JPH0348116A - Measuring apparatus of position and attitude of digging machine of small diameter - Google Patents
Measuring apparatus of position and attitude of digging machine of small diameterInfo
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Abstract
Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は１元押し装置により後続管と共に推進される小
口径掘進機の地中での位置姿勢を自動計測する装置に関
する。
〔従来の技術〕
元押し装置により後続管と共に推進される小口径掘進機
を用いて小口径管（口径６００ ｍ以下）の埋設を行う
場合、掘進機の方向修正のための判断データとして、掘
進機の地中での位置姿勢を正確に計測する必要がある。
従来、このような小口径掘進機の位置姿勢を自動計測す
る技術としては、
（１）トンネル後方の基準線上に設置したレーザ発振器
と掘進機内に設置したレーザ受光装置とを用い、レーザ
受光装置の前後に間隔をおいて並設された２枚のターゲ
ット面にレーザビームを受光し、ＣＣＯ素子などにより
測定された各ターゲット面での受光位置から掘進機の位
置と姿勢（ヨーイング量；２枚のターゲット間の距離と
それぞれの受光位置の差から算出される）を計測する方
式、
（２）レーザ受光装置の１枚のターゲット面で掘進機の
位置を計測し、ヨーイング量の計測はジャイロを用いて
行う方式、
（３）レーザ受光装置を用い、ターゲット面での受光位
置から計測された掘進機の現在位置とターゲット面が所
定距離だけ手前にあった時の掘進機の位置との間の基準
線に対する水平方向ずれ量の差から掘進機の基準線に対
する水平方向の傾き、すなわちヨーイング量を演算によ
って求める方式（特開昭６ｌ−１２４８１９） 、など
が知られている。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術は次に述べるような問題点を有していた。
（ｉ） 前記（１）の方式において、ヨーイング量を
施工上要求される１／１０００台の高精度で計測するた
めには、２枚のターゲット間の距離を５０ａａ以上とす
る必要があり、レーザ受光装置全体の長さ寸法が１ｍ近
くになるため、小口径掘進機の狭い機内に設置すること
がむずかしい（掘進機の長さ／外径の比が大きいほど操
縦性が悪くなり、方向修正がしずらくなる）、また、レ
ーザ受光装置の前方ターゲットでの透過光の散乱が後方
ターゲットの受光位置測定に影響を及ぼし、′ａ定精度
を上げにくい。
（…）前記（２）の方式で推進距離に関係なく要求され
る±２０ｍ程度の施工精度を確保するためには、ジャイ
ロの方位角静定精度が±０．０１度以下で、指度静定時
間が数秒以内でなければ、方位角（ヨーイング量）の連
続表示はできない、このような高性能を有するジャイロ
は現状では皆無である。
（ｉｉｉ） 前記（３）の方式は、レーザ受光装置を
搭載した掘進機本体が一つの剛体からなることを条件と
しており、実際には掘削用機器や計測用機器を搭載する
掘進機本体の全長が外径の数倍（２ｍ以上）となるため
、これを一つの剛体とした場合には、方向修正時に先端
掘削部の傾きに応じて掘進機本体が方向転換するまでの
時間が長くかかり、方向修正の効きが悪くなるという問
題がある。
本発明の目的は、掘進機に搭載する計測用機器を小形化
して収納スペースを小さくし、かつ位置姿勢の正確な計
測が行えるようにした小口径掘進機の位置姿勢計測装置
を提供することにある。さらに他の目的は、対象となる
小口径掘進機の操縦性を良くシ、方向修正をしやすくす
ることにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するため本発明は、トンネル後方の基準
線上に設置されたレーザ発振器と、掘進機内に設置され
て前記レーザ発振器から投射されたレーザビームのター
ゲット面での受光位置を測定し、そのデータを出力する
レーザ受光装置と、掘進機前部ハルと掘進機後部ハルと
を連結する中折れ部の水平方向の折れ角を測定し、その
データを出力する折れ角測定装置と、掘進機の推進距離
を計測し、そのデータを出力する手段と、前記受光位置
データ、折れ角データおよび推進距離データを取り込み
、前記受光位置データから現在の前記ターゲット面での
掘進機の基準線に対する水平方向ずれ量を、前記ターゲ
ット面が所定距離だけ手前にあった時と現在との前記タ
ーゲット面での掘進機の基準線に対する水平方向ずれ量
の差から掘進機後部ハルの基準線に対する水平方向の傾
きを、前記折れ角データと前記掘進機後部ハルの基準線
に対する水平方向の傾きとから掘進機前部ハルの基準線
に対す水平方向の傾きを、また前記折れ角データと前記
掘進機後部ハルの基準線に対する水平方向の傾きと現在
の前記ターゲット面での掘進機の基準線に対する水平方
向ずれ量とから掘進機前部ハルの先端にある方向修正部
の基準線に対する水平方向ずれ量をそれぞれ演算する演
算処理装置と、前記掘進機前部ハルの基準線に対する水
平方向の傾きおよび前記方向修正部の基準線に対する水
平方向ずれ量を表示する表示部とを備えたことを特徴と
する。
〔作用〕
本発明の位置姿勢計測装置は、レーザ受光装置で測定さ
れたターゲット面でのレーザビームの受光位置と、折れ
角測定装置で測定された掘進機前部ハルと掘進機後部ハ
ルとの間の中折れ部の水平方向の折れ角と、掘進機の推
進距離とをもとに、演算処理装置により掘進機前部ハル
の基準線に対する水平方向の傾き（ヨーイング量）およ
び掘進機前部ハルの先端にある方向修正部の基準線に対
する水平方向ずれ量を演算し、表示部に演算結果を表示
するものであるから、レーザ受光装置は１枚のターゲッ
トを有する小形のものでよく、またジャイロを用いずに
掘進機前部ハルのヨーイング量を精度良く計測し、連続
表示することができる。
また、掘進機前部ハルと掘進機後部ハルとの間に中折れ
部を設けたことによって掘進機の操縦性が良くなり、方
向修正がしやすくなる。
〔実施例〕
以下、本発明の第１実施例を第１図〜第９図により説明
する。
第１図は掘進機内でのレーザ受光装置と折れ角測定装置
の配置を示す縦断面図、第２図は第１図の■−■断面図
、第３図は第１図の■−■断面図である。これらの図に
おいて、１は掘進機前部ハル、２は掘進機後部ハル、３
は前部ハル１と後部ハル２を水平方向に折り曲げ可能に
連結する中折れ部Ｂの連結ビンである。前部ハル１には
、カッタヘッド４をカッタ駆動装置５で回転させて地山
Ｇを掘削する先端掘削部６が装備され、前部ハル１内に
設けた複数本の方向修正ジヤツキ７により先端掘削部６
を上下、左右に傾動させて方向修正を行う、ここでは、
先端掘削部６の傾動中心となる前部ハル１の先端部を方
向修正部Ａとする。８は土砂圧送ポンプで、図示してい
ない圧送ピストンの往復動により前部ハル１の外側がら
土砂溜タンク９に掘削土砂を取り入れ、これを排土管１
ｏへ圧送することによって掘進機の推進を可能にする。
１１はトンネル後方の基準線上に設置され、基準線に合
せてレーザビーム１２を投射するレーザ発振器。
１３は前記ハル１の土砂溜タンク９上に設置されたレー
ザ受光装置で、前部ハル１と後部ハル２との間の中折れ
部（連結ビン３の中心線上）に位置するターゲット面１
４にレーザビーム１２を受光する。
前部ハル１には、レーザ受光装置１３のほが、ピッチン
グ、ローリング計測用の傾斜計１５、信号伝送装置１１
１６などの測量機器が内蔵されている。短管状の後部ハ
ル２は先頭後続管１７に接続され、元押し装置（図示せ
ず）からの推進力を前部ハル１に伝達する。また１元押
し装置には推進速度検出器が設けである。排土管ｌＯの
後部ハル２を貫通する部分に折れ角測定装置１８が取り
付けられている。ここに示した折れ角測定装置１８は、
−例として直線摺動形ポテンショメータを用い、そのス
ライド軸１９の先端を後部ハル２の内側に設けた水面板
２ｏにばね力により押し付けて、前部ハル１と後部ハル
２の連結ビン３を中心とする相対変位に追従してスライ
ド軸１９を仲着動作させ、その伸縮ストロークを折れ角
（α）信号に変換して出力するようにしたもので第４図
（ａ）、 （ｂ）、 （ｃ）は、それぞれ折れ角測定装
置１１ｇの中立時、左折時、右折時の状態を示す平面図
である。
第５図は本実施例における位置姿勢計測装置のシステム
構成を示す、レーザ受光装置１１３は、光学レンズ２１
、ＣＣＤ素子（二次元イメージセンサ）２２、ＣＯＤ駆
動検出回路部２３．電源部２４を内蔵しており、レーザ
発振器１１から投射されるレーザビーム１２のターゲッ
ト面１４での受光点（レーザスポット）をＣＯＤ素子２
２に投影して演算により受光点の中心位置を求め、ター
ゲット中心に対する位置ずれ量をｘｚ（（水平方向位置
ずれ）信号、ｙｔ（垂直方向位置ずれ）信号としてＩ１
０ユニット２５へ伝送する。ちなみに、ここに示したレ
ーザ受光装置１３の外形寸法は、高さ７０ｍ、幅９０＋
ａｍ、長さ４００ｗｍ （有効受光面５０ Ｘ ７０■
）程度である。
Ｉ１０ユニット２５は、外部から入力されるアナログ信
号１例えばピッチング、ローリング、折れ角、推進速度
信号などをデジタル信号に変換し、レーザ受光装置１３
から伝送されたＸｔ＋ ｙｔ倍信号Ａ／Ｄ変換されたピ
ッチング、ローリング、折れ角信号を演算処理装置２６
に入力する。また、Ｉ１０ユニット２５では、推進速度
信号をもとに推進速度とサンプリングタイムとの積で推
進距離を算出し演算処理装置２６に入力する０本実施例
では、推進速度を検出してから、時間積分により推進距
離を算出しているが、直接元押し装置の推進ストローク
を検出する装置を利用してもよい。
演算処理装置２６では、Ｉ１０ユニット２５から入力さ
れた上記データをもとに掘進機の位置および姿勢演算を
行い、演算結果を表示部２７のＣＲＴ画面に表示する。
上記構成において、Ｉ１０ユニット２５と演算処理装置
２６は後方運転席に設置される。
第１０図は本実施例における小口径掘進機の位置姿勢計
測原理を説明するため、ある推進時点での掘進機の位置
姿勢を模式的に示した平面図である。
図中、ＡＢは掘進機前部ハル、ＢＣは（掘進機後部ハル
＋先頭後続管）部、Ａは方向修正部、Ｂは中折れ部（レ
ーザ受光装置のターゲット面の位置）、Ｃは掘進機の通
過後に同一軌跡をたどって推進される先頭後続管の後端
位置を示す。
ここで、
１ ：掘進機前部ハルの長さ
Ｌ ：掘進機後部ハルと先頭後続管との合計長α ：掘
進機前部ハルと掘進機後部ノ１ルとの間の水平方向の折
れ角
β ：掘進機後部ハルと先頭後続管の基準線に対する水
平方向の傾き
Ｘ ：ターゲット面での掘進機の基準線に対する水平方
向ずれ量（現在値）
ｘｏ：ターゲット面が先頭後続管の後端に位置していた
時の掘進機の基準線に対する水平方向ずれ量
