JPH0549893U - Excavator - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 堀削装置において、精度よくオーガの先端部
の位置を検出し、しかも自動で方向修正を行うことを低
コストで実現し、外来光による受光素子の誤動作を押
え、外来光のある状態においても動作を可能とするこ
と。 【構成】 堀削計画線にそって照射するレーザ装置１
と、オーガの先端部に配設された位置検出センサ２と、
レーザ装置１よりのレーザスポットのずれ量を計測する
ずれ量計測手段３と、オーガの先端部の回転角を検出す
る回転角検出手段４と、レーザスポットのずれ量および
回転角より実際のずれ量を演算する実ずれ量演算手段５
と、算出された実ずれ量から最適修正方向を判断し、第
１制御手段７により自動的に方向修正の制御を行う第２
制御手段６とを具備してなる堀削装置。 (57) [Abstract] [Purpose] In an excavating device, it is possible to accurately detect the position of the tip of the auger and to automatically correct the direction at low cost, and suppress malfunction of the light receiving element due to external light. , Allow operation even in the presence of extraneous light. [Structure] Laser device 1 that irradiates along the planned excavation line
And a position detection sensor 2 arranged at the tip of the auger,
A deviation amount measuring means 3 for measuring the deviation amount of the laser spot from the laser device 1, a rotation angle detecting means 4 for detecting the rotation angle of the tip portion of the auger, a deviation amount of the laser spot and an actual deviation amount from the rotation angle. Actual deviation amount calculating means 5 for calculating
Then, the optimum correction direction is determined from the calculated actual deviation amount, and the first control means 7 automatically controls the direction correction.
An excavation device comprising a control means 6.

Description

【考案の詳細な説明】[Detailed description of the device]

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】[Industrial applications]

この考案は堀削装置、特に堀削装置用堀削方向制御装置に関するものである。 The present invention relates to an excavation device, and more particularly to an excavation direction control device for an excavation device.

【０００２】[0002]

【従来の技術】[Prior Art]

従来、堀削装置、特に堀削装置用堀削方向制御装置としては、光導管に取り付 けたターゲットにレーザ光を照射し、数１０ｍ離れた位置からトランジットによ り目測する方法（以下第１従来例という）がとられていた。 Conventionally, as an excavation device, particularly as an excavation direction control device for an excavation device, a method of irradiating a laser beam to a target attached to an optical conduit and performing a visual measurement by transit from a position several tens of meters apart (hereinafter referred to as the first The conventional example) was taken.

【０００３】 また、特開昭５７−７７７９５号公報（以下第２従来例という）には、先導管 の先端部に取り付けられてレーザ発振器から送出される平行なレーザビームを受 ける多数の受光素子がマトリックス状に配置された受光部と、この受光部からの 受光位置信号を入力とし、この受光位置信号と予め設定された初期計画位置とを 比較する信号処理部と、この信号処理部により制御される姿勢修正装置および前 記信号処理部により制御され先導管を前進または停止させる推進装置とからなる 堀削機用堀削方向制御装置が開示されている。図４は第２従来例の構成を示す構 成図である。Further, in Japanese Patent Laid-Open No. 57-77795 (hereinafter referred to as a second conventional example), a large number of light receiving elements attached to the tip of a front conduit and receiving a parallel laser beam emitted from a laser oscillator. Are arranged in a matrix, a signal processing unit that receives the light receiving position signal from this light receiving unit and compares this light receiving position signal with a preset initial planned position, and this signal processing unit controls There is disclosed an excavation direction control device for a excavation machine, which comprises an attitude correction device and a propulsion device that is controlled by the signal processing unit to advance or stop the leading conduit. FIG. 4 is a configuration diagram showing a configuration of the second conventional example.

【０００４】 また、特開昭６１−１３４４９５号公報（以下第３従来例という）には、テレ ビカメラを使用して先導管の後面部に設置したターゲットに映ったレーザービー ムをとり込み位置検出を行う自動推進方向を制御する方法（以下第３実施例とい う）が開示されている。Further, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 61-134495 (hereinafter referred to as a third conventional example) discloses a laser beam reflected on a target installed on the rear surface of the front conduit using a television camera to detect the position. A method for controlling the automatic propulsion direction (hereinafter referred to as the third embodiment) is disclosed.

