JP6796170B2 - 位置測定システム及び位置測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、光波式測距測角器を用いて施工機械の位置を測定するための位置測定システム及び位置測定方法に関するものである。

特許文献１には、杭打ち機のオペレータが直杭や斜杭の傾斜を管理するために、杭打ち機の向きと杭の位置を計測して表示装置にオペレータから見た前後左右の傾斜量を表示することで、傾斜制御が簡単に行えるようになる情報提供システムが開示されている。

この特許文献１には、杭打ち機に２つのターゲットを固定して向きの計測に使用し、杭の表面上の固定された２点の位置を計測することで杭の傾斜量の演算に利用することが記載されている。そして、これらのターゲットや計測点は、測量機器から視準し易い場所に取り付けられることが記載されている。

また、特許文献２には、杭リーダ部分の周囲に全方位反射型の反射体を直接、取り付けることで、杭打ち船に対していずれの方向にトータルステーションを設置しても、杭芯位置が測量できるようにした杭打設方法が開示されている。

さらに、特許文献３には、杭の頭部側方にターゲットプリズムを取り付け、光波測距儀によってターゲットプリズムを追尾させることで、杭打ち貫入量を管理する装置が開示されている。

特許第５３７８５７７号公報 特開２００８−１２１２１９号公報 特開平１０−３０２３０号公報

しかしながら、トータルステーションなどの光波式測距測角器で杭打ち機などの施工機械の位置を測定する場合に、施工現場によっては、測量に適した場所に光波式測距測角器を設置できないことがある。また、施工機械が移動を繰り返しながら施工を行うような場合に、その都度、光波式測距測角器を据え付け直さなければならなくなると、盛り替え時間が増えて施工時間が長くなる要因になる。

一方、特許文献２に開示されているように、全方位反射型の反射体が直接、取り付けられる施工機械や部位は限定される。また、施工機械に合せた改良が必要になることが多く、汎用性に欠ける。

そこで、本発明は、様々な種類の施工機械に簡単に取り付けられ、光波式測距測角器の設置場所に制限を受け難い位置測定システム及び位置測定方法を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明の位置測定システムは、光波式測距測角器を用いて施工機械の位置を測定するための位置測定システムであって、前記施工機械に向けて設置される光波式測距測角器と、前記光波式測距測角器のターゲットを有する前記施工機械に取り付けられる搭載部と、前記光波式測距測角器による計測結果から前記施工機械の位置を算定する演算処理部とを備え、前記搭載部は、前記ターゲットを軌道に沿って移動させるための走行機構を有していることを特徴とする。

ここで、前記搭載部はジャイロセンサを備えていて前記施工機械の方位変化が計測されるとともに、その計測結果は前記演算処理部に送られて前記施工機械の位置の算定に使用される構成とすることができる。

また、前記走行機構は、前記軌道となる直線状の直線レールと、前記ターゲットが取り付けられて前記直線レールに沿って移動するスライダ部と、前記スライダ部を走行させる駆動部とを備え、前記搭載部は、前記直線レールの向きを変更するための旋回部を備えている構成とすることができる。

または、前記走行機構は、前記軌道となる円弧状の円弧レールと、前記ターゲットが取り付けられて前記円弧レールに沿って移動する円弧移動部と、前記円弧移動部を走行させる駆動部とを備えている構成とすることができる。

さらに、前記軌道には複数の移動規制部が設けられ、前記ターゲットが第１の前記移動規制部に到達すると、第２の前記移動規制部に向けて走行方向が反転又は走行が停止する構成とすることもできる。

また、位置測定方法の発明は、上記いずれかに記載の位置測定システムを使用した位置測定方法であって、前記施工機械に向けて前記光波式測距測角器を設置するステップと、前記搭載部における前記軌道上の第１の測定点にある前記ターゲットの位置を前記光波式測距測角器で計測するステップと、前記走行機構によって前記ターゲットを前記軌道上の第２の測定点に移動させて前記光波式測距測角器で計測するステップと、前記第１及び第２の測定点の計測結果から前記施工機械の位置を前記演算処理部で算定するステップとを備えたことを特徴とする。

このように構成された本発明の位置測定システムでは、光波式測距測角器のターゲットを有する施工機械に取り付けられる搭載部は、ターゲットを軌道に沿って移動させるための走行機構を備えている。

