JPH1114356A - Three-dimensional position detecting method - Google Patents
Three-dimensional position detecting methodInfo
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- JPH1114356A JPH1114356A JP18027697A JP18027697A JPH1114356A JP H1114356 A JPH1114356 A JP H1114356A JP 18027697 A JP18027697 A JP 18027697A JP 18027697 A JP18027697 A JP 18027697A JP H1114356 A JPH1114356 A JP H1114356A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、地質調査、地盤改
良等の目的をもって地中を削孔して形成される開口の内
壁を内張りする部材である削孔ロッドの先端部の位置を
地上からモニタするために使用される３次元位置検出方
法の改良に関する。特に、磁性材料を使用して製造され
た地中構造物や地中設備等の影響を受けないようにし、
また、先端部の深度が深い場合にも使用を可能にする改
良に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a drilling rod which is a member for lining the inner wall of an opening formed by drilling in the ground for the purpose of geological investigation, ground improvement, etc. The present invention relates to an improvement in a three-dimensional position detection method used for monitoring. In particular, so as not to be affected by underground structures and underground facilities manufactured using magnetic materials,
In addition, the present invention relates to an improvement that enables use even when the depth of the tip is deep.
【０００２】[0002]
【従来の技術】地中を削孔して開口を形成する場合、開
口の経路を計画通りに進めるために、削孔工程の進行と
ゝもに、逐次、削孔ロッドの先端部の位置を検出し、も
し、削孔ロッドの先端部の位置が予定位置からずれてい
たときは、その都度、削孔方向を修正することが望まし
い。そのため、削孔ロッドの先端部の位置を地上からモ
ニタする方法は、特に高深度削孔工程においては、重要
である。2. Description of the Related Art When an opening is formed by drilling in the ground, the position of the tip of a drilling rod is successively changed as the drilling process proceeds in order to advance the path of the opening as planned. It is desirable to correct the drilling direction each time the position of the tip of the drilling rod is deviated from the expected position. Therefore, a method of monitoring the position of the tip of the drilling rod from the ground is important especially in a deep drilling process.
【０００３】削孔ロッドの先端部の位置を検出する方法
には、従来、磁方位センサを使用する方法と電磁波を利
用する方法とが知られている。前者にあっては、磁方位
センサを削孔ロッドの先端内部に固定しておき、予め定
められた距離削孔するたびに削孔を停止し、磁方位セン
サを使用して削孔ロッドの方位を測定して削孔ロッドの
先端部の位置を検出するものであり、後者にあっては、
電磁波を発生する手段を削孔ロッドの先端内部に固定し
ておき、予め定められた距離削孔するたびに削孔を停止
して地上において電磁波を受信し、電磁波の強度を測定
して、地中に存在する削孔ロッドの先端部の位置を検出
するものである。Conventionally, methods for detecting the position of the tip of a drilling rod include a method using a magnetic azimuth sensor and a method using an electromagnetic wave. In the former, the magnetic azimuth sensor is fixed inside the tip of the drilling rod, drilling is stopped each time drilling is performed for a predetermined distance, and the azimuth of the drilling rod is Is measured to detect the position of the tip of the drilling rod, and in the latter case,
A means for generating an electromagnetic wave is fixed inside the tip of the drilling rod, the drilling is stopped every time a predetermined distance is drilled, the electromagnetic wave is received on the ground, and the intensity of the electromagnetic wave is measured. This is for detecting the position of the tip of the drilling rod existing inside.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところで、磁方位セン
サを使用する方法にあっては、削孔ロッド先端部の近傍
に存在する地中構造物や地中設備が鉄筋コンクリート製
であってその中に磁気材料が使用されている場合やガス
・水道管等磁性材料が使用されている場合は、これらの
磁性材料の影響により誤差を生じ正しい方位の測定が行
うことができなくなり、したがって、削孔ロッドの先端
部の位置を正確に検出することができなくなるという欠
点がある。一方、電磁波センサを使用する方法にあって
は、電磁波センサが設置されている先端部が地中深くな
ると地上で受信する電磁波が弱まり計測不能に陥るとい
う欠点がある。By the way, in the method using the magnetic direction sensor, the underground structure and the underground facility existing near the tip of the drilling rod are made of reinforced concrete, and If a magnetic material is used or a magnetic material such as a gas or water pipe is used, an error occurs due to the influence of these magnetic materials, making it impossible to measure the correct orientation. However, there is a disadvantage that the position of the tip cannot be accurately detected. On the other hand, the method using the electromagnetic wave sensor has a drawback that when the tip where the electromagnetic wave sensor is installed is deep underground, the electromagnetic wave received on the ground is weakened and measurement becomes impossible.
