JPH01137093A - 掘削監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、地下連続壁などを施工する際に、掘削機の
掘進方向を高精度に検出および監視するための掘削監視
装置に関する。

〈従来の技術〉 従来から、掘削機の掘進方向を監視するものとして、例
えば特開昭５５−７５０９３号公報に示された掘削監視
装置がある。この掘削監視装置は地上の柱と掘削機との
間にワイヤを張架して、このワイヤの動き、つまり変位
量を直接人が目で観察するというものであった。また、
このワイヤを地上の離れた位置からトランシットを用い
て［Ｊ！測したり、上記ワイヤの地上部先端に傾斜計を
取り付けて、これを電気信号にて検出したり、あるいは
掘削機と地上との間にパイプを設置し、この中にレーザ
光線を通して、そのパイプの傾きに伴うレーザ光線の通
過位置を検出したりして、上記掘進方向を監視するもの
なども提案されている。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、かかる従来の掘削監視装置のうち、ワイ
ヤの変位を目で観察したり、トランシットを用いてｌ！
祭したりするものでは、人手を要するほか、ｗｉ察する
者によって測定データにばらつきを生じ、連続的な測定
データが得られないという問題点があった。また、傾斜
計を用いて電気的に測定するものでは、傾斜計自身の精
度およびその傾斜計の設置精度に難点があり、さらにレ
ーザ光線を用いるものでは、上記パイプ内に泥水が侵入
しないようにするための手段を講する必要が生じるなど
の煩わしさがあり、これらいずれの測定でも、設備が複
雑かつ高価になるなどの問題点があった。

この発明はかかる従来の問題点に着目してなされたもの
であり、掘削機の移動に対応するワイヤの変位を自動的
に画像データとして監視することによって、測定結果に
個人差によるばらつきが生ぜず、し゛かも正確、迅速に
上記掘削機の掘進方向を把握することができる掘削監視
装置を得ることを目的とする。

く問題点を解決するための手段〉 この発明は、上記目的を達成するためになされたもので
あり、地上より吊り下げられた掘削機に、下端が取り付
けられた鉛直検定鋼の変位量を、同一平面上に光軸を持
つ少くとも２つのＣＣＤカメラによって監視するような
構成としたものである。

く作用〉 この考案における各ＣＣＤカメラは、同一平面上の鉛直
検定鋼の変位を連続的に撮像検出し、これらのＣＣＤカ
メラからの鉛直検定鋼の変位データと、掘削機の深度検
出手段によって得られる掘削機の深度データおよび鉛直
検定鋼の傾きデータとにもとづいて、コンピュータによ
り上記掘削機の掘進方向を連続的に演算し、出力できる
ようにする。

〈発明の実施例〉 以下に、この発明の一実施例を図を用いて、説明する。

第１図はこの発明の監視対象である掘削機を持った掘削
装置を示す正面図であり、１は地上にＬ型鋼などで組み
上げた柱で、この柱１には主索２を支持するプーリ３が
設けられ、このプーリ３を介してウィンチ４から送り出
される主索２の下端に、掘削機５が吊持されている。こ
の掘削機５には、Ｘ方向傾斜計およびＹ方向傾斜計から
なる傾斜計ユニット６、水中ポンプ７、水中モータ８．
掘削工具たるドラムカッタ９および掘進方向調整用のア
ジャストガイド１０が設けられている。

一方、柱１には、少くとも１つにロータリエンコーダ（
図示しない）を一体に有するプーリ１２が取り付けられ
ており、そのプーリ１２には一端が掘削機５の上部面に
止着した２本の鉛直検定鋼１３が懸架され、他端はリー
ル（図示しない）などに巻き取られて、一定のテンショ
ンが付与されるようになっている。なお、上記ロータリ
エンコーダは鉛直検定鋼１３の送り出し量、つまり掘削
機５の深度に対応した信号を出力する。

１４は柱１やウィンチ４を設置する作業台であり、この
作業台１４上には、第２図にも示すように各光軸が同一
平面上で直交する２台のＣＣＤカメラ１５．１６が設置
されていて、その撮像視野内に鉛直検定鋼１３が捉えら
れるようになっている。１７は投光器で、鉛直検定鋼１
３の撮像コントラストを十分に得るために、この鉛直検
定鋼１３に対してＣＣＤカメラ１５，１６の反対側に設
置されている。また、１８は制御盤室、１９は運転室で
、それぞれ作業台１４上に設けられている。

また、上記ＣＣＤカメラ１５，１６は、鉛直検定鋼１３
の変位を直交する仮想のＸ平面、Ｙ平面に光軸を直交す
るように設けられ、各Ｘ平面、Ｙ平面における変位ｄｘ
、ｄｙを測定する。

第３図はこの発明の掘削監視装置を含む監視システムの
ブロック接続図を示す。３ａは、プーリ１２に一体の上
記ロータリエンコーダで、これが掘削機５の深度検出手
段として用いられる。６ａ。

６ｂはそれぞれＸ方向傾斜計およびＹ方向傾斜計、２１
は、上記の各ＣＣＤカメラ１５，１６、ロータリエンコ
ーダ３ａおよび傾斜計６ａ、６ｂの各出力にもとづいて
、掘削機５の掘進方向を演算するコンピュータ、２２は
その演算結果や上記各出力を一時記憶する外部記憶装置
、２３はその演算結果を表示するＣＲＴ表示器、２４は
、同じく演算結果を印字出力するプリンタである。

次に、上記のように構成された掘削監視装置の作用を説
明する。

敷設すべき地下連続壁は、掘削条件や地盤の変化などに
よって、上記掘削機５による掘進方向が変化する場合が
あるが、この変化はこの発明の掘削監視装置によって正
確かつ迅速に検知でき、この発明の要旨には係らない所
定の修正手段によって、その掘進方向を修正できるもの
である。

