JPH0423229B2 - - Google Patents
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- JPH0423229B2 JPH0423229B2 JP57088770A JP8877082A JPH0423229B2 JP H0423229 B2 JPH0423229 B2 JP H0423229B2 JP 57088770 A JP57088770 A JP 57088770A JP 8877082 A JP8877082 A JP 8877082A JP H0423229 B2 JPH0423229 B2 JP H0423229B2
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は曲がつたトンネルの二地点間のよう
に、陰蔽されたトンネル内の見通しのきかない二
地点の位置を検出するトンネル掘削機用レーザ案
内装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a laser guide device for a tunnel excavator that detects the position of two points in a hidden tunnel where there is no visibility, such as between two points in a curved tunnel. be.
従来よりシールド掘削機等により地中にトンネ
ルを掘削する方法が知られているが、これらのト
ンネル掘削においては、掘削機を定められた計画
線に沿つて正確に推進させることは極めて難し
い。トンネルの直線部分における掘削作業は比較
的容易であるが、トンネルの湾曲部分では掘削機
を計画線に沿つて正確に推進させることは難し
い。 Methods of excavating underground tunnels using shield excavators and the like are conventionally known, but in these tunnel excavations, it is extremely difficult to accurately propel the excavator along a predetermined planned line. Excavation work in straight sections of a tunnel is relatively easy, but in curved sections of a tunnel it is difficult to accurately propel an excavator along a planned line.
たとえば添付した図面の第１図は湾曲部分を有
するトンネルの掘削途中を示した横断平面図で、
図中１は地盤、２は立坑、３はトンネルの直線部
分、４はトンネルの湾曲部分、５はシールド掘削
機である。 For example, Figure 1 of the attached drawings is a cross-sectional plan view showing the middle of excavation of a tunnel with a curved part.
In the figure, 1 is the ground, 2 is a shaft, 3 is a straight part of the tunnel, 4 is a curved part of the tunnel, and 5 is a shield excavator.
第２図は上記のようなトンネルを掘削する場合
に採用されている従来の掘削方向と距離の測定方
法を示したもので、図中前記符号と同一の符号は
同等のものを示している。Ａは定位置に設置した
レーザ測距儀で、これはレーザ照準器と距離計の
機能を有している。Ｂはシールド掘削機５の後部
に設けた被測定用受光板である。 FIG. 2 shows a conventional method for measuring the excavation direction and distance that is employed when excavating a tunnel such as the one described above, and the same reference numerals as those mentioned above in the figure indicate equivalents. A is a laser rangefinder installed at a fixed location, which has the functions of a laser sight and rangefinder. B is a light receiving plate for measurement provided at the rear of the shield excavator 5.
Ｃはレーザ測距儀Ａと受光板Ｂとの間に設置し
たプリズム偏向器であり、このようにすれば、測
定可能なＡ，Ｂ間の距離を延ばすことができる
が、プリズム偏向器Ｃのプリズムを透過する光線
の減衰率が大きいため、使用可能なＡ，Ｂ間の距
離は限定されており、あまり長くはない。また光
波（電磁波）の種類によりプリズム偏向器Ｃを透
過する光の偏向角が異なるといる問題点があり、
さらには、このプリズム偏向器Ｃによる光の偏向
角は非常に小さい（２枚プリズムの場合の偏向角
は約4゜である）ため、湾曲度の大きい場所では追
従できず、使用範囲はおのずから限定されるとい
う問題点がある。その他この方法では、レーザ測
距儀Ａとプリズム偏向器Ｃの設置位置は共に定点
でなければならず、Ａ，Ｃ間の距離を測定するに
は別途の測量が必要であり、プリズム偏向器Ｃの
設置位置を変えた場合は、その都度別途の測量に
よつてその設置位置を測定しなければならないと
いう問題点がある。 C is a prism deflector installed between the laser rangefinder A and the light receiving plate B. In this way, the measurable distance between A and B can be extended, but the prism deflector C is Since the attenuation rate of the light beam passing through the prism is large, the usable distance between A and B is limited and is not very long. There is also the problem that the deflection angle of the light that passes through the prism deflector C varies depending on the type of light wave (electromagnetic wave).
