JPH06194457A - 掘削機械用の探査装置 - Google Patents
掘削機械用の探査装置Info
- Publication number
- JPH06194457A JPH06194457A JP4343897A JP34389792A JPH06194457A JP H06194457 A JPH06194457 A JP H06194457A JP 4343897 A JP4343897 A JP 4343897A JP 34389792 A JP34389792 A JP 34389792A JP H06194457 A JPH06194457 A JP H06194457A
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- Japan
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- antenna
- memory
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Abstract
(57)【要約】
【構成】送受信アンテナ２は、方向切り換え器３を通し
てパルス発振器４からの発振信号を得て、地中に電波を
放射する。物標１で反射された電波をアンテナ３で検出
する。検出信号を増幅器５で増幅後、サンプラー６でサ
ンプリングし、Ａ／Ｄ変換器７によりディジタル変換
後、反射データとして反射信号メモリ８に格納され、そ
の内容は、９の表示器で表示される。１０はメモリ８の
アドレス設定装置である。１１は、バケットの位置・角
度検出器である。２１はバケット底部の電波放射口、２
２はアンテナの開口部である。１２は時間間隔測定器、
１３は演算器である。 【効果】バケットを走査して掘削工事前に地中障害物を
検出できる。また、掘削工事中でも、バケット先端付近
の障害物の検出が可能である。
てパルス発振器４からの発振信号を得て、地中に電波を
放射する。物標１で反射された電波をアンテナ３で検出
する。検出信号を増幅器５で増幅後、サンプラー６でサ
ンプリングし、Ａ／Ｄ変換器７によりディジタル変換
後、反射データとして反射信号メモリ８に格納され、そ
の内容は、９の表示器で表示される。１０はメモリ８の
アドレス設定装置である。１１は、バケットの位置・角
度検出器である。２１はバケット底部の電波放射口、２
２はアンテナの開口部である。１２は時間間隔測定器、
１３は演算器である。 【効果】バケットを走査して掘削工事前に地中障害物を
検出できる。また、掘削工事中でも、バケット先端付近
の障害物の検出が可能である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、油圧ショベル等での使
用に好適な、電波を用いた地中の反射体を検知する探査
装置に係り、特に、地表掘削バケット部に送受信アンテ
ナを設置し、バケット部を動かすことによって工事の障
害となる地中物標を確実に検知する探査装置に関する。
用に好適な、電波を用いた地中の反射体を検知する探査
装置に係り、特に、地表掘削バケット部に送受信アンテ
ナを設置し、バケット部を動かすことによって工事の障
害となる地中物標を確実に検知する探査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】油圧ショベルなどの掘削機械では、その
先端部分であるバケットで地表などの工事を行う。この
際、バケットによって地中埋設物、例えば、ガス配管や
水道管などの配管類や、電話線，電力ケーブルなどを誤
って損傷する恐れがある。このため、あらかじめ地中の
状況を探る必要があり、地中探査レーダを用いることが
ある。地中探査レーダでは、地中に電波を発射してから
物標の反射波を得て物標を映像化する。その概要は、例
えば、１９８９年６月発行の電子通信学会論文誌Ｖｏ
ｌ．Ｊ６６−Ｂ Ｎｏ．６に掲載された論文「地中レー
ダシステム」（荒井ほか）に詳しく述べられている。
先端部分であるバケットで地表などの工事を行う。この
際、バケットによって地中埋設物、例えば、ガス配管や
水道管などの配管類や、電話線，電力ケーブルなどを誤
って損傷する恐れがある。このため、あらかじめ地中の
状況を探る必要があり、地中探査レーダを用いることが
ある。地中探査レーダでは、地中に電波を発射してから
物標の反射波を得て物標を映像化する。その概要は、例
えば、１９８９年６月発行の電子通信学会論文誌Ｖｏ
ｌ．Ｊ６６−Ｂ Ｎｏ．６に掲載された論文「地中レー
ダシステム」（荒井ほか）に詳しく述べられている。
