JPH0465631A - レーザーポジショナー及びこれを用いた定点マーキング方法 - Google Patents
レーザーポジショナー及びこれを用いた定点マーキング方法Info
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- JPH0465631A JPH0465631A JP2176335A JP17633590A JPH0465631A JP H0465631 A JPH0465631 A JP H0465631A JP 2176335 A JP2176335 A JP 2176335A JP 17633590 A JP17633590 A JP 17633590A JP H0465631 A JPH0465631 A JP H0465631A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C7/00—Tracing profiles
- G01C7/06—Tracing profiles of cavities, e.g. tunnels
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C15/00—Surveying instruments or accessories not provided for in groups G01C1/00 - G01C13/00
- G01C15/002—Active optical surveying means
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- Auxiliary Devices For And Details Of Packaging Control (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
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。
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、各種建設工事において複数の対象定点を自動
設定してレーザー投光器でパターン投影するレーザーポ
ジショナ−に関するもので、特に、トンネル掘削工事に
おけるトンネル切羽面に設ける装薬用穿孔位置を複数同
時に切羽面に光学的にマーキングできるレーザーポジシ
ョナ−に関するものである。
設定してレーザー投光器でパターン投影するレーザーポ
ジショナ−に関するもので、特に、トンネル掘削工事に
おけるトンネル切羽面に設ける装薬用穿孔位置を複数同
時に切羽面に光学的にマーキングできるレーザーポジシ
ョナ−に関するものである。
［従来の技術］
建築構造物あるいは土木線路乃至トンネル掘削等の推進
工事において不可欠な基準点・基準線を設定する作業は
、入念な測量と厳密なマーキング作業を必要とし、至っ
て面倒であった。近年著しい発展をみたレーザー測量機
器の貢献によって測量の自動化と高精度化は達成されて
いる。また、暗視野の状況で施工されるトンネル掘削工
事においては、トランジェット等の肉視測量機器の使用
が困難であるため、測量及び基準線設定用にレーザ光が
簡便に用いられている。
工事において不可欠な基準点・基準線を設定する作業は
、入念な測量と厳密なマーキング作業を必要とし、至っ
て面倒であった。近年著しい発展をみたレーザー測量機
器の貢献によって測量の自動化と高精度化は達成されて
いる。また、暗視野の状況で施工されるトンネル掘削工
事においては、トランジェット等の肉視測量機器の使用
が困難であるため、測量及び基準線設定用にレーザ光が
簡便に用いられている。
ところが、建設工事において対象構造物に基準点をマー
キングする作業は、人手に頼っている。
キングする作業は、人手に頼っている。
たとえば、現場計測の管理のもとにトンネル掘削を行な
うナトムエ法（ＮＡＴＭ）などでは、硬質と盤なとの切
羽面で爆薬を発破して掘進作業を進められるが、この発
破工法において切羽面に設けられる装薬用の穿孔は位置
と数が厳密な設計に基ついて決定される。心抜きを含む
装薬穿孔の位置、穿孔数、装薬量はコンピュータによっ
て自動的に求めることができるようになったが、装薬穿
孔の位置を切羽面に設定するマーキング作業の自動化が
実現していなかった。
うナトムエ法（ＮＡＴＭ）などでは、硬質と盤なとの切
羽面で爆薬を発破して掘進作業を進められるが、この発
破工法において切羽面に設けられる装薬用の穿孔は位置
と数が厳密な設計に基ついて決定される。心抜きを含む
装薬穿孔の位置、穿孔数、装薬量はコンピュータによっ
て自動的に求めることができるようになったが、装薬穿
孔の位置を切羽面に設定するマーキング作業の自動化が
実現していなかった。
［発明か解決しようとする課題］
切羽面に装薬穿孔の位置をマーキング、するための自動
化の可能性について考察してみると、前記装薬穿孔位置
