JPH02201215A - Measuring apparatus for hole bend - Google Patents

Measuring apparatus for hole bend

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JPH02201215A
JPH02201215A JP2198589A JP2198589A JPH02201215A JP H02201215 A JPH02201215 A JP H02201215A JP 2198589 A JP2198589 A JP 2198589A JP 2198589 A JP2198589 A JP 2198589A JP H02201215 A JPH02201215 A JP H02201215A
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accelerometer
center
axis
outer casing
fixed
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Kazuteru Sato
一輝 佐藤
Tsurashi Yamamoto
山本 貫志
Yasuo Takada
高田 泰雄
Fuyuki Hane
冬希 羽根
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Tokyo Keiki Inc
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Tokyo Keiki Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To achieve a higher vibration resistance by a method wherein a rate gyroscope and an accelerometer are borne in a water pressure proof container in such a manner as to be rotatable about a center axis of a rotating shaft and the center of gravity thereof is shifted below the center axis of the rotating shaft to develop a pendulum motion. CONSTITUTION:A rate gyroscope such as a vibration gyroscope 25 is fixed on a gyroscope mounting base 23-2 within a water pressure proof container 21 with a direction of an input shaft thereof set to a (Y-Y') way (vertical way). An accelerometer 11 is fixed on an accelerometer mounting base 23-1 with a direction of an input shaft to a direction of a center axis (Z-Z') of a rotating shaft 26, the positions of the center of gravity of the vibration gyroscope 25, the gyroscope mounting base 23-2, the accelerometer 11 and the accelerometer mounting base 23-1 as a whole are shifted below the center axis (Z-Z') of the rotating shaft 26. Thus, the vibration gyroscope 25, the accelerometer 11 and the like compose a pendulum with the rotating shaft 26 as fulcrum.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、土木工事等で使用される小口径の孔の三次元
的位置を計測するための孔曲り計測装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a hole bending measuring device for measuring the three-dimensional position of a small-diameter hole used in civil engineering work and the like.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

土木工事等で施工される各種の穴掘削工事においては、
水道、電気、ガス、下水等に使用される比較的小さな口
径の穴から、地下鉄、トンネル等に代表される大口径の
穴まで各種の口径の大工事が施工されている。これらの
各種穴掘削工事においては、障害物、岩盤等の理由で、
水平面内の直線状の穴以外に種々の曲りを有する穴の要
求も多く、その掘削した穴の位置の三次元的把握はきわ
めて重要な課題である。
In various hole drilling works carried out in civil engineering works, etc.,
BACKGROUND OF THE INVENTION Large-scale construction works of various diameters are being constructed, from relatively small diameter holes used for water, electricity, gas, sewage, etc. to large diameter holes typified by subways, tunnels, etc. During these various hole drilling operations, due to obstacles, bedrock, etc.
There are many demands for holes with various curves in addition to straight holes in the horizontal plane, and three-dimensional understanding of the position of the drilled hole is an extremely important issue.

従来、大口径の穴掘削にあたっては、人間による測量に
よりその位置を計測し、穴掘削機械の方位、姿勢の修正
を行い、穴掘削を進めるという工法を行っていた。近年
の機械の自動化により、最新式の穴掘削機械では、ジャ
イロコンパス及び傾斜計を穴掘削機械に取付け、ジャイ
ロコンパスからの方位角と、距離、ロール角及びピッチ
角の計測により、時々刻々の穴掘削機械の位置を知り、
その計画コースに対してのずれを自動的に修正する機能
を有している。
Conventionally, when drilling large-diameter holes, the method used was to measure the location by human surveying, adjust the direction and posture of the drilling machine, and proceed with drilling. Due to recent machine automation, the latest hole drilling machines are equipped with a gyro compass and inclinometer, and measure the azimuth angle, distance, roll angle, and pitch angle from the gyro compass, so that the hole drilling machine can be drilled from time to time. Know the location of excavation equipment,
It has a function to automatically correct deviations from the planned course.

