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JP2004184094A - Device and method for measuring propulsion locus of propulsion object in shield pipe jacking method - Google Patents

Device and method for measuring propulsion locus of propulsion object in shield pipe jacking method Download PDF

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JP2004184094A
JP2004184094A JP2002347790A JP2002347790A JP2004184094A JP 2004184094 A JP2004184094 A JP 2004184094A JP 2002347790 A JP2002347790 A JP 2002347790A JP 2002347790 A JP2002347790 A JP 2002347790A JP 2004184094 A JP2004184094 A JP 2004184094A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a measuring device which measures a propulsion locus of a propulsion object in a shield pipe jacking method, and is capable of measuring 2-dimensional displacement and rotational displacement with the same means. <P>SOLUTION: Each intermediate measuring apparatus 4a, 4b, 4c has a pair of CCD imaging means for imaging a front and a rear 2-dimensional targets 16, and 2-dimensional targets to be imaged by a front and a rear CCD imaging means. A measurement-reference-point measuring apparatus 6 has a CCD imaging means for imaging the target of the hindermost intermediate apparatus 4c, and a 2-dimensional target 16 to be imaged by the hindermost imaging means. The device is provided with the apparatuses 4a, 4b, 4c, the apparatus 6, a tip measuring apparatus 5 fitted with a 2-dimensional tip target to be imaged by the CCD imaging means of the forefront intermediate measuring apparatus, a distance measurement means which finds the distance between each target 16 and each measuring apparatus which images this, and a processing means 7. The processing means 7 finds displacement between individual targets or measuring apparatuses, on the basis of image displacement information obtained from individual CCD imaging means and distance information obtained from the distance measurement means. Moreover, propulsion loci of a shield machine 1 and a buried pipe 2 with respect to a measurement point are found. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、シールド推進工法における推進体の推進軌跡の計測装置ならびに計測方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
地中に上下水道管等を敷設する場合、シールド掘進機によって地中を掘削しながら上記シールド掘進機に連結した埋設管を推し進めて敷設するシールド推進工法が採用されることが多い。
【0003】
上記推進シールド工法において、埋設管を計画した位置に敷設するには、地中を掘進するシールド掘進機の推進軌跡及び推進姿勢を管理する必要がある。上記シールド掘進機及び埋設管の推進軌跡を計測する装置として、下記の特許出願がなされている。
【0004】
【特許文献1】
特開平11−2520号
【特許文献2】
特開2000−39320号
【0005】
上記特許文献1に記載された位置計測装置は、基点計測ユニットと、被測点計測ユニットと、中間計測ユニットとを設けるとともに、これら計測ユニット間の距離を計測できる光波距離計及び光反射手段を備えて構成される。上記各計測ユニットは、前方及び/又は後方に拡散光を発する光源と、前方及び/又は後方からの拡散光を集光する集光手段及び受光手段を備える。上記受光手段によって検出した上記光源の方向と、上記距離計で求められた距離に基づいて、計測基点に対する各計測ユニットの位置を演算手段で演算して求めるように構成されている。
【0006】
上記特許文献2に記載された位置計測装置は、レーザビーム発生手段とこのレーザビームの受光位置を検出できる位置検出用受光手段とによって推進位置を計測できるように構成するとともに、拡散光を発する光源及びこの拡散光の受光位置に基づいて光源の方向を検出できる姿勢検出用受光手段とによって、推進体の推進姿勢を検出できるように構成している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献1に記載された位置計測装置は、推進位置を検出するために一つの光源から発生する拡散光を用いている。上記受光手段によって、上記光源の二次元方向の変位を検出することができる。ところが、上記光源の回転変位、すなわち、推進体の軸周りの回転を検出することはできない。したがって、推進体が回転しながら推進している場合には、上記光源の二次元変位が、推進体の推進方向が変わったことによるものか、推進体が軸周りに回転して生じるものかを判断することができない。このため、軸周りの回転角度変位を検出する計測装置を別途設けるとともに、この回転角度変位による上記二次元変位を補正して、推進位置を決定する必要がある。
【0008】
上記特許文献2に記載された位置計測装置は、上記文献1に記載された問題を解決するために、位置検出用のレーザビーム発生手段及び受光手段と、上記推進体の回転姿勢を検出するための光源及び受光手段とを設けて構成されている。上記構成によって、推進体の回転姿勢を検出することが可能となる。
【0009】
しかしながら、光源に拡散光を採用しているために、位置検出用の手段と、回転変位検出用の手段とを別途設けなければならない。このため、装置が複雑になるとともに、製作コストも大きくなる。
【0010】
本願発明は、上記従来の問題を解決するものであって、上記従来の問題を解決し、二次元方向の変位と回転変位とを同一の手段で計測できる、シールド推進工法における推進体の推進軌跡の計測装置を提供するものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本願発明では、次の技術的手段を講じている。
【0012】
本願の請求項1に記載した発明は、シールド掘進機の後方に埋設管を接続して、掘削しながら管路を敷設する推進シールド工法における推進体の推進位置の計測装置であって、前方の二次元ターゲットを撮像して画像情報を出力できるCCD撮像手段と、後方の二次元ターゲットを撮像して画像情報を出力できるCCD撮像手段と、前方及び後方のCCD撮像手段によって撮像される二次元ターゲットとを有し、地中を推進する上記埋設管内に所定間隔をあけて設けられる中間計測機と、計測基点に配置され、最後方に配置された上記中間計測機の上記ターゲットを撮像して画像情報を出力できるCCD撮像手段と、上記最後方に配置された上記中間計測機の撮像手段によって撮像される二次元ターゲットとを有する計測基点計測機と、上記シールド掘進機又はこれに続く埋設管内に設けられ、最前方に配置された上記中間計測機のCCD撮像手段によって撮像される二次元先端ターゲットを設けた先端計測機と、各ターゲットとこれを撮像する各計測機間の距離を求めることのできる距離計測手段と、上記各CCD撮像手段から得られる画像変位情報と、上記距離計測手段から得られる距離情報とに基づいて、上記各ターゲット間又は各計測機間の変位を求めるとともに、計測基点に対するシールド掘進機及び埋設管の推進軌跡を求める演算手段とを備えて構成される。
【0013】
上記CCD撮像手段は、デジタルカメラに採用されている市販の撮像素子を利用できる。また、ターゲットの全体を上記撮像手段に受像させるために、レンズを組み合わせて撮像手段を構成できる。
【0014】
上記二次元ターゲットの形態は特に限定されることはなく、二次元の方向変位と回転角度変位を検出できるものであれば、どのような形態でも採用できる。たとえば、十字状や、矢印状の形態のターゲットは、二次元直交座標系におけるX及びY方向の変位を計測できるとともに、これら形状の図心回りの回転角度変位を検出できるため、本願発明に係るターゲットとして採用できる。一方、円形のターゲットでは回転角度変位を検出できないため、これら形態のターゲットは本願発明のターゲットとして採用できない。すなわち、本願発明では、上記ターゲットを撮像して得られる図形を画像処理することにより、ターゲットの二次元座標系の変位と、回転変位とを求めるものである。なお、上記ターゲットは一体である必要はなく、複数の部分が離間した形態のものを採用することもできる。
【0015】
また、前方のCCD撮像手段によって撮像されるターゲットと、後方のCCD撮像手段によって撮像されるターゲットを別途設けることもできるし、両CCD撮像手段によって撮像される一つのターゲットを採用することもできる。
【0016】
たとえば、請求項2に記載した発明のように、上記中間計測機を、上記二つのCCD撮像手段を背中合わせに連結して一体化する一方、上記一体化した撮像手段の軸方向中央の外周部から、前方のCCD撮像手段及び後方のCCD撮像手段によって撮像できる二次元ターゲットを延出形成することができる。
【0017】
上記ターゲットを構成する材料も特に限定されることはない。CCD撮像素子の近傍から発せられる光を反射して撮像されるターゲットを設けることができる。たとえば、LED光源等を用いてターゲットを照射する一方、ターゲットを反射性のシートで形成し、光源からの光を上記シートに反射させて、上記CCD撮像手段に受光させることもできる。
【0018】
また、二次元形態を備える種々の面状発光体を採用できる。さらに、ターゲットの形態を透光性のある部材で形成して、バックライトによって面状に発光するように形成してもよい。
【0019】
さらに、ターゲットを発光体を配列して構成することもできる。たとえば、請求項5に記載した発明のように、上記各二次元ターゲットを、複数のLED発光体を配列して構成することができる。また、発光体の光を前方及び後方にむけて照射し、前方及び後方のCCD撮像手段によって撮像できるように構成してもよい。
【0020】
上記中間計測機を設ける間隔は、前後のターゲットを撮像できれば、特に限定されることはない。また、各埋設管ごとに設ける必要はなく、たとえば、埋設管5本に1箇所の割合で中間計測機を設けることができる。
【0021】
計測基点、たとえば推進基点となる位置には、上記計測基点計測機が配置される。上記計測基点計測機には、前方の中間計測機、すなわち、その時点の推進軌跡の最後方に配置された上記中間計測機の上記ターゲットを撮像して画像情報を出力できるCCD撮像手段と、上記最後方に配置された上記中間計測機の撮像手段によって撮像される二次元ターゲットとが設けられる。これにより、上記推進基点計測機の位置及び方向を基準とする、各計測機又はターゲットの変位を求めることが可能となる。
【0022】
一方、推進軌跡の最先端に位置する掘進機又はこれに続く埋設管には、後方に配置された上記中間計測機のCCD撮像手段によって撮像される二次元先端ターゲットを設けた先端計測機が設けられる。上記二次元先端ターゲットも、上記中間計測機に設けたターゲットと同様の形態に形成される。上記ターゲットを後方のCCD撮像手段によって撮像するとともに、これらの距離を計測することにより、上記先端計測機の上記撮像手段に対する変位を求めるとともに、掘進機及び埋設管の推進軌跡を求めることが可能となる。
【0023】
さらに、請求項3に記載した発明を採用することにより、上記先端計測機を設けた掘進機又は埋設管の角度変位を求め、推進軌跡の先端がどの方向を向いて推進しているかを求めることができる。請求項3に記載した発明は、上記先端計測機が、後方の中間計測機のターゲットを撮像して画像情報を出力できるCCD撮像手段を備えて構成されるものである。先端計測機に上記CCD撮像手段を設けることにより、上記後方の中間計測機を設けた埋設管に対する角度変位を求めることが可能となる。
【0024】
上記距離計測手段も特に限定されることはなく、各ターゲットとこれを撮像する各計測機間の距離を計測できれば種々の手段を採用できる。上記各ターゲットとこれを撮像する各計測機間の距離は、直接的に求めるものであっても、間接的に求めるものであってもよい。
【0025】
たとえば、請求項6に記載した発明のように、上記距離計測手段を、向かい合う一方の計測機に設けられるとともに光源部と受光部とを有する光波距離計と、向かい合う他方の計測機に設けられて、上記光源部から発せられた光を上記受光部に向けて反射する反射部材とを備えて構成することができる。
