JP3511404B2 - シールド機の掘進確認測量方法 - Google Patents
シールド機の掘進確認測量方法Info
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- JP3511404B2 JP3511404B2 JP21380094A JP21380094A JP3511404B2 JP 3511404 B2 JP3511404 B2 JP 3511404B2 JP 21380094 A JP21380094 A JP 21380094A JP 21380094 A JP21380094 A JP 21380094A JP 3511404 B2 JP3511404 B2 JP 3511404B2
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- Japan
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- screen
- laser
- laser irradiation
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はシールド工法において、
シールド機の掘進方向を常時監視しておき、掘進計画線
からのずれが大きくなる前に軌道修正を行うために、シ
ールド機の現在位置と姿勢を測るのに行う確認測量に適
用されるシールド機の掘進確認測量方法に係るものであ
る。
シールド機の掘進方向を常時監視しておき、掘進計画線
からのずれが大きくなる前に軌道修正を行うために、シ
ールド機の現在位置と姿勢を測るのに行う確認測量に適
用されるシールド機の掘進確認測量方法に係るものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来のシールド工法においては、シール
ド機が数リング分掘進する毎に掘進を一旦停止し、トン
ネル内に延進されてきた測点を基準にトータルステーシ
ョンを据付けて測量を行い、シールド機を直接視準して
その位置、姿勢を確認していた。
ド機が数リング分掘進する毎に掘進を一旦停止し、トン
ネル内に延進されてきた測点を基準にトータルステーシ
ョンを据付けて測量を行い、シールド機を直接視準して
その位置、姿勢を確認していた。
【０００３】最近ではシールド機自体に掘進軌跡を認識
するシステムが装備されるようになったが、信頼度は十
分とはいえず、また頻度が少なくなったとはいえ、従来
通りの確認測量が行なわれている。
するシステムが装備されるようになったが、信頼度は十
分とはいえず、また頻度が少なくなったとはいえ、従来
通りの確認測量が行なわれている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この測
量には人手を要し、且つ作業が坑内で行なわれ、特にシ
ールド機の手前数十メートルは後方設備の狭隘な空間を
使って測量するため、過酷な作業を強いられる。また、
この測量作業は掘進作業と同時に行うことができず、掘
進作業を止めるか、測量員の残業を余儀なくされ、省力
化乃至は無人化が望まれていた。
量には人手を要し、且つ作業が坑内で行なわれ、特にシ
ールド機の手前数十メートルは後方設備の狭隘な空間を
使って測量するため、過酷な作業を強いられる。また、
この測量作業は掘進作業と同時に行うことができず、掘
進作業を止めるか、測量員の残業を余儀なくされ、省力
化乃至は無人化が望まれていた。
【０００５】このため、シールド機の後方から、坑内の
搬送車通路や配管類の位置を避けて設置された座標既知
のトータルステーションで、直接シールド機を視準でき
れば問題はないのであるが、後方設備が視界を遮り、直
接視準は無理である。そこでシールド機軸に平行な線上
の一点を後方設備の後部に現わし、この点のシールド機
体との相対位置関係を知り、またこの点を座標系既知の
点に据付けたトータルステーションで視準できれば、シ
ールド機の持つ姿勢データからその位置を知ることがで
きる。
搬送車通路や配管類の位置を避けて設置された座標既知
のトータルステーションで、直接シールド機を視準でき
れば問題はないのであるが、後方設備が視界を遮り、直
接視準は無理である。そこでシールド機軸に平行な線上
の一点を後方設備の後部に現わし、この点のシールド機
体との相対位置関係を知り、またこの点を座標系既知の