Furthermore, since the deflection angle of the light by this prism deflector C is very small (the deflection angle in the case of two prisms is approximately 4 degrees), it cannot be followed in places with a large degree of curvature, and the range of use is naturally limited. There is a problem with this. In addition, in this method, the installation positions of laser rangefinder A and prism deflector C must both be fixed points, and separate surveying is required to measure the distance between A and C. There is a problem in that when changing the installation position, the installation position must be measured by separate surveying each time.
本発明は上述のような従来方法の問題点を解決
するためなされたもので、レーザ測距儀と被測定
用受光装置およびその間に設置するレーザ偏向器
とからなるトンネル掘削機用レーザ案内装置を提
供することを目的としている。さらに詳しくは、
本発明は、互に直交する二軸にそれぞれ反射線を
取り付け、これら二軸をそれぞれ回動させること
により反射鏡を偏向自在にすると共に、その各偏
向角をエンコーダーにより検出するようにレーザ
偏向器を構成し、レーザビームの偏向角を大きく
とれるようにすると共に、レーザビームの減衰率
を小さくする。これにより従来方法のように、レ
ーザ測距儀を頻繁に取り付け直す必要を除去する
と共に、レーザ偏向器が多少変位しても取り付け
直すことなく測定を継続でき、レーザ測距儀を移
動させる時の誤差およびセグメント、地山の変位
に伴う誤差も容易に除去することができるように
して、この種作業の能率を著しく向上させると共
に、測定精度も向上させる。また、この発明にお
いては複数の受光素子を有する受光板と反射プリ
ズムとを切換自在とし、位置検出と測距とを容易
にし、しかもその精度を向上させる。 The present invention was made in order to solve the problems of the conventional methods as described above, and provides a laser guide device for tunnel excavation machine consisting of a laser range finder, a light receiving device for measurement, and a laser deflector installed between them. is intended to provide. For more details,
The present invention provides a laser deflector in which reflection lines are attached to two mutually orthogonal axes, and by rotating these two axes, the reflecting mirror can be freely deflected, and each deflection angle is detected by an encoder. This structure allows the deflection angle of the laser beam to be large and reduces the attenuation rate of the laser beam. This eliminates the need to frequently reinstall the laser rangefinder as in the conventional method, and allows measurement to continue without reinstallation even if the laser deflector is slightly displaced. Errors and errors caused by displacement of segments and ground can also be easily removed, thereby significantly improving the efficiency of this type of work and improving measurement accuracy. Further, in the present invention, the light receiving plate having a plurality of light receiving elements and the reflecting prism can be freely switched, thereby facilitating position detection and distance measurement and improving their accuracy.
以下、第３図〜第６図について本発明における
レーザ偏向器Ｅの実施例を説明する。 Embodiments of the laser deflector E according to the present invention will be described below with reference to FIGS. 3 to 6.
本発明に用いることのできるレーザ偏向器Ｅに
おいては、互に直交する二軸、例えば水平軸１３
と垂直軸１４にそれぞれ反射鏡１０，１１を取り
付け、これら二軸１３，１４をそれぞれモータ１
５により回動させることにより反射鏡１０，１１
を偏向自在にすると共に、その各偏向角をエンコ
ーダー１７により検出するように構成する。 In the laser deflector E that can be used in the present invention, there are two axes orthogonal to each other, for example, a horizontal axis 13.
Reflector mirrors 10 and 11 are attached to the vertical shafts 14 and 14, respectively, and these two shafts 13 and 14 are connected to the motors 1 and 14, respectively.
5, the reflecting mirrors 10, 11
is configured to be freely deflectable, and each deflection angle thereof is detected by an encoder 17.
第３図は本発明の第１実施例を示したもので、
図中６はレーザビーム、７はレーザ偏向器Ｅのケ
ース（図示せず）に設けた入射窓、８，９は固定
反射鏡、１２は出射窓、１６は減速歯車装置、１
８は方向変換用傘歯車装置である。すなわちこの
場合は二枚の回転反射鏡１０，１１の他に二枚の
固定反射鏡８，９を使用したもので、回転反射鏡
１０，１１の回転駆動にはそれぞれ専用のモータ
１５を使用し、また角度検出用のエンコーダ１７
も各個に備えたものである。 FIG. 3 shows a first embodiment of the present invention.
In the figure, 6 is a laser beam, 7 is an entrance window provided in the case (not shown) of the laser deflector E, 8 and 9 are fixed reflecting mirrors, 12 is an exit window, 16 is a reduction gear device, 1
8 is a bevel gear device for changing direction. That is, in this case, two fixed reflecting mirrors 8 and 9 are used in addition to the two rotating reflecting mirrors 10 and 11, and dedicated motors 15 are used to drive the rotation of the rotating reflecting mirrors 10 and 11, respectively. , and an encoder 17 for angle detection.
