JPH03162693A - 位置検出方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は埋設物の位置を検出する方法及びその実施に使
用する装置に関する。

〔従来技術〕

地中に埋設された管等の構造物内に挿入される探知機及
び地中走行機等の地中作業装置の位置を地上から検出す
る一般的方法としては、前記地中作業装置に磁界を発生
させる単一の励磁コイルよりなる発信器を取付け、該発
信器が発生させる磁界を、地上に設けられた磁界検出器
よりなる受信器にて前記磁界を検出する方法が用いられ
ている。

第３図及び第４図は従来の位置検出方法を示す模式図で
あり、検出装置の動作と検出される磁界の分布のグラフ
を示す。但し第３図は地面に対する乗直方向位置を検出
する場合を示しており、また、第４図は地面に対する水
平方向位置を検出する場合を示している。第３，４図に
おいて、図中３は磁界を発生させる励磁コイルであり、
地中に埋設された管３の内部に挿入させられる。そして
、地上には単一方向に検出指向性を有する磁界検出器２
が地面から適長離隔して配設される。前記磁界検出器２
は、励磁コイル８の水平位置を検出する場合には第３図
に示す如く矢符にて示される磁界の垂直或分を検出すべ
く配設され、また、励磁コイル８の垂直位置を検出する
場合には第４図に示す如く矢符にて示される磁界の水平
戒分を検出すべく配設される。

そして、位置検出を行う場合は、磁界検出器２を白抜矢
符にて示す方向へ地面に対して平行移動させつつ磁界の
検出を行い、第３．４図のグラフに示す如き磁界の垂直
威分又は水平成分の分布を得る。

第３図において、励磁コイル８の水平位置を検出したと
きの磁界の垂直或分は、第４図中のグラフに示される如
く磁界検出器２が励磁コイル８の直上を通過した場合に
零出力αとなるため、この零出力αから励磁コイル８の
水平位置が検出できる。

また、第４図において、励磁コイル８の垂直位置を検出
したときの磁界の水平或分は、第４図中のグラフに示さ
れる如く山形の分布となり、磁界検出器２が励磁コイル
８の直上を通過した場合に最大値βとなる。この、最大
値βは励磁コイル８から磁界検出器２までの距離と反比
例関係にあるため、最大値βに基づき励磁コイル８の垂
直方向位置が検出できる。またこれに加えて、この山形
の分布の２箇所の零出力点間距離γと前記垂直方向位置
とにも相関関係があるため、零出力点間距離Ｔに基づき
励磁コイル８の垂直方向位置が検出できる。

〔発明が解決しようとする課題） しかしながら、前述の如き単一の励磁コイルを用いる従
来の位置検出方法においては、磁界検出器２によって励
磁コイル８の垂直方向位置検出及び水平方向位置検出を
同時に実施できないため、検出所要時間が長いという問
題があった。

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、そ
の軸長方向に適長離隔して２個の励磁コイルを設け、こ
れらの励磁コイルの一方を、他方の励磁電流の偶数倍の
周波数を有し、その波形の最大値又は最小値が他方の励
磁電流の波形の最大値と同期する位相の励磁電流で励磁
し、励磁コイルの各々が発生させる磁界の向きが同方向
であり、前記水平方向位置の検出が可能である第１の磁
界と、この磁界の向きが逆方向であり、前記垂直方向位
置の検出が可能である第２の磁界とを交互に発生させ、
これらの磁界の検出結果から前記励磁の同期タイξング
に基づいて前記第１の磁界と第２の磁界との夫々の検出
結果を各別に抽出し、この抽出結果から磁界検出器に対
する励磁コイルの前記垂直方向位置及び水平方向位置を
同時に検出することにより、高速で励磁コイルの位置検
出を行うことが可能である位置検出方法及びそれを実施
するための装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る位置検出方法は、励磁コイルを励磁して磁
界を発生させ、該磁界を磁界検出器にて検出し、この検
出結果に基づいて前記励磁コイルの相対的位置を検出す
る位置検出方法において、前記励磁コイルをその軸長方
向に適長離隔させて２個配設し、これらの励磁コイルの
一方を、他方を励磁する第ＩＪｉｉｌｌ磁電流に対して
偶数倍の周波数を有すると共にその波形の極大値が前記
第ＩＭＨｆｆ電流の波形の極大値又は極小値と同期する
位相の第２励磁電流で励磁して、前記２個の励磁コイル
の各々が発生させる磁界の向きが同方向である第１の磁
界と、この磁界の向きが逆方向である第２の磁界とを交
互に発生させ、これらの磁界の検出結果から前記第１励
磁電流と第２励ｖＬ電流との同期タイミングに基づいて
前記第１の磁界と第２の磁界との夫々の検出結果を各別
に抽出することを特徴とする。

