JPH0424394A - トンネルの切羽面へのレーザ光照射方法及び装置 - Google Patents
トンネルの切羽面へのレーザ光照射方法及び装置Info
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- JPH0424394A JPH0424394A JP2129357A JP12935790A JPH0424394A JP H0424394 A JPH0424394 A JP H0424394A JP 2129357 A JP2129357 A JP 2129357A JP 12935790 A JP12935790 A JP 12935790A JP H0424394 A JPH0424394 A JP H0424394A
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Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
- E21D9/003—Arrangement of measuring or indicating devices for use during driving of tunnels, e.g. for guiding machines
- E21D9/004—Arrangement of measuring or indicating devices for use during driving of tunnels, e.g. for guiding machines using light beams for direction or position control
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- Lining And Supports For Tunnels (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、トンネル掘削工事を行なう際に、坑内の切羽
にレーザ光を照射し、トンネル中心線、支保工建込み線
、掘削線、さらには発破パターンなどを描くことのでき
るトンネルの切羽面へのレーザ光照射方法及び装置に関
するものである。
にレーザ光を照射し、トンネル中心線、支保工建込み線
、掘削線、さらには発破パターンなどを描くことのでき
るトンネルの切羽面へのレーザ光照射方法及び装置に関
するものである。
トンネル掘削工事の際に、その切羽の掘削断面の中心線
を出すための従来方法としては、第16図に示す切羽面
1の上に、前もって測量により求めた2点A、Bを第1
7図及び第18図に示す2本のレーザ光源2A、2Bか
らのレーザ光iを照射して印示し、これを基に寸法割り
して中心点4を求め、下げ振りを中心点4に合わせてト
ンネル中心線3を求めていた。
を出すための従来方法としては、第16図に示す切羽面
1の上に、前もって測量により求めた2点A、Bを第1
7図及び第18図に示す2本のレーザ光源2A、2Bか
らのレーザ光iを照射して印示し、これを基に寸法割り
して中心点4を求め、下げ振りを中心点4に合わせてト
ンネル中心線3を求めていた。
また、トンネル掘削時の支保工の建込み線を求めるには
、上記のトンネル掘削時の切羽面1上のレーザ光lの照
射による2点A、Bを基にし、建込み用ゲージ5を用い
て支保エフの根付は位置6を求めており、これを第19
図に示している。
、上記のトンネル掘削時の切羽面1上のレーザ光lの照
射による2点A、Bを基にし、建込み用ゲージ5を用い
て支保エフの根付は位置6を求めており、これを第19
図に示している。
一方、トンネル掘削工事において、銅製の支保工がない
断面パターンの掘削は、なんらかの手法でトンネル掘削
時の切羽面1に掘削線を表示する必要があり、その従来
方法を大別すると、ゲージ支保工による手法と、マーキ
ングによる手法がある。
断面パターンの掘削は、なんらかの手法でトンネル掘削
時の切羽面1に掘削線を表示する必要があり、その従来
方法を大別すると、ゲージ支保工による手法と、マーキ
ングによる手法がある。
そのゲージ支保工による方法は、掘削線に合致したパイ
プまたは軽量H鋼等の鋼製ゲージを製作し、これを用い
て前記第19図の支保エフの建込み位置を求めるのと同
じ方法で建込み掘削線を表示するものであり、−船釣に
掘削線が得られた後は、ゲージ支保工は取り外している
。
プまたは軽量H鋼等の鋼製ゲージを製作し、これを用い
て前記第19図の支保エフの建込み位置を求めるのと同
じ方法で建込み掘削線を表示するものであり、−船釣に
掘削線が得られた後は、ゲージ支保工は取り外している
。
また、マーキングによる手法は、第20図のトンネル中
心点10、すなわち、SLライン12とトンネル中心線
3の交点を出し、所定の半径でひも8、またはローブ、
棒等を回転させながら掘削マーキング線11を表示する
ものである。
心点10、すなわち、SLライン12とトンネル中心線
3の交点を出し、所定の半径でひも8、またはローブ、
棒等を回転させながら掘削マーキング線11を表示する
