JPH0723851B2 - 位置測定装置 - Google Patents
位置測定装置Info
- Publication number
- JPH0723851B2 JPH0723851B2 JP59100315A JP10031584A JPH0723851B2 JP H0723851 B2 JPH0723851 B2 JP H0723851B2 JP 59100315 A JP59100315 A JP 59100315A JP 10031584 A JP10031584 A JP 10031584A JP H0723851 B2 JPH0723851 B2 JP H0723851B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- receiving plate
- light receiving
- laser
- cylinder
- position measuring
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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-
- 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、トンネル、道路の路線工事等における路線の
方向乃至角度の決定、或いは、測定を高精度に行なうた
めの、レーザー光を用いた位置測定装置に関するもので
ある。
方向乃至角度の決定、或いは、測定を高精度に行なうた
めの、レーザー光を用いた位置測定装置に関するもので
ある。
高速道路、トンネルを含む線形構造物の設計及び建設の
ために路線測量が必要である。この種の路線測量にはト
ランシェットを用いたトラバース測量のほかに、赤外
線、超音波等を用いた電子工学的測量が適用される。し
かし、トンネル内部のような制約された空間で、しか
も、暗視野ではトランシェット等の肉視観測機器の使用
は不利である。
ために路線測量が必要である。この種の路線測量にはト
ランシェットを用いたトラバース測量のほかに、赤外
線、超音波等を用いた電子工学的測量が適用される。し
かし、トンネル内部のような制約された空間で、しか
も、暗視野ではトランシェット等の肉視観測機器の使用
は不利である。
そこで、近年、測定、測量の分野で適用されつつあるレ
ーザー光の利用によって飛躍的に測定精度の向上が期待
できるようになった。
ーザー光の利用によって飛躍的に測定精度の向上が期待
できるようになった。
通常、レーザー光を用いた位置測定装置は、路線の基準
点にレーザー光源をすえ付け、レーザー光の投射を受け
るターゲットを路線に沿って移動させてなる。ターゲッ
トが受けるレーザー光の受光位置変化を解析することで
相対位置、つまり、ターゲットの位置変化等を認識する
ようにしていた。この種の従来装置としては、特開昭58
−5609号、特開昭57−63415号、特開昭57−96213号、特
開昭56−104209号がある。
点にレーザー光源をすえ付け、レーザー光の投射を受け
るターゲットを路線に沿って移動させてなる。ターゲッ
トが受けるレーザー光の受光位置変化を解析することで
相対位置、つまり、ターゲットの位置変化等を認識する
ようにしていた。この種の従来装置としては、特開昭58
−5609号、特開昭57−63415号、特開昭57−96213号、特
開昭56−104209号がある。
上記公開公報に開示された技術のいずれも、レーザー光
源とターゲットが分離しているので、それらの距離が変
動し、その距離を測定するためには別に測距手段を必要
とし、測距手段による測定誤差を招来しやすく、また、
湧水、塵埃等が発生する条件下では、繊細な電子機器を
損傷しやすい。さらに、路線の曲率が大きい場合や短距
離間で線路方向が変則的に変化する場合、従来の各種方
法による測量では基準点の更新（盛り替え）等を頻雑に
行なう必要があった。この基準点の盛り替えに伴ない煩
雑な手間と多大な作業時間が要求されるばかりでなく、
盛り替え時に不可避的に生ずる誤差が累積されて精度の
低下が著しくなる等の欠点があった。
源とターゲットが分離しているので、それらの距離が変
動し、その距離を測定するためには別に測距手段を必要
とし、測距手段による測定誤差を招来しやすく、また、
湧水、塵埃等が発生する条件下では、繊細な電子機器を
損傷しやすい。さらに、路線の曲率が大きい場合や短距
離間で線路方向が変則的に変化する場合、従来の各種方
法による測量では基準点の更新（盛り替え）等を頻雑に
