JPH05157559A - トンネルの切羽面へのレーザ光照射装置 - Google Patents
トンネルの切羽面へのレーザ光照射装置Info
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- JPH05157559A JPH05157559A JP40142490A JP40142490A JPH05157559A JP H05157559 A JPH05157559 A JP H05157559A JP 40142490 A JP40142490 A JP 40142490A JP 40142490 A JP40142490 A JP 40142490A JP H05157559 A JPH05157559 A JP H05157559A
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- line
- tunnel
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 トンネル掘削時の切羽面に掘削線などをレー
ザ光で能率よく、かつ正確に描くことができ、しかも取
扱及び保守管理が容易で、簡便なトンネル切羽面へのレ
ーザ光照射装置の提供。 【構成】 別置のレーザ本体２０に光ファイバーケーブ
ル２１で接続の絞り付光学レンズ２２とそのレンズ２２
からのレーザ光Ｌを反射する２個の反射ミラー１５Ａ，
１５Ｂとをトータルステーション５０上に設けると共
に、上記反射ミラー１５Ａ，１５Ｂの振り角を制御する
コントローラ１６を設けること。 【効果】 トンネル中心線、掘削線や、発破パターンの
表示が長時間使用でき、作業能率が向上する。掘削線の
精度が高く、余掘りが少なく、経済的なトンネル掘削工
事ができる。レーザ光照射器部分が軽くて小型になり、
その取扱が容易になる。
ザ光で能率よく、かつ正確に描くことができ、しかも取
扱及び保守管理が容易で、簡便なトンネル切羽面へのレ
ーザ光照射装置の提供。 【構成】 別置のレーザ本体２０に光ファイバーケーブ
ル２１で接続の絞り付光学レンズ２２とそのレンズ２２
からのレーザ光Ｌを反射する２個の反射ミラー１５Ａ，
１５Ｂとをトータルステーション５０上に設けると共
に、上記反射ミラー１５Ａ，１５Ｂの振り角を制御する
コントローラ１６を設けること。 【効果】 トンネル中心線、掘削線や、発破パターンの
表示が長時間使用でき、作業能率が向上する。掘削線の
精度が高く、余掘りが少なく、経済的なトンネル掘削工
事ができる。レーザ光照射器部分が軽くて小型になり、
その取扱が容易になる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、トンネル掘削工事を行
なう際に、坑内の切羽にレーザ光を照射し、トンネルの
断面などを描くことのできるトンネルの切羽面へのレー
ザ光照射方法及び装置に関するものである。
なう際に、坑内の切羽にレーザ光を照射し、トンネルの
断面などを描くことのできるトンネルの切羽面へのレー
ザ光照射方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】トンネル掘削工事の際に、その切羽の掘
削断面の中心線を出すための従来方法としては、図２５
に示す切羽面１の上に、前もって測量により求めた２点
Ａ, Ｂを図２６及び図２７に示す２本のレーザ光源２
Ａ, ２Ｂからのレーザ光Ｌを照射して印示し、これを基
に寸法割りして中心点４を求め、下げ振りを中心点４に
合わせてトンネル中心線３を求めていた。
削断面の中心線を出すための従来方法としては、図２５
に示す切羽面１の上に、前もって測量により求めた２点
Ａ, Ｂを図２６及び図２７に示す２本のレーザ光源２
Ａ, ２Ｂからのレーザ光Ｌを照射して印示し、これを基
に寸法割りして中心点４を求め、下げ振りを中心点４に
合わせてトンネル中心線３を求めていた。
【０００３】また、トンネル掘削時の支保工の建込み線
を求めるには、上記のトンネル掘削時の切羽面１上のレ
ーザ光Ｌの照射による２点Ａ, Ｂを基にし、建込み用ゲ
ージ５を用いて支保工７の根付け位置６を求めており、
これを図２８に示している。一方、トンネル掘削工事に
おいて、鋼製の支保工がない断面パターンの掘削は、な
んらかの手法でトンネル掘削時の切羽面１に掘削線を表
示する必要があり、その従来方法を大別すると、ゲージ
支保工による手法と、マーキングによる手法がある。
を求めるには、上記のトンネル掘削時の切羽面１上のレ
ーザ光Ｌの照射による２点Ａ, Ｂを基にし、建込み用ゲ
ージ５を用いて支保工７の根付け位置６を求めており、
これを図２８に示している。一方、トンネル掘削工事に
おいて、鋼製の支保工がない断面パターンの掘削は、な
んらかの手法でトンネル掘削時の切羽面１に掘削線を表
示する必要があり、その従来方法を大別すると、ゲージ
支保工による手法と、マーキングによる手法がある。
【０００４】そのゲージ支保工による方法は、掘削線に
合致したパイプまたは軽量Ｈ鋼等の鋼製ゲージを製作
し、これを用いて前記図２８の支保工７の建込み位置を
求めるのと同じ方法で建込み掘削線を表示するものであ
り、一般的に掘削線が得られた後は、ゲージ支保工は取
り外している。また、マーキングによる手法は、図２９
のトンネル中心点１０、すなわち、ＳＬライン１２とト
ンネル中心線３の交点を出し、所定の半径でひも８、ま
たはロープ、棒等を回転させながら掘削マーキング線１
１を表示するものである。
合致したパイプまたは軽量Ｈ鋼等の鋼製ゲージを製作
し、これを用いて前記図２８の支保工７の建込み位置を
求めるのと同じ方法で建込み掘削線を表示するものであ
り、一般的に掘削線が得られた後は、ゲージ支保工は取
り外している。また、マーキングによる手法は、図２９
