JPH11344336A

JPH11344336A - 遠隔測量システム

Info

Publication number: JPH11344336A
Application number: JP15121398A
Authority: JP
Inventors: Yasuki Asanuma; 廉樹浅沼; Toshio Mori; 利夫森
Original assignee: Fujita Corp
Current assignee: Fujita Corp
Priority date: 1998-06-01
Filing date: 1998-06-01
Publication date: 1999-12-14

Abstract

(57)【要約】【課題】測量時間を大幅に低減し、測量器を直接操作
する人手を極力なくすことができる遠隔測量システムを
提供する。【解決手段】遠隔測量システム１０は、トンネル１２
内の運搬車両１４に搭載された測量器３０、地上の管理
事務所２０に設けられた走行操作装置２２、表示装置２
４、遠隔操作装置２６、測量制御装置２８などを含む。
測量器３０と、表示装置２４、遠隔操作装置２６及び測
量制御装置２８とは、無線機３２Ａ乃至３２Ｃ、３６Ａ
乃至３６Ｃ、ケーブル３８で接続されている。測量器３
０の接眼レンズには視準カメラが取り付けられている。
視準カメラは、視準光学系で結像された像を撮影して画
像信号を表示装置２４へ入力する。測量器３０は遠隔操
作装置２６から入力される視準方向用制御信号と焦点調
整用制御信号に基づいて視準方向と視準光学系の焦点が
調整される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は測量器から離れた場
所から測量器の動作を遠隔制御する遠隔測量システムに
関する。

【０００２】

【従来の技術】列車や自動車が走行するトンネル、ある
いは電話線や電力線を敷設したり上下水道を構築するた
めの都市トンネルの掘削等にシールド工法が広く用いら
れている。この工法で正しい方向にトンネルを掘削する
ためには、シールドマシンの方向を正確に設定すること
が重要である。

【０００３】そのため、従来よりシールドマシン上の複
数箇所の位置を測量器により測定してシールドマシンの
位置及び方向を確認し、必要に応じてシールドマシンの
方向を修正するという作業を行っていた。測量器により
測量を行う場合には、シールドマシンで掘削を行ってい
るトンネルの先頭部まで測量器を運搬して測量を行う
が、この測量作業は、トンネル内部の掘削場所に近いた
め、安全と作業環境を配慮してなるべく人手がかからな
いように行うことが好ましい。したがって、測量器をト
ンネル内部に設置するとともに、この測量器を遠隔操作
する遠隔操作装置を地上に設置し、地上側の遠隔操作装
置を操作することによって、測量器による測量を行う遠
隔測量システムが提供されている。この種の遠隔測量シ
ステムでは、上記遠隔操作装置によって、測量器による
測量動作（測距、測角）と、測量器で視準すべき測量対
象物（シールドマシンに設けられたターゲット）に測量
器の視準方向を合致させる動作とを遠隔制御することが
できるように構成されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した測量器の測量
動作と視準方向を遠隔制御する遠隔測量システムでは、
測量器の視準光学系で結像された像が遠隔操作装置側で
表示されるようになっていないのが現状である。このた
め、遠隔操作による測量器の視準方向の位置決めは大ま
かにしかできないので、作業者が測量器を直接操作して
視準方向の細かい位置決めを行うか、測量器が具備する
サーチ機能（測量器自身が所定の角度範囲内でターゲッ
トを探し、そのターゲットに測量器の視準方向を自動的
に位置決めする機能）を用いている。前者の場合には、
作業者がいちいち測量器の設置場所に出向かなくてはな
らず、手間と時間がかかる問題がある。また、後者の場
合には、遠隔操作による測量器の視準方向の位置決めが
大まかであるため、サーチ機能による視準方向の位置決
めに長時間を要する問題がある。また、測量器の視準光
学系の焦点合わせは手動で行うため、作業者がいちいち
測量器の設置場所に出向かなくてはならず、手間と時間
がかかる問題がある。本発明は前記事情に鑑み案出され
たものであって、本発明の目的は、測量器による測量時
間を大幅に低減するとともに、測量器を直接操作する人
手を極力なくすことができる遠隔測量システムを提供す
ることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
本発明は、測量器と、前記測量器の測量動作を遠隔制御
する測量制御装置と、前記測量器の視準方向を遠隔操作
する遠隔操作装置とを備える遠隔測量システムにおい
て、視準カメラと、表示装置と、焦点調整機構と、焦点
操作手段とを備え、前記視準カメラは、前記測量器に設
けられ、該測量器の視準光学系で結像された像を撮影し
て画像信号を出力するように構成され、前記表示装置は
前記画像信号に基づいてモニタ画像を表示するように構
成され、前記焦点調整機構は、前記測量器に設けられ、
前記焦点操作手段から入力される制御信号に基づいて前
記視準光学系の焦点調整を行うように構成され、前記焦
点操作手段は、操作部材を有し、該操作部材の操作に基
づいて前記制御信号を生成して前記焦点調整機構に入力
するように構成されていることを特徴とする。また、本
発明は、前記遠隔操作装置が前記表示装置と前記焦点操
作手段を備えることを特徴とする。また、本発明は、前
記画像信号が無線回線及び有線回線の一方または双方を
有する信号伝達手段によって前記表示装置に伝達される
ことを特徴とする。また、本発明は、前記制御信号が無
線回線及び有線回線の一方または双方を有する信号伝達
手段によって前記焦点調整機構に伝達されることを特徴
とする。また、本発明は、前記焦点調整機構が前記視準
光学系の焦点合わせリングに設けられた第１ギアと、前
記第１ギアに噛合する第２ギアと、前記第２ギアに正逆
方向の回転駆動力を伝達可能に設けられたモータとを備
えることを特徴とする。また、本発明は、前記操作部材
が傾動操作されるスナップスイッチで構成され、前記焦
点操作手段は前記スナップスイッチの傾動方向に対応し
て前記モータの回転方向が切り換わるように前記制御信
号を生成することを特徴とする。