【０００５】本発明の目的は、これらの欠点を解消する
ことにあり、削孔ロッドの先端部の近傍に磁性材料が存
在していても、削孔ロッドの先端部の位置を正確に検出
することができ、また、削孔ロッド先端部が地中深くな
っても、削孔ロッドの先端部の位置を正確に検出するこ
とができる３次元位置検出方法を提供することにある。An object of the present invention is to eliminate these drawbacks, and to accurately detect the position of the drilling rod tip even if a magnetic material is present near the tip of the drilling rod. It is another object of the present invention to provide a three-dimensional position detection method capable of accurately detecting the position of the drilling rod tip even when the drilling rod tip is deep underground.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係る３次元位置検出方法においては、磁
方位センサや電磁波を使用することなく、重力加速度の
方向を検出する加速度計を使用して重力の方向を測定
し、ストレインゲージを使用して削孔ロッドの曲がりを
測定し、レーザー発光源とＣＣＤ等の受光部との組み合
わせを使用して削孔ロッドの曲がりを測定し、アブソリ
ュート型エンコーダを使用して角位置を測定し、これら
の測定結果を使用して演算を実行して、削孔ロッド先端
部の位置検出することゝされているので、磁性材料の存
在に影響されることはなく、また、削孔ロッドが存在す
る深度が深い場合でも高精度をもって削孔ロッド先端部
の位置検出することができる。In order to achieve the above object, in a three-dimensional position detecting method according to the present invention, an accelerometer for detecting the direction of gravitational acceleration without using a magnetic azimuth sensor or an electromagnetic wave. The direction of gravity is measured using a, the bending of the drilling rod is measured using a strain gauge, and the bending of the drilling rod is measured using a combination of a laser emission source and a light receiving unit such as a CCD. , Measuring the angular position using an absolute encoder, performing calculations using these measurement results, and detecting the position of the tip of the drilling rod. In addition, even when the depth at which the drilling rod exists is deep, the position of the tip of the drilling rod can be detected with high accuracy.
【０００７】さらに具体的に言えば、管状の削孔ロッド
（１）の中心線（２）の先端から前記削孔ロッドの中心
線（２）に沿って予め定められた距離だけ手前にある基
準点に設置されている基準部（４）における前記削孔ロ
ッドの中心線（２）の方向をｚ軸とし、前記基準点を原
点とする直交座標系ｘｙｚを設定し、前記削孔ロッド
（１）の始点近傍の点を原点とし鉛直方向をＺ軸とする
固定直交座標系ＸＹＺの前記原点に前記基準点がある状
態において、前記ｚ軸の方向を該固定直交座標系ＸＹＺ
をもって表現する方向を測定し、前記先端に存在する先
端部（３）と前記基準部（４）とを繋ぎ前記先端部
（３）と前記基準部（４）とにおいて前記削孔ロッドの
中心線（２）の方向と平行することゝなる中心軸を有し
弾性体をもって形成される円筒状物体（５）の面上に設
けられ前記ｘ軸が前記円筒状物体（５）の面を貫通する
点において前記ｚ軸の方向に延在するｘ軸用ストレイン
ゲージ（５１）と前記円筒状物体（５）の面上に設けら
れ前記ｙ軸が前記円筒状物体（５）の面を貫通する点に
おいて前記ｚ軸の方向に延在するｙ軸用ストレインゲー
ジ（５２）とを使用して、または、前記先端部（３）に
設けられ前記基準部（４）に向かって前記削孔ロッドの
中心線（２）の前記先端における接線方向にレーザー光
を照射するレーザー発光源（７１）と前記基準部（４）
に設けられ前記レーザー発光源（７１）の発するレーザ
ー光を受け受光点のｘｙ座標を出力する受光部（７２）
とを使用して、前記基準点における前記削孔ロッドの中
心線（２）の接線と前記先端における前記削孔ロッドの
中心線（２）の接線とがなす削孔ロッドの曲り角度と削
孔ロッドの曲り方向とを演算し、前記基準部（４）に設
けられ前記ｘ軸方向の重力加速度の方向を検出するｘ軸
方向用加速度計（４１）と前記基準部（４）に設けられ
前記ｙ軸方向の重力加速度の方向を検出するｙ軸方向用
加速度計（４２）との組、または、前記先端部（２）に
設けられ前記ｘ軸方向の重力加速度の方向を検出するｘ
軸方向用加速度計（４１）と前記先端部（２）に設けら
れ前記ｙ軸方向の重力加速度の方向を検出するｙ軸方向
用加速度計（４２）との組により前記ｘ軸の傾斜と前記
ｙ軸の傾斜とを測定するか、または、前記基準部（４）
または前記先端部（２）に設けられ軸に重錘（８２）を
吊るし前記削孔ロッドの中心線（２）を軸として回転可
能に保持されるアブソリュート型エンコーダ（８１）に
より、前記基準部（４）または前記先端部（２）が回転
した状態における前記基準部（４）または前記先端部
（２）の角位置を測定し、前記固定座標系でをもって現
した前記削孔ロッド（１）の曲り方向を演算し、前記先
端部（４）に前記削孔ロッドの中心線（２）の方向と平
行して設けられ前記先端部（４）における前記削孔ロッ
ドの中心線（２）の方向の重力加速度の方向を検出する
先端部中心線方向用加速度計（３１）により前記先端点
における前記削孔ロッドの中心線（２）の傾斜を測定
し、前記予め定められた距離と前記各工程において測定
された前記ｚ軸の方向と前記曲り角度と前記先端部
（４）の傾斜とにより、前記削孔ロッドの中心線（２）
上に存在し前記先端と前記基準点との中間点、及び、前
記先端を前記固定座標系ＸＹＺをもって現した座標を演
算し、次いで、前記予め定められた距離の１／２の距離
だけ前記削孔ロッド（１）を歩進させて前記中間点に前
記基準点を位置させ、前記ｘ軸用ストレインゲージ（５
１）と前記ｙ軸用ストレインゲージ（５２）との組合
せ、または、前記レーザー発光源（７１）と前記受光部
（７２）との組合せを使用して、この位置における削孔
ロッドの曲り角度と曲り方向とを測定し、前記ｘ軸方向
用加速度計（４１）と前記ｙ軸方向用加速度計（４２）
とによるか、または、前記アブソリュート型エンコーダ
（８１）により、前記基準部（４）または前記先端部
（２）の回転角位置を測定し、前記固定座標系をもって
現した前記削孔ロッド（１）の曲り方向を演算し、前記
先端部中心線方向用加速度計（３１）により前記先端部
（４）の傾斜を測定し、前記予め定められた距離と前記
第５工程において求めた前記中間点と前記先端とのそれ
ぞれを前記固定座標系ＸＹＺをもって現した座標と前記
第６工程において求めた曲り角度と前記第７工程におい
て求めた前記先端部の傾斜とにより、この位置における
前記先端点を前記固定座標系ＸＹＺをもって現した座標
を演算し、以下、前記第７工程〜第１０工程を繰返し
て、前記先端の３次元位置を順次検出する工程を有する
３次元位置検出方法である。More specifically, a reference positioned a predetermined distance from the tip of the center line (2) of the tubular drilling rod (1) along the center line (2) of the drilling rod. The orthogonal coordinate system xyz with the direction of the center line (2) of the drilling rod in the reference portion (4) installed at a point as the z-axis and the reference point as the origin is set, and the drilling rod (1) is set. ), The direction of the z-axis is defined as the fixed rectangular coordinate system XYZ in a state where the reference point is at the origin of the fixed rectangular coordinate system XYZ having a point near the starting point as the origin and the vertical direction as the Z axis.