のトンネル中心点１０、すなわち、ＳＬライン１２とト
ンネル中心線３の交点を出し、所定の半径でひも８、ま
たはロープ、棒等を回転させながら掘削マーキング線１
１を表示するものである。
【０００５】しかしながら、上記の従来技術において
は、その手法に手間ひまを要し、作業時間が多くかかっ
て能率が悪いと共に、再確認したい時は、最初から同じ
手順を繰り返す必要があり、直ちには確認できないとい
う問題がある。また、マーキングによる掘削線の表示手
法については、掘削線の精度が悪く、余掘りが多くな
り、吹付及び覆工コンクリート量の喰込みが大きくなる
ので経済的でないという問題があった。
は、その手法に手間ひまを要し、作業時間が多くかかっ
て能率が悪いと共に、再確認したい時は、最初から同じ
手順を繰り返す必要があり、直ちには確認できないとい
う問題がある。また、マーキングによる掘削線の表示手
法については、掘削線の精度が悪く、余掘りが多くな
り、吹付及び覆工コンクリート量の喰込みが大きくなる
ので経済的でないという問題があった。
【０００６】さらに、カーブ施工においては、掘削切羽
面上で、トンネル中心線の逃げ量を別途に考慮する必要
があり、作業が複雑になるという欠点があった。一方、
トンネル掘削における位置出しと、余掘り防止を目的と
し、掘削断面自動照射システムと称して、レーザ光で切
羽面に掘削線を照射する装置も開発されているが、この
システムは、坑内の天井または側面に架台を組み、その
上にレーザ発光器を搭載した２軸旋回台を設けたもので
あり、その２軸旋回台を制御して切羽面に掘削線をレー
ザ光で描くようにしたものである。
面上で、トンネル中心線の逃げ量を別途に考慮する必要
があり、作業が複雑になるという欠点があった。一方、
トンネル掘削における位置出しと、余掘り防止を目的と
し、掘削断面自動照射システムと称して、レーザ光で切
羽面に掘削線を照射する装置も開発されているが、この
システムは、坑内の天井または側面に架台を組み、その
上にレーザ発光器を搭載した２軸旋回台を設けたもので
あり、その２軸旋回台を制御して切羽面に掘削線をレー
ザ光で描くようにしたものである。
【０００７】しかしながら、このシステムでは、レーザ
発光器自体を２軸旋回台で旋回制御するものであるた
め、その制御が複雑であり、かつその旋回台は、レーザ
発光器を支持しながら旋回するので、その重量もかさば
り、システムの移動も容易でないという問題があった。
すなわち、レーザ発光器本体は、重量及び大きさが嵩ば
り、持ちはこびが大変であると共に、その取扱に細心の
注意を払う必要があり、その保守管理及び取扱が難かし
いという問題があった。
発光器自体を２軸旋回台で旋回制御するものであるた
め、その制御が複雑であり、かつその旋回台は、レーザ
発光器を支持しながら旋回するので、その重量もかさば
り、システムの移動も容易でないという問題があった。
すなわち、レーザ発光器本体は、重量及び大きさが嵩ば
り、持ちはこびが大変であると共に、その取扱に細心の
注意を払う必要があり、その保守管理及び取扱が難かし
いという問題があった。
【０００８】一方、トンネル掘削時の切羽に発破をかけ
る際には、トンネル断面パターンや地山の岩質などを考
慮して、発破用の削孔位置、削孔個数、発破段数等の発
破パターンを作成し、これを基本として現場で作業員の
イメージによる大体の位置に削孔し、発破を行なってい
る。このため、計画発破パターンとは多少異なった現場
状況に見合った削孔ができる反面、余掘りや掘残しが発
生し、作業時間の増加や、吹付コンクリート等の喰込み
量が多くなるという問題があった。
る際には、トンネル断面パターンや地山の岩質などを考
慮して、発破用の削孔位置、削孔個数、発破段数等の発
破パターンを作成し、これを基本として現場で作業員の
イメージによる大体の位置に削孔し、発破を行なってい
る。このため、計画発破パターンとは多少異なった現場
状況に見合った削孔ができる反面、余掘りや掘残しが発
生し、作業時間の増加や、吹付コンクリート等の喰込み
量が多くなるという問題があった。
【０００９】また、発破パターンの各削孔位置を座標化
し、コンピュータ制御を用いている無人化ロボットジャ
ンボと称する装置も開発されている。このロボットジャ
ンボは、発破パターンをパーソナルコンピュータで座標
作成し、その座標に従って削孔機のビット位置が自動的
に順次移動しながら削孔するものである。しかしなが
ら、岩質の状態が著しく変化する地山に対しては人間の
感覚による手法が優れており、ロボットは全ての地山に
対応できるものではなく、また、実際に作業を行う坑夫
にとっても、そのロボットそのものが難かしすぎて、人
的にもかなりの負担が強いられるという問題がある。
し、コンピュータ制御を用いている無人化ロボットジャ
ンボと称する装置も開発されている。このロボットジャ
ンボは、発破パターンをパーソナルコンピュータで座標
作成し、その座標に従って削孔機のビット位置が自動的
に順次移動しながら削孔するものである。しかしなが
ら、岩質の状態が著しく変化する地山に対しては人間の
感覚による手法が優れており、ロボットは全ての地山に
対応できるものではなく、また、実際に作業を行う坑夫
にとっても、そのロボットそのものが難かしすぎて、人
的にもかなりの負担が強いられるという問題がある。
【００１０】
【発明の解決しようとする課題】本発明は、前記従来の
問題点を解決するためになされたものであり、トンネル
掘削時の切羽面に掘削線などをレーザ光により能率よ
く、しかも正確に描くことができ、しかも比較的構造が
単純で、かつ取扱及び保守管理が容易で、簡便なトンネ
ルの切羽面へのレーザ光照射装置を提供することを解決
課題としたものである。
問題点を解決するためになされたものであり、トンネル
掘削時の切羽面に掘削線などをレーザ光により能率よ