行なう必要があった。この基準点の盛り替えに伴ない煩
雑な手間と多大な作業時間が要求されるばかりでなく、
盛り替え時に不可避的に生ずる誤差が累積されて精度の
低下が著しくなる等の欠点があった。
しかして、本発明は上記実情に鑑みてなされたものであ
って、その目的とするところは、測量対象となる路線に
沿って移動させるだけの簡単な操作で、しかも測距手段
を必要とせずに、線路の曲がり乃至方向を高精度で自動
測定できると共に、トンネル内のように湿潤乃至ほこり
っぽい環境の悪条件下でも機器を損傷させることなく安
定した性能を維持することが可能な、レーザーを用いた
位置測定装置を提供することにある。
って、その目的とするところは、測量対象となる路線に
沿って移動させるだけの簡単な操作で、しかも測距手段
を必要とせずに、線路の曲がり乃至方向を高精度で自動
測定できると共に、トンネル内のように湿潤乃至ほこり
っぽい環境の悪条件下でも機器を損傷させることなく安
定した性能を維持することが可能な、レーザーを用いた
位置測定装置を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明の位置測定装置は、レ
ーザー光を受光するスクリーン受光板とこのスクリーン
受光板上のレーザー光スポット位置を検出する撮像装置
とを内蔵した密閉状態の案内筒と、上記レーザー光を照
射するレーザー発振器を内蔵した密閉状態の移動筒と、
この移動筒と上記案内筒とを連結するとともに上記案内
筒を上記移動筒に対して上記レーザー発振器から上記ス
クリーン受光板までの距離を一定に保ちつつ上下左右全
方向に揺動可能とする継手部と、この継手部内に介在さ
れたシールリングとを備えたものである。
ーザー光を受光するスクリーン受光板とこのスクリーン
受光板上のレーザー光スポット位置を検出する撮像装置
とを内蔵した密閉状態の案内筒と、上記レーザー光を照
射するレーザー発振器を内蔵した密閉状態の移動筒と、
この移動筒と上記案内筒とを連結するとともに上記案内
筒を上記移動筒に対して上記レーザー発振器から上記ス
クリーン受光板までの距離を一定に保ちつつ上下左右全
方向に揺動可能とする継手部と、この継手部内に介在さ
れたシールリングとを備えたものである。
移動筒と案内筒を測定対象路線に沿って移動させ、移動
筒から照射されるレーザー光をスクリーン受光板で受光
し、受光板上のレーザースポット位置を検出することで
スクリーン受光板と上記移動筒に対する案内筒の方向乃
至角度を高精度に認識することができる。移動筒と案内
筒とを連結する継手部内にシールリングを介在させるこ
とで水気乃至塵埃等から内部構造を保護できる。
筒から照射されるレーザー光をスクリーン受光板で受光
し、受光板上のレーザースポット位置を検出することで
スクリーン受光板と上記移動筒に対する案内筒の方向乃
至角度を高精度に認識することができる。移動筒と案内
筒とを連結する継手部内にシールリングを介在させるこ
とで水気乃至塵埃等から内部構造を保護できる。
図面第１図は本発明の位置測定装置の一実施例の部分欠
載斜視図、第２図は同じくその概略断面図、第３図は同
装置による測量の原理を説明する概略図である。
載斜視図、第２図は同じくその概略断面図、第３図は同
装置による測量の原理を説明する概略図である。
図中、１は移動筒である。この移動筒１は測量対象路線
に沿って移動する。例えば、掘削機（図示せず）に固設
されるか、或いは、台車等の自走手段に取り付けられ
る。移動筒１は略々密閉状態の保持容体２の内部に。出
力開口３′からレーザー光ｂを放出するレーザー発振器
３を設けて成る。レーザー発振駆動システムは保持容体
２に内蔵してもよく、また、外部に設けて電気接続を採
るようにしてもよい。レーザー発振器３を駆動すること
で、容体２の前面からレーザー光ｂが前方に照射され
る。
に沿って移動する。例えば、掘削機（図示せず）に固設
されるか、或いは、台車等の自走手段に取り付けられ
る。移動筒１は略々密閉状態の保持容体２の内部に。出
力開口３′からレーザー光ｂを放出するレーザー発振器
３を設けて成る。レーザー発振駆動システムは保持容体
２に内蔵してもよく、また、外部に設けて電気接続を採
るようにしてもよい。レーザー発振器３を駆動すること
で、容体２の前面からレーザー光ｂが前方に照射され
る。
４はレーザー光案内筒である。このレーザー光案内筒４
は後端を上記移動筒１に図示するように被せて継手部
４′を設けて揺動自在に取り付けている。案内筒４と移
動筒１との継手部４′にはシールリング５を介在させ、
気密乃至水密構造にする。また、このシールリング５を
