JP2906127B2 - Method of irradiating the face of the tunnel with laser light - Google Patents
Method of irradiating the face of the tunnel with laser lightInfo
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、トンネル掘削工事
を行なう際に、坑内の切羽にレーザ光を照射し、トンネ
ルの断面などを描くことのできるトンネルの切羽面への
レーザ光照射方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for irradiating a face of a tunnel with a laser beam to irradiate a face of the tunnel with a laser beam when performing tunnel excavation work. It is.
【０００２】[0002]
【従来の技術】トンネル掘削工事の際に、その切羽の掘
削断面の中心線を出すための従来方法としては、図２５
に示す切羽面１の上に、前もって測量により求めた２点
Ａ，Ｂを図２６及び図２７に示す２本のレーザ光源２
Ａ，２Ｂからのレーザ光Ｌを照射して印示し、これを基
に寸法割りして中心点４を求め、下げ振りを中心点４に
合わせてトンネル中心線３を求めていた。2. Description of the Related Art A conventional method for setting the center line of the excavated cross section of a face during tunnel excavation work is shown in FIG.
26 and 27, two points A and B, which were obtained in advance by surveying, on the face 1 shown in FIG.
The laser beam L from A, 2B is irradiated and marked, and the center point 4 is obtained by dividing the dimensions based on the laser light L, and the tunnel center line 3 is obtained by adjusting the downward swing to the center point 4.
【０００３】また、トンネル掘削時の支保工の建込み線
を求めるには、上記のトンネル掘削時の切羽面１上のレ
ーザ光Ｌの照射による２点Ａ，Ｂを基にし、建込み用ゲ
ージ５を用いて支保工７の根付け位置６を求めており、
これを図２８に示している。一方、トンネル掘削工事に
おいて、鋼製の支保工がない断面パターンの掘削は、な
んらかの手法でトンネル掘削時の切羽面１に掘削線を表
示する必要があり、その従来方法を大別すると、ゲージ
支保工による手法と、マーキングによる手法がある。[0003] In addition, in order to obtain a buried line of a shoring at the time of tunnel excavation, a building gauge is set based on two points A and B by the irradiation of the laser beam L on the face 1 at the time of tunnel excavation. 5 is used to find the root position 6 of the shoring 7
This is shown in FIG. On the other hand, in the tunnel excavation work, when excavating a cross-sectional pattern without steel support, it is necessary to display the excavation line on the face 1 at the time of tunnel excavation by some method. There are a technique by engineering and a technique by marking.
【０００４】そのゲージ支保工による方法は、掘削線に
合致したパイプまたは軽量Ｈ鋼等の鋼製ゲージを製作
し、これを用いて前記図２８の支保工７の建込み位置を
求めるのと同じ方法で建込み掘削線を表示するものであ
り、一般的に掘削線がえられた後は、ゲージ支保工は取
り外している。また、マーキングによる手法は、図２９
のトンネル中心点１０、すなわち、ＳＬライン１２とト
ンネル中心線３の交点を出し、所定の半径でひも８、ま
たはロープ、棒等を回転させながら掘削マーキング線１
１を表示するものである。[0004] The method by the gage support is the same as that of producing a pipe or a steel gauge such as lightweight H steel which matches the excavation line and using this to find the erection position of the support 7 in FIG. This is to indicate the digging line by the method, and the gauge support is generally removed after the digging line is obtained. In addition, the method using marking is shown in FIG.
Of the tunnel center point 10, ie, the intersection of the SL line 12 and the tunnel center line 3, and turning the string 8, rope, rod, or the like at a predetermined radius while excavating the marking line 1
1 is displayed.
【０００５】しかしながら、上記の従来技術において
は、その手法に手間ひまを要し、作業時間が多くかかっ
て能率が悪いと共に、再確認したい時は、最初から同じ
手順を繰り返す必要があり、直ちには確認できないとい
う問題がある。また、マーキングによる掘削線の表示手
法については、掘削線の精度が悪く、余掘りが多くな
り、吹付及び覆工コンクリート量の喰込みが多くなるの
で経済的でないという問題があった。[0005] However, in the above-mentioned prior art, the method requires time and effort, requires a lot of work time, is inefficient, and when it is necessary to reconfirm, it is necessary to repeat the same procedure from the beginning. There is a problem that cannot be confirmed. In addition, the method of displaying the excavation line by marking has a problem that the accuracy of the excavation line is poor, the amount of extra excavation increases, and the amount of spraying and lining concrete increases, which is not economical.
【０００６】さらに、カーブ施工においては、掘削切羽
面上で、トンネル中心線の逃げ量を別途に考慮する必要
があり、作業が複雑になるという欠点があった。一方、
トンネル掘削における位置出しと、余掘り防止を目的と
し、掘削断面自動照射システムと称して、レーザ光で切
羽面に掘削線を照射する装置も開発されているが、この
システネは、坑内の天井または側面に架台を組み、その
上にレーザ発光器を搭載した２軸旋回台を設けたもので
あり、その２軸旋回台を制御して切羽面に掘削線をレー
ザ光で描くようにしたものである。Further, in the curve construction, it is necessary to separately consider the clearance of the tunnel center line on the excavation face, and there is a disadvantage that the operation becomes complicated. on the other hand,
For the purpose of locating in tunnel excavation and preventing excess excavation, a device that irradiates the excavation line to the face with laser light, called an excavation automatic irradiation system, has been developed. A gantry is assembled on the side, and a two-axis swivel with a laser emitter mounted on it is provided. The two-axis swivel is controlled to draw a digging line on the face with laser light. is there.
【０００７】しかしながら、このシステムでは、レーザ
発光器自体を２軸旋回台で旋回制御するものであるた
め、その制御が複雑であり、かつその旋回台は、レーザ
発光器を支持しながら旋回するので、その重量もかさば
り、システムの移動も容易でないという問題があった。
すなわち、レーザ発光器本体は、重量及び大きさが嵩ば
り、持ちはこびが大変であると共に、その取扱に細心の
注意を払う必要があり、その保守管理及び取扱が難かし
いという問題があった。However, in this system, since the turning of the laser light emitter itself is controlled by a two-axis turntable, the control is complicated, and the turntable rotates while supporting the laser light emitter. However, there is a problem that the weight is bulky and the system is not easily moved.
That is, the laser light emitting device body has a problem that the weight and size are bulky, that it is difficult to carry, and that it is necessary to pay close attention to its handling, and that it is difficult to maintain and manage it.
【０００８】一方、トンネル掘削時の切羽に発破をかけ
る際には、トンネル断面パターンや地山の岩質などを考
慮して、発破用の削孔位置、削孔個数、発破段数等の発
破パターンを作成し、これを基本として現場で作業員の
イメージによる大体の位置に削孔し、発破を行なってい
る。このため、計画発破パターンとは多少異なった現場
時間に見合った削孔ができる反面、余掘りや掘残しが発
生し、作業時間の増加や、吹付コンクリート等の喰込み
量が多くなるという問題があった。On the other hand, when blasting the face during tunnel excavation, the blasting pattern such as the blasting hole position, the number of piercing holes, the number of blasting steps, etc. is taken into consideration in consideration of the tunnel sectional pattern and the rock quality of the ground. , And based on this, a hole is drilled at an approximate location based on the image of a worker at the site, and blasting is performed. For this reason, while drilling can be made according to the site time slightly different from the planned blasting pattern, there is a problem that extra digging and uncut pits occur, which increases the working time and increases the amount of shot concrete etc. there were.