Is measured, and a tip (3) existing at the tip is connected to the reference part (4), and a center line of the drilling rod is formed at the tip (3) and the reference part (4). The x-axis is provided on the surface of a cylindrical object (5) formed of an elastic body and having a central axis that is parallel to the direction of (2), and the x-axis passes through the surface of the cylindrical object (5). A strain gauge (51) for the x-axis extending in the direction of the z-axis at a point and a point provided on the surface of the cylindrical object (5), wherein the y-axis passes through the surface of the cylindrical object (5). And a strain gauge (52) for the y-axis extending in the direction of the z-axis, or the center of the drilling rod is provided at the tip portion (3) toward the reference portion (4). Laser emission for irradiating a laser beam in the tangential direction at the tip of the line (2) Source (71) and said reference portion (4)
A light receiving section (72) for receiving a laser beam emitted from the laser light emitting source (71) and outputting xy coordinates of a light receiving point;
The bending angle and drilling of the drilling rod are defined by the tangent to the center line (2) of the drilling rod at the reference point and the tangent to the center line (2) of the drilling rod at the tip. The x-axis direction accelerometer (41) provided in the reference portion (4) for calculating the bending direction of the rod and detecting the direction of the gravitational acceleration in the x-axis direction is provided in the reference portion (4). a pair with a y-axis direction accelerometer (42) for detecting the direction of the gravitational acceleration in the y-axis direction, or x provided at the tip portion (2) for detecting the direction of the gravitational acceleration in the x-axis direction
A set of an axial accelerometer (41) and a y-axis accelerometer (42) provided at the distal end portion (2) for detecting the direction of the gravitational acceleration in the y-axis direction is used to determine the inclination of the x-axis. measuring the inclination of the y-axis or the reference part (4)
Alternatively, the reference portion (82) is provided by an absolute encoder (81) which is provided at the distal end portion (2), and which suspends a weight (82) on a shaft and is rotatably held around the center line (2) of the drilling rod. 4) Or measuring the angular position of the reference part (4) or the tip part (2) in a state where the tip part (2) is rotated, and measuring the angular position of the drilling rod (1) in the fixed coordinate system. The bending direction is calculated, and provided at the tip (4) in parallel with the direction of the center line (2) of the drilling rod. The direction of the center line (2) of the drilling rod at the tip (4). The inclination of the center line (2) of the drilling rod at the tip point is measured by a tip center line direction accelerometer (31) for detecting the direction of the gravitational acceleration, and the predetermined distance and the respective steps are measured. The direction of the z-axis measured at By the inclination of the bending angle and the tip (4), the center line of the drilling rod (2)
The intermediate point between the tip and the reference point, and the coordinates representing the tip in the fixed coordinate system XYZ are calculated, and then the cut is performed by a distance equal to a half of the predetermined distance. The hole rod (1) is advanced to position the reference point at the intermediate point, and the x-axis strain gauge (5
Using the combination of 1) and the strain gauge for y-axis (52), or the combination of the laser emission source (71) and the light receiving section (72), the bending angle of the drilling rod at this position is determined. The bending direction is measured, and the x-axis direction accelerometer (41) and the y-axis direction accelerometer (42)
Or the drilling rod (1) measured by the absolute encoder (81) to measure the rotation angle position of the reference part (4) or the tip part (2) and expressed by the fixed coordinate system. The inclination direction of the tip portion (4) is measured by the tip portion center line direction accelerometer (31), and the predetermined distance and the intermediate point obtained in the fifth step are calculated. The coordinates of the tip and the tip in the fixed coordinate system XYZ, the bending angle determined in the sixth step, and the inclination of the tip determined in the seventh step fix the tip point at this position. A three-dimensional position detecting method comprising calculating coordinates represented by a coordinate system XYZ, and thereafter, repeating the seventh to tenth steps to sequentially detect the three-dimensional position of the tip. That.