座標をコンピュータに入力して、レーザー発振器を制御
することで、トンネル切羽面に装薬穿孔の位置を１箇所
ずつレーザー光を投射して、切羽面に形成されるレーザ
ースポット位置に手作業でマーキングする方法が考えら
れる。
化の可能性について考察してみると、前記装薬穿孔位置
座標をコンピュータに入力して、レーザー発振器を制御
することで、トンネル切羽面に装薬穿孔の位置を１箇所
ずつレーザー光を投射して、切羽面に形成されるレーザ
ースポット位置に手作業でマーキングする方法が考えら
れる。
つまり、切羽面にレーザー光を投射して得られるレーザ
ースポットにペンキなどの塗料で人為的にマーキングし
ていき、１箇所の穿孔位置のマーキングを終えたらレー
ザー投射位置を次の穿孔位置に移動させてマーキングを
繰り返す方法である。しかし、この方法の実施には多大
な手間と時間が掛かり、マーキングの完全自動化に対応
し得ない。
ースポットにペンキなどの塗料で人為的にマーキングし
ていき、１箇所の穿孔位置のマーキングを終えたらレー
ザー投射位置を次の穿孔位置に移動させてマーキングを
繰り返す方法である。しかし、この方法の実施には多大
な手間と時間が掛かり、マーキングの完全自動化に対応
し得ない。
しかも、上記方法に用いられると仮定されるレーザー発
振器は１本のレーザー光を放出するだけであるから、ト
ンネル切羽面の１箇所だけにレーザースポットが形成さ
れるため、全ての装薬用穿孔位置の全体状況が把握し難
いなどの問題もある。
振器は１本のレーザー光を放出するだけであるから、ト
ンネル切羽面の１箇所だけにレーザースポットが形成さ
れるため、全ての装薬用穿孔位置の全体状況が把握し難
いなどの問題もある。
建設工事の施工期間短縮と高精度が望めるこの種の構造
物への自動マーキング技術の確立が期待されていた。
物への自動マーキング技術の確立が期待されていた。
しかして、本発明の目的は、各種建設工事に伴う対象定
点のマーキングに必要な演算処理、位置指定等の作業の
自動化を可能にし、レーザー光によって光学的に複数の
マーキング位置を同時に施工対象にパターン投射できる
レーザーポジショナ−およびそれによる定点マーキング
方法を提供することにある。
点のマーキングに必要な演算処理、位置指定等の作業の
自動化を可能にし、レーザー光によって光学的に複数の
マーキング位置を同時に施工対象にパターン投射できる
レーザーポジショナ−およびそれによる定点マーキング
方法を提供することにある。
更に本発明の他の目的は、特に、トンネル掘削工事にお
けるトンネル切羽面に複数設ける装薬用穿孔位置を自動
的に演算し、これによって得られたデータに基づいてレ
ーザー投光器を自動制御することで複数の装薬穿孔位置
を切羽面に同時に投影して人手によるマーキング作業を
要せずに穿孔作業かでき作業の合理化と省力化が図れる
と共に、自動制御を可能にするコンピュータシステムを
トンネル切羽近傍から遠隔操作できる高能率なレーザー
ポジショナ−およびそれによる定点マーキング方法を提
供することにある。
けるトンネル切羽面に複数設ける装薬用穿孔位置を自動
的に演算し、これによって得られたデータに基づいてレ
ーザー投光器を自動制御することで複数の装薬穿孔位置
を切羽面に同時に投影して人手によるマーキング作業を
要せずに穿孔作業かでき作業の合理化と省力化が図れる
と共に、自動制御を可能にするコンピュータシステムを
トンネル切羽近傍から遠隔操作できる高能率なレーザー
ポジショナ−およびそれによる定点マーキング方法を提
供することにある。
［課題を解決するだめの手段］
上記目的を達成するために、本発明のレーザーポジショ
ナ−は、測距および測角が可能なレーザー測量装置と、
前記レーザー測量装置からのデータに基づいてマーキン
グ対象面に設定すべき対象定点の位置を演算すると共に
、各種設定値にしたがって前記レーザー測量装置の駆動
を制御する演算制御装置と、レーザー定点プロジェクタ
ーとからなることを特徴とする。
ナ−は、測距および測角が可能なレーザー測量装置と、
前記レーザー測量装置からのデータに基づいてマーキン
グ対象面に設定すべき対象定点の位置を演算すると共に
、各種設定値にしたがって前記レーザー測量装置の駆動
を制御する演算制御装置と、レーザー定点プロジェクタ
ーとからなることを特徴とする。
前記レーザー測量装置と一体にレーザー投光器を設け、
前記演算制御装置からの指令によってマーキング対象面
向かってレーザー光を出射させ、当該対象面に対象定点
を示すｌレーザースポットを形成させるようにするとよ
い。
前記演算制御装置からの指令によってマーキング対象面
向かってレーザー光を出射させ、当該対象面に対象定点
を示すｌレーザースポットを形成させるようにするとよ
い。
また、前記演算処理装置を遠隔操作できる送信ハントユ
ニットと受信ユニットを設けることで前記マーキング対
象面近傍からワイヤレスで対象定点設定操作および対象
定点パターンの確認を簡便に行なえるようにするとよい
。
