JP4342649B2

JP4342649B2 - 中空管内の断面形状測定方法

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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
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Priority date: 1999-09-03
Filing date: 1999-09-03
Publication date: 2009-10-14
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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

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。
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。
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。
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。