... Similar to the guide rollers 22 above and below the outer peripheral surface 46a of the case body 46, so that the case body 46 can be raised and lowered without rotating in the guide pipe. ing.
【００４４】上記ＣＣＤカメラ４９は、カメラ本体５１
と、これの下端部に配設したレンズ部５２とからなり、
そのレンズ部５２の光軸をケース体４６の中心軸Ｏ′に
一致させた状態でカメラホルダ５３により固定されてい
る。The CCD camera 49 has a camera body 51.
And a lens part 52 arranged at the lower end of the
The lens unit 52 is fixed by the camera holder 53 with the optical axis of the lens unit 52 aligned with the central axis O ′ of the case body 46.
【００４５】傾斜角度の算出原理は、上記図５において
説明したものと同様であり、前記の実施形態において
は、支持材の上端部からマーカーの上下端部までの長さ
をＬとしたのに対して、この第２の実施形態において
は、密封容器４８の上面４８ａの曲率半径をＬ′とし
て、換言すると、曲率半径の中心Ｏ１″から気泡４７の
上端部までの長さをＬ′として、次式(3)、(4)により求
める。
θｘ＝ｔａｎ-1（Δｘ／Ｌ′） (3)
θｙ＝ｔａｎ-1（Δｙ／Ｌ′） (4)
これにより、リーダーの傾斜角度を求めることができ
る。The principle of calculation of the tilt angle is the same as that described in FIG. 5, and in the above embodiment, the length from the upper end of the support member to the upper and lower ends of the marker is L. On the other hand, in the second embodiment, the radius of curvature of the upper surface 48a of the sealed container 48 is L ', in other words, the length from the center O1 "of the radius of curvature to the upper end of the bubble 47 is L'. It is calculated by the following equations (3) and (4): θx = tan −1 (Δx / L ′) (3) θy = tan −1 (Δy / L ′) (4) By this, the tilt angle of the reader is calculated. You can
【００４６】この第３の実施形態に係る傾斜測定装置の
場合、互いに粘度の異なる制振液を充填した密封容器を
複数用意しておき、たとえば外部振動の振動数等の掘削
条件に対応して、それらの密封容器を交換するとよい。In the case of the inclination measuring apparatus according to the third embodiment, a plurality of hermetically sealed containers filled with damping liquids having different viscosities are prepared in advance to correspond to excavation conditions such as the frequency of external vibration. , It is recommended to replace those sealed containers.
【００４７】なお、本発明は前述した各実施形態に限る
ものではなく、次のような変形実施が可能である。上記
においては、傾斜測定装置をリーダー内で昇降自在に配
置した例について説明したが、リーダーの下端部に固定
してもよい。この場合には、リーダーの掘進に従って、
傾斜測定装置を次第に深く移動させられるので、上述し
たような昇降駆動部を設ける必要はない。The present invention is not limited to the above-described embodiments, but the following modifications can be made. In the above description, an example in which the tilt measuring device is arranged to be movable up and down in the reader has been described, but it may be fixed to the lower end of the reader. In this case, according to the leader's progress,
Since the tilt measuring device can be moved deeper and deeper, it is not necessary to provide the lifting drive unit as described above.
【００４８】上記においては、本発明装置を被傾斜測定
管として掘削機のリーダー内に挿入した例について説明
したが、例えば地盤に掘削したボーリング孔に挿入すれ
ば、そのボーリング孔の傾斜角度を測定することも可能
である。In the above description, an example in which the device of the present invention is inserted into the leader of an excavator as an inclined pipe to be measured has been described. For example, if the device is inserted into a boring hole excavated in the ground, the inclination angle of the boring hole is measured. It is also possible to do so.
【００４９】上記においては、ケース体として金属製の
ものを例として説明したが、合成樹脂で形成してもよ
い。In the above description, the case body is made of metal, but it may be made of synthetic resin.