【０００９】また、発破パターンの各削孔位置を座標化
し、コンピュータ制御を用いている無人化ロボットジャ
ンボと称する装置も開発されている。このロボットジャ
ンボは、発破パターンをパーソナルコンピュータで座標
作成し、その座標に従って削孔機のビット位置が自動的
に順次移動しながら削孔するものである。しかしなが
ら、岩質の状態が著しく変化する地山に対しては人間の
感覚による手法が優れており、ロボットは全ての地山に
対応できるものではなく、また、実際に作業を行う坑夫
にとっても、そのロボットそのものが難かしすぎて、人
的にもかなりの負担が強いられるという問題がある。Further, an apparatus called an unmanned robot jumbo which uses computer control to convert each drilling position of a blasting pattern into coordinates has been developed. In this robot jumbo, a blasting pattern is created by using a personal computer as coordinates, and drilling is performed while the bit position of the drilling machine automatically moves sequentially according to the coordinates. However, the method based on human perception is superior for the ground where the rocky condition changes significantly, and the robot cannot cope with all the grounds, and for the miners who actually work, There is a problem in that the robot itself is too difficult and a considerable burden is imposed on humans.
【００１０】[0010]
【発明の解決しようとする課題】本発明は、前記従来の
問題点を解決するためになされたものであり、トンネル
掘削時の切羽面に掘削線などをレーザ光により能率よ
く、しかも正確に描くことができ、しかもその発明が適
用されるレーザ光照射装置の構造を単純にでき、かつ取
扱及び保守管理が容易で、簡便なトンネルの切羽面への
レーザ光照射方法を提供することを解決課題としたもの
である。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and efficiently and accurately draws a digging line or the like on a face of a tunnel at the time of digging with a laser beam. The present invention provides a method of irradiating a laser beam onto a face of a tunnel, which can simplify the structure of a laser beam irradiation apparatus to which the invention is applied, and is easy to handle and maintain. It is what it was.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明は、トータルステ
ーションと平面Ｘ，Ｙの軸が同一で、高さＺ方向のみ所
定位置離れた位置に配置したレーザ光照射器を任意の点
に据え付け、三次元座標が実測されている２点を、トー
タルステーションで視準し、トータルステーションの回
転軸の三次元座標を求め、次いでレーザ光照射器の三次
元座標を求め、予め与えられているトンネル内の道路の
センター座標から、トンネルセンターの座標を演算で求
め、そして三次元座標が実測されている２点のうちの１
点と、トータルステーションの回転軸の三次元座標とト
ンネルセンターの三次元座標から、投映平面方位角と長
手断面投映角を演算して求め、次いでトータルステーシ
ョンを三次元座標が実測されている２点のうちの１点か
ら投映平面方位角だけ振り、レーザ光照射器を水平に保
ち、しかる後レーザ光照射器のＺ軸スキャナーにより反
射ミラーを振って長手断面投映角だけレーザ光を垂直方
向に移動し、レーザ光をトンネルセンターに投映し、ト
ータルステーションでトンネルセンターとレーザ光のず
れを確認し、Ｙ軸とＺ軸スキャナーを調整して一致させ
る一方、描く図形に応じてＹ軸、Ｚ軸のスキャナーの連
続した振り角度を予め計算してコントローラに入力して
おき、所定の条件でＹ軸、Ｚ軸のスキャナーを連続して
振ることにより、２個の反射ミラーで切羽面にレーザ光
投映像を描くトンネルの切羽面へのレーザ光照射方法か
らなる。また、上記のレーザ光照射器とレーザ本体とを
光ファイバーケーブルで接続するトンネルの切羽面への
レーザ光照射方法からなる。According to the present invention, a laser beam irradiator having the same axis as the total station and the planes X and Y and located at a predetermined position only in the height Z direction is installed at an arbitrary point. The two points where the original coordinates are actually measured are collimated by the total station, the three-dimensional coordinates of the rotation axis of the total station are obtained, and then the three-dimensional coordinates of the laser beam irradiator are obtained. The coordinates of the tunnel center are calculated from the center coordinates, and one of the two points at which the three-dimensional coordinates are actually measured.
From the points, the three-dimensional coordinates of the rotation axis of the total station and the three-dimensional coordinates of the tunnel center, the projection plane azimuth and the longitudinal cross-section projection angle are calculated, and then the total station is determined from the two points whose three-dimensional coordinates are actually measured. From one point by the projection plane azimuth angle, keep the laser beam irradiator horizontal, and then move the reflecting mirror by the Z-axis scanner of the laser beam irradiator to move the laser beam vertically by the projection angle in the longitudinal section, The laser beam is projected on the tunnel center, the deviation of the laser beam from the tunnel center is checked at the total station, and the Y-axis and Z-axis scanners are adjusted to match. The calculated swing angle is calculated in advance and input to the controller, and the scanner of the Y-axis and the Z-axis is continuously shaken under a predetermined condition. Made from the laser beam irradiation method to working face surface of the tunnel to draw the laser beam projected image on the working face surface with pieces of reflecting mirror. Further, the method comprises a method of irradiating the face of a tunnel with a laser beam to connect the laser beam irradiator and the laser body with an optical fiber cable.
【００１２】[0012]
【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明のトン
ネルの切羽面へのレーザ光照射方法の実施形態につき説
明する。まず、そのレーザ光照射方法を適用するレーザ
光照射装置について説明するが、図１はトンネル坑内の
掘削断面にレーザ光を照射する装置の配置を示す概略平
面図、図２は図１の側面図、図３は図１の切羽面の正面
図、図４は図１のレーザ光照射器及び反射ミラーの構成
側面図、図５は図４のレーザ光照射器の平面図である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of a method for irradiating a face of a tunnel with laser light according to the present invention will be described with reference to the drawings. First, a laser beam irradiation apparatus to which the laser beam irradiation method is applied will be described. FIG. 1 is a schematic plan view showing an arrangement of a laser beam irradiation apparatus for irradiating a laser beam on a section cut in a tunnel pit. FIG. 2 is a side view of FIG. 3, FIG. 3 is a front view of the face of FIG. 1, FIG. 4 is a side view showing the configuration of the laser beam irradiator and the reflection mirror of FIG. 1, and FIG. 5 is a plan view of the laser beam irradiator of FIG.
【００１３】まず、この方法で用いる装置は、図１、図
２及び図３に示すトンネル坑内の切羽面１に向って設け
られる図４の三脚等の架台１３と、その架台１３上に取
付けられた測距、測角及び水準測量が一台で行なわれう
るトータルステーション５０上に水平に設けられた図５
の絞り付光学レンズ２２、この絞り付光学レンズ２２と
光ファイバーケーブル２１で接続され、別置されたレー
ザ本体２０、このレーザ本体２０から光ファイバーケー
ブル２１で送られ、絞り付光学レンズ２２でその向きを
集められたレーザ光Ｌを反射する固定反射ミラー２８、
その反射したレーザ光Ｌを反射するｙ軸旋回用の反射ミ
ラー１５Ａ、その反射したレーザ光Ｌをさらに反射する
ｚ軸旋回用の反射ミラー１５Ｂ、そして反射ミラー１５
Ａ，１５Ｂの振り角を制御するコントローラ１６とから
構成されているが、コントローラ１６は反射ミラー１５
Ａ，１５Ｂの振り角を適宜に制御して、切羽面１上に描
く照射線と、その描き方、すなわち、照射パターン、照
射線の移動、照射された像の大きさなどを決定する制御
をするようになっており、図５では２個のスキャナー
（ガルバノメータ）２７と、それらのスキャナー２７用
の２個のアンプ２６が示されている。First, the apparatus used in this method is a pedestal 13 such as a tripod shown in FIG. 4 provided toward the face 1 in the tunnel pit shown in FIGS. 1, 2 and 3, and is mounted on the pedestal 13. 5 provided horizontally on a total station 50 where distance measurement, angle measurement and leveling can be performed by one unit.