点に据付けたトータルステーションで視準できれば、シ
ールド機の持つ姿勢データからその位置を知ることがで
きる。
【０００６】本発明はこのような実情に鑑みて提案され
たもので、その目的とする処は、無人化、自動化による
シールド機の掘進確認測量方法を提供する点にある。
たもので、その目的とする処は、無人化、自動化による
シールド機の掘進確認測量方法を提供する点にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は前記した測量の
省力化、無人化の目的を達成するために提案されたもの
で、シールド機に固定された可視光レーザー測距計より
発せられるレーザー光を、シールド機後方設備とセグメ
ントとの間隙を通して同後方設備の後部に設置した半透
過半反射スクリーンに照射して、同スクリーン上のレー
ザー照射点とシールド機との距離を求め、前記スクリー
ン上のレーザー照射点を同スクリーンより更に後方にお
ける位置座標既知点に設置されたトータルステーション
によって視準して、同スクリーン上のレーザー照射点の
位置座標を求め、シールド機に装備したシールド機姿勢
検出手段によってシールド機の姿勢を求め、前記スクリ
ーン上のレーザー照射点とシールド機との距離と、前記
スクリーン上のレーザー照射点の位置座標と、シールド
機の姿勢とから、シールド機の位置を算出するようにし
たものである。
省力化、無人化の目的を達成するために提案されたもの
で、シールド機に固定された可視光レーザー測距計より
発せられるレーザー光を、シールド機後方設備とセグメ
ントとの間隙を通して同後方設備の後部に設置した半透
過半反射スクリーンに照射して、同スクリーン上のレー
ザー照射点とシールド機との距離を求め、前記スクリー
ン上のレーザー照射点を同スクリーンより更に後方にお
ける位置座標既知点に設置されたトータルステーション
によって視準して、同スクリーン上のレーザー照射点の
位置座標を求め、シールド機に装備したシールド機姿勢
検出手段によってシールド機の姿勢を求め、前記スクリ
ーン上のレーザー照射点とシールド機との距離と、前記
スクリーン上のレーザー照射点の位置座標と、シールド
機の姿勢とから、シールド機の位置を算出するようにし
たものである。
【０００８】請求項２の発明は、シールド機に固定され
た３台の可視光レーザー測距計より発せられるレーザー
光を、シールド機後方設備とセグメントとの間隙を通し
て同後方設備の後部に設置した３つの半透過半反射スク
リーンの夫々に照射して、それら３つのスクリーン上の
３個のレーザー照射点の夫々とシールド機との距離を求
め、前記３つのスクリーン上の３個のレーザー照射点を
それらスクリーンより更に後方における位置座標既知点
に設置されたトータルステーションによって視準して、
それらスクリーン上の３個のレーザー照射点の夫々の位
置座標を求め、前記３つのスクリーン上の３個のレーザ
ー照射点の夫々とシールド機との距離と、それら３つの
スクリーン上の３個のレーザー照射点の位置座標とか
ら、シールド機の位置及び姿勢を算出するようにしたも
のである。請求項３の発明は前記トータルステーション
を、ＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ ｃｏｕｐｌｅｄ ｄｅｖｉ
ｃｅ）カメラを搭載した遠隔操作型トータルステーショ
ンとして、トンネル坑外よりモニタースクリーンをみな
がら、確認測量を行うものである。
た３台の可視光レーザー測距計より発せられるレーザー
光を、シールド機後方設備とセグメントとの間隙を通し
て同後方設備の後部に設置した３つの半透過半反射スク
リーンの夫々に照射して、それら３つのスクリーン上の
３個のレーザー照射点の夫々とシールド機との距離を求
め、前記３つのスクリーン上の３個のレーザー照射点を
それらスクリーンより更に後方における位置座標既知点
に設置されたトータルステーションによって視準して、
それらスクリーン上の３個のレーザー照射点の夫々の位
置座標を求め、前記３つのスクリーン上の３個のレーザ
ー照射点の夫々とシールド機との距離と、それら３つの
スクリーン上の３個のレーザー照射点の位置座標とか
ら、シールド機の位置及び姿勢を算出するようにしたも
のである。請求項３の発明は前記トータルステーション
を、ＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ ｃｏｕｐｌｅｄ ｄｅｖｉ
