JPH0427484B2

JPH0427484B2 -

Info

Publication number: JPH0427484B2
Application number: JP62241666A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Nagarego; Osamu Yamamoto; Yoichi Morozumi; Akio Aoki; Shuji Sato; Naoki Kimura
Original assignee: Koden Electronics Co Ltd
Current assignee: Koden Electronics Co Ltd
Priority date: 1987-09-25
Filing date: 1987-09-25
Publication date: 1992-05-12
Also published as: JPS6483107A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、しゆんせつ船、つまり、水底掘削
作業船により掘削した掘削土量の測定に関するも
のである。

〔従来の技術〕

水底掘削作業船には、種々の方式があるが、最
近はバツクホウ船１１を用いる方式が小回りが良
く能率的なため普及している。

第１０図は、バツクホウ船１１を用いた場合の
作業状況を示し、バツクホウ船１１は水底に打ち
込まれたスパツド１３によつて、その台船１４を
固定して作業を行なうようにしている。

掘削機、つまり、バツクホウ１５は掘削腕２
０・バケツト１９・操縦台１６．旋回座２１など
によつて構成され、掘削腕２０は、ブーム１７・
アーム１８とその先端に取り付けられたバケツト
１９を油圧シリンダなどの直線型動力源によつて
駆動するリンク機構を形成しており、このリンク
機構を屈伸動作させてバケツト１９を上下・前後
に動かしながら、水底１２を掘削するように仕組
まれ、また、掘削腕２０は旋回座２１を回転動作
させて掘削方向を変えることができ、これらの屈
伸・旋回動作は操縦台１６内の操作器によつて制
御できるようになつている。

操縦者は、これらの制御機能を操作して、目的
の掘削作業を行なうわけである。

この動作機構を略図化すると、第１１図のよう
に、ブーム１７・アーム１８・バケツト１９は、
それぞれブーム回動軸２２・アーム回動軸２３・
バケツト回動軸２４を支点として、ブーム角α・
アーム角β・バケツト角γを可変操作できるもの
である。

そして、旋回座２１を回転して掘削腕２０を目
的方向に向け、バケツト角γを操作して爪２５を
下にした状態にし、ブーム角α・アーム角βを操
作して掘削腕２０を伸ばし、前方の目的の水底１
２上にバケツト１９を落とした後、ブーム角α・
アーム角βを操作して、バケツト１９を手前に引
き寄せながら水底１２を掘削し、手前の目的位置
（バケツト１９に土石が満杯になるとみられる点）
まで来たとき、バケツト角γを操作して開口面１
９Ａを水平にし、ブーム角α・アーム角βを操作
してバケツト１９を、水面２６上に出した後、旋
回台２１を回転して、土石運搬用の船またはトラ
ツクの荷台うえに位置付け、バケツト角γを操作
して土石をあけ降ろすような作業を操り返して水
底を掘削する。

バツクホウ船１１を固定した位置で、掘削が可
能な小領域、つまり、掘削予定領域は、後記の汚
濁防止フエンス２７を方形状に張り巡らせて囲
み、掘削によつて生ずる水中の汚濁が他の領域に
及ばないようにしている。

そして、その位置での掘削予定領域を掘削し終
えると、次の掘削領域にバツクホウ船１１を移動
して設置し、同様の掘削作業を繰り返してゆき、
目的の広い領域の掘削を完了する。

そして、掘削した土石量を知るための測定、つ
まり、掘削土量測定は、一般に、超音波により垂
直水深を連続的に計測して水深形状を探知する測
深機によつて、掘削前に目的各所の水底１２の状
態を計測したデータをとつておき、これと掘削後
に同様の計測を行なつて得たデータとを比較し
て、算出している。