く、しかも正確に描くことができ、しかも比較的構造が
単純で、かつ取扱及び保守管理が容易で、簡便なトンネ
ルの切羽面へのレーザ光照射装置を提供することを解決
課題としたものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの手段として、本発明のトンネルの切羽面へのレーザ
光照射装置は、トンネル坑内の切羽面に向って設けられ
る三脚等の架台上に取付けられた測距、測角及び水準測
量が可能なトータルステーション上に、別置きのレーザ
本体に光ファイバーケーブルで接続された絞り付光学レ
ンズ及びその絞り付光学レンズからのレーザ光を反射す
る振り角制御可能な２個の反射ミラーを設けると共に、
上記反射ミラーの振り角を制御するコントローラを設け
ることにより構成されるものである。
めの手段として、本発明のトンネルの切羽面へのレーザ
光照射装置は、トンネル坑内の切羽面に向って設けられ
る三脚等の架台上に取付けられた測距、測角及び水準測
量が可能なトータルステーション上に、別置きのレーザ
本体に光ファイバーケーブルで接続された絞り付光学レ
ンズ及びその絞り付光学レンズからのレーザ光を反射す
る振り角制御可能な２個の反射ミラーを設けると共に、
上記反射ミラーの振り角を制御するコントローラを設け
ることにより構成されるものである。
【００１２】上記のごとき測距、測角、水準測量が可能
なトータルステーション上にレーザ光照射器を設けるこ
とにより、それらの測定値や検出値によりコントローラ
を介して反射ミラーの振り角を制御することで、より機
能的なレーザ照射線が得られることになる。
なトータルステーション上にレーザ光照射器を設けるこ
とにより、それらの測定値や検出値によりコントローラ
を介して反射ミラーの振り角を制御することで、より機
能的なレーザ照射線が得られることになる。
【００１３】
【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を説明す
るが、図１は本発明のトンネル坑内の掘削断面にレーザ
光を照射する装置の配置を示す概略平面図、図２は図１
の側面図、図３は図１の切羽面の正面図、図４は図１の
レーザ光照射器及び反射ミラーの構成側面図、図５は図
４のレーザ光照射器の平面図である。
るが、図１は本発明のトンネル坑内の掘削断面にレーザ
光を照射する装置の配置を示す概略平面図、図２は図１
の側面図、図３は図１の切羽面の正面図、図４は図１の
レーザ光照射器及び反射ミラーの構成側面図、図５は図
４のレーザ光照射器の平面図である。
【００１４】まず、この装置は、図１、図２及び図３に
示すトンネル坑内の切羽面１に向って設けられる図４の
三脚等の架台１３と、その架台１３上に取付けられた測
距、測角及び水準測量が一台で行なわれうるトータルス
テーション５０上に水平に設けられた図５の絞り付光学
レンズ２２、この絞り付光学レンズ２２と光ファイバー
ケーブル２１で接続され、別置されたレーザ本体２０、
このレーザ本体２０から光ファイバーケーブル２１で送
られ、絞り付光学レンズ２２でその向きを集められたレ
ーザ光Ｌを反射する固定反射ミラー２８、その反射した
レーザ光Ｌを反射するｙ軸旋回用の反射ミラー１５Ａ、
その反射したレーザ光Ｌをさらに反射するｚ軸旋回用の
反射ミラー１５Ｂ、そして反射ミラー１５Ａ,１５Ｂの
振り角を制御するコントローラ１６とから構成されてい
るが、コントローラ１６は反射ミラー１５Ａ, １５Ｂの
振り角を適宜に制御して、切羽面１上に描く照射線と、
その描き方、すなわち、照射パターン、照射線の移動、
照射された像の大きさなどを決定する制御をするように
なっており、図５では２個のスキャナー (ガルバノメー
タ) ２７と、それらのスキャナー２７用の２個のアンプ
２６が示されている。
示すトンネル坑内の切羽面１に向って設けられる図４の
三脚等の架台１３と、その架台１３上に取付けられた測
距、測角及び水準測量が一台で行なわれうるトータルス
テーション５０上に水平に設けられた図５の絞り付光学
レンズ２２、この絞り付光学レンズ２２と光ファイバー
ケーブル２１で接続され、別置されたレーザ本体２０、
このレーザ本体２０から光ファイバーケーブル２１で送
られ、絞り付光学レンズ２２でその向きを集められたレ
ーザ光Ｌを反射する固定反射ミラー２８、その反射した
レーザ光Ｌを反射するｙ軸旋回用の反射ミラー１５Ａ、
その反射したレーザ光Ｌをさらに反射するｚ軸旋回用の
反射ミラー１５Ｂ、そして反射ミラー１５Ａ,１５Ｂの
振り角を制御するコントローラ１６とから構成されてい
るが、コントローラ１６は反射ミラー１５Ａ, １５Ｂの
振り角を適宜に制御して、切羽面１上に描く照射線と、
その描き方、すなわち、照射パターン、照射線の移動、
照射された像の大きさなどを決定する制御をするように
なっており、図５では２個のスキャナー (ガルバノメー
タ) ２７と、それらのスキャナー２７用の２個のアンプ
２６が示されている。
【００１５】なお、上記コントローラ１６の１６Ａはト
ンネルマーカー用のコントローラ (１) を、１６Ｂは発
破マーカー用のコントローラ(２) を、１６Ｃは測量処
理器を、１６Ｄはコネクターを、そして１６Ｅは管理表
示部を示している。すなわち、この実施例のマーカー部
であるレーザ光照射器１４は、絞り付光学レンズ２２、
固定反射ミラー２８、２個の反射ミラー１５Ａ，１５
Ｂ、アンプ２６、スキャナー２７などから構成されてお
り、このレーザ光照射器１４の絞り付光学レンズ２２に
光ファイバーケーブル２１を介して接続され、レーザ光
Ｌを送るレーザ本体２０は、図４に示すごとく別置のキ
ャスター付のコントローラ１６からなる施工管理部の最
下段に設置されている。
ンネルマーカー用のコントローラ (１) を、１６Ｂは発
破マーカー用のコントローラ(２) を、１６Ｃは測量処