このように搭載部を介してターゲットを配置する場合は、様々な種類の施工機械に簡単に取り付けられるようになる。また、ターゲットを軌道に沿って移動させることができるので、光波式測距測角器の設置場所の制限を受け難く、設置しやすい場所に光波式測距測角器を設置することができる。この際、ターゲットは軌道に沿って決められた範囲で移動するため、移動後も施工機械の位置の測定を迅速に行うことができる。

また、搭載部がジャイロセンサを備えていれば、施工機械が方位を変化させた履歴を連続して記録していくことができるので、移動後の施工機械の位置を迅速に算定することができる。

ここで、走行機構が直線レールに沿ってターゲットを移動させる構成であれば、搭載部を施工機械から張り出した位置に取り付けることも可能になり、施工機械の様々な場所により簡単に取り付けることができるようになる。
一方、軌道が円弧レールの場合は、軌道自体の向きを変更する構成を省略することができる。

また、直線レールや円弧レールなどの軌道に複数の移動規制部を設けておくことで、予め決められた位置でターゲットを反転又は停止させることができ、それに基づいて演算処理を行わせることができる。

さらに、本発明の位置測定方法であれば、軌道上の２つの測定点において計測を行うので、施工機械の方位角を算出することができて、その結果から施工機械の位置を簡単に算定することができる。

本発明の実施の形態の位置測定システムの構成を説明するブロック図である。 トータルステーションと施工機械との位置関係について測量に適しているか否かの判定結果を示した説明図である。 トータルステーションの設置場所で測量に適していない位置を示した説明図である。 本実施の形態の位置測定システムを適用することで測量が可能になることを示した説明図である。 搭載部上の測定された２点の座標データから方位角を算定する方法を演算式とともに示した説明図である。 搭載部上の測定された２点の座標データから施工機械の軸心を算定する方法を演算式とともに示した説明図である。 誘導時に使用される搭載部上の測定された１点の座標データから施工機械の軸心を算定する方法を演算式とともに示した説明図である。 施工機械の方位角と搭載部の取付け角との関係を示した説明図である。 １箇所に設置されたトータルステーションによって、広い範囲で移動する施工機械の位置と向きを測定できることを示した説明図である。 実施例１の位置測定システムの概略構成を説明する斜視図である。 実施例１の走行機構の構成を説明する斜視図である。 実施例１の旋回部の構成を示した説明図である。 実施例２の位置測定システムの概略構成を説明する図であって、（ａ）は施工機械の方位角とターゲット方位角が一致している場合の説明図、（ｂ）は施工機械の方位角とターゲット方位角が一致しない場合の説明図である。 実施例２の円弧状の搭載部の構成を示した説明図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
本実施の形態の位置測定システムは、杭打ち機や地盤改良機などの施工機械Ｍの位置を、光波式測距測角器を用いて測定する際に適用される。光波式測距測角器は、レーザ光を利用してターゲットまでの距離や角度を測定する測量機器で、トータルステーション１と呼ばれるものが一般に使用されている。

トータルステーション１のターゲットには、プリズムなどの反射体が使用される。例えば全方位プリズムをターゲット３に使用することができる。プリズムは、入射光と反射光とが平行になるため、ターゲット３が視準可能な位置にトータルステーション１が設置されていれば測量が可能になる。

図１に、本実施の形態の位置測定システムの構成を説明するブロック図を示した。本実施の形態の位置測定システムは、自動追尾型のトータルステーション１と、施工機械Ｍに取り付けられる搭載部２と、演算処理や制御指示を行うための演算処理部６と、表示部となるモニタ６１とによって主に構成される。

ここで、演算処理部６は、パーソナルコンピュータなどによって構成され、モニタ６１はコンピュータに接続される。図示は省略されているが、演算処理部６は、トータルステーション１から例えば無線によって送信される計測データを受信したり、搭載部２との間でデータや指示信号などの送受信を行ったりするための送受信機や入出力端子などのインターフェースを備えている。
また、データやプログラムなどを記憶する記憶媒体も備えている。

また、施工機械Ｍに取り付けられる搭載部２は、トータルステーション１のターゲット３と、そのターゲット３を軌道に沿って移動させるための走行機構４と、ジャイロセンサ５とを主に備えている。