【０００３】地中探査レーダを用いて掘削前に探査する
場合、探査によって埋設物がないことを確認して工事を
開始するため、装置の設置・移動などに時間がかかり、
作業効率が悪い。また、掘削時のバケット付近の埋設物
の監視は不可能である。さらに、通常の探査レーダに用
いられる変形ダイポールアンテナをバケットにつけて使
う場合は、アンテナの近くに金属体（バケット）がある
ため特性が大きく歪み、実用とならない問題点がある。
場合、探査によって埋設物がないことを確認して工事を
開始するため、装置の設置・移動などに時間がかかり、
作業効率が悪い。また、掘削時のバケット付近の埋設物
の監視は不可能である。さらに、通常の探査レーダに用
いられる変形ダイポールアンテナをバケットにつけて使
う場合は、アンテナの近くに金属体（バケット）がある
ため特性が大きく歪み、実用とならない問題点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
技術の問題点であるアンテナ特性の劣化と工事の低効
率、および、掘削と並行した探査が不可能の各項目を解
決し、掘削を行おうとする部分の地中障害物を探査する
装置を提供することにある。
技術の問題点であるアンテナ特性の劣化と工事の低効
率、および、掘削と並行した探査が不可能の各項目を解
決し、掘削を行おうとする部分の地中障害物を探査する
装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明では、掘削用治具
であるバケット内部にアンテナを埋め込み、これより電
波を送信して地中障害物からの反射波を検出する。バケ
ットを移動・回転させてアンテナを走査し、移動・回転
に応じて反射情報をメモリに格納・表示することで掘削
前に、埋設物を検知する。また、掘削時でもバケット先
端部付近の反射波を観測することで埋設物を探知し、工
事に伴う埋設物の誤損傷を防止できる。
であるバケット内部にアンテナを埋め込み、これより電
波を送信して地中障害物からの反射波を検出する。バケ
ットを移動・回転させてアンテナを走査し、移動・回転
に応じて反射情報をメモリに格納・表示することで掘削
前に、埋設物を検知する。また、掘削時でもバケット先
端部付近の反射波を観測することで埋設物を探知し、工
事に伴う埋設物の誤損傷を防止できる。
【０００６】
【作用】本発明では、掘削工事用のバケットに表面波ア
ンテナを埋め込んでいる。このため、本来のバケット機
能に影響はない。また、アンテナの特性を歪めることも
なく、バケット底部に沿った指向性の強い電波ビームを
得る事ができる。バケットの移動・回転による電波ビー
ムの方向と、反射波メモリの格納位置を合わせ、地中の
状況を表示する。
ンテナを埋め込んでいる。このため、本来のバケット機
能に影響はない。また、アンテナの特性を歪めることも
なく、バケット底部に沿った指向性の強い電波ビームを
得る事ができる。バケットの移動・回転による電波ビー
ムの方向と、反射波メモリの格納位置を合わせ、地中の
状況を表示する。
【０００７】
【実施例】本発明を実施例によって詳細に説明する。図
１は、本発明の基本的構成を示す図である。図１で１が
地中にある物標であり、これを検出するのが本発明の課
題である。２および３は、各々、アンテナ、および、方
向切り換え器である。方向切り換え器３は、サーキュレ
ータなど公知の素子を使用できる。パルス発振器４から
の発振信号は、方向切り換え器３を経て、アンテナ２か
ら地中に電波として放射される。物標１で反射された電
波をアンテナ２で検出する。検出信号を方向切り換え器
３で増幅器５に導いて増幅し、サンプラー６でサンプリ
ングし、Ａ／Ｄ変換器７によりディジタル信号に変換す
る。ディジタル信号に変換された反射信号は、反射デー
タとして反射信号メモリ８に格納される。反射信号メモ
リの内容は、表示器９で表示される。１０は反射波を反
射信号メモリ８に格納する際に、その格納アドレスを決
定するアドレス設定装置である。１１は、アンテナ２が
埋め込まれたバケット部の位置と地表に対するバケット
の角度を検出する位置・角度検出器である。サンプラー
６，Ａ／Ｄ変換器７、及び、アドレス設定装置１０は発
振器４からのタイミング信号によって動作が進行する。
１は、本発明の基本的構成を示す図である。図１で１が
地中にある物標であり、これを検出するのが本発明の課
題である。２および３は、各々、アンテナ、および、方
向切り換え器である。方向切り換え器３は、サーキュレ
ータなど公知の素子を使用できる。パルス発振器４から
の発振信号は、方向切り換え器３を経て、アンテナ２か