【００５０】[0050]
【発明の効果】請求項１〜６記載の発明によれば、次の
効果を得ることができる。吊り下げて被傾斜測定管内に
挿入される縦長のケース体に形成した空室内に、シリコ
ンオイル等の制振液を充填しているとともに、その制振
液中に、これと比重を異ならせたマーカーを球面上での
移動が自在となるように配置し、また、そのマーカーを
撮影する撮影手段をその空室外に固設しているので自由
液面がなく、従って、外部から振動が加えられる場合に
も制振液に波紋等が生じない。すなわち、外部振動が加
えられているときにも、たとえば掘削機によるボーリン
グ孔の掘削作業を中断することなく、これに並行して被
傾斜測定管の傾斜角度の測定作業を連続的に行うことが
できる。According to the invention described in claims 1 to 6, the following effects can be obtained. A damping liquid, such as silicon oil, was filled in a chamber formed in a vertically long case body that was suspended and inserted into the tilted measuring pipe, and the specific gravity was made different from that in the damping liquid. There is no free liquid surface because the marker is arranged so that it can move freely on the spherical surface, and the photographing means for photographing the marker is fixed outside the vacant chamber. Therefore, vibration is applied from the outside. In this case, the vibration damping liquid does not have ripples. That is, even when external vibration is applied, for example, the work of measuring the tilt angle of the tilted pipe to be measured can be continuously performed in parallel with the work of excavating the boring hole without interruption. it can.
【００５１】マーカーの移動位置を撮影手段で撮影する
ようにしているので、傾斜角度を電磁的に測定していた
従来の傾斜測定装置のように、測定時に電気的なノイズ
が混入せず、精度のよい測定を行うことができる。Since the moving position of the marker is photographed by the photographing means, electrical noise is not mixed in at the time of measurement unlike the conventional inclination measuring device that electromagnetically measures the inclination angle, and the accuracy is improved. You can make good measurements.
【００５２】マーカーを球面上で移動できるようにした
だけの簡易な構成にしているので、ケース体の外径を小
さく設定することができる。Since the marker has a simple structure in which it can be moved on the spherical surface, the outer diameter of the case body can be set small.
【００５３】請求項１〜６記載の発明で得られる上記共
通の効果の他、各請求項記載の発明によれば次の各効果
を得ることができる。In addition to the common effects obtained by the inventions described in claims 1 to 6, according to the invention described in each claim, the following effects can be obtained.
【００５４】請求項３記載の発明によれば、ケース体
に、制振液の注入口と排出口を形成しているので、振動
数等を考慮した粘性を有する制振液の注入，排出作業が
容易である。According to the third aspect of the invention, the case body is provided with an inlet and an outlet for the damping liquid, so that the damping liquid having a viscosity in consideration of the frequency and the like can be injected and discharged. Is easy.
【００５５】請求項４記載の発明によれば、ＣＣＤカメ
ラのレンズ部の光軸をケース体の中心軸に一致して配置
し、また、マーカーが移動する球面の中心を中心軸上に
設けているので、傾斜角度の算出が容易である。According to the fourth aspect of the invention, the optical axis of the lens portion of the CCD camera is arranged so as to coincide with the central axis of the case body, and the center of the spherical surface on which the marker moves is provided on the central axis. Therefore, it is easy to calculate the tilt angle.
【００５６】請求項５記載の発明によれば、気泡を封入
した密封容器をケース体に対して着脱自在な密封容器で
形成しているので、互いに粘度の異なる制振液を充填し
た密封容器を複数用意しておき、例えば外部振動の振動
数等の振動掘削条件によってそれらの密封容器を交換す
ることができるので便利である。According to the fifth aspect of the present invention, since the sealed container in which air bubbles are enclosed is formed so as to be attachable to and detachable from the case body, the sealed container filled with the damping liquid having different viscosities can be used. It is convenient that a plurality of sealed containers can be exchanged according to vibration excavation conditions such as the frequency of external vibration, for example.
【００５７】請求項６記載の発明によれば、内周面にガ
イド溝を形成したガイドパイプが被傾斜測定管に内挿さ
れており、ケース体にはガイド溝にガイドされるガイド
ローラを設けているので、ガイドパイプ内でケース体が
回転してしまうことを防止できる。According to the sixth aspect of the present invention, the guide pipe having the guide groove formed on the inner peripheral surface is inserted in the inclined measuring pipe, and the case body is provided with the guide roller guided by the guide groove. Therefore, it is possible to prevent the case body from rotating in the guide pipe.
【図１】本発明の第１の実施形態に係る傾斜測定装置を
組み込んだ掘削機の側面図である。FIG. 1 is a side view of an excavator incorporating a tilt measuring device according to a first embodiment of the present invention.