ものである。
しかしながら、上記の従来技術においては、その手法に
手間ひまを要し、作業時間が多くかかって能率が悪いと
共に、再確認したい時は、最初から同じ手順を繰り返す
必要があり、直ちには確認できないという問題がある。
手間ひまを要し、作業時間が多くかかって能率が悪いと
共に、再確認したい時は、最初から同じ手順を繰り返す
必要があり、直ちには確認できないという問題がある。
また、マーキングによる掘削線の表示手法については、
掘削線の精度が悪く、余掘りが多くなり、吹付及び覆工
コンクリート量の喰込みが大きくなるので経済的でない
という問題があった。
掘削線の精度が悪く、余掘りが多くなり、吹付及び覆工
コンクリート量の喰込みが大きくなるので経済的でない
という問題があった。
さらに、カーブ施工においては、掘削切羽面上で、トン
ネル中心線の逃げ量を別途に考慮する必要があり、作業
が複雑になるという欠点があった。
ネル中心線の逃げ量を別途に考慮する必要があり、作業
が複雑になるという欠点があった。
一方、トンネル掘削における位置出しと、余掘り防止を
目的とし、掘削断面自動照射システムと称して、レーザ
光で切羽面に掘削線を照射する装置も開発されているが
、このシステムは、坑内の天井または側面に架台を組み
、その上にレーザ発光器を搭載した2軸旋回台を設けた
ものであり、その2軸旋回台を制御して切羽面に掘削線
をレーザ光で描くようにしたものである。
目的とし、掘削断面自動照射システムと称して、レーザ
光で切羽面に掘削線を照射する装置も開発されているが
、このシステムは、坑内の天井または側面に架台を組み
、その上にレーザ発光器を搭載した2軸旋回台を設けた
ものであり、その2軸旋回台を制御して切羽面に掘削線
をレーザ光で描くようにしたものである。
しかしながら、このシステムでは、レーザ発光器自体を
2軸旋回台で旋回制御するものであるため、その制御が
複雑であり、かつその旋回台は、レーザ発光器を支持し
ながら旋回するので、その重量もかさばり、システムの
移動も容易でないという問題があった。
2軸旋回台で旋回制御するものであるため、その制御が
複雑であり、かつその旋回台は、レーザ発光器を支持し
ながら旋回するので、その重量もかさばり、システムの
移動も容易でないという問題があった。
一方、トンネル掘削時の切羽に発破をかける際には、ト
ンネル断面パターンや地山の岩質などを考慮して、発破
用の削孔位置、削孔個数、発破段数等の発破パターンを
作成し、これを基本として現場で作業員のイメージによ
る大体の位置に削孔し、発破を行なっている。
ンネル断面パターンや地山の岩質などを考慮して、発破
用の削孔位置、削孔個数、発破段数等の発破パターンを
作成し、これを基本として現場で作業員のイメージによ
る大体の位置に削孔し、発破を行なっている。
このため、計画発破パターンとは多少異なった現場状況
に見合った削孔ができる反面、余掘りゃ掘残しが発生し
、作業時間の増加や、吹付コンクリート等の喰込み量が
多くなるという問題があった。
に見合った削孔ができる反面、余掘りゃ掘残しが発生し
、作業時間の増加や、吹付コンクリート等の喰込み量が
多くなるという問題があった。
また、発破パターンの各削孔位置を座標化し、コンピュ
ータ制御を用いている無人化ロボットジャンボと称する
装置も開発されている。
ータ制御を用いている無人化ロボットジャンボと称する
装置も開発されている。
このロボットジャンボは、発破パターンをパーソナルコ
ンピュータで座標作成し、そのfEIに従って削孔機の
ビット位置が自動的に順次移動しながら削孔するもので
ある。しかしながら、岩質の状態が著しく変化する地山
に対しては人間の感覚による手法が優れており、ロボッ
トは全ての地山に対応できるものではなく、また、実際
に作業を行う坑夫にとっても、そのロボットそのものが
難かしすぎて、人的にもかなりの負担が強いられるとい
う問題がある。
ンピュータで座標作成し、そのfEIに従って削孔機の
ビット位置が自動的に順次移動しながら削孔するもので
ある。しかしながら、岩質の状態が著しく変化する地山
に対しては人間の感覚による手法が優れており、ロボッ
トは全ての地山に対応できるものではなく、また、実際
に作業を行う坑夫にとっても、そのロボットそのものが
難かしすぎて、人的にもかなりの負担が強いられるとい
う問題がある。
本発明は、前記従来の問題点を解決するためになされた
ものであり、トンネル掘削時の切羽面に掘削線などをレ
ーザ光により能率よく、しかも正確に描くことができ、
しかも比較的構造が単純で、簡便なトンネルの切羽面へ
のレーザ光照射方法及び装置を提供することを解決課題
としたものである。
ものであり、トンネル掘削時の切羽面に掘削線などをレ
ーザ光により能率よく、しかも正確に描くことができ、
しかも比較的構造が単純で、簡便なトンネルの切羽面へ
のレーザ光照射方法及び装置を提供することを解決課題
としたものである。
〔課題を解決するための手段]
上記の課題を解決するための手段として、本発明のトン
ネルの切羽面へのレーザ光照射方法は、トンネル坑内の