ニットと受信ユニットを設けることで前記マーキング対
象面近傍からワイヤレスで対象定点設定操作および対象
定点パターンの確認を簡便に行なえるようにするとよい
。
また、本発明の前記レーザーポジショナ−を用いた定点
マーキング方法は、参照点に基づいて基準位置とマーキ
ング対象面の中心の絶対位置を測定し、マーキング対象
面に設定すべき対象定点の座標位置を演算制御装置で演
算し、前記演算制御装置の演算結果である座標データに
基づいて前記レーザー走査系を制御して前記レーザー発
振器からの放出レーザー光を偏向することで前記対象面
に対象定点設定パターンを投影することを特徴とする。
マーキング方法は、参照点に基づいて基準位置とマーキ
ング対象面の中心の絶対位置を測定し、マーキング対象
面に設定すべき対象定点の座標位置を演算制御装置で演
算し、前記演算制御装置の演算結果である座標データに
基づいて前記レーザー走査系を制御して前記レーザー発
振器からの放出レーザー光を偏向することで前記対象面
に対象定点設定パターンを投影することを特徴とする。
トンネル掘削工事において前記マーキング対象面をトン
ネル切羽面とすることで、ここに設ける装薬用穿孔位置
を自動的に演算して切羽面にレーザーパターンとして投
影する。
ネル切羽面とすることで、ここに設ける装薬用穿孔位置
を自動的に演算して切羽面にレーザーパターンとして投
影する。
［作用］
測距および測角が可能なレーザー測量装置をマーキング
対象面に対向する基準位置にレーザー測量装置を設置し
、演算制御装置に制御信号などの設定値を入力してレー
ザー測量装置を駆動制御する。これによって既知の参照
点に基づく前記基準位置とマーキング対象面の夫々の絶
対位置座標を演算制御装置で演算して求める。
対象面に対向する基準位置にレーザー測量装置を設置し
、演算制御装置に制御信号などの設定値を入力してレー
ザー測量装置を駆動制御する。これによって既知の参照
点に基づく前記基準位置とマーキング対象面の夫々の絶
対位置座標を演算制御装置で演算して求める。
次に、予め設定された対象面に設定すべき対象定点位置
を前記位置座標を表わす位置データをもとに算出してレ
ーザー定点プロジェクタ−に制御指令として送る。必要
に応己てレーザー投光器を作動させ、演算制御装置によ
る対象定点に係わる演算結果をレーザースポットとして
前記マーキング対象面に投射して、対象定点の確認乃至
調整な行なう。
を前記位置座標を表わす位置データをもとに算出してレ
ーザー定点プロジェクタ−に制御指令として送る。必要
に応己てレーザー投光器を作動させ、演算制御装置によ
る対象定点に係わる演算結果をレーザースポットとして
前記マーキング対象面に投射して、対象定点の確認乃至
調整な行なう。
史に、演算制御装置の対象定点に係わる演算結果によっ
てレーザー走査系を駆動制御してレーザー発振器から放
出されるレーザー光を連続的に偏向させ、前記マーキン
グ対象面に前記対象定点を投影するレーザーパターンを
形成する。
てレーザー走査系を駆動制御してレーザー発振器から放
出されるレーザー光を連続的に偏向させ、前記マーキン
グ対象面に前記対象定点を投影するレーザーパターンを
形成する。
前記演算制御装置をリモートコントローラでワイヤレス
操作することで、マーキング対象面近傍から演算制御装
置によるレーザー測量装置の駆動管理、更には、対象定
点設定に要する演算処理を遠隔制御することが可能にな
る。トンネル掘削工事においては、マーキング対象面と
なるトンネル切羽に複数の対象定点である発破用の装薬
穿孔位置をレーザーパターンとして穿孔作業中、継続的
に投影することが可能となる。
操作することで、マーキング対象面近傍から演算制御装
置によるレーザー測量装置の駆動管理、更には、対象定
点設定に要する演算処理を遠隔制御することが可能にな
る。トンネル掘削工事においては、マーキング対象面と
なるトンネル切羽に複数の対象定点である発破用の装薬
穿孔位置をレーザーパターンとして穿孔作業中、継続的
に投影することが可能となる。
［実施例］
以下に本発明の好適な一実施例を添付の図面に基づいて
説明する。
説明する。
第１図は本発明によるレーザーポジショナ−１の一実施
例を示す概略構成図である。
例を示す概略構成図である。
このレーザーポジショナ−１は、マーキング対象位置か
ら離間した基準点に設置される駆動系ｌＯと、それを駆
動制御するための制御系２０よりなる。
ら離間した基準点に設置される駆動系ｌＯと、それを駆
動制御するための制御系２０よりなる。
駆動系１０は、トータルステーションなどのようなレー
ザー光ｂｌとそれの反射光ｂ２によって高精度の測距・
測角が可能なレーザー測量装置１１と、前記レーザー光
ｂ１と平行な方向にレーザー光ｂ２を出射するレーザー
投光器１２と、高出力レーザー発振器１３ａとレーザー
走査系１３ｂを含むレーザー定点プロジェクタ−１３よ
りなる。
ザー光ｂｌとそれの反射光ｂ２によって高精度の測距・
測角が可能なレーザー測量装置１１と、前記レーザー光