また、掘削都度の掘削土量測定には、運搬船ま
たはトラツクなどに積み込んだ隻数また台数など
を計数して算定している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記の目的広領域の掘削前・後の計測比較によ
る測定手段では、実質的な掘削量と大幅な相異が
生ずることがあり、また、掘削都度の土量測定も
大まかなものであるため、これらを改善した比較
的正確な土量測定を行なえる装置の提供が期待さ
れているという問題点がある。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は、バツクホウ船１１を固定した位置
での掘削予定領域における掘削前・後の水底１２
の形状を、探査型の超音波センサ３３により放射
状に計測してその地形情報を記憶し、掘削前・後
の水底形状の差の値にもとづいて演算を行うこと
により掘削予定領域内の掘削土量を求め手段によ
り上記の問題点を解決し得るようにしたものであ
る。

なお、この発明では、超音波ビームの方向を変
化させて水底地形を探知する送受波器部分を探査
型の超音波センサと、また、超音波ビームの水平
方向における指向性の中心方向を超音波ビームの
指向方向と、超音波ビームを移行させながら探知
することを探査と呼称する。

〔実施例〕

以下、実施例を図面により説明する。

第１図において、超音波センサ３３は探査型の
超音波センサで、掘削作業状態では、第２図のよ
うに、台船１４の前方側、つまり、掘削する側に
設置してあり、超音波ビームＢの垂直探査角θを
変化させて水底の反射信号Ｒを受信しすることに
より水底形状を探査するとともに、超音波ビーム
の指向方向を変化させて目的方向を探査できるも
のであり、この指向方向の変化と探査のための送
受信などは操縦台１６内に設けた後記の演算処理
部３１によつて制御される。

汚濁防止フエンス２７は、バケツト１９の水底
掘削によつて生ずる水中汚濁を目的範囲外に及ぼ
さないようにするための垂れ幕で、水面２６の浮
体から水底１２の間に、台船１４の前方の目的掘
削範囲、例えば、矩形状範囲に張り巡らしてあ
る。その他の箇所は、既に、第１０図・第１１図
によつて説明したものである。

超音波センサ３３の取り付け部分Ａは、超音波
センサ３３を汚濁防止フエンス２７の内側に位置
付けるとともに、台船１４側に畳み込みできるよ
うにしてあり、第３図のように台船１４上に固定
した取付座３５によつて支持され、超音波センサ
３３の両脇に張出した支持腕３６によつて超音波
センサ３３を汚濁防止フエンス２７のフロート２
７Ａを越えた内側の水中に位置付けている。

取付座３５・支持腕３６・超音波センサ３３は
それぞれ支持腕回動軸３７・センサ回動軸３８に
り回動可能にされ、超音波センサ３３は３３′の
ように両脇の支持腕３６の内側に収納して横桟３
６Ａで保持でき、支持腕３６を３６′のように回
転して台船１４上に収納できる仕組にしてある。

超音波センサ３３は、この実施例では、単一ビ
ームの送受波器３３Ｃの超音波ビームＢの指向方
向の角度、つまり、指向方向角Φと、垂直方向の
探査角度、つまり、垂直探査角θとをで電動回転
機構３３Ｂにより機械的に回転し、角度検出器３
３Ｄにより垂直探査角θを検出するものを、保護
ケース３３Ａ内に収納して構成してある。

なお、図では、超音波センサ３３と後記の演算
処理部３１との間を接続する接続ケーブルの配置
は省略してある。

以上の構成による配置において、掘削腕２０の
方向変化の旋回中心、つまり、旋回軸２１Ａの中
心点をＰ１とし、超音波ビームＢの指向方向の旋
回軸３４の中心点をＰ２として、掘削予定領域、
つまり、汚濁防止フエンス２７内におけるバケツ
ト１９の掘削状況を平面的に見ると、第４図のよ
うになる。

