JP4342649B2

JP4342649B2 - Method for measuring cross-sectional shape in hollow tube

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Publication number: JP4342649B2
Application number: JP25004399A
Authority: JP
Inventors: 高弘近藤; 裕道宮崎; 俊実藤谷
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 1999-09-03
Filing date: 1999-09-03
Publication date: 2009-10-14
Anticipated expiration: 2019-09-03
Also published as: JP2001074448A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ測距装置をトンネル内に配置し、レーザ測距装置によりトンネル内の断面形状を測定する方法に係り、特に、手間や時間の面で有利に、レーザ測距装置の配置位置やトンネルの中心位置を正確に測定することにより、トンネルの出来形管理を正確かつ効率的に行うのに好適な中空管内の断面形状測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、トンネル等の地下構造物の断面形状を測定する方法としては、例えば、レーザ測距法により距離を測定するレーザ測距装置を用いて、トンネルの延長方向に対して直交する方向にレーザを照射してトンネルの延長方向に対して直交する断面（以下、単に断面という。）の形状を測定するというものがあった。従来の断面形状測定方法では、断面形状を測定した後に、レーザ測距装置の配置位置を測量により測定し、レーザ測距装置の配置位置とトンネルの設計上のセンターの位置等とを比較しながら出来形管理を行っていた。
【０００３】
また、トンネルの断面形状が円形である場合には、トンネルの中心位置を測定し、トンネルの中心位置とトンネルの設計上の中心座標とを比較しながら出来形管理を行うが、トンネルの中心位置を測定するには、所定長の棒材を用意し、この棒材のセンターに目印を付するとともにこの棒材に水準器を沿わせ、棒材が水平になったときの目印の位置を測量することにより行っていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の断面形状測定方法にあっては、レーザ測距装置の配置位置を測量により測定していたため、測量に手間や時間がかかるばかりか、測量を人手により行うことから測定ミスが生じる可能性があった。
また、トンネルの中心位置を測定する方法にあっては、トンネルの中心位置を棒材を用いた測量により測定していたため、測量に手間や時間がかかるばかりか、トンネルの水平方向の中心座標しか測定することができず、鉛直方向の中心座標を測定することができなかった。
【０００５】
したがって、測定に手間や時間がかかり、しかもレーザ測距装置の配置位置やトンネルの中心位置を正確に得ることができないので、トンネルの出来形管理を正確かつ効率的に行うことが困難であった。
そこで、本発明では、このような従来の技術が有する未解決の課題に着目してなされたものであって、手間や時間の面で有利に、レーザ測距装置の配置位置やトンネルの中心位置を正確に測定することにより、トンネルの出来形管理を正確かつ効率的に行うのに好適な中空管内の断面形状測定方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る請求項１記載の中空間内の断面形状を測定する方法は、レーザ測距法により距離を測定する測定機を前記中空管内に配置し、前記測定機により前記中空管の延長方向に対して直交する方向にレーザを照射し、前記レーザの照射線上に対応する前記中空管の異なる複数の点について、前記測定機の配置位置から前記複数の点の各点までの測定距離及び前記測定機の配置位置と前記複数の点の各点とを結ぶ線が基準線に対してなす測定角度を測定し、前記測定機の配置位置から、前記複数の点のうちの任意の点までの測定距離、及び前記測定機の配置位置と前記任意の点とを結ぶ線が基準線に対してなす測定角度に基づいて、前記任意の点の直交座標を算出することで、前記複数の点の各点の直交座標を算出し、前記複数の点の各点の直交座標に基づいて前記中空管の中心座標を算出することを特徴とする。
【０００７】
ここで、レーザ照射点とは、中空管内におけるレーザの反射点をいい、この場合、測定機と中空管との間に障害物が存在しなければ、中空管内の壁面でレーザが反射するのでその点がレーザ照射点となり、測定機と中空管との間に障害物が存在すれば、中空管内のその障害物でレーザが反射するのでその点がレーザ照射点となる。以下、請求項２記載の中空管内の断面形状測定方法において同じである。
【０００８】
さらに本発明に係る請求項２記載の中空間内の断面形状を測定する方法は、前記複数の
点はｎ個の点（ｎは自然数）であるとし、前記複数の点のうちの任意の点について算出された直交座標を（Ｘ_i，Ｙ_i：ｉは任意の自然数）とした場合、前記中空管の中心座標（Ｘ_c，Ｙ_c）は、下記の数式
【数２】