切羽面から所定距離離れた位置で照射されたレーザ光を
2個の反射ミラーを介して切羽面に照射すると共に、上
記2個の反射ミラーの振り角の制御により照射線を切羽
面上に描くことにより、能率よく、かつ正確にトンネル
中心線、支保工建込み線などを明示できるものである。
ネルの切羽面へのレーザ光照射方法は、トンネル坑内の
切羽面から所定距離離れた位置で照射されたレーザ光を
2個の反射ミラーを介して切羽面に照射すると共に、上
記2個の反射ミラーの振り角の制御により照射線を切羽
面上に描くことにより、能率よく、かつ正確にトンネル
中心線、支保工建込み線などを明示できるものである。
また、上記の本発明の方法を適用する装置としては、ト
ンネル坑内の切羽面に向って設けられる三脚等の架台上
に設けられるレーザ光照射器及びそのレーザ光照射器か
らのレーザ光を反射する振り角制御自在な2個の反射ミ
ラーと、その反射ミラーの振り角を制御するコントロー
ラとから構成されるものであるが、上記の三脚等の架台
は下げ振り測定可能なものとし、さらに三脚等の架台上
には、切羽面でのトンネル中心点までの距離を測定する
光波距離計などの距離測定器、そのトンネル中心点への
方位角を測定するジャイロコンパスなどの方位角測定器
、さらにレーザ光照射器の据付角度を検出するサーボ速
度計などの角度検出器を設け、これらの測定値や検出値
によりコントローラを介して反射ミラーの振り角を制御
すれば、より機能的なレーザ光照射線が得られることに
なる。
ンネル坑内の切羽面に向って設けられる三脚等の架台上
に設けられるレーザ光照射器及びそのレーザ光照射器か
らのレーザ光を反射する振り角制御自在な2個の反射ミ
ラーと、その反射ミラーの振り角を制御するコントロー
ラとから構成されるものであるが、上記の三脚等の架台
は下げ振り測定可能なものとし、さらに三脚等の架台上
には、切羽面でのトンネル中心点までの距離を測定する
光波距離計などの距離測定器、そのトンネル中心点への
方位角を測定するジャイロコンパスなどの方位角測定器
、さらにレーザ光照射器の据付角度を検出するサーボ速
度計などの角度検出器を設け、これらの測定値や検出値
によりコントローラを介して反射ミラーの振り角を制御
すれば、より機能的なレーザ光照射線が得られることに
なる。
以下図面を参照して本発明の詳細な説明するが、第1図
は本発明の方法を適用してトンネル坑内の掘削断面にレ
ーザ光を照射する装置の構成を示す側面図、第2−A図
は第1図の三脚上の機器を示す平面図、第2−B図は第
2−A図のA−A断面図である。
は本発明の方法を適用してトンネル坑内の掘削断面にレ
ーザ光を照射する装置の構成を示す側面図、第2−A図
は第1図の三脚上の機器を示す平面図、第2−B図は第
2−A図のA−A断面図である。
まず、この装置は、第1図、第2−A図及び第2−B図
に示すごとく、トンネル坑内の切羽面1に向って設けら
れる三脚等の架台13と、その三脚等の架台13上に設
けられるレーザ光照射器14、そのレーザ光照射器14
からのレーザ光!を反射する固定反射ミラー28、その
反射したレーザ光lを反射するy軸旋回用の反射ミラー
15A、その反射したレーザ光lをさらに反射する2軸
旋回用の反射ミラー15B、そして反射ミラー15A、
15Bの振り角を制御するコントローラ16とから構成
されているが、コントローラ16は反射ミラー15A、
15Bの振り角を適宜に制御して、切羽面l上に描く照
射線と、その描き方、すなわち、照射パターン、照射線
の移動、照射された像の大きさなどを決定する制御をす
るようになっており、図中で26はアンプ、27はスキ
ャナーを示し、そして三脚等の架台13には下げ振り1
8が設けられている。
に示すごとく、トンネル坑内の切羽面1に向って設けら
れる三脚等の架台13と、その三脚等の架台13上に設
けられるレーザ光照射器14、そのレーザ光照射器14
からのレーザ光!を反射する固定反射ミラー28、その
反射したレーザ光lを反射するy軸旋回用の反射ミラー
15A、その反射したレーザ光lをさらに反射する2軸
旋回用の反射ミラー15B、そして反射ミラー15A、
15Bの振り角を制御するコントローラ16とから構成
されているが、コントローラ16は反射ミラー15A、
15Bの振り角を適宜に制御して、切羽面l上に描く照
射線と、その描き方、すなわち、照射パターン、照射線
の移動、照射された像の大きさなどを決定する制御をす
るようになっており、図中で26はアンプ、27はスキ
ャナーを示し、そして三脚等の架台13には下げ振り1
8が設けられている。
なお、本実施例では、固定反射ミラー28を設けている
が、レーザ光照射器14を反射ミラー15Aに対して直
角に配置すれば、固定反射ミラー28は不要である。
が、レーザ光照射器14を反射ミラー15Aに対して直
角に配置すれば、固定反射ミラー28は不要である。
また、第2図のコントローラ16にAで示すのは、投映
パターンの、Bで示すのは映写パターンの、Cで示すの
は平行移動パターンの、Dで示すのは寸法の、Eで示す
のは入力モードの、そしてFで示すのは電源モードのそ