理器を、１６Ｄはコネクターを、そして１６Ｅは管理表
示部を示している。すなわち、この実施例のマーカー部
であるレーザ光照射器１４は、絞り付光学レンズ２２、
固定反射ミラー２８、２個の反射ミラー１５Ａ，１５
Ｂ、アンプ２６、スキャナー２７などから構成されてお
り、このレーザ光照射器１４の絞り付光学レンズ２２に
光ファイバーケーブル２１を介して接続され、レーザ光
Ｌを送るレーザ本体２０は、図４に示すごとく別置のキ
ャスター付のコントローラ１６からなる施工管理部の最
下段に設置されている。
【００１６】なお、上記のごとく、別置されたレーザ本
体２０から光ファイバーケーブル２１を介してそのレー
ザ光Ｌをレーザ光照射器１４に送る際、レーザ光Ｌが光
ファイバーケーブル２１内を通過時に、そのレーザ光Ｌ
が反射していろいろな方向に向き、纏った光量が所要の
向きに照射されなくなる恐れがあるので、これらそれぞ
れの向きのレーザ光Ｌを一方向に集めて、所望の光量が
得られるように絞り付光学レンズ２２を設けたものであ
る。
体２０から光ファイバーケーブル２１を介してそのレー
ザ光Ｌをレーザ光照射器１４に送る際、レーザ光Ｌが光
ファイバーケーブル２１内を通過時に、そのレーザ光Ｌ
が反射していろいろな方向に向き、纏った光量が所要の
向きに照射されなくなる恐れがあるので、これらそれぞ
れの向きのレーザ光Ｌを一方向に集めて、所望の光量が
得られるように絞り付光学レンズ２２を設けたものであ
る。
【００１７】次に、このレーザ光照射装置によるトンネ
ル切羽面１へのレーザ光照射手法につき説明すると、図
１から図３において、切羽面１から離れた座標（ｘ2 ,
ｙ2 ，ｚ2 ）の任意の点Ｂを、図６に示すトータルステ
ーション５０の中心点Ｂ’及びマーカーの中心点Ｂの位
置としてここからレーザ光Ｌを発射するようにする。そ
こで、座標位置が実測されている２つの点；Ａ1 (ｘ1 ,
ｙ1 , ｚ1), Ａ2 （ｘ1' , ｙ1' , ｚ1' ）の実測座
標点にそれぞれ図４のごとく三脚などの架台１３Ａに設
けた反射ミラー15Ａ1 , 15Ａ2 を設けている。
ル切羽面１へのレーザ光照射手法につき説明すると、図
１から図３において、切羽面１から離れた座標（ｘ2 ,
ｙ2 ，ｚ2 ）の任意の点Ｂを、図６に示すトータルステ
ーション５０の中心点Ｂ’及びマーカーの中心点Ｂの位
置としてここからレーザ光Ｌを発射するようにする。そ
こで、座標位置が実測されている２つの点；Ａ1 (ｘ1 ,
ｙ1 , ｚ1), Ａ2 （ｘ1' , ｙ1' , ｚ1' ）の実測座
標点にそれぞれ図４のごとく三脚などの架台１３Ａに設
けた反射ミラー15Ａ1 , 15Ａ2 を設けている。
【００１８】ここで、切羽面１上の座標 (ｘ3 , ｙ3 ,
ｚ3 ) の点Ｃはトンネル内の道路のセンターで、これは
与えられる設計点の座標であり、そして座標 (ｘ4 , ｙ
4 ,ｚ4 ) の点Ｄはトンネルセンターの設計点であり、
演算により求められる座標である。なお、この装置の投
映パターンとしては図７に示す分割点が半径に対して４
分割の５点、直径に対しては８分割の９点、半円につい
ては１０度ピッチの１９点、そして半楕円についてはＲ
z ／Ｄy の入力モードを使い、半径／直径比の任意設定
と、１０度ピッチの１９点とを決定できるようになって
いる。
ｚ3 ) の点Ｃはトンネル内の道路のセンターで、これは
与えられる設計点の座標であり、そして座標 (ｘ4 , ｙ
4 ,ｚ4 ) の点Ｄはトンネルセンターの設計点であり、
演算により求められる座標である。なお、この装置の投
映パターンとしては図７に示す分割点が半径に対して４
分割の５点、直径に対しては８分割の９点、半円につい
ては１０度ピッチの１９点、そして半楕円についてはＲ
z ／Ｄy の入力モードを使い、半径／直径比の任意設定
と、１０度ピッチの１９点とを決定できるようになって
いる。
【００１９】次に、図８−Ａの平面図における点Ａ1 及
びＡ2 それぞれの各反射ミラー１５Ａ1 , １５Ａ2 とマ
ーカーの中心点Ｂ (ｘ2 , ｙ2 , ｚ2 )との測距Ｌ0 ,
Ｌ1 と、これらＡ1 , Ａ2 点とがなす角θ1 の測角及び
図８−Ｂの側面図の点Ｂと点Ａ1 , Ａ2 とのｈで示す測
高、即ち水準測量が全て１台のトータルステーション５
０で行ないうるようになっている。
びＡ2 それぞれの各反射ミラー１５Ａ1 , １５Ａ2 とマ
ーカーの中心点Ｂ (ｘ2 , ｙ2 , ｚ2 )との測距Ｌ0 ,
Ｌ1 と、これらＡ1 , Ａ2 点とがなす角θ1 の測角及び
図８−Ｂの側面図の点Ｂと点Ａ1 , Ａ2 とのｈで示す測
高、即ち水準測量が全て１台のトータルステーション５
０で行ないうるようになっている。
【００２０】なお、ここでマーカーの座標も点Ｂの座標
(ｘ2 , ｙ2 , ｚ2 ) と同じく８桁の桁数に統一するも
のとする。以上のごとく実測されている２個の反射ミラ
ー１５Ａ1 , １５Ａ2 が設置されている２点Ａ1 , Ａ2
をトータルステーション５０で視準して、各距離Ｌ0 ,
Ｌ 1 , 角度θ1 及び高低差のｈの水準を測量することに
より、点Ｂと２点Ａ1 , Ａ 2 間を水平距離に換算して点
Ｂの座標が得られる。
(ｘ2 , ｙ2 , ｚ2 ) と同じく８桁の桁数に統一するも
のとする。以上のごとく実測されている２個の反射ミラ
ー１５Ａ1 , １５Ａ2 が設置されている２点Ａ1 , Ａ2
をトータルステーション５０で視準して、各距離Ｌ0 ,
Ｌ 1 , 角度θ1 及び高低差のｈの水準を測量することに
より、点Ｂと２点Ａ1 , Ａ 2 間を水平距離に換算して点
Ｂの座標が得られる。
【００２１】次に、切羽面１の道路センターの点Ｃが与
えられており、一方、図９にて、このトンネルのトンネ
ル進行方位角θn は与えられており、点Ｃから点Ｄまで