ユニバーサル継手手段として、移動筒１に対して案内筒
４を上下左右全方向に揺動自在になっている。案内筒４
の内部には半光透過性材料より成るスクリーン受光板６
及び撮像装置７を設けている。スクリーン受光板６はレ
ーザー発振器３から一定距離離間して位置し、案内筒４
が移動筒１に対して揺動回転してもレーザー発振器３か
ら受光板６までのレーザー照射距離が等しくなるように
設定する。レーザー発振器３から受光板６までに距離を
特に限定するものではないが、実用的には約1.5m程度が
好ましい。また、上記撮像装置としてはCCD等の固体撮
像素子を利用したものが小型で安定した性能を期待でき
るので好ましいが、とりわけこれに限るものではない。
は後端を上記移動筒１に図示するように被せて継手部
４′を設けて揺動自在に取り付けている。案内筒４と移
動筒１との継手部４′にはシールリング５を介在させ、
気密乃至水密構造にする。また、このシールリング５を
ユニバーサル継手手段として、移動筒１に対して案内筒
４を上下左右全方向に揺動自在になっている。案内筒４
の内部には半光透過性材料より成るスクリーン受光板６
及び撮像装置７を設けている。スクリーン受光板６はレ
ーザー発振器３から一定距離離間して位置し、案内筒４
が移動筒１に対して揺動回転してもレーザー発振器３か
ら受光板６までのレーザー照射距離が等しくなるように
設定する。レーザー発振器３から受光板６までに距離を
特に限定するものではないが、実用的には約1.5m程度が
好ましい。また、上記撮像装置としてはCCD等の固体撮
像素子を利用したものが小型で安定した性能を期待でき
るので好ましいが、とりわけこれに限るものではない。
８は、受光板６上に現われるレーザースポットＳの位置
を撮像装置７で検出して、移動筒１に対する案内筒４の
相対角度及び累積値を演算するコンピュータ等の演算処
理装置である。
を撮像装置７で検出して、移動筒１に対する案内筒４の
相対角度及び累積値を演算するコンピュータ等の演算処
理装置である。
９は演算処理装置８の演算結果を出力するCRT、プリン
タ、記憶装置を含む出力装置である。
タ、記憶装置を含む出力装置である。
次に、上記構成の位置測定装置の作用について説明す
る。
る。
一例として第３図に示す路線Ｒの測量を実行する場合を
想定して説明する。測量の開始に際して移動筒１のレー
ザー発振器３の例えばレーザー出力開口３′を基準点と
して路線上の始点P0に位置づける。次に、案内筒４内の
受光板６の中心点を路線の鉛直上方に位置づける。この
時、撮像装置７によって受光板６上のレーザースポット
Ｓを撮像し、スポットＳの水平位置を演算処理装置８で
演算する。
想定して説明する。測量の開始に際して移動筒１のレー
ザー発振器３の例えばレーザー出力開口３′を基準点と
して路線上の始点P0に位置づける。次に、案内筒４内の
受光板６の中心点を路線の鉛直上方に位置づける。この
時、撮像装置７によって受光板６上のレーザースポット
Ｓを撮像し、スポットＳの水平位置を演算処理装置８で
演算する。
スポットＳが受光板６の中心点に位置しておれば、移動
筒１と案内筒４が一直線に配していることが分かる。つ
まり、このことは、路線Ｒ上のP1点が始点P0で設定した
基準方向線上にあると見なせる。そこで、移動筒１のレ
ーザー出力開口３′をP1点上に位置するように移動筒１
を移動させる。同時に、受光板６の中心点をP2点に一致
させる。このP2点はP1点から案内筒４の有効長さＬだけ
離れたところに位置した路線上の点である。この状態で
上述と同様に撮像装置７によって受光板６上のレーザー
スポットＳを検出しその位置を求める。
筒１と案内筒４が一直線に配していることが分かる。つ
まり、このことは、路線Ｒ上のP1点が始点P0で設定した
基準方向線上にあると見なせる。そこで、移動筒１のレ
ーザー出力開口３′をP1点上に位置するように移動筒１
を移動させる。同時に、受光板６の中心点をP2点に一致
させる。このP2点はP1点から案内筒４の有効長さＬだけ
離れたところに位置した路線上の点である。この状態で
上述と同様に撮像装置７によって受光板６上のレーザー
スポットＳを検出しその位置を求める。
路線が曲率を持っていると受光板６の中心からスポット
Ｓはずれる。たとえば、第２図の鎖線で示した状態でス
ポットＳが受光板６の中心０からΔＴだけずれが認めら
れたとする。この場合、移動筒１の基準方向ｄに対する
案内筒４の傾き角度θは次式で求めることができる。
Ｓはずれる。たとえば、第２図の鎖線で示した状態でス
ポットＳが受光板６の中心０からΔＴだけずれが認めら