超音波センサ３３による水底地形の探知は、掘
削予定領域の全方向、つまり、第４図のＣ３方向
に対して±90゜にわたつて、超音波センサ３３の
指向方向角Φを変化させて、その所定角度毎、例
えば、例えば、Ｃ３方向の−90゜方向（以下、左
端方向という）から、1゜毎に指向づけて、超音波
ビームＢの垂直探査角θを、例えば、鉛直方向か
ら俯角20゜程度までの範囲にわたつて変化せて探
査し、Ｃ３方向の＋90゜方向（以下、右端方向と
いう）まで繰り返して、掘削予定領域、つまり、
汚濁防止フエンス２７の内側の水底１２の各放射
状方向における地形情報を収集すことを、掘削作
業前と掘削作業後とに行ない、これらの２つの地
形情報の差から掘削土量を算定して測定するもの
であり、第１図において、演算処理部３１は、超
音波ビームＢを送受信して水底地形情報を得ると
ともに、この情報を目的に従つて処理して、収集
記憶および表示操作を行ない、上記の掘削土量の
計測とこれに要するデータを収集しておく部分で
あり、超音波ソナーの送受信回路、マイクロプロ
セツサ、プリンタ、ブラウン管デイスプレイなど
の組み合わせで構成されている。

インターフエイス回路４１は、入力される各信
号を深度処理部４２・データ処理部４６などの演
算処理を行なう部分の図形処理・指示処理・算定
処理などに適する信号、例えば、デイジタル信号
に変換する。

送受信回路４３は、指向角度信号Ｓ６Ａにより
超超音波ビームＢの指向方向を指向方向角Φに旋
回して設定するため信号を指向方向設定信号Ｓ６
として出力するとともに、超音波ビームＢの垂直
探査角θを変化させながら送受信を行なわせるこ
とを指示するための信号を探査制御信号Ｓ７とし
て出力し、後記の受波信号Ｓ８を受信増幅して探
知信号Ｓ３として出力する。

指向角度信号Ｓ６Ａは、後記の深度処理部４２
から、まず、掘削予定領域の左端方向を指向方向
角Φの指向方向に指定して指示し、次いで、第１
図の深度処理部４２において当該指向方向角Φに
対する地形情報を得るための確認入力にもとづい
て、その都度1゜づつ増加した方向を指示し、右端
方向まで指示して終了する。

超音波センサ３３は、指向方向設定信号Ｓ６に
より電動回転機構３３Ｂの水平方向回転を制御し
て指示された所定の指向方向角Φに超音波ビーム
Ｂを指向づけ、探査制御信号Ｓ７により電動回転
機構３３Ｂの垂直方向回転を制御して超音波ビー
ムＢの垂直探査角θを前方垂直範囲、例えば、鉛
直方向から俯角20゜位までの範囲に亙つて変化さ
せながら超音波パルスを送受波し、当該指向方向
の前方水底形状を探知して得られた所定角度毎、
例えば、1゜毎の探知信号を順次に、探知信号Ｓ３
として出力するとともに、角度検出器３３Ｄによ
り検出した垂直探査角θの角度値の信号を探査角
度信号Ｓ９として出力する。

探知信号Ｓ３は各指向方向角Φ毎の放射状方向
における水底断面形状を探知していることにな
る。

深度処理部４２は、探知信号Ｓ３を探知角度信
号Ｓ９にもとづいて垂直探査角θによる極座標値
の情報から垂直深度と水平距離とによる直交座標
値の情報に変換処理して水底形状像５４を作り表
示部４４の表示面４４Ａに、第７図Ａのように、
単位尺度の目盛、例えば、距離、深度ともに2m
おきの横目盛線５２・縦目盛線５３を入れて表示
するとともに、インターフエイス回路４１を介し
て与えられる探知信号Ｓ３を上記と同様に座標変
換して得たデイジタル値の情報のデータ信号によ
り水底形状像５４の上縁輪郭線、つまり、コンタ
ーライン５６を図形処理して求め、これを第７図
Ｂのように水底地形像５４と重ね合わせて表示す
る信号、つまり、表示情報信号Ｓ４を出力する。