しかしながら、これらの穴の掘削機械の自動化は、大口
径シールドマシンのみであり、口径が10C11以下の
小口径の穴にいたっては、その計測すら不可能な場合が
多かった。たとえば、直進の穴であれば、先端に複数個
の発光源を等間隔で直線的に配置したセンサを被測定穴
に挿入し、その発光源が、穴入口からいくつに見えるか
によって、穴の曲り角度を計測する方法があった。しか
しながら、穴が大きく曲がった場合には、この方法では
発光源が見えなくなり、計測不能であった。
However, automation of drilling machines for these holes is limited to large-diameter shield machines, and it is often impossible to even measure small-diameter holes with a diameter of 10C11 or less. For example, in the case of a straight hole, a sensor with multiple light emitting sources arranged linearly at equal intervals at the tip is inserted into the hole to be measured, and depending on how far the light emitting sources are visible from the hole entrance, There was a way to measure the bending angle. However, if the hole was significantly bent, the light source could not be seen using this method, making it impossible to measure.

また、別の方法としては、第3図及び第4図に示すフリ
ージャイロと傾斜計とを用いた孔曲り計測側装置がある
Another method is a hole bending measuring device using a free gyro and an inclinometer as shown in FIGS. 3 and 4.

第3図はこの従来の孔曲り計測装置の概略を示す。第3
図に於て、(1)は被測定孔の方位角及び傾斜角を計測
するセンサ部であり、これは、耐水圧容器内にジャイロ
加速度計等の各種センサが収容されて構成されている。
FIG. 3 shows an outline of this conventional hole bending measuring device. Third
In the figure, (1) is a sensor unit that measures the azimuth and inclination angle of the hole to be measured, and this is configured by housing various sensors such as a gyro accelerometer in a water pressure container.

この耐水圧容器に内蔵された各種センサからの信号は、
コネクタ(2)及び長距離ケーブル(3)、 (たとえ
ば500mの長さ)を介して表示・操作部(4)に転送
され、ここで、各センサの出力値を表示するシステムと
なっている。尚、第3図に於て、(SW)は装置のオン
オフスイッチを示す。
Signals from various sensors built into this water pressure container are
The data is transferred to the display/operation unit (4) via the connector (2) and long distance cable (3) (for example, 500 m long), where the output value of each sensor is displayed. In FIG. 3, (SW) indicates an on/off switch of the device.

ところで、第3図に示す耐水圧容器内のセンサ部(1)
の内部は、第4図に示す如き構成である。尚、第3図の
センサ部(1)の入力軸(Z−Z’)方向は、第4図の
(Z−Z’)方向と一致している。
By the way, the sensor part (1) inside the water pressure container shown in Fig. 3
The internal structure is as shown in FIG. The input axis (Z-Z') direction of the sensor section (1) in FIG. 3 coincides with the (Z-Z') direction in FIG. 4.

第4図に於て、(5)は、耐水圧容器に固定されている
2自由度を有するフリージャイロであり、その入力軸は
、(z−z’)方向及び(Y−Y’)方向(鉛直方向)
に設定され、センサ部(1)の(Z−Z’)軸及び(Y
−Y’)軸方向の旋回角を計測している。
In Fig. 4, (5) is a free gyro with two degrees of freedom fixed to a water pressure container, and its input axis is in the (z-z') direction and the (Y-Y') direction. (vertical direction)
is set, and the (Z-Z') axis and (Y
-Y') The turning angle in the axial direction is being measured.

また、(10)はプラットホームで、このプラットホー
ム(lO)上に、2個の加速度計(11)、 (12)
が、その一方(12)の入力軸は(Y−Y’)及び(Z
−Z’)の両輪に垂直な(X−X’)軸方向に、他方(
11)の入力軸は(Z−Z’)軸方向となるように設置
されている。このプラットホーム(10)は、耐水圧容
器に固定された2個の軸受(6)、 (7)で軸支され
た2本の軸(8)、 (9)により(Z−Z’)方向の
まわりに回転可能になっている。
In addition, (10) is a platform, and on this platform (lO), two accelerometers (11), (12)
However, the input axis of one (12) is (Y-Y') and (Z
-Z') in the (X-X') axis direction perpendicular to both wheels of the other (
The input shaft of 11) is installed in the (Z-Z') axis direction. This platform (10) is rotated in the (Z-Z') direction by two shafts (8) and (9) supported by two bearings (6) and (7) fixed to a water pressure vessel. It can be rotated around.