【０００８】また、前記の基準部（４）の前記のｚ軸方
向に設けられるｚ軸方向用加速度計（４３）により、前
記の基準部（４）の傾斜を測定するようにしてあると、
ｚ軸の傾斜やｘｙ平面の傾きの較正ができるので、３次
元の位置検出の精度が向上する。[0008] Further, the inclination of the reference portion (4) is measured by a z-axis direction accelerometer (43) provided in the z-axis direction of the reference portion (4).
Since the tilt of the z-axis and the tilt of the xy plane can be calibrated, the accuracy of three-dimensional position detection is improved.
【０００９】[0009]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態の２例に係る３次元位置検出方法について、
さらに、説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a three-dimensional position detecting method according to two embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
Further description will be given.
【００１０】第１実施例 図１参照 図１は本発明の実施の形態の第１実施例に係る３次元位
置検出方法を説明するために描いた図であり、円筒状物
体が削孔中の先端に位置し３次元位置検出方法の実行に
供されている状態を示す縦断面図である。図１におい
て、１は削孔ロッドであり、２は削孔ロッドの中心線で
ある。検出しようとする先端Ａと基準点Ｂとは共に削孔
ロッドの中心線２の上にあり、基準点Ｂは先端Ａから削
孔ロッドの中心線２に沿って予め定められた距離ｌだけ
削孔の開始点９に近い側にある。３は先端点Ａを含み削
孔ロッド１内に設けられた先端部である。先端部３には
先端点Ａにおける削孔ロッドの中心線２の傾斜を計測す
る加速度計３１が設置されている。４は基準点Ｂを含み
削孔ロッド１内に設けられた基準部である。直交座標ｘ
ｙｚは基準部４の上にあり、基準点Ｂを原点とし削孔ロ
ッドの中心線２の方向をｚ軸とし基準部４と共に移動す
る直交座標である。基準部４には基準部４のｘ軸（紙面
に垂直な方向）の傾斜を計測する加速度計４１と、ｙ軸
（紙面に平行でり図において上下の方向）の傾斜を計測
する加速度計４２と、ｚ軸の傾斜を計測する加速度計４
３とが設置されている。First Embodiment See FIG. 1 FIG. 1 is a view for explaining a three-dimensional position detecting method according to a first embodiment of the present invention, in which a cylindrical object is being drilled. It is a longitudinal cross-sectional view showing the state located at the tip and being used for the execution of the three-dimensional position detection method. In FIG. 1, 1 is a drilling rod and 2 is a center line of the drilling rod. The tip A to be detected and the reference point B are both on the center line 2 of the drilling rod, and the reference point B is cut by a predetermined distance l from the tip A along the center line 2 of the drilling rod. It is on the side near the starting point 9 of the hole. Reference numeral 3 denotes a tip portion including the tip point A and provided in the drilling rod 1. An accelerometer 31 for measuring the inclination of the center line 2 of the drilling rod at the distal end point A is installed at the distal end portion 3. Reference numeral 4 denotes a reference portion including the reference point B and provided in the drilling rod 1. Cartesian coordinates x
yz is an orthogonal coordinate which is on the reference portion 4 and moves with the reference portion 4 using the reference point B as the origin and the direction of the center line 2 of the drilling rod as the z-axis. The reference unit 4 includes an accelerometer 41 for measuring the inclination of the reference unit 4 on the x-axis (a direction perpendicular to the paper) and an accelerometer 42 for measuring the inclination of the y-axis (parallel to the paper and up and down in the drawing). And an accelerometer 4 for measuring the tilt of the z-axis
3 are installed.