The optical lens 22 with a diaphragm, the optical lens 22 with a diaphragm, connected to the optical lens 22 with a fiber optic cable 21, a separately provided laser body 20, sent from the laser body 20 with an optical fiber cable 21, A fixed reflecting mirror 28 that reflects the collected laser light L;
A reflecting mirror 15A for turning the y-axis for reflecting the reflected laser light L, a reflecting mirror 15B for turning the z-axis for further reflecting the reflected laser light L, and a reflecting mirror 15
A and a controller 16 for controlling the swing angle of 15B.
Controlling the swing angles of A and 15B appropriately to determine the irradiation lines to be drawn on the face 1 and how to draw them, that is, the irradiation pattern, the movement of the irradiation lines, the size of the irradiated image, and the like. In FIG. 5, two scanners (galvanometers) 27 and two amplifiers 26 for the scanners 27 are shown.
【００１４】なお、上記コントローラ１６の１６Ａはト
ンネルマーカー用のコントローラを、１６Ｂは発破マー
カー用のコントローラを、１６Ｃは測量処理器を、１６
Ｄはコネクターを、そして１６Ｅは管理表示部を示して
いる。すなわち、この実施例のマーカー部であるレーザ
光照射器１４は、絞り付光学レンズ２２、固定反射ミラ
ー２８，２個の反射ミラー１５Ａ，１５Ｂ、アンプ２
６、スキャナー２７などから構成されており、このレー
ザ光照射器１４の絞り付光学レンズ２２に光ファイバー
ケーブル２１を介して接続され、レーザ光Ｌを送るレー
ザ本体２０は、図４に示すごとく別置のキャスター付の
コントローラ１６からなる施工管理部の最下段に設置さ
れている。The controller 16 has a controller 16A for a tunnel marker, 16B a controller for a blast marker, 16C a surveying processor, and 16C.
D indicates a connector, and 16E indicates a management display unit. That is, the laser beam irradiator 14 serving as the marker section of this embodiment includes an optical lens 22 with a diaphragm, a fixed reflecting mirror 28, two reflecting mirrors 15A and 15B, and an amplifier 2
6, a scanner 27, and the like. The laser main body 20, which is connected to the optical lens 22 with a diaphragm of the laser beam irradiator 14 via the optical fiber cable 21 and transmits the laser beam L, is separately provided as shown in FIG. It is installed at the bottom of the construction management section consisting of the controller 16 with casters.
【００１５】なお、上記のごとく、別置されたレーザ本
体２０から光ファイバーケーブル２１を介してそのレー
ザ光Ｌをレーザ光照射器１４に送る際、レーザ光Ｌが光
ファイバーケーブル２１内を通過時に、そのレーザ光Ｌ
が反射していろいろな方向に向き、纏った光量が所要の
向きに照射されなくなる恐れがあるので、これらそれぞ
れの向きのレーザ光Ｌを一方向に集めて、所望の光量が
得られるように絞り付光学レンズ２２を設けたものであ
る。As described above, when the laser light L is sent from the separately provided laser main body 20 to the laser light irradiator 14 via the optical fiber cable 21, when the laser light L passes through the inside of the optical fiber cable 21, Laser light L
Is reflected in various directions, and the collected light amount may not be irradiated in a desired direction. Therefore, the laser beams L in each of these directions are collected in one direction, and the aperture is adjusted so that a desired light amount can be obtained. An optical lens 22 is provided.
【００１６】次に、このレーザ光照射装置によるトンネ
ル切羽面１へのレーザ光照射手法につき説明すると、図
１から図３において、切羽面１から離れた座標（ｘ２，
ｙ２，ｚ２）の任意の点Ｂを、図６に示すトータルステ
ーション５０の中心点Ｂ’及びマーカーの中心点Ｂの位
置としてここからレーザ光Ｌを発射するようにする。そ
こで、座標位置が実測されている２つの点；Ａ
１（ｘ１，ｙ１，ｚ１），Ａ２（ｘ１’，ｙ１’，
ｚ１’）の実測座標点にそれぞれ図４のごとく三脚など
の架台１３Ａに設けた反射ミラー１５Ａ１，１５Ａ２を
設けている。Next, a method of irradiating the tunnel face 1 with laser light by the laser light irradiation apparatus will be described. In FIGS. 1 to 3, coordinates (x 2 ,
Any point B of y 2, z 2), so as to fire the laser beam L from here as the location of the center point B of the center point B 'and markers of the total station 50 shown in FIG. Therefore, two points whose coordinate positions are actually measured; A
1 (x 1 , y 1 , z 1 ), A 2 (x 1 ′, y 1 ′,
As shown in FIG. 4, reflection mirrors 15A 1 and 15A 2 provided on a stand 13A such as a tripod are provided at the actually measured coordinate points z 1 ′).
【００１７】ここで、切羽面１上の座標 (ｘ3 ，ｙ3 ，
ｚ3 ）の点Ｃはトンネル内の道路のセンターで、これは
与えられる設計点の座標であり、そして座標 (ｘ4 ，ｙ
4 ，ｚ4 ）の点Ｄはトンネルセンターの設計点であり、
演算により求められる座標である。なお、この装置の投
映パターンとしては図７に示す分割点が半径に対して４
分割の５点、直径に対しては８分割の９点、半円につい
ては１０度ピッチの１９点、そして半楕円についてはＲ
z ／Ｄy の入力モードを使い、半径／直径比の任意設定
と、１０度ピッチの１９点とを決定できるようになって
いる。Here, coordinates (x 3 , y 3 ,
The point C in z 3 ) is the center of the road in the tunnel, which is the coordinates of the given design point, and the coordinates (x 4 , y
4 , z 4 ) is the design point of the tunnel center,
These are coordinates obtained by calculation. As a projection pattern of this apparatus, the dividing point shown in FIG.
5 points of division, 9 points of 8 divisions for diameter, 19 points of 10 degree pitch for semicircle, and R for semiellipse
Using the input mode of z / Dy , it is possible to determine an arbitrary setting of the radius / diameter ratio and 19 points at a pitch of 10 degrees.
【００１８】次に、図８−Ａの平面図におけるＡ1 及び
Ａ2 それぞれの各反射ミラー15Ａ1，15Ａ2 とマーカー
の中心点Ｂ（ｘ2 ，ｙ2 ，ｚ2 ）との測距Ｌ0 ，Ｌ
1 と、これらＡ1 ，Ａ2 点とがなす角θ1 の測角及び図
８−Ｂの側面図の点Ｂと点Ａ1 ，Ａ2 とのｈで示す測
高、即ち水準測量が全て１台のトータルステーション５
０で行ないうるようになっている。[0018] A ranging between A 1 and A 2 each of the reflecting mirrors 15A 1 in the plan view of FIG. 8-A, 15A 2 and the center point of the marker B (x 2, y 2, z 2) L 0 , L
1, these A 1, Hakataka indicated by h and the point B and the point A 1, A 2 of a side view of a measuring A 2 points and is the angle theta 1 corners and Figure 8-B, i.e., leveling all One total station 5
It can be set to 0.