プラットホーム(10)の(X−X’)方向の傾斜角を
計測する加速度計(12)よりの信号を、サーボアンプ
(15)を介してサーボモータ(14)に供給し、これ
を駆動し、歯車列(13)を介して軸(9)を回転し、
プラットホーム(10)が(X−X’)軸方向に関し、
常に一定姿勢となるように、これを制御する。従って、
プラットホーム(10)上にその(Z−Z’)方向を入
力軸として取付けた加速度計(11)は、プラットホー
ム(10)の(Z−Z’)軸方向を含む水平面内からの
傾斜角を計測することになる。この加速度計(11)の
出力信号は、スリップリング(図示せず)及び、ローパ
スフィルタ(16)を介して、A/D変換器(17)へ
供給され、これによりデジタル信号に変換される。一方
、フリージャイロ(5)の(Y−Y′)方向まわりの方
位角信号を、A/D変換器(18)によりデジタル信号
に変換する。両A/D変換器(17) 、 (18)の
出力デジタル信号を、信号変換部(19)により信号に
変換し、これをセンサ部(1)の出力として、第3図に
示す表示操作部(4)に転送する。
A signal from an accelerometer (12) that measures the inclination angle of the platform (10) in the (X-X') direction is supplied to a servo motor (14) via a servo amplifier (15) to drive it; rotating the shaft (9) via the gear train (13);
The platform (10) is in the (X-X') axis direction,
This is controlled so that the posture is always constant. Therefore,
The accelerometer (11) installed on the platform (10) with its (Z-Z') direction as the input axis measures the inclination angle from within the horizontal plane including the (Z-Z') axis direction of the platform (10). I will do it. The output signal of this accelerometer (11) is supplied to an A/D converter (17) via a slip ring (not shown) and a low-pass filter (16), thereby converting it into a digital signal. On the other hand, the azimuth signal around the (Y-Y') direction of the free gyro (5) is converted into a digital signal by the A/D converter (18). The output digital signals of both A/D converters (17) and (18) are converted into signals by the signal converter (19), and this is used as the output of the sensor unit (1) to display the display and operation unit shown in FIG. Transfer to (4).

このように構成されたセンサ部(1)を被測定孔に挿入
し、静止させると、第5図に示すように、センサ部(1
)の挿入前の被測定孔の位置を原点0とし、xoy面を
水平面とする直角座標系において、P点が、被測定孔内
のセンサ部(1)の現在の位置であるとすると、原点O
とP点の水平面上の投影点P′とを結ぶ直線狂′とX軸
とのなす角Φ及び水平面内の直線百丁′から狂とのなす
角θが、フリージャイロ(5)の出力信号及び加速度計
(11)の傾斜角信号として計測されることになる。こ
のため、表示・操作部(4)よりセンサ部(1)までの
ケーブル(3)の長さより直線OPの長さ!を測定する
と、P点の位置(ΔX、Δy、Δ2)は、 Δx=l−cosθ・cosΦ ・・・・・・(1)Δ
Y””l”cosθ・ sinΦ ・・−・・・ (2
)Δz=f−sinθ     ・・・・・・(3)と
表わすことができる。従って、センサ部(1〕を被測定
孔内で順次送っていき、式(1)〜(3)より得た各値
をそれぞれ加え合せていくと、被測定孔の位置を計測す
ることができる。
When the sensor section (1) configured in this way is inserted into the hole to be measured and kept stationary, the sensor section (1) as shown in FIG.
) in a rectangular coordinate system in which the position of the hole to be measured before insertion is the origin 0 and the xoy plane is the horizontal plane, and if point P is the current position of the sensor part (1) in the hole to be measured, then the origin O
The angle Φ formed by the X-axis and the linear deviation ' connecting the projection point P' on the horizontal plane of point P and the angle θ formed by the deviation from the straight line 100' in the horizontal plane are the output signals of the free gyro (5). and will be measured as a tilt angle signal of the accelerometer (11). Therefore, the length of the straight line OP is longer than the length of the cable (3) from the display/operation section (4) to the sensor section (1)! When measuring, the position of point P (ΔX, Δy, Δ2) is Δx=l−cosθ・cosΦ (1) Δ
Y””l”cosθ・sinΦ・・−・(2
) Δz=f−sinθ (3). Therefore, the position of the hole to be measured can be measured by sequentially moving the sensor section (1) inside the hole to be measured and adding up each value obtained from equations (1) to (3). .