の距離ＬCDも与えられているので、点Ｃから点Ｄを見た
方位角θCDは、θCD＝θn −π／２で得られる。ここ
で、点Ｄの座標 (ｘ4 , ｙ4 , ｚ4 ) と点Ｃの座標 (ｘ
3 , ｙ3 , ｚ3 )とは、 となる。
えられており、一方、図９にて、このトンネルのトンネ
ル進行方位角θn は与えられており、点Ｃから点Ｄまで
の距離ＬCDも与えられているので、点Ｃから点Ｄを見た
方位角θCDは、θCD＝θn −π／２で得られる。ここ
で、点Ｄの座標 (ｘ4 , ｙ4 , ｚ4 ) と点Ｃの座標 (ｘ
3 , ｙ3 , ｚ3 )とは、 となる。
【００２２】そして、図１０において、点Ｂの点Ａ2 に
対するＡ2h及び点Ｄに対するＤh のそれぞれ同水平位置
の各点に対する投映角θ2 及び点Ｄと同水平位置にある
点Ｄ V に対する点Ｂの投映角θz 、そして点Ｂから点Ｄ
までの投映距離ＬBDについて説明すると、投映角θ
2 は、図１１に示す各距離Ｌ1 , Ｌ2 , Ｌ3 がそれぞ
れ、 で得られるが、ここでθ2 の表示は度, 分, 秒とする。
対するＡ2h及び点Ｄに対するＤh のそれぞれ同水平位置
の各点に対する投映角θ2 及び点Ｄと同水平位置にある
点Ｄ V に対する点Ｂの投映角θz 、そして点Ｂから点Ｄ
までの投映距離ＬBDについて説明すると、投映角θ
2 は、図１１に示す各距離Ｌ1 , Ｌ2 , Ｌ3 がそれぞ
れ、 で得られるが、ここでθ2 の表示は度, 分, 秒とする。
【００２３】そして、投映角θz は、図１２及び図１３
に示すｚ2 及びｚ2' から、 で得られる。
に示すｚ2 及びｚ2' から、 で得られる。
【００２４】なお、図１２で各レベル差の符号を基準点
に対して上を (＋) 、下を (−) で示しており、また、
図１３の点Ｂは、図１４に示すレーザ光照射器１４が位
置するトンネルマーカーレーザ発進点であり、このレー
ザ光照射器１４をその上部に設けたトータルステーショ
ン５０は２点の間のレベル差ｈを測高するだけである。
に対して上を (＋) 、下を (−) で示しており、また、
図１３の点Ｂは、図１４に示すレーザ光照射器１４が位
置するトンネルマーカーレーザ発進点であり、このレー
ザ光照射器１４をその上部に設けたトータルステーショ
ン５０は２点の間のレベル差ｈを測高するだけである。
【００２５】さらに、投映距離ＬBDは、 で得られる。
【００２６】次に、トンネルセンターの点Ｄを中心に円
弧を切羽面１に描く投映半径Ｒt と点Ｂから切羽面１に
投映するスキャンニング角度θt を図１５で説明してお
り、これらＲt とθt とは、θt =tan-1 (Ｒt ／ＬBD)
で表わされる。次に、図１６及び図１７により平行移動
について説明するが、 ΔＬxy：xy平面上の移動距離、 Δθxy：xy平面上の移動角、 ΔＬz ：ｚ軸方向の移動距離、 Δθxy：ｚ軸方向の移動角、 であり、下記 (ｉ) 及び (ii) の２方式の平行移動とす
る。
弧を切羽面１に描く投映半径Ｒt と点Ｂから切羽面１に
投映するスキャンニング角度θt を図１５で説明してお
り、これらＲt とθt とは、θt =tan-1 (Ｒt ／ＬBD)
で表わされる。次に、図１６及び図１７により平行移動
について説明するが、 ΔＬxy：xy平面上の移動距離、 Δθxy：xy平面上の移動角、 ΔＬz ：ｚ軸方向の移動距離、 Δθxy：ｚ軸方向の移動角、 であり、下記 (ｉ) 及び (ii) の２方式の平行移動とす
る。
【００２７】(ｉ) Ｄ点投映の時に、トータルステーシ
ョン５０でみたＤ点とマーカーから出したＤ点 (図中、
Ｄ' で示す) が合致しない場合、レーザー点を手動で平
行移動させ合致するようにしなければならない。合致し
たＤ点を (ii) の平行移動の原点とする。 (ii) 原点より故意にある距離だけ平行移動をする場合
である。
ョン５０でみたＤ点とマーカーから出したＤ点 (図中、
Ｄ' で示す) が合致しない場合、レーザー点を手動で平
行移動させ合致するようにしなければならない。合致し
たＤ点を (ii) の平行移動の原点とする。 (ii) 原点より故意にある距離だけ平行移動をする場合
である。
【００２８】また、原点決めの平行移動につき図１８に
より説明すると、 ｚ2'＝ｚ1'−ｈ ｚ2＝ｚ2'＋Ｈ＝ｚ1'−ｈ＋Ｈ
より説明すると、 ｚ2'＝ｚ1'−ｈ ｚ2＝ｚ2'＋Ｈ＝ｚ1'−ｈ＋Ｈ
【００２９】マーカーのＤ点は、
【００３０】トータルステーション５０のＤ点は、
【００３１】双方のＤ点は理論的には一致しなければな
らないが、マーカーとトータルステーション５０のセッ
ト時のわずかな誤差より相違することが考えられるた
め、手動の平行移動で合致させる必要がある。
らないが、マーカーとトータルステーション５０のセッ
ト時のわずかな誤差より相違することが考えられるた
め、手動の平行移動で合致させる必要がある。
【００３２】また、投映像の平行移動は、
【００３３】平行移動範囲は、ΔＬxyで±直径／２、そ
してΔＬz で±半径／２とし、平行移動を可能とする投
映像としては、点, 半径, 直径, 半円, 半楕円である。
なお、図１９の平行移動パターンにおける平行移動範囲
はｙ軸で±Ｄy ／２であり、ｚ軸で±Ｒz ／２であり、
平行移動レンジ (ΔＬxyとΔＬz の２ケ) を作動さす毎
に平行移動距離がデジタル表示される。
してΔＬz で±半径／２とし、平行移動を可能とする投
映像としては、点, 半径, 直径, 半円, 半楕円である。
なお、図１９の平行移動パターンにおける平行移動範囲
はｙ軸で±Ｄy ／２であり、ｚ軸で±Ｒz ／２であり、
平行移動レンジ (ΔＬxyとΔＬz の２ケ) を作動さす毎
に平行移動距離がデジタル表示される。
【００３４】次に、このレーザ光照射装置の施工管理部
で選定するものとしては、点, 半径, 直径, 半円, 半楕