ｘ[Industrial Field of Application] The present invention relates to an apparatus for automatically measuring the underground position and orientation of a small-diameter excavator propelled by a single pusher together with a trailing pipe. [Prior art] When burying a small-diameter pipe (diameter 600 m or less) using a small-diameter excavator that is propelled together with the trailing pipe by a head pushing device, excavation progress information is used as judgment data for correcting the direction of the excavator. It is necessary to accurately measure the position and orientation of the aircraft underground. Conventionally, the technology for automatically measuring the position and orientation of such small-diameter excavators has been as follows: (1) Using a laser oscillator installed on the reference line at the rear of the tunnel and a laser receiver installed inside the excavator, The laser beam is received by two target surfaces arranged in parallel at a distance from each other, and the position and attitude of the excavator (yawing amount; (2) The position of the excavator is measured using one target surface of the laser receiver, and the amount of yaw is measured using a gyro. (3) Using a laser light receiving device, the standard between the current position of the excavator measured from the light receiving position on the target surface and the position of the excavator when the target surface was a predetermined distance in front of the target surface. A method is known in which the horizontal inclination of the excavator with respect to the reference line, that is, the amount of yawing, is determined by calculation from the difference in the amount of horizontal displacement with respect to the line (Japanese Patent Application Laid-open No. 61-124819). [Problems to be Solved by the Invention] The above-mentioned conventional technology had the following problems. (i) In the method (1) above, in order to measure the amount of yawing with a high precision of 1/1000 units required for construction, the distance between the two targets must be 50 aa or more, and the laser Since the length of the entire light receiving device is close to 1 m, it is difficult to install it in the narrow interior of a small-diameter excavator (the larger the length/outer diameter ratio of the excavator, the worse the maneuverability becomes, making it difficult to correct the direction). In addition, the scattering of the transmitted light at the front target of the laser light receiving device affects the measurement of the light receiving position of the rear target, making it difficult to improve the accuracy of 'a determination. (…) In order to ensure the construction accuracy of about ±20 m required regardless of the propulsion distance with the method (2) above, the azimuth static determination accuracy of the gyro must be ±0.01 degrees or less, and the specified At present, there are no gyros with such high performance that continuous display of azimuth (yaw amount) is possible unless the constant time is within several seconds. (iii) The above method (3) requires that the main body of the excavator on which the laser receiver is mounted consists of one rigid body, and in reality, the entire length of the main body of the excavator on which the excavation equipment and measurement equipment are mounted is is several times the outer diameter (more than 2 m), so if it were made into one rigid body, it would take a long time for the excavator body to change direction according to the inclination of the tip excavation part when correcting the direction. There is a problem in that the direction correction becomes less effective. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a position/orientation measuring device for a small-diameter excavator, which reduces the storage space by downsizing the measurement equipment mounted on the excavator, and which enables accurate measurement of the position/orientation. be. Another purpose is to improve the maneuverability of the target small-diameter excavator and to make it easier to make direction corrections. [Means for Solving the Problem] To achieve the above object, the present invention provides a laser oscillator installed on a reference line at the rear of a tunnel, and a target surface of a laser beam projected from the laser oscillator installed in an excavator. A laser light receiving device that measures the light receiving position and outputs the data, and measures the horizontal bending angle of the folded part that connects the front hull of the excavator and the rear hull of the excavator, and outputs the data. a bending angle measuring device; a means for measuring the propulsion distance of the excavator; The amount of horizontal deviation from the reference line of the excavator is determined from the difference in the amount of horizontal deviation from the reference line of the excavator on the target surface between when the target surface was a predetermined distance in front and now. From the bending angle data and the horizontal inclination of the rear hull of the excavator with respect to the reference line, the horizontal inclination of the front hull of the excavator with respect to the reference line, and the bending angle. Based on the data, the horizontal inclination of the rear hull of the excavator with respect to the reference line, and the amount of horizontal deviation from the reference line of the excavator at the current target surface, the reference line of the direction correction unit at the tip of the front hull of the excavator. and a display unit that displays the horizontal inclination of the front hull of the excavator with respect to the reference line and the amount of horizontal deviation of the direction correction unit with respect