により算出される。
【０００９】
さらに本発明に係る請求項３記載の中空間内の断面形状を測定する方法は、前記測定距離および測定角度に基づいて前記中空管の暫定的な中心座標を算出し、
前記複数の点のうちから選択した任意の点についての前記測定角度、前記中空管の設計上の半径および前記暫定中心座標に基づいて算出される当該選択した任意の点についての前記測定距離の理論値を、前記選択した任意の点についての前記測定角度で微分してその微分値を算出し、
前記複数の点のうち、前記選択した任意の点と隣り合う点についての前記測定距離と前記選択した任意の点についての前記測定距離との差分である距離差を算出し、
前記微分値と前記距離差との差分が所定以上であるときは、前記選択した任意の点についての前記測定距離を、前記隣り合う点についての前記測定距離に前記微分値を加算したものとして補正することを特徴とする。
【００１０】
さらに本発明に係る請求項４記載の中空間内の断面形状を測定する方法は、前記微分値の算出、前記距離差の算出および前記測定距離の補正を、前記複数の点すべてについて行うことを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施の形態を図面を参照しながら説明する。図１ないし図４は、本発明に係る中空管内の断面形状測定方法の第１の実施の形態を示す図である。
この第１の実施の形態は、本発明に係る中空管内の断面形状測定方法を、図１に示すように、レーザ測距装置１００をトンネル２００内に配置し、レーザ測距装置１００によりトンネル２００の延長方向に対して直交する方向にレーザを照射し、トンネル２００内におけるレーザ測距装置１００の配置位置を測定する場合について適用したものである。
【００２０】
まず、レーザ測距装置１００の構成を図２およｂ図３を参照しながら説明する。図２は、レーザ測距装置１００の構成を示すブロック図であり、図３は、レーザヘッドの回転位置と受光エリアの向きとの関係を示す概念図である。
レーザ測距装置１００は、図２に示すように、対象物に向けてパルスレーザ光を放射する発光部９および対象物を介して反射されるパルスレーザ光を受光して受光パルス信号を出力する受光部１０を有するレーザレーダヘッド１と、受光部１０から出力される受光パルス信号のレベルが所定の基準レベルを越えた時点を反射レーザ光の到達時刻と判定して発光部９のレーザ光放射時刻からその到達時刻までの所要時間を測定する時間測定ユニット２０と、時間測定ユニット２０で測定された所要時間に基いて発光部９または受光部１０から対象物までの距離を算出する信号処理ユニット３０と、で構成されており、レーザレーダヘッド１を、本装置を中心とする円周方向にスキャニングすることにより、図１に示すように、本装置を中心とする円周方向全周にわたってその円周方向に存在する対象物までの距離を測定可能となっている。
【００２１】
レーザーレーダヘッド１は、ＬＤ（レーザーダイオード）からなる１つの発光素子２と、ＰＤ（ピンフォトダイオード）からなる第１、第２の２つの受光素子３,４と、を有し、発光素子２の前側には、発光用レンズ（集光レンズ）５が配置され、第１、第２の受光素子３,４の前側には、それぞれ格子状のメカニカルフィルタ８を備えた受光用レンズ（集光レンズ）６,７が配置されている。
【００２２】
発光素子２と第１、第２の受光素子３,４は、図３に示すように、ターンテーブル１４上に載置され、それらに属するレンズ５,６,７およびメカニカルフィルタ８もターンテーブル１４上に搭載されている。なお、発光素子２およびそのレンズ５は、図２ではレーザーレーダヘッド１の片側に描いてあるが、実際には、図３に示すように、第１、第２の受光素子３,４およびそのレンズ６,７の中間に位置するようになっている。
【００２３】
さらに、レーザーレーダヘッド１は、ターンテーブル１４を回転させて、第１、第２の受光素子３,４の受光エリア４３,４４および発光素子２の発光エリア（図示せず）を図３（ａ）から（ｂ）のように偏向させるためのサーボ機構１１と、その駆動モータ１２と、を備えている。なお、サーボ機構１１の現在回転角度は、駆動モータ１２と連動するポテンショメータ１３により検出するようになっている。
【００２４】
時間測定ユニット２０は、発光部９に対してスタートパルスを発生するパルス発生部２１と、スタートパルスにより計時を開始し受光部１０からのスタートパルスで計時を終了する時間測定部２２と、を有している。
信号処理ユニット３０は、時間測定部２２で得られた時間データに基づいて対象物までの距離を算出する距離測定部３１と、サーボ機構１１の駆動モータ１２に対し適切な指令を与えるサーボ制御部３３と、制御プログラムに基づいて演算およびシステム全体を制御するＣＰＵ３４と、所定領域にあらかじめＣＰＵ３４の制御プログラム等を格納しているＲＯＭ３５と、ＲＯＭ３５等から読み出したデータやＣＰＵ３４の演算過程で必要な演算結果を格納するためのＲＡＭ３６と、表示装置３２と、で構成されている。
【００２５】
ＣＰＵ３４は、マイクロプロセッシングユニットＭＰＵ等からなり、トンネル２００内におけるレーザ測距装置１００の配置位置を測定するときは、ＲＯＭ３５の所定領域に格納されている所定のプログラムを起動させ、図４のフローチャートに示す配置位置測定処理を実行するようになっている。図４は、配置位置測定処理を示すフローチャートである。
【００２６】
次に、ＣＰＵ３４において実行される配置位置測定処理を説明しつつ、上記第１の実施の形態の動作を説明する。
まず、図１に示すように、トンネル２００の延長方向に対して直交する方向にレーザを照射可能となるように、レーザ測距装置１００をトンネル２００内に配置し、ＣＰＵ３４において配置位置測定処理を実行することにより、トンネル２００内におけるレーザ測距装置１００の配置位置の測定を開始すると、図４に示すように、ステップＳ１００に移行するようになっている。
【００２７】
ステップＳ１００では、角度データとして０度をサーボ機構制御部３３に出力する。これにより、ターンテーブル１４が回転し、図１に示すように、レーザ測距装置１００の右側であって水平線に対して０度の方向にあるトンネル２００内の壁面Ｐ₁までの距離ＬＲが測定される。
次いで、ステップＳ１０２に移行して、こうして測定された距離データを距離測定部３１から入力し、ステップＳ１０４に移行して、角度データとして１８０度をサーボ機構制御部３３に出力する。これにより、ターンテーブル１４が回転し、図１に示すように、レーザ測距装置１００の左側であって水平線に対して１８０度の方向にあるトンネル２００内の壁面Ｐ₂までの距離ＬＬが測定される。
【００２８】
次いで、ステップＳ１０６に移行して、こうして測定された距離データを距離測定部３１から入力し、ステップＳ１０８に移行して、角度データとして２７０度をサーボ機構制御部３３に出力する。これにより、ターンテーブル１４が回転し、図１に示すように、レーザ測距装置１００の下側であって水平線に対して２７０度の方向にあるトンネル２００内の床面Ｐ₃までの距離ＬＤが測定される。
【００２９】
次いで、ステップＳ１１０に移行して、こうして測定された距離データを距離測定部３１から入力し、ステップＳ１１２に移行して、入力した距離データＬＲ，ＬＬ，ＬＤおよび出力した角度データに基づいて、トンネル２００内におけるレーザ測距装置１００の配置座標を算出し、ステップＳ１１４に移行して、算出した配置座標を表示装置３２で表示する。
【００３０】
表示装置３２において、算出されたレーザ測距装置１００の配置座標は、例えば、トンネル２００内の所定位置Ｐ₀の座標からの相対座標として直交座標系で表示される。
このようにして、本実施の形態では、トンネル２００内におけるレーザ照射点の軌跡であるレーザ照射線上の異なる複数の点Ｐ₁，Ｐ₂，Ｐ₃について、レーザ測距装置１００の配置位置からこれら点Ｐ₁，Ｐ₂，Ｐ₃までの距離およびレーザ測距装置１００の配置位置とこれら点Ｐ₁，Ｐ₂，Ｐ₃とを結ぶ線が水平線に対してなす角度を測定し、測定した測定距離および測定角度に基づいてレーザ測距装置１００の配置座標を算出するようにした。
【００３１】
これにより、配置座標の測定が容易となるとともに、測定を人手により行わなくてすむので配置座標に生じる誤差が少なくなる。したがって、従来に比して、手間や時間の面で有利に、レーザ測距装置１００の配置位置を比較的正確に測定することができる。
次に、本発明の第２の実施の形態を図面を参照しながら説明する。図５および図６は、本発明に係る中空管内の断面形状測定方法の第２の実施の形態を示す図である。
【００３２】
この第２の実施の形態は、本発明に係る中空管内の断面形状測定方法を、図５に示すように、レーザ測距装置１００を円筒形のトンネル３００内に配置し、レーザ測距装置１００によりトンネル３００の延長方向に対して直交する方向にレーザを照射し、トンネル３００の中心位置を測定する場合について適用したものである。なお、以下、上記第１の実施の形態と異なる部分についてのみ説明し、同一の部分については同一の符号を付して説明を省略する。
【００３３】
レーザ測距装置１００は、図２および図３に示すように、レーザレーダヘッド１と、時間測定ユニット２０と、信号処理ユニット３０と、で構成されており、ＣＰＵ３４で実行される処理を除いては、上記第１の実施の形態と同一の構成である。
ＣＰＵ３４は、マイクロプロセッシングユニットＭＰＵ等からなり、トンネル３００の中心位置を測定するときは、ＲＯＭ３５の所定領域に格納されている所定のプログラムを起動させ、図６のフローチャートに示す中心位置測定処理を実行するようになっている。図６は、中心位置測定処理を示すフローチャートである。
【００３４】
次に、ＣＰＵ３４において実行される中心位置測定処理を説明しつつ、上記第２の実施の形態の動作を説明する。
まず、図５に示すように、トンネル３００の延長方向に対して直交する方向にレーザを照射可能となるように、レーザ測距装置１００をトンネル３００内に配置し、ＣＰＵ３４において中心位置測定処理を実行することにより、トンネル３００の中心位置の測定を開始すると、図６に示すように、ステップＳ２００に移行するようになっている。
【００３５】
ステップＳ２００では、図５に示すように、レーザ測距装置１００を中心とする円周方向全周にわたってレーザを等角でスキャンしながら、トンネル３００内におけるレーザ照射点の軌跡であるレーザ照射線上の異なるｎ個の点Ｐ₁〜Ｐ_nについて、レーザ測距装置１００の配置位置からこれら点Ｐ₁〜Ｐ_nまでの距離Ｌ₁〜Ｌ_nおよびレーザ測距装置１００の配置位置とこれら点Ｐ₁〜Ｐ_nとを結ぶ線が水平線に対してなす角度θ₁〜θ_nを測定する。
【００３６】
具体的には、初めに角度データとして０度をサーボ制御部３３に出力し、その後角度データが３６０度を超えるまで、角度データを所定角度Δθごと加算して出力することにより、ターンテーブル１４が回転し、図５に示すように、レーザ測距装置１００を中心とする円周方向全周にわたってトンネル３００内の壁面および床面Ｐ₁〜Ｐ_nまでの距離Ｌ₁〜Ｌ_nが測定される。そして、ステップＳ２００では、こうして測定された距離データＬ₁〜Ｌ_nを距離測定部３１から入力する。したがって、ステップＳ２００においては、一連の測定により、距離データＬ₁〜Ｌ_nおよび角度データθ₁〜θ_nが得られる。
【００３７】
次いで、ステップＳ２０２に移行して、距離データＬ₁〜Ｌ_nおよび角度データθ₁〜θ_nに基づいて、トンネル３００の暫定的な中心座標Ｍm（Ｘ_mc，Ｙ_mc）を算出する。暫定中心座標Ｍm（Ｘ_mc，Ｙ_mc）は、距離データＬ₁〜Ｌ_nおよび角度データθ₁〜θ_nから、各点Ｐ₁〜Ｐ_nの座標（Ｘ₁，Ｙ₁）〜（Ｘ_n，Ｙ_n）を算出し、これらを下式（１）に代入することにより算出される。なお、各点Ｐ₁〜Ｐ_nの座標（Ｘ₁，Ｙ₁）〜（Ｘ_n，Ｙ_n）および暫定中心座標Ｍmは、例えば、レーザ測距装置１００の配置座標からの相対座標として算出される。
【００３８】
【数１】