ｃｅ）カメラを搭載した遠隔操作型トータルステーショ
ンとして、トンネル坑外よりモニタースクリーンをみな
がら、確認測量を行うものである。
【０００９】請求項４の発明は、前記可視光レーザー測
距計及び前記トータルステーションのデータを常時トン
ネル坑外の操作室に通信するとともに、随時前記トータ
ルステーションの遠隔視準を行うようにしたものであ
る。
距計及び前記トータルステーションのデータを常時トン
ネル坑外の操作室に通信するとともに、随時前記トータ
ルステーションの遠隔視準を行うようにしたものであ
る。
【００１０】
【作用】本発明は前記したように構成されているので、
先ずトータルステーションは２つの座標既知の点を視準
して自己位置を認識しておく。シールド機に固定された
可視光レーザー測距計より発せられたレーザー光を、シ
ールド機後方設備とセグメントとの間隙を通して、同後
方設備の凹部に配置した半透過半反射スクリーンに照射
することによって、シールド機とスクリーン上のレーザ
ースポットの距離を計測する。このとき、前記スクリー
ンに投影されたレーザースポットが、同スクリーンの反
対側に浮き出るので、この点をスクリーン後方のトータ
ルステーションで視準し、これによってスクリーン上の
レーザースポットの位置座標が求められる。前記のよう
にして求められたシールド機とスクリーン上のレーザー
スポットの距離と、シールド機に具えられたジャイロコ
ンパス、ピッチング計、ローリング計などのシールド機
姿勢検出手段のデータとからシールド機の位置が算出さ
れる。
先ずトータルステーションは２つの座標既知の点を視準
して自己位置を認識しておく。シールド機に固定された
可視光レーザー測距計より発せられたレーザー光を、シ
ールド機後方設備とセグメントとの間隙を通して、同後
方設備の凹部に配置した半透過半反射スクリーンに照射
することによって、シールド機とスクリーン上のレーザ
ースポットの距離を計測する。このとき、前記スクリー
ンに投影されたレーザースポットが、同スクリーンの反
対側に浮き出るので、この点をスクリーン後方のトータ
ルステーションで視準し、これによってスクリーン上の
レーザースポットの位置座標が求められる。前記のよう
にして求められたシールド機とスクリーン上のレーザー
スポットの距離と、シールド機に具えられたジャイロコ
ンパス、ピッチング計、ローリング計などのシールド機
姿勢検出手段のデータとからシールド機の位置が算出さ
れる。
【００１１】なお可視光レーザー測距計とスクリーンの
セットを３組にして、夫々のレーザースポットの位置座
標を求めることによって、シールド機の持つ姿勢データ
を用いずにシールド機の位置、姿勢が算出される。また
トータルステーションを坑外の操作室から遠隔操作する
ことによって、一連の確認測量が操作室に居ながらにし
てできることとなる。
セットを３組にして、夫々のレーザースポットの位置座
標を求めることによって、シールド機の持つ姿勢データ
を用いずにシールド機の位置、姿勢が算出される。また
トータルステーションを坑外の操作室から遠隔操作する
ことによって、一連の確認測量が操作室に居ながらにし
てできることとなる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明を図示の実施例について説明す
る。図１は掘進中のシールドトンネルの切羽付近の縦断
面図で、１はシールド機、２はトンネル、３は後方設備
で、同シールド機１の機軸に平行に可視光レーザー測距
計４が固定され、後方設備３の後端に例えばつや消し塩
化ビニール板に同じく塩化ビニールのハーフミラーシー
ト（フィルム状）を貼り合わせてなる半透過半反射スク
リーン５が配設されている。
る。図１は掘進中のシールドトンネルの切羽付近の縦断
面図で、１はシールド機、２はトンネル、３は後方設備
で、同シールド機１の機軸に平行に可視光レーザー測距
計４が固定され、後方設備３の後端に例えばつや消し塩
化ビニール板に同じく塩化ビニールのハーフミラーシー
ト（フィルム状）を貼り合わせてなる半透過半反射スク
リーン５が配設されている。
【００１３】更に覆工されたトンネル２にトータルステ
ーション６が固定され、前記スクリーン５と反転した位
置座標既知点７が視準できるようになっている。図示の
実施例は前記したように構成されているので先ずトータ
ルステーション６は２つの位置座標既知点７、７を視準
して、同トータルステーション６の自己位置を認識して