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかしながら、従来の小口径用孔面り計測装置にあって
は、構造が複雑で、かつ、短寿命なローフベアリングを
有する、高価なフリージャイロを方位角計測に用いてい
るため、耐振動、耐衝撃性が悪いこと、また、センサ部
の孔方向の回転による加速度計の計測誤差をなくすため
に、入力軸が上記加速度計と直交した別の加速度計より
の信号を用い、ザーボモータを用いてプラットホームを
安定化せねばならない等、センナ部の内部の構造が複雑
になり、高価である等の問題点があった。
However, in conventional small-diameter hole surface measurement devices, an expensive free gyro with a complex structure and a short-life loaf bearing is used for azimuth measurement, so it is difficult to resist vibrations. In order to eliminate the measurement error of the accelerometer due to poor shock resistance and rotation of the sensor part in the direction of the hole, a signal from another accelerometer whose input shaft is orthogonal to the above accelerometer is used, and a servo motor is used to connect the platform. There are problems in that the internal structure of the senna part is complicated and expensive, such as the need to stabilize the senna.

従って、本発明は上記従来の課題を一掃した孔曲り計測
装置を提供せんとするものである。
Therefore, it is an object of the present invention to provide a hole bending measuring device that overcomes the above-mentioned conventional problems.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明による孔曲り計測装置は、耐水圧容器内にレート
ジャイロ及び加速度計を、(Z−Z’)軸まわりに回転
可能なように軸承し、それ等の重心を(Z−Z’)軸よ
り下方へずらし、振り子運動をもたせる。更に、この振
り子運動に対するダンパを設ける。
The hole bending measuring device according to the present invention has a rate gyro and an accelerometer rotatably supported in a water pressure container so as to be rotatable around the (Z-Z') axis, and their center of gravity is centered around the (Z-Z') axis. Shift it further downward to create a pendulum motion. Furthermore, a damper is provided for this pendulum movement.

〔作用〕[Effect]

本発明によれば、孔の方位角の測定は、レートジャイロ
の入力角速度を積分することにより行い、被測定孔の傾
斜角の測定は加速度計の出力により行うものである。
According to the present invention, the azimuth angle of the hole is measured by integrating the input angular velocity of the rate gyro, and the inclination angle of the hole to be measured is measured by the output of the accelerometer.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の一実施例を第1図及び第2図を用いて説
明する。第1図は、本発明による孔曲り計測装置の一例
の、センサ部(1)の耐水圧容器の一部を切り欠き且つ
、ダンパ部を省略してその内部を示す斜視図及び振動ジ
ャイロ及び加速度計の出力の接続を示す図である。尚、
第1図に於て、第3図と同一の部品には同一の番号を付
し、それ等の詳細説明は省略する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a perspective view showing the inside of an example of the hole bending measuring device according to the present invention, with a part of the water pressure container of the sensor section (1) cut away and the damper section omitted, and a vibrating gyroscope and acceleration FIG. 3 is a diagram showing connections of outputs of the meter. still,
In FIG. 1, parts that are the same as those in FIG. 3 are given the same numbers, and detailed explanation thereof will be omitted.

第1図に於いて、(21)は完全密封された円筒状筐体
より成る耐水圧容器である。この耐水圧容器(21)の
内部の(Z−Z’)方向の略々中央には、肉厚な円筒状
の軸受取付台(22)がネジ(図示せず)等により耐水
圧容器(21)の内側に固定されている。
In FIG. 1, (21) is a water pressure container consisting of a completely sealed cylindrical casing. A thick cylindrical bearing mounting base (22) is attached to the water pressure container (21) approximately in the center in the (Z-Z') direction inside the water pressure container (21) with a screw (not shown) or the like. ) is fixed inside.