ら地中に電波として放射される。物標１で反射された電
波をアンテナ２で検出する。検出信号を方向切り換え器
３で増幅器５に導いて増幅し、サンプラー６でサンプリ
ングし、Ａ／Ｄ変換器７によりディジタル信号に変換す
る。ディジタル信号に変換された反射信号は、反射デー
タとして反射信号メモリ８に格納される。反射信号メモ
リの内容は、表示器９で表示される。１０は反射波を反
射信号メモリ８に格納する際に、その格納アドレスを決
定するアドレス設定装置である。１１は、アンテナ２が
埋め込まれたバケット部の位置と地表に対するバケット
の角度を検出する位置・角度検出器である。サンプラー
６，Ａ／Ｄ変換器７、及び、アドレス設定装置１０は発
振器４からのタイミング信号によって動作が進行する。
【０００８】本実施例は、バケットに組み込まれたアン
テナと探査データの表示法に特徴があり、この特徴を中
心に説明する。図２は、アンテナ２が組み込まれるバケ
ット部を示す説明図である。このバケットを用いて矢印
の方向に掘削を行う。本実施例では、アンテナとしてバ
ケット内面に埋め込まれた表面波アンテナを用いること
に特徴がある。図２の表面波アンテナは、公知のフレア
スロットアンテナの例である。本実施例におけるアンテ
ナの詳細埋め込み状況を図３に示す。アンテナが埋め込
まれるバケット底部は、金属体である。その一部に電波
の放射口２１を設け、図３に示すように放射口２１から
電波が広がるように開口部２２を作成してある。開口部
２２は硬質の誘電体で満たされており、土砂が入るバケ
ット内面で開口部２２の段差がつかないよう加工されて
いる。本アンテナの指向特性は、図３に示すようにバケ
ット底部に垂直な方向で比較的幅が狭く、底部に平行な
方向で広い舌状の送受信特性となる。
テナと探査データの表示法に特徴があり、この特徴を中
心に説明する。図２は、アンテナ２が組み込まれるバケ
ット部を示す説明図である。このバケットを用いて矢印
の方向に掘削を行う。本実施例では、アンテナとしてバ
ケット内面に埋め込まれた表面波アンテナを用いること
に特徴がある。図２の表面波アンテナは、公知のフレア
スロットアンテナの例である。本実施例におけるアンテ
ナの詳細埋め込み状況を図３に示す。アンテナが埋め込
まれるバケット底部は、金属体である。その一部に電波
の放射口２１を設け、図３に示すように放射口２１から
電波が広がるように開口部２２を作成してある。開口部
２２は硬質の誘電体で満たされており、土砂が入るバケ
ット内面で開口部２２の段差がつかないよう加工されて
いる。本アンテナの指向特性は、図３に示すようにバケ
ット底部に垂直な方向で比較的幅が狭く、底部に平行な
方向で広い舌状の送受信特性となる。
【０００９】次にこの特性をもつアンテナで地中の探査
を行う場合の動作を説明する。図４は、反射信号メモリ
８の構成を示し、垂直方向が地中の深さ方向，水平方向
が地表の方向である。メモリ８の内容は反射波の強度に
対応し、表示器９では強度の高い所を明るく、又は、カ
ラーで表示する。図４では、電波ビームの指向方向を地
表と垂直にした場合の説明図である。このとき、バケッ
トの位置・角度検出器１１で得たバケット位置情報は、
メモリ８の水平方向位置のアドレスとなる。また、垂直
方向は電波の往復時間であるから、地中における電波の
速度Ｖをあらかじめ設定すれば、サンプラー６の出力か
ら垂直方向のアドレスを設定できる。つまり、垂直方向
のアドレスＡｖは、
を行う場合の動作を説明する。図４は、反射信号メモリ
８の構成を示し、垂直方向が地中の深さ方向，水平方向
が地表の方向である。メモリ８の内容は反射波の強度に
対応し、表示器９では強度の高い所を明るく、又は、カ
ラーで表示する。図４では、電波ビームの指向方向を地
表と垂直にした場合の説明図である。このとき、バケッ
トの位置・角度検出器１１で得たバケット位置情報は、
メモリ８の水平方向位置のアドレスとなる。また、垂直
方向は電波の往復時間であるから、地中における電波の
速度Ｖをあらかじめ設定すれば、サンプラー６の出力か
ら垂直方向のアドレスを設定できる。つまり、垂直方向
のアドレスＡｖは、
【００１０】
【数１】 Ａｖ＝（Ｖ・ｔ）／（２・ΔＭ） …（数１） ここで、ｔ ：電波の往復時間、 ΔＭ：垂直方向の１アドレスに対応する距離、 で示される。これらのアドレスは、アドレス設定器１０
によって決定される。電波ビームを地表に垂直にしたま
まバケット、つまり、アンテナを水平方向に移動させる
と、その移動線に沿った地中の反射情報がメモリ８の内
容となるため、配管などの地中障害物を検知可能とな
る。