【０００６】本発明では、測量器の視準光学系で結像さ
れた像が視準カメラによって撮影され、その撮影された
像がモニタ画像として表示装置で表示される。したがっ
て、このモニタ画像を視認しながら、遠隔操作装置によ
って、測量器の視準方向を遠隔操作することができる。
また、このモニタ画像を視認しながら、焦点操作手段の
操作部材を操作することで、焦点調整機構による視準光
学系の焦点調整を行うことができる。そして、視準方向
の位置決めと視準光学系の焦点合わせが完了した後、測
量制御装置によって測量器の測量動作を遠隔制御するこ
とができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明方法を装置とともに
図面を参照して説明する。図１は本発明に係る遠隔測量
システムの実施の形態を示す概略構成図、図２は同遠隔
測量システムの要部を示すブロック図、図３測量器の外
観斜視図、図４は測量器に設けられた焦点調整機構の概
略説明図、図５は遠隔操作装置の操作パネルの一部を示
す説明図である。

【０００８】まず、図１を参照して遠隔測量システムの
概略構成について説明する。この遠隔測量システム１０
は、トンネル１２内に配置された運搬車両１４、駆動用
車両１６、後方台車１８などを含み、さらに地上の管理
事務所２０に設けられた走行操作装置２２、表示装置
（テレビモニタ）２４、遠隔操作装置２６、パーソナル
コンピュータからなる測量制御装置２８などを含んでい
る。

【０００９】運搬車両１４は、測量器３０と無線機３２
Ａ、３２Ｂ、３２Ｃなどを搭載しており、レール３４上
に車輪を介してレール３６上に車輪を介して走行可能に
配置されている。

【００１０】駆動用車両１６は、その駆動手段としての
不図示のモータと無線機３２Ｄを備え、レール３４上に
車輪を介してレール３６上に車輪を介して走行可能に配
置されている。

【００１１】駆動用車両１６は運搬車両１４の後部に連
結されており、したがって、モータを無線機３２Ｄを通
じ走行操作装置２２から遠隔操作して駆動用車両１６を
走行させることができるようになっている。