ターゲット３は、予め位置関係が明確な軌道に沿って往復移動することができる。また、ジャイロセンサ５を搭載部２に設けることで、施工機械Ｍが移動すると生じる角度の変化や角速度を検出することができる。本実施の形態では、簡素な構成にするために単軸のジャイロセンサ５を使用する。ジャイロセンサ５の検出値を時系列で連続して蓄積していくことで、例えば施工機械Ｍの移動開始から終了までの方位変化を簡単に算定することができる。

演算処理部６は、このジャイロセンサ５の検出値を受信して、後述するように施工機械Ｍの位置の算定を行う。また、演算処理部６は、走行機構４にターゲット３の移動や後述する取付け角θ_０の変更に関する制御信号を送ることができる。

ここで、図２を参照しながら、トータルステーション１と施工機械Ｍとの位置関係について説明する。施工機械Ｍに対してターゲット３が固定されているとすると、トータルステーション１をどのような位置においても同等の測量が行えるわけではない。

例えば、図２に二重丸「◎：優」で示した施工機械Ｍに正面から対向する範囲にトータルステーション１を設置すれば、ターゲット３の視準もし易く、好適に測量が行えると言える。そして、トータルステーション１の設置場所が搭載部２の正面から外れるに従って、測量の適度が低下することになる。

すなわち図３に示すように、トータルステーション１を測量に適していない「×：不可」の位置に設置すると、図の搭載部２の右側のターゲット３が施工機械Ｍのロッドやリーダなどが障害物となって視準できなくなる。

しかしながら測量に適していない設置場所にトータルステーション１を設置した場合でも、図４に示すように施工機械Ｍの軸心Ｐを中心にして搭載部２を傾けることで、２つのターゲット３，３がトータルステーション１によって視準できるようになる。但し、この際には、施工機械Ｍに対して搭載部２を傾けた取付け角θ_０を把握しておく必要がある。

以下では、図５−図８を参照しながら、方位角の算定方法と施工機械Ｍの軸心Ｐの求め方について説明する。ここでは、アースオーガやアースドリルなどの杭打ち機を施工機械Ｍとして、施工現場Ｆ（図９参照）は傾斜のない平面であると想定している。

図５では、直線状の搭載部２の両端に移動したターゲット３によって、測定点Ａと測定点Ｂの２点の２次元座標（ＸＹ座標）がトータルステーション１によって計測されていることを示している。

この測定点Ａ，Ｂは、走行機構４によってターゲット３が往復移動する搭載部２の定点位置であり、線分ＡＢの垂直２等分線上、かつ測定点Ａから測定点Ｂを見て右側に施工機械Ｍのロッド中心（軸心Ｐ）が配置されるとする（図６参照）。

そして、測定点Ａ，Ｂのトータルステーション１による計測は、以下のようにして行われる。まず、施工機械Ｍに向けてトータルステーション１を設置し、搭載部２における軌道上の第１の測定点Ａにあるターゲット３の位置をトータルステーション１で計測する。
続いて、走行機構４によってターゲット３を軌道上の第２の測定点Ｂに移動させてトータルステーション１で計測する。

そして、垂直２等分線の矢印方向を搭載部２の方位角θ_Ｔ（以下、「ターゲット方位角」という。）と定義する。また、施工機械Ｍの現在方位角をθ_１、ジャイロセンサ５の起動時からの相対変位角をθ_Ｊとし、測定点Ａ，Ｂの座標をそれぞれＡ（Ｘ_１，Ｙ_１），Ｂ（Ｘ_２、Ｙ_２）とすると、θ_Ｔ、θ_１、θ_Ｊはそれぞれ以下の関係式で表される。
θ_Ｔ＝tan^-１{（Ｙ_２−Ｙ_１）／（Ｘ_２−Ｘ_１）}−π／２ （単位：ラジアン）
θ_１＝θ_Ｔ＋θ_Ｊ