また、キーボードなどより、所要のデータ入力
を行なつてコンターライン５６の要所を修正操作
するとともに、表示面４４Ａで水底形状像５４と
の比較を、操作者が黙視的に行なつて、一致状態
を確認し、確認入力を与えることにより、当該指
向方向角Φにおける地形情報として記憶すること
を繰り返し、掘削予定領域全体、つまり、第４図
のＣ３方向に対して±90゜の範囲にわたる各指向
方向角Φ毎の地形情報を収集して記憶する。

そして、掘削予定領域内全体の地形情報収集が
おわると、キーボードなどより、所要のデータ入
力を行ない、掘削前または後の別、地域名、年月
日などの仕訳コードを付加して、その記憶情報が
データ処理部４６に領域内情報信号Ｓ１１として
移され、新しい地形情報を処理できる状態に機能
付けられる。

データ処理部４６は、掘削前と掘削後とに得た
領域内情報信号Ｓ１１をフロツピーデイスク５０
などによる記憶器に記憶収録する。

領域内情報信号１１による情報値、つまり、コ
ンターライン５６による地形情報は、深度をＺ
軸、水平距離をＸ軸として表現すれば、第８図の
ように、本来の超音波ビームＢで探知される水底
地形は垂直探査角θによる極座標状の情報値なの
で、超音波ビームＢがB₃方向を探知していると
きは、掘削前の水底１２Ａにおけるコンターライ
ン５６ＡのP₁a点が超音波ビームＢの反射点とな
り、掘削後の水底１２Ｂにおけるコンターライン
５６ＢではP₁b点となるため、Z₁a・Z₁b点が水深
値、Ｘ１ａ・X₁b点が距離値の情報データとして
得られることになるが、超音波ビームＢは多少の
幅を持つているため、実際には、Ｐ２ａ・P₃aを
も含んだものになつているので、算定上、この部
分の違いが大きな誤差を招く懸念があるときは、
図形的に検出中心点と判断される点、例えば、
Z₂a・X₂a点とZ₁b・X₂b点のように修正する手段
を設ける。

データ処理部４６は、領域内情報信号Ｓ１１で
得られた情報値を指向方向角Φによる水平面の極
座標値から、指向方向設定信号Ｓ９にもとづい
て、第９図のＸ・Ｙ方向距離による直交座標値に
変換処理して、水底１２Ａ・水底１２Ｂのそれぞ
れに対応するＸ・Ｙ座標上の所定の単位の各点、
例えば、0.5mピツチ点における水深値または基
準面よりの高さの値を算定して求めた水底１２
Ａ・１２Ｂの各々の各単位点深度値の情報を直交
座標深度情報信号Ｓ１２とし、さらに、この直交
座標深度情報信号Ｓ１２の各単位点の情報値を、
第９図の単位平面ΔSの中点Piにおける水底１２
Ａ・１２Ｂの水深値または基準面よりの高さの値
とし、単位平面ΔS当たりの掘削土量ΔVを、例え
ば、水深値Zia・Zibから ΔV＝ΔS×（ΔZib−ΔZia）＝ΔS×ΔZi によつて算出し、これを掘削予定領域内の平面の
各単位平面ΔS₁・ΔS₂・ΔS₃……の中点、つまり、
Ｘ・Ｙ面における単位座標点P₁・P₂・P₃……に
ついて、各々、求め、その積分値ΣV、つまり Σ＝ΔS₁×ΔZ₁＋ΔS₂×ΔZ₂＋ΔS₃×ΔZ₃…… ＝ΔS×（ΔZ₁＋ΔZ₂＋ΔZ₃……）を算定して得た掘削土量値の情報を掘削土量情報
信号Ｓ１３として、それぞれの情報信号を、例え
ば、フロツピーデイスク５０などに記憶収録す
る。また、記憶収録された直交座標深度情報信号
Ｓ１２の各単位点の深度値から等深度毎、例え
ば、0.5mの点を結ぶ線を求め、例えば、４９Ａ
のような等深度線図形を表示するための情報を得
る図形処理を行なつて、その情報を等深度線情報
信号Ｓ１４として、上記の各情報信号と同様に、
例えば、フロツピーデイスク５０などに記憶収録
する。