おく。而してシールド機１の機軸に平行に固定された可
視光レーザー測距計４より発せられた光を、矢印に示す
如く後方設備３とセグメントとの間隙を通して、同後方
設備３の後部に設置した半透過半反射スクリーン５に照
射することによって、同スクリーン５上のレーザースポ
ットと前記シールド機１の距離を計測する。
ーション６が固定され、前記スクリーン５と反転した位
置座標既知点７が視準できるようになっている。図示の
実施例は前記したように構成されているので先ずトータ
ルステーション６は２つの位置座標既知点７、７を視準
して、同トータルステーション６の自己位置を認識して
おく。而してシールド機１の機軸に平行に固定された可
視光レーザー測距計４より発せられた光を、矢印に示す
如く後方設備３とセグメントとの間隙を通して、同後方
設備３の後部に設置した半透過半反射スクリーン５に照
射することによって、同スクリーン５上のレーザースポ
ットと前記シールド機１の距離を計測する。
【００１４】この際、前記スクリーン５に投影されたレ
ーザースポットが、半透過半反射スクリーン５の反対面
に浮き出るので、この点を、同スクリーン５後方のトー
タルステーション６で視準することによって前記スクリ
ーン５上のレーザースポットの位置座標が求められる。
このようにして求められたシールド機１と前記スクリー
ン５上のレーザースポットの距離と、前記スクリーン５
上のレーザースポットの位置座標と、シールド機１に装
備されたジャイロコンパス、ピッチング計、ローリング
計等の計器のデータとから、シールド機１の位置が算出
される。
ーザースポットが、半透過半反射スクリーン５の反対面
に浮き出るので、この点を、同スクリーン５後方のトー
タルステーション６で視準することによって前記スクリ
ーン５上のレーザースポットの位置座標が求められる。
このようにして求められたシールド機１と前記スクリー
ン５上のレーザースポットの距離と、前記スクリーン５
上のレーザースポットの位置座標と、シールド機１に装
備されたジャイロコンパス、ピッチング計、ローリング
計等の計器のデータとから、シールド機１の位置が算出
される。
【００１５】なお可視光レーザー測距計４と前記スクリ
ーン５のセットを３組にして、夫々のレーザースポット
の位置座標を求めることによって、シールド機１の持つ
姿勢データを用いないで同シールド機１の位置、姿勢が
算出される。即ち、この場合には、シールド機１に固定
された３台の可視光レーザー測距計のシールド機１に対
する相対位置が既知であり、また、それら可視光レーザ
ー測距計が射出するレーザービームのシールド機１に対
する相対射出角度が既知であるため、それら既知のデー
タと、３つのスクリーン上の３個のレーザー照射点の夫
々とシールド機との距離と、３つのスクリーン５上の３
個のレーザースポットの夫々の位置座標とから、シール
ド機１の位置及び姿勢を算出することができるのであ
る。また前記トータルステーション６にＣＣＤ（ｃｈａ
ｒｇｅ ｃｏｕｐｌｅｄ ｄｅｖｉｃｅ）カメラを搭載
し、同カメラによる画像によって情報処理を行うことに
よって、トンネル坑外よりモニタースクリーンをみなが
ら確認測量しうるものである。
ーン５のセットを３組にして、夫々のレーザースポット
の位置座標を求めることによって、シールド機１の持つ
姿勢データを用いないで同シールド機１の位置、姿勢が
算出される。即ち、この場合には、シールド機１に固定
された３台の可視光レーザー測距計のシールド機１に対
する相対位置が既知であり、また、それら可視光レーザ
ー測距計が射出するレーザービームのシールド機１に対
する相対射出角度が既知であるため、それら既知のデー
タと、３つのスクリーン上の３個のレーザー照射点の夫
々とシールド機との距離と、３つのスクリーン５上の３
個のレーザースポットの夫々の位置座標とから、シール
ド機１の位置及び姿勢を算出することができるのであ
る。また前記トータルステーション６にＣＣＤ（ｃｈａ
ｒｇｅ ｃｏｕｐｌｅｄ ｄｅｖｉｃｅ）カメラを搭載
し、同カメラによる画像によって情報処理を行うことに
よって、トンネル坑外よりモニタースクリーンをみなが
ら確認測量しうるものである。
【００１６】また前記可視光レーザー測距計４及びトー
タルステーション６のデータを常時トンネル坑外の操作
室に通信し、随時トータルステーションの遠隔視準でシ
ールド機１の位置、姿勢を認知しうるものである。
タルステーション６のデータを常時トンネル坑外の操作