【００１１】５は先端部３と基準部４とを結ぶ円筒状物
体であり、弾性体で形成されている。円筒状物体５の中
心軸は先端部３の近傍においては先端部３における削孔
ロッドの中心線２の方向と同一方向となり、基準部４の
近傍においては基準部４における削孔ロッドの中心線２
の方向と同一方向となるように固定されている。５１と
５２とはそれぞれｘ軸ストレイン ゲージとｙ軸ストレ
インゲージとであり、円筒状物体５の表面で先端部３と
基準部４との中間にあり、ｘ軸ストレインゲージはｘｚ
面と交差する方向に貼り付けられ、ｙ軸ストレインゲー
ジはｙｚ面と交差する方向に貼り付けられている。そし
て、それぞれｘ軸方向の伸縮とｙ軸方向の伸縮とに対応
して、すなわち、円筒状物体５の曲りに対応して、さら
に換言すると、先端Ａと基準点Ｂとの間の削孔ロッド１
の曲りに対応して、それぞれの電気抵抗の値が変化す
る。Reference numeral 5 denotes a cylindrical object connecting the tip portion 3 and the reference portion 4, and is formed of an elastic body. The center axis of the cylindrical object 5 is in the same direction as the direction of the center line 2 of the drilling rod at the tip 3 near the tip 3, and the center line of the drilling rod at the reference 4 near the reference 4. 2
Is fixed so as to be in the same direction as the direction. Reference numerals 51 and 52 denote an x-axis strain gauge and a y-axis strain gauge, respectively, which are on the surface of the cylindrical object 5 and between the tip portion 3 and the reference portion 4, and the x-axis strain gauge is xz
The y-axis strain gauge is attached in a direction intersecting the yz plane. Then, corresponding to the expansion and contraction in the x-axis direction and the expansion and contraction in the y-axis direction, ie, corresponding to the bending of the cylindrical object 5, in other words, the drilling rod between the tip A and the reference point B. 1
, The value of each electrical resistance changes.
【００１２】先端Ａの３次元位置を検出する工程を以下
に記載する。 １．削孔の初期に基準部４が地上にある状態において、
ｚ軸の方向すなわち基準点を通る削孔ロッドの中心線２
の方向を、基準点を原点とし鉛直方向をＺ軸とし地上に
固定されている固定直交座標系ＸＹＺをもって現した方
向を測定する。以下に実行する第２項と第３項との測定
は、この状態において実行する。 ２．削孔ロッド３次元曲り角度を測定する。The step of detecting the three-dimensional position of the tip A will be described below. 1. In the state where the reference part 4 is on the ground at the beginning of the drilling,
The center line 2 of the drilling rod passing through the direction of the z-axis, that is, the reference point
Is measured in a fixed orthogonal coordinate system XYZ fixed on the ground with the reference point as the origin and the vertical direction as the Z axis. The measurement of the second and third terms, which will be performed below, is performed in this state. 2. The three-dimensional bending angle of the drill rod is measured.
【００１３】ｘ軸ストレインゲージ５１を一片とするブ
リッジ回路を組み、このブリッジ回路の対角に電源を供
給し、ブリッジ回路の他の対角よりｘ軸方向の歪みに対
応する電圧を取り出す。ｙ軸ストレインゲージ５２を使
用して同様にしてｙ軸方向の歪みに対応する電圧を取り
出す。曲り角度に対する歪み電圧の関係データを対象と
する削孔ロッド１について予め実験により求めてテーブ
ルを作成しておき、これと比較することにより、ｘ軸方
向の歪み電圧よりｘ軸方向の削孔ロッドの曲り角度を知
ることができ、ｙ軸方向の歪み電圧よりｙ軸方向の削孔
ロッドの曲り角度を知ることができる。ｘ軸方向の削孔
ロッド曲り角度とｙ軸方向の削孔ロッド曲り角度とから
基準点Ｂにおける削孔ロッドの中心線の接線と先端点Ａ
における削孔ロッドの中心線との接線とがなす角度であ
る削孔ロッドの３次元曲り角度を求めることができる。
また、３次元曲りをｘｙ平面に投影したときの曲りの方
向を求めることができる。A bridge circuit including the x-axis strain gauge 51 is assembled, a power is supplied to the diagonal of the bridge circuit, and a voltage corresponding to the distortion in the x-axis direction is taken out from the other diagonal of the bridge circuit. Similarly, a voltage corresponding to the strain in the y-axis direction is extracted using the y-axis strain gauge 52. The drilling rod 1 for the drilling rod 1 for the relation data of the bending voltage with respect to the bending angle is obtained in advance by an experiment, and a table is created. The bending angle of the drilling rod in the y-axis direction can be known from the distortion voltage in the y-axis direction. From the bending angle of the drilling rod in the x-axis direction and the bending angle of the drilling rod in the y-axis direction, the tangent to the center line of the drilling rod at the reference point B and the end point A
The three-dimensional bending angle of the drilling rod, which is the angle formed by the tangent to the center line of the drilling rod in the above, can be obtained.
Further, the direction of the bend when the three-dimensional bend is projected on the xy plane can be obtained.
【００１４】図２・図３参照 図２は円筒状物体５をｘ軸方向から見た図である。ｘ軸
ストレインゲージ５１とｙ軸ストレインゲージ５２とは
図２に示す位置に貼付けられたそれぞれ４個づつのスト
レインゲージとし、ブリッジ回路を図３に示すように構
成すれば、温度特性が良く感度の高い出力を取り出すこ
とができる。 ３．３次元曲りの方向を固定座標系で現す。2 and 3 FIG. 2 is a view of the cylindrical object 5 viewed from the x-axis direction. If the x-axis strain gauge 51 and the y-axis strain gauge 52 are four strain gauges respectively attached at the positions shown in FIG. 2 and the bridge circuit is configured as shown in FIG. High output can be obtained. 3. Express the direction of the three-dimensional bending in a fixed coordinate system.