一方、図６に示すように、搭載部２と施工機械Ｍの軸心Ｐとの位置関係（オフセット距離）がl_２で規定されているとすると、軸心Ｐの座標（Ｘ，Ｙ）は以下の式で求まる。
Ｘ＝l_２／√（α^２＋１）α＋（Ｘ_１＋Ｘ_２）／２
Ｙ＝l_２／√（α^２＋１）α＋（Ｙ_１＋Ｙ_２）／２
ただし、α＝−（Ｙ_２−Ｙ_１）／（Ｘ_２−Ｘ_１）

上記式に示したように、施工機械Ｍの軸心Ｐの座標（Ｘ，Ｙ）は、測定点Ａ，Ｂの２点の座標が計測されると、正確に算定することができる。一方、施工機械Ｍが杭打ちの施工箇所（例えば図９の杭位置Ｆ１）まで移動するときのような誘導時は、精度の高い軸心Ｐの位置より、迅速に演算される軸心Ｐの位置情報の方が好ましい。

そこで、図７に示すように、誘導時は測定点Ａにターゲット３を固定して、１点から施工機械Ｍの軸心Ｐの座標（Ｘ，Ｙ）を求める。ここで、搭載部２の中心から測定点Ａまでの距離をl_１と規定すると、軸心Ｐの座標（Ｘ，Ｙ）は以下の式で簡易的に求められる。
Ｘ=Ｘ_１+ l_２cosθ_１ - l_１sinθ_１
Ｙ=Ｙ_１+ l_２sinθ_１ + l_１cosθ_１
ここで、軸心Ｐの座標（Ｘ，Ｙ）は、原点Ｏに対するベクトルとなる。要するに、測定点Ａのベクトルと、測定点Ａから見た軸心Ｐのベクトルと、測定点Ａ周りの軸心Ｐの回転角（方位角θ_１）から、軸心Ｐのベクトル座標を算出する。

このように測定点Ａにあるターゲット３のトータルステーション１による追尾計測の結果から、誘導時の軸心Ｐの位置がリアルタイムで算定されると、モニタ６１に移動中の施工機械Ｍの軸心Ｐの位置を表示することができるようになる。

さらに、ターゲット方位角θ_Ｔと施工機械Ｍの現在方位角θ_１との関係について、図８を参照しながら説明する。まず、図８（ａ）に示すように、ターゲット方位角θ_Ｔと施工機械Ｍの現在方位角θ_１とが一致する場合（θ_Ｔ＝θ_１）は、施工機械Ｍに対する搭載部２の取付け角θ_０の影響を考慮する必要はない。

一方、施工機械Ｍに対して搭載部２を傾けた場合は、取付け角θ_０を把握しておく必要がある。ここで、取付け角θ_０を考慮した場合の施工機械Ｍの方位角θ_１は、以下の式となる。
θ_１＝θ_Ｔ＋θ_０＋θ_Ｊ

図８（ｂ）は、取付け角θ_０としたことによってターゲット方位角θ_Ｔと施工機械Ｍの現在方位角θ_１とが一致しない場合を示している。この取付け角θ_０の調整については、後述する実施例で詳細を説明する。

このように施工機械Ｍに対して取付け角θ_０で搭載部２を傾けられるようにすることで、図９に示すように、施工現場Ｆの１箇所に設置されたトータルステーション１によって、複数の杭位置Ｆ１，・・・の施工時の軸心Ｐの座標を計測することができるようになる。この取付け角θ_０を変更するための旋回部の機構は、いずれの形態でもよく、例えば所望する角度で停止可能な回動軸に走行機構４を取り付けた搭載部２とすることができる。

また、トータルステーション１の据え付け位置と施工機械Ｍの位置との関係が、例えば図３に示したように「×：不可」の範囲に入ったことを演算処理部６で判定させ、その判定結果に基づいて図４に示すように取付け角θ_０で搭載部２を傾かせて「○：良」以上の範囲に入るような制御を行うことができる。

さらに、モニタ６１に、リアルタイムに施工機械Ｍの位置や方位（方位角θ_１など）を杭位置Ｆ１に対して表示させることで、施工機械Ｍのオペレータはそれを見ながら容易に位置管理を行うことができる。ここで、杭位置Ｆ１は、設計情報として記憶させたものがモニタ６１に表示される。