This is also provided for each individual.
第４図は第２実施例を示したもので、前記符号
と同一の符号は同等のものを示す。これは前記第
１実施例のモータ１５およびエンコーダ１７をそ
れぞれ一個で足りるようにしたものであり、その
ためモータ１５の回転を歯車１６ａ，１６ｂを介
して軸１９に伝え、この軸１９の両側にそれぞれ
電磁クラツチ２０，２１を設け、これらクラツチ
２０，２１を介して前記回転反射鏡１０，１１を
回転できるようにすると共に、歯車１６ｂと噛合
する歯車２２を介してエンコーダ１７に回転を伝
えるようにしたものである。 FIG. 4 shows a second embodiment, in which the same reference numerals as those described above indicate equivalent parts. This is such that only one motor 15 and one encoder 17 are required in the first embodiment, so the rotation of the motor 15 is transmitted to the shaft 19 via gears 16a and 16b, and two Electromagnetic clutches 20 and 21 are provided so that the rotary reflecting mirrors 10 and 11 can be rotated via these clutches 20 and 21, and the rotation is transmitted to the encoder 17 via a gear 22 that meshes with the gear 16b. It is something.
また第５図は第３実施例を示したもので、これ
は前記第３図のものから固定反射鏡８，９を取り
除いたもので、その他の構成は同様である。 Further, FIG. 5 shows a third embodiment, which is the same as the one shown in FIG. 3, except that the fixed reflecting mirrors 8 and 9 are removed.
さらに第６図は第４実施例を示したもので、こ
れは前記第４図のものから固定反射鏡８，９を取
り除くと共に、エンコーダ１７をそれぞれ別個に
配置したものであり、その他の構成は同様であ
る。 Furthermore, FIG. 6 shows a fourth embodiment, in which the fixed reflectors 8 and 9 are removed from the one shown in FIG. 4, and the encoders 17 are arranged separately. The same is true.
つぎに上述のように構成した本発明に用いるこ
とのできるレーザ偏向器Ｅを、シールド掘削機を
使用したトンネル掘削に使用する場合について説
明する。すなわち、第７図〜第９図に示したよう
に、まずトンネルの立坑２のように比較的地盤１
の安定した場所にレーザ測距儀Ａを設置すると共
に、このレーザ測距儀Ａから水平および上下方向
にある程度離れた位置に基準用受光板Ｄを設置す
る。レーザ測距儀Ａはレーザ照準器（レーザ発振
器）と距離計の機能を有するものとして説明した
が、この他レーザ発振器と距離計とをそれぞれ別
にして設置してもよいし、距離の計測には別の方
法を使用してもよい。 Next, a case will be described in which the laser deflector E configured as described above, which can be used in the present invention, is used for tunnel excavation using a shield excavator. In other words, as shown in Figs.
A laser range finder A is installed at a stable location, and a reference light receiving plate D is installed at a certain distance from the laser range finder A in the horizontal and vertical directions. Although the laser range finder A has been described as having the functions of a laser sight (laser oscillator) and a range finder, it is also possible to install the laser oscillator and range finder separately. may use other methods.
他方シールド掘削機５の後部には被測定用受光
板Ｂを設け、レーザ測距儀Ａと被測定用受光板Ｂ
との中間においてレーザ測距儀Ａと被測定用受光
板Ｂをそれぞれ見通せる位置に、レーザ偏向器Ｅ
を設置する。 On the other hand, a light receiving plate B for measurement is provided at the rear of the shield excavator 5, and a laser range finder A and a light receiving plate B for measurement are provided.
Place a laser deflector E at a position where you can see through the laser rangefinder A and the light receiving plate B to be measured, respectively, between the
Set up.
第１０図は、シールド掘削機５の後部に設ける
被測定用受光装置の一例を示したもので、２３は
ケース、２４は枠形の外側受光板、２５は中心部
の受光板で、受光板２４，２５はその表面に多数
の受光素子ｅを分布してある。なお前記基準用受
光板Ｄの表面にも多数の受光素子を同じように分
布しておき、受光位置を中心点に修正できるよう
にしておく。 FIG. 10 shows an example of a light receiving device to be measured installed at the rear of the shield excavator 5, in which 23 is a case, 24 is a frame-shaped outer light receiving plate, 25 is a light receiving plate in the center, and 24 and 25 have a large number of light receiving elements e distributed on their surfaces. A large number of light receiving elements are similarly distributed on the surface of the reference light receiving plate D so that the light receiving position can be corrected to the center point.