ｂ１と平行な方向にレーザー光ｂ２を出射するレーザー
投光器１２と、高出力レーザー発振器１３ａとレーザー
走査系１３ｂを含むレーザー定点プロジェクタ−１３よ
りなる。
ここでは前記レーザー測量装置１１およびレーザー定点
プロジェクタ−Ｉ３を可搬性のケーシング１４に内蔵し
ているが、相対位置を把握できるのであれば分離させて
もよい。
プロジェクタ−Ｉ３を可搬性のケーシング１４に内蔵し
ているが、相対位置を把握できるのであれば分離させて
もよい。
前記レーザー測量装置１１は勿論、夫々が独立したレー
ザー測距儀と測角器を一体に結合させて構成してもよく
、測距・測角を精確に行なえ、測距データと測角データ
を出力できるものであればどのようなタイプのものでも
よい。また、レーザー投光器１２は前記レーザー測量装
置ＩＩに一体に取り付けられているが、必須要素ではな
い。レーザー定点プロジェクタ−１３はレーザービ、−
ムを水平垂直方向に偏向走査して映像を投射する一般的
な映像表示システムを応用できる。
ザー測距儀と測角器を一体に結合させて構成してもよく
、測距・測角を精確に行なえ、測距データと測角データ
を出力できるものであればどのようなタイプのものでも
よい。また、レーザー投光器１２は前記レーザー測量装
置ＩＩに一体に取り付けられているが、必須要素ではな
い。レーザー定点プロジェクタ−１３はレーザービ、−
ムを水平垂直方向に偏向走査して映像を投射する一般的
な映像表示システムを応用できる。
レーザー測量装置１１には、水平方向に角回転駆動させ
る水平旋回モータ１５ａと垂直方向に角回転駆動させる
垂直旋回モータ１５ｂが設けられており、両旋回モータ
１５ａ、１５ｂを協働させることでレーザー測量装置１
１．更にはレーザー投光器１２を実質的にあらゆる方向
に指向させることができる。
る水平旋回モータ１５ａと垂直方向に角回転駆動させる
垂直旋回モータ１５ｂが設けられており、両旋回モータ
１５ａ、１５ｂを協働させることでレーザー測量装置１
１．更にはレーザー投光器１２を実質的にあらゆる方向
に指向させることができる。
一方、制御系２０は、前記測量装置１１、レーザー投光
器１２、レーザー定点プロジェクタ−１３を任意に入力
する作動信号乃至設定値によって駆動制御するコントロ
ーラ２１と、このコントローラ２１に接続されレーザー
測量装置＋１からの測量データを収集して所期の演算を
実行すると共に、前記コントローラ２１に測量装置１１
、レーザー投光器１２、レーザー定点プロジェクタ−１
３への自動制御信号を送出する演算制御装置２２よりな
る。
器１２、レーザー定点プロジェクタ−１３を任意に入力
する作動信号乃至設定値によって駆動制御するコントロ
ーラ２１と、このコントローラ２１に接続されレーザー
測量装置＋１からの測量データを収集して所期の演算を
実行すると共に、前記コントローラ２１に測量装置１１
、レーザー投光器１２、レーザー定点プロジェクタ−１
３への自動制御信号を送出する演算制御装置２２よりな
る。
演算制御装置２２は通常、キーボード等の入力部２３と
、ＣＲＴなどの表示部２４と、データを格納蓄積するメ
モリ部２５よりなり、汎用のパーソナルコンピュータ、
あるいは、専用のマイクロプロセッサで構築できる。パ
ソコンを利用するのであればハントベルトタイプが好ま
しい。また、プリンタ２６を付設してもよい。
、ＣＲＴなどの表示部２４と、データを格納蓄積するメ
モリ部２５よりなり、汎用のパーソナルコンピュータ、
あるいは、専用のマイクロプロセッサで構築できる。パ
ソコンを利用するのであればハントベルトタイプが好ま
しい。また、プリンタ２６を付設してもよい。
制御系２０には更に、前記コントローラ２１にワイヤレ
スで制御信号を送信できる送信ハントユニット２７と、
コントローラ２１に接続した受信ユニット２８が具えら
れている。すなわち、送信ハントユニット２７に、レー
ザー測量装置１１の作動および方向制御指令と、レーザ
ー投光器１２の作動指令と、レーザー定点プロジェクタ
−１３の駆動制御指令を人力することで、遠隔操作でこ
れらの駆動要素を制御できる。
スで制御信号を送信できる送信ハントユニット２７と、
コントローラ２１に接続した受信ユニット２８が具えら
れている。すなわち、送信ハントユニット２７に、レー
ザー測量装置１１の作動および方向制御指令と、レーザ
ー投光器１２の作動指令と、レーザー定点プロジェクタ
−１３の駆動制御指令を人力することで、遠隔操作でこ
れらの駆動要素を制御できる。
上記した構成のレーザーポジショナ−を用いで、トンネ
ル掘削工事における爆薬発破用装薬穿孔の位置をトンネ
ル切羽面に設定する方法および定点設定原理について第
２図［Ａ） 、 ｆＢ）に示す概念図および第３図のフ
ローチャートにしたがって説明する。言うまでもなく、
トンネル切羽面への装薬穿孔の位置設定は本発明の一例
であって、建築土木等の建設分野のみならず、あらゆる
産業分野における定点指定のための技術に応用可能であ
る。