円からなる投映パターンであり、入力するものは、 (ｘ
1 ,ｙ1 , ｚ1 ), (ｘ1' , ｙ1' , ｚ1'), (ｘ3 , ｙ3 ,
ｚ3 ), θn , ＬCD, Ｒt , そして半楕円選定の場合
のＲz ／Ｄy 比である。
で選定するものとしては、点, 半径, 直径, 半円, 半楕
円からなる投映パターンであり、入力するものは、 (ｘ
1 ,ｙ1 , ｚ1 ), (ｘ1' , ｙ1' , ｚ1'), (ｘ3 , ｙ3 ,
ｚ3 ), θn , ＬCD, Ｒt , そして半楕円選定の場合
のＲz ／Ｄy 比である。
【００３５】また、表示するものは、 (ｘ2 , ｙ2 , ｚ
2 ), (ｘ4 , ｙ4 , ｚ4 ), θ2 ,ＬBD, θz', Δ
Ｌxy, ΔＬz であり、設定するものは平行移動の原点で
ある。そこで、以上に説明したシステムによるレーザ光
Ｌの投映手順を項目ごとに説明する。 (１) Ａ1 , Ａ2 , Ｃ点の道路座標 (ｘ, ｙ, ｚ) とＣ
点からＤ点をみた絶対方位角θCD, ＣＤ間の距離ＬCDを
入力する (２) トータルステーションを用いてＡ1 , Ｂ, Ａ2 で
三角測量を行い、Ｂ点の道路座標 (ｘ2 , ｙ2 , ｚ2 )
を知る。
2 ), (ｘ4 , ｙ4 , ｚ4 ), θ2 ,ＬBD, θz', Δ
Ｌxy, ΔＬz であり、設定するものは平行移動の原点で
ある。そこで、以上に説明したシステムによるレーザ光
Ｌの投映手順を項目ごとに説明する。 (１) Ａ1 , Ａ2 , Ｃ点の道路座標 (ｘ, ｙ, ｚ) とＣ
点からＤ点をみた絶対方位角θCD, ＣＤ間の距離ＬCDを
入力する (２) トータルステーションを用いてＡ1 , Ｂ, Ａ2 で
三角測量を行い、Ｂ点の道路座標 (ｘ2 , ｙ2 , ｚ2 )
を知る。
【００３６】ここで、図２０にて、測距をＬA1B , Ｌ
A2B 、そして測角をθ1 とし、また図２１にてレベルを
ｈ1 , ｈ2 とする。 (３) 図２２のＣ点の道路座標 (ｘ3 , ｙ3 , ｚ3 ),
Ｃ, Ｄ間の距離ＬCD, Ｃ点からみたＤ点の方位θCDより
自動演算してＤ点の道路座標 (ｘ4 , ｙ4 , ｚ4 ) を求
める。
A2B 、そして測角をθ1 とし、また図２１にてレベルを
ｈ1 , ｈ2 とする。 (３) 図２２のＣ点の道路座標 (ｘ3 , ｙ3 , ｚ3 ),
Ｃ, Ｄ間の距離ＬCD, Ｃ点からみたＤ点の方位θCDより
自動演算してＤ点の道路座標 (ｘ4 , ｙ4 , ｚ4 ) を求
める。
【００３７】(４) 三角形Ａ2 , Ｂ, Ｄより自動演算
して、図２３及び図２４の投映距離Ｌ BD, 投映平面方位
角θ2 , 長手断面投映角θz を求める。 (５) トータルステーション５０を用いて、Ａ2 からθ
2 だけ振り、トンネルマーカー (発破マーカー) をＤ点
の水平方向に向ける。 (６) コントローラーからθz の指令を受け、ｚ軸スキ
ャナーでθz を出し、レーザー点をＤ点に自動投映す
る。原点を手動にて平行移動で調整する。
して、図２３及び図２４の投映距離Ｌ BD, 投映平面方位
角θ2 , 長手断面投映角θz を求める。 (５) トータルステーション５０を用いて、Ａ2 からθ
2 だけ振り、トンネルマーカー (発破マーカー) をＤ点
の水平方向に向ける。 (６) コントローラーからθz の指令を受け、ｚ軸スキ
ャナーでθz を出し、レーザー点をＤ点に自動投映す
る。原点を手動にて平行移動で調整する。
【００３８】(７) 投映距離ＬBDをもとにして、投映パ
ターン (半径, 直径, 半円, 半楕円)・ 発破パターンを
選定コードから選出し、掘削切羽面上に所定の投映像を
描く。 (８) レーザー照射器１４ (Ｂ点) を移動さすまでの２
回目以降の投映は (３)項からの手順となる。 なお、本発明において採用されるトータルステーション
５０としては、測距、測角及び水準測量が同一機器で行
ない得るすでに本邦で市販されている公知の機器をその
まま使用できる。
ターン (半径, 直径, 半円, 半楕円)・ 発破パターンを
選定コードから選出し、掘削切羽面上に所定の投映像を
描く。 (８) レーザー照射器１４ (Ｂ点) を移動さすまでの２
回目以降の投映は (３)項からの手順となる。 なお、本発明において採用されるトータルステーション
５０としては、測距、測角及び水準測量が同一機器で行
ない得るすでに本邦で市販されている公知の機器をその
まま使用できる。
【００３９】また、上記のトータルステーション５０上
に設けられるレーザ光照射器１４のレーザ光Ｌの発信部
を絞り付光学レンズ２２のみとし、レーザ本体２０は施
工管理部などに別置したことにより、レーザ光照射器１
４、すなわちマーカー部を軽量化することになり、その
結果、そのマーカー部の取扱が容易になる。すなわち、
レーザ本体２０は絞り付光学レンズ２２よりもその長さ
が2.５倍程度であるので、レーザ本体２０をレーザ光照
射器１４に組み込んだ場合、レーザ光照射器１４の寸法
が２３０幅×５６０長さ×１００高さになるのに対し、
本発明の実施例の場合では２３０幅×２００長さ×１０
０高さに形成でき、その長さを著しく短かくでき、マー
カー部は大幅に小型化することができる。
に設けられるレーザ光照射器１４のレーザ光Ｌの発信部
を絞り付光学レンズ２２のみとし、レーザ本体２０は施
工管理部などに別置したことにより、レーザ光照射器１
４、すなわちマーカー部を軽量化することになり、その
結果、そのマーカー部の取扱が容易になる。すなわち、
レーザ本体２０は絞り付光学レンズ２２よりもその長さ
が2.５倍程度であるので、レーザ本体２０をレーザ光照
射器１４に組み込んだ場合、レーザ光照射器１４の寸法
が２３０幅×５６０長さ×１００高さになるのに対し、