【００１９】なお、ここでマーカーの座標も点Ｂの座標
（ｘ2 ，ｙ2 ，ｚ2 ）と同じく８桁の桁数に統一するも
のとする。以上のごとく実測されている２個の反射ミラ
ー１５Ａ1 ，１５Ａ2 が設置されている２点Ａ1 ，Ａ2
をトータルステーション５０で視準して、各距離Ｌ0 ，
Ｌ 1 ，角度θ1 及び高低差のｈの水準を測量することに
より、点Ｂと２点Ａ1 ，Ａ 2 間を水平距離に換算して点
Ｂの座標が得られる。Here, the coordinates of the marker are also the coordinates of the point B.
(XTwo, YTwo, ZTwo) Same as 8 digits
And Two reflection mirrors actually measured as described above
-15A1, 15ATwo2 points A where is installed1, ATwo
Is collimated by the total station 50, and each distance L0,
L 1, Angle θ1And to measure the level of height difference h
From point B and two points A1, A TwoConvert the distance to the horizontal distance and point
The coordinates of B are obtained.
【００２０】次に、切羽面１の道路センターの点Ｃが与
えられており、一方、図９にて、このトンネルのトンネ
ル進行方位角θn は与えられており、点Ｃから点Ｄまで
の距離ＬCDも与えられているので、点Ｃから点Ｄを見た
方位角θCDは、θCD＝θn −π／２で得られる。ここ
で、点Ｄの座標 (ｘ4 ，ｙ4 ，ｚ4 ）と点Ｃの座標 (ｘ
3 ，ｙ3 ，ｚ3 ）とは、 となる。Next, a point C of the road center of the face 1 is given, while a tunnel advancing azimuth θ n of this tunnel is given in FIG. Since the distance L CD is also given, the azimuth θ CD when the point D is viewed from the point C is obtained by θ CD = θ n -π / 2. Here, the coordinates (x 4 , y 4 , z 4 ) of the point D and the coordinates (x
3 , y 3 , z 3 ) Becomes
【００２１】そして、図１０において、点Ｂの点Ａ2 に
対するＡ2h及び点Ｄに対するＤh のそれぞれ同水平位置
の各点に対する投映角θ2 及び点Ｄと同水平位置にある
点Ｄ v に対する点Ｂの投映角θ2 、そして点Ｂから点Ｄ
までの投映距離ＬBDについて説明すると、投映角θ
2 は、図１１に示す各距離Ｌ1 ，Ｌ2 ，Ｌ3 がそれぞ
れ、Then, in FIG. 10, point A of point BTwoTo
A for2hAnd D for point DhThe same horizontal position of each
Projection angle θ for each pointTwoAnd at the same horizontal position as point D
Point D vProjection angle θ of point B with respect toTwo, And point B to point D
Projection distance LBDIs explained, the projection angle θ
TwoIs the distance L shown in FIG.1, LTwo, LThreeEach
And
【００２２】 で得られるが、ここでθ2 の表示は度，分，秒とする。
そして、投映角θ2 は、図１２及び図１３に示すｚ2 及
びｚ2'から、[0022] Where the indication of θ 2 is degrees, minutes, and seconds.
Then, the projection angle θ 2 is obtained from z 2 and z 2 ′ shown in FIGS.
【００２３】 で得られる。[0023] Is obtained.
【００２４】なお、図１２で各レベル差の符号を基準点
に対して上を（＋）、下を（−）で示しており、また、
図１３の点Ｂは、図１４に示すレーザ光照射器１４が位
置するトンネルマーカーレーザ発進点であり、このレー
ザ光照射器１４をその上部に設けたトータルステーショ
ン５０は２点の間のレベル差ｈを測高するだけである。
さらに、投映距離ＬBDは、In FIG. 12, the sign of each level difference is indicated by (+) and the sign of each level difference is indicated by (-) with respect to the reference point.
The point B in FIG. 13 is a tunnel marker laser start point where the laser beam irradiator 14 shown in FIG. 14 is located, and the total station 50 provided with the laser beam irradiator 14 above has a level difference h between the two points. Just measure the height.
Further, the projection distance L BD is
【００２５】 で得られる。[0025] Is obtained.
【００２６】次に、トンネルセンターの点Ｄを中心に円
弧を切羽面１に描く投映半径Ｒt と点Ｂから切羽面１に
投映するスキャンニング角度θt を図１５で説明してお
り、これらＲt とθt とは、θt ＝ tan-1（Ｒt ／
ＬBD）で表わされる。Next, are described in Figure 15 a scanning angle theta t of projection of the circular arc around the point D of the tunnel center working face surface 1 from projection radius R t and the point B to draw the working face surface 1, these R t and θ t are defined as θ t = tan −1 (R t /
L BD ).
【００２７】次に、図１６及び図１７により平行移動に
ついて説明するが、 ΔＬＸＹ：ｘｙ平面上の移動距離、 ΔθＸＹ：ｘｙ平面上の移動角、 Δｚ ：ｚ軸方向の移動距離、 Δθ ｚ ：ｚ軸方向の移動角、 であり、下記（ｉ）及び（ｉｉ）の２方式の平行移動と
する。（ｉ）Ｄ点投映の時に、トータルステーション５
０でみたＤ点とマーカーから出したＤ点（図中、Ｄ’で
示す）が合致しない場合、レーザー点を手動で平行移動
させ合致するようにしなければならない。Next, the parallel movement will be described with reference to FIGS. 16 and 17. ΔL XY : the movement distance on the xy plane, Δθ XY : the movement angle on the xy plane, Δ z : the movement distance in the z-axis direction, Δθ z : a movement angle in the z-axis direction, and is defined as the following two types of parallel movement (i) and (ii). (I) At the time of point D projection, the total station 5
If the point D viewed from 0 and the point D from the marker (indicated by D 'in the figure) do not match, the laser point must be manually translated to match.
【００２８】合致したＤ点を(ii)の平行移動の原点とす
る。 (ii)原点より故意にある距離だけ平行移動をする場合で
ある。また、原点決めの平行移動につき図１８により説
明すると、 ｚ2'＝ｚ1'−ｈ ｚ2 ＝ｚ2'＋Ｈ＝ｚ1'−ｈ＋Ｈ マーカーのＤ点は、The matched point D is set as the origin of the parallel movement (ii). (ii) The case where the parallel movement is intentionally performed by a certain distance from the origin. Also, referring to FIG. 18 regarding the translation of the origin, z 2 ′ = z 1 ′ −h z 2 = z 2 ′ + H = z 1 ′ −h + H The point D of the marker is
【００２９】 トータルステーション５０のＤ点は、[0029] The point D of the total station 50 is
【００３０】 [0030]
【００３１】双方のＤ点は理論的には一致しなければな
らないが、マーカーとトータルステーション５０のセッ
ト時のわずかな誤差より相違することが考えられるた
め、手動の平行移動で合致させる必要がある。また、投
映像の平行移動は、The two points D must theoretically coincide with each other. However, since it is considered that the difference differs from a slight error when the marker and the total station 50 are set, it is necessary to match them by manual translation. The parallel movement of the projected image is
【００３２】 [0032]
【００３３】平行移動範囲は、ΔＬｘｙで±直径／２、
そしてＬ２で±半径／２とし、平行移動を可能とする投
映像としては、点，半径，直径，半円，半楕円である。
なお、図１９の平行移動パターンにおける平行移動範囲
はｙ軸で±Ｄｙ／２であり、Ｚ軸で±Ｒ ｚ ／２であり、
平行移動レンジ（ΔＬｘｙとΔＬｚの２ケ）を作動さす
毎に平行移動距離がデジタル表示される。The parallel movement range is ± L / 2 in ΔL xy ,
Then the ± radius / 2 L 2, as the projected image to enable translation point, radius, diameter, semicircular, semi-elliptical.