また、軸受取付台(22)の中心の中空部(22−1)
に、2個の軸受(244)、 (24−2)が互に離間
して嵌合されている。これら2個の軸受(24−1) 
、 (24−2)により回転自在に軸承された回転軸(
26)は、その1端がジャイロ取°付台(23−2) 
、他端が加速度計取付台(23・1)に圧入或はネジ(
図示せず)等で固定されている。上記、ジャイロ取付台
(23−2)には、レートジャイロ、例えば振動ジャイ
ロ(25)が、その入力軸の方向を(Y−Y’)方向(
鉛直方向)として固定されている。また、加速度計取付
台(23−1)には、加速度計(11)が、その人力軸
の方向を(2−Z’)方向として固定されている。また
、振動ジャイロ(25) 、 ジャイロ取付台(23−
2) 、加速度計(11)及び加速度計取付台(23−
1)の全体の重心位置は、回転軸(26)の中心軸(Z
−Z’)より下方へずらし、振動ジャイロ(25)及び
加速度計(11)等は、回転軸(26)を支軸とする振
り子を構成させる。
In addition, the hollow part (22-1) in the center of the bearing mounting base (22)
Two bearings (244) and (24-2) are fitted apart from each other. These two bearings (24-1)
, (24-2) rotatably supported rotary shaft (
26), one end of which is the gyro mounting base (23-2)
, the other end is press-fitted into the accelerometer mounting base (23.1) or screwed (
(not shown) etc. On the above-mentioned gyro mount (23-2), a rate gyro, for example, a vibration gyro (25), has its input axis oriented in the (Y-Y') direction (
vertical direction). Further, an accelerometer (11) is fixed to the accelerometer mount (23-1) with its human power axis in the (2-Z') direction. In addition, a vibration gyro (25) and a gyro mounting base (23-
2) Accelerometer (11) and accelerometer mounting base (23-
1) The entire center of gravity position is the center axis (Z
-Z'), and the vibrating gyroscope (25), accelerometer (11), etc. constitute a pendulum with the rotating shaft (26) as the supporting axis.

以上のような構造では、その振り子の減衰率は、軸受(
24−1) 、 (24−2)の摩擦及び振子の空気抵
抗のみによるため、極めて小さい。従って振子の振動を
減衰させるため、以下に述べるような、磁気ダンパを用
いる。
In the above structure, the damping rate of the pendulum is determined by the bearing (
24-1), (24-2) and the air resistance of the pendulum, so it is extremely small. Therefore, in order to dampen the vibrations of the pendulum, a magnetic damper as described below is used.

第2図は、第1図の加速度計取付台(23−1)及び軸
受取付台(22)近辺の拡大断面図である。
FIG. 2 is an enlarged sectional view of the vicinity of the accelerometer mount (23-1) and bearing mount (22) in FIG. 1.

第2図に於て、(32)は、例えば環状の永久磁石で、
軸受取付台(22)に設けた環状穴(22−2)に挿入
され、接着等で固定されている。上記、永久磁石(32
)は、例えばその円周に沿って隣接するもの同志が互に
異る極をもつ複数個の磁石片で構成されている。また、
(31)は純鉄等の磁性材でできた環状のリターンパス
形成部であり、永久磁石(32)と同様に、軸受取付台
(22)の環状穴(22−2)内に挿入され、接着等で
固定されている。尚、永久磁石(32)とリターンパス
形成部(31)との間には、ギャップ(G)が形成、さ
れている。
In Fig. 2, (32) is, for example, an annular permanent magnet,
It is inserted into an annular hole (22-2) provided in the bearing mounting base (22) and fixed with adhesive or the like. Above, permanent magnet (32
) is made up of a plurality of magnet pieces, for example, adjacent pieces along the circumference have different poles. Also,
(31) is an annular return path forming part made of magnetic material such as pure iron, and like the permanent magnet (32), it is inserted into the annular hole (22-2) of the bearing mounting base (22). It is fixed with adhesive etc. Note that a gap (G) is formed between the permanent magnet (32) and the return path forming section (31).