【００１２】後方台車１８は、駆動用車両１６のさらに
後方に配置されている。この後方台車１８には、上述し
た無線機３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄとの間でそれ
ぞれ信号を授受する無線機３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ、３
６Ｄが搭載されている。また、無線機３６Ａ、３６Ｂ、
３６Ｃと管理事務所２０の表示装置２４、遠隔操作装置
２６及び測量制御装置２８とは、ケーブル（有線回線）
３８により接続されている。また、無線機３６Ｄと管理
事務所２０の走行操作装置２２とはケーブル（有線回
線）４０により接続されている。なお、後方台車１８
は、運搬車両１４の前方に配置されていてもかまわな
い。

【００１３】トンネル１２内の掘削点に設置されている
シールドマシン４２上には、２箇所あるいは３箇所にタ
ーゲット４４が取り付けられ、一方、トンネル１２内に
は異なる２箇所に測量の基準点４６が設けられている。

【００１４】次に、図３を参照して測量器３０の構成に
ついて説明する。測量器３０は、その正面側に視準光学
系を構成する不図示の対物レンズが設けられており、背
面側に視準光学系を構成する接眼レンズ３０１と、視準
光学系の焦点を調整するための焦点調整リング３０２と
が設けられている。接眼レンズ３０１には、その光軸上
に、例えばＣＣＤカメラなどから構成される視準カメラ
４８が取り付けられている。視準カメラ４８は、測量器
３０の視準光学系で結像された像を撮影して画像信号を
無線機３２Ａに入力するように構成されている。焦点調
整リング３０２の上方には、無線機３２Ｂから入力され
る焦点調整用制御信号に基づいて焦点調整リング３０２
を回転して視準光学系の焦点調整を行うように構成され
た焦点調整機構５０が配設されている。また、測量器３
０は、無線機３２Ｂから入力される視準方向用制御信号
に基づいて、その視準方向が移動制御されるように構成
されている。

【００１５】次に、図４を参照して焦点調整機構５０の
構成について説明する。焦点調整機構５０は、視準光学
系の焦点合わせリング３０２の外周面に設けられた第１
ギア３０３と、前記第１ギア３０３に噛合する第２ギア
５０１と、この第２ギア５０１に駆動軸が連結され、第
２ギア５０１に正逆方向の回転駆動力を伝達するモータ
５０２とを備えて構成されている。

【００１６】モータ５０２は、無線機３２Ｂから入力さ
れる焦点調整用制御信号に基づいて正逆方向に回転され
るように構成されており、例えばＤＣモータなどを使用
することができる。したがって、モータ５０２が正逆方
向に回転することで第２ギア５０１から第１ギア３０３
に回転駆動力が伝達され、焦点合わせリング３０２が正
逆方向に回転され、測量器３０の視準光学系の焦点調整
が行われるように構成されている。

【００１７】なお、リミットスイッチ５０３は、焦点合
わせリング３０２に突設された凸部３０４が当接するこ
とで作動するように焦点調整機構５０に配設されてい
る。このリミットスイッチ５０３が作動することでモー
タ５０２へ入力される駆動信号が停止され、モータ５０
２がそれ以上回転しないように構成されている。これ
は、焦点合わせリング３０２の回転が許容される所定量
（例えば１回転）以上回転することを防止するためであ
る。

【００１８】次に、図２を参照して各制御信号、画像信
号の入出力について説明する。管理事務所２０の走行操
作装置２２から出力された走行用制御信号は、ケーブル
４０を介して後方台車１８の無線機３６Ｄに入力され、
この無線機３６Ｄから送信され無線回線を介して駆動用
台車１６の無線機３２Ｄに受信される。そして、無線機
３２Ｄで受信された走行用制御信号に基づいて不図示の
モータが駆動されることによって、駆動用台車１６がそ
れに連結された運搬用台車１４をレール３４上で走行さ
せるようになっている。