【0026】
上記光波距離計は、発射光の波長の変化を計測して距離を求めるものであり、種々の形態の光波距離計を採用できる。たとえば、光波距離計の受光手段近傍に上記光源部を設けるとともに、反射部材として再帰反射シートを採用することができる。
【0027】
また、上記光波距離計を採用する場合、請求項7に記載した発明のように、上記距離計測手段の上記光源部から発せられる光によって、上記二次元ターゲットを照射し、上記CCD撮像手段に撮像させるように構成することができる。
【0028】
また、請求項8に記載した発明のように、上記距離計測手段を、各計測機間に介挿され、上記ターゲット間又は上記計測機間の距離を計測しあるいは設定できるスケール部材を備えて構成することができる。
【0029】
たとえば、両端部をユニバーサル継手を介して上記各中間計測機に連結される棒状のスケール部材を介挿しながら、上記中間計測機を埋設管内に配置することができる。これにより、各計測機間の距離、あるいは撮像対象となるターゲットとCCD撮像手段との距離を容易に求めることができる。
【0030】
上記演算手段は、上記各CCD撮像手段から得られる画像変位情報と、上記距離計測手段から得られる距離情報とに基づいて、上記各ターゲット間又は各計測機間の変位を求めるとともに、計測基点に対するシールド掘進機及び埋設管の推進軌跡を求めることができるように構成される。
【0031】
本願発明は、二次元画像解析によって、撮像されたターゲット画像の二次元相対変位と相対角度変位を求めるように構成される。画像解析を採用することにより、一つのCCD撮像手段によって、上記二つのデータを得ることが可能となり、装置を簡単に構成することができる。
【0032】
たとえば、請求項4に記載した発明のように、上記演算手段を、上記距離情報と、撮像された上記ターゲット画像の二次元方向変位及び角度変位に基づいて、上記各ターゲット又は各中間計測機の相対変位を求めるとともに、これらターゲット又は各中間計測機の上記計測基点に対する推進位置を求める推進位置演算手段を含んで構成することができる。
【0033】
上記ターゲットの撮像基準点は、連続する埋設管が直線状に推進する場合の位置、すなわち、推進開始時の位置に設定できる。上記基準点にある画像をあらかじめ演算手段等に記憶させておき、変位したターゲットの像の位置及び回転角度と比較することにより、二次元方向変位量と回転角度変位量とを求めることができる。
【0034】
本願発明では、中間計測機に設けたターゲットを前後のCCD撮像手段によって撮像することにより、上記ターゲット画像の変位が、埋設管の屈曲変位によって生じたものか、あるいは埋設管の軸周りの回転によって生じたものかを判断することが可能となる。これにより、隣接する計測機管の変位を精度高く計測することが可能となる。これら各計測機間の相対座標変位を、計測基点に対する座標に変換することにより、各計測機の位置を精度高く求めることができる。
【0035】
本願の請求項9に記載した発明は、シールド掘進機の後方に埋設管を接続して、掘削しながら管路を敷設する推進シールド工法における推進体の推進位置の計測装置であって、前方又は後方のターゲットを撮像して画像情報を出力できるCCD撮像手段と、埋設管の軸方向に所定間隔を開けて配置され、前方又は後方に配置されたCCD撮像手段によって撮像される一対の離間ターゲットとを有する中間計測機と、計測基点に配置され、最後方に配置された上記中間計測機の上記離間ターゲットを撮像して画像情報を出力できるCCD撮像手段、又は上記最後方の中間計測機の上記CCD撮像手段によって撮像される一対の離間ターゲットを有する計測基点計測機と、上記シールド掘進機又はこれに接続された上記埋設管に設けられ、最前方に配置された上記中間計測機のCCD撮像装置によって撮像される一対の離間ターゲット、又は後方の中間計測機に設けた一対の離間ターゲットを撮像できるCCD撮像装置を有する先端計測機と、各ターゲットとこれを撮像する各計測機間の距離を計測できる距離計測手段と、上記各CCD撮像手段から得られる画像変位情報と、上記距離計測手段から得られる距離情報とに基づいて、上記各ターゲット間又は各計測機間の変位を求めるとともに、計測基点に対するシールド掘進機及び埋設管の推進軌跡を求める演算手段とを備えて構成される。
【0036】
請求項1に記載した発明では、各計測機あるいはターゲットの基点に対する座標を求めて推進軌跡を求めることができる。ところが、計測時点での掘進機の推進方向が上記計画軌跡に向かっていれば、掘進機の推進方向を変更する必要がないか、変更してもその制御量は少なくてもよい。したがって、上記掘進機の推進方向を求めることにより、掘進機の制御を正確かつ容易に行うことができる。掘進機の推進方向を求めるには、それまでの推進軌跡から掘進機を方向を推定するか、あるいは請求項3に記載した発明に係る先端計測機を設けなければならない。しかし、推進軌跡から推進方向を推定する手法では、精度の高い制御を行うことができない。一方、請求項3に記載した発明では、先端計測機を掘進機に設けなければならないが、掘進機には掘進機構のみならず、種々の装置が搭載されており、CCD撮像手段を設けるスペースが確保できない場合もある。
【0037】
請求項9に記載した発明は、所定距離だけ離間させた一対のターゲットを一つのCCD撮像装置によって撮像する。これらターゲットを撮像した一対の画像が基準位置にある場合は、ターゲットを設けた掘進機あるいは埋設管と、CCD撮像手段を設けた埋設管とが一直線状にあることになる。一方、上記一対の画像が基準位置から変位している場合には、上記ターゲットを設けた掘進機あるいは埋設管が、CCD撮像手段を設けた埋設管に対して角度変位が生じていることになる。上記一対のターゲット間の距離、及び各ターゲットとこれを撮像するCCD撮像手段の間の距離は既知であるから、上記一対のターゲットを設けた掘進機あるいは埋設管のCCD撮像手段を設けた埋設管に対する推進角度を求めることができる。
【0038】
上記一対のターゲットを各中間計測機にそれぞれ設けて、各中間計測機を設けた埋設管の相対推進角度を求めるとともに、先端ターゲットを掘進機に設け、掘進機の基点に対する推進方向を容易に求めることができる。掘進機に上記一対のターゲットを設けるだけで、推進方向を計測できるため、計測機を設置するのに必要なスペースを削減することが可能となる。また、装置の構成がが簡単になるため、計測装置のコストを削減することも可能となる。
【0039】
なお、上記CCD撮像手段、上記各ターゲット、上記距離計測手段は、請求項1に記載した発明に係るものと同様のものを採用できる。また、上記演算手段は、上記離間ターゲット間の画像変位情報と離間ターゲット間の距離とから上記離間ターゲットを設けた掘進機あるいは埋設管の相対角度変位を求め、この相対角度変位と上記距離計測手段からの距離情報から上記掘進機及び埋設管の推進位置及び推進角度を求めるように構成される。
【0040】
本願の請求項10に記載した発明は、シールド掘進機の後方に埋設管を接続して、掘削しながら管路を敷設する推進シールド工法における推進体の推進位置の計測方法であって、前方の二次元ターゲット及び/又は後方の二次元ターゲットを撮像手段によって撮像してこれらの変位画像情報を出力する撮像行程と、各ターゲットとこれを撮像する各撮像手段との距離を求める距離計測行程と、上記変位画像情報及び上記距離情報から、各ターゲットの二次元相対変位を求める二次元相対変位演算行程と、上記変位画像情報及び上記距離情報から、各ターゲットを配置した掘進機又は埋設管の相対角度変位を求める相対角度変位演算行程と、上記二次元相対変位演算行程及び上記相対推進角度演算行程においてもとめた相対変位情報と上記相対推進角度情報に基づいて、推進基点を基準とした掘進機及び埋設管の推進位置及び推進方向を求める推進軌跡演算行程とを含んで構成される。
【0041】
本願の請求項11に記載した発明は、シールド掘進機の後方に埋設管を接続して、掘削しながら管路を敷設する推進シールド工法における推進体の推進位置の計測方法であって、前方又は後方を推進する掘進機又は埋設管に設けた一対の離間ターゲットを撮像手段によって撮像してこれらの変位画像情報を出力する撮像行程と、上記離間ターゲットとこれを撮像するCCD撮像手段の間の距離を計測する距離計測行程と、上記変位画像情報及び上記距離情報から、上記掘進機及び埋設管の相対変位を求める相対変位演算行程と、上記一対の離間ターゲットの相対変位から、これを設けた掘進機又は埋設管の相対推進角度を求める相対推進角度演算行程と、上記相対変位演算行程及び上記相対推進角度演算行程においてもとめた、相対変位情報と上記相対推進角度情報に基づいて、推進基点を基準とした掘進機及び埋設管の推進位置及び推進方向を求める推進軌跡演算行程とを含んで構成される。
【0042】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明に係る実施の形態を図に基づいて具体的に説明する。
【0043】
図1に、本願発明に係る計測装置を設けた掘進機1及びこれに列状に連結された複数の埋設管2から構成される推進体が地中を推進している状態の平面図を示す。なお、理解を容易にするため、図では、紙面に沿う方向の変位及び角度を示しているが、実際には、3次元の変位が生じている。また、実施の形態では、3つの中間計測機を設けたが、推進距離等に応じて必要な数の中間計測機が用いられる。
【0044】
本実施の形態に係る推進軌跡の計測装置は、埋設管列の内部に所定の間隔で配置される中間計測機4a,4b,4cと、掘進機1に設けられる先端計測機5と、推進基点Sに設けられる基点計測機6と、上記各計測機から得られるデータに基づいて、各計測機の推進位置を求めることができるプログラムを実行するコンピュータ7及びディスプレイ7aとを備えて構成される。
【0045】
図2は、図1における上記中間計測機4a,4b,4cを配置した埋設管内の構造を示す縦断面図である。図3は、図2における III−III 線に沿う断面図である。これらの図に示すように、各中間計測機4には、前方を向けたCCD撮像素子8と、後方を向けたCCD撮像素子9と、両側面にターゲット16,16を形成した基板10と、前方を向けた光波距離計11と、後方を向けた光波距離計12と、これらの機器を設置した台車13とを備えて構成されている。上記台車13には、4つの車輪14が設けられており、埋設管列内を軸方向に移動できるように構成されている。図3に示すように、各埋設管2の下部には、送泥管15と排泥管16とが配置されており、これら送泥管15及び排泥管16の上方空間に、上記中間計測機4が配置される。
【0046】
上記前方を向けたCCD撮像素子8と後方を向けたCCD撮像素子9とは、背面が上記基板10に接合されて一体化されている。また、前方を向けた光波距離計11と後方を向けた光波距離計12とが、上記CCD撮像素子8,9と同様に背部が上記基板10に接合されて一体化されている。
【0047】
図3に示すように、本実施の形態では、上記基板10は、CCD撮像素子8,9及び光波距離計11,12を保持した部分から左右側方に延出する大きさに形成されており、この左右延出部にそれぞれターゲット16を設けている。また、上記ターゲット16は、上記基板10の前方面と後方面とにそれぞれ形成されている。上記ターゲット16は、上記光波距離計11の光源部17から発せられるLED光を反射できる反射テープを貼着して構成されている。また、上記ターゲット16は、上記CCD撮像素子によって得えられた画像の上下方向への偏位と図心周りの回転角度を計測できる形状に形成されている。なお、上記ターゲットの数及び形状は特に限定されるものではない。
【0048】
本実施の形態に係る上記光波距離計11は、上記光源部17から発せられたLED光を、上記ターゲット16によって受光部19に向けて反射させ、LED光の波長のずれから上記光波距離計11と上記ターゲット16の距離を計測できるように構成されている。
【0049】
本実施の形態では、上記光波距離計11の光源部17から発生させられるLED光を利用して、上記ターゲット16を上記CCD撮像素子8,9に撮像させ、上記ターゲット16の変位を計測できるように構成している。上記CCD撮像素子8,9は、上記ターゲット16の全範囲を撮像できるように調整されており、必要に応じてレンズが組み合わされる。
【0050】
なお、本実施の形態では、上記光波距離計11,12のLED光を利用して、ターゲットの画像を撮像するように構成したが、撮像用の光源を別途設けることもできる。また、本実施の形態では、光波距離計のLED光を利用してターゲットの画像をCCD撮像素子に撮像させるように構成しているため、前後方向を向けた一対の上記光波距離計11,12を設けたが、距離のみ計測する場合には、前方又は後方の光波距離計で足りる。
【0051】
本実施の形態では、図1に示すように、埋設管5本に一つの割合で中間計測機4a,4b,4cを設置している。また、掘進機1には、ターゲット16と、後方の中間計測機4aのターゲット16を撮像できるCCD撮像素子を備える先端計測機5を設置している。なお、上記先端計測機5に設けたCCD撮像素子は、上述した中間計測機のものと同様であるので説明は省略する。
【0052】
図4に上記ターゲット16をCCD撮像素子で撮像した画面18を示す。画面18の中央部に撮像された画像16aは、ターゲット16を配置した埋設管又は掘進機の軸と、このターゲットを撮像するCCD撮像素子を設けた埋設管の軸が一致した場合の画像である。すなわち、推進開始時に、上記ターゲット16が上記画面18の原点Oに位置するように、上記ターゲット16及び上記CCD撮像素子8,9が調整されて推進が開始される。
【0053】
上記掘進機1及び上記埋設管2が屈曲して推進すると、上記ターゲット16の画像が、16aの基準位置から16bの位置まで変位する。また、変位後の上記ターゲット画像16bには、z軸に対して角度変位θが生じている。上記各画像は上記コンピュータに出力され、画像処理プログラムによって、ターゲット画像のX方向及びZ方向の変位x,zと、回転変位θが自動的に求められる。
【0054】
図1及び図2に示すように、各中間計測機4には、前方を向けたCCD撮像素子8と後方を向けたCCD撮像素子9とが設けられているとともに、基板10の前後面に上記ターゲット16,16を設けられている。これにより、隣接して設けられる中間計測機の上記ターゲットを互いに撮像し合うように構成されている。また、先端測定機5のターゲット16を最前方に配置された中間測定機4aのCCD撮像素子で撮像するとともに、上記先端測定機5に設けたCCD撮像素子によって上記中間測定機4aのターゲットを撮像できるように構成されている。
【0055】