本発明の実施例の場合では２３０幅×２００長さ×１０
０高さに形成でき、その長さを著しく短かくでき、マー
カー部は大幅に小型化することができる。
【００４０】
【発明の効果】以上に説明した本発明のレーザ光照射装
置を採用すれば、トンネル掘削切羽上のトンネル中心
線、支保工の建込み線、掘削線、さらには発破パターン
などの表示が、一度の準備で長時間、例えば２週間程度
にもわたって使用できると共に、上記の各種の作業時間
が短縮でき、作業能率が著しく向上するという効果であ
る。
置を採用すれば、トンネル掘削切羽上のトンネル中心
線、支保工の建込み線、掘削線、さらには発破パターン
などの表示が、一度の準備で長時間、例えば２週間程度
にもわたって使用できると共に、上記の各種の作業時間
が短縮でき、作業能率が著しく向上するという効果であ
る。
【００４１】また、再確認したい時に、作業の制約を受
けずにいつでも簡単にレーザ光を投映でき、掘削のチェ
ック機構がそなわることになり、さらに従来のマーキン
グによる掘削線の表示手法に比較して、掘削線の精度が
高く、余掘りが少なくなり、吹付け、覆工コンクリート
量の喰込みが減少するので経済的なトンネル掘削工事が
できるという効果がある。
けずにいつでも簡単にレーザ光を投映でき、掘削のチェ
ック機構がそなわることになり、さらに従来のマーキン
グによる掘削線の表示手法に比較して、掘削線の精度が
高く、余掘りが少なくなり、吹付け、覆工コンクリート
量の喰込みが減少するので経済的なトンネル掘削工事が
できるという効果がある。
【００４２】また、カーブ施工についても、本発明を採
用することで、簡単にトンネル中心線、支保工の建込み
線、そして掘削線の表示ができ、その作業能率と精度が
向上するという利点がある。一方、本発明を発破パター
ンの表示に適用した場合、計画発破パターンと実際の地
山の状況と対比しながら、削孔位置を変更できるため、
余掘りや掘残しが減少して、吹付けコンクリート等の喰
込み量が減少するという効果がある。
用することで、簡単にトンネル中心線、支保工の建込み
線、そして掘削線の表示ができ、その作業能率と精度が
向上するという利点がある。一方、本発明を発破パター
ンの表示に適用した場合、計画発破パターンと実際の地
山の状況と対比しながら、削孔位置を変更できるため、
余掘りや掘残しが減少して、吹付けコンクリート等の喰
込み量が減少するという効果がある。
【００４３】特に、本発明の装置では、レーザ光照射器
を、測距、測角及び水準測量が一台で行なえる市販のト
ータルステーションを介して三脚などの架台上に設け、
測定ずみの座標を有する２個の反射ミラーを介してレー
ザ光を照射しているので、ジャイロコンパスや光波距離
計を設ける必要がなく、装置全体の構造が簡単になると
いう利点がある。
を、測距、測角及び水準測量が一台で行なえる市販のト
ータルステーションを介して三脚などの架台上に設け、
測定ずみの座標を有する２個の反射ミラーを介してレー
ザ光を照射しているので、ジャイロコンパスや光波距離
計を設ける必要がなく、装置全体の構造が簡単になると
いう利点がある。
【００４４】また、レーザ光照射器自体を水平に保持す
ることは、トータルステーションを取付けるときの気泡
式の水準計で実際には大きな誤差なく行なうことができ
るので、高価なピッチングロール計や、サーボ加速度計
を設置する必要がない。さらに本発明の装置では、レー
ザ光照射器、すなわちマーカー部にはレーザ本体を含め
ておらず、そのマーカー部を軽量化及び小型化でき、従
ってトータルステーション上に簡単に搭載できるように
なっており、その結果、マーカー部の取扱が容易にな
り、また、トータルステーションとレーザ光照射器との
幾何学的な一体化が可能になるという利点がある。
ることは、トータルステーションを取付けるときの気泡
式の水準計で実際には大きな誤差なく行なうことができ
るので、高価なピッチングロール計や、サーボ加速度計
を設置する必要がない。さらに本発明の装置では、レー
ザ光照射器、すなわちマーカー部にはレーザ本体を含め
ておらず、そのマーカー部を軽量化及び小型化でき、従
ってトータルステーション上に簡単に搭載できるように
なっており、その結果、マーカー部の取扱が容易にな
り、また、トータルステーションとレーザ光照射器との
幾何学的な一体化が可能になるという利点がある。
【００４５】また、レーザ本体がマーカー部以外の施工
管理部などに別置されるので、レーザ本体の保守管が容
易になるという利点もある。
管理部などに別置されるので、レーザ本体の保守管が容
易になるという利点もある。
【図１】本発明の方法を適用してトンネル坑内の掘削断
面にレーザ光を照射する装置の一実施例における配置を
示す概略平面図である。
面にレーザ光を照射する装置の一実施例における配置を
示す概略平面図である。
【図２】図１の側面図である。
【図３】図１の切羽面の正面図である。
【図４】図１のレーザ光照射器及び反射ミラーの構成側
面図である。
面図である。
【図５】図４のレーザ光照射器の平面図である。
【図６】図４のトータルステーション及びマーカーの中
心点を示す側面図である。
心点を示す側面図である。
【図７】図１の装置の投映パターンの説明図である。
【図８】Ａは図６のトータルステーションの役割を示す
平面図であり、ＢはＡの面図である。
平面図であり、ＢはＡの面図である。
【図９】図１のトンネルセンターＤの座標の説明図であ
る。
る。
【図１０】投映角及び投映距離の説明図である。
【図１１】図１０の投映角θ2 の説明図である。
【図１２】図１０の投映角θz の説明図である。
【図１３】図１２の要部側面図である。
【図１４】図１３のトンネルマーカーレーザ発進点の拡
大側面図である。
大側面図である。
【図１５】投映半径とスキャンニング角度の説明図であ
る。
る。