によって決定される。電波ビームを地表に垂直にしたま
まバケット、つまり、アンテナを水平方向に移動させる
と、その移動線に沿った地中の反射情報がメモリ８の内
容となるため、配管などの地中障害物を検知可能とな
る。
【００１１】図５は、位置を固定したままバケットを回
転させる場合を示している。バケットの位置・角度検出
器１１で得たバケット位置とバケット角度、つまり、電
波の入射角の情報とから、格納すべきアドレスを求め
る。水平方向のアドレスＡｖ、垂直方向のアドレスＡｈ
は、各々、
転させる場合を示している。バケットの位置・角度検出
器１１で得たバケット位置とバケット角度、つまり、電
波の入射角の情報とから、格納すべきアドレスを求め
る。水平方向のアドレスＡｖ、垂直方向のアドレスＡｈ
は、各々、
【００１２】
【数２】 Ａｈ＝Ａｈｏ＋（Ｖ・ｔ・ｓｉｎθ）／（２・ΔＮ）， Ａｖ＝（Ｖ・ｔ・ｃｏｓθ）／（２・ΔＭ） …（数２） ここで、θ ：電波の入射角度（反時計回りの方向を
正とする）、 ΔＮ ：水平方向の１アドレスに対応する距離、 Ａｈｏ：バケットの位置に対応する水平方向のアドレ
ス、 である。この方法は、例えば地表に物体があってその下
を観測したい場合に特に有効である。
正とする）、 ΔＮ ：水平方向の１アドレスに対応する距離、 Ａｈｏ：バケットの位置に対応する水平方向のアドレ
ス、 である。この方法は、例えば地表に物体があってその下
を観測したい場合に特に有効である。
【００１３】上記の二つの方法は、組み合わせて地中を
探査することも可能である。これは、バケットの回転に
よる扇状の観測エリアを水平方向に動かすことにあた
り、地中のある地点を複数回探査することに対応する。
このため、ある位置の反射波情報を平均化するなどし、
検出感度を向上させることができる。
探査することも可能である。これは、バケットの回転に
よる扇状の観測エリアを水平方向に動かすことにあた
り、地中のある地点を複数回探査することに対応する。
このため、ある位置の反射波情報を平均化するなどし、
検出感度を向上させることができる。
【００１４】次の実施例は、第一の実施例における地中
の電波速度Ｖの算定に関する。第一の実施例ではＶはあ
らかじめ設定していたが、本実施例では探査場所でＶを
測定する事に特徴がある。本実施例ではバケットを用い
て掘削し、バケット内に土砂を入れる。図６に示すよう
に、バケット内に土砂を入れた状態で電波を放射し、放
射からバケット端部の反射波検出までの時間を求める。
アンテナ放射口からバケット端部までの距離は既知であ
るから、反射時間を求めることにより、電波の速度がわ
かる。この場合、電波の一部はアンテナ開口部の上部を
伝搬し、土砂がなくなる端面で反射する。この反射まで
の時間を求めてＶを算定する。構成を図７に示す。第一
の実施例を示す図１に、時間間隔測定器１２と演算器１
３を追加し、時間間隔Δｔの測定とΔｔ／（２・Ｌ）の
演算を行う。ここで、Ｌは放射口から端面までの距離で
ある。この結果から求めたＶを第一の実施例に示したよ
うに反射波メモリの格納アドレスの決定に使用する。
の電波速度Ｖの算定に関する。第一の実施例ではＶはあ
らかじめ設定していたが、本実施例では探査場所でＶを
測定する事に特徴がある。本実施例ではバケットを用い
て掘削し、バケット内に土砂を入れる。図６に示すよう
に、バケット内に土砂を入れた状態で電波を放射し、放
射からバケット端部の反射波検出までの時間を求める。
アンテナ放射口からバケット端部までの距離は既知であ
るから、反射時間を求めることにより、電波の速度がわ
かる。この場合、電波の一部はアンテナ開口部の上部を
伝搬し、土砂がなくなる端面で反射する。この反射まで
の時間を求めてＶを算定する。構成を図７に示す。第一
の実施例を示す図１に、時間間隔測定器１２と演算器１
３を追加し、時間間隔Δｔの測定とΔｔ／（２・Ｌ）の
演算を行う。ここで、Ｌは放射口から端面までの距離で
ある。この結果から求めたＶを第一の実施例に示したよ
うに反射波メモリの格納アドレスの決定に使用する。
【００１５】本実施例は、土砂の特性が不明の場合でも
探査を可能とする有利性がある。
探査を可能とする有利性がある。
【００１６】
【発明の効果】本発明によればバケットに埋め込んだ表
面波アンテナとバケット走査に対応させた反射波処理に
より、掘削工事前に地中障害物を検出できる。また、掘
削工事中でも、バケット先端付近の障害物の検出が可能
である。このため、誤って地中物体を損傷することがな
くなる。
面波アンテナとバケット走査に対応させた反射波処理に
より、掘削工事前に地中障害物を検出できる。また、掘