また２６は反射プリズムで、２７はこのプリズ
ム２６と中心部の受光板２５とを連結する伝動索
であり、２８はこの索２７を移動させるためのモ
ータである。すなわち受光板２５で受光した後、
モータ２８を駆動して索２７を介してプリズム２
６を矢印Ｆのように移動させることにより、入射
光をプリズム２６によつて反射できるようにして
おく。 Further, 26 is a reflecting prism, 27 is a transmission cable connecting this prism 26 and the light receiving plate 25 at the center, and 28 is a motor for moving this cable 27. That is, after receiving light on the light receiving plate 25,
The motor 28 is driven to connect the prism 2 via the cable 27.
6 is moved in the direction of arrow F so that the incident light can be reflected by the prism 26.
第１１図は本発明のトンネル掘削レーザ測定装
置を用いたシールド掘削機によるトンネル掘削工
法を電気的に制御するための制御系統を示したブ
ロツク図である。以下、これによりコンピユータ
を利用して行うトンネル掘削方法の手順を説明す
る。第８図におけるレーザ測距儀Ａと基準用受光
板Ｄとの位置関係、すなわち水平距離ｍと、垂直
距離ｎをあらかじめ測定しておく。そしてまず第
１１図の３０で示したようにコンピユータをON
とし、それによつて３１に示したようにレーザ測
距儀Ａのレーザ発振器をONにしてレーザビーム
６を投射する。ついで３２で示したようにコンピ
ユータからの信号によりレーザ偏向器Ｅのモータ
１５を作動させることにより二枚の回転反射鏡１
０，１１をそれぞれ回転させてレーザビーム６を
レーザ測距儀Ａの距離計に反射させ、３３で示し
たように第８図に示したレーザ偏向器Ｅとレーザ
測距儀Ａ間の距離l1を測定し、この測定値を第１
１図に３４で示したようにコンピユータに送ると
共に、この測定した距離l1とｍ，ｎより第８図図
中に示したα，βを計算し、基準用受光板Ｄの方
向へレーザビーム６が反射するための二枚の回転
反射鏡１０，１１の角度を算出し、この信号をレ
ーザ偏向器Ｅに送つて二枚の回転反射鏡１０，１
１を回転させ、第１１図に３５で示したように基
準用受光板Ｄにレーザビーム６を反射させる。基
準用受光板Ｄは投射されたレーザビーム６をうけ
て、レーザビーム６が受光板Ｄ上のどの位置にあ
るかを信号としてコンピユータに送り、コンピユ
ータはこの信号をうけて受光板Ｄの中心にレーザ
ビーム６を投射するための演算を行つてレーザ偏
向器Ｅを修正し、受光板Ｄのセンターにレーザビ
ーム６を投射するようにする。この動作をくり返
し、基準用受光板Ｄの中心にレーザビーム６が入
射した時のレーザ偏向器Ｅの二枚の回転反射鏡１
０，１１の角度をそれぞれエンコーダ１７を介し
て３６に示したようにコンピユータに記憶させ
る。このようにして第８図に示したレーザビーム
６の入射光軸と反射光軸とのなす立体角α，βを
測定してレーザ偏向器Ｅの位置を算出すると共
に、掘削するトンネルの計画線に基いて掘削機５
に設けた被測定用受光板Ｂにレーザビーム６をレ
ーザ偏向器Ｅで偏向させるための演算を行い、こ
の信号を第１１図の３７に示したようにレーザ偏
向器Ｅに送つてモータ１５を介して回転反射鏡１
０，１１を回転させることによりレーザビーム６
を被測定用受光板Ｂに投射する。この場合掘削機
５の受光板Ｂが計画線から大きくずれて、その結
果、レーザビーム６が受光板Ｂにあたらない時
は、コンピユータの信号によりレーザ偏向器Ｅの
回転反射鏡１０，１１を回転させることによりレ
ーザービーム６を立体的に振り、受光板Ｂが入射
信号をコンピユータに送るまでこの動作をくり返
す。そして受光板Ｂからの入射信号をうけると、
コンピユータは上記動作を止め、受光板Ｂからの
信号がどの位置にあるかを検知し、ついで受光板
Ｂの中心にレーザビーム６が投射するようにレー
ザ偏向器Ｅに信号を送つて回転反射鏡１０，１１
を回転させる。 FIG. 11 is a block diagram showing a control system for electrically controlling a tunnel excavation method using a shield excavator using the tunnel excavation laser measuring device of the present invention. Hereinafter, the procedure of the tunnel excavation method performed using a computer will be explained. The positional relationship between the laser range finder A and the reference light receiving plate D in FIG. 8, that is, the horizontal distance m and the vertical distance n are measured in advance. First, turn on the computer as shown at 30 in Figure 11.