また、本発明に係る位置検出装置は、励磁コイルを励磁
して磁界を発生させ、該磁界を磁界検出器にて検出し、
この検出結果に基づいて前記励磁コイルの相対的位置を
検出する位置検出装置において、前記励磁コイルをその
軸長方向に適長離隔して２個備え、これらの励磁コイル
の一方を励磁する第１励磁電流を出力する第１励磁電流
源と、これらの励磁コイルの他方を励磁する、前記第ｌ
励磁電流に対して偶数倍の周波数を有すると共にその波
形の極大値が前記第１励磁電流の波形の極大値又は極小
値と同期する位相の第２励磁電流を出力する第２励磁電
流源と、これらの励磁信号の両極大値又は両極小値が同
期するタイミング毎に第１のパルス信号を発振させる手
段と、これらの励磁電流の極大値と極小値とが同期する
タイミング毎に第２のパルス信号を発振させる手段と、
前記第１のパルス信号の発振タイミング毎に前記磁界検
出器の検出結果を抽出する手段と、前記第２のパルス信
号の発振タイミング毎に前記磁界検出器の検出結果を抽
出する手段とを具備することを特徴とする。

〔作用〕

本発明においては、２個の励磁コイルをその軸長方向に
適長離隔して設け、これらの励磁コイルの一方を、他方
を励磁する第１励磁電流に対して偶数倍の周波数を有す
ると共にその波形の極大値が前記第１励磁電流の波形の
極大値又は極小値と同期する位相の第２励磁電流で励磁
することにより、前記２個の励磁コイルの各々が発生さ
せる磁界の向きが同方向である第１の磁界と、この磁界
の向きが逆方向である第２の磁界とが交互に発生させら
れる。前記第１の磁界は、励磁コイルの各々が発生させ
る磁界の向きが同方向であるため、励磁コイル間の中心
を通り励磁コイルの軸心に直交する平面への磁束の流れ
の方向が励磁コイルの軸長方向に平行となる。このため
、前記平面における磁束の、前記軸心と直交する方向の
成分は零であり、これは磁界検出器に対する励磁コイル
の相対的水平位置を示す。また前記第２の磁界は、励磁
コイルの各々が発生させる磁界の向きが逆方向であるた
め、前記平面における磁束の流れの方向が励磁コイルの
軸長方向と直交する方向となる。

このため、前記平面における磁束の、前記軸心と直交す
る方向の戒分は最大値であり、この最大値は磁界検出器
に対する励磁コイルの相対的垂直方向位置即ち距離の情
報を有する。このため、前記磁界検出器の検出結果から
、第１の磁界及び第２の磁界の検出結果を、夫々の磁界
を生じさせるタイミングである前記励磁電流の同期タイ
ミングに基づいて各別に抽出すると、直交する２方向の
相対的位置が同時に検出できる。

〔原理〕

第５図及び第６図はその軸長方向に適長離隔して配設さ
れた２個の励磁コイルの周りに発生する磁界の形態と、
その磁界の垂直戒分強度の分布を示す模式図である。

前述した如く異なる２種類の周波数の磁界を夫々の励磁
コイルの周りに発生させる場合、夫々の励磁電流の極大
値（又は極小値）の出現時刻が一致するときには、その
軸長方向に通長離隔して配設された第１励磁コイル１１
と第２励磁コイル１２との励磁方向が一致するため、第
５図Ｃこ示す如く、矢符にて示される磁束が流れる方向
が、同一方向となり、第１励磁コイル１１と第２励磁コ
イル１２との中間点を通りこれらのコイルの軸心に直交
する平面には、前記軸心に平行な磁場が形戊される。