【０００５】[0005]

【考案が解決しようとする課題】[Problems to be solved by the device]

しかしながら、前記第１従来例においては、測定精度が悪く、正確な測定には 熟練を要し、観測者と操作者を要し、最低２名の人員が必要であるという問題点 があった。 However, in the above-mentioned first conventional example, there is a problem that the measurement accuracy is poor and that accurate measurement requires skill, requires an observer and an operator, and requires at least two personnel.

【０００６】 また、前記第２従来例においては、受光素子をマトリック状に配置してあり、 レーザビームに対して不感の部分が生ずるのみならず、位置の検出精度も低下す る恐れがあり、さらに外来光がある場合はノイズが発生し、精確な位置検出がで きなくなる恐れがあるという問題点があった。Further, in the second conventional example, the light receiving elements are arranged in a matrix, so that not only a portion insensitive to the laser beam may occur, but also the position detection accuracy may deteriorate. Furthermore, if there is extraneous light, there is a problem that noise may occur and accurate position detection may not be possible.

【０００７】 また、前記第３従来例においては、システム形成のために、コストがかかるば かりでなく、繁雑な信号処理を必要とするという問題点があった。In addition, in the third conventional example, there is a problem that a complicated signal processing is required in addition to being costly in order to form a system.

【０００８】 この考案は上記のような問題点を解消するためになされたもので、精度よくオ ーガの先端部の位置を検出し、しかも自動で方向修正を行うことを低コストで実 現し、外来光による受光素子の誤動作を押え、外来光のある状態においても動作 を可能とすることを目的とする。The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is possible to accurately detect the position of the tip of the auger and automatically correct the direction at a low cost. The purpose is to prevent malfunction of the light receiving element due to external light and enable operation even in the presence of external light.

【０００９】[0009]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

このため、先端で堀削するオーガと、前記オーガの先端部の方向を修正するよ うに制御する第１制御手段と、を有する堀削装置において、堀削計画線にそって 照射するレーザ装置と、前記オーガの先端部に配設された位置検出センサと、前 記レーザ装置よりレーザスポットのずれ量を計測するずれ量計測手段と、前記オ ーガの先端部の回転角を検出する回転角検出手段と、前記レーザスポットのずれ 量および前記回転角より実際のずれ量を演算する実ずれ量演算手段と、算出され た実ずれ量から最適修正方向を判断し、前記第１制御手段により自動的に方向修 正の制御を行う第２制御手段と、を具備してなる堀削装置により前記問題点を解 決し、前記目的を達成しようとするものである。 Therefore, in an excavating device having an auger for excavating at the tip and first control means for controlling so as to correct the direction of the tip of the auger, a laser device for irradiating along an excavation plan line is provided. A position detection sensor provided at the tip of the auger, a deviation amount measuring unit for measuring a deviation amount of a laser spot from the laser device, and a rotation angle for detecting a rotation angle of the tip of the auger. The detection means, the actual deviation amount calculation means for calculating the actual deviation amount from the deviation amount of the laser spot and the rotation angle, the optimum correction direction is determined from the calculated actual deviation amount, and the first control means automatically determines the correction direction. The second problem is to solve the above-mentioned problems and achieve the above-mentioned object by the excavation device provided with the second control means for controlling the direction correction.

【００１０】 また、この考案の請求項２においては、位置検出センサはホトダイオードや太 陽電池等の光起電力を利用する大面積受光素子である請求項１記載の堀削装置に より前記問題点を解決し、前記目的を達成しようとするものである。Further, according to claim 2 of the present invention, the position detecting sensor is a large-area light receiving element utilizing photoelectromotive force, such as a photodiode or a solar battery, and the problem is solved by the excavating device according to claim 1. To solve the above problem and achieve the above-mentioned object.