れぞれ選定コードであり、まず、投映パターンとして、
第3図に示す点60、直径61、半径63、半円64、
半楕円65の選定コードを有しており、半楕円について
はRz/Dyの入力による入力モードを使い、半径/直
径比を決定できるようになっている。
パターンの、Bで示すのは映写パターンの、Cで示すの
は平行移動パターンの、Dで示すのは寸法の、Eで示す
のは入力モードの、そしてFで示すのは電源モードのそ
れぞれ選定コードであり、まず、投映パターンとして、
第3図に示す点60、直径61、半径63、半円64、
半楕円65の選定コードを有しており、半楕円について
はRz/Dyの入力による入力モードを使い、半径/直
径比を決定できるようになっている。
また、映写パターンとしては、第4図に示す直線、分割
線、円弧線の選定コードを有しており、分割点について
は入力モードで4等分、8等分、18等分が選定できる
ようになっており、さらに、円弧線については入力モー
ド30″円弧線、60°円弧線のいずれかを選択し、0
°から180°内を順次映写する。
線、円弧線の選定コードを有しており、分割点について
は入力モードで4等分、8等分、18等分が選定できる
ようになっており、さらに、円弧線については入力モー
ド30″円弧線、60°円弧線のいずれかを選択し、0
°から180°内を順次映写する。
さらに、平行移動パターンは、第5図に示すy軸と2軸
子行移動コードを有しており、各々別個にあるいは同時
に平行移動が可能であり、また最初に投映した場所を0
としてその移動距離がy軸、z軸とも表示されるように
なっている。
子行移動コードを有しており、各々別個にあるいは同時
に平行移動が可能であり、また最初に投映した場所を0
としてその移動距離がy軸、z軸とも表示されるように
なっている。
なお、第5図の平行移動パターンにおける平行移動範囲
はy軸で十賭であり、z軸で十紅である。
はy軸で十賭であり、z軸で十紅である。
次に、本発明を標点照準照射法として適用した実施例の
装置の構成を第6図の平面図に示しており、第2図とほ
ぼ同様な構成からなり、同じ部品は同じ部品番号で示し
ている。
装置の構成を第6図の平面図に示しており、第2図とほ
ぼ同様な構成からなり、同じ部品は同じ部品番号で示し
ている。
すなわち、この装置もレーザ光照射器14をトランシッ
ト用の三脚等の架台13に搭載し、コントローラ16で
照射映像を制御するものであり、ピッチングローリング
計、またはサーボ加速度計19はレーザ光照射器14の
長手方向と横方向との据付は角度を検出し、コントロー
ラ16で照射映像の角度補正を行ない、レーザ光照射器
14内のy軸の反射ミラー15A、z軸の反射ミラー1
5Bの振り角を調整することにより、傾きのない所定の
照射映像をトンネルの掘削する切羽面1に得るようにし
ている。なお、ピッチングローリング計、またはサーボ
加速度計19に代えて、気泡式の水準器を設けてもよい
。
ト用の三脚等の架台13に搭載し、コントローラ16で
照射映像を制御するものであり、ピッチングローリング
計、またはサーボ加速度計19はレーザ光照射器14の
長手方向と横方向との据付は角度を検出し、コントロー
ラ16で照射映像の角度補正を行ない、レーザ光照射器
14内のy軸の反射ミラー15A、z軸の反射ミラー1
5Bの振り角を調整することにより、傾きのない所定の
照射映像をトンネルの掘削する切羽面1に得るようにし
ている。なお、ピッチングローリング計、またはサーボ
加速度計19に代えて、気泡式の水準器を設けてもよい
。
さらに、標点照準照射法のトンネル掘削の切羽面1への
照射手法は次の通りである。
照射手法は次の通りである。
また、第7図において、切羽面1のトンネル中心点Co
、すなわち、SLライン12と下げ振り中心線3との交
点を測量により求め印示する。
、すなわち、SLライン12と下げ振り中心線3との交
点を測量により求め印示する。
次に、上記レーザ光照射装置を坑内に設置し、投映パタ
ーンの点投映をトンネル中心点Coと合致させる。そし
て、レーザ光照射器工4からトンネル中心線までの距離
Bc及びトンネルの切羽面1までの距離Lc、レーザ光
照射器14とトンネル中心点Coのレベル差)1cをコ
ントローラ16に入力し、初期投映水平角θcoと初期
投映垂直角θh。
ーンの点投映をトンネル中心点Coと合致させる。そし
て、レーザ光照射器工4からトンネル中心線までの距離
Bc及びトンネルの切羽面1までの距離Lc、レーザ光
照射器14とトンネル中心点Coのレベル差)1cをコ
ントローラ16に入力し、初期投映水平角θcoと初期
投映垂直角θh。
とを記憶させる。
そして、投映パターン、映写パターン、平行移動パター
ン、寸法をコントローラ16の選定コードA、B、C,
Dから選出し、掘削する切羽面1上に所定の投映像を描
くことにより1回目の照射を完了する。
ン、寸法をコントローラ16の選定コードA、B、C,
Dから選出し、掘削する切羽面1上に所定の投映像を描
くことにより1回目の照射を完了する。
次に、2回目以降の照射を次の容量で行なうが、まず第
8図において、1回目からの掘進距離ΔLcをコントロ