このため、この磁場の垂直或分を第ｌ励磁コイル１１及
び第２励磁コイル１２の軸長方向に沿って検出すると、
前記中間点上方の磁界の垂直或分が零となる磁界の分布
が得られる。これにより、前記垂直戒分が零となる点を
求めることにより第１励磁コイル１１及び第２励磁コイ
ル１２の水平位置が検出できる。

また、前記夫々の励磁電流の極大値（又は極小値）と極
小値（又は極大値）との出現時刻が一致するときには、
第１励磁コイル１１と第２励磁コイル１２との励磁方向
が逆方向となるため、第６図に示す如く、矢符にて示さ
れる磁束が流れる方向が、逆方向となり、第１励磁コイ
ル１１と第２励磁コイル１２との中間点を通りこれらの
コイルの軸心に直交する平面には、前記軸心に直交する
磁場が形威される。

このため、この磁場の垂直威分を第１励磁コイルｌ１及
び第２励磁コイル１２の軸長方向に沿って検出すると、
前記中間点上方の磁界の垂直戒分が最大となる山形の磁
界の分布が得られる。そして、この分布の最大値は第１
励磁コイル１１及び第２励磁コイルｌ２と、磁界を検出
する検出器との距離と反比例関係があるため、前記最大
値から第１励磁コイル１ｌ及び第２励磁コイル１２の垂
直位置が検出できる。

本発明においては、第２コイル１２を第１コイル１ｌの
励磁電流の偶数倍の周波数を有すると共にその波形の極
大値が前記励磁電流の波形の極大値又は極小値と同期す
る位相の励磁電流で励磁して、第５図及び第６図に示す
如き磁界を交互に発生させる。そして、これらの磁界の
検出結果を各別に抽出して前記水平位置及び垂直位置を
検出する。

〔実施例〕

以下本発明をその実施例を示す図面に基づいて具体的に
説明する。第１図は本発明に係る位置検出装置の構或を
示す模式的ブロンク図である。

図中３は、地中に埋設された管であり、該管３の内部に
は夫々磁界を発生させる第ＩｗＪ磁コイル１１及び第２
励磁コイル１２が管軸方向に適長離隔して配設される。

そして、地上には前記磁界の垂直底分を検出する磁界検
出器２が地面から適長離隔して配設される。この磁界検
出器２は、第１励磁コイル１１及び第２励磁コイル１２
の位置を検出すべく前記地面に沿って移動しつつ磁界の
垂直威分を検出する。

前記第１励磁コイル１１には、所定の周波数の励磁電流
を発振させる第１発振器４１から第１増幅器を経て増幅
された第１励磁電流が与えられる。

方、第２励磁コイル１２には、前記第１励磁電流の２倍
の周波数の励磁電流を発振させる第２発振器４２から第
２増幅器を経て増幅された第２励磁電流が与えられる。

前記第１発振器４ｌと第２発振器４２とは、第１励磁電
流と第２励磁電流との同期をとるべく接続されており、
第２発振器４２は前記第２励磁電流を、前述した如く前
記第１励磁電流の２倍の周波数とすると共に、その電流
波形の極大値が前記第１励磁電流の電流波形の極大値と
同期する位相の励磁電流として発振させる。また、この
ような励磁電流に加えて、第１発振器４ｌは、第ｌ励磁
電流の極大値と第２励磁電流の極大値とが同時に現れる
タイミング毎に第１パルス信号を後述する第１検出器６
１に与え、第２発振器４２は、第１励磁電流の極小値と
第２励磁電流の極大値とが同時に現れるタイξング毎に
第２パルス信号を後述する第２検出器６２に与える。

そして、第１励磁コイル１１及び第２励磁コイル１２は
、前記第ｌｗＪ磁電流及び第２励磁電流により前記２個
の励磁コイルの各々が発生させる磁界の向きが同方向で
ある第１の磁界及びこの磁界の向きが逆方向である第２
の磁界を夫々のコイルの周りに交互に発生させる。