【００１５】前進期間中に基準部４がｚ軸廻りに回転し
ている。削孔を停止したときの加速度計４１が示すｘ軸
の傾斜と加速度計４２が示すｙ軸の傾斜とを測定するこ
とにより、停止したときの回転角度位置を求めることが
でき、停止したときのｘ軸の方向とｙ軸の方向とを固定
座標系で現すことができる。そこで、削孔ロッド１のｘ
軸方向曲り角度とｙ軸方向曲り角度とにより先端点Ａに
おける削孔ロッドの中心線２の方向を固定座標系で現す
ことができる。 ４．先端点Ａにおける削孔ロッドの中心線２の傾斜を測
定する。The reference portion 4 is rotating around the z-axis during the advance period. By measuring the inclination of the x-axis indicated by the accelerometer 41 when the drilling is stopped and the inclination of the y-axis indicated by the accelerometer 42, the rotation angle position at the time of stopping can be obtained. The direction of the x-axis and the direction of the y-axis can be expressed in a fixed coordinate system. Then, x of the drill rod 1
The direction of the center line 2 of the drilling rod at the tip point A can be expressed in a fixed coordinate system by the axial bending angle and the y-axis bending angle. 4. The inclination of the center line 2 of the drilling rod at the tip point A is measured.
【００１６】加速度計３１により先端点Ａにおける削孔
ロッドの中心線２の傾斜を測定する。前の工程で求めた
削孔ロッドの中心線２の方向のＺ成分と比較して、削孔
ロッドの中心線２の方向の較正ができる。 ５．削孔ロッドの中心線２において先端点Ａと基準点Ｂ
との中間の点である中間点Ｃと先端点Ａとを固定座標Ｘ
ＹＺをもって現した座標を演算する。The inclination of the center line 2 of the drilling rod at the tip point A is measured by the accelerometer 31. Compared with the Z component in the direction of the center line 2 of the drilling rod obtained in the previous step, the direction of the center line 2 of the drilling rod can be calibrated. 5. The tip point A and the reference point B on the center line 2 of the drilling rod
An intermediate point C and an end point A, which are intermediate points between
The coordinates represented by YZ are calculated.
【００１７】図４参照 図４は先端点Ａと基準点Ｂとを通る削孔ロッドの中心線
２を含む面をこの面と直交する方向から見た図である。
削孔ロッドの曲りに対し、先端点Ａと基準点Ｂとの間の
距離ｌは十分短いので、先端点Ａと基準点Ｂとを通る削
孔ロッドの中心線２は平面上にあると見做すことがで
き、中間点Ｃもこの面上にある。また、円筒状物体５の
中心軸は削孔ロッドの中心線２と合致すると見做すこと
ができる。図４において、角度θは第２工程で既に求め
てある。第１工程で測定したｚ軸の方向と線分ＢＣとの
なす角である角度δは、角度θの関数であり一義的に定
まる。FIG. 4 is a view of a plane including the center line 2 of the drilling rod passing through the tip point A and the reference point B as viewed from a direction perpendicular to this plane.
Since the distance 1 between the tip point A and the reference point B is sufficiently short with respect to the bending of the drill rod, the center line 2 of the drill rod passing through the tip point A and the reference point B is considered to be on a plane. The intermediate point C is also on this plane. Further, it can be considered that the central axis of the cylindrical object 5 coincides with the center line 2 of the drilling rod. In FIG. 4, the angle θ has already been obtained in the second step. The angle δ, which is the angle between the direction of the z-axis measured in the first step and the line segment BC, is a function of the angle θ and is uniquely determined.
【００１８】ｚ軸の方向と線分ＢＣの方向とは共に３次
元空間における方向である。曲線ＢＣと曲線ＣＡとの距
離（共にｌ／２）とｚ軸の方向と曲り角度θと先端点Ａ
における削孔ロッドの中心線２の方向（図４でｚ’で示
す）とが確定しているので、３次元空間における中間点
Ｃと先端点Ａとの位置は一義的に定まり、曲り角度と同
様に、対象とする削孔ロッド１について予め実験により
求めておきテーブルを作成して、求めることができる。 ６．次いで、削孔を行い、先端点Ａから基準点Ｂまでの
予め定められた距離ｌの１／２の距離だけ削孔ロッド１
を歩進させて中間点Ｃがあった位置に基準点Ｂを位置さ
せ先端点Ａがあった位置に中間点Ｃを位置させ、削孔を
停止する。この状態で、第７工程と第８工程と第９工程
との測定を行う。 ７．削孔ロッドの３次元曲り角度を測定する。The direction of the z-axis and the direction of the line segment BC are both directions in a three-dimensional space. The distance (both l / 2) between the curve BC and the curve CA, the direction of the z-axis, the bending angle θ, and the tip point A
, The direction of the center line 2 of the drilling rod (indicated by z ′ in FIG. 4) is determined, so that the positions of the intermediate point C and the tip point A in the three-dimensional space are uniquely determined, and the bending angle and Similarly, the target drilling rod 1 can be determined in advance by performing an experiment in advance and creating a table. 6. Next, drilling is performed, and the drilling rod 1 is moved by a distance equal to の of a predetermined distance 1 from the tip point A to the reference point B.