ーラ16に入力することにより、初期投映水平角θco
と初期投映垂直角θhoとの差を演算し、差角分△θc
o、△θhoだけy軸の反射ミラー15A、z軸の反射
ミラー15Bをコントローラ16で制御し、新しく掘削
した切羽面IAに投映像を描く。この2回目以降の投映
方式を第8図において示し、新しい切羽面IAのトンネ
ル中心点をCnで示しており、ここで投映水平角の差は
、 θcn−θco=tan−’(Bo )−tan−
’ (”)Lc+ΔLc Lc で、投映垂直角の差は、 c θhn−θho = tan−’ ()−tan−’
(’)Lc+△Lc Lc で表わされる。
8図において、1回目からの掘進距離ΔLcをコントロ
ーラ16に入力することにより、初期投映水平角θco
と初期投映垂直角θhoとの差を演算し、差角分△θc
o、△θhoだけy軸の反射ミラー15A、z軸の反射
ミラー15Bをコントローラ16で制御し、新しく掘削
した切羽面IAに投映像を描く。この2回目以降の投映
方式を第8図において示し、新しい切羽面IAのトンネ
ル中心点をCnで示しており、ここで投映水平角の差は
、 θcn−θco=tan−’(Bo )−tan−
’ (”)Lc+ΔLc Lc で、投映垂直角の差は、 c θhn−θho = tan−’ ()−tan−’
(’)Lc+△Lc Lc で表わされる。
その後、レーザ光の識別がトンネル掘削切羽面上で可能
なまで、このような投映を続けるが、次の投映は、レー
ザ光照射器14などを移動させて前記第7図の初期から
設定をやり直す。
なまで、このような投映を続けるが、次の投映は、レー
ザ光照射器14などを移動させて前記第7図の初期から
設定をやり直す。
次に、第9図の平面図及び第10図の側面図に示すのは
、本発明を座標入力投映法に適用した実施例の装置であ
り、第1図及び第2図と同じ部品は同じ部品番号で示し
ているが、この場合、三脚等の架台13上には、ジャイ
ロコンパス20と光波距離計21とを設け、レーザ光照
射器14とトンネル掘削切羽中心点の道路座標x、y、
zの位置座標を求め、コントローラ16でy軸用の反射
ミラー15A、z軸用の反射ミラー15Bを制御するこ
とにより、自動投映するものである。
、本発明を座標入力投映法に適用した実施例の装置であ
り、第1図及び第2図と同じ部品は同じ部品番号で示し
ているが、この場合、三脚等の架台13上には、ジャイ
ロコンパス20と光波距離計21とを設け、レーザ光照
射器14とトンネル掘削切羽中心点の道路座標x、y、
zの位置座標を求め、コントローラ16でy軸用の反射
ミラー15A、z軸用の反射ミラー15Bを制御するこ
とにより、自動投映するものである。
この場合、コントローラ16は定点座標から方位と距離
によりレーザ標点座標を求め、コントローラ16にレー
ザ光照射器14のy軸の反射ミラー15A、z軸の反射
ミラー15Bの振り角を指示するものである。
によりレーザ標点座標を求め、コントローラ16にレー
ザ光照射器14のy軸の反射ミラー15A、z軸の反射
ミラー15Bの振り角を指示するものである。
なお、第10図の三脚等の架台13Aは、光波距離計2
1で実測する道路座標点で、この三脚等の架台13Aに
は反射ミラー15Dと、下げ振り18Aとが設けられて
いる。
1で実測する道路座標点で、この三脚等の架台13Aに
は反射ミラー15Dと、下げ振り18Aとが設けられて
いる。
次に、上記の座標入力投映法の各座標関係を第11図に
示しているが、図中Aは実測した既知の座標点(X+、
)’+、Z+)で、Bはレーザ光照射器14の座標点(
xi、)’z、zz)で光波距離計21の位置でもあり
、Cが設計座標点(X3.y3.Z3)の道路センター
、Dが投映中心座標点(X4.)’4−24)のトンネ
ルセンターであり、そしてfCtlは上記点CとDとの
間のトンネル方向に直角な距離である。
示しているが、図中Aは実測した既知の座標点(X+、
)’+、Z+)で、Bはレーザ光照射器14の座標点(
xi、)’z、zz)で光波距離計21の位置でもあり
、Cが設計座標点(X3.y3.Z3)の道路センター
、Dが投映中心座標点(X4.)’4−24)のトンネ
ルセンターであり、そしてfCtlは上記点CとDとの
間のトンネル方向に直角な距離である。
さらに、Nは真北(+X)、Eは真東(+y)、そして
Tはトンネル方位を示している。
Tはトンネル方位を示している。
また、座標入力投映法のトンネル掘削切羽面すなわち第
11図のD点への投映手法の手順を次の項目で説明する
。
11図のD点への投映手法の手順を次の項目で説明する
。
(LA)、 まず、任意の点、B点にレーザ光照射器
14を据え付け、A、C点の道路座標(x。
14を据え付け、A、C点の道路座標(x。
y、z)を入力する。
(IB)、 次に、A点の道路座標(X +、y+、
Z +)+光波距離計21で実測したA−B点間の距離
fan、 B点からみたA点のジャイロコンパス20
で実測した方位θAmよりB点の道路座標(Xz、)’
t、Zz)を自動演算より求める。但し、2方向はレベ
ル方向をあられし、レベル計にて実測し、手入力を行う