一方、(30)は銅、アルミ等の導体型でカップ状のダ
ンパであり、その閉端(30−1)は加速度計取付台(
23−1)にネジ(33)で固定されており、その筒状
部(30−2)は永久磁石(32)及びリターンパス形
成部(31)と間隙をもって、環状穴(22−2)のギ
ャップ(G)内に挿入されている。
On the other hand, (30) is a cup-shaped damper made of conductive material such as copper or aluminum, and its closed end (30-1) is an accelerometer mounting base (
23-1) with a screw (33), and the cylindrical part (30-2) is connected to the annular hole (22-2) with a gap between the permanent magnet (32) and the return path forming part (31). It is inserted into the gap (G).

上記構成の磁気ダンパにおいて、カップ状のダンパ(3
0)が中心軸(Z−Z’)のまわりに回転すると、永久
磁石(32)とリターンパス形成部(31)との間の磁
場内を、導体型のダンパ(30)の筒状部(30−2)
が回転するため、そこに渦電流が発生し、筒状部(30
−2)の回転速度に比例した反力が生じ、筒状部(30
−2)の回転運動をさまたげようとする。このため、ダ
ンパ(30)の運動が減衰する。このため、耐水圧容器
(21)が(Z−Z’)軸まわりに回転しても、上記振
り子作用とこの磁気ダンパの作用より、振動ジャイロ(
25)及び加速度計(11)の入力軸は、常に一定の方
向(振動ジャイロ(25)の入力軸は、鉛直(Y−Y’
)方向)を向いている。それゆえ、センサ部(1)の耐
水圧容器(21)が(Z−Z’)軸まわりに回転しなが
ら被測定孔に挿入されても、方位角計測を、この回転運
動に影響されることなく行うことができる。
In the magnetic damper having the above configuration, the cup-shaped damper (3
0) rotates around the central axis (Z-Z'), the cylindrical part ( 30-2)
rotates, eddy currents are generated there, and the cylindrical part (30
-2) A reaction force proportional to the rotational speed of the cylindrical part (30
-2) attempts to block the rotational movement. Therefore, the movement of the damper (30) is attenuated. Therefore, even if the water pressure container (21) rotates around the (Z-Z') axis, the vibration gyro (
25) and the accelerometer (11) are always in a fixed direction (the input axis of the vibration gyro (25) is vertical (Y-Y'
) direction). Therefore, even if the water pressure container (21) of the sensor part (1) is inserted into the measurement hole while rotating around the (Z-Z') axis, the azimuth angle measurement will not be affected by this rotational movement. It can be done without.

一方、第1図に示す如く、振動ジャイロ(25)の出力
は、積分器(27)に供給され、そこで角速度を角度に
変換した後、A/D変換器(28)によりディジタル化
された後、演算及び通信部(29)に入力される。
On the other hand, as shown in Fig. 1, the output of the vibrating gyroscope (25) is supplied to an integrator (27), where the angular velocity is converted into an angle, and then digitized by an A/D converter (28). , is input to the calculation and communication section (29).

また、加速度計(11)の出力は、ローパスフィルタ(
16)を介してA/D変換器(17)に入力され、デジ
タル化された後、演算及び通信部(29)に供給される
In addition, the output of the accelerometer (11) is filtered through a low-pass filter (
16) to the A/D converter (17), where it is digitized and then supplied to the calculation and communication section (29).