The translation range in the translation pattern of FIG. 19 is ± D y / 2 on the y- axis, ± R z / 2 on the Z-axis,
The translation distance is digitally displayed each time the translation range (ΔL xy and ΔL z ) is operated.
【００３４】次に、このレーザ光照射装置の施工管理部
で選定するものとしては、点，半径，直径，半円，半楕
円からなる投映パターンであり、入力するものは、（ｘ
1 ，ｙ1 ，ｚ1), （ｘ1'，ｙ1'，ｚ1'）, （ｘ3 ，
ｙ3 ，ｚ3 ），θn ，ＬCD ,Ｒt，そして半楕円選定の
場合のＲz ／Ｄy 比である。また、表示するものは、
（ｘ2 ，ｙ2 ，ｚ2)，（ｘ4 ，ｙ4 ，ｚ4 ) ，θ2 ，Ｌ
BD，θz ',ΔＬxy，ΔＬz であり、設定するものは平行
移動の原点である。Next, what is selected by the construction management section of the laser beam irradiation apparatus is a projection pattern consisting of a point, a radius, a diameter, a semicircle, and a semiellipse.
1, y 1, z 1) , (x 1 ', y 1', z 1 '), (x 3,
y 3 , z 3 ), θ n , L CD , R t , and R z / D y ratio in the case of semi-ellipse selection. Also, what to display,
(X 2 , y 2 , z 2 ), (x 4 , y 4 , z 4 ), θ 2 , L
BD , θ z ′, ΔL xy , and ΔL z , and what is set is the origin of the translation.
【００３５】次に、以上に説明したレーザ光照射装置を
使用して、本発明の方法によりトンネルの切羽面へレー
ザ光Ｌを照射するレーザ光Ｌの投映手順を項目ごとに説
明する。 (1) Ａ1 ，Ａ2 ，Ｃ点の道路座標（ｘ，ｙ，ｚ）とＣ
点からＤ点をみた絶対方位角θCD，ＣＤ間の距離ＬCDを
入力する。Next, the procedure of projecting the laser beam L for irradiating the face of the tunnel with the laser beam L by the method of the present invention using the laser beam irradiation apparatus described above will be described for each item. (1) Road coordinates (x, y, z) of points A 1 , A 2 , C and C
The absolute azimuth θ CD and the distance L CD between the CDs when the point D is viewed from the point are input.
【００３６】(2) トータルステーションを用いて
Ａ1 ，Ｂ，Ａ2 で三角測量を行い、Ｂ点の道路座標（ｘ
2 ，ｙ2 ，ｚ2)を知る。ここで、図２０にて、測距をＬ
A1B ，ＬA2B 、そして測角をθ1 とし、また図２１にて
レベルをｈ1 ，ｈ2 とする。 (3) 図２２のＣ点の道路座標（ｘ3 ，ｙ3 ，ｚ3 ），
Ｃ，Ｄ間の距離ＬCD，Ｃ点からみたＤ点の方位θCDより
自動演算してＤ点の道路座標（ｘ4 ，ｙ4 ，ｚ4) を求
める。(2) Triangulation is performed at A 1 , B, and A 2 using a total station, and the road coordinates (x
2 , y 2 , z 2 ). Here, in FIG.
A1B, L A2B, and the angle measurement and theta 1, also the level in FIG. 21 and h 1, h 2. (3) Road coordinates (x 3 , y 3 , z 3 ) at point C in FIG.
The road coordinates (x 4 , y 4 , z 4 ) of the point D are obtained by automatically calculating the distance L CD between the points C and D and the azimuth θ CD of the point D viewed from the point C.
【００３７】(4) 三角形Ａ2 ，Ｂ，Ｄより自動演算し
て、図２３及び図２４の投映距離ＬBD，投映平面方位角
θ2 ，長手断面投映角θ2 を求める。 (5) トータルステーション５０を用いてＡ2 からθ2
だけ振り、トンネルマーカー（発破マーカー）をＤ点の
水平方向に向ける。 (6) コントローラーからθ2 の指令を受け、ｚ軸スキ
ャナーでθ2 を出し、レーザ点をＤ点に自動投映する。
原点を手動にて平行移動で調整する。(4) The projection distance L BD , the projection plane azimuth θ 2 , and the longitudinal section projection angle θ 2 of FIGS. 23 and 24 are automatically calculated from the triangles A 2 , B, and D. (5) From A 2 to θ 2 using the total station 50
Shake only so that the tunnel marker (blast marker) points in the horizontal direction at point D. (6) Receive θ 2 command from the controller, output θ 2 with the z-axis scanner, and automatically project the laser point to point D.
Adjust the origin manually by parallel movement.
【００３８】(7) 投映距離ＬBDをもとにして、投映パ
ターン（半径，直径，半円，半楕円）・発破パターンを
選定コードから選出し、掘削切羽面上に所定の投映像を
描く。 (8) レーザ照射器１４（Ｂ点）を移動さすまでの２回
目以降の投映は（３）項からの手順となる。すなわち、
上記のレーザ光Ｌの投映手順による本発明のレーザ光照
射方法においては、トータルステーション５０と平面
Ｘ，Ｙの軸が同一で、高さＺ方向のみ所定位置離れた位
置に配置されたレーザ光照射器１４を任意の点に据え付
けた後、三次元座標が実測されている２点を、トータル
ステーション５０で視準し、据付けられたトータルステ
ーション５０の回転軸の三次元座標を求め、次いでレー
ザ光照射器１４の三次元座標を求め、予め定められてい
るトンネル内の道路のセンター座標から、トンネルセン
ターの座標を演算で求め、そして三次元座標が実測され
ている２点のうちの１点と、トータルステーション５０
の回転軸の三次元座標とトンネルセンターの三次元座標
から、投映平面方位角θ2 と長手断面投映角θz を演算
して求める。[0038] (7) a projection distance L BD based, elected projection pattern (radius, diameter, semicircular, semi-elliptical) a-blast pattern from the selected code, draw a predetermined projection image onto a drilling working face surface . (8) The second and subsequent projections until the laser irradiator 14 (point B) is moved follow the procedure from (3). That is,
In the laser beam irradiating method of the present invention according to the above-described procedure of projecting the laser beam L, the laser beam irradiator is arranged such that the axes of the planes X and Y are the same as the total station 50 and are located at a predetermined position only in the height Z direction. After the 14 is installed at an arbitrary point, the two points whose three-dimensional coordinates are actually measured are collimated by the total station 50, and the three-dimensional coordinates of the rotation axis of the installed total station 50 are obtained. Are calculated, the coordinates of the tunnel center are calculated by calculation from the predetermined center coordinates of the road in the tunnel, and one of the two points at which the three-dimensional coordinates are actually measured and the total station 50 are calculated.