たとえば、図5に示す基点計測機6から中間計測機4cのターゲットを撮像すると、上記CCD撮像素子による計測値(x,z,θ)と光波距離計からの距離データLから、基点計測機6の軸20に対する中間計測機4cのターゲットの方向角度α及びターゲットの位置座標が求まる。しかしながら、上記ターゲットの方向角度αと位置座標が求まっただけでは、上記中間計測機4cの前方に配置された中間計測機4bの方向角度及び位置座標を求めることができない。なぜなら、上記情報のみでは、中間計測機4cを設置した埋設管の軸がどの方向に向いているかを求めることはできないからである。
【0056】
本実施の形態では、上記中間計測機4cに、後方を向けたCCD撮像素子を設けて、上記基点計測機6に設けたターゲットを撮像し、中間計測機4cの軸21に対する対向角度βを求めることができる。これにより、上記中間計測機4cと基点計測機6の各軸20,21に対する対向角度α,βを求めることができる。
【0057】
図5から明らかなように、各中間計測機4a,4b,4c及び掘進機1の各対向角度α,β,α,β,α,βと、距離L,L,Lが求まると、隣合う上記各中間計測機の相対位置と相対推進角度とを求めることが可能となる。上記各中間計測機のデータを用いて、上記基点計測機6を設けた位置及び方向を基準として各中間計測機の相対変位を順次座標変換すると、上記各中間計測機の上記基点計測機6に対する推進位置が求まり、先端掘進機までの推進軌跡が求まる。また、上記掘進機1の掘進方向も求まる。
【0058】
図6に示すフローチャートに基づいて、本実施の形態に係る計測方法及び掘進機の掘進方向を求める手順を説明する。
【0059】
まず、推進作業の開始時には(S100でY)、あらかじめ設定された設計軌跡をコンピュータに読み込んで設定する(S101)。上記設計軌跡は、コンピュータのディスプレイ上に表示される(S102)。推進開始時の原点位置、高さ、角度等を上記設計軌跡の推進基点に設定する(S103)。
【0060】
所定距離掘進した後、掘進作業を停止して、各中間計測機によって計測を行い、各データ(x,z,θ,L)を収集する(S104)。これら計測データに基づいて、各中間計測機の上記推進基点に対する推進位置と推進方向とを演算によって求める(S105)。そして、各中間計測機及び先端計測機の位置、すなわち、これを設けた掘進機及び埋設管の位推進置と推進方向を上記ディスプレイ上に表示する。(S106)。
【0061】
さらに、上記設計軌跡と計測した上記推進軌跡との偏位量が計算されるとともにディスプレイ上に表示され(S107,S108)、この偏位量に基づいて、必要があれば掘進機の方向が制御される(S109)。なお、本実施の形態では、上記データの計測及び演算が自動的に行われ、上記偏位量が求められる。
【0062】
上記各計測データは順次保存され(S110)、少なくとも掘進機が目標点に到達するまで上記演算が繰り返される(S111でN)。目標点に到達することにより、最終データが保存されるとともに(S112)、推進作業が終了する。
【0063】
なお、推進作業は、数日にわたって行われることが多い。このため、中途で工事を中断して再開した場合には(S100でN)、上記行程(S110)で保存したデータを読み込んだ後(S113)、新たな位置データの計測を開始するように構成されている(S104)。
【0064】
上記構成によって、各ターゲットあるいは計測機の位置を正確に求めることができる。また、対向したターゲットを撮像するCCD撮像素子の画像から、相対的な推進方向が求まるため、別途推進姿勢を求める装置等を必要としない。
【0065】
図7から図12に、本願発明の第2の実施の形態を示す。
【0066】
図7に示すように、第2の実施の形態に係る推進軌跡の計測装置は、埋設管列の内部に所定の間隔で配置される中間計測機54a〜54cと、掘進機1に設けられる先端ターゲット55と、推進基点Sに設けられる基点計測機56と、上記各計測機から得られるデータに基づいて、各計測機及び先端ターゲットの推進位置を求めることができるプログラムを格納したコンピュータ57とを備えて構成される。
【0067】
図8は、図7における上記中間計測機54a〜54cを配置した埋設管内の縦断面図である。図9は、図8におけるIX−IX線に沿う断面図である。これらの図に示すように、各中間計測機54a,54b,54cには、前方を向けたCCD撮像素子58と、前方を向けた光波距離計61と、一対のターゲット基板60a,60bと、これらの機器を設置した台車63とを備えて構成されている。上記台車63の構成、第1の実施の形態と同様であるので説明は省略する。
【0068】
上記CCD撮像素子58は、上記基板60bの前面に接合されている。また、上記光波距離計61も、上記CCD撮像素子58と同様に背部が上記基板60bに接合されて、これら機器が一体化されている。
【0069】
上記基板60a及び基板60bは、上記台車の上面から埋設管の軸に直交するように延出形成されており、これら基板60a,60bの後面に、後方の中間計測機のCCD撮像素子によって撮像される一対のターゲット66a,66bからなるターゲット66が形成されている。
【0070】
上記一対の基板60a,60bは、距離lだけ離間して設置されており、上記前方の基板60bの後面に形成された大ターゲット66bと小ターゲット66aもlだけ離間した状態で配置されている。
【0071】
図9に示すように、上記大ターゲット66b及び上記小ターゲット66aは、大きさの異なる十字形の絵柄を光反射シートを用いて形成したものである。なお、上記小ターゲット66aと上記大ターゲット66bとで、光反射シートの色あるいは反射光が異なるように設定し、CCD撮像素子によって撮像された画像の処理を容易に行えるように構成することができる。また、本実施の形態も第1の実施の形態と同様に、上記光波距離計61の光源から発せられる光によって、上記ターゲットの画像を撮像できるように構成されている。なお、上記光波距離計61によって、上記大ターゲット66bあるいは上記小ターゲット66aとの間の距離を計測するように構成されている。
【0072】
図10から図13に、掘進機51の内部に、大ターゲット56bと小ターゲット56aとを備えて構成される先端ターゲット55を設ける一方、上記掘進機51から後方2本目の埋設管52に中間計測機54aを設けて、上記掘進機51の変位を求める例を示す。なお、上記先端ターゲット55は、上記中間計測機のターゲット66と同様の手法で設けることができる。
【0073】
図10は、掘進機51の軸と中間計測機54aを設けた軸とが一致した状態を表す図であり、初期設定の状態を表す図である。上記状態において、CCD撮像素子58を用いて上記一対のターゲット55a,55bを撮像すると、図11に示す画像が得られる。
【0074】
図11の画面68には、画面の原点O、Z軸及びX軸に重なりあう、二つの十字状の画像77b,77aが得られる。
【0075】
図10の状態から推進作業を開始して、掘進機51と後続の埋設管に変位が生じた状態を、図12に示す。この図から明らかなように、掘進機51と各埋設管52には相対変位が生じるとともに、CCD撮像素子58とターゲット55にも変位が生じているのが判る。
【0076】
図13に示すように、小ターゲット55aを撮像した画像78aには、原点OからZ方向への変位zと、X方向への変位xと、回転変位θが生じていることが判る。また、本実施の形態では、上述した第1の実施の形態と同様に、上記光波距離計61から、上記CCD撮像素子58と、上記小ターゲット55aの間の距離Lを求める。そして、第1の実施の形態と同様に、上記画像78aの変位と上記距離Lとから、上記掘進機51の小ターゲット55aの上記撮像素子58に対する相対推進位置が求められる。
【0077】
しかしながら、掘進機51の角度姿勢を求めなければ、推進方向を求めることができない。また、各中間計測機における推進方向を求めなければ、推進基点からの座標変換を行うことができず、上記掘進機及び上記埋設管の推進基点に対する位置及び推進方向を求めることができない。
【0078】
本実施の形態では、図13に示すように、上記大ターゲット55bと小ターゲット55aを撮像した画像78b,78aの相対変位x,zを計測することができる。しかも、上記大ターゲット55bと小ターゲット55aの離間距離lは既知である。
【0079】
図14に示すように、上記相対変位x,zと離間距離lとによって、上記掘進機51の軸71と、上記中間計測機54を設けた埋設管の軸72の3次元の角度変位γを求めることができる。したがって、上記手法を、推進基点から適用することによって、上記掘進機51及び各中間計測機を設けた埋設管の推進位置及び方向を求めることが可能となる。
【0080】
第2の実施の形態では、前方又は後方を向けた一つのCCD撮像素子によって、掘進機51及び上記中間計測機54を設けた埋設管の推進方向を求めることができる。このため、計測装置の構造を簡略化することが可能となる。
【0081】
本願発明は、上述の実施の形態に限定されることはない。第1の実施の形態では、シールド掘進機に後方のターゲットを撮像するCCD撮像素子を備える先端計測機を設けたが、推進軌跡から推進方向を求める場合は、これを設ける必要がない。
【0082】
また、第1の実施の形態において、掘進機の推進角度を求めるために、第2の実施の形態に係る一対の離間ターゲットを設けることもできる。
【0083】
また、実施の形態では、各ターゲットと各中間計測機との間の距離を光波距離計で計測したが、掘進機及び各中間計測機間に、これらの間の距離を規定できる位置決め棒のスケールを介挿して、上記距離を求めることもできる。
【0084】
さらに、紐状体に種々の手段で計測目盛を形成し、各計測機に上記目盛を読み取れるスケール読み取り装置を設け、上記ターゲット間あるいは中間計測機間の距離を求めることもできる。
【0085】
また、実施の形態では、光波距離計のLED光を用いて上記ターゲットを照らし、その反射光からターゲットの画像を得るように構成したが、ターゲットを複数のLED光源を用いて形成し、上記LED光源の画像を用いて計測を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施の形態に係る推進軌跡の計測装置の概要を示す平面図である。
【図2】第1の実施の形態に係る埋設管内部の構造を示す縦断面図である。
【図3】図2における III−III 線に沿う断面図である。
【図4】CCD撮像素子で撮像した画面の状態を示す説明図である。
【図5】図1に係る掘進機及び埋設管の推進軌跡をもとめる手法を示す説明図である。
【図6】第1の実施の形態に係る推進軌跡の計測方法を表したフローチャートである。
【図7】第2の実施の形態に係る推進軌跡の計測装置の概要を示す平面図である。
【図8】第2の実施の形態に係る埋設管内部の構造を示す縦断面図である。
【図9】図8におけるIX−IX線に沿う断面図である。
【図10】第2の実施の形態の計測装置の説明図である。
【図11】第2の実施の形態における計測画像の状態を表す説明図である。
【図12】第2の実施の形態の計測装置の説明図である。
【図13】第2の実施の形態における計測画像の状態を表す説明図である。
【図14】第2の実施の形態に係る計測方法を説明する図である。
【符号の説明】
1 掘進機
2 埋設管
4a 中間計測機
4b 中間計測機
4c 中間計測機
5 先端計測機
6 計測基点計測機
16 ターゲット
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a measurement device and a measurement method of a propulsion trajectory of a propulsion body in a shield propulsion method.
[0002]
[Prior art]
When laying water and sewer pipes or the like in the ground, a shield propulsion method is often adopted in which a buried pipe connected to the shield digging machine is pushed forward and laid while excavating the ground with a shield digging machine.
[0003]
In the above-mentioned propulsion shield method, in order to lay a buried pipe at a planned position, it is necessary to manage the propulsion trajectory and propulsion attitude of a shield excavator that excavates underground. The following patent application has been filed as an apparatus for measuring the propulsion trajectory of the shield machine and the buried pipe.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-11-2520
[Patent Document 2]
JP 2000-39320 A
[0005]
The position measurement device described in Patent Document 1 includes a base point measurement unit, a measured point measurement unit, and an intermediate measurement unit, and includes a lightwave distance meter and a light reflection unit that can measure a distance between these measurement units. It is configured with. Each of the measurement units includes a light source that emits diffused light forward and / or backward, and a light collecting unit and a light receiving unit that collects diffused light from the front and / or rear. On the basis of the direction of the light source detected by the light receiving means and the distance obtained by the distance meter, the position of each measurement unit with respect to the measurement base point is calculated and obtained by the calculation means.