【００１１】 また、この考案の請求項３においては、大面積受光素子の受光面に単色フィル タを付設した請求項２記載の堀削装置により前記問題点を解決し、前記目的を達 成しようとするものである。According to a third aspect of the present invention, the problem is solved by the excavating device according to the second aspect in which a monochromatic filter is attached to the light receiving surface of the large area light receiving element, and the object is achieved. It is what

【００１２】[0012]

【作用】[Action]

この考案の請求項１における堀削装置は、発光手段で堀削計画線にそって照射 し、ずれ量計測手段でオーガの先端部に配設された位置検出手段よりの光スポッ トのずれ量を計測し、回転角検出手段でオーガの先端部の回転角を検出し、実ず れ量演算手段で、光スポットのずれ量および回転角より実際のずれ量を演算し、 第２制御手段で、前記算出されたずれ量から最適修正方向を判断し、オーガの先 端部の方向を修正する第１制御手段により自動的に方向修正の制御をする。 In the excavating device according to claim 1 of the present invention, the light emitting means irradiates the excavation along the planned excavation line, and the displacement measuring means displaces the optical spot from the position detecting means arranged at the tip of the auger. Then, the rotation angle detecting means detects the rotation angle of the auger tip, and the actual deviation amount calculating means calculates the actual deviation amount from the deviation amount and the rotation angle of the light spot, and the second controlling means. The optimum correction direction is determined from the calculated shift amount, and the first correction means for correcting the direction of the front end portion of the auger automatically controls the direction correction.

【００１３】 また、この考案の請求項２における堀削装置は、請求項１における位置検出セ ンサを大面積受光素子として光起電力を利用する。Further, an excavating device according to a second aspect of the present invention uses the photoelectromotive force by using the position detecting sensor according to the first aspect as a large area light receiving element.

【００１４】 また、この考案の請求項３における堀削装置は請求項２における大面積受光素 子の受光面に付設した単色フィルタで外来光により受光素子の誤動作を押える。Further, the excavating device according to the third aspect of the present invention suppresses malfunction of the light receiving element by the external light by the monochromatic filter attached to the light receiving surface of the large area light receiving element according to the second aspect.

【００１５】[0015]

【実施例】【Example】

以下、この考案の１実施例を図面に基づいて説明する。 図１はこの考案の１実施例である堀削装置の主要構成を示す構成図、図２は図 １の位置検出センサである大面積受光素子の側断面図、図３は図２を例示した受 光素子の側断面図である。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram showing a main configuration of an excavation device which is one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a side sectional view of a large area light receiving element which is the position detection sensor of FIG. 1, and FIG. 3 exemplifies FIG. It is a sectional side view of a light receiving element.

【００１６】 図１において、１はレーザ装置であり堀削計画線にそって照射するものである 。２は位置検出センサであり、オーガの先端部に配設された例えばａ−Ｓｉ太陽 電池などで構成されている（詳細後述）。３はずれ量計測手段であり、発効手段 １よりのレーザスポットのずれ量を計測するものである。４は回転角検出手段で あり、オーガの先端部の回転角（ローリング）を検出する傾斜計等で構成されて いる。 ５は実ずれ量演算手段であり、レーザスポットのずれ量および回転角より実際 のずれ量を演算するＣＰＵ（図示せず）で構成されている。６は第２制御手段で あり、実ずれ量演算手段５で算出された実ずれ量から最適修正方向を判断し、第 １制御手段７（後述）により自動的に方向修正の制御を行うものであり、ＣＰＵ （図示せず）で構成される。７は第１制御手段であり、オーガの先端部を修正す る油圧シリンダ（図示せず）を制御するものである。In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a laser device for irradiating along a planned excavation line. Reference numeral 2 is a position detection sensor, which is composed of, for example, an a-Si solar cell or the like arranged at the tip of the auger (details will be described later). Reference numeral 3 denotes a deviation amount measuring means for measuring the deviation amount of the laser spot from the effecting means 1. Reference numeral 4 denotes a rotation angle detecting means, which is composed of an inclinometer for detecting the rotation angle (rolling) of the tip of the auger. Reference numeral 5 denotes an actual deviation amount calculating means, which is composed of a CPU (not shown) that calculates the actual deviation amount from the deviation amount and the rotation angle of the laser spot. Reference numeral 6 denotes a second control means, which determines the optimum correction direction from the actual deviation amount calculated by the actual deviation amount calculation means 5 and automatically controls the direction correction by the first control means 7 (described later). Yes, and is composed of a CPU (not shown). Reference numeral 7 denotes a first control means, which controls a hydraulic cylinder (not shown) for correcting the tip portion of the auger.