From the three-dimensional coordinates of the rotation axis and the three-dimensional coordinates of the tunnel center, the projection plane azimuth angle θ 2 and the longitudinal section projection angle θ z are calculated and obtained.
【００３９】そして、トータルステーション５０を三次
元座標が実測されている２点のうちの１点から投映平面
方位角θ2 だけ振り、レーザ光照射器１４を水平に保
ち、しかる後、レーザ光照射器１４のＺ軸スキャナーに
より、反射ミラー１５Ａ1 ，１５Ａ2 を振って長手断面
投映角θz だけレーザ光Ｌを垂直方向に移動し、レーザ
光Ｌをトンネルセンターに投映し、トータルステーショ
ン５０でトンネルセンターとレーザ光Ｌのずれを確認
し、Ｙ軸とＺ軸スキャナーを調整して一致させる一方、
描く図形に応じてＹ軸、Ｚ軸のスキャナーの連続した振
り角度を予め計算してコントローラ１６に入力してお
き、所定の条件でＹ軸、Ｚ軸のスキャナーを連続して振
ることにより、２個の反射ミラー１５Ａ1 ，１５Ａ2 で
切羽面１にレーザ光Ｌの投映像を描く。Then, the total station 50 is swung from one of the two points whose three-dimensional coordinates are actually measured by the projection plane azimuth θ 2 , and the laser beam irradiator 14 is kept horizontal. 14, the reflecting mirrors 15A 1 and 15A 2 are shaken to move the laser beam L in the vertical direction by the projection angle θ z in the longitudinal section, and the laser beam L is projected on the tunnel center. While checking the deviation of the laser beam L, adjusting the Y-axis and Z-axis scanners to make them coincide with each other,
The continuous swing angles of the Y-axis and Z-axis scanners are calculated in advance in accordance with the figure to be drawn and input to the controller 16, and the Y-axis and Z-axis scanners are continuously shaken under predetermined conditions to obtain 2 The projected image of the laser beam L is drawn on the face 1 by the reflection mirrors 15A 1 and 15A 2 .
【００４０】なお、本発明において採用されるトータル
ステーション５０としては、測距、測角及び水準測量が
同一機器で行ない得るすでに本邦で市販されている公知
の機器をそのまま使用できる。また、上記のトータルス
テーション５０上に設けられるレーザ光照射器１４のレ
ーザ光Ｌの発信部を絞り付光学レンズ２２のみとし、レ
ーザ本体２０は施工管理部などに別置したことにより、
レーザ光照射器１４、すなわちマーカー部を軽量化する
ことになり、その結果、そのマーカー部の取扱が容易に
なる。As the total station 50 employed in the present invention, a well-known device which is already commercially available in Japan and which can perform distance measurement, angle measurement and leveling with the same device can be used as it is. In addition, the laser light radiator 14 provided on the total station 50 has a laser light L transmitting section made only of the optical lens 22 with a diaphragm, and the laser body 20 is separately provided in a construction management section and the like.
The laser light irradiator 14, that is, the marker portion is reduced in weight, and as a result, the marker portion is easily handled.
【００４１】すなわち、レーザ本体２０は絞り付光学レ
ンズ２２よりもその長さが2.5 倍程度であるので、レー
ザ本体２０をレーザ光照射器１４に組み込んだ場合、レ
ーザ光照射器１４の寸法が２３０幅×５６０長さ×１０
０高さになるのに対し、本発明の実施例の場合では２３
０幅×２００長さ×１００高さに形成でき、その長さを
著しく短くでき、マーカー部は大幅に小型化することが
できる。なお、本発明においては、レーザ光照射器１４
とレーザ本体２０とを光ファイバーケーブル２１で接続
している。That is, the length of the laser body 20 is about 2.5 times that of the apertured optical lens 22, so that when the laser body 20 is incorporated into the laser beam irradiator 14, the size of the laser beam irradiator 14 is Width x 560 length x 10
0 height, whereas in the case of the embodiment of the present invention, it is 23 height.
It can be formed in 0 width × 200 length × 100 height, its length can be remarkably shortened, and the size of the marker part can be greatly reduced. In the present invention, the laser light irradiator 14 is used.
And the laser body 20 are connected by an optical fiber cable 21.
【００４２】[0042]
【発明の効果】以上に説明した本発明のレーザ光照射方
法を採用すれば、トンネル掘削切羽上のトンネル中心
線、支保工の建込み線、掘削線、さらには発破パターン
などの表示が、一度の準備で長時間、例えば２週間程度
にもわたって使用できると共に、上記の各種の作業時間
が短縮でき、作業能率が著しく向上するという効果であ
る。According to the laser beam irradiation method of the present invention described above, the display of the tunnel center line on the tunnel excavation face, the erection line of the shoring, the excavation line, and even the blasting pattern are performed once. In this preparation, it is possible to use the apparatus for a long time, for example, about two weeks, and to shorten the above-mentioned various operation times, thereby significantly improving the operation efficiency.
【００４３】また、再確認したい時に、作業の制約を受
けずにいつでも簡単にレーザ光を投映でき、掘削のチェ
ック機構がそなわることになり、さらに従来のマーキン
グによる掘削線の表示手法に比較して、掘削線の精度が
高く、余掘りが少なくなり、吹付け、覆工コンクリート
量の喰込みが減少するので経済的なトンネル掘削工事が
できるという効果がある。Also, when re-confirmation is desired, the laser beam can be easily projected at any time without being restricted by the work, and a digging check mechanism is provided. As a result, the excavation line is highly accurate, the excess digging is reduced, and the amount of spraying and lining concrete is reduced.
【００４４】また、カーブ施工についても、本発明を採
用することで、簡単にトンネル中心線、支保工の建込み
線、そして掘削線の表示ができ、その作業能率と精度が
向上するという利点がある。一方、本発明を発破パター
ンの表示に適用した場合、計画発破パターンと実際の地
山の状況と対比しながら、削孔線を変更できるため、余
掘りや掘残しが減少して、吹付けコンクリート等の喰込
み量が減少するという効果がある。The present invention also has an advantage in that the present invention can easily display a tunnel center line, a shoring line, and a digging line by using the present invention, thereby improving work efficiency and accuracy. is there. On the other hand, when the present invention is applied to the display of the blasting pattern, the drilling line can be changed while comparing the planned blasting pattern with the actual situation of the ground, so that the excavation and the uncut residue are reduced, and the shotcrete Has the effect of reducing the amount of bite.
【００４５】特に、本発明によれば、レーザ光照射器
を、測距、測角及び水準測量が一台で行なえる市販のト
ータルステーションを介して三脚などの架台上に設け、
測定ずみの座標を有する２個の反射ミラーを介してレー
ザ光を照射しているので、ジャイロコンパスや光波距離
計を設ける必要がなく、装置全体の構造が簡単になると
いう利点がある。In particular, according to the present invention, the laser beam irradiator is provided on a stand such as a tripod via a commercially available total station capable of performing distance measurement, angle measurement, and level measurement with one unit.