[0006]
The position measuring device described in Patent Document 2 is configured so that a propulsion position can be measured by a laser beam generating means and a position detecting light receiving means capable of detecting a light receiving position of the laser beam, and a light source that emits diffused light. The propulsion body is configured to be able to detect the propulsion posture of the propulsion body by means of a posture detection light-receiving unit capable of detecting the direction of the light source based on the light-receiving position of the diffused light.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The position measuring device described in Patent Document 1 uses diffused light generated from one light source to detect a propulsion position. The two-dimensional displacement of the light source can be detected by the light receiving means. However, the rotational displacement of the light source, that is, the rotation about the axis of the propulsion body cannot be detected. Therefore, when the propulsion body is propelling while rotating, it is determined whether the two-dimensional displacement of the light source is caused by a change in the propulsion direction of the propulsion body or caused by the rotation of the propulsion body around the axis. I can't judge. For this reason, it is necessary to separately provide a measuring device for detecting the rotational angular displacement around the axis, and to correct the two-dimensional displacement due to the rotational angular displacement to determine the propulsion position.
[0008]
In order to solve the problem described in the above-mentioned patent document 1, the position measuring device described in the above-mentioned patent document 2 has a laser beam generating means and a light receiving means for detecting a position, and a rotational attitude of the propulsion body. The light source and the light receiving means are provided. According to the above configuration, the rotation posture of the propulsion body can be detected.
[0009]
However, since diffused light is used as the light source, a means for detecting the position and a means for detecting the rotational displacement must be separately provided. For this reason, the apparatus becomes complicated and the manufacturing cost increases.
[0010]
The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and solves the above-mentioned conventional problems. The propulsion trajectory of the propulsion body in the shield propulsion method can solve the two-dimensional displacement and the rotational displacement by the same means. Is provided.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention takes the following technical measures.
[0012]
The invention described in claim 1 of the present application is a measuring device for measuring a propulsion position of a propulsion body in a propulsion shield method in which a buried pipe is connected to a rear side of a shield machine and a pipeline is laid while excavating. CCD imaging means capable of imaging a two-dimensional target and outputting image information, CCD imaging means capable of imaging a rear two-dimensional target and outputting image information, and two-dimensional target imaged by front and rear CCD imaging means And an intermediate measuring device provided at a predetermined interval in the buried pipe for propelling underground, and an image obtained by imaging the target of the intermediate measuring device disposed at the measurement base point and disposed at the rearmost position A measuring base point measuring machine having CCD imaging means capable of outputting information, and a two-dimensional target imaged by the imaging means of the intermediate measuring machine arranged at the rearmost position; A tip measuring machine provided with a two-dimensional tip target which is provided in a cold excavator or a buried pipe following the same, and which is imaged by a CCD image pickup means of the intermediate measuring machine arranged at the forefront, and images each target and this Based on distance measuring means capable of determining the distance between the measuring instruments, image displacement information obtained from each of the CCD imaging means, and distance information obtained from the distance measuring means, the distance between each of the targets or each of the measurements is measured. And calculating means for determining the displacement between the machines and calculating the propulsion trajectory of the shield machine and the buried pipe with respect to the measurement base point.
[0013]
As the CCD image pickup means, a commercially available image pickup element employed in a digital camera can be used. Further, in order to cause the image pickup means to receive an image of the entire target, an image pickup means can be configured by combining lenses.
[0014]
The form of the two-dimensional target is not particularly limited, and any form can be adopted as long as it can detect two-dimensional directional displacement and rotational angular displacement. For example, a cross-shaped or arrow-shaped target can measure displacements in the X and Y directions in a two-dimensional rectangular coordinate system, and can detect rotational angular displacements around the centroids of these shapes. Can be adopted as a target. On the other hand, since a rotational target cannot be detected with a circular target, these types of targets cannot be adopted as targets of the present invention. That is, in the present invention, the displacement of the target in the two-dimensional coordinate system and the rotational displacement are obtained by performing image processing on a figure obtained by imaging the target. Note that the target does not need to be integrated, and a target in which a plurality of parts are separated from each other may be employed.
[0015]
Further, a target that is imaged by the front CCD imaging unit and a target that is imaged by the rear CCD imaging unit can be separately provided, or one target that is imaged by both CCD imaging units can be adopted.