削工事中でも、バケット先端付近の障害物の検出が可能
である。このため、誤って地中物体を損傷することがな
くなる。
【図１】本発明の基本的な構成を示すブロック図。
【図２】バケットの説明図。
【図３】バケットへのアンテナの設置状況の説明図。
【図４】バケットの水平移動と反射波メモリの関係を示
す説明図。
す説明図。
【図５】バケットの回転と反射波メモリの関係を示す説
明図。
明図。
【図６】バケット内土砂の電波伝搬を示す説明図。
【図７】第２の実施例のブロック図。
１…地中にある物標、２，３…各々、アンテナ、およ
び、方向切り換え器、４…パルス発振器、５…増幅器、
６…サンプラー、７…Ａ／Ｄ変換器、８…反射信号メモ
リ、９…表示器、１０…アドレス設定装置、１１…バケ
ットの位置・角度検出器。
び、方向切り換え器、４…パルス発振器、５…増幅器、
６…サンプラー、７…Ａ／Ｄ変換器、８…反射信号メモ
リ、９…表示器、１０…アドレス設定装置、１１…バケ
ットの位置・角度検出器。
Claims (2)
- 【請求項１】電波を用いて地中埋設物を検出する掘削機
械用の探査装置において、地面と接触する掘削用治具に
表面波アンテナを設置し、治具の移動・回転に一致させ
て反射波をメモリに格納し、反射体を表示することを特
徴とする掘削機械用の探査装置。 - 【請求項２】請求項１において、バケット内に被掘削媒
質を取り込み、前記被掘削媒質を電波が伝搬する時間か
ら前記被掘削媒質の電波の速度を算出する掘削機械用の
探査装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4343897A JPH06194457A (ja) | 1992-12-24 | 1992-12-24 | 掘削機械用の探査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4343897A JPH06194457A (ja) | 1992-12-24 | 1992-12-24 | 掘削機械用の探査装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06194457A true JPH06194457A (ja) | 1994-07-15 |
Family
ID=18365088
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4343897A Pending JPH06194457A (ja) | 1992-12-24 | 1992-12-24 | 掘削機械用の探査装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06194457A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3251171A4 (en) * | 2015-01-26 | 2018-08-15 | Rodradar Ltd. | Radio frequency antenna |
| JP2020085871A (ja) * | 2018-11-30 | 2020-06-04 | すみえ 池田 | 地中レーダ探査装置 |
-
1992
- 1992-12-24 JP JP4343897A patent/JPH06194457A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3251171A4 (en) * | 2015-01-26 | 2018-08-15 | Rodradar Ltd. | Radio frequency antenna |
| US10389036B2 (en) | 2015-01-26 | 2019-08-20 | Rodradar Ltd. | Radio frequency antenna and monitor |
| US10651561B2 (en) | 2015-01-26 | 2020-05-12 | Rodradar Ltd. | Radio frequency antenna and monitor |
| JP2020085871A (ja) * | 2018-11-30 | 2020-06-04 | すみえ 池田 | 地中レーダ探査装置 |
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|---|---|---|---|
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