【００３９】
次いで、ステップＳ２０４に移行して、各点Ｐ₁〜Ｐ_nのうちｉ番目の点Ｐ_iについての角度データθ_i、トンネル３００の設計上の半径Ｒおよび暫定中心座標Ｍmに基づいて算出される点Ｐ_iについての距離データＬ_iの理論値Ｌ（θ_i）を、点Ｐ_iについての角度データθ_iで微分してその微分値ΔＬ（θ_i）を算出する。微分値ΔＬ（θ_i）は、角度θ、半径Ｒおよび暫定中心座標Ｍmの関数である下式（２）により理論値Ｌ（θ_i）を算出し、これを下式（３）に代入することにより算出される。
【００４０】
【数２】

【００４１】
【数３】

【００４２】
次いで、ステップＳ２０６に移行して、各点Ｐ₁〜Ｐ_nのうち点Ｐ_iと隣り合う点Ｐ_i-1についての距離データＬ_i-1と点Ｐ_iについての距離データＬ_iとの差分である距離差ΔＬ_miを算出する。距離差ΔＬ_miは、下式（４）により算出される。
【００４３】
【数４】

【００４４】
次いで、ステップＳ２０８に移行して、微分値Ｌ（θ_i）と距離差ΔＬ_miとの差分（絶対値）が所定値Ｈ以上であるか否かを判定し、微分値Ｌ（θ_i）と距離差ΔＬ_miとの差分が所定値Ｈ以上であると判定されたとき(Yes)は、ステップＳ２１０に移行して、微分値Ｌ（θ_i）を用いて、Ｐ_iについての距離データＬ_iを補正する。距離データＬ_iは、下式（５）により補正される。
【００４５】
【数５】

【００４６】
次いで、ステップＳ２１２に移行して、すべての点Ｐ₁〜Ｐ_nについて、ステップＳ２０４からＳ２１０までの処理が終了したか否かを判定し、すべての点Ｐ₁〜Ｐ_nについて処理が終了したと判定されたとき(Yes)は、ステップＳ２１４に移行して、距離データＬ₁〜Ｌ_nおよび角度データθ₁〜θ_nに基づいて、トンネル３００の中心座標Ｍ（Ｘ_c，Ｙ_c）を算出する。中心座標Ｍ（Ｘ_c，Ｙ_c）は、距離データＬ₁〜Ｌ_nおよび角度データθ₁〜θ_nから、各点Ｐ₁〜Ｐ_nの座標（Ｘ₁，Ｙ₁）〜（Ｘ_n，Ｙ_n）を算出し、これらを下式（６）に代入することにより算出される。なお、各点Ｐ₁〜Ｐ_nの座標（Ｘ₁，Ｙ₁）〜（Ｘ_n，Ｙ_n）および中心座標Ｍは、例えば、レーザ測距装置１００の配置座標からの相対座標として算出される。
【００４７】
【数６】