【００１９】管理事務所２０の遠隔操作装置２６から出
力された視準方向用制御信号と焦点調整用制御信号は、
ケーブル３８を介して後方台車１８の無線機３６Ｂに入
力され、この無線機３６Ｂから送信され無線回線を介し
て運搬用台車１４の無線機３２Ｂに受信される。そし
て、無線機３２Ｂで受信された視準方向用制御信号と焦
点調整用制御信号のそれぞれに基づいて測量器３０と焦
点調整機構５０が動作することによって、測量器３０の
視準方向と視準光学系の焦点が調整されるようになって
いる。

【００２０】管理事務所２０の測量制御装置２８から出
力された測量器３０を制御する測量用制御信号は、ケー
ブル３８を介して後方台車１８の無線機３６Ｃに入力さ
れ、この無線機３６Ｃから送信され無線回線を介して運
搬用台車１４の無線機３２Ｃに受信される。そして、測
量器３０は、無線機３２Ｃで受信された測量用制御信号
に基づいて測量動作を行い、測量結果を示す情報を無線
機３２Ｃに入力する。無線機３２Ｃに入力された情報は
上記測量用制御信号の伝達経路と逆の伝達経路で管理事
務所２０の測量制御装置２８に入力されるようになって
いる。

【００２１】また、視準カメラ４８によって撮影された
測量器３０の視準光学系で結像された像の画像信号は、
無線機３２Ａから無線回線を介して無線機３６Ａに送信
され、無線機３６Ａからケーブル３８を介して、管理事
務所２０の表示装置２４に入力される。この結果、表示
装置２４によって測量器３０の視準光学系のモニタ画像
が表示されるようになっている。なお、視準カメラ４８
は、測量器３０の視準光学系で結像された像を撮影する
ため、測量対象となるターゲット４４や基準点４６の
他、測量器３０の周囲を撮影することも可能であり、駆
動車両１６の走行を制御する際に表示装置２４に表示す
るためのモニタ画像を撮影することができる。

【００２２】次に、図５を参照して遠隔操作装置の操作
パネルの構成について説明する。遠隔操作装置２６の操
作パネル２６Ａは、ジョイステック２６１とスナップス
イッチ２６２を備えている。ジョイステック２６１は、
測量器３０の視準方向を操作するためものである。この
ジョイステック２６１は、中立位置に保持されるように
付勢されており、ジョイステック２６１を中立位置を中
心にして上下方向と左右方向に傾動することにより、測
量器３０の視準方向を上下方向と左右方向に移動させる
ための視準方向用制御信号が遠隔操作装置２６から出力
されるようになっている。

【００２３】また、スナップスイッチ（特許請求の範囲
の操作部材に相当）２６２は、測量器３０の視準光学系
の焦点調整を行うためのものである。このスナップスイ
ッチ２６２は、中立位置に保持されるように付勢されて
おり、スナップスイッチ２６２を中立位置を中心にして
前後方向に傾動することにより、焦点調整機構５０のモ
ータ５０２を正逆方向に回転するための焦点調整用制御
信号が遠隔操作装置２６から出力されるようになってい
る。このスナップスイッチ２６２を有する遠隔操作装置
２６によって焦点操作手段が構成されている。

【００２４】次に、このように構成された遠隔測量シス
テム１０の動作について説明する。測量器３０によって
シールドマシン４２の位置を測定するためには、まず、
運搬車両１４を移動させて測量器３０を適切な位置に配
置する必要がある。そこで、管理事務所２０の操作者
は、走行操作装置２２を操作し、無線機３６Ｄ、３２Ｄ
を通じて駆動用車両１６のモータを制御して、駆動用車
両１６を移動させることにより運搬車両１４を移動させ
る。その際、操作者は、視準カメラ４８により撮影され
た測量器３０の視準光学系のモニタ画像を表示装置２４
で見ながら操作することができる。視準カメラ４８で撮
影された画像は、無線機３２Ａ、３６Ａを通じて管理事
務所２０の表示装置２４に表示される。