これらの各情報信号の記憶は、領域内情報信号
Ｓ１１の場合と同様に、仕訳コードを付加して収
録され、所要時に目的のものを読出せるようにす
る。さらに、これらの各情報は、この図形や情報
値などを、ブラウン管デイスプレイ４９に映像表
示し、またはプリンタ５１に印字表示するように
してある。

これらの表示は一般のパーソナルコンピユータ
に用いられている構成のものでよく、必要に応じ
て各情報中の要素をカラーによる表示の色分けが
可能なものを用いる。

以上のようにして各掘削予定領域毎の地形情報
および掘削土量情報を、その掘削都度に収録して
おき、所要時、例えば、目的の広い領域を掘削し
終えた時点に、データ処理部４６で上記の仕訳コ
ードにより読出して全体量を演算することによ
り、総掘削土量を算定し得るようにしたものであ
る。

上記の方法による装置では、掘削腕２０によつ
て掘削作業が行なわれている間の掘削土量を計測
できないが、作業情況によつては、そうした作業
中の掘削土量をも測定する必要がある場合も少な
くない。

この測定を可能にする方法とその装置の実施例
を以上に説明する。

第４図において、掘削予定領域は、汚濁防止フ
エンス２７によつて囲まれた領域内であり、掘削
腕２０によつて水底１２が掘削される掘削軌跡３
９は旋回軸２１Ａの中心点に相当するＰ１から見
て放射状の方向の線、つまり、Ｃ１・Ｃ２・Ｃ３
……の線に沿つており、汚濁防止フエンス２７内
が設定した掘削予定領域であり、掘削腕２０の掘
削方向角Ψを変化させながら、掘削腕２０を屈伸
させて、バケツト１９により、この範囲内を掘削
することになるので、例えば、掘削腕２０の掘削
方向角Ψが方向線Ｃ１にあるときは、この放射状
の方向線Ｃ１を中心としてバケツト１９の幅を引
いた帯状の放射状範囲が掘削軌跡３９となり、ま
た、これがＣ２の方向線上にあるときは、更に長
い帯状の掘削軌跡３９となる。

掘削方向角ΨがＣ１にあるときは、超音波ビー
ムＢの指向方向角Φを、掘削方向角Ψの角度値に
相当大きい角度を加えた大きい値にしてＢ１の方
向線上にすれば、超音波ビームＢによつて掘削軌
跡３９を探査することができ、Ｐ１とＰ２とが同
一線上にあるＣ３の方向線上では掘削方向角Ψと
指向方向角Φとが同一でよく、このＣ３の方向線
からみた掘削方向角Ψが小さいＣ２の方向線に掘
削軌跡３９があるときは、掘削方向角Ψに小さい
角度値を加えたやや大きい指向方向角Φで探査す
ればよいことがわかる。

このような掘削方向角Ψと指向方向角Φの関係
は、数式・図式的に、あるいは、見取り図によつ
て、容易に求めることができる。

この実施例での、最も簡単で能率的な探査を行
なう方法では、指向方向角Φが掘削軌跡３９の中
心点Ｐ３を通る線上になるように設定して、掘削
方向角Ψに対する指向方向角Φを選定してあり、
各方向角の角度値の対応曲線は第５図のようにな
り、例えば、掘削方向角Ψが20゜のときは指向方
向角Φは約30゜というように決定されるように仕
組まれている。

第１図において、検出信号の入力には、旋回座
２１の旋回軸２１Ａの回転角度を検出し、これを
掘削方向角Ψの信号として出力する検出手段から
与えられる掘削角度信号Ｓ１と、ブーム１７が上
昇方向に向かつて、ある基準値の角度を超えたこ
と、つまり、ブーム角αが増大しながら、例え
ば、120゜を超えたことを検出し、これをバケツト
１９が離底状態にあることを示す信号として出力
する検出手段から与えられる離底信号Ｓ２が入力
されている。