れたとする。この場合、移動筒１の基準方向ｄに対する
案内筒４の傾き角度θは次式で求めることができる。
tanθ＝ΔT/L これによって、P1点に対するP2点の方向及び位置も認識
できる。従って、上述と同じ方法で、移動筒１をP2点に
まで移動させ、且つ、受光板６を対応する路線上の点に
中心を一致させて、方向及び位置検出し、P0点及びP1点
での測量データを累積していくことで路線軌跡の上下左
右方向の変化が正確に認識できる。この場合、案内筒４
の有効長さＬは一定であるから、何ら測距手段を必要と
せず、そのような測距手段による測定誤差も生じない。
できる。従って、上述と同じ方法で、移動筒１をP2点に
まで移動させ、且つ、受光板６を対応する路線上の点に
中心を一致させて、方向及び位置検出し、P0点及びP1点
での測量データを累積していくことで路線軌跡の上下左
右方向の変化が正確に認識できる。この場合、案内筒４
の有効長さＬは一定であるから、何ら測距手段を必要と
せず、そのような測距手段による測定誤差も生じない。
上記実施例では測量点を案内筒４の有効長さＬ毎に設定
したが、移動筒１の移動長さを随時検知できるようにす
れば施工路線の変化をより細密に認識できる。従って、
路線に沿って軌道を敷設しながら移動筒１と案内筒４を
独立にした案内手段、例えば台車、シールドマシン等に
載置して、案内手段の移動距離を連続的に検出すれば、
施工路線の方向の変化を連続的に認識することも可能で
ある。これらの測量データはCRT或いはプリンタ等に出
力すれば測量結果の判定に有用であり、また、記録保管
にも適する。
したが、移動筒１の移動長さを随時検知できるようにす
れば施工路線の変化をより細密に認識できる。従って、
路線に沿って軌道を敷設しながら移動筒１と案内筒４を
独立にした案内手段、例えば台車、シールドマシン等に
載置して、案内手段の移動距離を連続的に検出すれば、
施工路線の方向の変化を連続的に認識することも可能で
ある。これらの測量データはCRT或いはプリンタ等に出
力すれば測量結果の判定に有用であり、また、記録保管
にも適する。
移動筒１と案内筒４の接続部分にシールリング等のシー
ル部材５を設けているため、装置内部へ水気乃至塵埃が
入り込むことがないため、レーザー発振器及び撮像装置
に悪い影響を及ぼす因子を排除できる。
ル部材５を設けているため、装置内部へ水気乃至塵埃が
入り込むことがないため、レーザー発振器及び撮像装置
に悪い影響を及ぼす因子を排除できる。
上記実施例では、撮像装置７をレーザー照射方向に対し
て、受光板６の後方に設置しているが、第４図に示すよ
うに光非透過性の受光板６′の手前に撮像装置７′を位
置づけてもよい。この場合、レーザー光ｂの直進を妨げ
ないように僅かに下方に位置づければよく、これによる
と、装置の全長を短くすることができる。
て、受光板６の後方に設置しているが、第４図に示すよ
うに光非透過性の受光板６′の手前に撮像装置７′を位
置づけてもよい。この場合、レーザー光ｂの直進を妨げ
ないように僅かに下方に位置づければよく、これによる
と、装置の全長を短くすることができる。
（６）発明の効果 以上説明したように、本発明によれば、移動筒を路線に
沿って逐次移させながら、移動筒に水平揺動可能に取り
付けられた案内筒の内部の受光板に照射されるスポット
の位置を検出するだけで、測距手段を必要とせずに、路
線の曲がり乃至方向を高精度、且つ、簡単に測定でき、
測量の自動化にも対応できる。また、移動筒及び案内筒
の内部には水密及び気密が保たれているため、湧水乃至
塵埃等に苛まれるトンネル等の悪環境条件下でも機器に
損傷を与えることもなく、安定した測量が期待できる。
更に、案内筒の後端を移動筒に被せたた継手部にシール
リングを介在させる簡単な構造で、上下左右全方向へ揺
動させることができるうえ、小型軽量に構成できるの
で、空間的な制約のある狭い場所でも手軽に扱える等の
利点がある。
沿って逐次移させながら、移動筒に水平揺動可能に取り
付けられた案内筒の内部の受光板に照射されるスポット
の位置を検出するだけで、測距手段を必要とせずに、路
線の曲がり乃至方向を高精度、且つ、簡単に測定でき、
測量の自動化にも対応できる。また、移動筒及び案内筒
の内部には水密及び気密が保たれているため、湧水乃至
塵埃等に苛まれるトンネル等の悪環境条件下でも機器に
損傷を与えることもなく、安定した測量が期待できる。
更に、案内筒の後端を移動筒に被せたた継手部にシール
リングを介在させる簡単な構造で、上下左右全方向へ揺
動させることができるうえ、小型軽量に構成できるの
で、空間的な制約のある狭い場所でも手軽に扱える等の