上記構成のセンサ部(1)を被測定孔に挿入する場合を
考える。このとき、被測定孔とセンサ部(1)との間に
、何ら案内部がないときは、センサ部(1)は、(z−
z’)軸まりわに回転しながら、挿入されていく場合が
ある。しかし、前述の振り子作用及び磁気ダンパの作用
で、振動ジャイロ(25)及び加速度計(11)の入力
軸の方向は、所望の方向に固定されているから、振動ジ
ャイロ(25)の出力を積分した方位角及び加速度計(
11)よりの傾斜角は、測定時、誤差を含むことなく、
正確な値を出力する。
Consider a case where the sensor section (1) having the above configuration is inserted into a hole to be measured. At this time, if there is no guide part between the hole to be measured and the sensor part (1), the sensor part (1)
z') It may be inserted while rotating around the axis. However, because the directions of the input axes of the vibrating gyroscope (25) and the accelerometer (11) are fixed in the desired directions due to the pendulum action and the magnetic damper described above, the output of the vibrating gyroscope (25) is integrated. azimuth and accelerometer (
11) The inclination angle from
Output exact values.

このため、前述の式(1)〜(3)を計算することによ
り、孔位置の正確な測定が可能である。
Therefore, by calculating the above-mentioned equations (1) to (3), accurate measurement of the hole position is possible.

一方、演算及び通信部(29)からの出力は、第3図に
示したと同様に、コネクタ(2)及び長距離ケーブル(
3)を経由して、表示・操作部(4)に転送され、セン
サ部(1)からの出力値である方位角及び傾斜角を表示
し、またはプリンタ等への出力がなされる。
On the other hand, the output from the calculation and communication section (29) is the same as shown in FIG.
3), it is transferred to the display/operation unit (4), where the azimuth and inclination angle, which are the output values from the sensor unit (1), are displayed or output to a printer or the like.

また、方位角及び傾斜角と、ケーブルの長さを例えばケ
ーブル巻き取りリールのロータリーエンコーダの回転パ
ルス数に変換した信号より求めたlとにより、式(1)
〜(3)を用いて孔位置の三次元的表示も可能である。
In addition, by using the azimuth angle, the inclination angle, and the signal obtained by converting the length of the cable into, for example, the number of rotational pulses of a rotary encoder of a cable take-up reel, formula (1) is obtained.
It is also possible to display the hole position three-dimensionally using (3).

尚、ダンパは第2図の例に限ぎらず、例えば、ダンパ(
30)を平板状となし、加速度計取付台(23−1)に
固定する一方、永久磁石(32)も円板状となし、これ
を円板状のダンパ(30)と対向して軸受取付台(22
)の一端に固定し、加速度計取付台(23−1)を磁性
材で形成してリターンパス形成部となせば、同様のダン
パが構成できる。
Note that the damper is not limited to the example shown in FIG.
30) is shaped like a flat plate and is fixed to the accelerometer mounting base (23-1), while the permanent magnet (32) is also shaped like a disk and is mounted on a bearing facing the disk-shaped damper (30). stand (22
), and the accelerometer mount (23-1) is made of a magnetic material to form a return path forming part, a similar damper can be constructed.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上、本発明による孔曲り測定装置は、振り子構造と磁
気ダンパとにより、方位角及び傾斜角センサを支持して
いるため、構造が簡単であり、安価であること、耐振動
性に優れている等の利点を有している。
As described above, the hole bending measuring device according to the present invention supports the azimuth angle and inclination angle sensors using the pendulum structure and the magnetic damper, so it has a simple structure, is inexpensive, and has excellent vibration resistance. It has the following advantages.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明のダンパ部を除くセンサ部の主要部を示
す斜視図、第2図は本発明のダンパ部の拡大断面図、第
3図は従来例のシステムの概要図、第4図は従来例のセ
ンサ部の内部を示す斜視図、第5図はその動作の説明図
に供する路線図である。 図に於て、(1)はセンサ部、(11)は加速度計、(
21)は耐水容器、(22)は軸受取付台、(23−1
)は加速度計取付台、(23−2)はジャイロ取付台、
(24−1)。 (24−2)は軸受、(25)はレートジャイロ、(2
6)は回転軸、(30)はダンパ、(31)はリターン
°バス形成部、(32)は永久磁石を夫々示す。 第3
FIG. 1 is a perspective view showing the main parts of the sensor section excluding the damper section of the present invention, FIG. 2 is an enlarged sectional view of the damper section of the present invention, FIG. 3 is a schematic diagram of a conventional system, and FIG. 4 5 is a perspective view showing the inside of a conventional sensor section, and FIG. 5 is a route diagram for explaining its operation. In the figure, (1) is the sensor section, (11) is the accelerometer, (
21) is a water-resistant container, (22) is a bearing mounting base, (23-1)
) is the accelerometer mount, (23-2) is the gyro mount,
(24-1). (24-2) is the bearing, (25) is the rate gyro, (2
6) is a rotating shaft, (30) is a damper, (31) is a return bus forming part, and (32) is a permanent magnet. Third