Since the laser light is emitted via two reflecting mirrors having measured coordinates, there is no need to provide a gyrocompass or a lightwave distance meter, and there is an advantage that the structure of the entire apparatus is simplified.
【００４６】また、レーザ光照射器自体を水平に保持す
ることは、トータルステーションを取付けるときの気泡
式の水準計で実際には大きな誤差なく行なうことができ
るので、高価なピッチングロール計や、サーボ加速度計
を設置する必要がない。さらに本発明によれば、レーザ
光照射器、すわなちマーカー部にはレーザ本体を含めて
おらず、そのマーカー部を軽量化及び小型化でき、従っ
てトータルステーション上に簡単に搭載できるようにな
っており、その結果、マーカー部の取扱が容易になり、
また、トータルステーションとレーザ光照射器との幾何
学的な一体化が可能になるという利点がある。Further, since the laser beam irradiator itself can be held horizontally by a bubble type level gauge when the total station is mounted, it can be performed without a large error. There is no need to install a meter. Further, according to the present invention, the laser beam irradiator, that is, the marker portion does not include the laser main body, and the marker portion can be reduced in weight and size, and thus can be easily mounted on the total station. As a result, the marker section becomes easier to handle,
Further, there is an advantage that the total station and the laser beam irradiator can be geometrically integrated.
【００４７】また、レーザ本体がマーカー部以外の施工
管理部などに別置されるので、レーザ本体の保守管理が
容易になるという利点もある。また、トータルステーシ
ョン上に設けられるレーザ光照射器のレーザ光の発信部
を絞り付光学レンズのみとし、レーザ本体は施工管理部
などに別置したとにより、レーザ光照射器、すなわちマ
ーカー部を軽量化することになり、その結果、そのマー
カー部の取扱が容易になる。すなわち、レーザ本体は絞
り付光学レンズよりもその長さが2.5 倍程度であるの
で、レーザ本体をレーザ光照射器に組み込んだ場合、そ
の長さを著しく短くでき、マーカー部は大幅に軽量化及
び小型化することができ、マーカー部の取扱が容易にな
りトータルステーションとレーザ光照射器との幾何学的
な一体化が可能になるという利点がある。Further, since the laser main body is separately provided in a construction management section other than the marker section, there is an advantage that maintenance management of the laser main body becomes easy. In addition, the laser beam radiator, which is provided on the total station, emits laser light only with an optical lens with a diaphragm, and the laser body is placed separately in the construction management section. As a result, handling of the marker portion becomes easy. In other words, the length of the laser body is about 2.5 times that of the optical lens with a stop. Therefore, when the laser body is incorporated into a laser beam irradiator, the length can be significantly shortened, and the weight of the marker section can be significantly reduced. There is an advantage that the size can be reduced, the marker section can be easily handled, and the total station and the laser beam irradiator can be geometrically integrated.
【００４８】さらに本発明では特に絞り付光学レンズを
用いることにより、別置されたレーザ本体から光ファイ
バーケーブルを介してそのレーザ光をレーザ光照射器に
送る際、レーザ光が光ファイバーケーブル内を通過時
に、そのレーザ光が反射していろいろな方向に向き、纏
った光量が所要の向きに照射されなくなるので、これら
それぞれの向きのレーザ光を一方向に集めて、所望の光
量が得られるのである。Further, in the present invention, in particular, by using an optical lens with a diaphragm, when the laser light is transmitted from a separately provided laser body to a laser light irradiator via an optical fiber cable, when the laser light passes through the optical fiber cable, Since the laser light is reflected and directed in various directions, and the collected light quantity is not irradiated in a required direction, the laser light in each of these directions is collected in one direction to obtain a desired light quantity.
【００４９】またさらに、別置されたレーザ本体から光
ファイバーケーブルで送られ、絞り付光学レンズでその
向きを集められたレーザ光を反射する固定反射ミラー、
その反射したレーザ光を反射するｙ軸旋回用の反射ミラ
ー、その反射したレーザ光をさらに反射するｚ軸旋回用
の反射ミラー、そして両反射ミラーの振り角を制御する
コントローラを用いるようにしたから、コントローラは
両反射ミラーの振り角を適宜に制御して、切羽面上に描
く照射線と、その描き方、すなわち、照射パターン、照
射線の移動、照射された像の大きさなどを決定する制御
を容易、かつ正確に行なうことができる。Further, a fixed reflecting mirror for reflecting the laser beam sent from the separately provided laser main body by an optical fiber cable and collected by an optical lens with a stop, and
Because a reflecting mirror for turning the y axis that reflects the reflected laser light, a reflecting mirror for turning the z axis that further reflects the reflected laser light, and a controller that controls the swing angle of both reflecting mirrors are used. The controller appropriately controls the swing angle of the two reflecting mirrors to determine the irradiation line to be drawn on the facet and the drawing method, that is, the irradiation pattern, the movement of the irradiation line, the size of the irradiated image, and the like. Control can be performed easily and accurately.
【００５０】そして、絞り付光学レンズからのレーザ光
を、固定反射ミラーを経由してトンネルマーカーレーザ
発進点をトータルステーションの中心上の鉛直方向上方
に配置したことにより、トータルステーションで測距、
測角した値からのトンネルマーカーレーザ発進点の位置
を演算する際に、高さ方向のみを演算すれば良いので、
演算による集積誤差が少なくなる。Then, the laser beam from the optical lens with the stop is disposed vertically above the center of the total station through the fixed reflecting mirror so that the laser beam from the optical lens with the diaphragm is measured at the total station.
When calculating the position of the tunnel marker laser launch point from the measured angle value, it is sufficient to calculate only the height direction,
Accumulation errors due to calculations are reduced.
【図１】本発明の方法を適用してトンネル坑内の掘削断
面にレーザ光を照射する装置の一実施例における配置を
示す概略平面図である。FIG. 1 is a schematic plan view showing an arrangement of an apparatus for irradiating a laser beam to an excavation section in a tunnel mine by applying the method of the present invention.
【図２】図１の側面図である。FIG. 2 is a side view of FIG.
【図３】図１の切羽面の正面図である。FIG. 3 is a front view of the face of FIG. 1;
【図４】図１のレーザ光照射器及び反射ミラーの構成側
面図である。FIG. 4 is a configuration side view of the laser beam irradiator and the reflection mirror of FIG. 1;
【図５】図４のレーザ光照射器の平面図である。FIG. 5 is a plan view of the laser beam irradiator of FIG. 4;
【図６】図４のトータルステーション及びマーカーの中
心点を示す側面図である。FIG. 6 is a side view showing a center point of the total station and the marker in FIG. 4;
【図７】図１の装置の投映パターンの説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of a projection pattern of the apparatus of FIG.
【図８】Ａは図６のトータルステーションの役割を示す
平面図であり、ＢはＡの 面図である。8A is a plan view showing the role of the total station in FIG. 6, and FIG. 8B is a plan view of A.
【図９】図１のトンネルセンターＤの座標の説明図であ
る。FIG. 9 is an explanatory diagram of coordinates of a tunnel center D in FIG. 1;
【図１０】投映角及び投映距離の説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram of a projection angle and a projection distance.
【図１１】図１０の投映角θ2 の説明図である。11 is an explanatory view of a projection angle theta 2 of FIG.