ものとする。
Z +)+光波距離計21で実測したA−B点間の距離
fan、 B点からみたA点のジャイロコンパス20
で実測した方位θAmよりB点の道路座標(Xz、)’
t、Zz)を自動演算より求める。但し、2方向はレベ
ル方向をあられし、レベル計にて実測し、手入力を行う
ものとする。
C点の設計道路座標(X 3+ 3’ 3+ Z 3)
+C−D点間の距離lcD、C点からみたD点の方位
θ。、よりD点の道路座標(x4゜)’ a、 Z 4
)を自動演算より求める。
+C−D点間の距離lcD、C点からみたD点の方位
θ。、よりD点の道路座標(x4゜)’ a、 Z 4
)を自動演算より求める。
B点の道路座標CXt、’jt+Zt″)とD点の道路
座標(X4. y4. Za)から、B点からみたD点
の投映平面方位θlD+長手断面投映角度θ2を自動演
算より求める。
座標(X4. y4. Za)から、B点からみたD点
の投映平面方位θlD+長手断面投映角度θ2を自動演
算より求める。
コントローラ16からθ。、θZの指令を受け、方位駆
動機でθIDを、レーザ光照射器14内の2軸反射ミラ
ー15Bで02を出し、レーザ点をD点に自動投映する
。
動機でθIDを、レーザ光照射器14内の2軸反射ミラ
ー15Bで02を出し、レーザ点をD点に自動投映する
。
(IF)、 投映パターン、映写パターン、平行移動
パターン、寸法を選定コードから選出して、掘削切羽面
上に所定の投映像を描く。
パターン、寸法を選定コードから選出して、掘削切羽面
上に所定の投映像を描く。
以上により1回目の投映が完了すると、次の(IE)。
(IC)。
(ID)。
要領で2回目以降の投映を行なう。
(2A)、 レーザ光照射器14の位置、すなわちB
点を移動させるまで、新しいC点の設計道路座標(X3
.)’3.2*)、l。、θ。、をコントローラ16で
入力するのみで投映を行なう。
点を移動させるまで、新しいC点の設計道路座標(X3
.)’3.2*)、l。、θ。、をコントローラ16で
入力するのみで投映を行なう。
(2B)、 また、レーザ光照射器14のB点を移動
させると最初の(IA)項から設定をやり直す。
させると最初の(IA)項から設定をやり直す。
次に、本発明の方法を、トンネル掘削切羽に発破をかけ
る発破用の削孔位置を示す発破パターンを投映するため
に適用した場合の実施例の装置を第12図に示しており
、第2図と同様に、レーザ光照射器14と2つの反射ミ
ラー15A、 15Bなどを、図示していない三脚等の
架台13上に取りつけると共に、パーソナルコンピュー
タ30、Ilo 31、コントローラ16を設けており
、パーソナルコンピュータ30を用いて発破パターンを
作成し、このデータをIlo 31及びコントローラ1
6に送ることにより、レーザ光照射器14からトンネル
掘削切羽面に第13図のごとき発破パターン32を映写
するものである。
る発破用の削孔位置を示す発破パターンを投映するため
に適用した場合の実施例の装置を第12図に示しており
、第2図と同様に、レーザ光照射器14と2つの反射ミ
ラー15A、 15Bなどを、図示していない三脚等の
架台13上に取りつけると共に、パーソナルコンピュー
タ30、Ilo 31、コントローラ16を設けており
、パーソナルコンピュータ30を用いて発破パターンを
作成し、このデータをIlo 31及びコントローラ1
6に送ることにより、レーザ光照射器14からトンネル
掘削切羽面に第13図のごとき発破パターン32を映写
するものである。
この場合の各削孔点33の位置は、第14図に示すごと
く、トンネル設計掘削断面の半径Rに対する半径比と回
転角θで表示される極座標であられし、投映法について
は、前記の標点照準投映法、もしくは座標入力投映法を
採用するとよい。
く、トンネル設計掘削断面の半径Rに対する半径比と回
転角θで表示される極座標であられし、投映法について
は、前記の標点照準投映法、もしくは座標入力投映法を
採用するとよい。
次に、以上に説明した本発明のトンネル掘削断面のレー
ザ光照射器装置のコントローラ16のブロックダイヤグ
ラムを第15図に示しており、コントローラ16で振り
角制御される2個の反射ミラー15A、15Bの向きを
この説明では、YとZとで説明している。
ザ光照射器装置のコントローラ16のブロックダイヤグ
ラムを第15図に示しており、コントローラ16で振り
角制御される2個の反射ミラー15A、15Bの向きを
この説明では、YとZとで説明している。
(A)まず、Yパターン発生回路41、Zパターン発生
回路47は、投映パターンのY、Z座標データを各回路
で電圧として発生させ、順次後段に出力する。
回路47は、投映パターンのY、Z座標データを各回路
で電圧として発生させ、順次後段に出力する。
(B)次に、パターン整形回路(1)42と、パターン
整形回路(It)48は、各座標データ入力信号をY、
Zの反射ミラーの駆動に必要な波形に整形する。
整形回路(It)48は、各座標データ入力信号をY、
Zの反射ミラーの駆動に必要な波形に整形する。
なお、パターン発生回路で発生させた電圧がデジタルの