室に通信し、随時トータルステーションの遠隔視準でシ
ールド機１の位置、姿勢を認知しうるものである。
【００１７】
【発明の効果】本発明によれば前記したように、シール
ド工法において、シールド機に固定された可視光レーザ
ー測距計より発せられるレーザー光を、シールド機後方
設備とセグメントとの間隙を通して同後方設備の後部に
設置した半透過半反射スクリーンに照射して、同スクリ
ーン上のレーザー照射点とシールド機との距離を求め、
前記スクリーン上のレーザー照射点を、同スクリーンよ
り更に後方における位置座標既知点に設置されたトータ
ルステーションにより視準して、同スクリーン上のレー
ザー照射点の位置座標を求め、シールド機に装備したシ
ールド機姿勢検出手段によってシールド機の姿勢を求
め、前記スクリーン上のレーザー照射点とシールド機と
の距離と、前記スクリーン上のレーザー照射点の位置座
標と、シールド機の姿勢とから、シールド掘進機の位置
を確認し、掘進状況を自動的に測量し、測量と掘進とを
並行して行い、省力化を図ることができるものである。
ド工法において、シールド機に固定された可視光レーザ
ー測距計より発せられるレーザー光を、シールド機後方
設備とセグメントとの間隙を通して同後方設備の後部に
設置した半透過半反射スクリーンに照射して、同スクリ
ーン上のレーザー照射点とシールド機との距離を求め、
前記スクリーン上のレーザー照射点を、同スクリーンよ
り更に後方における位置座標既知点に設置されたトータ
ルステーションにより視準して、同スクリーン上のレー
ザー照射点の位置座標を求め、シールド機に装備したシ
ールド機姿勢検出手段によってシールド機の姿勢を求
め、前記スクリーン上のレーザー照射点とシールド機と
の距離と、前記スクリーン上のレーザー照射点の位置座
標と、シールド機の姿勢とから、シールド掘進機の位置
を確認し、掘進状況を自動的に測量し、測量と掘進とを
並行して行い、省力化を図ることができるものである。
【００１８】請求項２の発明は、可視光レーザー測距計
とスクリーンのセットを３組にして、３個のレーザース
ポットの夫々の位置座標を求め、シールド機の持つ姿勢
データを用いないで、同シールド機の位置、姿勢を算出
しうるものである。請求項３の発明は、トータルステー
ションをＣＣＤカメラを搭載した遠隔操作型トータルス
テーションとして、同ＣＣＤカメラによる画像により情
報処理を行うことによって、トンネル坑外からモニター
スクリーンをみながら確認測量を行うことができる。
とスクリーンのセットを３組にして、３個のレーザース
ポットの夫々の位置座標を求め、シールド機の持つ姿勢
データを用いないで、同シールド機の位置、姿勢を算出
しうるものである。請求項３の発明は、トータルステー
ションをＣＣＤカメラを搭載した遠隔操作型トータルス
テーションとして、同ＣＣＤカメラによる画像により情
報処理を行うことによって、トンネル坑外からモニター
スクリーンをみながら確認測量を行うことができる。
【００１９】請求項４の発明は、前記可視光レーザー測
距計及び前記トータルステーションのデータを常時トン
ネル坑外の操作室に通信するとともに、随時前記トータ
ルステーションの遠隔視準を行うことで、シールド掘進
状態を遠隔操作で確認しうるものである。
距計及び前記トータルステーションのデータを常時トン
ネル坑外の操作室に通信するとともに、随時前記トータ
ルステーションの遠隔視準を行うことで、シールド掘進
状態を遠隔操作で確認しうるものである。
【図１】本発明に係るシールド機の掘進確認測量方法の
一実施例の実施状況を示す縦断面図である。
一実施例の実施状況を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１ シールド機
２ トンネル
３ 後方設備
４ 可視光レーザー測距計
５ 半透過半反射スクリーン
６ トータルステーション
７ 位置座標既知点
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01C 15/00
E21D 9/06
Claims (4)
- 【請求項１】シールド機に固定された可視光レーザー測
距計より発せられるレーザー光を、シールド機後方設備
とセグメントとの間隙を通して同後方設備の後部に設置
した半透過半反射スクリーンに照射して、同スクリーン
上のレーザー照射点とシールド機との距離を求め、 前記 スクリーン上のレーザー照射点を同スクリーンより