to the reference line. It is characterized by [Function] The position and orientation measuring device of the present invention calculates the reception position of the laser beam on the target surface measured by the laser receiver and the front hull and rear hull of the excavator machine measured by the bending angle measuring device. Based on the horizontal bending angle of the center bend in between and the propulsion distance of the excavator, a processing unit calculates the horizontal inclination (yaw amount) of the front hull of the excavator with respect to the reference line and the front hull of the excavator. Since it calculates the amount of horizontal deviation of the direction correction section at the tip of the hull with respect to the reference line and displays the calculation result on the display, the laser receiving device can be small with a single target. The amount of yawing of the front hull of an excavator can be accurately measured and displayed continuously without using a gyro. Further, by providing a bent portion between the front hull of the excavator and the rear hull of the excavator, the maneuverability of the excavator is improved and direction correction becomes easier. [Embodiment] Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 9. Figure 1 is a vertical cross-sectional view showing the arrangement of the laser receiver and bending angle measuring device inside the excavator, Figure 2 is a cross-sectional view taken along ■-■ in Figure 1, and Figure 3 is a cross-sectional view taken along ■-■ in Figure 1. It is a diagram. In these figures, 1 is the front hull of the excavator, 2 is the rear hull of the excavator, and 3 is the rear hull of the excavator.
is a connecting bin with a center bending portion B that connects the front hull 1 and the rear hull 2 in a horizontally bendable manner. The front hull 1 is equipped with a tip excavation section 6 that excavates the ground G by rotating a cutter head 4 with a cutter drive device 5. Excavation part 6
Adjust the direction by tilting up and down, left and right.
The tip of the front hull 1, which is the center of tilting of the tip excavation portion 6, is defined as a direction correction portion A. Reference numeral 8 denotes an earth and sand pump, which takes in excavated earth and sand from the outside of the front hull 1 into an earth and sand storage tank 9 by reciprocating a pressure piston (not shown), and transfers the excavated earth and sand to an earth discharge pipe 1.
By pumping it to o, it is possible to propel the excavator. A laser oscillator 11 is installed on a reference line at the rear of the tunnel and projects a laser beam 12 in line with the reference line. Reference numeral 13 denotes a laser receiver installed on the dirt storage tank 9 of the hull 1, and the target surface 1 is located at the center bend between the front hull 1 and the rear hull 2 (on the center line of the connecting bin 3).
4, the laser beam 12 is received. The front hull 1 includes a laser receiver 13, an inclinometer 15 for measuring pitching and rolling, and a signal transmission device 11.
It has built-in surveying equipment such as 16. The short tubular rear hull 2 is connected to the leading trailing pipe 17, and transmits the propulsive force from a main push device (not shown) to the front hull 1. Additionally, the single pusher is equipped with a propulsion speed detector. A bending angle measuring device 18 is attached to a portion of the earth removal pipe IO that passes through the rear hull 2. The bending angle measuring device 18 shown here is
- As an example, a linear sliding type potentiometer is used, and the tip of its slide shaft 19 is pressed by spring force against the water surface plate 2o provided inside the rear hull 2, and the connecting pin 3 between the front hull 1 and the rear hull 2 is centered. The slide shaft 19 is moved to move in accordance with the relative displacement, and the expansion/contraction stroke is converted into a bending angle (α) signal and outputted. c) is a plan view showing the states of the bending angle measuring device 11g when it is in neutral, when turning left, and when turning right. FIG. 5 shows the system configuration of the position and orientation measuring device in this embodiment.
, CCD element (two-dimensional image sensor) 22, COD drive detection circuit section 23. It has a built-in power supply unit 24, and the COD element 2 detects the light receiving point (laser spot) on the target surface 14 of the laser beam 12 projected from the laser oscillator 11.
2, calculate the center position of the light receiving point, and calculate the amount of positional deviation from the target center as xz ((horizontal positional deviation) signal and yt (vertical positional deviation) signal I1
0 unit 25. By the way, the external dimensions of the laser receiver 13 shown here are 70 m in height and 90 m in width.
am, length 400wm (effective light receiving surface 50 x 70■
). The I10 unit 25 converts analog signals 1 inputted from the outside, such as pitching, rolling, turning angle, and propulsion speed signals, into digital signals, and converts them into digital signals.
The A/D converted pitching, rolling, and bending angle signals are sent to the arithmetic processing unit 26.
Enter. In addition, the I10 unit 25 calculates the propulsion distance by multiplying the propulsion speed and the sampling time based on the propulsion speed signal and inputs it to the arithmetic processing unit 26. In this embodiment, after detecting the propulsion speed, Although the propulsion distance is calculated by integration, a device that directly detects the propulsion stroke of the main thrust device may also be used. The processing unit 26 calculates the position and attitude of the excavator based on the data inputted from the I10 unit 25, and displays the calculation results on the CRT screen of the display unit 27. In the above configuration, the I10 unit 25 and the arithmetic processing unit 26 are installed in the rear driver's seat. FIG. 10 is a plan view schematically showing the position and orientation of the small-diameter excavator at a certain time of propulsion, in order to explain the principle of measuring the position and orientation of the small-diameter excavator in this embodiment. In the figure, AB is the front hull of the excavator, BC is the (rear hull of the excavator + leading trailing pipe) section, A is the direction correction section, B is the center bend (position of the target surface of the laser receiver), and C is the excavation section. This shows the rear end position of the leading trailing tube that is propelled along the same trajectory after the aircraft has passed. Here, 1: Length of the front hull of the excavator L: Total length of the rear hull of the excavator and the leading trailing pipe α: Horizontal bending angle between the front hull of the excavator and the rear noll of the excavator β: Horizontal inclination of the rear hull of the excavator and the leading trailing pipe with respect to the reference line Amount of horizontal deviation x from the reference line of the excavator when it was located
【：方向修正部の基準線に対する水平方向ずれ量
Ｙ ：掘進機前部ハルの基準線に対する水平方向の傾き
（ヨーイング量）
とすると、
／３＝ｓｉｎ−’ ”二ｋ 、・・・・・（
１）Ｙ ＝α＋β ・・・・・・（２）
ｘ （＝ １ ・ｓｉｎ Ｙ ＋ ｘ −−（
３）式（１）〜（３）において、し、１は定数、αは折
れ角測定装置による折れ角データ、ｘ、 Ｘ、はレーザ
受光装置のターゲット面での受光位置データに必要に応
じてローリングに対する補正を行い、ローリング補正後
の受光位置の水平方向ずれ量を掘進機の基準線に対する
水平方向ずれ量に変換した値である。すなわち、ターゲ
ット面での受光位置データと折れ角データと掘進機の推
進距離をもとに方向修正部の基準線に対する水平方向ず
れ量Ｘ（およびヨーイング量Ｙを演算により求めること
ができる。なお、ｘ６については、所定推進距離ごとの
水平方向ずれ量Ｘを収録した参照ファイルのデータを用
いる。
方向修正部の基準線に対する垂直方向ずれ量ｙｒは、掘
進機内の傾斜計により測定されたピッチング量Ｐとレー
ザ受光装置ターゲット面での掘進機の基準線に対する垂
直方向ずれ量ｙを用いて次式により算出することができ
る。
ｙ（＝ Ｑ ｌｌ５ｉｎ Ｐ ＋ ｙ −−（４
）次に、演算処理装置１２６で行う位置姿勢演算処理の
関係が成り立つ。
の内容を第６図のフローチャートに従って説明する。
ステップ１０１；
所定周期（例として１秒）ごとにターゲット面での受光
位置（ｘｔ、 ｙｔ） 、ピッチング量Ｐ、ローリング
量Ｒ１折れ角α、および推進距離をサンプリングする。
ステップ１０２饗
ローリングＲ時のターゲット座標系の受光位置Ｃｘｔ、
ｙｔ）をローリング０時のターゲット座標系の受光位置
（ＸＲ，ｙＲ）に変換するローリング補正演算（計算式
は省略）を行い、補正後の受光位置（ＸＲ，ｙａ）から
次式によりターゲット面での掘進機の基準線に対する水
平方向ずれ量Ｘ、垂直方向ずれ量ｙを求める。
ｘ ＝ −Ｘ Ｒ
ｙ”−）’Ｒ
（Ｘ Ｒ，ｙ Ｒ）と（ｘ、ｙ）の関係を第７図に示す
。
ステップ１０２−１
現在までの推進距離を算出して、前回の参照ファイルを
更新したときの推進距離より１０１推進したかどうかを
判定し、１０３推進していれば、参照ファイルの更新を
行なう。
ステップ１０３；
最近Ｌ’ （ｍ）（Ｌ’＞Ｌ、例として２．５＋ｍ）に
ついて、推進距離が所定値（例として１０噴）を越える
ごとにその時点での水平方向ずれ量Ｘを参照ファイルに
収録する。第８図に示すように、参照ファイルの内容は
、新たなデータが追加されるごとに古いデータを削除し
、更新してゆく。
ステップ】０４；
式（１）により掘進機後部ハルと先頭後続管の水平方向
の傾きβを演算する０式（１）のＸＯ（ターゲット面が
先頭後続管の後端に位置していた時の水平方向ずれ量）
は、参照ファイルに収録されたしくｍ）前のデータを用
いる。
ステップ１０５；
式（２）によりヨーイング量Ｙを演算する。
ステップ１０６；
式（３）、 （４）により方向修正部の基準線に対する
水平方向ずれ量ｘｆ、垂直方向ずれ量ｙ「を演算する。
ステップ１０７；
求められた（Ｘｒ、 ｙｒ）とＹの値を、他の必要なデ
ータと共に表示部に表示する。
ステップ１０８；
サンプリング周期（ここでは１秒）経過後、最初のステ
ップ１０１に戻り、表示内容を更新する。
以上のステップ１０１から１０８までの演算処理が繰り
返し実行される。
なお、第９図には表示フォーマットの一例として、ＣＲ
Ｔ画面にターゲット面での掘進機の基準線に対する垂直
および水平方向ずれ量（ｘｔｙ）に相当するスポットｐ
と方向修正部の基準線に対する垂直および水平方向ずれ
量Ｃｘｔ＋ ｙｔ）に相当するスポットｐ′とを矢印り
で結んで表示するとともに−（Ｘｙｙ）、（ｘｒ＊ ｙ
ｒ）の各ずれ量とヨーイング量Ｙを数字表示した例を示
す。
次に１本発明の第２実施例を第１１図〜第１６因により
説明する。
第１１図は掘進機内でのレーザ受光装置と折れ角測定装
置の配置を示す縦断面図、第１２図は第１１図の（］矢
視図、第１３図は第１１図のｘｍ−ｘｍ断面図である。
また、第１４図は演算処理のフローチャート、第１５図
、第１６図は第２実施例の位置姿勢計測原理を説明する
ため、ある推進時点での掘進機の位置姿勢を模式的に示
した平面図および側面図である。第１１図〜第１３図に
おいて、第１図〜第４図と同等の部分には同一符号を付
し、その説明を省略する。
第１実施例では、レーザ受光装置１１３のターゲット面
１４を中折れ部Ｂの連結ピン３の中心線上に位置させて
いるが、レーザ受光装置１３は実装上掘進機の後端近く
に設置される場合が多く、一方、方向修正時に先端掘削
部６の傾きに応じて掘進機前部ハル１が方向転換しやす
くするためには、中折れ部Ｂはある程度まで掘進機先端
に近い位置にあった方が良い、そこで、第２実施例では
、掘進機後部ハル２の土砂溜タンク９上に設置したレー
ザ受光装置１３より掘進方向の前方位置に中折れ部Ｂを
設け、折れ角測定装置１８を中折れ部Ｂの近傍の掘進機
前部ハル１内に設置している。掘進機前部ハル１の長さ
Ｑは、方向修正ジヤツキ７の動作時に反力受として必要
な長さ（軟弱地盤では掘進機外径の２倍程度）を確保で
きれば十分である。
折れ角測定装置１８は、第１実施例と同様に直線摺動形
ポテンショメータを用い、そのスライド軸１９の先端を
後部ハル２に取り付けた平面板２０にばね力により押し
付け、前部ハル１と後部ハル２の連結ピン３を中心とす
る相対変位に追従してスライド軸１９を伸縮動作させ、
その伸縮ストロークを折れ角（α）信号に変換して出力
させるようにしている。また、第１実施例と同様に元押
し装置（図示せず）には推進速度検出器が設けである。
本実施例における位置姿勢計測装置のシステム構成は第
１実施例と同じでよく、第５図に示したように、レーザ
発振器１１から投射されたレーザビーム１２のターゲッ
ト面１４での受光位置（ｘｔ＋ｙｔ）に相当するレーザ
受光装置１３からの信号を、傾斜計１５からのピッチン
グ、ローリング信号、折れ角測定装置１８からの折れ角
信号および推進速度信号と共にＩ１０ユニット２５に入
力し、Ｉ１０ユニット２５でアナログ信号をＡ／Ｄ変換
するとともに、推進速度とサンプリングタイムとの積で
推進距離を算出する。
演算処理袋！１２６では、工／○ユニット２５から入力
された上記データをもとに掘進機の位置および姿勢演算
を行い、演算結果を表示部２７のＣＲＴ画面に表示する
。
第１５図、第１６図において、ＡＢは掘進機前部ハル、
ＢＣは掘進機後部ハル、Ａは方向修正部、Ｂは中折れ部
、Ｂ′はレーザ受光装置のターゲット面の位置、Ｃは掘
進機後部ハルの後端位置を示す。
ここで、
２；掘進機前部ハルの長さ
Ｌ；掘進機後部ハルの長さ
ｎ；後部ハル後端からターゲット面までの長さα；掘進
機前部ハルと掘進機後部ハルとの間の水平方向の折れ角
β ；掘進機後部ハルの基準線に対する水平方向の傾き
γ ；掘進機後部ハルの基準線に対する垂直方向の傾き
Ｘ ；ターゲット面での掘進機の基準線に対する水平方
向ずれ量（現在値）
ｙ ；ターゲット面での掘進機の基準線に対する垂直方
向ずれ量（現在値）
ｘｏ；ターゲット面が後部ハル後端に位置していた時の
掘進機の基準線に対する水平方向ずれ量
ｙｏ；ターゲット面が後部ハル後端に位置していた時の
掘進機の基準線に対する垂直方向ずれ量
ｘ８；中折れ部の基準線に対する水平方向ずれ量ｙ、；
中折れ部の基準線に対する垂直方向ずれ量ｘｔ；方向修
正部の基準線に対する水平方向ずれ量
ｙｆ；方向修正部の基準線に対する垂直方向ずれ薔
Ｙ ；掘進機前部ハルの基準線に対する水平方向の傾き
（ヨーイング量）
Ｐ ；掘進機前部ハルの基準線に対する垂直方向の傾き
（ピッチング量）
とすると、水平方向（第１５図）については、β＝ ５
ｉｎ−１入二」１ ・・・・・・（５）Ｙ＝α
＋β ・・・・・・（６）ｘ、＝Ｌ−
ｓｉｎβ＋ｘ、・・・・・・（７）ｚ（＝ Ｑ 拳５ｉ
ｎＹ ＋ Ｘｅ −・・・−（１１）の関係が
成り立つ。
また、垂直方向く第１６図）については、−−１Ｌ：Ｊ
ｌ ・・・・・・（９）γ＝ ｓｌｎ ｎ
ｙｅ＝Ｌ・ｓｉｎγ＋ｙ ａ −−（１０）ｙ
（＝ Ｑ ・５ｉｎＰ ＋ ｙ、 −（１１）
の関係が成り立つ。
式（５）〜（１１）において、Ｌ、Ｑ、ｎは定数、αは
折れ角測定装置による折れ角データ、Ｐは傾斜計により
測定されたピッチング量、Ｘ、！、および’／＊Ｖｏは
レーザ受光装置からの受光位置データに必要に応じてロ
ーリングに対する補正を行い、ローリング補正後の受光
位置の水平および垂直方向ずれ量を掘進機の基準線に対
する水平および垂直方向ずれ量の変換した値である。な
お、ｘｏ。
ｙｏについては、所定推進距離ごとの水平および垂直方
向ずれ量ｘ、ｙを収録した参照ファイルのデータを用い
る。
次に、本実施例における位置姿勢演算処理の内容を第１
４図のフローチャートに従って説明する。
第１４図において、ステップ１１１から１１２−１まで
は第１０図のステップ１０１から１０２−１までと同様
である。
ステップ１１３では、推進距離が所定値（例として１０
１）を越えるごとに、その時点での水平方向ずれ量Ｘ、
垂直方向ずれ量ｙを参照ファイルに収録する。
ステップ１１４では、式（５）により傾きβを演算する
０式（５）中のＸ、は参照ファイルに収録されたｎ（ｍ
）前のデータを用いる。
ステップ１１５では、式（９）により傾きγを演算する
０式（９）中のｙｏも参照ファイルに収録されたｎ（ｍ
）前のデータを用いる。
ステップ１１６では、式（６）によりヨーイング量Ｙを
演算する。
ステップ１１７では、式（７）、 （１０）により水平
方向ずれ量ｘｅ、垂直方向ずれ量ｙｅを演算する。
ステップ１１８では、式（８）、 （１１）により水平
方向ずれ量Ｘｆ、垂直方向ずれ量ｙｒを演算する。
ステップ１１９では、求められた（Ｘｒ＋ ｙｆ）とＹ
の値を、他の必要なデータと共に表示部に表示する０表
示フォーマットは第９図に準じて決められる（必要に応
じて中折れ部の水平、垂直方向ずれ量Ｘａｙ ｙｅを併
せて表示することもできる）。
ステップ１２０では、サンプリング周期（ここでは１秒
）経過後、最初のステップ１１１に戻し、表示内容を更
新する。
以上のステップ１１１から１２０までの演算処理が繰り
返し実行される。
〔発明の効果〕
本発明によれば、下記の効果が得られる。
（１）掘進機に搭載する計測用機器を小形化することが
できる。すなわち、レーザ受光装置は１枚のターゲット
を有する小形のものでよく、また、折れ角測定装置には
小形のポテンショメータなどを使用できるため、従来の
レーザ受光装置に２枚のターゲットを設けたものと比べ
収納スペースを小さくでき、小口径掘進機の狭い機内に
設置しやすくなるとともに、従来のように前方ターゲッ
トでの透過光の散乱が後方ターゲットの受光位置測定に
影響を及ぼすことなく、測定精度が向上し、また受光位
置測定を１枚のターゲットで行なえるため、信号処理も
容易となる。
（２）ジャイロを用いる方式に比べ、施工精度の確保に
必要なヨーイング量および方向修正部の水平方向ずれ量
の連続表示ができる点が優れている。
（３）掘進機前部ハルと掘進機後部ハルの間に中折れ部
を設けることができるため、掘進機本体を一つの剛体と
した場合に比べ、掘進機の操縦性が良くなり、方向修正
がしやすくなる。特に、中折れ部をレーザ受光装置より
掘進方向の前方位置に設けることによって、レーザ受光
装置の実装上の制約を受けることなく、方向（１正の効
きを最大限まで高めることができ、掘進機の蛇行を抑制
する上で大きな効果がある。[: Amount of horizontal deviation of the direction correction part with respect to the reference line Y: Horizontal direction inclination (amount of yawing) of the front hull of the excavator with respect to the reference line, then /3=sin-' 2k,... (
1) Y = α + β ... (2)
x (= 1 ・sin Y + x −−(
3) In formulas (1) to (3), , 1 is a constant, α is the bending angle data obtained by the bending angle measuring device, and x and X are the light receiving position data on the target surface of the laser receiver, as necessary. This is a value obtained by performing correction for rolling and converting the amount of horizontal deviation of the light receiving position after the rolling correction into the amount of horizontal deviation with respect to the reference line of the excavator. That is, based on the light reception position data on the target surface, the bending angle data, and the propulsion distance of the excavator, the horizontal direction deviation amount X (and the yaw amount Y) of the direction correction unit with respect to the reference line can be calculated by calculation. For x6, use the data in the reference file that records the amount of horizontal deviation X for each predetermined propulsion distance.The amount of vertical deviation yr with respect to the reference line of the direction correction section is the amount of pitching P measured by the inclinometer inside the excavator. It can be calculated using the following formula using the amount of vertical deviation y from the reference line of the excavator on the target surface of the laser receiver device.
) Next, the relationship of position and orientation calculation processing performed by the calculation processing unit 126 holds true. The contents will be explained according to the flowchart of FIG. Step 101: Sample the light receiving position (xt, yt) on the target surface, the pitching amount P, the rolling amount R1, the bending angle α, and the propulsion distance at every predetermined period (for example, 1 second). Step 102: Light receiving position Cxt in target coordinate system during rolling R;
yt) to the light receiving position (XR, yR) of the target coordinate system when rolling is 0. Perform rolling correction calculation (calculation formula omitted), and calculate the position on the target surface from the corrected light receiving position (XR, ya) using the following formula. The amount of horizontal deviation X and the amount of vertical deviation y of the excavator from the reference line are determined. The relationship between x = -X R y''-)'R (X R, y R) and (x, y) is shown in Fig. 7. Step 102-1 Calculate the propulsion distance up to the present and refer to the previous time. It is determined whether the file has been advanced 101 times based on the distance traveled when the file is updated, and if it has been advanced 103 times, the reference file is updated. Step 103: Recently L' (m) (L'>L, for example, 2 .5+m), each time the propulsion distance exceeds a predetermined value (for example, 10 jets), the horizontal deviation amount X at that time is recorded in the reference file.As shown in Figure 8, the contents of the reference file are as follows: Every time new data is added, old data is deleted and updated. Step] 04; Calculate the horizontal inclination β of the rear hull of the excavator and the leading trailing pipe using equation (1). ) XO (horizontal deviation amount when the target surface is located at the rear end of the leading and trailing pipe)
m) Use previous data recorded in the reference file. Step 105: Calculate the yawing amount Y using equation (2). Step 106: Calculate the horizontal deviation xf and vertical deviation y of the direction correction unit from the reference line using equations (3) and (4). Step 107: The obtained values of (Xr, yr) and Y is displayed on the display unit along with other necessary data. Step 108; After the sampling period (here, 1 second) has elapsed, return to the first step 101 and update the display contents. The above calculations from steps 101 to 108 The process is executed repeatedly. FIG. 9 shows an example of the display format of CR
A spot p corresponding to the amount of vertical and horizontal deviation (xty) from the reference line of the excavator on the target surface is shown on the T screen.
and a spot p' corresponding to the vertical and horizontal deviation amount Cxt + yt) with respect to the reference line of the direction correction unit are connected with arrows and displayed.
An example in which each deviation amount and yawing amount Y of r) are displayed numerically is shown. Next, a second embodiment of the present invention will be explained with reference to FIGS. 11 to 16. Fig. 11 is a longitudinal cross-sectional view showing the arrangement of the laser receiver and bending angle measuring device inside the excavator, Fig. 12 is a view in the direction of the (] arrow in Fig. 11, and Fig. 13 is an xm-xm cross section in Fig. 11. Fig. 14 is a flowchart of calculation processing, and Figs. 15 and 16 schematically show the position and attitude of the excavator at a certain propulsion point in order to explain the position and attitude measurement principle of the second embodiment. FIG. 12 is a plan view and a side view shown in FIG. , the target surface 14 of the laser light receiving device 113 is located on the center line of the connecting pin 3 of the bent part B, but the laser light receiving device 13 is often installed near the rear end of the excavator due to mounting, In order to make it easier for the front hull 1 of the excavator to change direction according to the inclination of the tip excavation part 6 when correcting the direction, it is better that the bent part B be located close to the tip of the excavator to some extent. In the second embodiment, a center bend B is provided at a position forward in the excavation direction from the laser light receiving device 13 installed on the earth and sand storage tank 9 of the rear hull 2 of the excavator, and a bend angle measuring device 18 is installed at the center bend B. It is installed in the front hull 1 of the excavator nearby.The length Q of the front hull 1 of the excavator is the length required as a reaction force receiver when the direction correction jack 7 is operated (in soft ground, the outer diameter of the excavator It is sufficient if the bending angle measuring device 18 uses a linear sliding type potentiometer as in the first embodiment, and the tip of the sliding shaft 19 is attached to the flat plate 20 attached to the rear hull 2. is pressed by a spring force, and the slide shaft 19 is expanded and contracted by following the relative displacement of the front hull 1 and the rear hull 2 around the connecting pin 3,
The expansion/contraction stroke is converted into a bending angle (α) signal and output. Further, as in the first embodiment, the main pusher (not shown) is provided with a propulsion speed detector. The system configuration of the position and orientation measuring device in this embodiment may be the same as that in the first embodiment, and as shown in FIG. 5, the light receiving position (xt+yt ) is input into the I10 unit 25 along with the pitching and rolling signals from the inclinometer 15, the bending angle signal and the propulsion speed signal from the bending angle measuring device 18, and the I10 unit 25 converts the signals into analog signals. The signal is A/D converted and the propulsion distance is calculated by multiplying the propulsion speed and sampling time. Arithmetic processing bag! At step 126, the position and attitude of the excavator are calculated based on the data inputted from the work/○ unit 25, and the calculation results are displayed on the CRT screen of the display unit 27. In Figures 15 and 16, AB is the front hull of the excavator;
BC is the rear hull of the excavator, A is the direction correction part, B is the center bending part, B' is the position of the target surface of the laser receiver, and C is the rear end position of the rear hull of the excavator. Here, 2; Length of the front hull of the excavator L; Length of the rear hull of the excavator n; Length α from the rear end of the rear hull to the target surface; Between the front hull of the excavator and the rear hull of the excavator. horizontal bending angle β; horizontal inclination γ of the rear hull of the excavator with respect to the reference line; vertical inclination X of the rear hull of the excavator with respect to the reference line; amount of horizontal deviation of the target surface from the reference line of the excavator (Current value) y: Amount of vertical deviation from the reference line of the excavator on the target surface (current value) xo: Amount of horizontal deviation from the reference line of the excavator when the target surface was located at the rear end of the rear hull yo; vertical deviation amount x8 from the reference line of the excavator when the target surface is located at the rear end of the rear hull; horizontal deviation amount y from the reference line of the center bend;
Vertical deviation amount xt of the center-folded part with respect to the reference line; Horizontal deviation amount yf of the direction correction part with respect to the reference line; Vertical deviation Y of the direction correction part with respect to the reference line; Horizontal direction with respect to the reference line of the front hull of the excavator Inclination (amount of yawing) P; Inclination (amount of pitching) in the vertical direction with respect to the reference line of the front hull of the excavator, then in the horizontal direction (Fig. 15), β = 5
in-1 in 2''1 ・・・・・・(5) Y=α
+β ・・・・・・(6)x,=L−
sin β + x, ... (7) z (= Q fist 5i
The relationship nY + Xe −...-(11) holds true. Also, for the vertical direction (Fig. 16), -1L:J
l...(9) γ= sln nye=L・sin γ+y a --(10) y
(= Q ・5inP + y, -(11)
The relationship holds true. In equations (5) to (11), L, Q, and n are constants, α is the bending angle data measured by the bending angle measuring device, P is the pitching amount measured by the inclinometer, and X,! , and '/*Vo corrects the light receiving position data from the laser receiver for rolling as necessary, and calculates the amount of horizontal and vertical deviation of the light receiving position after rolling correction in the horizontal and vertical directions with respect to the reference line of the excavator. This is the converted value of the amount of deviation. In addition, xo. For yo, data in a reference file containing horizontal and vertical deviation amounts x and y for each predetermined propulsion distance is used. Next, the contents of the position and orientation calculation process in this embodiment will be explained in the first section.
This will be explained according to the flowchart shown in FIG. In FIG. 14, steps 111 to 112-1 are the same as steps 101 to 102-1 in FIG. In step 113, the propulsion distance is set to a predetermined value (for example, 10
1), the amount of horizontal deviation at that point
Record the vertical deviation amount y in the reference file. In step 114, the slope β is calculated using equation (5).X in equation (5) is n(m
) using the previous data. In step 115, yo in equation (9) for calculating the slope γ using equation (9) is also calculated using n(m
) using the previous data. In step 116, the yawing amount Y is calculated using equation (6). In step 117, the horizontal deviation amount xe and the vertical deviation amount ye are calculated using equations (7) and (10). In step 118, the horizontal deviation amount Xf and the vertical deviation amount yr are calculated using equations (8) and (11). In step 119, the obtained (Xr+yf) and Y
The zero display format for displaying the value of , together with other necessary data, on the display section is determined according to Fig. 9 (if necessary, the amount of horizontal and vertical deviation of the center fold part, Xay and ye, may also be displayed) can also be done). In step 120, after the sampling period (here, 1 second) has elapsed, the process returns to the first step 111 to update the display contents. The arithmetic processing from steps 111 to 120 described above is repeatedly executed. [Effects of the Invention] According to the present invention, the following effects can be obtained. (1) The measurement equipment mounted on the excavator can be downsized. In other words, the laser receiver can be small with one target, and the bending angle measuring device can be a small potentiometer, so it is possible to use a conventional laser receiver with two targets. The storage space is smaller than that, making it easier to install in the narrow interior of a small-diameter excavator, and the measurement accuracy is improved because the scattering of transmitted light from the front target does not affect the measurement of the light reception position of the rear target, unlike conventional methods. Furthermore, since the light receiving position can be measured using a single target, signal processing becomes easier. (2) Compared to the method using a gyro, this method is superior in that it can continuously display the amount of yawing and the amount of horizontal deviation of the direction correction section necessary to ensure construction accuracy. (3) Since a center bend can be provided between the front hull of the excavator and the rear hull of the excavator, the maneuverability of the excavator is improved compared to when the excavator body is a single rigid body, and direction correction is improved. It becomes easier to remove. In particular, by providing the center-bent portion at a position forward of the laser receiver in the excavation direction, the effectiveness of the direction (1) can be maximized without being subject to mounting restrictions on the laser receiver, and the excavator This has a great effect on suppressing meandering.
第１図〜第１０図は本発明の第１実施例を示す図で、第
１図は掘進機内のレーザ受光装置と折れ角測定装置の配
置を示す縦断面図、第２図は第１図の■−■断面図、第
３図は第１図の■−■断面図、第４図は折れ角測定装置
の測定状態を示す切断平面図、第５図は位置姿勢計測装
置のシステム構成図、第６図は演算処理のフローチャー
ト、第７図はターゲット面での受光位置と掘進機の基準
線に対する位置ずれ量の関係を示す図、第８図は位置姿
勢演算用参照ファイルのフォーマット例を示す図、第９
図は表示内容のフォーマット例を示す図。
第１Ｏ図は第１実施例における位置姿勢計測原理を説明
するため、ある推進時点での掘進機の位置姿勢を模式的
に示した平面図、第１１図〜第１６図は本発明の第２実
施例を示す図で、第１１図は掘進機内のレーザ受光装置
と折れ角測定装置の配置を示す縦断面図、第１２図は第
１１図のツー店矢視図、第１３図は第１１図のＸｌｌｌ
−Ｘｍ断面図、第１４図は演算処理のフローチャート、
第１５図、第１６図は第２実施例における位置姿勢計測
原理を説明するため、ある推進時点での掘進機の位置姿
勢を模式的に示した平面図および側面図である。
ｌ・・・掘進機前部ハル、２・・・掘進機後部ハル、３
・・・中折れ部連結ビン、１１・・・レーザ発振器、１
２・・・レーザビーム、１３・・・レーザ受光装置、１
４・・・ターゲット面、１７・・・後続管、１８・・・
折れ角測定装置、２６・・・演算処理装置、２７・・・
表示部、Ａ・・・方向修正部、Ｂ・・・中折れ部。1 to 10 are diagrams showing a first embodiment of the present invention, in which FIG. 1 is a longitudinal cross-sectional view showing the arrangement of a laser light receiving device and a bending angle measuring device in an excavator, and FIG. 2 is a diagram similar to that in FIG. Figure 3 is a cross-sectional view taken along ■-■ of Figure 1, Figure 4 is a cutaway plan view showing the measurement state of the bending angle measuring device, and Figure 5 is a system configuration diagram of the position and orientation measuring device. , Figure 6 is a flowchart of calculation processing, Figure 7 is a diagram showing the relationship between the light reception position on the target surface and the amount of positional deviation with respect to the reference line of the excavator, and Figure 8 is an example of the format of a reference file for position and orientation calculation. Figure shown, No. 9
The figure shows an example of the format of display contents. Figure 1O is a plan view schematically showing the position and orientation of the excavator at a certain propulsion point in order to explain the position and orientation measurement principle in the first embodiment, and Figures 11 to 16 are the second embodiment of the present invention. 11 is a longitudinal cross-sectional view showing the arrangement of a laser light receiving device and a bending angle measuring device in the excavator, FIG. 12 is a view taken from the two-store arrow in FIG. Diagram Xllll
-Xm sectional view, Figure 14 is a flowchart of calculation processing,
15 and 16 are a plan view and a side view schematically showing the position and orientation of the excavator at a certain propulsion time point, in order to explain the position and orientation measurement principle in the second embodiment. l... Front hull of the excavator, 2... Rear hull of the excavator, 3
...Center-folded portion connection bottle, 11...Laser oscillator, 1
2...Laser beam, 13...Laser light receiving device, 1
4...Target surface, 17...Following pipe, 18...
Bending angle measuring device, 26... Arithmetic processing device, 27...
Display section, A... Direction correction section, B... Center folding section.
Claims (1)
進機の地中での位置姿勢を自動計測する装置であって、
トンネル後方の基準線上に設置されたレーザ発振器と、
掘進機内に設置されて前記レーザ発振器から投射された
レーザビームのターゲット面での受光位置を測定し、そ
のデータを出力するレーザ受光装置と、掘進機前部ハル
と掘進機後部ハルとを連結する中折れ部の水平方向の折
れ角を測定し、そのデータを出力する折れ角測定装置と
、掘進機の推進距離を計測し、そのデータを出力する手
段と、前記受光位置データ、折れ角データおよび推進距
離データを取り込み、前記受光位置データから現在の前
記ターゲット面での掘進機の基準線に対する水平方向ず
れ量を、前記ターゲット面が所定距離だけ手前にあった
時と現在との前記ターゲット面での掘進機の基準線に対
する水平方向ずれ量の差から掘進機後部ハルの基準線に
対する水平方向の傾きを、前記折れ角データと前記掘進
機後部ハルの基準線に対する水平方向の傾きとから掘進
機前部ハルの基準線に対する水平方向の傾きを、また前
記折れ角データと前記掘進機後部ハルの基準線に対する
水平方向の傾きと現在の前記ターゲット面での掘進機の
基準線に対する水平方向ずれ量とから掘進機前部ハルの
先端にある方向修正部の基準線に対する水平方向ずれ量
をそれぞれ演算する演算処理装置と、前記掘進機前部ハ
ルの基準線に対する水平方向の傾きおよび前記方向修正
部の基準線に対する水平方向ずれ量を表示する表示部と
を備えたことを特徴とする小口径掘進機の位置姿勢計測
装置。 ２、掘進機前部ハルと掘進機後部ハルとを連結する中折
れ部を、前記レーザ受光装置より掘進方向の前方位置に
設けたことを特徴とする請求項１記載の小口径掘進機の
位置姿勢計測装置。[Claims] 1. A device for automatically measuring the underground position and orientation of a small-diameter excavator that is propelled together with a trailing pipe by a main pushing device,
A laser oscillator installed on the reference line behind the tunnel,
A laser light receiving device that is installed in the excavator and measures the receiving position of the laser beam projected from the laser oscillator on the target surface and outputs the data is connected to the front hull of the excavator and the rear hull of the excavator. a bending angle measuring device for measuring the bending angle in the horizontal direction of the center bending portion and outputting the data; a means for measuring the propulsion distance of the excavator and outputting the data; and the light receiving position data, the bending angle data and The propulsion distance data is taken in, and the amount of horizontal deviation of the current target surface with respect to the reference line of the excavator is calculated from the light receiving position data between when the target surface was a predetermined distance in front of the target surface and now. The horizontal inclination of the rear hull of the excavator with respect to the reference line is calculated from the difference in the amount of horizontal deviation with respect to the reference line of the excavator. The horizontal inclination of the front hull with respect to the reference line, the bending angle data, the horizontal inclination of the rear hull of the excavator with respect to the reference line, and the amount of horizontal deviation of the current target surface with respect to the reference line of the excavator. an arithmetic processing unit that calculates the amount of horizontal deviation of the direction correcting unit at the tip of the front hull of the excavator from the reference line; and a horizontal inclination of the front hull of the excavator with respect to the reference line and the direction correcting unit. 1. A position and orientation measuring device for a small-diameter excavator, comprising: a display section that displays an amount of horizontal deviation with respect to a reference line. 2. The position of the small-diameter excavator according to claim 1, characterized in that the bent part connecting the front hull of the excavator and the rear hull of the excavator is provided at a position forward of the laser light receiving device in the excavation direction. Posture measurement device.
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH076794B2 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06160092A (en) * | 1992-11-25 | 1994-06-07 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | Small-bore excavator |
| US5757504A (en) * | 1993-12-20 | 1998-05-26 | Komatsu Ltd. | Positional measurement projecting device and mounting structure therefor |
| JP2002160756A (en) * | 2000-11-28 | 2002-06-04 | Yoshino Kogyosho Co Ltd | Container with cap |
| CN107741200A (en) * | 2017-11-15 | 2018-02-27 | 西安科技大学 | Two planar lasers for boom-type roadheader are to penetrating pose measurement system and method |
-
1989
- 1989-08-31 JP JP22304089A patent/JPH076794B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06160092A (en) * | 1992-11-25 | 1994-06-07 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | Small-bore excavator |
| US5757504A (en) * | 1993-12-20 | 1998-05-26 | Komatsu Ltd. | Positional measurement projecting device and mounting structure therefor |
| JP2002160756A (en) * | 2000-11-28 | 2002-06-04 | Yoshino Kogyosho Co Ltd | Container with cap |
| CN107741200A (en) * | 2017-11-15 | 2018-02-27 | 西安科技大学 | Two planar lasers for boom-type roadheader are to penetrating pose measurement system and method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH076794B2 (en) | 1995-01-30 |
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