【００１７】 次に、この実施例の主要部である位置検出センサについて図２および図３を用 いて説明する。 図２において、１０はレーザ装置１（図１）よりのレーザビームを受光する受 光部、１１はガラス基板、１２は単色フィルタであり、受光部１０にガラス基板 １１を介して設け、光の干渉を利用した狭帯域干渉フィルタである。前記単色フ ィルタ１２は使用するレーザの波長に合わせて選択すればよく、その材質は誘導 体多層膜のものや、金属膜のものなどが使用できる。 なお、前記単色フィルタ１２はガラス基板１１と受光部１０の境界に設けても よい。Next, the position detection sensor, which is the main part of this embodiment, will be described with reference to FIGS. 2 and 3. In FIG. 2, 10 is a light receiving portion for receiving a laser beam from the laser device 1 (FIG. 1), 11 is a glass substrate, 12 is a monochromatic filter, and the light receiving portion 10 is provided via the glass substrate 11 to It is a narrow band interference filter that utilizes interference. The monochromatic filter 12 may be selected according to the wavelength of the laser to be used, and the material thereof may be an inductor multilayer film or a metal film. The monochromatic filter 12 may be provided at the boundary between the glass substrate 11 and the light receiving unit 10.

【００１８】 図３は図２の位置検出センサである大面積の太陽電池型受光素子を示している 。 図３において、１３はシリコンフォトダイオードであり、ＰｉＮの各層を積層 して構成されている。１４は受光素子である。FIG. 3 shows a large area solar cell type light receiving element which is the position detection sensor of FIG. In FIG. 3, reference numeral 13 denotes a silicon photodiode, which is formed by stacking layers of PiN. Reference numeral 14 is a light receiving element.

【００１９】 次に、この実施例の位置検出センサの製造とテストについて説明する。 図３において、ガラス基板１１にＰｉＮのそれぞれの層を順次積層し、ＵＶ樹 脂（紫外線架橋樹脂）で保護コートを行った電極（図示せず）を付けて位置検出 センサ２を製造した。ガラス基板の逆側の面（レーザ入射側）にＨｅ−Ｎｅレー ザ用の単色フィルタ１２を設けた（試料Ａ）。別に上記単色フィルタを設けてい ないもの（試料Ｂ）を準備した。そして、Ａ試料とＢ試料を表１に示す条件で比 較テストして表１の結果を得た。Next, manufacturing and testing of the position detection sensor of this embodiment will be described. In FIG. 3, each layer of PiN was sequentially laminated on a glass substrate 11, and an electrode (not shown) protectively coated with UV resin (ultraviolet crosslinking resin) was attached to manufacture a position detection sensor 2. A monochromatic filter 12 for He-Ne laser was provided on the opposite surface (laser incidence side) of the glass substrate (Sample A). Separately, a sample (Sample B) not provided with the monochromatic filter was prepared. Then, the sample A and the sample B were compared under the conditions shown in Table 1 to obtain the results shown in Table 1.

【００２０】[0020]

【表１】 [Table 1]

【００２１】 表１より、試料Ａでは異常がなく試料ＢではＮａランプを点灯した瞬間に位置 ずれが生じた。 この結果より位置検出センサとしては単色フィルタを付設した大面積受光素子 が最適であることがわかる。From Table 1, there is no abnormality in sample A, and in sample B, displacement occurred at the moment when the Na lamp was turned on. From this result, it is found that a large area light receiving element with a monochromatic filter is optimal for the position detection sensor.