場合はアナログに変換し、またパターン発生回路で発生
させた電圧がアナログの場合は波形を整形する。
場合はアナログに変換し、またパターン発生回路で発生
させた電圧がアナログの場合は波形を整形する。
(C)次に、Yレベル調整回路43と、Zレベル調整回
路49は、Y、Zレベルを手動または自動的に調整し、
各パターンの大きさを決める。
路49は、Y、Zレベルを手動または自動的に調整し、
各パターンの大きさを決める。
(D)また、Y方向移動調整回路44と、Z方向移動調
整回路50は、パターンをY、Z方向に手動または自動
的に移動させる。
整回路50は、パターンをY、Z方向に手動または自動
的に移動させる。
(E)そして、ドライバー(1)45と、ドライバー(
n)51は、Y、Zの反射ミラーを駆動するのに必要な
電力として供給するものである。
n)51は、Y、Zの反射ミラーを駆動するのに必要な
電力として供給するものである。
以上に説明した本発明のレーザ光照射方法及びその装置
を採用すれば、トンネル掘削切羽上のトンネル中心線、
支保工の建込み線、掘削線、さらには発破パターンなど
の表示が、−度の準備で長時間、例えば2週間程度にも
わたって使用できると共に、上記の各種の作業時間が短
縮でき、作業能率が著しく向上するという効果である。
を採用すれば、トンネル掘削切羽上のトンネル中心線、
支保工の建込み線、掘削線、さらには発破パターンなど
の表示が、−度の準備で長時間、例えば2週間程度にも
わたって使用できると共に、上記の各種の作業時間が短
縮でき、作業能率が著しく向上するという効果である。
また、再確認したい時に、作業の制約を受けずにいつで
も簡単にレーザ光を投映でき、掘削のチエツク機構がそ
なわることになり、さらに従来のマーキングによる掘削
線の表示手法に比較して、掘削線の精度が高く、余掘り
が少なくなり、吹付け、覆工コンクリート量の喰込みが
減少するので経済的なトンネル掘削工事ができるという
効果がある。
も簡単にレーザ光を投映でき、掘削のチエツク機構がそ
なわることになり、さらに従来のマーキングによる掘削
線の表示手法に比較して、掘削線の精度が高く、余掘り
が少なくなり、吹付け、覆工コンクリート量の喰込みが
減少するので経済的なトンネル掘削工事ができるという
効果がある。
また、カーブ施工についても、本発明を採用することで
、簡単にトンネル中心線、支保工の建込み線、そして掘
削線の表示ができ、その作業能率と精度が向上するとい
う利点がある。
、簡単にトンネル中心線、支保工の建込み線、そして掘
削線の表示ができ、その作業能率と精度が向上するとい
う利点がある。
一方、本発明を発破パターンの表示に適用した場合、計
画発破パターンと実際の地山の状況と対比しながら、削
孔位置を変更できるため、余掘りゃ掘残しが減少して、
吹付コンクリート等の喰込み量が減少するという効果が
ある。
画発破パターンと実際の地山の状況と対比しながら、削
孔位置を変更できるため、余掘りゃ掘残しが減少して、
吹付コンクリート等の喰込み量が減少するという効果が
ある。
特に、本発明では2個の反射ミラーでレーザ光をそれぞ
れ反射させ、しかもそれらの反射ミラーの振り角を制御
して照射線を切羽面に描いているので、レーザ光照射器
を旋回する場合に比べてその架台の構造が単純になると
共に、切羽面に照射する映像の応用範囲が広くなるとい
う利点を有している。
れ反射させ、しかもそれらの反射ミラーの振り角を制御
して照射線を切羽面に描いているので、レーザ光照射器
を旋回する場合に比べてその架台の構造が単純になると
共に、切羽面に照射する映像の応用範囲が広くなるとい
う利点を有している。
第1図は本発明の方法を適用してトンネル坑内の掘削断
面にレーザ光を照射する装置の構成を示す側面図、第2
−A図は第1図の三脚上の機器を示す平面図、第2−B
図は第2−A図のA−A断面図、第3図は第1図の装置
の投映パターン図、第4図は第1図の装置による映写パ
ターン図、第5図は第1図の装置による平行移動パター
ン図、第6図は本発明を標点照準照射法に適用した装置
の三脚等の架台上の機器を示す平面図、第7図は第6図
の装置による初期投映図、第8図は第6図の装置による
2回目以降の投映図、第9図は本発明を座標入力投映法
に適用した装置の三脚等の架台上の機器を示す平面図、
第10図は第9図の配置側面図、第11図は第9図の装
置による座標関係を示す図、第12図は本発明を発破パ
ターン映写用に適用した装置の三脚等の架台上の機器な
どを示す構成図、第13図は第12図の装置による発破
パターンの一映写例を示す図、第14図は第12図の装
置による削孔位置の表示法の説明図、第15図は本発明
の装置に適用されるコントローラにおけるブロックダイ
ヤグラム、第16図、第17図及び第18図は従来のト
ンネル中心線の出し方の説明図、第19図は従来の支保
工の建込み位置の出し方の説明図、第20図は従来のマ
ーキングによる掘削線の表示法の説明図である。 ■・・・切羽面、13・・・三脚等の架台、14・・・
レーザ光照射器、15A、15B・・・反射ミラー、1