前記磁界検出器２は、前述した如き磁界の垂直戒分を検
出し、この検出信号を第３増幅器５３へ与える。そして
、第３増幅器５３では、入力された検出信号を増幅して
第１検出器６ｌ及び第２検出器６２へ与える。

前記第１検出器６ｌには、この第３増幅器５３からの検
出信号の他に第ｌ発振器４１から、第１励磁電流の極大
値と第２励磁電流の極大値とが同時に現れるタイミング
毎に第１パルス信号が与えられ、また、第２検出器７２
には、第２発振器５２から、前記第１励磁電流の極小値
と第２励磁電流の極大値が同時に現れるタイミング毎に
第２パルス信号が与えられる。

そして、第１検出器６１では、第１発振器４１から前記
第１パルス信号が与えられた場合にのみ前記検出信号を
抽出し、抽出した信号を第１表示器７ｌに与える。また
第２検出器６２では、第２発振器４２から前記第２パル
ス信号が与えられた場合にのみ前記検出信号を抽出し、
抽出した信号を第２表示器７２に与える。

前記第１表示器７１は、第１励磁コイル１１及び第２励
磁コイル１２の垂直方向位置情報を示す表示器であり、
第１検出器６１より与えられた検出値を表示する。また
、第２表示器７２は、第１励磁コイル１１及び第２励磁
コイル１２の水平方向位置情報を示す表示器であり、第
２検出器６２より与えられた検出値を表示する。

次に前述した如く構威された装置の動作について説明す
る。第２図は位置検出装置の動作を示すタイミングチャ
ートである。第２図においてｆ８１に示される第１発振
器４１の第１増幅器５１への出力信号である第１励磁信
号は、（ｂ）に示される第２発振器４２の第２増幅器５
２への出力信号である第２励磁信号と同時に出力される
。

また、第１発振器４１からは、（Ｃｌに示すごとき第１
パルス信号が、（ａｌに示される第１励磁信号の極大値
とｆｂ）に示される第２励磁信号の極大値とが同期する
タイミング毎に第１検出器６１へ出力される。

この第１パルス信号が出力されるタイミングは、前述し
た如く第ＩＭＩＩＩコイル１ｌ及び第２励磁コイル１２
が同一方向に励磁されたタイ多ングであり、このタイミ
ングにおいて前記第ｌの磁界が抽出される。

また、第２発振器４２からは、（ｄ）に示すごとき第２
パルス信号が、（ａ）に示される第１励磁信号の極小値
と（ｂｌに示される第２励磁信号の極大値とが同期する
タイミング毎に第２検出器６２へ出力される。

この第２パルス信号が出力されるタイ旦ングは、前述し
た如く第１励磁コイル１１及び第２励磁コイル１２が逆
方向に励磁されたタイミングであり、このタイξングに
おいて前記第２の磁界が抽出される。

第１検出器６１では前記第１パルス信号が入力されたと
きにのみ、＋ｅｌに示される第１検出器６１の出力信号
を第１表示器７１へ与える。また、第２検出器６２では
、前記第２パルス信号が人力されたときにのみ、（ｆｌ
に示される第２検出器６２の出力信号を第２表示器８２
へ与える。即ち、第１表示器７ｌには、第１励磁コイル
１１及び第２励磁コイル１２の、磁界検出器２に対する
相対的水平位置情報のみが与えられ、この情報が表示さ
れる。また、第２表示器７２には、第１励磁コイルｌ１
及び第２励磁コイルｌ２の、磁界検出器２に対する相対
的垂直位置情報のみが与えられ、表示される。このため
第ｌ表示器７１に与えられる信号が零出力になる点を求
めることにより、第１励磁コイル１■及び第２励磁コイ
ル１２の相対的水平位置が検出できる。また、第２表示
器７２に与えられる信号の最大値から第ｌＭＪＪ磁コイ
ル１１及び第２励磁コイル１２の相対的垂直位置が検出
できる。