ル掘削工事における爆薬発破用装薬穿孔の位置をトンネ
ル切羽面に設定する方法および定点設定原理について第
２図［Ａ） 、 ｆＢ）に示す概念図および第３図のフ
ローチャートにしたがって説明する。言うまでもなく、
トンネル切羽面への装薬穿孔の位置設定は本発明の一例
であって、建築土木等の建設分野のみならず、あらゆる
産業分野における定点指定のための技術に応用可能であ
る。
トンネル掘削工事の施工に際しては通常、事前調査、地
盤評価、計画設計、実施設計を通して予め切羽発破のた
めの爆薬装填用の穿孔の孔数（ｎ）および位置（座標Ｘ
ｈｓ、Ｙｈｓ、Ｚｈｍ： ｍ＝１．、、ｎ）が設計の段
階で設定されている（ステップＩ）。
盤評価、計画設計、実施設計を通して予め切羽発破のた
めの爆薬装填用の穿孔の孔数（ｎ）および位置（座標Ｘ
ｈｓ、Ｙｈｓ、Ｚｈｍ： ｍ＝１．、、ｎ）が設計の段
階で設定されている（ステップＩ）。
前記穿孔位置の座標はＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の夫々の方向の
角度で与えることができる。したがって、実際の装薬用
の穿孔作業時には設計位置を切羽に指定するマーキング
作業が必要になる。
角度で与えることができる。したがって、実際の装薬用
の穿孔作業時には設計位置を切羽に指定するマーキング
作業が必要になる。
さて、定点マーキングのための実質的な最初の作業は、
トンネル切羽面（マーキング対象面）ＦＣの手前の位置
を基準点Ｐ０としてレーザーポジショナ−１を設置する
（ステップＩＩ）、基準点Ｐ。は既知の位置座標（Ｘｏ
、 Ｙ、、 ｚｏ）を持っている。基準点Ｐ。
トンネル切羽面（マーキング対象面）ＦＣの手前の位置
を基準点Ｐ０としてレーザーポジショナ−１を設置する
（ステップＩＩ）、基準点Ｐ。は既知の位置座標（Ｘｏ
、 Ｙ、、 ｚｏ）を持っている。基準点Ｐ。
へのレーザーポジショナ−１の設置は、トンネル断面上
のどこに据え付けてもよいが、図示ようにトンネル冠部
に設置するとよい。好ましくは、トンネルの上壁面中央
部から懸吊するとよい。同時にコントローラ２１、演算
制御装置２２を近傍に設置し、受信ユニット２８をコン
トローラに接続する。
のどこに据え付けてもよいが、図示ようにトンネル冠部
に設置するとよい。好ましくは、トンネルの上壁面中央
部から懸吊するとよい。同時にコントローラ２１、演算
制御装置２２を近傍に設置し、受信ユニット２８をコン
トローラに接続する。
対象面Ｆｃと基準点Ｐ、の距離は、路線が直線の場合、
通常５０メ一トル程度である。
通常５０メ一トル程度である。
次に、トンネル内の断面位置（参照面） ＦＲに３箇所
の参照点を設定してここに反射ターゲット刊〜Ｔ３を設
置する（ステップＩＩＩ）、これらターゲットゴ’ｌ〜
Ｔ３の位置座標（Ｘｒ、、Ｙｒｍ、Ｚｒｋ） ［ｋ＝１
．２．３］は、工事設計によって予めＬ３知している。
の参照点を設定してここに反射ターゲット刊〜Ｔ３を設
置する（ステップＩＩＩ）、これらターゲットゴ’ｌ〜
Ｔ３の位置座標（Ｘｒ、、Ｙｒｍ、Ｚｒｋ） ［ｋ＝１
．２．３］は、工事設計によって予めＬ３知している。
参照面ＦＲの中心が参照点ＰＲになり、直線路線の場合
、基準点から通常４０メ一トル程度離間する位置である
。反射ターゲットＴ１〜Ｔ３としては、キューブコーナ
・リフレクタ−などのように入射角に関係なく入射光を
正反射させる反射プリズム素子が適用できる。
、基準点から通常４０メ一トル程度離間する位置である
。反射ターゲットＴ１〜Ｔ３としては、キューブコーナ
・リフレクタ−などのように入射角に関係なく入射光を
正反射させる反射プリズム素子が適用できる。
そこで、第２図（Ａ）に示すように、レーザー測量装置
１１を作動させて反射ターゲットＴＩ−Ｔ３にレーザー
光すを照射し、それによる反射光ｂ′と出射光すの時間
差からターゲットまでの距離を求めると同時に、レーザ
ー照射角を測定する。ターゲットＴＩ−Ｔ３の３点につ
いて得られる測距データと測角データ（Ｘ軸偏角θＸと
Ｙ軸偏角θｙ）によってターゲットに対するレーザーポ
ジショナ−１の相対位置［座標（Ｘ（１，Ｙｏ、 ｚｏ
） ］を正確に把握できる。また、切羽面（マーキング
対象面）ＦＣに光波測距用反射素子（反射プリズム等）
を立てて基準点Ｐ。から切羽位置Ｐｃまでの距離を測定
して、切羽位置の座標を認識する。（ステップ■）。
１１を作動させて反射ターゲットＴＩ−Ｔ３にレーザー
光すを照射し、それによる反射光ｂ′と出射光すの時間
差からターゲットまでの距離を求めると同時に、レーザ
ー照射角を測定する。ターゲットＴＩ−Ｔ３の３点につ
いて得られる測距データと測角データ（Ｘ軸偏角θＸと
Ｙ軸偏角θｙ）によってターゲットに対するレーザーポ
ジショナ−１の相対位置［座標（Ｘ（１，Ｙｏ、 ｚｏ
） ］を正確に把握できる。また、切羽面（マーキング
対象面）ＦＣに光波測距用反射素子（反射プリズム等）
を立てて基準点Ｐ。から切羽位置Ｐｃまでの距離を測定
して、切羽位置の座標を認識する。（ステップ■）。
ポジショナ−１および切羽位置Ｐｃの絶対位置座標を測
量したら、前記ステップＩで予め定められている切羽に
おける装薬用穿孔の位置データ（座標Ｘｈ、、Ｙｈ、、
Ｚｔ＋、 ； ［ｍ＝１．、、ｎ］ｌを演算処理装置２
２に入力して、レーザー定点プロジェクタ−１３への制
御信号を演算して求める（ステップＶ）。このとき、コ
ントローラ２１から水平・垂直旋回モータ１５ａ、 １
５ｂを駆動してレーザー投光器１２から穿孔位置の１つ
ずつにレーザー光を投射してそのレーザースポットによ
って位置確認をするようにしてもよい。この場合、切羽
面近、傍から作業者が送信ハンドユニット２７を操作し
て、穿孔位置の調整等を行なうことができる。
量したら、前記ステップＩで予め定められている切羽に
おける装薬用穿孔の位置データ（座標Ｘｈ、、Ｙｈ、、
Ｚｔ＋、 ； ［ｍ＝１．、、ｎ］ｌを演算処理装置２
２に入力して、レーザー定点プロジェクタ−１３への制
御信号を演算して求める（ステップＶ）。このとき、コ
ントローラ２１から水平・垂直旋回モータ１５ａ、 １
５ｂを駆動してレーザー投光器１２から穿孔位置の１つ
ずつにレーザー光を投射してそのレーザースポットによ
って位置確認をするようにしてもよい。この場合、切羽
面近、傍から作業者が送信ハンドユニット２７を操作し
て、穿孔位置の調整等を行なうことができる。
ここでの制御信号Ｓｈ、Ｓｖは、レーザー定点プロジェ
クタ−１３のレーザー発振器１３ａから発振されるレー
ザー光を偏向走査するレーザー走査系１３ｂの垂直偏向
・水平偏向を制御するためのものである。
クタ−１３のレーザー発振器１３ａから発振されるレー
ザー光を偏向走査するレーザー走査系１３ｂの垂直偏向
・水平偏向を制御するためのものである。
演算処理装置２２で求められた水平・垂直偏向制御信号
Ｓｈ、Ｓｖをレーザー定点プロジェクタ−１３のレーザ
ー走査系１３ｂに入力することで、レーザー発振器１３
ａから発振されるレーザー光を連続的に偏向させ、第２
図（Ｂｌに示すように、対象面Ｆｃに爆薬装填用の穿孔
ｈ１〜ｈ、〜ｈ、の全てを同時に定点パターンとして投
影する（ステップ■）。
Ｓｈ、Ｓｖをレーザー定点プロジェクタ−１３のレーザ
ー走査系１３ｂに入力することで、レーザー発振器１３
ａから発振されるレーザー光を連続的に偏向させ、第２
図（Ｂｌに示すように、対象面Ｆｃに爆薬装填用の穿孔
ｈ１〜ｈ、〜ｈ、の全てを同時に定点パターンとして投
影する（ステップ■）。
レーザー定点プロジェクタ−１３によって投影される定
点パターンを手掛かりに所期の穿孔作業を行なう。穿孔
完了後、爆薬装填、発破、掘削ずつの搬出、吹き付けな
どの支保工を経て切羽の推進が完了する（ステップ■）
。
点パターンを手掛かりに所期の穿孔作業を行なう。穿孔
完了後、爆薬装填、発破、掘削ずつの搬出、吹き付けな
どの支保工を経て切羽の推進が完了する（ステップ■）
。
以上で一連の作業の１サイクルが完了し、前方に゛移行
した切羽面に対して上記ステップ■における切羽の位置
測量から繰り返す。
した切羽面に対して上記ステップ■における切羽の位置
測量から繰り返す。
切羽が推進して基準点Ｐ０から離れすぎたり、あるいは
、曲率のある路線で定点マーキングに支障が出る場合は
、ポジショナ−１を前進移動させる。この場合、前記ス
テップＩＩから操作を始める。
、曲率のある路線で定点マーキングに支障が出る場合は
、ポジショナ−１を前進移動させる。この場合、前記ス
テップＩＩから操作を始める。
上記した工程で、演算制御装置２２の入力部２３から入
力されたデータ、あるいは、基準点、参照点、切羽面の
測量結果、更には、定点設計値などの必要なデータを逐
次、表示部２４で表示したり、プリンタ２６に出力する
ことができる。また、各種データをメモリ部２５に格納
して事後評価に供することができる。
力されたデータ、あるいは、基準点、参照点、切羽面の
測量結果、更には、定点設計値などの必要なデータを逐
次、表示部２４で表示したり、プリンタ２６に出力する
ことができる。また、各種データをメモリ部２５に格納
して事後評価に供することができる。
いずれの作業もマーキング対象面Ｆｃである切羽面近傍
から作業員が送信ハンドセット２７を操作することでコ
ントローラ２１を遠隔操作できるため、定点パターンの
投影調整、位置確認、補正などの一切の作業を実行する
ことができる。
から作業員が送信ハンドセット２７を操作することでコ
ントローラ２１を遠隔操作できるため、定点パターンの
投影調整、位置確認、補正などの一切の作業を実行する
ことができる。
トンネル発破工法では、装薬穿孔のみならず非装薬用の
心抜き孔を設けることがあるが、レーザー定点プロジェ
クタ−１３への人力データを操作して装薬穿孔と非装薬
穿孔の投影パターンを異なえて切羽面に表示すれば、爆
薬装填のミスを防止できる。
心抜き孔を設けることがあるが、レーザー定点プロジェ
クタ−１３への人力データを操作して装薬穿孔と非装薬
穿孔の投影パターンを異なえて切羽面に表示すれば、爆
薬装填のミスを防止できる。
上記実施例では、レーザー測量装置１１とレーザー定点
プロジェクタ−１３の少なくとも２台のレーザー発振器
を用いているが、レーザー測量装置とプロジェクタ−で
レーザー光源を兼用する構成にしてもよいが、既成のレ
ーザートタルステーションとレーザープロジェクタ−を
組み合わせるだけで新たな機器開発を不要とすることが
できる。
プロジェクタ−１３の少なくとも２台のレーザー発振器
を用いているが、レーザー測量装置とプロジェクタ−で
レーザー光源を兼用する構成にしてもよいが、既成のレ
ーザートタルステーションとレーザープロジェクタ−を
組み合わせるだけで新たな機器開発を不要とすることが
できる。
［発明の効果］
本発明は以上説明したように構成されているので、以下
に記載の効果を奏する。
に記載の効果を奏する。
本発明のレーザーポジショナ−は、測距および測角が可
能なレーザー測量装置と、マーキング対象面に設定すべ
き対象定点の位置を演算すると共に、前記レーザー測量
装置の駆動を制御する演算制御装置と、レーザー発振器
とレーザー走査系を含むレーザー定点プロジェクタ−と
から構成しているため、各種構造物における基準点、参
照点、対象点の相対位置の正確な測量と、対象定点のマ
ーキングに必要な演算処理、位置指定等の作業を完全自
動化でき、しかもレーザー光によって光学的に複数のマ
ーキング位置を同時に対象面に高精度でパターン投射で
きる。
能なレーザー測量装置と、マーキング対象面に設定すべ
き対象定点の位置を演算すると共に、前記レーザー測量
装置の駆動を制御する演算制御装置と、レーザー発振器
とレーザー走査系を含むレーザー定点プロジェクタ−と
から構成しているため、各種構造物における基準点、参
照点、対象点の相対位置の正確な測量と、対象定点のマ
ーキングに必要な演算処理、位置指定等の作業を完全自
動化でき、しかもレーザー光によって光学的に複数のマ
ーキング位置を同時に対象面に高精度でパターン投射で
きる。
更に本発明によれば、トンネル掘削工事におけるトンネ
ル切羽面に複数設ける装薬用穿孔位置を自動的に演算し
、これによって得られたデータに基づいてレーザー投光
器を自動制御することで複数の装薬穿孔位置を切羽面に
同時に投影して人手によるマーキング作業を要せずに穿
孔作業ができ作業の合理化と省力化が図れる そのうえ、作業対象点近傍から送信ハンドセットを用い
て制御信号を基準点に配置された受信ユニットに送るこ
とができるので、自動制御を可能にするコンピュータシ
ステムをトンネル切羽近傍から遠隔操作でき、作業性を
向上させることができる。
ル切羽面に複数設ける装薬用穿孔位置を自動的に演算し
、これによって得られたデータに基づいてレーザー投光
器を自動制御することで複数の装薬穿孔位置を切羽面に
同時に投影して人手によるマーキング作業を要せずに穿
孔作業ができ作業の合理化と省力化が図れる そのうえ、作業対象点近傍から送信ハンドセットを用い
て制御信号を基準点に配置された受信ユニットに送るこ
とができるので、自動制御を可能にするコンピュータシ
ステムをトンネル切羽近傍から遠隔操作でき、作業性を
向上させることができる。
上記した本発明の高機能レーザーポジショナは、建築構
造物あるいは土木線路乃至トンネル掘削等の建設分野の
みならず、産業文化のあらゆる分野に簡便に応用できる
可能性を具えている等の極めて有用である。
造物あるいは土木線路乃至トンネル掘削等の建設分野の
みならず、産業文化のあらゆる分野に簡便に応用できる
可能性を具えている等の極めて有用である。
第１図は本発明によるレーザーポジショナ−をトンネル
掘削工事に適用した一実施例の概略構成図、第２図（Ａ
）、（Ｂ）は本発明のレーザーポジショナ−による光学
マーキング作業のプロセスを説明するための概念図、第
３図は同作業を示すフローチャートである。 １・・・レーザーポジショナ−１１１・・・レーザー測
量装置、１２・・・レーザー投光器、２２・・・演算制
御装置、１３・・・レーザー定点プロジェクタ−１３ａ
・・・レーザー発振器、＋３ｂ・・・レーザー走査系、
２７・・−送信ハントユニット、２８・・−受信ユニッ
ト、Ｐａ・・・基準点、Ｐ３・・・参照点、Ｆｃ・・・
マーキング対象面、Ｔ１〜Ｔ３・・・反射ターゲット。
掘削工事に適用した一実施例の概略構成図、第２図（Ａ
）、（Ｂ）は本発明のレーザーポジショナ−による光学
マーキング作業のプロセスを説明するための概念図、第
３図は同作業を示すフローチャートである。 １・・・レーザーポジショナ−１１１・・・レーザー測
量装置、１２・・・レーザー投光器、２２・・・演算制
御装置、１３・・・レーザー定点プロジェクタ−１３ａ
・・・レーザー発振器、＋３ｂ・・・レーザー走査系、
２７・・−送信ハントユニット、２８・・−受信ユニッ
ト、Ｐａ・・・基準点、Ｐ３・・・参照点、Ｆｃ・・・
マーキング対象面、Ｔ１〜Ｔ３・・・反射ターゲット。
Claims (4)
- （１）測距および測角が可能なレーザー測量装置と、該
レーザー測量装置からのデータに基づいてマーキング対
象面に設定すべき対象定点位置を演算すると共に、各種
設定値にしたがって該レーザー測量装置の駆動を制御す
る演算制御装置と、レーザー定点プロジェクターとから
なり、該演算制御装置からの演算結果である座標データ
に基づき該レーザー定点プロジェクターを制御して前記
マーキング対象面に対象定点設定パターンを投影するこ
とを特徴とするレーザーポジショナー。 - （２）該レーザー測量装置と協働するよう一体にレーザ
ー投光器を設け、該演算制御装置からの指令によって前
記マーキング対象面に１レーザースポットを形成させる
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のレーザー
ポジショナー。 - （３）該演算処理装置を遠隔操作する送信ハンドユニッ
トと、受信ユニットを設けたことを特徴とする特許請求
の範囲第１項乃至第２項記載のレーザーポジシヨナー。 - （４）参照点に基づいて基準点とマーキング対象面の中
心の絶対位置を測定し、前記マーキング対象面に設定す
べき対象定点の座標位置を演算制御装置で演算し、前記
座標位置に基づいてレーザー走査系を制御してレーザー
発振器からの放出レーザー光を偏向することで前記対象
面に対象定点設定パターンを投影することを特徴とする
定点マーキング方法。（５）前記参照点に反射ターゲッ
トを配置して、前記基準点に設置したレーザー測量装置
からのレーザー光を該反射ターゲットに反射させて前記
基準点の絶対位置座標を測定する特許請求の範囲第４項
記載の定点マーキング方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2176335A JPH068733B2 (ja) | 1990-07-05 | 1990-07-05 | レーザーポジショナー及びこれを用いた定点マーキング方法 |
| AT91306046T ATE135101T1 (de) | 1990-07-05 | 1991-07-03 | Laser-einstellvorrichtung und markierungsverfahren mit einer solchen vorrichtung |
| EP91306046A EP0465239B1 (en) | 1990-07-05 | 1991-07-03 | Laser positioner and marking method using the same |
| DE69117598T DE69117598T2 (de) | 1990-07-05 | 1991-07-03 | Laser-Einstellvorrichtung und Markierungsverfahren mit einer solchen Vorrichtung |
| KR1019910011395A KR940000674B1 (ko) | 1990-07-05 | 1991-07-05 | 레이저 포지셔너 및 이를 사용한 정점 마킹방법 |
| US07/726,179 US5237384A (en) | 1990-07-05 | 1991-07-05 | Laser positioner and marking method using the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2176335A JPH068733B2 (ja) | 1990-07-05 | 1990-07-05 | レーザーポジショナー及びこれを用いた定点マーキング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0465631A true JPH0465631A (ja) | 1992-03-02 |
| JPH068733B2 JPH068733B2 (ja) | 1994-02-02 |
Family
ID=16011789
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2176335A Expired - Lifetime JPH068733B2 (ja) | 1990-07-05 | 1990-07-05 | レーザーポジショナー及びこれを用いた定点マーキング方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5237384A (ja) |
| EP (1) | EP0465239B1 (ja) |
| JP (1) | JPH068733B2 (ja) |
| KR (1) | KR940000674B1 (ja) |
| AT (1) | ATE135101T1 (ja) |
| DE (1) | DE69117598T2 (ja) |
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