【図１２】図１０の投映角θ2 の説明図である。12 is an explanatory view of a projection angle theta 2 of FIG.
【図１３】図１２の要部側面図である。FIG. 13 is a side view of a main part of FIG.
【図１４】図１３のトンネルマーカーレーザ発進点の拡
大側面図である。FIG. 14 is an enlarged side view of a tunnel marker laser starting point in FIG. 13;
【図１５】投映半径とスキャンニング角度の説明図であ
る。FIG. 15 is an explanatory diagram of a projection radius and a scanning angle.
【図１６】平行移動についての説明図である。FIG. 16 is an explanatory diagram of parallel movement.
【図１７】図１６の要部正面図である。17 is a front view of a main part of FIG. 16;
【図１８】原点決めの平行移動についての説明図であ
る。FIG. 18 is an explanatory diagram of a parallel movement for determining an origin.
【図１９】投映像の平行移動についての説明図である。FIG. 19 is an explanatory diagram of a parallel movement of a projected image.
【図２０】投映手法を説明するＢ点についての説明用平
面図である。FIG. 20 is an explanatory plan view of point B for explaining a projection method.
【図２１】図２０の側面図である。FIG. 21 is a side view of FIG. 20;
【図２２】投映手法を説明するＣ点の道路座標の説明図
である。FIG. 22 is an explanatory diagram of road coordinates at a point C for explaining a projection method.
【図２３】投映手法を説明する投映平面方位角の説明図
である。FIG. 23 is an explanatory diagram of a projection plane azimuth for explaining a projection method.
【図２４】図２３の長手断面投映角の説明図である。24 is an explanatory diagram of a projection angle in a longitudinal section of FIG. 23.
【図２５】従来のトンネル中心線の出し方の説明図であ
る。FIG. 25 is an explanatory diagram of a conventional method of setting a tunnel center line.
【図２６】従来のトンネル中心線の出し方の説明図であ
る。FIG. 26 is an explanatory diagram of a conventional method of setting a tunnel center line.
【図２７】従来のトンネル中心線の出し方の説明図であ
る。FIG. 27 is an explanatory view of a conventional method of setting a tunnel center line.
【図２８】従来の支保工の建込み位置の出し方の説明図
である。FIG. 28 is an explanatory diagram of how to set up the erection position of the conventional shoring.
【図２９】従来のマーキングによる掘削線の表示法の説
明図である。FIG. 29 is an explanatory diagram of a conventional method of displaying a digging line by marking.
１ 切羽面 １４ レーザ光
照射器 １５Ａ1 反射ミラー １５Ａ2 反射ミ
ラー １６ コントローラ ２０ レーザ
本体 ２１ 光ファイバーケーブル ２７ スキャ
ナー ５０ トータルステーション Ｌ レーザ
光 θ2 投映平面方向角 θz 長手断
面投映角1 working face surface 14 laser irradiator 15A 1 reflecting mirror 15A 2 reflecting mirror 16 controller 20 laser body 21 optical fiber cable 27 scanner 50 total station L laser beam theta 2 projection plane direction angle theta z longitudinal sectional projection angle
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村上 隆生 神奈川県横浜市鶴見区安善町１−３ 東 亜建設工業株式会社内 (72)発明者 北條 功 神奈川県横浜市鶴見区安善町１−３ 東 亜建設工業株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01C 15/00 - 15/14 E21D 9/00 G01C 7/06 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Takao Murakami 1-3 Anzen-cho, Tsurumi-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Within Toa Construction Industry Co., Ltd. (72) Inventor Isao Hojo 1-3, Anzen-cho, Tsurumi-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Toa Construction Industry Co., Ltd. (58) Field surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) G01C 15/00-15/14 E21D 9/00 G01C 7/06
Claims (2)
が同一で、高さＺ方向のみ所定位置離れた位置に配置し
たレーザ光照射器を任意の点に据え付け、三次元座標が
実測されている２点を、トータルステーションで視準
し、トータルステーションの回転軸の三次元座標を求
め、次いでレーザ光照射器の三次元座標を求め、予め与
えられているトンネル内の道路のセンター座標から、ト
ンネルセンターの座標を演算で求め、そして三次元座標
が実測されている２点のうちの１点と、トータルステー
ションの回転軸の三次元座標とトンネルセンターの三次
元座標から、投映平面方位角と長手断面投映角を演算し
て求め、次いでトータルステーションを三次元座標が実
測されている２点のうちの１点から投映平面方位角だけ
振り、レーザ光照射器を水平に保ち、しかる後レーザ光
照射器のＺ軸スキャナーにより、反射ミラーを振って長
手断面投映角だけレーザ光を垂直方向に移動し、レーザ
光をトンネルセンターに投映し、トータルステーション
でトンネルセンターとレーザ光のずれを確認し、Ｙ軸と
Ｚ軸スキャナーを調整して一致させ、描く図形に応じて
Ｙ軸、Ｚ軸のスキャナーの連続した振り角度を予め計算
してコントローラに入力しておき、所定の条件でＹ軸、
Ｚ軸のスキャナーを連続して振ることにより、２個の反
射ミラーで切羽面にレーザ光投映像を描くトンネルの切
羽面へのレーザ光照射方法。1. A laser beam irradiator which has the same axis as the total station and the planes X and Y and is located at a predetermined position only in the height Z direction is installed at an arbitrary point, and three-dimensional coordinates are actually measured. The points are collimated by the total station, the three-dimensional coordinates of the rotation axis of the total station are obtained, then the three-dimensional coordinates of the laser beam irradiator are obtained, and the coordinates of the tunnel center are obtained from the predetermined center coordinates of the road in the tunnel. Is calculated, and from one of the two points at which the three-dimensional coordinates are actually measured, the three-dimensional coordinates of the rotation axis of the total station and the three-dimensional coordinates of the tunnel center, the projection plane azimuth and the longitudinal section projection angle are obtained. Then, the total station is moved from one of the two points whose three-dimensional coordinates are actually measured by the projection plane azimuth, and the laser beam irradiator is turned on. Maintain the horizontal position, and then use the Z-axis scanner of the laser beam irradiator to move the laser beam vertically by the projection angle of the longitudinal section by shaking the reflecting mirror, and project the laser beam to the tunnel center. Check the deviation of the light, adjust the Y-axis and Z-axis scanners to match them, calculate the continuous swing angles of the Y-axis and Z-axis scanners in advance according to the figure to be drawn, and input them to the controller. Y axis under the condition of
A method of irradiating a laser beam onto a face of a tunnel, in which a laser beam is projected on the face by two reflecting mirrors by continuously shaking the Z-axis scanner.
イバーケーブルで接続する請求項１記載のトンネルの切
羽面へのレーザ光照射方法。2. The method according to claim 1, wherein the laser beam irradiator and the laser body are connected by an optical fiber cable.
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| JP389396A JP2906127B2 (en) | 1996-01-12 | 1996-01-12 | Method of irradiating the face of the tunnel with laser light |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP389396A JP2906127B2 (en) | 1996-01-12 | 1996-01-12 | Method of irradiating the face of the tunnel with laser light |
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-
1996
- 1996-01-12 JP JP389396A patent/JP2906127B2/en not_active Expired - Fee Related
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| KR102359419B1 (en) * | 2021-09-02 | 2022-02-09 | 주식회사 엔지엘 | Total station for geodetic surveying for geodetic surveying |
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