以上説明した如き位置検出方法及び装置は、第７図に示
す如き非開削配管工法に用いることができる。第７図は
非開削配管工法を示す模式図である。地中を非開削堀削
して配管設備を行う堀削装置１００の堀削部１０１の先
端に第１励磁コイル１１及び第２励磁コイル１２を取付
け、地上に磁界検出器２を配設する。そして磁界検出器
３によって第１励磁コイルｌ１及び第２励磁コイル１２
の相対位置を検出し、この相対位置の検出結果を信号処
理装置１０２を経て堀削装置１００に伝達させ、前記検
出結果と該堀削装置１００において、予め定められた掘
削軌道とを比較し、この比較結果に応して堀削中の軌道
を予め定められた掘削軌道に沿うように修正すれば、精
度が高い配管が可能である。

〔効果〕

以上詳述した如く本発明に係る位置検出方法及び装置は
、その軸長方向に適長離隔して設けられた２個の励磁コ
イルから、励磁コイルの各々が発生させる磁界の向きが
同方向であり、前記水平方向位置の検出が可能である第
１の磁界と、この磁界の向きが逆方向であり、前記垂直
方向位置の検出が可能である第２の磁界とを交互に発生
させ、これらの磁界の検出結果から前記第１の磁界と第
２の磁界との夫々の検出結果を各別に抽出して磁界検出
器に対する励磁コイルの前記垂直方向位置及び水平方向
位置を同時に検出するため、高速で励磁コイルの位置検
出を行うことが可能である等本発明は優れた効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る位置検出装置の構或を示す模式的
プロソク図、第２図は位置検出装置の動作を示すタイξ
ングチャート、第３図及び第４図は従来の位置検出方法
を示す模式図、第５図及び第６図は第１コイル及び第２
コイルの周りに発生する磁界の形態とその磁界の垂直成
分強度の分布を示す模式図、第７図は非開削配管工法を
示す模式図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、励磁コイルを励磁して磁界を発生させ、該磁界を磁
   界検出器にて検出し、この検出結果に基づいて前記励磁
   コイルの相対的位置を検出する位置検出方法において、 前記励磁コイルをその軸長方向に適長離隔させて２個配
   設し、 これらの励磁コイルの一方を、他方を励磁する第１励磁
   電流に対して偶数倍の周波数を有すると共にその波形の
   極大値が前記第１励磁電流の波形の極大値又は極小値と
   同期する位相の第２励磁電流で励磁して、前記２個の励
   磁コイルの各々が発生させる磁界の向きが同方向である
   第１の磁界と、この磁界の向きが逆方向である第２の磁
   界とを交互に発生させ、 これらの磁界の検出結果から前記第１励磁電流と第２励
   磁電流との同期タイミングに基づいて前記第１の磁界と
   第２の磁界との夫々の検出結果を各別に抽出することを
   特徴とする位置検出方法。 ２、励磁コイルを励磁して磁界を発生させ、該磁界を磁
   界検出器にて検出し、この検出結果に基づいて前記励磁
   コイルの相対的位置を検出する位置検出装置において、 前記励磁コイルをその軸長方向に適長離隔して２個備え
   、 これらの励磁コイルの一方を励磁する第１励磁電流を出
   力する第１励磁電流源と、 これらの励磁コイルの他方を励磁する、前記第１励磁電
   流に対して偶数倍の周波数を有すると共にその波形の極
   大値が前記第１励磁電流の波形の極大値又は極小値と同
   期する位相の第２励磁電流を出力する第２励磁電流源と
   、 これらの励磁信号の両極大値又は両極小値が同期するタ
   イミング毎に第１のパルス信号を発振させる手段と、 これらの励磁電流の極大値と極小値とが同期するタイミ
   ング毎に第２のパルス信号を発振させる手段と、 前記第１のパルス信号の発振タイミング毎に前記磁界検
   出器の検出結果を抽出する手段と、 前記第２のパルス信号の発振タイミング毎に前記磁界検
   出器の検出結果を抽出する手段とを具備することを特徴
   とする位置検出装置。