[0016]
For example, as in the invention as set forth in claim 2, the intermediate measuring device is integrated by connecting the two CCD image pickup units back to back, and from the outer peripheral portion at the axial center of the integrated image pickup unit. In addition, a two-dimensional target that can be imaged by the front CCD imaging unit and the rear CCD imaging unit can be extended.
[0017]
The material constituting the target is not particularly limited. A target can be provided which reflects light emitted from the vicinity of the CCD image pickup device and picks up an image. For example, while irradiating the target with an LED light source or the like, the target may be formed of a reflective sheet, and the light from the light source may be reflected by the sheet and received by the CCD imaging means.
[0018]
Also, various planar light-emitting bodies having a two-dimensional form can be adopted. Further, the target may be formed of a light-transmitting member so as to emit light in a planar manner by a backlight.
[0019]
Furthermore, the target can also be configured by arranging luminous bodies. For example, as in the invention described in claim 5, each of the two-dimensional targets can be configured by arranging a plurality of LED light emitters. Alternatively, the light of the light emitting body may be irradiated toward the front and the rear, and the image may be captured by the front and rear CCD imaging units.
[0020]
The interval at which the intermediate measuring device is provided is not particularly limited as long as the images of the front and rear targets can be imaged. In addition, it is not necessary to provide for each buried pipe. For example, an intermediate measuring machine can be provided at a ratio of one to five buried pipes.
[0021]
The measurement base point measuring device is disposed at a measurement base point, for example, at a position serving as a propulsion base point. The measurement base point measurement device includes a front intermediate measurement device, that is, a CCD imaging unit that can image the target of the intermediate measurement device disposed at the rear end of the propulsion trajectory at that time and output image information, And a two-dimensional target that is imaged by the imaging means of the intermediate measuring instrument disposed at the rear. This makes it possible to determine the displacement of each measuring device or target with reference to the position and direction of the propulsion base point measuring device.
[0022]
On the other hand, the excavator located at the forefront of the propulsion trajectory or the buried pipe following the excavator is provided with a tip measuring machine provided with a two-dimensional tip target imaged by the CCD imaging means of the intermediate measuring instrument arranged at the rear. Can be The two-dimensional tip target is also formed in the same form as the target provided in the intermediate measuring device. By imaging the target with the CCD imaging means at the rear and measuring these distances, it is possible to determine the displacement of the tip measuring instrument with respect to the imaging means and to determine the propulsion trajectory of the excavator and the buried pipe. Become.
[0023]
Further, by adopting the invention described in claim 3, the angular displacement of the excavator or the buried pipe provided with the tip measuring device is determined, and the direction of the tip of the propulsion trajectory is determined. Can be. According to a third aspect of the present invention, the tip measuring device is provided with CCD image pickup means capable of picking up an image of a target of the rear intermediate measuring device and outputting image information. By providing the above-mentioned CCD imaging means in the tip measuring instrument, it becomes possible to obtain the angular displacement with respect to the buried pipe provided with the rear intermediate measuring instrument.
[0024]
The distance measuring means is not particularly limited, and various means can be adopted as long as the distance between each target and each measuring device for imaging the target can be measured. The distance between each of the above targets and each of the measuring instruments for imaging the targets may be obtained directly or indirectly.
[0025]
For example, as in the invention as set forth in claim 6, the distance measuring means is provided in one of the facing measuring instruments, and is provided in a lightwave distance meter having a light source section and a light receiving section, and in the other facing measuring instrument. And a reflecting member that reflects light emitted from the light source unit toward the light receiving unit.
[0026]
The lightwave distance meter measures the change in the wavelength of the emitted light to determine the distance, and various types of lightwave distance meters can be employed. For example, the light source unit can be provided near the light receiving means of the lightwave distance meter, and a retroreflective sheet can be employed as the reflecting member.
[0027]
When the lightwave distance meter is employed, the two-dimensional target is irradiated with light emitted from the light source unit of the distance measuring means, and the image is captured by the CCD imaging means. It can be configured to be.
[0028]
Further, as in the invention as set forth in claim 8, the distance measuring means is provided with a scale member interposed between the measuring instruments and capable of measuring or setting the distance between the targets or between the measuring instruments. can do.
[0029]
For example, the intermediate measuring instrument can be arranged in a buried pipe while inserting a rod-shaped scale member connected to each of the intermediate measuring instruments via a universal joint at both ends. This makes it possible to easily determine the distance between the measuring instruments or the distance between the target to be imaged and the CCD imaging means.
[0030]
The calculating means obtains a displacement between the targets or between the measuring instruments based on image displacement information obtained from the CCD imaging means and distance information obtained from the distance measuring means, and calculates a displacement with respect to a measurement base point. The propulsion trajectory of the shield machine and the buried pipe can be determined.
[0031]
The present invention is configured to obtain two-dimensional relative displacement and relative angular displacement of a captured target image by two-dimensional image analysis. By adopting the image analysis, it is possible to obtain the above two data by one CCD imaging means, and the apparatus can be simply configured.
[0032]
For example, as in the invention as set forth in claim 4, the calculation means is configured to execute the processing of each of the targets or each of the intermediate measuring devices based on the distance information and the two-dimensional direction displacement and angular displacement of the captured target image. It can be configured to include a propulsion position calculating means for obtaining a relative displacement and for obtaining a propulsion position of the target or each intermediate measuring device with respect to the measurement base point.
[0033]
The imaging reference point of the target can be set to a position where a continuous buried pipe is propelled linearly, that is, a position at the start of propulsion. The image at the above-mentioned reference point is stored in advance in an arithmetic means or the like, and the two-dimensional displacement and the rotation angle displacement can be obtained by comparing the displacement and the position of the target image with the rotation angle.
[0034]
In the present invention, the displacement of the target image is caused by the bending displacement of the buried pipe or by the rotation about the axis of the buried pipe by imaging the target provided on the intermediate measuring instrument by the front and rear CCD imaging means. It is possible to determine whether it has occurred. This makes it possible to accurately measure the displacement of the adjacent measuring instrument tube. By converting the relative coordinate displacement between the measuring instruments into coordinates with respect to the measurement base point, the position of each measuring instrument can be obtained with high accuracy.
[0035]
The invention described in claim 9 of the present application is a measuring device for measuring a propulsion position of a propulsion body in a propulsion shield method in which a buried pipe is connected to a rear side of a shield machine and a pipeline is laid while excavating. CCD imaging means capable of imaging a rear target and outputting image information, and a pair of separated targets arranged at predetermined intervals in the axial direction of the buried pipe and imaged by the CCD imaging means arranged in front or rear. And a CCD image pickup means arranged at the measurement base point and capable of imaging the separation target of the intermediate measurement device disposed at the rearmost position and outputting image information, or the CCD measurement device of the rearmost intermediate measurement device. A measurement base point measurement device having a pair of spaced targets imaged by the CCD imaging means, and the shield excavation machine or the buried pipe connected to the shield excavation machine, the forefront A tip measuring machine having a pair of separated targets imaged by a CCD image pickup device of the arranged intermediate measuring device, or a CCD image pickup device provided in a rear intermediate measuring device and capable of picking up a pair of separated targets; Distance measuring means capable of measuring the distance between the respective measuring devices, image displacement information obtained from the CCD image capturing means, and distance information obtained from the distance measuring means based on distance information obtained from the distance measuring means. It is provided with calculating means for obtaining displacement between the measuring machines and calculating a propulsion locus of the shield excavator and the buried pipe with respect to the measurement base point.
[0036]
According to the first aspect of the present invention, the propulsion trajectory can be obtained by obtaining the coordinates with respect to the base point of each measuring instrument or target. However, if the propulsion direction of the excavator at the time of measurement is directed to the planned trajectory, it is not necessary to change the propulsion direction of the excavator, or even if it is changed, the control amount may be small. Therefore, by obtaining the propulsion direction of the excavator, the excavator can be accurately and easily controlled. In order to determine the propulsion direction of the excavator, the direction of the excavator must be estimated from the propulsion trajectory up to that point, or the tip measuring device according to the third aspect of the present invention must be provided. However, the technique of estimating the propulsion direction from the propulsion trajectory cannot perform highly accurate control. On the other hand, in the invention described in claim 3, the tip measuring machine must be provided on the excavator. However, the excavator is equipped with not only the excavation mechanism but also various devices, and the space for providing the CCD imaging means is limited. In some cases, it cannot be secured.
[0037]
According to a ninth aspect of the present invention, a pair of targets separated by a predetermined distance are imaged by one CCD imaging device. When a pair of images obtained by capturing these targets are at the reference position, the excavator or the buried pipe provided with the target and the buried pipe provided with the CCD imaging means are in a straight line. On the other hand, when the pair of images is displaced from the reference position, it means that the excavator or the buried pipe provided with the target has an angular displacement with respect to the buried pipe provided with the CCD imaging means. . Since the distance between the pair of targets and the distance between each target and the CCD imaging means for imaging the target are known, the excavator provided with the pair of targets or the buried pipe provided with the CCD imaging means of the buried pipe is provided. Can be obtained.
[0038]
The above-mentioned pair of targets are provided on each of the intermediate measuring devices, and the relative propulsion angle of the buried pipe provided with each of the intermediate measuring devices is obtained, and the tip target is provided on the excavator, and the propulsion direction with respect to the base point of the excavator is easily obtained. be able to. Since the propulsion direction can be measured only by providing the pair of targets on the excavator, it is possible to reduce the space required for installing the measuring machine. In addition, since the configuration of the device is simplified, the cost of the measuring device can be reduced.
[0039]
The CCD imaging means, the respective targets, and the distance measuring means may employ the same ones as those according to the first aspect of the present invention. The calculating means determines a relative angular displacement of an excavator or a buried pipe provided with the separated target from the image displacement information between the separated targets and the distance between the separated targets, and calculates the relative angular displacement and the distance measuring means. The propulsion position and the propulsion angle of the excavator and the buried pipe are obtained from the distance information from.
[0040]
The invention described in claim 10 of the present application is a method for measuring a propulsion position of a propulsion body in a propulsion shield method in which a buried pipe is connected to a rear side of a shield machine and a pipeline is laid while excavating. An imaging step of imaging the two-dimensional target and / or the rear two-dimensional target by the imaging means and outputting displacement image information thereof; a distance measurement step of determining a distance between each target and each imaging means for imaging the target; From the displacement image information and the distance information, a two-dimensional relative displacement calculation step for obtaining a two-dimensional relative displacement of each target, and, based on the displacement image information and the distance information, a relative angle of an excavator or a buried pipe in which each target is arranged A relative angle displacement calculation step for obtaining a displacement, the relative displacement information obtained in the two-dimensional relative displacement calculation step and the relative propulsion angle calculation step, and the relative displacement Proceeds based on the angle information, and includes a propulsion locus calculating step of obtaining a propulsion position and propulsion direction of the shield machine and buried pipe relative to the propulsion origin.