次に、本実施の形態の位置測定システム及び位置測定方法の作用について説明する。
このように構成された本実施の形態の位置測定システムでは、トータルステーション１のターゲット３を有する施工機械Ｍに取り付けられる搭載部２は、ターゲット３を軌道に沿って移動させるための走行機構４を備えている。

このように搭載部２を介してターゲット３を配置する場合は、搭載部２と施工機械Ｍとの位置関係（l_１，l_２）が任意に設定できるので、様々な種類の施工機械Ｍに簡単に取り付けられるようになる。

また、ターゲット３をトータルステーション１から視準できる位置に移動させて行う測量は、安定して精度の高い計測結果を得ることができる。これに対してGNSS衛星から送信される衛星の位置や時刻などの情報によって行われる測量は、周囲の環境によって左右されるロバスト性能の低いものとなる。特に、近隣に木立や建物が近接する場合は、ほとんどがマルチパスの影響を受け、安定した測位結果が得られない状況が度々生じることになる。

さらに、ターゲット３を例えば直線状の軌道に沿って移動させることができるので、トータルステーション１の設置位置に合わせてターゲット３を移動させることで、設置場所の制限を受け難くすることができる。要するに、施工現場Ｆの設置しやすい場所にトータルステーション１を設置することができるうえに、何度も盛り替え作業を行う必要がない。また、ターゲット３は軌道に沿って決められた範囲で移動するため、移動後も施工機械Ｍの位置の測定を迅速に行うことができる。

また、搭載部２がジャイロセンサ５を備えていることによって、施工機械Ｍが移動や旋回によって方位を変化させた履歴を連続して記録していくことができるので、移動後の施工機械Ｍの位置を迅速に算定することができる。

そして、ターゲット３を搭載部２の軌道上で移動させる本実施の形態の位置測定方法であれば、軌道上の２つの測定点Ａ，Ｂで計測を行うことで、施工機械Ｍが向いている現在方位角θ_１と軸心Ｐの座標（Ｘ，Ｙ）を、２つの測定点Ａ，Ｂの計測結果から簡単に算定することができる。

以下、前記実施の形態で説明した位置測定システムの具体的な構成となる実施例１について、図１０−図１２を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については、同一用語又は同一符号を用いて説明する。

図１０は、実施例１の位置測定システムの概略構成を説明する斜視図である。この実施例１では、走行機構４の詳細及び搭載部２の取付け角θ_０を調整するための旋回部７の詳細について説明する。

走行機構４は、図１１に示すように、軌道となる直線状の直線レール４１と、ターゲット３が取り付けられて直線レール４１に沿って移動するスライダ部４２と、スライダ部４２を走行させる駆動部４３とを主に備えている。
ここで、ジャイロセンサ５は、例えば直線レール４１の一端に取り付けられる。

直線レール４１は、例えば直方体の棒状に一方向に延伸される部材で、中央に軸方向に溝部４１１が延伸される。この溝部４１１には、スライダ部４２の下方に突出した突起部（図示省略）が挿入される。これによってスライダ部４２は、直線レール４１の軸直交方向となる幅方向に傾くことなく、安定して移動させることができる。

駆動部４３は、駆動源となるモータ４３１と、モータ４３１の回転軸に直結されるプーリ４３２と、そのプーリ４３２と対向する位置に配置されたプーリ４３４との間で巻き回されるタイミングベルト４３３とによって主に構成される。タイミングベルト４３３は、内周面に歯型が設けられた歯付きベルトで、プーリ４３２，４３４の歯型と噛み合うことによって、直線レール４１の軸方向に移動する。

そして、スライダ部４２をタイミングベルト４３３に対して連結部４２１によって連結させることで、スライダ部４２を直線レール４１に沿って往復移動させることができるようになる。

直線レール４１は、施工機械Ｍに対する取り付け位置を溝部４１１の長さ方向の中央にして、スライダ部４２の左右の移動範囲が同じ長さになるようにする。そして、直線レール４１（溝部４１１）の両端側には、それぞれ移動規制部となるリミットスイッチ４４，４４が設けられる。

すなわち、ターゲット３が取り付けられたスライダ部４２がリミットスイッチ４４に到達すると、スライダ部４２又は連結部４２１がリミットスイッチ４４に接触して、スライダ部４２の走行方向が反転又は走行が停止することになる。このようなリミットスイッチ４４，４４を設けることで、軸心Ｐを中心に対称となる位置にターゲット３を移動させ、定位置となる測定点Ａ，Ｂの計測を行わせることができる。