【図２】リーダーに挿入した第１の実施形態に係る傾斜
測定装置とともに、昇降駆動部、地上制御部及びコンピ
ュータを加えてなる傾斜観測システムの構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of a tilt observation system including an elevation drive unit, a ground control unit, and a computer together with the tilt measurement device according to the first embodiment inserted in a reader.
【図３】そのリーダーとこれに内挿したガイドパイプの
断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the leader and a guide pipe inserted therein.
【図４】本発明の第１の実施形態に係る傾斜測定装置の
拡大断面図である。FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the tilt measuring device according to the first embodiment of the present invention.
【図５】マーカーの移動状態を示す平面図である。FIG. 5 is a plan view showing a moving state of a marker.
【図６】回路構成を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram showing a circuit configuration.
【図７】本発明の第２の実施形態に係る傾斜測定装置を
示す断面図である。FIG. 7 is a sectional view showing an inclination measuring device according to a second embodiment of the present invention.
【図８】本発明の第３の実施形態に係る傾斜測定装置を
示す断面図である。FIG. 8 is a sectional view showing an inclination measuring device according to a third embodiment of the present invention.
【図９】従来の傾斜測定装置の概略断面図である。FIG. 9 is a schematic sectional view of a conventional inclination measuring device.
８ 掘削機 １２ 被傾斜測定管であるリーダー １３ ガイドパイプ １３ｂ ガイド溝 １８、４６ ケース体 １９ 区画板 ２０、２１ 空室 ２２ ガイドローラ ２３ 撮影手段であるＣＣＤカメラ ３０、４３ 支持材 ３１、４４ マーカー ３２ 注入口 ３３ 排出口 ４７ 気泡 ４８ 密封容器 Ｗ 制振液 8 excavator 12 Reader that is a tilted measuring tube 13 Guide pipe 13b guide groove 18,46 Case body 19 partition boards 20, 21 Vacancy 22 Guide roller 23 CCD camera as a photographing means 30,43 Support material 31,44 Marker 32 inlet 33 outlet 47 air bubbles 48 sealed container W damping liquid
フロントページの続き (72)発明者 松元 和伸 東京都千代田区三番町２番地 飛島建設 株式会社内 (72)発明者 熊谷 幸樹 東京都千代田区三番町２番地 飛島建設 株式会社内 (72)発明者 筒井 雅行 東京都千代田区三番町２番地 飛島建設 株式会社内 (56)参考文献 特開 平10−332367（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−304063（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−243359（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01C 9/00 - 9/36 Continuation of the front page (72) Inventor Kazunobu Matsumoto 2 Sanbancho, Chiyoda-ku, Tokyo, Tobishima Construction Co., Ltd. (72) Inventor Yuuki Kumagai 2 Sanbancho, Chiyoda-ku, Tokyo, Tobishima Construction Co., Ltd. (72) Invention Author Masayuki Tsutsui, 2 Sanbancho, Chiyoda-ku, Tokyo Within Tobishima Construction Co., Ltd. (56) Reference JP 10-332367 (JP, A) JP 9-304063 (JP, A) JP 9-243359 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) G01C 9/00-9/36
Claims (6)
長のケース体内を、透明な区画板により上下の空室に区
画したこと、その下側の空室内にシリコンオイル等の制
振液を充填したこと、 この制振液よりも比重が小さいマーカーを、下端を下側
の空室の底部に固定した糸等の支持材の上端に接続する
ことにより、浮力を受けて球面上での移動が自在となる
ように制振液中に配置したこと、このマーカーを前記透
明な区画板を透して撮影する撮影手段を上側の空室内に
設置したこと、この撮影手段の画像データから前記被傾
斜測定管の傾斜角度とその方向を算出する傾斜角度算出
手段を備えたことを特徴とする被傾斜測定管の傾斜測定
装置。1. A vertically long case body which is suspended and inserted into a tilted measuring pipe is divided into upper and lower empty chambers by a transparent partition plate, and a damping liquid such as silicone oil is placed in the lower chamber. By connecting a marker whose specific gravity is smaller than that of the damping liquid to the upper end of a support material such as a thread whose lower end is fixed to the bottom of the lower chamber, buoyancy is exerted on the spherical surface. It is arranged in a damping liquid so that it can be moved freely, a photographing means for photographing the marker through the transparent partition plate is installed in the upper chamber, and the image data of the photographing means indicates that A tilt measuring device for a tilted measuring pipe, comprising: a tilt angle calculating means for calculating a tilt angle of the tilted measuring pipe and a direction thereof.