【００２２】[0022]

【考案の効果】[Effect of the device]

以上説明したように、この考案によれば、テレビカメラを用いた従来例のよう なテレビカメラ等の高い部品を使わず、しかも画像処理のような煩雑な回路を省 けるので大幅なコストダウンが行え、省人力化も行える。 As described above, according to the present invention, a high cost component such as a TV camera unlike the conventional example using a TV camera is not used, and a complicated circuit such as image processing is omitted, so that a significant cost reduction can be achieved. It can be done and labor saving can be done.

【００２３】 また、センサの受光面に単色フィルタを設けたことにより、透過する光の波長 を限定し、他の波長の光はフィルタでカットされるので外来光があってもそのほ とんどはカットされる。従って外来光による誤検出がなくなる。Also, by providing a monochromatic filter on the light-receiving surface of the sensor, the wavelength of light that passes through is limited, and the light of other wavelengths is cut by the filter, so even if there is extraneous light, it will be Is cut. Therefore, false detection due to external light is eliminated.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】 この考案の１実施例である堀削装置の構成を
示す構成図FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of an excavation device which is an embodiment of the present invention.

【図２】 図１の位置検出センサである大面積受光素子
の側断面図FIG. 2 is a side sectional view of a large area light receiving element which is the position detection sensor of FIG.

【図３】 図２を例示した受光素子の側断面図FIG. 3 is a side sectional view of the light receiving element illustrated in FIG.

【図４】 第２従来例の堀削装置の構成を示す構成図FIG. 4 is a configuration diagram showing a configuration of an excavation device of a second conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ レーザ装置 ２ 位置検出センサ ３ ずれ量計測手段 ４ 回転角検出手段 ５ 実ずれ量演算手段 ６ 第２制御手段 ７ 第１制御手段 １０ 受光部 １１ ガラス基板 １２ 単色フィルタ １３ シリコンフォトダイオード １４ 受光素子 図中、同一符号は同一または相当部分を示す。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser device 2 Position detection sensor 3 Deviation amount measuring means 4 Rotation angle detecting means 5 Actual deviation amount calculating means 6 Second control means 7 First control means 10 Light receiving part 11 Glass substrate 12 Monochromatic filter 13 Silicon photodiode 14 Light receiving element diagram The same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項１】 先端で堀削するオーガと、 前記オーガの先端部の方向を修正するように制御する第
１制御手段と、 を有する堀削装置において、 堀削計画線にそって照射するレーザ装置と、 前記オーガの先端部に配設された位置検出センサと、 前記レーザ装置よりレーザスポットのずれ量を計測する
ずれ量計測手段と、 前記オーガの先端部の回転角を検出する回転角検出手段
と、 前記レーザスポットのずれ量および前記回転角より実際
のずれ量を演算する実ずれ量演算手段と、 算出された実ずれ量から最適修正方向を判断し、前記第
１制御手段により自動的に方向修正の制御を行う第２制
御手段と、 を具備してなることを特徴とする堀削装置。1. A laser for irradiating along an excavation plan line in an excavation device having an auger for excavating at a tip, and first control means for controlling so as to correct the direction of the tip of the auger. A device, a position detection sensor disposed at the tip of the auger, a deviation amount measuring unit that measures a deviation amount of a laser spot from the laser device, and a rotation angle detection that detects a rotation angle of the tip of the auger. Means, an actual deviation amount calculation means for calculating an actual deviation amount from the deviation amount of the laser spot and the rotation angle, an optimum correction direction is determined from the calculated actual deviation amount, and the first control means automatically determines the correction direction. And a second control means for controlling the direction correction, and an excavating device. 【請求項２】 位置検出センサはホトダイオードや太
陽電池等の光起電力を利用する大面積受光素子であるこ
とを特徴とする請求項１記載の堀削装置。2. The excavation device according to claim 1, wherein the position detection sensor is a large-area light receiving element that utilizes photovoltaic power, such as a photodiode or a solar cell. 【請求項３】 大面積受光素子の受光面に単色フィルタ
を付設したことを特徴とする請求項２記載の堀削装置。3. The excavating device according to claim 2, wherein a monochromatic filter is attached to the light receiving surface of the large area light receiving element.