図１２は、搭載部２の取付け角θ_０を調整するための旋回部７の詳細を示している。この旋回部７は、直線レール４１を所望する向きに変更させるために、施工機械Ｍと直線レール４１との間に介在される。

旋回部７は、施工機械Ｍの例えばオーガ本体フランジＭ１に取り付けられる円弧状の旋回レール７１と、その旋回レール７１に沿って移動する旋回移動部７３とによって主に構成される。

旋回レール７１は、例えば軸心Ｐを中心に２７０°の範囲に広がる円弧に形成される。すなわち、軸心Ｐを中心に９０°の範囲が開放される。旋回レール７１の内周側には、オーガ本体フランジＭ１に取り付けるための複数のブラケット７２，・・・が張り出される。

このブラケット７２は、固定ボルト７２１によってオーガ本体フランジＭ１の締付ボルト７２２の穴を利用して固定される。締付ボルト７２２の穴は、オーガ本体フランジＭ１の周縁に沿って一周するように等間隔で設けられているため、所望する向きで旋回レール７１をオーガ本体フランジＭ１に固定することができる。

一方、旋回レール７１の外周面側には、歯部７１１が設けられる。この歯部７１１は、チェーンを沿わせて設けてもよい。また、旋回レール７１には、周方向に間隔を置いてリミットスイッチ７４，・・・が設けられる。

このようにして構成される旋回レール７１に沿って、直線レール４１が固定された旋回移動部７３を移動させる。旋回移動部７３には、旋回レール７１の外周面側にスプロケット７３１が設けられ、内周面側にはガイドローラ７３２，７３２が設けられる。

スプロケット７３１は、モータによって自転する歯車で、旋回レール７１の歯部７１１に噛み合うことで周方向の移動が可能になる。旋回レール７１の両側面を、スプロケット７３１とガイドローラ７３２，７３２とによって挟持させることで、旋回移動部７３を安定して移動させることができる。

このように構成された実施例１の位置測定システムは、走行機構４が直線レール４１に沿ってターゲット３を移動させる構成となっているため、搭載部２を施工機械Ｍから張り出した位置（例えばオフセット距離l_２）に取り付けることも可能になり、施工機械Ｍの様々な部位により簡単に取り付けることができるようになる。このオフセット距離l_２は、搭載部２を取り付ける施工機械Ｍの部位の形状などによって任意に設定することができる。

また、旋回部７を介して直線レール４１を施工機械Ｍに取り付けるのであれば、直線レール４１を所望する取付け角θ_０に容易に調整することができる。この取付け角θ_０の設定は、旋回レール７１に等間隔で設けられたリミットスイッチ７４の位置に合わせて調整することができる。

また、スプロケット７３１にロータリエンコーダを組み込んでおいて回転角を検出させることで、演算処理部６において回転角から旋回移動部７３の移動距離を算定し、取付け角θ_０の大きさに変換することができる。すなわち、取付け角θ_０の制御や計測に、ロータリエンコーダの検出値を利用することもできる。

なお、実施例１のこの他の構成及び作用効果については、前記実施の形態又は他の実施例と略同様であるため説明を省略する。

以下、前記実施の形態及び実施例１で説明した位置測定システムとは別の形態について、図１３，図１４を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態又は他の実施例１で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については、同一用語又は同一符号を用いて説明する。

前記実施の形態及び実施例１では、直線状の搭載部２について説明したが、本実施例２では、円弧状の搭載部２Ａについて説明する。図１３は、実施例２の位置測定システムの搭載部２Ａの概略構成を説明する図である。

すなわち本実施例２では、施工機械Ｍに対して円弧状の搭載部２Ａを取り付け、その搭載部２Ａに沿ってターゲット３を周方向に移動させる。図１３（ａ）は、施工機械Ｍの方位角θ_１とターゲット方位角θ_Ｔとが一致している場合の位置測定方法を例示している。