次に、この発明の要旨である上記掘進方向の検知動作に
ついて説明する。まず、掘削機５の掘進作業中にその掘
進方向が変化したとすると、この変化に伴って掘削機５
自身も同様に傾いて、鉛直検定室１３も傾く。この掘削
機５の傾きは、傾斜計ユニット６に設けられた第３図に
示すようなＸ方向傾斜計６ａ、Ｙ方向傾斜計６ｂによっ
て検出される。また、上記鉛直検定室１３の傾きによっ
て生じるその鉛直検定室１３の変位ＪＬｄｘ、ｄｙが、
第２図に示すようにＣＣＤカメラ１５．１６によって検
出される。

さらに、各鉛直検定素１３の傾きθＸ工、θｘ２゜θｙ
ｘｒ　θｙ２は、概念的には、第４図に示すように、各
鉛直検定室１３について、仮想検定面Ｆ上で得た鉛直点
ｏ１，０２からの変位量Ｘ工、Ｙ工およびＸ２．Ｙ２か
ら求められる。なお実際には、これらの変位量Ｘ□、　
Ｙｌ、　Ｘ２．　Ｙ、は第２図に示す方法でＣＣＤカメ
ラ１５，１６を用いて検出する。

この場合において、仮想検定面Ｆの鉛直検定索支持点Ｐ
、、Ｐ２からの距離をｈｏとして、これを予め上記外部
装置２２に格納しておく。また、上記仮想検定面Ｆから
の掘削機５の深度りは、その鉛直検定室１３の送の出し
量をロータリエンコーダ３ａによって検出することによ
り得られる。

また、このようにして得られた掘削機５自身の傾きθ、
鉛直検定室１３の変位量Ｘ工、Ｙ□、Ｘ２゜Ｙ２および
深度りは、上記ｈｏとともにコンピュータ２１に入力さ
れる。このコンピュータでは、上記変位量Ｘ工、Ｙ工、
　Ｘ２．　Ｙ２、距離ｈｏから鉛直検定室１３の傾きＯ
ｘｏ、　　θＸｚｒ　　０３’Ｌｌ　　Ｏｙａを下式に
よって求める。

θｘ、＝　ｔ　ａ　ｎ−’　（Ｘ、／　ｈ　ｅ　）θｙ
、＝　ｔ　ａ　ｎ−’　（Ｙ、／　ｈ　ｅ　）θｘ２＝
ｊ　ａ　ｎ−１（Ｘ２７ｈ　ｅ）ｅ　ｙ、＝　ｔ　ａ　
ｎ−’　（Ｙ２／　ｈ　ｅ　）次に、このようにして演
算により求めた傾きＯｘ、、θＸ２１　θｙｔｔ　θｙ
２と、距離ｈＯおよび深度りとから、掘削機５の変位量
Ｃｘ□、Ｃｙ工。

ＣＸ２　ｒ　Ｃ’／　２を下式によって求める。

Ｃｘ、＝　（ｈ　ｏ＋ｈ）ｔ　ａ　ｎθｘ１Ｃｙ１＝　
（ｈｏ＋ｈ）ｔａｎＯｙ。

Ｃｘ２＝　（ｈ　ｏ＋ｈ）ｔ　ａ　ｎθｘ２Ｃｙ２＝　
（ｈ　ｏ＋ｈ）ｔ　ａ　ｎθｙ２そして、このようにし
て求めた掘削機５の変位量ＣＸ＞＋　Ｃｙｘ＋　ＣＸｚ
＋　Ｃｙｌに、Ｘ方向傾斜計６ａ、Ｙ方向傾斜計６ｂか
ら得た掘削機５自身の傾きを加えることによって、掘削
機５の掘進方向を演算によって高精度に求めることがで
きる。

そして、かかる演算結果たる掘進方向データは、連続的
にＣＲＴ表示器２３に画像表示させたり。

プリンタ２４にて印字出力することができるほか、外部
記憶装置に格納して１図示しない掘進方向修正手段の制
御データ等として利用することができる。

〈発明の効果〉 以上詳述したように、この発明によれば、鉛直検定室の
変位量を同一平面上に光軸を持つ少くとも２つのＣＣＤ
カメラによって検出するように構成したので、この検出
結果と、掘削機の深度および鉛直検定室の傾きとから、
コンピュータによってその掘削機の掘進方向を高精度か
つ連続的に、また自動的に求めることができ、この結果
に従って、手動または自動によって上記掘削機の掘進方
向の修正を正確に実施できるという効果が得られる。ま
た、かかる掘進方向の演算手段などは簡単な集積回路に
よって構成できるため、監視装置全体のコストを安くで
きるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明にかかる掘削監視装置を有する掘削装
置の外観図、第２図は同じ＜ＣＣＤカメラを使った鉛直
検定室の変位検出方法を示す概念図、第３図はこの発明
にかかる掘削監視装置を示すブロック接続図、第４図は
鉛直検定室の傾きを解明する説明図である。 ２・・主索、５・・掘削機、１３・・鉛直検定室、１５
．１６・・ＣＣＤカメラ（変位量検出手段）、３ａ・・
深度検出手段。 第１図 第４図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　地上より主索により吊り下げられた掘削機に、同じく
   地上より垂下させた鉛直検定索の下端を取り付け、上記
   鉛直検定索の変位量検出手段の出力と、上記掘削機の深
   度および上記鉛直検定索の傾きとから、上記掘削機の掘
   進方向を検出する掘削監視装置において、上記鉛直検定
   索の変位量検出手段を、同一平面上に光軸を持つ少くと
   も２つのＣＣＤカメラとしたことを特徴とする掘削監視
   装置。