Is stepped, the reference point B is located at the position where the intermediate point C was, the intermediate point C is located at the position where the tip point A was, and the drilling is stopped. In this state, the measurement in the seventh step, the eighth step, and the ninth step is performed. 7. The three-dimensional bending angle of the drilling rod is measured.
【００１９】第２工程と同様にして、ｘ軸ストレインゲ
ージ５１とｙ軸ストレインゲージ５２とを使用して削孔
ロッド１の３次元曲り角度と曲り方向とを求める。 ８．３次元曲りの方向を固定座標系をもって現す。In the same manner as in the second step, the three-dimensional bending angle and the bending direction of the drill rod 1 are obtained using the x-axis strain gauge 51 and the y-axis strain gauge 52. 8. Express the direction of the three-dimensional bending in a fixed coordinate system.
【００２０】第３工程と同様にして、ｘ軸加速度計４１
とｙ軸加速度計４２とを使用して回転角度を測定し、次
に、固定座標系をもって現した先端点Ａにおける削孔ロ
ッド１の中心線２の方向を演算する。 ９．先端点Ａにおける削孔ロッドの中心線２の傾斜を測
定する。In the same manner as in the third step, the x-axis accelerometer 41
And the y-axis accelerometer 42 to measure the rotation angle, and then calculate the direction of the center line 2 of the drilling rod 1 at the tip point A expressed in a fixed coordinate system. 9. The inclination of the center line 2 of the drilling rod at the tip point A is measured.
【００２１】第４工程と同様にして、加速度計３１によ
り先端点Ａにおける削孔ロッド１の中心線２の傾斜を測
定し、固定座標系で現した３次元曲りの方向を較正す
る。 １０．先端点Ａを固定座標ＸＹＺをもって現した座標を
演算する。In the same manner as in the fourth step, the inclination of the center line 2 of the drill rod 1 at the tip point A is measured by the accelerometer 31, and the direction of the three-dimensional bending expressed in the fixed coordinate system is calibrated. 10. The coordinates representing the tip point A with the fixed coordinates XYZ are calculated.
【００２２】基準点Ｂを基点とし線分ＢＣの方向に対し
て、対象とする削孔ロッド１について予め実験的に求め
てある先端点Ａの相対座標を与えるテーブルを使用し
て、これに測定した３次元曲り角度と先端点Ａにおける
削孔ロッドの中心線２の方向とを適用し、基準点ＢのＸ
ＹＺ座標と予め定められている距離ｌとにより先端点Ａ
の固定座標ＸＹＺ系をもって現した座標を求めることが
できる。Using a table which gives the relative coordinates of the tip point A previously experimentally determined for the target drill rod 1 with respect to the direction of the line segment BC with the reference point B as the base point, measurement is performed on this. The three-dimensional bending angle and the direction of the center line 2 of the drilling rod at the tip point A are applied, and the X
The tip point A is determined by the YZ coordinates and a predetermined distance l.
The coordinates represented by the fixed coordinate XYZ system can be obtained.
【００２３】以上により、予め定められた距離の１／２
の距離だけ歩進させた位置における先端点の座標を固定
座標系を用いて現すことができた。As described above, 1/2 of the predetermined distance is obtained.
The coordinates of the tip point at the position advanced by the distance of can be represented using a fixed coordinate system.
【００２４】以下、前記の第６工程から第１０工程まで
の工程を繰り返して、基準部４を予め定められた距離の
１／２の距離づつ歩進させたときの先端点Ａを固定座標
系をもって現した座標を順次求めることができる。Hereinafter, the steps from the sixth step to the tenth step are repeated, and the tip point A when the reference part 4 is advanced by a half of a predetermined distance is defined as a fixed coordinate system. Can be sequentially obtained.
【００２５】なお、中間点Ｃの座標および先端点Ａの座
標を求めるには、削孔ロッド１を近似した計算式により
求めることもできる。Incidentally, the coordinates of the intermediate point C and the coordinates of the tip point A can also be obtained by a calculation formula approximating the drilling rod 1.
【００２６】また、基準部４にあるｚ軸の傾斜を計測す
る加速度計４３を使用し、基準点Ｂを通る削孔ロッドの
中心線２の傾斜を測定し、測定し演算して求めた傾斜と
比較して較正することにより、測定精度を上げることが
できる。Further, the inclination of the center line 2 of the drilling rod passing through the reference point B is measured by using an accelerometer 43 for measuring the inclination of the z-axis in the reference portion 4, and the measured and calculated inclination is obtained. By calibrating in comparison with, measurement accuracy can be increased.