[0041]
The invention described in claim 11 of the present application is a method for measuring a propulsion position of a propulsion body in a propulsion shield method in which a buried pipe is connected to a rear side of a shield machine and a pipeline is laid while excavating. An imaging step of imaging a pair of separation targets provided on an excavator or a buried pipe propelling backward by an imaging unit and outputting displacement image information thereof, and a distance between the separation target and a CCD imaging unit for imaging the separation targets. The relative displacement calculation step for calculating the relative displacement of the excavator and the buried pipe from the displacement image information and the distance information, and the excavation using the relative displacement of the pair of separated targets. Relative propulsion angle calculation step for calculating the relative propulsion angle of the machine or buried pipe, and relative displacement information obtained in the relative displacement calculation step and the relative propulsion angle calculation step Based on the relative promotion angle information, and includes a propulsion locus calculating step of obtaining a propulsion position and propulsion direction of the shield machine and buried pipe relative to the propulsion origin.
[0042]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
[0043]
FIG. 1 is a plan view showing a state in which a propulsion body composed of an excavator 1 provided with a measuring device according to the present invention and a plurality of buried pipes 2 connected to the excavator 1 is propelled underground. . In addition, in order to facilitate understanding, the figures show displacements and angles in a direction along the paper surface, but actually, three-dimensional displacements occur. Further, in the embodiment, three intermediate measuring devices are provided, but a required number of intermediate measuring devices are used according to the propulsion distance and the like.
[0044]
The propulsion trajectory measuring device according to the present embodiment includes an intermediate measuring machine 4a, 4b, 4c arranged at a predetermined interval inside a buried pipe row, a tip measuring machine 5 provided on the excavator 1, a propulsion base point, The system is provided with a base point measuring device 6 provided in S, a computer 7 for executing a program capable of obtaining a propulsion position of each measuring device based on data obtained from each of the measuring devices, and a display 7a.
[0045]
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing the structure inside the buried pipe in which the intermediate measuring machines 4a, 4b, 4c in FIG. 1 are arranged. FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG. As shown in these figures, each intermediate measuring device 4 includes a CCD imaging device 8 facing forward, a CCD imaging device 9 facing backward, a substrate 10 having targets 16 and 16 formed on both sides, and It comprises a forward-facing lightwave distance meter 11, a backward-facing lightwave distance meter 12, and a trolley 13 on which these devices are installed. The cart 13 is provided with four wheels 14 and is configured to be able to move in the buried pipe row in the axial direction. As shown in FIG. 3, a mud pipe 15 and a mud pipe 16 are arranged below each buried pipe 2, and the intermediate measurement is provided in a space above the mud pipe 15 and the mud pipe 16. Machine 4 is arranged.
[0046]
The front-facing CCD imaging device 8 and the rear-facing CCD imaging device 9 are integrated with the back surface bonded to the substrate 10. Further, a forward lightwave distance meter 11 and a backward lightwave distance meter 12 are integrated with their backs joined to the substrate 10 as in the case of the CCD imaging devices 8 and 9.
[0047]
As shown in FIG. 3, in the present embodiment, the substrate 10 is formed to have a size extending to the left and right sides from the portion holding the CCD imaging devices 8, 9 and the lightwave distance meters 11, 12. A target 16 is provided in each of the left and right extending portions. The targets 16 are formed on the front surface and the rear surface of the substrate 10, respectively. The target 16 is configured by attaching a reflective tape capable of reflecting the LED light emitted from the light source unit 17 of the optical distance meter 11. Further, the target 16 is formed in a shape capable of measuring the vertical deviation of the image obtained by the CCD image pickup device and the rotation angle around the centroid. The number and shape of the targets are not particularly limited.
[0048]
The lightwave distance meter 11 according to the present embodiment reflects the LED light emitted from the light source unit 17 toward the light receiving unit 19 by the target 16 and detects the lightwave distance meter 11 based on a shift in the wavelength of the LED light. The distance between the target 16 and the target 16 can be measured.
[0049]
In the present embodiment, the target 16 is imaged by the CCD imaging devices 8 and 9 using the LED light generated from the light source unit 17 of the optical distance meter 11 so that the displacement of the target 16 can be measured. It is composed. The CCD imaging devices 8 and 9 are adjusted so that the entire range of the target 16 can be imaged, and lenses are combined as needed.
[0050]
In the present embodiment, the image of the target is imaged using the LED light of the lightwave distance meters 11 and 12, but a light source for imaging may be separately provided. In this embodiment, the target image is captured by the CCD image sensor using the LED light of the lightwave distance meter. However, when measuring only the distance, a forward or backward lightwave distance meter is sufficient.
[0051]
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the intermediate measuring machines 4a, 4b, and 4c are installed at a ratio of one to five buried pipes. The excavator 1 is provided with a target 16 and a tip measuring device 5 having a CCD image sensor capable of imaging the target 16 of the rear intermediate measuring device 4a. Note that the CCD image pickup device provided in the tip measuring device 5 is the same as that of the above-described intermediate measuring device, and the description is omitted.
[0052]
FIG. 4 shows a screen 18 obtained by imaging the target 16 with a CCD image sensor. The image 16a captured at the center of the screen 18 is an image in a case where the axis of the buried pipe or the excavator on which the target 16 is arranged coincides with the axis of the buried pipe provided with the CCD image sensor for imaging this target. . That is, at the start of propulsion, the target 16 and the CCD imaging devices 8 and 9 are adjusted so that the target 16 is located at the origin O of the screen 18 and propulsion is started.
[0053]
When the excavator 1 and the buried pipe 2 are bent and propelled, the image of the target 16 is displaced from the reference position 16a to the position 16b. Further, the target image 16b after the displacement has an angular displacement θ with respect to the z-axis. Each of the images is output to the computer, and the displacement x and z in the X and Z directions and the rotational displacement θ of the target image are automatically obtained by the image processing program.
[0054]
As shown in FIGS. 1 and 2, each intermediate measuring device 4 is provided with a CCD image sensor 8 facing forward and a CCD image sensor 9 facing backward, and Targets 16 and 16 are provided. Thus, the targets of the intermediate measuring devices provided adjacent to each other are configured to be imaged with each other. Further, the target 16 of the tip measuring device 5 is imaged by the CCD image pickup device of the intermediate measuring device 4a disposed at the forefront, and the target of the intermediate measuring device 4a is imaged by the CCD image pickup device provided in the tip measuring device 5. It is configured to be able to.
[0055]
For example, when an image of the target of the intermediate measuring device 4c is picked up from the base point measuring device 6 shown in FIG. 5, the measurement values (x, z, θ) by the CCD image sensor and the distance data L from the lightwave distance meter are obtained. 0 From the direction angle α of the target of the intermediate measuring machine 4c with respect to the axis 20 of the base measuring machine 6 0 And the position coordinates of the target are obtained. However, the direction angle α of the target 0 The directional angle and the position coordinates of the intermediate measuring device 4b disposed in front of the intermediate measuring device 4c cannot be obtained only by obtaining the position coordinates. This is because it is not possible to determine in which direction the axis of the buried pipe in which the intermediate measuring device 4c is installed is oriented only from the above information.
[0056]
In the present embodiment, a rearward-facing CCD image pickup device is provided in the intermediate measuring device 4c to capture an image of a target provided in the base point measuring device 6, and the angle β of the intermediate measuring device 4c facing the axis 21 is set. 0 Can be requested. Thereby, the opposing angle α of the intermediate measuring device 4c and the base point measuring device 6 with respect to the respective axes 20 and 21 is set. 0 , Β 0 Can be requested.
[0057]
As is clear from FIG. 5, each facing angle α of each of the intermediate measuring machines 4a, 4b, 4c and the excavator 1. 1 , Β 1 , Α 2 , Β 2 , Α 3 , Β 3 And the distance L 1 , L 2 , L 3 Is obtained, it is possible to obtain the relative position and the relative propulsion angle of each of the adjacent intermediate measuring machines. When the relative displacement of each intermediate measuring device is sequentially converted based on the position and direction of the base measuring device 6 using the data of each intermediate measuring device, the position of the intermediate measuring device with respect to the base measuring device 6 is calculated. The propulsion position is determined, and the propulsion trajectory to the excavator is determined. The direction of the excavator 1 is also determined.
[0058]
Based on the flowchart shown in FIG. 6, a description will be given of a measuring method according to the present embodiment and a procedure for obtaining the direction of excavation of the excavator.
[0059]
First, at the start of the propulsion work (Y in S100), a preset design locus is read into a computer and set (S101). The design trajectory is displayed on a computer display (S102). The origin position, height, angle, and the like at the start of propulsion are set as propulsion base points of the design trajectory (S103).
[0060]
After excavating for a predetermined distance, the excavation work is stopped, measurement is performed by each intermediate measuring machine, and each data (x, z, θ, L) is collected (S104). The propulsion position and the propulsion direction of each intermediate measuring device with respect to the propulsion base point are calculated based on these measurement data (S105). Then, the positions of the intermediate measuring instruments and the tip measuring instruments, that is, the positions of the excavator and the buried pipe provided with the intermediate measuring instruments and the buried pipes, and the propulsion direction are displayed on the display. (S106).
[0061]
Further, the amount of deviation between the design trajectory and the measured propulsion trajectory is calculated and displayed on the display (S107, S108). Based on the amount of deviation, the direction of the excavator is controlled if necessary. Is performed (S109). In the present embodiment, the measurement and calculation of the data are automatically performed, and the deviation amount is obtained.
[0062]
The respective measurement data are sequentially stored (S110), and the above calculation is repeated at least until the machine reaches the target point (N in S111). When the vehicle reaches the target point, the final data is stored (S112), and the propulsion work ends.
[0063]
The propulsion work is often performed over several days. For this reason, when the construction is interrupted and restarted halfway (N in S100), the data stored in the above process (S110) is read (S113), and the measurement of new position data is started. (S104).
[0064]
With the above configuration, the position of each target or measuring instrument can be accurately obtained. In addition, since the relative propulsion direction is obtained from the image of the CCD image pickup device that images the opposing target, a separate device for obtaining the propulsion attitude is not required.