長のケース体内を、透明な区画板により上下の空室に区
画したこと、その下側の空室内にシリコンオイル等の制
振液を充填したこと、 この制振液よりも比重が大きいマーカーを、上端を前記
区間板に固定した糸等の支持材の下端に接続することに
より、球面上での移動が自在となるように制振液中に吊
り下げ配置したこと、このマーカーを前記透明な区画板
を透して撮影する撮影手段を上側の空室内に設置したこ
と、この撮影手段の画像データから前記被傾斜測定管の
傾斜角度とその方向を算出する傾斜角度算出手段を備え
たことを特徴とする被傾斜測定管の傾斜測定装置。2. A vertically elongated case body that is suspended and inserted into a tilted measuring pipe is divided into upper and lower empty chambers by a transparent partition plate, and a damping liquid such as silicone oil is placed in the lower chamber. By connecting a marker having a specific gravity larger than that of the damping liquid to the lower end of a support material such as a thread whose upper end is fixed to the section plate, it is possible to freely move the spherical surface. That the marker is hung in a shaking liquid, a photographing means for photographing the marker through the transparent partition plate is installed in the upper chamber, and the inclination of the tilted measuring pipe is determined from the image data of the photographing means. An inclination measuring device for an inclined pipe to be measured, comprising an inclination angle calculating means for calculating an angle and a direction thereof.
成されている請求項１又は２記載の被傾斜測定管の傾斜
測定装置。3. The tilt measuring device for a tilted measuring pipe according to claim 1, wherein a damping liquid inlet and a discharging port are formed in the case body.
撮影手段は、レンズ部の光軸をそのケース体の中心軸に
一致して配置したＣＣＤカメラであり、また、マーカー
は、上記中心軸上で支持材に支持されている請求項１、
２又は３記載の被傾斜測定管の傾斜測定装置。4. The case body is formed in a cylindrical shape,
The image capturing means is a CCD camera in which the optical axis of the lens unit is aligned with the central axis of the case body, and the marker is supported by a support member on the central axis.
The tilt measuring device for a tilted measuring pipe according to 2 or 3.
長のケース体内に、密封容器を着脱自在に設置したこ
と、この密封容器は、制振液を充填するとともに気泡を
封入し、透明な上壁を球面形にしたもので、その球面に
沿って気泡が移動自在となっていること、この気泡を撮
影する撮影手段を前記密封容器より上方において前記ケ
ース体内に設置したこと、この撮影手段の画像データか
ら前記被傾斜測定管の傾斜角度とその方向を算出する傾
斜角度算出手段を備えたことを特徴とする被傾斜測定管
の傾斜測定装置。5. A hermetically-sealed container is detachably installed in a vertically long case body that is suspended and inserted into a tilted measuring pipe. The hermetically-sealed container is filled with a damping liquid and encloses air bubbles to be transparent. The upper wall has a spherical shape, and the bubbles are movable along the spherical surface. The photographing means for photographing the bubbles is installed in the case body above the sealed container. A tilt measuring device for a tilted measuring pipe, comprising a tilt angle calculating means for calculating a tilt angle of the tilted measuring pipe and its direction from image data of the means.
が被傾斜測定管に内挿され、ケース体には、 ガイド溝にガイドされるガイドローラが設けられている
請求項１、２、３、４又は５記載の被傾斜測定管の傾斜
測定装置。6. A guide pipe having a guide groove formed on the inner peripheral surface thereof is inserted into the inclined measuring pipe, and a guide roller guided by the guide groove is provided on the case body. 3. A tilt measuring device for a tilted measuring pipe according to 3, 4, or 5.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP32417399A JP3496185B2 (en) | 1999-11-15 | 1999-11-15 | Tilting measuring device for tilted measuring tube |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2001141451A JP2001141451A (en) | 2001-05-25 |
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| JP32417399A Expired - Lifetime JP3496185B2 (en) | 1999-11-15 | 1999-11-15 | Tilting measuring device for tilted measuring tube |
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- 1999-11-15 JP JP32417399A patent/JP3496185B2/en not_active Expired - Lifetime
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