【００４８】
そして、ステップＳ２１６に移行して、算出した中心座標Ｍを表示装置３２で表示する。
一方、ステップＳ２１２で、すべての点Ｐ₁〜Ｐ_nについて、ステップＳ２０４からＳ２１０までの処理が終了していないと判定されたとき(No)は、ステップＳ２０４に移行する。
【００４９】
一方、ステップＳ２０８で、微分値Ｌ（θ_i）と距離差ΔＬ_miとの差分が所定値Ｈ以上ではないと判定されたとき(No)は、ステップＳ２１２に移行する。
このようにして、本実施の形態では、トンネル３００内におけるレーザ照射点の軌跡であるレーザ照射線上の異なるｎ個の点Ｐ₁〜Ｐ_nについて、レーザ測距装置１００の配置位置からこれら点Ｐ₁〜Ｐ_nまでの距離Ｌ₁〜Ｌ_nおよびレーザ測距装置１００の配置位置とこれら点Ｐ₁〜Ｐ_nとを結ぶ線が水平線に対してなす角度θ₁〜θ_nを測定し、距離データＬ₁〜Ｌ_nおよび角度データθ₁〜θ_nに基づいてトンネル３００の中心座標Ｍを算出するようにした。
【００５０】
これにより、中心座標の測定が容易となるとともに、測定を人手により行わなくてすむので中心座標に生じる誤差が少なくなる。したがって、従来に比して、手間や時間の面で有利に、円筒形のトンネル３００の中心位置を比較的正確に測定することができる。
さらに、本実施の形態では、距離データＬ₁〜Ｌ_nおよび角度データθ₁〜θ_nに基づいてトンネル３００の暫定的な中心座標Ｍmを算出し、点Ｐ_iについての角度データθ_i、トンネル３００の設計上の半径Ｒおよび暫定中心座標Ｍmに基づいて算出される点Ｐ_iについての距離データＬ_iの理論値Ｌ（θ）を、点Ｐ_iについての角度データθ_iで微分してその微分値ΔＬ（θ）を算出し、点Ｐ_i-1についての距離データＬ_i-1と点Ｐ_iについての距離データＬ_iとの差分である距離差ΔＬ_miを算出し、微分値ΔＬ（θ）と距離差ΔＬ_miとの差分が所定値Ｈ以上であるときは、点Ｐ_iついての距離データＬ_iを、点Ｐ_i-1についての距離データＬ_i-1に微分値ΔＬ（θ）を加算したものとして補正するようにした。
【００５１】
これにより、例えば、トンネル３００内に仮設資材等の障害物があり、照射したレーザがその障害物で反射してしまうようなことがあっても、測定距離と理論値とを比較しながら測定距離が補正されるので、トンネル３００の中心座標を比較的正確に測定することができる。
さらに、本実施の形態では、すべての点Ｐ₁〜Ｐ_nについて、ステップＳ２０４からＳ２１０までの処理を実行するようにした。
【００５２】
これにより、測定距離と理論値とを比較しながら、すべての点Ｐ₁〜Ｐ_nについての測定距離が補正されるので、トンネル３００の中心座標をさらに正確に測定することができる。
なお、上記第１の実施の形態においては、レーザ測距装置１００の右側であって水平線に対して０度、１８０度および２７０度の方向にあるトンネル２００内の壁面および床面Ｐ₁，Ｐ₂，Ｐ₃までの距離ＬＲ，ＬＬ，ＬＤを測定するように構成したが、これに限らず、トンネル２００内の異なる壁面または床面であれば、任意の点までの距離を測定するように構成してもよい。
【００５３】
また、上記第２の実施の形態においては、上式（１）または上式（６）により中心座標Ｍm，Ｍを算出するように構成したが、これに限らず、例えば、円の方程式により中心座標Ｍm，Ｍを算出するように構成してもよい。
また、上記第２の実施の形態においては、上式（５）により距離データを補正するように構成したが、これに限らず、点Ｐ_i-1についての距離データＬ_i-1と点Ｐ_iについての距離データＬ_iとの差分である距離差ΔＬ_miを、３次以上のｎ次関数を用いた最小二乗法で論理関数化することにより、距離データを補正するように構成してもよい。
【００５４】
また、上記第１および第２の実施の形態において、図４および図６のフローチャートに示す処理を実行するにあたっては、ＲＯＭ３５にあらかじめ格納されているプログラムを実行する場合について説明したが、これに限らず、これらの手順を示したプログラムが記録された記録媒体から、そのプログラムをＲＡＭ３６に読み込んで実行するようにしてもよい。
【００５５】
ここで、記録媒体とは、ＲＡＭ、ＲＯＭ等の半導体記憶媒体、ＦＤ、ＨＤ等の磁気記憶型記憶媒体、ＣＤ、ＣＤＶ、ＬＤ、ＤＶＤ等の光学的読取方式記憶媒体、ＭＯ等の磁気記憶型／光学的読取方式記憶媒体であって、電子的、磁気的、光学的等の読み取り方法のいかんにかかわらず、コンピュータで読み取り可能な記録媒体であれば、あらゆる記録媒体を含むものである。
【００５６】
上記第１の実施の形態において、ステップＳ１００〜ステップＳ１１０は、請求項１記載の測定ステップに対応し、ステップＳ１１２は、請求項１記載の配置座標算出ステップに対応している。
また、上記第２の実施の形態において、ステップＳ２００は、請求項２記載の測定ステップに対応し、ステップ２１４は、請求項２記載の中心座標算出ステップに対応している。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る請求項１記載の中空管内の断面形状測定方法によれば、測定機の配置座標の測定が容易となるとともに、配置座標に生じる誤差が少なくなるので、従来に比して、手間や時間の面で有利に、測定機の配置位置を比較的正確に測定することができるという効果が得られる。
【００５８】
さらに、本発明に係る請求項２記載の中空管内の断面形状測定方法によれば、中心座標の測定が容易となるとともに、中心座標に生じる誤差が少なくなるので、従来に比して、手間や時間の面で有利に、円筒形の中空管の中心位置を比較的正確に測定することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１の実施の形態を示す図である。
【図２】レーザ測距装置１００の構成を示すブロック図であり、
【図３】レーザヘッドの回転位置と受光エリアの向きとの関係を示す概念図である。
【図４】配置位置測定処理を示すフローチャートである。
【図５】本発明に係る第１の実施の形態を示す図である。
【図６】中心位置測定処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１００レーザ測距装置
２００，３００トンネル
１レーザレーダヘッド
９発光部
１０受光部
１４ターンテーブル
２０時間測定ユニット
２２時間測定部
３０信号処理ユニット
３１距離測定部
３３サーボ制御部
３２表示装置
３４ＣＰＵ
３５ＲＯＭ
３６ＲＡＭ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method of arranging a laser distance measuring device in a tunnel and measuring a cross-sectional shape in the tunnel by the laser distance measuring device, and particularly to an arrangement position of the laser distance measuring device, which is advantageous in terms of labor and time. The present invention also relates to a method for measuring a cross-sectional shape in a hollow tube, which is suitable for accurately and efficiently managing the shape of a tunnel by accurately measuring the center position of the tunnel.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a method for measuring the cross-sectional shape of an underground structure such as a tunnel, for example, a laser distance measuring device that measures a distance by a laser distance measuring method is used. There is a technique of measuring the shape of a cross section (hereinafter simply referred to as a cross section) perpendicular to the extending direction of the tunnel after irradiation. In the conventional cross-sectional shape measuring method, after measuring the cross-sectional shape, the position of the laser distance measuring device is measured by surveying, and the position of the laser distance measuring device is compared with the center position of the tunnel design, etc. I was doing workmanship management.
[0003]
If the cross-sectional shape of the tunnel is circular, the center position of the tunnel is measured, and the resulting shape is managed by comparing the center position of the tunnel with the center coordinates of the tunnel design. To measure the length, prepare a bar of a predetermined length, attach a mark to the center of this bar, place a level along this bar, and measure the position of the mark when the bar is horizontal It was done by doing.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional method for measuring the cross-sectional shape, the position of the laser distance measuring device is measured by surveying. Therefore, it takes time and effort for surveying, and measurement errors may occur because the surveying is performed manually. There was sex.
Also, in the method of measuring the center position of the tunnel, the center position of the tunnel was measured by survey using a bar material, so it took time and effort to survey, and only the center coordinates in the horizontal direction of the tunnel. It was not possible to measure, and the center coordinate in the vertical direction could not be measured.
[0005]
Therefore, it takes time and effort to measure, and it is difficult to accurately and efficiently manage the shape of the tunnel because the position of the laser distance measuring device and the center position of the tunnel cannot be obtained accurately. .
Therefore, the present invention has been made paying attention to such an unsolved problem of the conventional technology, and is advantageous in terms of labor and time, and the position of the laser ranging device and the center position of the tunnel are advantageous. It is an object of the present invention to provide a method for measuring a cross-sectional shape in a hollow tube, which is suitable for accurately and efficiently managing the finished shape of a tunnel by accurately measuring.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a method for measuring a cross-sectional shape in a middle space according to claim 1 according to the present invention includes a measuring machine for measuring a distance by a laser distance measuring method in the hollow tube. The laser is irradiated in a direction orthogonal to the extending direction of the hollow tube by a machine, and the plurality of different points of the hollow tube corresponding to the irradiation line of the laser are measured from the arrangement position of the measuring machine. the measured distance and measured the angle formed with respect to the arrangement position and the plurality of points line reference line connecting the points of the measuring instrument to each point of the point is measured, the position of the measuring instrument, said plurality measurement distance to any point of the points, and based on the measurement angle formed with respect to the arrangement position and the front quinine meaning point and line reference line connecting the measuring machine, the orthogonal of the arbitrary point by calculating the coordinates, the orthogonal coordinates of each point of the plurality of points Out, and calculates the center coordinates of the hollow tube on the basis of the Cartesian coordinates of each point of the plurality of points.
[0007]
Here, the laser irradiation point means a reflection point of the laser in the hollow tube. In this case, if there is no obstacle between the measuring machine and the hollow tube, the laser is reflected on the wall surface in the hollow tube. This point becomes the laser irradiation point, and if there is an obstacle between the measuring instrument and the hollow tube, the laser beam is reflected by the obstacle in the hollow tube, and that point becomes the laser irradiation point. Hereinafter, it is the same in the cross-sectional shape measuring method in the hollow tube of Claim 2.
[0008]
Furthermore, in the method for measuring a cross-sectional shape in a middle space according to claim 2 according to the present invention, the plurality of points are n points (n is a natural number), and any point among the plurality of points. rectangular coordinates calculated for: If (X _{_i,} Y _{i i} is an arbitrary natural number) as the center coordinates of the hollow tube (X _c, Y _c) is formula ## EQU2 ## the following

Is calculated by
[0009]
Furthermore, the method for measuring the cross-sectional shape in the middle space according to claim 3 according to the present invention calculates temporary center coordinates of the hollow tube based on the measurement distance and the measurement angle,
The measurement distance for the selected arbitrary point calculated based on the measurement angle for the arbitrary point selected from the plurality of points, the design radius of the hollow tube, and the provisional central coordinate. Differentiating the theoretical value by the measurement angle for the selected arbitrary point and calculating the differential value,
Of the plurality of points, calculate a distance difference that is a difference between the measurement distance for a point adjacent to the selected arbitrary point and the measurement distance for the selected arbitrary point;
When the difference between the differential value and the distance difference is equal to or greater than a predetermined value, the measurement distance for the selected arbitrary point is corrected by adding the differential value to the measurement distance for the adjacent point. It is characterized by doing.
[0010]
Furthermore, the method for measuring a cross-sectional shape in a middle space according to claim 4 according to the present invention includes performing the calculation of the differential value, the calculation of the distance difference, and the correction of the measurement distance for all the plurality of points. Features.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 4 are diagrams showing a first embodiment of a method for measuring a cross-sectional shape in a hollow tube according to the present invention.
In this first embodiment, the method for measuring the cross-sectional shape in a hollow tube according to the present invention is such that a laser distance measuring device 100 is disposed in a tunnel 200 as shown in FIG. This is applied to the case where the laser is irradiated in a direction orthogonal to the extending direction of the laser beam and the arrangement position of the laser distance measuring device 100 in the tunnel 200 is measured.
[0020]
First, the configuration of the laser distance measuring device 100 will be described with reference to FIGS. 2 and 3. FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the laser distance measuring device 100, and FIG. 3 is a conceptual diagram showing the relationship between the rotational position of the laser head and the direction of the light receiving area.
As shown in FIG. 2, the laser distance measuring device 100 receives the pulsed laser light reflected through the light emitting unit 9 that emits the pulsed laser light toward the target and the target, and outputs a received light pulse signal. The laser radar head 1 having the light receiving unit 10 and the time when the level of the received light pulse signal output from the light receiving unit 10 exceeds a predetermined reference level is determined as the arrival time of the reflected laser light, and the laser light emission of the light emitting unit 9 A time measurement unit 20 that measures a required time from the time to its arrival time, and a signal processing unit that calculates a distance from the light emitting unit 9 or the light receiving unit 10 to the object based on the required time measured by the time measuring unit 20 30. By scanning the laser radar head 1 in the circumferential direction around the apparatus, as shown in FIG. 1, the apparatus is centered. The distance to the object present in the circumferential direction over a circumferential direction all around and has a measurable.
[0021]
The laser radar head 1 includes a light emitting element 2 made of LD (laser diode) and first and second light receiving elements 3 and 4 made of PD (pin photodiode). A light-emitting lens (condenser lens) 5 is disposed on the front side of the first and second light-receiving elements 3 and 4, and a light-receiving lens (condenser) provided with a grid-like mechanical filter 8 on the front side. Lenses) 6 and 7 are arranged.
[0022]
As shown in FIG. 3, the light emitting element 2 and the first and second light receiving elements 3 and 4 are placed on the turntable 14, and the

lenses

5, 6 and 7 and the mechanical filter 8 belonging to them are also turned on the turntable 14. Mounted on top. The light emitting element 2 and its lens 5 are depicted on one side of the laser radar head 1 in FIG. 2, but actually, as shown in FIG. 3, the first and second light receiving elements 3, 4 and It is located in the middle of the

lenses

6 and 7.
[0023]
Further, the laser radar head 1 rotates the turntable 14 so that the