Then, as shown in 31, the laser oscillator of the laser range finder A is turned on and the laser beam 6 is projected. Next, as shown at 32, by operating the motor 15 of the laser deflector E in response to a signal from the computer, the two rotating reflecting mirrors 1
0 and 11 respectively to reflect the laser beam 6 to the range finder of the laser range finder A, and as shown at 33, the distance l between the laser deflector E and the laser range finder A shown in FIG. 1 and use this measurement value as the first
In addition to sending the data to the computer as shown at 34 in Fig. 1, α and β shown in Fig. 8 are calculated from the measured distance l1, m, and n, and the laser beam is sent in the direction of the reference light receiving plate D. 6 is reflected by the two rotating reflecting mirrors 10 and 11, and this signal is sent to the laser deflector E and the two rotating reflecting mirrors 10 and 1
1 is rotated to reflect the laser beam 6 onto the reference light receiving plate D as shown at 35 in FIG. The reference light receiving plate D receives the projected laser beam 6 and sends a signal indicating the position of the laser beam 6 on the light receiving plate D to the computer. Calculations are performed to project the laser beam 6, the laser deflector E is corrected, and the laser beam 6 is projected onto the center of the light receiving plate D. By repeating this operation, when the laser beam 6 is incident on the center of the reference light receiving plate D, the two rotating reflecting mirrors 1 of the laser deflector E
The angles 0 and 11 are respectively stored in the computer as shown at 36 via the encoder 17. In this way, the solid angles α and β formed by the incident optical axis and the reflected optical axis of the laser beam 6 shown in FIG. 8 are measured to calculate the position of the laser deflector E, and the planned line of the tunnel to be excavated. Excavator based on 5
The laser beam 6 is calculated to be deflected by the laser deflector E onto the light receiving plate B to be measured, which is installed at Rotating reflector 1 through
By rotating 0, 11, the laser beam 6
is projected onto the light receiving plate B to be measured. In this case, when the light receiving plate B of the excavator 5 deviates greatly from the planned line and as a result, the laser beam 6 does not hit the light receiving plate B, the rotating reflectors 10 and 11 of the laser deflector E are rotated by a signal from the computer. By doing so, the laser beam 6 is swung three-dimensionally, and this operation is repeated until the light receiving plate B sends the incident signal to the computer. When receiving the incident signal from light receiving plate B,
The computer stops the above operation, detects the position of the signal from the light receiving plate B, and then sends a signal to the laser deflector E so that the laser beam 6 is projected onto the center of the light receiving plate B. 10,11
Rotate.
このようにして３８に示したように受光板Ｂの
センターにレーザビーム６が入射したならば、３
９に示したようにレーザ偏向器Ｅの回転反射鏡１
０，１１のその時の角度をエンコーダ１７を介し
てコンピユータが記憶し、ついで４０に示したよ
うに距離測定を行なえるように、第１０図に示し
た中心部の受光板２５を反射プリズム２６に切り
かえる信号を出す。 In this way, if the laser beam 6 is incident on the center of the light receiving plate B as shown in 38, then 3
9, the rotating reflector 1 of the laser deflector E
The computer memorizes the current angles of 0 and 11 via the encoder 17, and then connects the central light receiving plate 25 shown in FIG. 10 to the reflecting prism 26 so that the distance can be measured as shown at 40. Gives a signal to switch.
すなわち、モータ２８を回転させることによ
り、索２７を介して反射プリズム２６を矢印Ｆ方
向に移動させる。このようにすればレーザビーム
６は反射プリズム２６により反射され、レーザ偏
向器Ｅを介してレーザ測距儀Ａの距離計に入るか
ら、第１１図の４１に示したように距離の測定が
行なえる。すなわち第８図の距離l2がわかる。つ
いで４２に示したように第８図に示した距離（l1
＋l2）を信号としてコンピユータに送り、受光板
Ｂのセンター入射時に記憶した角度γ，θと距離
l2により演算してシールド掘削機５の位置を測定
する。そしてこの測定位置と計画線に基づく掘削
機５のあるべき位置との偏差をコンピユータによ
り算出し、４３に示したように偏差をなくす方向
に掘削機５を掘進させる信号を掘削機５に送り、
自動的に掘削機５の位置修正を行うことができ
る。なおこの修正は手動によつて行うこともでき
ることはいうまでもない。 That is, by rotating the motor 28, the reflective prism 26 is moved in the direction of arrow F via the cable 27. In this way, the laser beam 6 is reflected by the reflecting prism 26 and enters the rangefinder of the laser rangefinder A via the laser deflector E, so distance measurement can be performed as shown at 41 in FIG. Ru. In other words, the distance l 2 in FIG. 8 can be found. 42, the distance (l 1
+l 2 ) is sent to the computer as a signal, and the angles γ, θ and distance memorized at the time of incidence at the center of light receiving plate B are
l 2 to measure the position of the shield excavator 5. Then, the computer calculates the deviation between this measured position and the desired position of the excavator 5 based on the planned line, and sends a signal to the excavator 5 to make the excavator 5 dig in a direction that eliminates the deviation as shown at 43.
The position of the excavator 5 can be automatically corrected. It goes without saying that this modification can also be done manually.
以上は掘削機５に対する第１回目の位置修正を
行うまでの手順であるが、つぎにこれ以後に行う
操作について説明する。 The above is the procedure up to the first positional correction of the excavator 5, and next, the operations performed after this will be explained.
掘削機５の位置測定を行つた後、つづいてある
程度掘進した掘削機５の測定を行う場合、レーザ
偏向器Ｅの設置位置が安定している場合には、こ
のレーザ偏向器Ｅの位置をチエツクする必要はな
いため、第１１図に点線４４で示したように、レ
ーザ偏向器Ｅの修正操作である３７以降の操作を
くり返し行なえばよい。 After measuring the position of the excavator 5, when measuring the excavator 5 that has dug to a certain extent, if the installation position of the laser deflector E is stable, check the position of the laser deflector E. Since it is not necessary to do this, it is sufficient to repeat the operations from 37 onwards, which are the correction operations for the laser deflector E, as indicated by the dotted line 44 in FIG.
これに対してレーザ偏向器Ｅの設置位置が不安
定で、はじめに第８図に示したスタンダードライ
ンＳ上に設置されていたレーザ偏向器Ｅが、その
後第９図に示したようにスタンダードラインＳか
ら外れたE′位置に変位した場合には、第１１図に
一点鎖線４５で示したように、前述した３２の操
作からくり返すことができる。すなわち、前回の
測定後、レーザ測距儀Ａからのレーザビーム６を
レーザ偏向器Ｅにより基準用受光板Ｄに投射し
て、その投射光が受光板Ｄのセンターに入射すれ
ば、レーザ偏向器Ｅが変位していないことがわか
るが、第９図に示したようにレーザ偏向器がE′位
置に変位した場合には、再び前述した３２以降の
操作をくり返して、スタンダードラインＳに対す
るレーザビーム６′の立体的変位角ｘ，ｙ、およ
びα′，β′，θ′，γ′，l1′，l2′を新たに測定す
る。 On the other hand, the installation position of the laser deflector E is unstable, and the laser deflector E, which was initially installed on the standard line S shown in FIG. If it is displaced to position E', which deviates from the position E', the above-mentioned operation 32 can be repeated as shown by the dashed line 45 in FIG. That is, after the previous measurement, the laser beam 6 from the laser rangefinder A is projected onto the reference light receiving plate D by the laser deflector E, and if the projected light enters the center of the light receiving plate D, the laser deflector It can be seen that E is not displaced, but if the laser deflector is displaced to the E' position as shown in Fig. 9, repeat the operations from 32 onwards to adjust the laser beam to the standard line S. The three-dimensional displacement angles x, y, and α', β', θ', γ', l 1 ', l 2 ' of 6' are newly measured.
本発明のトンネル掘削機用レーザ案内装置にお
いては、上述のように偏向自在な二枚の反射鏡を
使用するため、屈折角度が大きくとれる上に、従
来使用していたプリズム偏向器のように透過光が
減衰しないから、レーザ測距儀Ａと被測定用受光
板Ｂとの距離を大幅に増大することができる。従
つて、従来方法のようにレーザ測距儀Ａの設置位
置を頻繁に移動させる必要はなく、設置位置を変
更する場合にも、地盤の安定した場所を選んで設
置することができる。 The laser guide device for a tunnel excavator of the present invention uses two reflectors that can be deflected freely as described above, so the refraction angle can be large, and the laser guide device for tunnel excavators does not transmit as much light as the prism deflector used in the past. Since the light is not attenuated, the distance between the laser rangefinder A and the light receiving plate B to be measured can be significantly increased. Therefore, unlike the conventional method, there is no need to frequently move the installation position of the laser range finder A, and even when changing the installation position, it is possible to select a stable location for installation.
本発明は上述の通りであるから、これによれば
従来のようにレーザ測距儀を頻繁に取り付け直す
必要を除去すると共に、レーザ偏向器が多少変位
しても取り付け直すことなく測定を継続できる。
また、レーザ測距儀の移動に伴う誤差をも減少さ
せることができ、この種作業の能率を著しく向上
させると共に、測定精度も向上させることができ
るというすぐれた効果が得られる。 Since the present invention is as described above, it eliminates the need to frequently reattach the laser rangefinder as in the past, and allows measurement to be continued without having to be reattached even if the laser deflector is slightly displaced. .
In addition, it is possible to reduce errors caused by the movement of the laser rangefinder, thereby significantly improving the efficiency of this type of work, as well as improving measurement accuracy.
第１図は湾曲部を有するトンネルを示した横断
平面図である。第２図は従来のトンネル掘削方法
の説明図であり、また第３図〜第６図は本発明に
用いることのできるレーザ偏向器の各種実施例を
示した斜視図である。第７図は第１図に示したト
ンネルに本発明のトンネル掘削機用レーザ案内装
置を設置した状態を示した平面図である。第８図
および第９図は本発明のトンネル掘削機用レーザ
案内装置を用いたトンネル掘削方法の説明図であ
る。第１０図ａはその被測定用受光板の一例を示
した正面図であり、同図ｂはその縦断側面図であ
る。第１１図は本発明のトンネル掘削レーザ測定
装置を用いたトンネル掘削方法のブロツク図であ
る。
１……地盤、２……立坑、３……トンネルの直
線部分、４……トンネルの湾曲部分、５……シー
ルド掘削機、Ａ……レーザ測距儀、Ｂ……被測定
用受光板、Ｃ……プリズム偏向器、Ｄ……基準用
受光板、６……レーザビーム、Ｅ……レーザ偏向
器、７……入射窓、８，９……固定反射鏡、１
０，１１……回転反射鏡、１２……出射窓、１３
……水平軸、１４……垂直軸、１５……モータ、
１６……減速歯車装置、１７……エンコーダ、１
８……方向変換用傘歯車装置、１９……軸、２
０，２１……電磁クラツチ、２２……歯車、２３
……ケース、２４，２５……受光板、２６……反
射プリズム、２７……索、２８……モータ。
FIG. 1 is a cross-sectional plan view showing a tunnel having a curved section. FIG. 2 is an explanatory diagram of a conventional tunnel excavation method, and FIGS. 3 to 6 are perspective views showing various embodiments of a laser deflector that can be used in the present invention. FIG. 7 is a plan view showing the tunnel excavator laser guide device of the present invention installed in the tunnel shown in FIG. 8 and 9 are explanatory diagrams of a tunnel excavation method using the laser guide device for a tunnel excavation machine of the present invention. FIG. 10a is a front view showing an example of the light receiving plate to be measured, and FIG. 10b is a longitudinal sectional side view thereof. FIG. 11 is a block diagram of a tunnel excavation method using the tunnel excavation laser measuring device of the present invention. 1... Ground, 2... Shaft, 3... Straight section of tunnel, 4... Curved section of tunnel, 5... Shield excavator, A... Laser rangefinder, B... Light receiving plate for measurement. C... Prism deflector, D... Reference light receiving plate, 6... Laser beam, E... Laser deflector, 7... Incident window, 8, 9... Fixed reflector, 1
0, 11... Rotating reflector, 12... Output window, 13
...Horizontal axis, 14...Vertical axis, 15...Motor,
16... Reduction gear device, 17... Encoder, 1
8... Bevel gear device for direction conversion, 19... Shaft, 2
0, 21...Electromagnetic clutch, 22...Gear, 23
... Case, 24, 25 ... Light receiving plate, 26 ... Reflection prism, 27 ... Cable, 28 ... Motor.
Claims (1)
ンネル掘削機に取付けた被測定用受光装置および
レーザ測距儀と被測定用受光装置との中間地点に
あつて、レーザ測距儀から放射されるレーザ光に
よつて自己位置を測定し、かつ、レーザ光の被測
定用受光装置への投射とその反射光のレーザ測距
儀への反射によつて掘削機の位置を測定するレー
ザ偏向器とを備えたトンネル掘削機用案内装置に
おいて、レーザ偏向器には、互いに直交する二軸
にレーザ光を反射する反射鏡をそれぞれ配設し、
回動装置によつてこの二軸を各々回動させて反射
鏡を偏向自在とし、かつ、レーザ偏光器には偏光
角検出用のエンコーダを取付け、また、被測定用
受光装置には、切換自在とした複数の受光素子を
有する受光板と反射プリズムとを配設したことを
特徴とするトンネル掘削機用レーザ案内装置。 ２ 被測定用受光装置において、受光板を中心可
動受光板と周辺固定受光板により構成し、中心可
動受光板と反射プリズムとを切換自在とした特許
請求の範囲第１項記載のトンネル掘削機用レーザ
案内装置。[Scope of Claims] 1. A laser range finder placed at a fixed point in a tunnel, a light receiving device to be measured attached to a tunnel excavation machine, and a laser range finder at an intermediate point between the laser range finder and the light receiving device to be measured. The excavator's position is measured by the laser beam emitted from the range finder, and the position of the excavator is determined by projecting the laser light onto the measuring device and reflecting the reflected light back to the laser range finder. In the guide device for a tunnel excavator, the laser deflector is provided with a reflecting mirror that reflects the laser beam in two axes orthogonal to each other,
The two axes are rotated by a rotation device to freely deflect the reflecting mirror, and an encoder for detecting the polarization angle is attached to the laser polarizer, and the light receiving device to be measured can be freely switched. 1. A laser guide device for a tunnel excavator, characterized in that a light receiving plate having a plurality of light receiving elements and a reflecting prism are arranged. 2. A light-receiving device for a tunnel excavator according to claim 1, in which the light-receiving plate is composed of a central movable light-receiving plate and a peripheral fixed light-receiving plate, and the central movable light-receiving plate and the reflecting prism can be freely switched. Laser guidance device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57088770A JPS58205880A (en) | 1982-05-27 | 1982-05-27 | Laser deflector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57088770A JPS58205880A (en) | 1982-05-27 | 1982-05-27 | Laser deflector |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58205880A JPS58205880A (en) | 1983-11-30 |
| JPH0423229B2 true JPH0423229B2 (en) | 1992-04-21 |
Family
ID=13952085
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57088770A Granted JPS58205880A (en) | 1982-05-27 | 1982-05-27 | Laser deflector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58205880A (en) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60168012A (en) * | 1984-02-10 | 1985-08-31 | Fuji Electric Corp Res & Dev Ltd | Position tracking device for tunnel excavating machine |
| JPS6118812A (en) * | 1984-07-06 | 1986-01-27 | Hazama Gumi Ltd | Automatic displacement measuring apparatus |
| JP2571048B2 (en) * | 1987-03-03 | 1997-01-16 | 株式会社ソキア | Surveying equipment for bending tunnel excavation |
| JP6105673B2 (en) * | 2014-05-30 | 2017-03-29 | シナノケンシ株式会社 | 3D drive |
| JP6105518B2 (en) * | 2014-05-30 | 2017-03-29 | シナノケンシ株式会社 | 3D drive |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5396868A (en) * | 1977-02-02 | 1978-08-24 | Fuji Heavy Ind Ltd | Light beam guidance controls for flying body |
-
1982
- 1982-05-27 JP JP57088770A patent/JPS58205880A/en active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5396868A (en) * | 1977-02-02 | 1978-08-24 | Fuji Heavy Ind Ltd | Light beam guidance controls for flying body |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58205880A (en) | 1983-11-30 |
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