利点がある。
第１図乃至第３図は本発明の位置測定装置の一実施例を
示し、第１図は部分欠載斜視図、第２図は同概略断面
図、第３図は測量の原理を説明する概略図、第４図は他
の実施例の概略側面図である。 １……移動筒 ３……レーザー発振器 ４……案内筒 ４′……継手部 ５……シールリング ６、６′……スクリーン受光板 ７、７′……撮像装置
示し、第１図は部分欠載斜視図、第２図は同概略断面
図、第３図は測量の原理を説明する概略図、第４図は他
の実施例の概略側面図である。 １……移動筒 ３……レーザー発振器 ４……案内筒 ４′……継手部 ５……シールリング ６、６′……スクリーン受光板 ７、７′……撮像装置
Claims (3)
- 【請求項１】レーザー光を受光するスクリーン受光板と
このスクリーン受光板上のレーザー光スポット位置を検
出する撮像装置とを内蔵した密閉状態の案内筒と、上記
レーザー光を照射するレーザー発振器を内蔵した密閉状
態の移動筒と、この移動筒と上記案内筒とを連結すると
ともに上記案内筒を上記移動筒に対して上記レーザー発
振器から上記スクリーン受光板までの距離を一定に保ち
つつ上下左右全方向に揺動可能とする継手部と、この継
手部内に介在されたシールリングとを備えた位置測定装
置。 - 【請求項２】スクリーン受光板を光半透過性材料で形成
し、該スクリーン受光板の後方に該撮像装置を配設した
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の位置測定
装置。 - 【請求項３】スクリーン受光板の手前に該撮像装置を配
設したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の位
置測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59100315A JPH0723851B2 (ja) | 1984-05-18 | 1984-05-18 | 位置測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59100315A JPH0723851B2 (ja) | 1984-05-18 | 1984-05-18 | 位置測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60243508A JPS60243508A (ja) | 1985-12-03 |
| JPH0723851B2 true JPH0723851B2 (ja) | 1995-03-15 |
Family
ID=14270744
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59100315A Expired - Fee Related JPH0723851B2 (ja) | 1984-05-18 | 1984-05-18 | 位置測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0723851B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2555095B2 (ja) * | 1987-09-22 | 1996-11-20 | マック株式会社 | 測量装置 |
| US4904081A (en) * | 1987-11-24 | 1990-02-27 | Kenji Miyahara | Surveying apparatus |
| JPH02118811U (ja) * | 1989-03-09 | 1990-09-25 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS585609A (ja) * | 1981-07-02 | 1983-01-13 | Mc Kk | ビデオ信号解析装置及び該装置を利用したトンネル掘進方法 |
| JPS5972015A (ja) * | 1982-10-19 | 1984-04-23 | Nippon Steel Corp | 掘進方位傾斜連続監視装置 |
-
1984
- 1984-05-18 JP JP59100315A patent/JPH0723851B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60243508A (ja) | 1985-12-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |