JPH11217845A - 濁水中での水中バックホウ側面形状監視装置 - Google Patents

濁水中での水中バックホウ側面形状監視装置

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JPH11217845A
JPH11217845A JP2107898A JP2107898A JPH11217845A JP H11217845 A JPH11217845 A JP H11217845A JP 2107898 A JP2107898 A JP 2107898A JP 2107898 A JP2107898 A JP 2107898A JP H11217845 A JPH11217845 A JP H11217845A
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JP
Japan
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backhoe
submerged
lvs
underwater
optical fiber
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Pending
Application number
JP2107898A
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English (en)
Inventor
Yoshiaki Takahashi
義明 高橋
Satoshi Ueda
聡 上田
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IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
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Publication date
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Publication of JPH11217845A publication Critical patent/JPH11217845A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/36Component parts
    • E02F3/42Drives for dippers, buckets, dipper-arms or bucket-arms
    • E02F3/43Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations
    • E02F3/435Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for dipper-arms, backhoes or the like
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/26Indicating devices
    • E02F9/264Sensors and their calibration for indicating the position of the work tool

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Processing Or Creating Images (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 センサーとして可動部がなく水中バックホウ
の側面形状を監視できる濁水中での水中バックホウ側面
形状監視装置を提供する。 【解決手段】 濁水中で水中バックホウ10の側面形状
を監視する濁水中での水中バックホウ監視装置におい
て、バックホウ10のブーム13,14やバケット15
の可動部に反射板25を設け、反射板25に対向した可
動部の支持部側に、光ファイバ20aからのレーザーを
照射すると共に反射光を光ファイバ20bに取り込むL
VS端末21を設け、LVS端末21より取り込んだ反
射板25の高さHから支持部に対する可動部の角度αを
求めると共にその角度αから水中バックホウ10の側面
形状を表示するようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、水中バックホウを
支援船から遠隔操縦する無人運転システムにおける濁水
中での水中バックホウ側面形状監視装置に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】近年、海底や河底等の水底を掘削した
り、捨石を行って埋め立てたりする水底の均し作業を、
水中バックホウを遠隔操縦することによって行うように
する技術の研究,開発が進められている。
【0003】本出願人は、先に特願平9−309472
号(発明の名称;水中作業機械の遠隔操縦装置)にて、
水面近くから放射したマルチナロービームにて水底の3
次元ワイヤメッシュ画像を作成すると共に水中バックホ
ウに搭載した水中レーザーテレビを用いたLVS(Lase
r Viewing System)により水底をモニターし、そのワイ
ヤメッシュ画像とモニター画面とを見ながら水中バック
ホウを遠隔操縦することを提案した。
【0004】この水中バックホウの無人運転は、濁水中
でも側面形状の監視ができることが不可欠である。
【0005】この水中バックホウの姿勢(側面形状)を
監視するには、バケットやブームの相対角度を検出して
行うが、バックホウが濁水中にあるため水中カメラで直
接見ることができないため、バケットやブームを駆動す
る油圧シリンダーの長さをポテンショメータ等で計測
し、これを支援船上にA/Dコンバータを介してディジ
タル信号に変換し、その油圧シリンダー長さからバック
ホウの各部の相対角度を割り出して姿勢を監視する方法
が考えられる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このポ
テンショメータ等計測に可動部分があること、及び信号
線並びにA/Dコンバータ等、センサー機構に部品数が
多く、故障等の原因となることが考えられる。
【0007】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、センサーとして可動部がなく水中バックホウの側面
形状を監視できる濁水中での水中バックホウ側面形状監
視装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1の発明は、濁水中で水中バックホウの側面
形状を監視する濁水中での水中バックホウ監視装置にお
いて、バックホウのブームやバケットの可動部に反射板
を設け、反射板に対向した可動部の支持部側に、光ファ
イバからのレーザーを照射すると共に反射光を光ファイ
バに取り込むLVS端末を設け、LVS端末より取り込
んだ反射板の高さから支持部に対する可動部の角度を求
めると共にその角度から水中バックホウの側面形状を表
示するようにしたものである。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適一実施の形態
を添付図面に基づいて詳述する。
【0010】図1において、10は、水中バックホウ
で、海底を走行するための無限軌道帯11と、無限軌道
帯11上に回転自在に設けられた本体12と、その本体
12に俯仰自在な第1ブーム13と、その第1ブーム1
3の先端に屈曲自在に設けられた第2ブーム14と、そ
の第2ブーム14の先端に屈曲自在に設けられたバッケ
ット15とからなり、第1ブーム13が、第1シリンダ
16で俯仰自在にされ、第2ブーム14が第2シリンダ
17で屈曲自在にされ、さらにバケット15が第3シリ
ンダ18で上下に回動するようになっている。これらシ
リンダ16,17,18及び無限軌道帯11,本体12
の駆動は、図には示していないが、海上の支援船から遠
隔操作で操縦できるようになっている。
【0011】この遠隔操作の際に、所要の個所を見るこ
とができるように、水中バックホウ10に、レーザー照
射用と映像用の一対の光ファイバ201 ,202 ,…2
0n-1 ,20n の端末の対からなるLVS端末211 ,
212 ,…21n-1 ,21nが設けられ、そのファイバ
201 ,202 ,…20n-1 ,20n が、本体12に設
けた接続装置22に接続され、その接続装置22より、
光ファイバーケーブル23を介して支援船内のパルスレ
ーザを用いたレンジゲートカメラとモニター(図示せ
ず)で、各LVS端末211 ,212 ,…21n-1 ,2
1n からの像を監視できるようになっている。
【0012】接続装置22は、光ファイバーケーブル2
3からの数nsのパルスレーザーをレーザー照射用の光
ファイバ201 ,202 ,…20n-1 ,20n のいずれ
かに切り換えて入射して、そのLVS端末211 ,21
2 ,…21n からレーザー光を出射し、また同時に切り
換えたレーザー照射用と対をなす映像用の光ファイバ2
01 ,202 ,…20n-1 ,20n を切り換えて光ファ
イバケーブル23と接続し、LVS端末211 ,212
,…21n-1 ,21n のいずれからか出射されたレー
ザー光の反射光をそのLVS端末211 ,212 ,…2
1n-1 ,21n から取り込み、光ファイバケーブル23
を介してその像を支援船側に送るようになっている。
【0013】このLVS端末211 ,212 ,…21n-
1 ,21n の内、水中バックホウ10の側面形状を計測
する可動部に反射板25を設け、その反射板25と対向
する支持部側にLVS端末21を設ける。すなわち第1
ブーム13の角度を検出するには、支持部側である本体
12にLVS端末211 を設け、そのレーザー出射方向
の第1ブーム13の可動部に反射板251 を設け、また
同様に第2ブーム14の角度を検出するには、第1ブー
ム13の先端近くにLVS端末212 を設け、第2ブー
ム14の後端に反射板252 を設け、さらに第2ブーム
14の先端近くにLVS端末213 を設け、バッケット
15に反射板253 を設けて各LVS端末21からパル
スレーザーを反射板25に向けて出射し、その反射板2
5の像をLVS端末21から取り込んで、接続装置22
より光ファイバケーブル23を介して支援船側に送るよ
うになっている。
【0014】このLVS端末21は、図2(a)、図2
(b)に示すように光ファイバ20が、レーザー照射用
光ファイバ20aと映像用光ファイバ20bとからな
り、レーザー照射用光ファイバ20aの端末Pi からパ
ルスレーザーを出射し、反射板25からの反射光を、映
像用光ファイバ20bのボア端末Bi から取り込むもの
で、反射板25は所定の長さLのものを予め設けてお
き、LVS端末21より取り込んだ反射板25の像の高
さHを画像処理装置などで求めることで、その角度αを
求めるもので、これを各可動部分で行うことでバックホ
ウ10の側面形状を、船上オペレーターがモニター上で
CG(コンピュータ グラフィック)の助けを借りて目
によって認識することができる。LVS端末21は数n
sのパルスレーザーであり濁水中でも良好な解像度が得
られる。
【0015】この角度αを求めるには、撮影された反射
板25の高さHと角度αの関係をキャリブレーションを
行って予め求めておく。すなわち、図3(a),
(b),(c)に示すように反射板25の高さH1 のと
きには角度α1 、高さH2 のときには角度α2 、高さH
3 のときには角度α3 を予め測定して割り当てておき、
撮影した高さHから角度αを求め、この角度αを基にし
て、水中バックホウの側面形状をモニターで表示するこ
とが可能となる。
【0016】図4は、水中バックホウ10の各可動部の
角度を検出して船上のモニター30で表示する装置を示
したもので、パルスレーザ照射兼撮像装置31からのパ
ルスレーザーが、光ファイバケーブル23、接続装置2
2を介していずれかの光ファイバ201 ,202 ,…2
0n-1 ,20n のレーザ照射側光ファイバ20aに入射
され、その端末Pi より出射され、その反射光がボア端
末Bi より取り込まれ映像用光ファイバ20bより接続
装置22、光ファイバケーブル23を介してパルスレー
ザ照射兼撮像装置31に入力され、その像が画像処理装
置32にて画像処理にて各部の反射板25の高さHより
角度αが検出される。
【0017】水中バックホウ10のブーム13,14の
長さとバケット15の形状は予め判っているため、各角
度αに基づいて、モニター30に水中バックホウ10の
側面形状を簡単に表示できる。
【0018】この際、接続装置22は、いずれかの光フ
ァイバ201 ,202 ,…20n-1,20n と光ファイ
バケーブル23とを、支援船側で切換え接続するように
することで、一台のパルスレーザ照射兼撮像装置31で
多数個所を観察することができる。
【0019】また、上述したように、支援船には、マル
チナロービームにて水底の3次元ワイヤメッシュ画像が
作成されるため、図5に示すように、モニター30の画
像を切り替えて、水底の3次元ワイヤメッシュ画像に水
中バックホウの画像を表示することができる。
【0020】先ず、図5(a)は、モニター30に表示
した水底の3次元ワイヤメッシュ画像31であり、その
画像31に水中バックホウ10の位置Oを表示したもの
である。このワイヤメッシュの間隔は、数m間隔に設定
され、その画像31より水底の地形とその大きさをモニ
ター30上で判り、例えば水底を均すにはどの部分をバ
ックホウ10で均せばよいかが判別できる。
【0021】図5(b)は、各LVS端末21で撮像し
た反射板23の像(或いは水中バックホウの前後と両側
の水底を撮像した画像)であり、画像処理によりかつC
Gによって図5(c)に示すように水底35の状態に応
じて水中バックホウ10の側面形状を表示できる。これ
により、水中バックホウ10での操作が容易にできる。
【0022】また、図5(d)に示すように、水中バッ
クホウ10の平面図36を表示したり、或いは図5
(a)のワイヤメッシュ画像31から、図5(e)に示
すように水中バックホウ10の車幅方向と水底の断面3
8が表示できるするようにする。
【0023】さらに、この水中バックホウ10の前後や
両側にはLVS端末21が設けてあり、その水底35を
直接観察できるため、側面形状と併せて、モニター30
で切り替えて表示するようにする。
【0024】このようにモニター30に画像を切り替え
て表示することで、水底での水中バックホウの姿勢が監
視できると共に水底を直接監視でき、水底での進路方向
の操作や状況に応じた各ブーム13,14やバケット1
5の無人操作が可能となる。
【0025】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、可動部の
ないセンサーとなり、ブーム相互間などの角度を検出す
ることで水中バックホウの側面形状を監視することが可
能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態を示す概略図である。
【図2】図1のバケット部分の詳細を示す図である。
【図3】本発明において、反射板の画像より角度を求め
るための説明図である。
【図4】本発明において、水中バックホウの側面形状を
監視する装置の概略を示す図である。
【図5】図4でモニターする画像の例を示す図である。
【符号の説明】 10 水中バックホウ 13 第1ブーム 14 第2ブーム 15 バケット 20 光ファイバ 21 LVS端末 25 反射板

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 濁水中で水中バックホウの側面形状を監
    視する濁水中での水中バックホウ監視装置において、バ
    ックホウのブームやバケットの可動部に反射板を設け、
    反射板に対向した可動部の支持部側に、光ファイバから
    のレーザーを照射すると共に反射光を光ファイバに取り
    込むLVS端末を設け、LVS端末より取り込んだ反射
    板の高さから支持部に対する可動部の角度を求めると共
    にその角度から水中バックホウの側面形状を表示するこ
    とを特徴とする濁水中での水中バックホウ側面形状監視
    装置。
JP2107898A 1998-02-02 1998-02-02 濁水中での水中バックホウ側面形状監視装置 Pending JPH11217845A (ja)

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JPH11217845A true JPH11217845A (ja) 1999-08-10

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008020426A (ja) * 2006-07-11 2008-01-31 Teikoku Sekkei Jimusho:Kk 車載型遠隔点検装置
JP2009249910A (ja) * 2008-04-07 2009-10-29 Taisei Corp 制限バリアの構築方法および構造物の構築方法
JP2019031909A (ja) * 2018-12-04 2019-02-28 住友建機株式会社 ショベル

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008020426A (ja) * 2006-07-11 2008-01-31 Teikoku Sekkei Jimusho:Kk 車載型遠隔点検装置
JP2009249910A (ja) * 2008-04-07 2009-10-29 Taisei Corp 制限バリアの構築方法および構造物の構築方法
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