深度処理部４２には、上記の演算処理の他、第
４図によつて説明した掘削方向角Ψにもとづいて
得られる掘削角度信号Ｓ１の角度値から指向方向
角Φを第５図による対応値の角度値を算定して超
音波センサ３３の超音波ビームＢの指向方向をそ
の角度に制御する演算処理と、離底信号Ｓ２にも
とづいて超音波センサ３３の超音波ビームＢの垂
直探査角θの変化と送受信回路４３による探知と
を制御して、離底信号Ｓ２が得られてから、その
後の所定期間内における探査情報信号Ｓ４のみを
水底地形情報として取り込むように指示する指示
処理とが機能的に付加されている。

したがつて、掘削都度の探査による情報は、バ
ケツト１９の水底掘削に起きる気泡発生が治まつ
た期間中における安定した超音波センサ３３から
の水底探知信号だけが水底形状の情報として取り
込まれることになる。

なお、一般に、２つの旋回中心間の水平距離
（後記の離心距離L₀）は、例えば、4.5m程度に、
汚濁防止フエンス２７による掘削領域範囲は、例
えば、12m×17m程度に設定でき、また、垂直探
査角θの制御は、例えば、0.5゜ピツチとして、一
指向方向の垂直探査を３秒程度に指向方向角Φ
は、例えば、左右各90゜程度の範囲を1゜ピツチに
設定される。

次に、第１図における検出信号の入力として、
ブーム角α・アーム角β・バケツト角γなどを加
え、離底状態、掘削軌跡３９、指向方向角Φおよ
び掘削腕２０とバケツト１９の姿勢などを求め
て、制御・表示のための演算処理を深度処理部４
２に付加して行なう実施例について説明する。

第６図において、角度検出器２８・角度検出器
２９・角度検出器３０・角度検出器３２は、それ
ぞれ、ブーム角α・アーム角β・バケツト角γ・
掘削方向角Ψを検出する角度検出器で、当該軸部
またはその周辺に設置してある。

離心距離L₀（掘削腕２０と超音波ビームＢとの
各旋回中心点間の水平距離）・ブーム長L₁（ブー
ム回動軸２２とアーム回動軸２３との各中心点間
の直線距離）・アーム長L₂（アーム回動軸２３と
バケツト回動軸２４との各中心点間の直線距
離）・バケツト開口半長L₃（バケツト回動軸２４
の中心点から開口面１９Ａの中心点までの直線距
離）・ブーム支点高さL₄（ブーム回動軸２２の中
心点から水面２６までの垂直距離）・バケツト深
さL₅は、それぞれ、装置構成において、既知の
値の部分であり、これらの各値の情報値は深度処
理部４２に前以てデータとして記憶してある。

ブーム高さＨはブーム回動軸２２とバケツト回
動軸２４との各中心点間の垂直距離、また、バケ
ツト距離Ｌはブーム回動軸２２の中心点から開口
面１９Ａの中心点までの掘削方向角Ψ方向におけ
る水平距離であり、それぞれ周知の数学公式によ
り数式的に演算して算定することができる。

例えば、ブーム高さＨは、次の算定式によつて
求めることができる。

Ｈ＝−L₁cosα＋L₂cos（β−α） ……(1) 深度処理部４２は、これらの数式による演算を
所定時間毎に、例えば、0.5秒毎に行なつて、そ
の算定結果を当該情報値として記憶する。

一方、前以てデータとして記憶されているとこ
ろのバケツト深さL₅およびブーム支点高さL₄の
値またはこれと前回探知して得た水底１２の当該
地点の水深値などを読出して、これらの値と算定
したＨの値の記憶値を読出した値とを、加減演算
して、バケツト１９が離底したこと、つまり、例
えば、バケツト深さL₅がブーム支点高さL₄と同
じ値の場合、ブーム高さＨが（−）値から０値方
向へ移行する状態であること、その状態でＨ＝０
になつたことを算定することにより、バケツト１
９が水面２６上に出たことを検出して離底信号Ｓ
２を出力することができる。

以上の説明では、各表示をブラウン管映像によ
るものとして述べたが、この表示は液晶表示パネ
ルその他の画像表示面あるいは記録表示をなど適
宜の表示を行なうものであればよく、この発明に
おいて、表示とは、これらの総ての表示手段を指
すものである。

また、スパツド１３と台船１４との固定によつ
てバツクホウ船１１が一定地点に固定されている
が、精確にみると、わずかではあるが、風や潮流
によつて台船１４が漂動し、また、潮の干満によ
つて上下するので、これによる変動値を補正する
ことと、掘削した領域を海図と照合し、あるいは
掘削データを海図状にして収集する場合には、次
のように構成する。

第１図において、船位測定装置４７は、海岸に
設けたマイクロウエーブ送信機からの電波を受信
して自分の地点を精確に測定できる電波測位装置
またはトランシツトの測定値を電気的信号にして
出力できるようにした装置であり、この測定値と
ジヤイロコンパス４８による方位値の出力信号と
をインターフエイス回路４１を介してデータ処理
部４６に与え、ビーム旋回中心３４・旋回軸２１
Ａなどの位置値と掘削方向角Ψ・指向方向角Φな
どの角度値を補正する演算処理を行ない、また、
図示していないが、例えば、台船１４の船底また
は掘削していない側の舷側に垂直方向の深度の変
化、つまり、鉛直水深の変化のみを検出するため
の超音波測深機を設けるか、または、スパツド１
３と台船１４の垂直方向のずれによる変化を検出
する検出器を設けて、この検出値の信号をインタ
ーフエイス回路４１に入力して、深度値を補正す
る演算処理部３１に検出信号入力として与え、超
音波センサ３３によつて得た水底形状の情報の深
度値に加減算して補正する演算処理を行なうこと
を、深度処理部４２またはデータ処理部４６によ
つて処理する構成を設けることによつて、方向値
を0.1〜0.3゜程度の誤差に補正し、位置値・距離値
などを数cm〜10数cm程度の誤差に補正することが
でき、また、船位測定装置４７による測位データ
によつて入力された緯度・経度値のデータを仕訳
コードとして収録し、あるいは各掘削予定領域で
得た等深度線図形をこの緯度・経度値とジヤイロ
コンパス４８から入力される方位値とによつて継
ぎ合わせ総体的な等深度線海図状の情報を得るよ
うに構成する。

（変形実施例）この発明は、次のような変形実施が可能であ
る。

(1) 超音波センサ３３を高・低２種類の周波数の
超音波を送受波できるものにして、低い方の超
音波で探査して得た水底１２下の巨石５５また
は岩床などの情報をも、第７図Ａ・Ｂのよう
に、掘削作業の参考情報として表示する。

(2) 上記(1)項の巨石５５または岩礁などの情報の
地形情報と同様に輪郭線化して記憶し、また
は、これを情報値化して、地形情報とともに記
憶蓄積する。

(3) 超音波センサ３３をアレイ型送受波素子にし
て電子的に偏向制御する形式のものにし、その
水平方向偏向制御によつて指向方向角Φを制御
するとともに、垂直方向偏向制御信号によつて
探査角度信号Ｓ９を得る。

(4) 超音波センサ３３の指向方向または探査方向
の一方を、アレイ型送受波素子にする。

(5) 離底信号Ｓ２が得られた時点の掘削方向角Ψ
を取り込んで指向方向角Φを算出し、超音波セ
ンサ３３の指向方向を制御した後、垂直探査角
θの制御と超音波の送受信を行なつて、離底期
間中の探査情報信号Ｓ４を得る。

〔発明の効果〕

この発明によれば、上記のように、超音波セン
サ３３を台船１４の掘削側に設置して、超音波ビ
ームＢを掘削予定領域に放射状に指向づけ探査し
た情報によつてその掘削予定領域毎に掘削都度、
掘削土量を測定しているため、砂地などの崩れや
すい領域の場合でも、そうした崩れが起きないう
ちに測定でき、また、潮流のある領域では汚濁防
止フエンス２７によつて他所からの土石の流入が
防がれている状態で測定できるため、各掘削予定
領域を掘削し終えたときに全体を集計して算出し
たデータが、従来のように総体的に測定する場合
のような大幅な誤差を生ずるといつた問題がなく
なり、比較的精確な掘削土量の測定が行なえ、ま
た、掘削土量の日計量を求める必要がある場合に
は、超音波ビームＢの指向方向角Φを掘削軌跡３
９上に指向づけて掘削都度の地形情報を得る手段
を適用することにより、当日の掘削作業が掘削予
定領域における掘削の途中で終えた場合にも、そ
の場で掘削土量データを作成できるなどの特長が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第９図はこの発明の実施例を示し、第
１図は超音波探査機能部分のブロツク構成図、第
２図は構成配置の総体側面図、第３図は超音波セ
ンサ取付部分の側面図、第４図は掘削方向／超音
波センサ指向方向の対照平面図、第５図は掘削方
向角Ψ／指向方向角Φの対応曲線図、第６図は動
作機構部分の側面略図、第７図Ａ・第７図Ｂは表
示像例、第８図は水底深度算定の座標変換図面、
第９図は掘削土量算定の立体座標図であり、第１
０図・第１１図は従来の装置を示し、第１０図は
構成配置の総体斜視図、第１１図は動作機構部分
の側面略図である。１１……バツクホウ船、１２……水底、１３…
…スパツド、１４……台船、１５……バツクホ
ウ、１６……操縦台、１７……ブーム、１８……
アーム、１９……バケツト、２０……掘削腕、２
１……旋回座２１、２１Ａ……旋回軸、２２……
ブーム回動軸、２３…アーム回動軸、２４……バ
ケツト回動軸、２５……爪、２６……水面、２７
……汚濁防止フエンス、２８，２９，３０，３２
……角度検出器、３１……演算処理部、３３……
超音波センサ、３４……ビーム旋回軸、４１……
インターフエイス回路、４２……深度処理部、４
３……送受信回路、４４……表示部、４５……デ
ータ収集装置。

Claims

【特許請求の範囲】１水底掘削作業船により水底を掘削した掘削土
量を超音波ビームの探査によつて測定する方法で
あつて、ａ前記水底掘削作業船を前記掘削の作業状態に
設置した位置において、その位置における掘削
予定領域内を、前記超音波ビームを斜め下に向
け、その指向方向を水平面内での角度と俯角と
を制御して前記水底の形状を探査することによ
り、前記掘削予定領域内における水底地形情報
を得る地形情報探査工程と、ｂ掘削前に前記地形情報探査工程による探査を
行つて前記水底地形情報を得る掘削前地形情報
工程と、ｃ掘削後に前記地形情報探査工程による探査を
行つて前記水底地形情報を得る掘削後地形情報
工程と、ｄ前記掘削前地形情報工程によつて得られた情
報中の所要値と前記掘削後地形情報工程によつ
て得られた情報中の所要値との差にもとづいて
演算を行うことにより前記掘削土量を算定して
測定する手段とを具備することを特徴とする掘削土量測定方
法。２掘削機を台船上に設けた水底掘削作業船によ
り水底を掘削した掘削土量を超音波ビームの探査
によつて測定する装置であつて、ａ前記台船の前記掘削側に設置され、前記掘削
の掘削予定領域内に前記超音波ビームを斜め下
に向けその指向方向の水平面内の角度と、俯角
とを制御して前記水底の形状を探査することに
より前記掘削予定領域内における水底地形情報
を得る探査型の超音波センサと、ｂ掘削前に探査を行つて得られた前記水底地形
情報による水底の深度値と、掘削後に探査を行
つて得られた前記水底地形情報による水底の深
度値との差にもとづいて前記掘削土量の値を算
定する演算処理と、前記水底地形情報を図形表
示するための図形処理とを行う演算処理部とを具備することを特徴とする掘削土量測定装置。