light receiving areas

43 and 44 of the first and second light receiving elements 3 and 4 and the light emitting area (not shown) of the light emitting element 2 are shown in FIG. ) To (b), a servo mechanism 11 for deflecting, and a drive motor 12 are provided. The current rotation angle of the servo mechanism 11 is detected by a potentiometer 13 that works in conjunction with the drive motor 12.
[0024]
The time measuring unit 20 includes a pulse generating unit 21 that generates a start pulse for the light emitting unit 9 and a time measuring unit 22 that starts measuring time with the start pulse and ends measuring with the start pulse from the light receiving unit 10. is doing.
The signal processing unit 30 includes a distance measurement unit 31 that calculates the distance to the object based on the time data obtained by the time measurement unit 22 and a servo control unit that gives an appropriate command to the drive motor 12 of the servo mechanism 11. 33, a CPU 34 for controlling the calculation and the entire system based on the control program, a ROM 35 storing a control program for the CPU 34 in a predetermined area in advance, data read from the ROM 35, etc., and a calculation necessary for the calculation process of the CPU 34 A RAM 36 for storing results and a display device 32 are included.
[0025]
The CPU 34 includes a microprocessing unit MPU and the like. When measuring the position of the laser distance measuring device 100 in the tunnel 200, the CPU 34 activates a predetermined program stored in a predetermined area of the ROM 35, and the flowchart of FIG. The arrangement position measurement process shown is executed. FIG. 4 is a flowchart showing the arrangement position measurement process.
[0026]
Next, the operation of the first embodiment will be described while explaining the arrangement position measurement process executed by the CPU 34.
First, as shown in FIG. 1, the laser distance measuring device 100 is arranged in the tunnel 200 so that the laser can be irradiated in a direction orthogonal to the extending direction of the tunnel 200, and the CPU 34 performs an arrangement position measurement process. When the measurement of the arrangement position of the laser distance measuring device 100 in the tunnel 200 is started by executing, the process proceeds to step S100 as shown in FIG.
[0027]
In step S100, 0 degrees is output to the servo mechanism control unit 33 as the angle data. As a result, the turntable 14 rotates, and as shown in FIG. 1, the distance LR to the wall surface P ₁ in the tunnel 200 on the right side of the laser distance measuring device 100 and in the direction of 0 degrees with respect to the horizontal line is measured. Is done.
Next, the process proceeds to step S102, where the distance data thus measured is input from the distance measurement unit 31, and the process proceeds to step S104, where 180 degrees is output as angle data to the servo mechanism control unit 33. As a result, the turntable 14 rotates, and as shown in FIG. 1, the distance LL to the wall surface P ₂ in the tunnel 200 on the left side of the laser distance measuring device 100 and in the direction of 180 degrees with respect to the horizontal line is measured. Is done.
[0028]
Next, the process proceeds to step S106, and the distance data thus measured is input from the distance measurement unit 31, and the process proceeds to step S108 to output 270 degrees as angle data to the servo mechanism control unit 33. As a result, the turntable 14 rotates, and as shown in FIG. 1, the distance LD to the floor surface P ₃ in the tunnel 200 at the lower side of the laser distance measuring device 100 and in the direction of 270 degrees with respect to the horizontal line. Is measured.
[0029]
Next, the process proceeds to step S110, and the distance data measured in this way is input from the distance measurement unit 31, and the process proceeds to step S112, where the tunnel data is based on the input distance data LR, LL, LD and the output angle data. The arrangement coordinates of the laser distance measuring device 100 in 200 are calculated, the process proceeds to step S114, and the calculated arrangement coordinates are displayed on the display device 32.
[0030]
In the display device 32, the calculated arrangement coordinates of the laser distance measuring device 100 are displayed in, for example, an orthogonal coordinate system as relative coordinates from the coordinates of the predetermined position P ₀ in the tunnel 200.
In this way, in the present embodiment, a plurality of different points P ₁ , P ₂ , P ₃ on the laser irradiation line, which is the locus of the laser irradiation point in the tunnel 200, are determined from the arrangement position of the laser distance measuring device 100. measurement points P _1, P _2, position and these points of distance and laser ranging device 100 to P ₃ P _1, a line connecting the P _2, P ₃ measures the angle relative to the horizontal, measured The arrangement coordinates of the laser distance measuring device 100 are calculated based on the distance and the measurement angle.
[0031]
As a result, the measurement of the arrangement coordinates is facilitated, and the measurement does not have to be performed manually, so that errors in the arrangement coordinates are reduced. Therefore, the arrangement position of the laser distance measuring device 100 can be measured relatively accurately, advantageously in terms of labor and time, as compared with the prior art.
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 5 and 6 are views showing a second embodiment of the method for measuring the cross-sectional shape in the hollow tube according to the present invention.
[0032]
In the second embodiment, the method for measuring the cross-sectional shape in a hollow tube according to the present invention is such that the laser distance measuring device 100 is arranged in a cylindrical tunnel 300 as shown in FIG. Thus, the present invention is applied to the case where the center position of the tunnel 300 is measured by irradiating the laser in the direction orthogonal to the extending direction of the tunnel 300. Hereinafter, only different parts from the first embodiment will be described, and the same parts will be denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.
[0033]
As shown in FIGS. 2 and 3, the laser distance measuring device 100 includes a laser radar head 1, a time measurement unit 20, and a signal processing unit 30, except for processing executed by the CPU 34. The configuration is the same as that of the first embodiment.
The CPU 34 comprises a microprocessing unit MPU and the like, and when measuring the center position of the tunnel 300, activates a predetermined program stored in a predetermined area of the ROM 35 and executes the center position measurement process shown in the flowchart of FIG. It is supposed to be. FIG. 6 is a flowchart showing the center position measurement process.
[0034]
Next, the operation of the second embodiment will be described while explaining the center position measurement process executed by the CPU 34.
First, as shown in FIG. 5, the laser distance measuring device 100 is arranged in the tunnel 300 so that the laser can be irradiated in a direction orthogonal to the extending direction of the tunnel 300, and the CPU 34 performs the center position measurement process. When the measurement of the center position of the tunnel 300 is started, the process proceeds to step S200 as shown in FIG.
[0035]
In step S200, as shown in FIG. 5, the laser is scanned equiangularly over the entire circumference in the circumferential direction centering on the laser distance measuring device 100, and on the laser irradiation line that is the locus of the laser irradiation point in the tunnel 300. for different n points P ₁ to P _n, the distance L ₁ ~L _n and positions and these points P ₁ of the laser distance measuring device 100 from the position of the laser distance measuring device 100 until these points P ₁ to P _n The angles θ _{1 to} θ _n formed by the line connecting ~ P _n with respect to the horizontal line are measured.
[0036]
Specifically, first, 0 degrees is output as angle data to the servo control unit 33, and thereafter, the angle data is added and output for each predetermined angle Δθ until the angle data exceeds 360 degrees. rotated, as shown in FIG. 5, the distance L ₁ ~L _n over circumferential entire periphery around the laser distance measuring device 100 to the wall surface and the floor surface P ₁ to P _n in the tunnel 300 is measured . Then, the input at step S200, thus the measured distance data L ₁ ~L _n from the distance measuring unit 31. Therefore, in step S200, distance data L _{1 to} L _n and angle data θ _{1 to} θ _n are obtained by a series of measurements.
[0037]
Next, the process proceeds to step S202, and temporary center coordinates Mm (X _mc , Y _mc ) of the tunnel 300 are calculated based on the distance data L _{1 to} L _n and the angle data θ _{1 to} θ _n . Provisional center coordinates Mm (X _{_mc,} Y _mc), the distance data L ₁ from ~L _n and angle data theta ₁ through? _N, the points P ₁ to P _n of coordinates _{_{(X 1, Y 1) ~}} (X n , Y _n ) and substituting them into the following equation (1). Note that the coordinates (X ₁ , Y ₁ ) to (X _n , Y _n ) and the temporary center coordinates Mm of the points P _{1 to} P _n are calculated as relative coordinates from the arrangement coordinates of the laser distance measuring device 100, for example. The
[0038]
[Expression 1]