ターゲット３は、施工機械Ｍの軸心Ｐを中心とする円周上を移動する構成となっていて、ターゲット方位角θ_Ｔに直交して軸心Ｐを通る直径と交わる搭載部２Ａ上の点が、測定点Ａ，Ｂとなる。そして、測定点Ａで計測を終えたターゲット３は、軸心Ｐを中心に１８０°移動して測定点Ｂにおける計測が行われる。

一方、図１３（ｂ）は、施工機械Ｍの方位角θ_１とターゲット方位角θ_Ｔとが一致していない場合の位置測定方法を例示している。この場合は、取付け角θ_０に従って傾いたターゲット方位角θ_Ｔに直交する直線と交わる搭載部２Ａの点が測定点Ａとなり、反対側の測定点Ｂまでターゲット３が移動することになる。

図１４は、円弧状の搭載部２Ａの詳細を示している。この搭載部２Ａの走行機構８は、軌道となる円弧状の円弧レール８１と、ターゲット３が取り付けられて円弧レール８１に沿って移動する円弧移動部８２と、円弧移動部８２を走行させる駆動部８３とによって主に構成される。

円弧レール８１は、例えば軸心Ｐを中心に２７０°の範囲に広がる円弧に形成される。すなわち、軸心Ｐを中心に９０°の範囲が開放される。円弧レール８１の内周側には、オーガ本体フランジＭ１に取り付けるための複数のブラケット８５，・・・が張り出される。

このブラケット８５は、固定ボルト８５１によってオーガ本体フランジＭ１の締付ボルト８５２の穴を利用して固定される。締付ボルト８５２の穴は、オーガ本体フランジＭ１の周縁に沿って一周するように等間隔で設けられているため、所望する向きで円弧レール８１をオーガ本体フランジＭ１に固定することができる。
また、例えば中央のブラケット８５に、ジャイロセンサ５が取り付けられる。

一方、円弧レール８１の外周面側には、歯部８１１が設けられる。この歯部８１１は、チェーンを沿わせて設けてもよい。また、円弧レール８１には、周方向に間隔を置いて移動規制部となるリミットスイッチ８４，・・・が設けられる。

このようにして構成される円弧レール８１に沿って円弧移動部８２を移動させる。円弧移動部８２には、駆動部８３として円弧レール８１の外周面側にスプロケット８３１と、内周面側にガイドローラ８３２とが設けられる。

スプロケット８３１は、モータによって自転する歯車で、円弧レール８１の歯部８１１に噛み合うことで円弧移動部８２の周方向の移動が可能になる。円弧レール８１の両側面を、スプロケット８３１とガイドローラ８３２，８３２とによって挟持させることで、円弧移動部８２を安定して移動させることができる。

円弧レール８１に等間隔で設けられたリミットスイッチ８４は、ターゲット３を所定の
測定点Ａ，Ｂで停止させるために使用される。図１４では、施工機械Ｍの方位角θ_１とターゲット方位角θ_Ｔとが一致していない場合の位置測定方法を例示している。この場合は、取付け角θ_０に従って傾いたターゲット方位角θ_Ｔを中心に等距離の２点が測定点Ａ，Ｂとなる。この測定点Ａ，Ｂとなる位置にはリミットスイッチ８４，８４が設けられているので、ターゲット３が直接、取り付けられた円弧移動部８２を所定の位置で停止又は走行方向を反転させることができる。

また、取付け角θ_０や測定点Ａ，Ｂの位置制御は、スプロケット８３１にロータリエンコーダを組み込んでおいて回転角を検出させることで、演算処理部６において回転角から移動距離を算定することで実行させることもできる。

このように構成された実施例２の位置測定システムであれば、軌道が円弧レール８１となっているので、軌道自体の向きを変更する構成がなくても、取付け角θ_０を所望する角度に簡単に設定することができる。
なお、実施例２のこの他の構成及び作用効果については、前記実施の形態又は他の実施例と略同様であるため説明を省略する。

以上、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態及び実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。

例えば、前記実施の形態及び実施例では、施工機械Ｍが杭打ち機である場合を例に主に説明したが、これに限定されるものではなく、施工機械Ｍが３軸オーガや深層混合処理に使用される地盤改良機などであってもよい。施工機械Ｍの向きの変更や移動が多く、正確な位置での施工が求められる場合に、特に本発明の位置測定システム及び位置測定方法は適している。

また、前記実施の形態及び実施例では、平面位置の測量を中心に説明したが、これに限定されるものではなく、トータルステーション１とターゲット３の組み合わせであるため、杭の貫入量などの高さ方向の位置管理にも本発明の位置測定システムを適用することができる。さらには、高さ方向の変化と軸心Ｐなどの平面位置の変化とを対比させることで、高さが変化しても平面位置が同じなら杭が真っ直ぐに打設されており、高さの変化に伴って平面位置が変化していけば杭が傾斜して打設されているなどの判断に利用することができる。

さらに、前記実施の形態及び実施例では、移動規制部としてリミットスイッチ４４，７４，８４を例に説明したが、これに限定されるものではなく、ピンなどのストッパを移動規制部とすることもできる。

そして、前記実施の形態及び実施例では、直線状又は円弧状の搭載部２，２Ａを例に説明したが、これに限定されるものではなく、曲線状など他の形状の軌道を備えた搭載部にすることもできる。

１ ：トータルステーション（光波式測距測角器）
２ ：搭載部
３ ：ターゲット
４ ：走行機構
４１ ：直線レール
４２ ：スライダ部
４３ ：駆動部
４４ ：リミットスイッチ（移動規制部）
５ ：ジャイロセンサ
６ ：演算処理部
７ ：旋回部
２Ａ ：搭載部
８ ：走行機構
８１ ：円弧レール
８２ ：円弧移動部
８３ ：駆動部
８４ ：リミットスイッチ（移動規制部）
Ｍ ：施工機械
Ｐ ：軸心（位置）
Ａ ：（第１の）測定点
Ｂ ：（第２の）測定点

Claims (6)

1. 光波式測距測角器を用いて施工機械の位置を測定するための位置測定システムであって、
   前記施工機械に向けて設置される光波式測距測角器と、
   前記光波式測距測角器のターゲットを有する前記施工機械に取り付けられる搭載部と、
   前記光波式測距測角器による計測結果から前記施工機械の位置を算定する演算処理部とを備え、
   前記搭載部は、前記ターゲットを軌道に沿って移動させるための走行機構を有しており、
   前記演算処理部では、前記施工機械の方位角に対する前記搭載部の取付け角が設定されて、前記光波式測距測角器による２つの測定点の計測結果から前記施工機械の方位角を算定する際に使用されるとともに、
   前記施工機械の方位角と前記光波式測距測角器による１つの測定点の計測結果とに基づいた前記施工機械の位置の算定を可能にしたことを特徴とする位置測定システム。
2. 前記搭載部はジャイロセンサを備えていて前記施工機械の方位変化が計測されるとともに、その計測結果は前記演算処理部に送られて前記施工機械の位置の算定に使用されることを特徴とする請求項１に記載の位置測定システム。
3. 前記走行機構は、前記軌道となる直線状の直線レールと、前記ターゲットが取り付けられて前記直線レールに沿って移動するスライダ部と、前記スライダ部を走行させる駆動部とを備え、
   前記搭載部は、前記直線レールの向きを変更するための旋回部を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の位置測定システム。
4. 前記走行機構は、前記軌道となる円弧状の円弧レールと、前記ターゲットが取り付けられて前記円弧レールに沿って移動する円弧移動部と、前記円弧移動部を走行させる駆動部とを備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の位置測定システム。
5. 前記軌道には複数の移動規制部が設けられ、前記ターゲットが第１の前記移動規制部に到達すると、第２の前記移動規制部に向けて走行方向が反転又は走行が停止することを特徴とする請求項1乃至４のいずれか１項に記載の位置測定システム。
6. 請求項1乃至５のいずれか１項に記載の位置測定システムを使用した位置測定方法であって、
   前記施工機械に向けて前記光波式測距測角器を設置するステップと、
   前記搭載部の取付け角を設定するステップと、
   前記搭載部における前記軌道上の第１の測定点にある前記ターゲットの位置を前記光波式測距測角器で計測するステップと、
   前記走行機構によって前記ターゲットを前記軌道上の第２の測定点に移動させて前記光波式測距測角器で計測するステップと、
   前記第１及び第２の測定点の計測結果から前記施工機械の方位角及び位置を前記演算処理部で算定するステップとを備えたことを特徴とする位置測定方法。