[0065]
7 to 12 show a second embodiment of the present invention.
[0066]
As shown in FIG. 7, the propulsion trajectory measuring device according to the second embodiment includes intermediate measuring machines 54 a to 54 c arranged at predetermined intervals inside a buried pipe row, and a tip provided on the excavator 1. A target 55, a base point measuring device 56 provided at the propulsion base point S, and a computer 57 storing a program capable of determining the propulsion position of each measuring device and the tip target based on data obtained from each of the measuring devices. It is configured with.
[0067]
FIG. 8 is a longitudinal sectional view of the buried pipe in which the intermediate measuring devices 54a to 54c in FIG. 7 are arranged. FIG. 9 is a sectional view taken along line IX-IX in FIG. As shown in these figures, each of the intermediate measuring devices 54a, 54b, 54c has a CCD image sensor 58 facing forward, a lightwave distance meter 61 facing forward, a pair of target substrates 60a, 60b, And a truck 63 on which the above devices are installed. Since the configuration of the carriage 63 is the same as that of the first embodiment, the description is omitted.
[0068]
The CCD imaging device 58 is joined to the front surface of the substrate 60b. Also, the light wave distance meter 61 has its back joined to the substrate 60b, similarly to the CCD image pickup device 58, and these devices are integrated.
[0069]
The board 60a and the board 60b are formed so as to extend from the upper surface of the carriage so as to be orthogonal to the axis of the buried pipe, and the back surfaces of the boards 60a and 60b are imaged by the CCD image pickup device of the rear intermediate measuring machine. A target 66 composed of a pair of targets 66a and 66b is formed.
[0070]
The pair of substrates 60a and 60b are set apart from each other by a distance l, and the large target 66b and the small target 66a formed on the rear surface of the front substrate 60b are also arranged with a distance of 1 therebetween.
[0071]
As shown in FIG. 9, the large target 66b and the small target 66a are formed by forming cross-shaped patterns having different sizes using a light reflecting sheet. The small target 66a and the large target 66b can be configured so that the color or the reflected light of the light reflecting sheet is set to be different so that the image picked up by the CCD image sensor can be easily processed. . Also, the present embodiment is configured such that an image of the target can be captured by light emitted from the light source of the lightwave distance meter 61, as in the first embodiment. In addition, the lightwave distance meter 61 is configured to measure a distance between the large target 66b or the small target 66a.
[0072]
10 to 13, a tip target 55 including a large target 56 b and a small target 56 a is provided inside the excavator 51, and an intermediate measurement is performed from the excavator 51 to the second buried pipe 52 behind the excavator 51. An example in which the excavator 54a is provided to determine the displacement of the excavator 51 will be described. The tip target 55 can be provided in the same manner as the target 66 of the intermediate measuring device.
[0073]
FIG. 10 is a diagram illustrating a state in which the axis of the excavator 51 and the axis provided with the intermediate measuring device 54a coincide with each other, and is a diagram illustrating an initial setting state. In this state, when the pair of targets 55a and 55b are imaged using the CCD image sensor 58, an image shown in FIG. 11 is obtained.
[0074]
On the screen 68 in FIG. 11, two cross-shaped images 77b and 77a overlapping the origin O, the Z axis, and the X axis of the screen are obtained.
[0075]
FIG. 12 shows a state in which the propulsion work is started from the state of FIG. 10 and the excavator 51 and the subsequent buried pipe are displaced. As is apparent from this figure, the excavator 51 and each buried pipe 52 are displaced relative to each other, and the CCD imaging element 58 and the target 55 are also displaced.
[0076]
As shown in FIG. 13, it can be seen that a displacement z in the Z direction from the origin O, a displacement x in the X direction, and a rotational displacement θ occur in the image 78a of the small target 55a. In the present embodiment, the distance L between the CCD image pickup device 58 and the small target 55a is obtained from the lightwave distance meter 61, as in the first embodiment. Then, as in the first embodiment, the relative propulsion position of the small target 55a of the excavator 51 with respect to the image sensor 58 is obtained from the displacement of the image 78a and the distance L.
[0077]
However, unless the angular attitude of the excavator 51 is determined, the propulsion direction cannot be determined. Unless the propulsion direction in each intermediate measuring machine is determined, coordinate conversion from the propulsion base point cannot be performed, and the positions and propulsion directions of the excavator and the buried pipe with respect to the propulsion base point cannot be determined.
[0078]
In the present embodiment, as shown in FIG. 13, the relative displacement x between images 78b and 78a obtained by capturing the large target 55b and the small target 55a. 0 , Z 0 Can be measured. In addition, the distance l between the large target 55b and the small target 55a is known.
[0079]
As shown in FIG. 14, the relative displacement x 0 , Z 0 The three-dimensional angular displacement γ of the shaft 71 of the excavator 51 and the shaft 72 of the buried pipe provided with the intermediate measuring device 54 can be obtained from the distance l and the distance l. Therefore, by applying the above method from the propulsion base point, the propulsion position and direction of the buried pipe provided with the excavator 51 and each intermediate measuring device can be obtained.
[0080]
In the second embodiment, the propulsion direction of the buried pipe provided with the excavator 51 and the intermediate measuring device 54 can be obtained by one CCD image sensor directed forward or backward. For this reason, it is possible to simplify the structure of the measuring device.
[0081]
The present invention is not limited to the above embodiments. In the first embodiment, the shield excavator is provided with the tip measuring machine including the CCD image pickup device for imaging the rear target. However, when obtaining the propulsion direction from the propulsion trajectory, it is not necessary to provide this.
[0082]
Further, in the first embodiment, a pair of separation targets according to the second embodiment can be provided in order to obtain the propulsion angle of the excavator.
[0083]
Further, in the embodiment, the distance between each target and each intermediate measuring device is measured by the lightwave distance meter, but between the excavator and each intermediate measuring device, the scale of the positioning rod that can define the distance between them. , The distance can be obtained.
[0084]
Further, it is also possible to form a measurement scale on the string-like body by various means, provide a scale reading device capable of reading the scale on each measuring machine, and obtain the distance between the targets or the intermediate measuring machines.
[0085]
Further, in the embodiment, the target is illuminated using the LED light of the lightwave distance meter, and an image of the target is obtained from the reflected light. However, the target is formed using a plurality of LED light sources, and the LED is used. Measurement can be performed using the image of the light source.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view illustrating an outline of a propulsion trajectory measuring device according to a first embodiment.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a structure inside the buried pipe according to the first embodiment.
FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG. 2;
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a state of a screen captured by a CCD image sensor.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a method of obtaining a propulsion trajectory of the excavator and the buried pipe according to FIG.
FIG. 6 is a flowchart illustrating a method of measuring a propulsion trajectory according to the first embodiment.
FIG. 7 is a plan view illustrating an outline of a propulsion trajectory measuring device according to a second embodiment.
FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing a structure inside a buried pipe according to a second embodiment.
FIG. 9 is a sectional view taken along line IX-IX in FIG.
FIG. 10 is an explanatory diagram of a measuring device according to a second embodiment.
FIG. 11 is an explanatory diagram illustrating a state of a measurement image according to the second embodiment.
FIG. 12 is an explanatory diagram of a measuring device according to a second embodiment.
FIG. 13 is an explanatory diagram illustrating a state of a measurement image according to the second embodiment.
FIG. 14 is a diagram illustrating a measurement method according to a second embodiment.
[Explanation of symbols]
1 excavator
2 buried pipe
4a Intermediate measuring machine
4b Intermediate measuring machine
4c Intermediate measuring machine
5 Advanced measuring equipment
6 Measurement base point measuring machine
16 Target

Claims (11)

シールド掘進機の後方に埋設管を接続して、掘削しながら管路を敷設する推進シールド工法における推進体の推進位置の計測装置であって、前方の二次元ターゲットを撮像して画像情報を出力できるCCD撮像手段と、後方の二次元ターゲットを撮像して画像情報を出力できるCCD撮像手段と、前方及び後方のCCD撮像手段によって撮像される二次元ターゲットとを有し、地中を推進する上記埋設管内に所定間隔をあけて設けられる中間計測機と、
計測基点に配置され、最後方に配置された上記中間計測機の上記ターゲットを撮像して画像情報を出力できるCCD撮像手段と、上記最後方に配置された上記中間計測機の撮像手段によって撮像される二次元ターゲットとを有する計測基点計測機と、
上記シールド掘進機又はこれに続く埋設管内に設けられ、最前方に配置された上記中間計測機のCCD撮像手段によって撮像される二次元先端ターゲットを設けた先端計測機と、
各ターゲットとこれを撮像する各計測機間の距離を求めることのできる距離計測手段と、
上記各CCD撮像手段から得られる画像変位情報と、上記距離計測手段から得られる距離情報とに基づいて、上記各ターゲット間又は各計測機間の変位を求めるとともに、計測基点に対するシールド掘進機及び埋設管の推進軌跡を求める演算手段とを備える、シールド推進工法における推進体の推進軌跡の計測装置。
A device for measuring the propulsion position of a propulsion body in the propulsion shield method, in which a buried pipe is connected to the back of a shield machine and laying a pipeline while excavating, imaging a two-dimensional target ahead and outputting image information A CCD imaging unit capable of imaging a rear two-dimensional target and outputting image information, and a two-dimensional target imaged by the front and rear CCD imaging units, and propelling underground. An intermediate measuring device provided at a predetermined interval in the buried pipe,
CCD imaging means which is arranged at the measurement base point and which can image the target of the intermediate measuring machine arranged at the rearmost side and output image information, and which is imaged by the imaging means of the intermediate measuring machine arranged at the rearmost side A measuring base point measuring machine having a two-dimensional target;
A tip measuring machine provided with the shield excavator or a buried pipe subsequent thereto, and a two-dimensional tip target provided with a two-dimensional tip target imaged by CCD imaging means of the intermediate measuring machine arranged at the forefront,
Distance measuring means for determining the distance between each target and each measuring device that images the target,
Based on the image displacement information obtained from each of the CCD imaging means and the distance information obtained from the distance measuring means, the displacement between each of the targets or between each of the measuring machines is obtained, and the shield excavator and the burial with respect to the measurement base point are obtained. An apparatus for measuring a propulsion trajectory of a propulsion body in a shield propulsion method, comprising: a calculation means for obtaining a propulsion trajectory of a pipe.