【００２５】運搬車両１４がシールドマシン４２に対し
て適切な距離の位置に到達すると、走行操作装置２２を
操作して運搬車両１４をその位置に停止させた後、遠隔
操作装置２６を操作して、測量器３０の視準方向をシー
ルドマシン４２上のターゲット４４に合致させる。

【００２６】すなわち、視準カメラ４８により撮影され
た測量器３０の視準光学系のモニタ画像を表示装置２４
で見ながら遠隔操作装置２６のスナップスイッチ２６２
とジョイステック２６１とを操作することによって、測
量器３０の視準光学系の焦点を調整して、視準方向をシ
ールドマシン４２上のターゲット４４に合致させる。前
述したように、遠隔操作装置２６の操作によって、この
遠隔操作装置２６から出力された視準方向用制御信号と
焦点調整用制御信号は、無線機３６Ｂ、３２Ｂを介して
測量器３０と焦点調整機構５０に入力されている。

【００２７】そして、測量制御装置２８を操作すること
によって、測量器３０によるターゲット４４の３次元直
交座標系における位置の測量を行う。すなわち、測量器
３０からレーザ光をターゲット４４及び基準点４６に向
けて放射して測量を行う。測量結果は、無線機３２Ｃ、
３６Ｃを介して管理事務所２０の測量制御装置２８まで
送られる。

【００２８】次いで、トンネル内の基準点４６に関して
も、上述とまったく同様に、走行操作装置２２の操作に
よる運搬車両１４の移動、遠隔操作装置２６の操作によ
る測量器３０の視準光学系の焦点調整と視準方向の調
整、測量制御装置２８の操作による測量器３０による基
準点４６の３次元直交座標系における位置の測量を行
う。その結果、測量結果は、無線機３２Ｃ、３６Ｃを介
して管理事務所２０の測量制御装置２８まで送られる。

【００２９】そして、上述の操作に結果得られたターゲ
ット４４及び基準点４６の３次元直交座標系における位
置の測量結果に基づいて、測量制御装置２８によって必
要な演算がなされ、シールドマシン４２の方向が求めら
れる。

【００３０】以上説明したように本実施の形態によれ
ば、測量器３０の視準光学系で結像された像が視準カメ
ラ４８によって撮影され、その撮影された像がモニタ画
像として表示装置２４で表示される。したがって、この
モニタ画像を視認しながら、遠隔操作装置２６のジョイ
スティック２６１を操作することによって、測量器３０
の視準方向を遠隔操作することができる。また、このモ
ニタ画像を視認しながら、遠隔操作装置２６のスナップ
スイッチ２６２を操作することで、焦点調整機構５０に
よる測量器３０の視準光学系の焦点調整を行うことがで
きる。そして、視準方向の位置決めと視準光学系の焦点
合わせが完了した後、測量制御装置２８によって測量器
３０の測量動作を遠隔制御することができる。このた
め、従来に比較して、測量器３０による視準方向の位置
決めと視準光学系の焦点合わせを遠隔操作のみで正確に
かつ短時間で行うことができるので、測量に要する時間
が大幅に低減するとともに、測量器３０を直接操作する
人手をなくすことができる。

【００３１】なお、本発明の遠隔測量システムは、シー
ルド工法によるトンネル工事に限定されるものではな
く、作業者が測量器の近傍から離れた位置にいることが
好ましい環境において広く適用することができる。ま
た、本実施の形態では、視準カメラから表示装置に伝達
される画像信号と、遠隔操作装置から焦点調整機構に伝
達される焦点調整用制御信号とを、無線機間を結ぶ無線
回線及びケーブルなどから構成される有線回線の双方に
よって構成される信号伝達手段によって伝達するように
構成したが、この信号伝達手段は、無線回線及び有線回
線の一方のみによって構成されていてもよい。