6・・・コントローラ、2・・・レーザ光。 第 図 第2−A図 第2−8図 第 図 第 図 第 図 第 図 第11 図 第13図 第20図 1゜
面にレーザ光を照射する装置の構成を示す側面図、第2
−A図は第1図の三脚上の機器を示す平面図、第2−B
図は第2−A図のA−A断面図、第3図は第1図の装置
の投映パターン図、第4図は第1図の装置による映写パ
ターン図、第5図は第1図の装置による平行移動パター
ン図、第6図は本発明を標点照準照射法に適用した装置
の三脚等の架台上の機器を示す平面図、第7図は第6図
の装置による初期投映図、第8図は第6図の装置による
2回目以降の投映図、第9図は本発明を座標入力投映法
に適用した装置の三脚等の架台上の機器を示す平面図、
第10図は第9図の配置側面図、第11図は第9図の装
置による座標関係を示す図、第12図は本発明を発破パ
ターン映写用に適用した装置の三脚等の架台上の機器な
どを示す構成図、第13図は第12図の装置による発破
パターンの一映写例を示す図、第14図は第12図の装
置による削孔位置の表示法の説明図、第15図は本発明
の装置に適用されるコントローラにおけるブロックダイ
ヤグラム、第16図、第17図及び第18図は従来のト
ンネル中心線の出し方の説明図、第19図は従来の支保
工の建込み位置の出し方の説明図、第20図は従来のマ
ーキングによる掘削線の表示法の説明図である。 ■・・・切羽面、13・・・三脚等の架台、14・・・
レーザ光照射器、15A、15B・・・反射ミラー、1
6・・・コントローラ、2・・・レーザ光。 第 図 第2−A図 第2−8図 第 図 第 図 第 図 第 図 第11 図 第13図 第20図 1゜
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、トンネル坑内の切羽面から所定距離離れた位置で照
射されたレーザ光を2個の反射ミラーを介して切羽面に
照射すると共に、上記2個の反射ミラーの振り角の制御
により照射線を切羽面上に描くトンネルの切羽面へのレ
ーザ光照射方法。 2、架台上に設けられるレーザ光照射器及び該レーザ光
照射器からのレーザ光を反射する振り角制御自在な2個
の反射ミラーと、上記反射ミラーの振り角を制御するコ
ントローラとからなるトンネルの切羽面へのレーザ光照
射装置。 3、架台上に設けられるジャイロコンパスと、光波距離
計と、レーザ光照射器及び該レーザ光照射器からのレー
ザ光を反射する振り角制御自在な2個の反射ミラーと、
上記反射ミラーの振り角を制御するコントローラとから
なるトンネルの切羽面へのレーザ光照射装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2129357A JPH0424394A (ja) | 1990-05-21 | 1990-05-21 | トンネルの切羽面へのレーザ光照射方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2129357A JPH0424394A (ja) | 1990-05-21 | 1990-05-21 | トンネルの切羽面へのレーザ光照射方法及び装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0424394A true JPH0424394A (ja) | 1992-01-28 |
Family
ID=15007598
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2129357A Pending JPH0424394A (ja) | 1990-05-21 | 1990-05-21 | トンネルの切羽面へのレーザ光照射方法及び装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0424394A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101123863B1 (ko) * | 2011-09-23 | 2012-03-16 | 배재대학교 산학협력단 | 터널 막장의 불연속면 분포 조사 시스템 및 방법 |
JP2021085205A (ja) * | 2019-11-27 | 2021-06-03 | 大成建設株式会社 | 鋼製支保工建込方法 |
-
1990
- 1990-05-21 JP JP2129357A patent/JPH0424394A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101123863B1 (ko) * | 2011-09-23 | 2012-03-16 | 배재대학교 산학협력단 | 터널 막장의 불연속면 분포 조사 시스템 및 방법 |
JP2021085205A (ja) * | 2019-11-27 | 2021-06-03 | 大成建設株式会社 | 鋼製支保工建込方法 |
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