上記中間計測機は、上記二つのCCD撮像手段を背中合わせに連結して一体化する一方、
上記一体化した撮像手段の軸方向中央の外周部から、前方のCCD撮像手段及び後方のCCD撮像手段によって撮像できる二次元ターゲットを延出形成した、請求項1に記載のシールド推進工法における推進体の推進軌跡の計測装置。
The above-mentioned intermediate measuring machine connects the two CCD imaging means back to back and integrates them,
2. The propulsion body according to claim 1, wherein a two-dimensional target that can be imaged by a front CCD imaging unit and a rear CCD imaging unit is formed to extend from an axially outer peripheral portion of the integrated imaging unit. Measuring device for propulsion trajectory.
上記先端計測機は、後方の中間計測機のターゲットを撮像して画像情報を出力できるCCD撮像手段を備える、請求項1又は請求項2のいずれかに記載の推進シールド工法における推進体の推進軌跡の計測装置。The propulsion trajectory of the propulsion body in the propulsion shield method according to claim 1, wherein the tip measuring device includes a CCD imaging unit capable of capturing an image of a target of the rear intermediate measuring device and outputting image information. Measuring device. 上記演算手段は、上記距離情報と、撮像された上記ターゲット画像の二次元方向変位及び角度変位に基づいて、上記各ターゲット又は各中間計測機の相対変位を求めるとともに、これらターゲット又は各中間計測機の上記計測基点に対する推進位置を求める推進位置演算手段を含んで構成されている、請求項1から請求項3のいずれかに記載の推進シールド工法における推進体の推進軌跡の計測装置。The calculating means calculates a relative displacement of each target or each intermediate measuring device based on the distance information and a two-dimensional displacement and an angular displacement of the captured target image. 4. The apparatus for measuring a propulsion locus of a propulsion body in the propulsion shield method according to claim 1, further comprising a propulsion position calculating means for obtaining a propulsion position with respect to the measurement base point. 上記各二次元ターゲットは、複数のLED発光体を配列して構成されている、請求項1から請求項4のいずれかに記載の推進シールド工法における推進体の推進軌跡の計測装置。The apparatus according to claim 1, wherein each of the two-dimensional targets is configured by arranging a plurality of LED light emitters. 上記距離計測手段は、
向かい合う一方の計測機に設けられるとともに光源部と受光部とを有する光波距離計と、
向かい合う他方の計測機に設けられて、上記光源部から発せられた光を上記受光部に向けて反射する反射部材とを備えて構成されている、請求項1から請求項5のいずれかに記載の推進シールド工法における推進体の推進軌跡の計測装置。
The distance measuring means,
A lightwave distance meter provided on one of the facing measuring instruments and having a light source unit and a light receiving unit,
The light-emitting device according to claim 1, further comprising: a reflection member provided on the other facing measurement device and configured to reflect light emitted from the light source unit toward the light-receiving unit. For measuring the propulsion trajectory of the propulsion body in the propulsion shield method.
上記距離計測手段の上記光源部から照射される光によって上記二次元ターゲットを照射し、上記CCD撮像手段に撮像させるように構成されている、請求項6に記載の推進シールド工法における推進体の推進軌跡の計測装置。7. Propulsion of a propulsion body in the propulsion shield method according to claim 6, wherein the two-dimensional target is illuminated by light emitted from the light source unit of the distance measuring means, and is imaged by the CCD imaging means. Track measurement device. 上記距離計測手段は、各計測機間に介挿され、上記ターゲット間又は上記計測機間の距離を計測しあるいは設定できるスケール部材を備えて構成されている、請求項1から請求項5のいずれかに記載の推進シールド工法における推進体の推進軌跡の計測装置。6. The distance measuring means according to claim 1, further comprising a scale member interposed between the measuring devices and provided with a scale member capable of measuring or setting the distance between the targets or the measuring devices. A propulsion trajectory measuring device in the propulsion shield method described in the crab. シールド掘進機の後方に埋設管を接続して、掘削しながら管路を敷設する推進シールド工法における推進体の推進位置の計測装置であって、前方又は後方のターゲットを撮像して画像情報を出力できるCCD撮像手段と、埋設管の軸方向に所定間隔を開けて配置され、前方又は後方に配置されたCCD撮像手段によって撮像される一対の離間ターゲットとを有する中間計測機と、計測基点に配置され、最後方に配置された上記中間計測機の上記離間ターゲットを撮像して画像情報を出力できるCCD撮像手段、又は上記最後方の中間計測機の上記CCD撮像手段によって撮像される一対の離間ターゲットを有する計測基点計測機と、
上記シールド掘進機又はこれに接続された上記埋設管に設けられ、最前方に配置された上記中間計測機のCCD撮像装置によって撮像される一対の離間ターゲット、又は後方の中間計測機に設けた一対の離間ターゲットを撮像できるCCD撮像装置を有する先端計測機と、
各ターゲットとこれを撮像する各計測機間の距離を計測できる距離計測手段と、
上記各CCD撮像手段から得られる画像変位情報と、上記距離計測手段から得られる距離情報とに基づいて、上記各ターゲット間又は各計測機間の変位を求めるとともに、計測基点に対するシールド掘進機及び埋設管の推進軌跡を求める演算手段とを備える、シールド推進工法における推進体の推進軌跡の計測装置。
A device for measuring the propulsion position of a propulsion body in a propulsion shield method in which a buried pipe is connected to the back of a shield machine and lays a pipeline while excavating, and images a target in front or behind and outputs image information. An intermediate measuring machine having a CCD imaging means capable of being provided, a pair of spaced targets which are arranged at predetermined intervals in the axial direction of the buried pipe, and which are imaged by the CCD imaging means arranged in front or behind, and arranged at a measurement base point CCD imaging means capable of imaging the separation target of the intermediate measurement device disposed at the rearmost position and outputting image information, or a pair of separation targets imaged by the CCD imaging device of the rearmost intermediate measurement device A measurement base point measuring machine having
A pair of separation targets provided on the shield excavator or the buried pipe connected thereto and imaged by the CCD imaging device of the intermediate measurement device disposed at the forefront, or a pair of separation targets provided on the rear intermediate measurement device A leading-edge measuring device having a CCD imaging device capable of imaging a separation target of
Distance measuring means for measuring the distance between each target and each measuring device for imaging the target,
Based on the image displacement information obtained from each of the CCD imaging means and the distance information obtained from the distance measuring means, the displacement between each of the targets or between each of the measuring machines is obtained, and the shield excavator and the burial with respect to the measurement base point are obtained. An apparatus for measuring a propulsion trajectory of a propulsion body in a shield propulsion method, comprising: a calculation means for obtaining a propulsion trajectory of a pipe.
シールド掘進機の後方に埋設管を接続して、掘削しながら管路を敷設する推進シールド工法における推進体の推進位置の計測方法であって、
前方の二次元ターゲット及び/又は後方の二次元ターゲットを撮像手段によって撮像してこれらの変位画像情報を出力する撮像行程と、
各ターゲットとこれを撮像する各撮像手段との距離を求める距離計測行程と、上記変位画像情報及び上記距離情報から、各ターゲットの二次元相対変位を求める二次元相対変位演算行程と、
上記変位画像情報及び上記距離情報から、各ターゲットを配置した掘進機又は埋設管の相対角度変位を求める相対角度変位演算行程と、
上記二次元相対変位演算行程及び上記相対推進角度演算行程においてもとめた相対変位情報と上記相対推進角度情報に基づいて、推進基点を基準とした掘進機及び埋設管の推進位置及び推進方向を求める推進軌跡演算行程とを含む、推進シールド工法における推進体の推進位置の計測方法。
A method for measuring a propulsion position of a propulsion body in a propulsion shield method in which a buried pipe is connected behind a shield machine and a pipe is laid while excavating,
An imaging step of imaging the front two-dimensional target and / or the rear two-dimensional target by an imaging unit and outputting displacement image information thereof;
A distance measurement step for obtaining a distance between each target and each imaging means for imaging the target, a two-dimensional relative displacement calculation step for obtaining a two-dimensional relative displacement of each target from the displacement image information and the distance information,
From the displacement image information and the distance information, a relative angular displacement calculation step for determining the relative angular displacement of the excavator or buried pipe in which each target is placed,
Propulsion for determining the propulsion position and the propulsion direction of the excavator and the buried pipe based on the propulsion base point based on the relative displacement information obtained in the two-dimensional relative displacement calculation step and the relative propulsion angle calculation step and the relative propulsion angle information A method for measuring a propulsion position of a propulsion body in a propulsion shield method, including a trajectory calculation step.
シールド掘進機の後方に埋設管を接続して、掘削しながら管路を敷設する推進シールド工法における推進体の推進位置の計測方法であって、
前方又は後方を推進する掘進機又は埋設管に設けた一対の離間ターゲットを撮像手段によって撮像してこれらの変位画像情報を出力する撮像行程と、
上記離間ターゲットとこれを撮像するCCD撮像手段の間の距離を計測する距離計測行程と、
上記変位画像情報及び上記距離情報から、上記掘進機及び埋設管の相対変位を求める相対変位演算行程と、
上記一対の離間ターゲットの相対変位から、これを設けた掘進機又は埋設管の相対推進角度を求める相対推進角度演算行程と、
上記相対変位演算行程及び上記相対推進角度演算行程においてもとめた、相対変位情報と上記相対推進角度情報に基づいて、推進基点を基準とした掘進機及び埋設管の推進位置及び推進方向を求める推進軌跡演算行程とを含む、推進シールド工法における推進体の推進位置の計測方法。
A method for measuring a propulsion position of a propulsion body in a propulsion shield method in which a buried pipe is connected behind a shield machine and a pipe is laid while excavating,
An imaging step of imaging a pair of spaced targets provided on an excavator or a buried pipe for propelling forward or backward by an imaging unit and outputting these displacement image information,
A distance measurement step for measuring a distance between the separation target and a CCD imaging unit for imaging the separation target;
From the displacement image information and the distance information, a relative displacement calculation step of calculating the relative displacement of the excavator and the buried pipe,
From the relative displacement of the pair of spaced targets, a relative propulsion angle calculation step for determining the relative propulsion angle of the excavator or buried pipe provided with this,
A propulsion locus for obtaining a propulsion position and a propulsion direction of an excavator and a buried pipe based on a propulsion base point based on the relative displacement information and the relative propulsion angle information obtained in the relative displacement calculation step and the relative propulsion angle calculation step. A method for measuring a propulsion position of a propulsion body in a propulsion shield method, including a calculation step.
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