[0039]
Next, the process proceeds to step S204, where the angle data θ _i for the i-th point P _i among the points P _{1 to} P _n , the design radius R of the tunnel 300, and the provisional center coordinate Mm are calculated. the theoretical value L (θ _i) of the distance data L _i for the point P _i, by differentiating at the angle data theta _i of the point P _i to calculate the differential value ΔL a (θ _i). For the differential value ΔL (θ _i ), a theoretical value L (θ _i ) is calculated by the following equation (2) that is a function of the angle θ, the radius R, and the provisional central coordinate Mm, and is substituted into the following equation (3). Is calculated by
[0040]
[Expression 2]

[0041]
[Equation 3]

[0042]
Then, the processing proceeds to step S206, the difference between the distance data L _i of the distance data L _i-1 and the point P _i of the points P _i-1 adjacent to the out point P _i of the points P ₁ to P _n A distance difference ΔL _mi is calculated. The distance difference ΔL _mi is calculated by the following equation (4).
[0043]
[Expression 4]

[0044]
Next, the process proceeds to step S208, where it is determined whether or not the difference (absolute value) between the differential value L (θ _i ) and the distance difference ΔL _mi is greater than or equal to a predetermined value H, and the differential value L (θ _i ) and when the distance difference the difference between [Delta] L _mi is determined to be equal to or greater than a predetermined value H (Yes), the process proceeds to step S210, by using the differential value L (θ _i), the distance data L _i for P _i Correct. The distance data L _i is corrected by the following equation (5).
[0045]
[Equation 5]

[0046]
Then, the process proceeds to step S212, the all respects P ₁ to P _n, and the processing from step S204 to S210 it is determined whether or not it is completed, the processing for all the points P ₁ to P _n has been completed When the determination is made (Yes), the process proceeds to step S214, and the center coordinates M (X _c , Y _c ) of the tunnel 300 are calculated based on the distance data L _{1 to} L _n and the angle data θ _{1 to} θ _n. To do. Center coordinates M (X _{_c,} Y _c), the distance data L ₁ ~L from _n and angle data theta ₁ through? _N, the points P ₁ to P _n of coordinates _{_{(X 1, Y 1) ~}} (X n, Y _n ) is calculated, and is calculated by substituting these into the following equation (6). The coordinates (X ₁ , Y ₁ ) to (X _n , Y _n ) and the center coordinates M of the points P _{1 to} P _n are calculated as relative coordinates from the arrangement coordinates of the laser distance measuring device 100, for example. .
[0047]
[Formula 6]

[0048]
Then, the process proceeds to step S216, and the calculated center coordinate M is displayed on the display device 32.
On the other hand, if it is determined in step S212 that the processing from steps S204 to S210 has not been completed for all points P _{1 to} P _n (No), the process proceeds to step S204.
[0049]
On the other hand, when it is determined in step S208 that the difference between the differential value L (θ _i ) and the distance difference ΔL _mi is not greater than or equal to the predetermined value H (No), the process proceeds to step S212.
In this way, in the present embodiment, for the different n points P _{1 to} P _n on the laser irradiation line, which is the locus of the laser irradiation point in the tunnel 300, these points P from the arrangement position of the laser distance measuring device 100. ₁ distance L ₁ ~L _n and a line connecting the position of the laser distance measuring device 100 and with these points P ₁ to P _n until to P _n measures the angle theta ₁ through? _n that makes with the horizontal line, the distance The center coordinate M of the tunnel 300 is calculated based on the data L _{1 to} L _n and the angle data θ _{1 to} θ _n .
[0050]
As a result, the measurement of the center coordinates is facilitated, and the measurement need not be performed manually, so that errors occurring in the center coordinates are reduced. Therefore, the center position of the cylindrical tunnel 300 can be measured relatively accurately, advantageously in terms of labor and time, as compared with the conventional case.
Furthermore, in the present embodiment, the distance data L ₁ ~L _n and on the basis of the angle data theta ₁ through? _N to calculate the provisional center coordinates Mm tunnel 300, the angle data theta _i of the point P _i, tunnel The theoretical value L (θ) of the distance data L _i for the point P _i calculated based on the design radius R of 300 and the provisional central coordinate Mm is differentiated by the angle data θ _i for the point P _{i and} calculating a differential value ΔL (θ), calculates a distance difference [Delta] L _mi is the difference between the distance data L _i of the distance data L _i-1 and the point P _i on the points P _i-1, the differential value [Delta] L ( when the difference theta) and the distance difference [Delta] L _mi is equal to or greater than a predetermined value H, the distance data L _i of about the point P _i, the distance data L _i-1 for the points P _i-1 differential value [Delta] L (theta ) Is added as a correction.
[0051]
Thereby, for example, even if there is an obstacle such as a temporary material in the tunnel 300 and the irradiated laser may be reflected by the obstacle, the measurement distance is compared while comparing the measurement distance with the theoretical value. Is corrected, the center coordinates of the tunnel 300 can be measured relatively accurately.
Further, in the present embodiment, the processing from step S204 to S210 is executed for all points P _{1 to} P _n .
[0052]
As a result, the measurement distances for all the points P _{1 to} P _n are corrected while comparing the measurement distances with the theoretical values, so that the center coordinates of the tunnel 300 can be measured more accurately.
In the first embodiment, the wall surface and floor surfaces P ₁ , P in the tunnel 200 on the right side of the laser distance measuring device 100 and in directions of 0 degrees, 180 degrees, and 270 degrees with respect to the horizontal line. ₂ , P ₃ is configured to measure the distances LR, LL, and LD. However, the present invention is not limited to this, and the distance to an arbitrary point may be measured as long as the wall or floor surface is different in the tunnel 200. It may be configured.
[0053]
In the second embodiment, the center coordinates Mm, M are calculated by the above formula (1) or the above formula (6). However, the present invention is not limited to this. The coordinates Mm and M may be calculated.
In the second embodiment, the distance data is corrected by the above equation (5). However, the present invention is not limited to this, and the distance data L _i-1 and the point P for the point P _i-1 are not limited thereto. distance the distance difference [Delta] L _mi is the difference between the data L _i for _i, by logic function of the least squares method using the third or higher order n order function, be configured so as to correct the distance data Good.
[0054]
In the first and second embodiments, the case where the program stored in advance in the ROM 35 is executed when executing the processing shown in the flowcharts of FIGS. 4 and 6 has been described. However, the present invention is not limited to this. Instead, the program may be read into the RAM 36 and executed from a recording medium on which a program showing these procedures is recorded.
[0055]
Here, the recording medium is a semiconductor storage medium such as RAM or ROM, a magnetic storage type storage medium such as FD or HD, an optical reading type storage medium such as CD, CDV, LD, or DVD, or a magnetic storage type such as MO. / Optical reading type storage medium, including any recording medium as long as it can be read by a computer regardless of electronic, magnetic, optical, or other reading methods.
[0056]
In the first embodiment, steps S100 to S110 correspond to the measurement step according to claim 1, and step S112 corresponds to the arrangement coordinate calculation step according to claim 1.
In the second embodiment, step S200 corresponds to the measurement step recited in claim 2, and step 214 corresponds to the center coordinate calculation step recited in claim 2.
[0057]
【The invention's effect】
As described above, according to the method for measuring the cross-sectional shape in the hollow tube according to the first aspect of the present invention, it is easy to measure the arrangement coordinates of the measuring machine and the errors generated in the arrangement coordinates are reduced. Compared to the above, it is possible to obtain an effect that the arrangement position of the measuring machine can be measured relatively accurately, advantageously in terms of labor and time.
[0058]
Further, according to the method for measuring a cross-sectional shape in the hollow tube according to claim 2 according to the present invention, it becomes easy to measure the center coordinate and the error generated in the center coordinate is reduced. Advantageously in terms of time, the effect is obtained that the central position of the cylindrical hollow tube can be measured relatively accurately.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the laser distance measuring device 100;
FIG. 3 is a conceptual diagram showing a relationship between a rotation position of a laser head and a direction of a light receiving area.
FIG. 4 is a flowchart showing an arrangement position measurement process.
FIG. 5 is a diagram showing a first embodiment according to the present invention.
FIG. 6 is a flowchart showing a center position measurement process.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Laser ranging apparatus 200,300 Tunnel 1 Laser radar head 9 Light emission part 10 Light receiving part 14 Turntable 20 Time measurement unit 22 Time measurement part 30 Signal processing unit 31 Distance measurement part 33 Servo control part 32 Display apparatus 34 CPU
35 ROM
36 RAM