更に後方における位置座標既知点に設置されたトータル
ステーションによって視準して、同スクリーン上のレー
ザー照射点の位置座標を求め、 シールド機に装備したシールド機姿勢検出手段によって
シールド機の姿勢を求め、 前記スクリーン上のレーザー照射点とシールド機との距
離と、前記スクリーン上のレーザー照射点の位置座標
と、シールド機の姿勢とから、 シールド機の位置を算出
する、 ことを特徴とするシールド機の掘進確認測量方法。 - 【請求項２】シールド機に固定された３台の可視光レー
ザー測距計より発せられるレーザー光を、シールド機後
方設備とセグメントとの間隙を通して同後方設備の後部
に設置した３つの半透過半反射スクリーンの夫々に照射
して、それら３つのスクリーン上の３個のレーザー照射
点の夫々とシールド機との距離を求め、 前記３つのスクリーン上の３個のレーザー照射点をそれ
らスクリーンより更に後方における位置座標既知点に設
置されたトータルステーションによって視準して、それ
らスクリーン上の３個のレーザー照射点の夫々の位置座
標を求め、 前記３つのスクリーン上の３個のレーザー照射点の夫々
とシールド機との距離と、それら３つのスクリーン上の
３個のレーザー照射点の位置座標とから、シールド機の
位置及び姿勢を算出する、 ことを特徴とする シールド機の掘進確認測量方法。 - 【請求項３】前記トータルステーションを、ＣＣＤカメ
ラを搭載した遠隔操作型トータルステーションとして、
トンネル坑外よりモニタースクリーンをみながら確認測
量を行う請求項１又は２記載のシールド機の掘進確認測
量方法。 - 【請求項４】前記可視光レーザー測距計及び前記トータ
ルステーションのデータを常時トンネル坑外の操作室に
通信するとともに、随時前記トータルステーションの遠
隔視準を行うことを特徴とする請求項１又は２記載のシ
ールド機の掘進確認測量方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21380094A JP3511404B2 (ja) | 1994-09-07 | 1994-09-07 | シールド機の掘進確認測量方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21380094A JP3511404B2 (ja) | 1994-09-07 | 1994-09-07 | シールド機の掘進確認測量方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0875464A JPH0875464A (ja) | 1996-03-22 |
| JP3511404B2 true JP3511404B2 (ja) | 2004-03-29 |
Family
ID=16645260
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21380094A Expired - Fee Related JP3511404B2 (ja) | 1994-09-07 | 1994-09-07 | シールド機の掘進確認測量方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3511404B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115218862B (zh) * | 2022-06-16 | 2024-05-14 | 上海隧道工程有限公司 | 基于全站仪的盾构施工管片沉降自动监测***及监测方法 |
| CN115235416B (zh) * | 2022-06-16 | 2023-10-13 | 上海隧道工程有限公司 | 盾构施工管片沉降自动监测***及其监测方法 |
| CN117804341A (zh) * | 2024-01-03 | 2024-04-02 | 山西易联智控科技有限公司 | 一种基于激光定位的掘进机位姿测量装置及方法 |
-
1994
- 1994-09-07 JP JP21380094A patent/JP3511404B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0875464A (ja) | 1996-03-22 |
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