【００３２】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように本発明は、
測量器と、前記測量器の測量動作を遠隔制御する測量制
御装置と、前記測量器の視準方向を遠隔操作する遠隔操
作装置とを備える遠隔測量システムにおいて、視準カメ
ラと、表示装置と、焦点調整機構と、焦点操作手段とを
備え、前記視準カメラは、前記測量器に設けられ、該測
量器の視準光学系で結像された像を撮影して画像信号を
出力するように構成され、前記表示装置は前記画像信号
に基づいてモニタ画像を表示するように構成され、前記
焦点調整機構は、前記測量器に設けられ、前記焦点操作
手段から入力される制御信号に基づいて前記視準光学系
の焦点調整を行うように構成され、前記焦点操作手段
は、操作部材を有し、該操作部材の操作に基づいて前記
制御信号を生成して前記焦点調整機構に入力するように
構成されている。

【００３３】そのため、表示装置で表示されるモニタ画
像を視認しながら、遠隔操作装置によって、測量器の視
準方向を遠隔操作することができる。また、このモニタ
画像を視認しながら、焦点操作手段の操作部材を操作す
ることで、焦点調整機構による視準光学系の焦点調整を
行うことができる。そして、視準方向の位置決めと視準
光学系の焦点合わせが完了した後、測量制御装置によっ
て測量器の測量動作を遠隔制御することができる。した
がって、従来に比較して、測量器による視準方向の位置
決めと視準光学系の焦点合わせを遠隔操作のみで正確に
かつ短時間で行うことができるので、測量に要する時間
が大幅に低減するとともに、測量器を直接操作する人手
をなくすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る遠隔測量システムの実施の形態を
示す概略構成図である。

【図２】同遠隔測量システムの要部を示すブロック図で
ある。

【図３】測量器の外観斜視図である。

【図４】測量器に設けられた焦点調整機構の概略説明図
である。

【図５】遠隔操作装置の操作パネルの一部を示す説明図
である。

【符号の説明】

１０遠隔測量システム２４表示装置２６遠隔操作装置２８測量制御装置３０測量器４８視準カメラ５０焦点調整機構２６２スナップスイッチ（操作部材）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】測量器と、前記測量器の測量動作を遠隔
制御する測量制御装置と、前記測量器の視準方向を遠隔
操作する遠隔操作装置とを備える遠隔測量システムにお
いて、視準カメラと、表示装置と、焦点調整機構と、焦点操作
手段とを備え、前記視準カメラは、前記測量器に設けられ、該測量器の
視準光学系で結像された像を撮影して画像信号を出力す
るように構成され、前記表示装置は前記画像信号に基づいてモニタ画像を表
示するように構成され、前記焦点調整機構は、前記測量器に設けられ、前記焦点
操作手段から入力される焦点調整用制御信号に基づいて
前記視準光学系の焦点調整を行うように構成され、前記焦点操作手段は、操作部材を有し、該操作部材の操
作に基づいて前記焦点調整用制御信号を生成して前記焦
点調整機構に入力するように構成されている、ことを特
徴とする遠隔測量システム。
【請求項２】前記遠隔操作装置が前記表示装置と前記
焦点操作手段を備えることを特徴とする請求項１記載の
遠隔測量システム。
【請求項３】前記画像信号が無線回線及び有線回線の
一方または双方を有する信号伝達手段によって前記表示
装置に伝達されることを特徴とする請求項１または２記
載の遠隔測量システム。
【請求項４】前記焦点調整用制御信号が無線回線及び
有線回線の一方または双方を有する信号伝達手段によっ
て前記焦点調整機構に伝達されることを特徴とする請求
項１、２または３記載の遠隔測量システム。
【請求項５】前記焦点調整機構が前記視準光学系の焦
点合わせリングに設けられた第１ギアと、前記第１ギア
に噛合する第２ギアと、前記第２ギアに正逆方向の回転
駆動力を伝達可能に設けられたモータとを備えることを
特徴とする請求項１乃至４に何れか１項記載の遠隔測量
システム。
【請求項６】前記操作部材が傾動操作されるスナップ
スイッチで構成され、前記焦点操作手段は前記スナップ
スイッチの傾動方向に対応して前記モータの回転方向が
切り換わるように前記焦点調整用制御信号を生成するこ
とを特徴とする請求項５記載の遠隔測量システム。