【図１６】平行移動についての説明図である。
【図１７】図１６の要部正面図である。
【図１８】原点決めの平行移動についての説明図であ
る。
る。
【図１９】投映像の平行移動についての説明図である。
【図２０】投映手法を説明するＢ点についての説明用平
面図である。
面図である。
【図２１】図２０の側面図である。
【図２２】投映手法を説明するＣ点の道路座標の説明図
である。
である。
【図２３】投映手法を説明する投映平面方位角の説明図
である。
である。
【図２４】図２３の長手断面投映角の説明図である。
【図２５，２６，２７】従来のトンネル中心線の出し方
の説明図である。
の説明図である。
【図２８】従来の支保工の建込み位置の出し方の説明図
である。
である。
【図２９】従来のマーキングによる掘削線の表示法の説
明図である。
明図である。
１ 切羽面 １３ 三脚等の架台 １４ レーザ光照射器 １５Ａ1 ，１５Ａ2
反射ミラー １６ コントローラ ２０ レーザ本体 ２１ 光ファイバーケーブル ２２ 絞り付光学レン
ズ ５０ トータルステーション Ｌ レーザ光
反射ミラー １６ コントローラ ２０ レーザ本体 ２１ 光ファイバーケーブル ２２ 絞り付光学レン
ズ ５０ トータルステーション Ｌ レーザ光
フロントページの続き (72)発明者 小林 弘文 山口県下関市長府小田東町６―３ 東亜建 設工業株式会社内 (72)発明者 村上 隆生 神奈川県横浜市鶴見区安善町１―３ 東亜 建設工業株式会社内 (72)発明者 北條 功 神奈川県横浜市鶴見区安善町１―３ 東亜 建設工業株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】 別置のレーザ本体に光ファイバーケーブ
ルで接続された絞り付光学レンズと該絞り付光学レンズ
からのレーザ光を反射する振り角制御自在な２個の反射
ミラーとを、測距、測角及び水準測量が可能でかつ架台
上に取付けられたトータルステーション上に設けると共
に、上記反射ミラーの振り角を制御するコントローラを
設けたトンネルの切羽面へのレーザ光照射装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP40142490A JPH076796B2 (ja) | 1990-12-11 | 1990-12-11 | トンネルの切羽面へのレーザ光照射装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP40142490A JPH076796B2 (ja) | 1990-12-11 | 1990-12-11 | トンネルの切羽面へのレーザ光照射装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP389396A Division JP2906127B2 (ja) | 1996-01-12 | 1996-01-12 | トンネルの切羽面へのレーザ光照射方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05157559A true JPH05157559A (ja) | 1993-06-22 |
| JPH076796B2 JPH076796B2 (ja) | 1995-01-30 |
Family
ID=18511254
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP40142490A Expired - Lifetime JPH076796B2 (ja) | 1990-12-11 | 1990-12-11 | トンネルの切羽面へのレーザ光照射装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH076796B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009523235A (ja) * | 2006-01-13 | 2009-06-18 | ライカ・ゲオジステームス・アクチェンゲゼルシャフト | 座標測定装置 |
| CN109781061A (zh) * | 2019-02-28 | 2019-05-21 | 刘宝华 | 一种测量榴弹弹丸地面炸点坐标的方法 |
| CN110595430A (zh) * | 2019-09-17 | 2019-12-20 | 铜陵有色金属集团铜冠矿山建设股份有限公司 | 一种巷道和硐室断面成像施工装置 |
-
1990
- 1990-12-11 JP JP40142490A patent/JPH076796B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009523235A (ja) * | 2006-01-13 | 2009-06-18 | ライカ・ゲオジステームス・アクチェンゲゼルシャフト | 座標測定装置 |
| JP2011123079A (ja) * | 2006-01-13 | 2011-06-23 | Leica Geosystems Ag | 座標測定装置 |
| CN109781061A (zh) * | 2019-02-28 | 2019-05-21 | 刘宝华 | 一种测量榴弹弹丸地面炸点坐标的方法 |
| CN110595430A (zh) * | 2019-09-17 | 2019-12-20 | 铜陵有色金属集团铜冠矿山建设股份有限公司 | 一种巷道和硐室断面成像施工装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH076796B2 (ja) | 1995-01-30 |
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