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、方位角及び傾斜角を計測するセンサ部と、該センサ
部の出力信号を伝送する長距離ケーブルと、上記センサ
部の信号を送受・制御・表示する表示・操作部とより成
る孔曲り計測装置において、 円筒状の外筐内に固定された軸受けにより自由に回転で
きるように軸承されている上記外筺の中心軸方向の回転
軸に固定された取付台上にレートジャイロ及び加速度計
を固定して上記センサを構成し、上記回転軸に固定した
部分の重心が上記回転軸の中心から下方へ偏心し、上記
レートジャイロの入力軸を上記重心と上記回転軸の中心
を結ぶ直線と平行になすと共に、上記加速度計の入力軸
を上記外筐の中心軸と平行となしたことを特徴とする孔
曲り計測装置。 2、方位角及び傾斜角を計測するセンサ部と、該センサ
部の出力信号を伝送する長距離ケーブルと、上記センサ
の信号を送受・制御・表示する表示・操作部とより成る
孔曲り計測装置において、 円筒状の外筐内に固定された軸受けにより自由に回転で
きるように軸承されている上記外筐の中心軸方向の回転
軸に固定された取付台にレートジャイロ及び加速度計を
固定して上記センサ部を構成し、上記回転軸に固定した
部分の重心が上記回転軸の中心から下方へ偏心し、上記
レートジャイロの入力軸を上記重心と上記回転軸の中心
を結ぶ直線と平行になすと共に、上記加速度計の入力軸
を上記外筐の中心軸と平行となし、上記回転軸に固定し
た部分の回転を減衰させるダンパを上記外筐と上記取付
台との間に設けたことを特徴とする孔曲り計測装置。
[Claims] 1. A sensor unit that measures the azimuth and inclination angle, a long-distance cable that transmits the output signal of the sensor unit, and a display/operation unit that transmits, receives, controls, and displays the signal of the sensor unit. In a hole bending measuring device consisting of a cylindrical outer casing, a rate is mounted on a mounting base fixed to a rotating shaft in the direction of the central axis of the outer casing, which is rotatably supported by a bearing fixed inside a cylindrical outer casing. The sensor is configured by fixing a gyro and an accelerometer, and the center of gravity of the part fixed to the rotation axis is eccentric downward from the center of the rotation axis, and the input axis of the rate gyro is connected to the center of gravity and the center of the rotation axis. A hole curvature measuring device characterized in that the input axis of the accelerometer is parallel to a straight line connecting the two, and the input axis of the accelerometer is parallel to the central axis of the outer casing. 2. A hole bending measurement device consisting of a sensor section that measures the azimuth and inclination angle, a long distance cable that transmits the output signal of the sensor section, and a display/operation section that transmits, receives, controls, and displays the signal of the sensor. In this case, a rate gyro and an accelerometer are fixed to a mounting base fixed to a rotating shaft in the direction of the central axis of the outer casing, which is rotatably supported by a bearing fixed in a cylindrical outer casing. The center of gravity of the portion of the sensor unit fixed to the rotation shaft is eccentric downward from the center of the rotation shaft, and the input axis of the rate gyro is parallel to the straight line connecting the center of gravity and the center of the rotation shaft. In addition, the input shaft of the accelerometer is parallel to the central axis of the outer casing, and a damper is provided between the outer casing and the mounting base to damp rotation of a portion fixed to the rotating shaft. A hole bending measuring device.
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CN117231201B (en) * 2023-10-12 2024-03-29 广东省建设工程质量安全检测总站有限公司 Error elimination method and related device for pile foundation drill hole inclination measurement

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