Claims

中空管内の断面形状を測定する方法であって、
レーザ測距法により距離を測定する測定機を前記中空管内に配置し、
前記測定機により前記中空管の延長方向に対して直交する方向にレーザを照射し、
前記レーザの照射線上に対応する前記中空管の異なる複数の点について、前記測定機の配置位置から前記複数の点の各点までの測定距離及び前記測定機の配置位置と前記複数の点の各点とを結ぶ線が基準線に対してなす測定角度を測定し、
前記測定機の配置位置から、前記複数の点のうちの任意の点までの測定距離、及び前記測定機の配置位置と前記任意の点とを結ぶ線が基準線に対してなす測定角度に基づいて、前記任意の点の直交座標を算出することで、前記複数の点の各点の直交座標を算出し、
前記複数の点の各点の直交座標に基づいて前記中空管の中心座標を算出することを特徴とする中空管内の断面形状測定方法。A method for measuring a cross-sectional shape in a hollow tube,
A measuring machine for measuring the distance by laser ranging is arranged in the hollow tube,
Irradiate the laser in a direction perpendicular to the extending direction of the hollow tube by the measuring machine,
For a plurality of different points of the hollow tube corresponding to the irradiation line of the laser, the measurement distance from the arrangement position of the measuring device to each point of the plurality of points, the arrangement position of the measuring device, and the plurality of points Measure the measurement angle that the line connecting each point makes with the reference line,
From the arrangement position of the measuring instrument, measuring angles measured distance to any point of the plurality of points, and a line connecting the point and the position and the previous quinine meaning of the measuring machine with respect to the reference line And calculating the orthogonal coordinates of each point of the plurality of points by calculating the orthogonal coordinates of the arbitrary point ,
A method for measuring a cross-sectional shape in a hollow tube, wherein center coordinates of the hollow tube are calculated based on orthogonal coordinates of each of the plurality of points.

前記複数の点はｎ個の点（ｎは自然数）であるとし、前記複数の点のうちの任意の点について算出された直交座標を（Ｘ_i，Ｙ_i：ｉは任意の自然数）とした場合、前記中空管の中心座標（Ｘ_c，Ｙ_c）は、下記の数式

により算出されることを特徴とする請求項１に記載の中空管内の断面形状測定方法。The plurality of points are n points (n is a natural number), and the orthogonal coordinates calculated for any of the plurality of points are (X _i , Y _i : i is an arbitrary natural number). The center coordinates (X _c , Y _c ) of the hollow tube

The method for measuring a cross-sectional shape in a hollow tube according to claim 1, wherein

前記測定距離および測定角度に基づいて前記中空管の暫定的な中心座標を算出し、
前記複数の点のうちから選択した任意の点についての前記測定角度、前記中空管の設計上の半径および前記暫定的な中心座標に基づいて算出される当該選択した任意の点についての前記測定距離の理論値を、前記選択した任意の点についての前記測定角度で微分してその微分値を算出し、
前記複数の点のうち、前記選択した任意の点と隣り合う点についての前記測定距離と前記選択した任意の点についての前記測定距離との差分である距離差を算出し、
前記微分値と前記距離差との差分が所定以上であるときは、前記選択した任意の点についての前記測定距離を、前記隣り合う点についての前記測定距離に前記微分値を加算したものとして補正することを特徴とする請求項１あるいは２に記載の中空管内の断面形状測定方法。Calculate temporary center coordinates of the hollow tube based on the measurement distance and measurement angle,
The measurements on the measurement angle, any point and the selected calculated based on the radius and the provisional center coordinates of the design of the hollow tube for any point selected from the plurality of points Differentiate the theoretical value of the distance by the measurement angle for the selected arbitrary point, and calculate the differential value,
Of the plurality of points, calculate a distance difference that is a difference between the measurement distance for a point adjacent to the selected arbitrary point and the measurement distance for the selected arbitrary point;
When the difference between the differential value and the distance difference is equal to or greater than a predetermined value, the measurement distance for the selected arbitrary point is corrected by adding the differential value to the measurement distance for the adjacent point. The method for measuring a cross-sectional shape in a hollow tube according to claim 1 or 2, wherein:

前記微分値の算出、前記距離差の算出および前記測定距離の補正を、前記複数の点すべてについて行うことを特徴とする請求項３記載の中空管内の断面形状測定方法。 The method for measuring a cross-sectional shape in a hollow tube according to claim 3, wherein the calculation of the differential value, the calculation of the distance difference, and the correction of the measurement distance are performed for all of the plurality of points.