【００２７】第１実施例に係る３次元位置検出方法にお
いては、センサは、重力方向とのなす角を測定する加速
度計とストレインゲージとのみであり、従来技術に係る
磁方位センサや電磁波を利用するセンサを使用していな
いので、ロッド先端部の近傍の地中構造物や地中設備等
に磁性材料が存在していてもその影響を受けず、削孔ロ
ッド先端部の深度が深い場合にも使用可能であり、測定
精度を工場することのできる３次元位置検出方法であ
る。In the three-dimensional position detecting method according to the first embodiment, the sensors are only an accelerometer and a strain gauge for measuring an angle formed with respect to the direction of gravity, and use a magnetic azimuth sensor or an electromagnetic wave according to the prior art. Sensor is not used, so even if magnetic material is present in the underground structure or underground equipment near the rod tip, it is not affected by the presence of the magnetic material, and when the depth of the drill rod tip is deep, This is a three-dimensional position detection method that can also be used for measuring the measurement accuracy.
【００２８】傾斜の測定と回転角度の測定などの冗長性
を持たせた測定方法は、センサの誤差により演算結果に
大きい誤差を伴う場合にこれを防止でき、測定誤差の少
ない位置検出を可能とする利点を有している。The measurement method having redundancy such as the measurement of the inclination and the measurement of the rotation angle can prevent a large error in the calculation result due to a sensor error, and can detect a position with a small measurement error. Have the advantage of
【００２９】実施例２ 実施例２は削孔ロッドの曲り角度の測定方法と基準部４
のｚ軸廻りの回転角の測定方法のみが実施例１と異な
り、これ以外の工程と測定演算とは実施例１と同様であ
る。Embodiment 2 Embodiment 2 relates to a method for measuring a bending angle of a drilled rod and a reference portion 4.
Only the method of measuring the rotation angle about the z-axis is different from that of the first embodiment, and the other steps and the measurement calculation are the same as those of the first embodiment.
【００３０】図５参照 図５は本発明の実施の形態の第２実施例に係る３次元位
置検出方法を示す縦断面図である。図５において、７１
は先端部３に設置されたレーザー発光源であり、先端点
を通る削孔ロッドの中心線２の接線方向に基準部４に向
かってレーザー光を照射する。７２は基準部４に設置さ
れたこのレーザー光を受けるＣＣＤ等からなる受光部で
あり、受光点のｘｙ座標を出力する。受光点のｘｙ座標
より削孔ロッドの曲り角度を演算することができる。FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing a three-dimensional position detecting method according to a second example of the embodiment of the present invention. In FIG. 5, 71
Is a laser emission source installed at the distal end portion 3 and irradiates a laser beam toward the reference portion 4 in a tangential direction of the center line 2 of the drilling rod passing through the distal end point. Reference numeral 72 denotes a light receiving unit, such as a CCD, which receives the laser light and is installed in the reference unit 4 and outputs xy coordinates of a light receiving point. The bending angle of the drilling rod can be calculated from the xy coordinates of the light receiving point.
【００３１】８１は基準部４に設置されたアブソリュー
ト型エンコーダであり、胴部はエンコーダ軸がｚ軸廻り
に回転し得るように固定され、エンコーダ軸には重錘８
２が吊るされている。重錘は重力の方向に常に向いてい
るから、基準部４がｚ軸廻りに回転すると、アブソリュ
ート型エンコーダの出力は回転角度位置を出力する。Numeral 81 denotes an absolute type encoder installed on the reference portion 4. The body portion is fixed so that the encoder shaft can rotate around the z-axis.
2 are suspended. Since the weight always faces in the direction of gravity, when the reference unit 4 rotates around the z-axis, the output of the absolute encoder outputs the rotation angle position.
【００３２】実施例１と同様に、先端点の３次元位置検
出が行え、地中構造物や地中設備等の影響を受けず、先
端部の深度が深い場合にも測定可能であり、測定精度を
上げることができる。そして、実施例１と同様に、測定
誤差の少ない位置検出を可能とする。In the same manner as in the first embodiment, the three-dimensional position of the tip can be detected, and the measurement can be performed even when the tip is deep without being affected by underground structures or underground facilities. Accuracy can be increased. Then, similarly to the first embodiment, position detection with a small measurement error can be performed.
【００３３】[0033]
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る３次
元位置検出方法においては、センサとして、加速度計・
ストレインゲージ・エンコーダ・ＣＣＤ等の受光部を使
用しているのみであり、加速度計を使用して重力の方向
を測定し、ストレインゲージを使用して削孔ロッドの曲
がりを測定し、アブソリュート型エンコーダを使用して
角位置を測定し、ＣＣＤ等の受光部を使用して削孔ロッ
ドの曲がりを測定し、これらの測定結果を使用して演算
を実行して、削孔ロッド先端部の位置を検出することゝ
されており、円筒状物体を歩進させて上記の工程を繰り
返し、削孔ロッド先端の３次元位置を順次検出すること
ゝされているので、磁性材料の存在に影響されることは
なく、また、削孔ロッドが存在する深度が深い場合でも
高精度をもって削孔ロッド先端部の位置検出することが
できる。As described above, in the three-dimensional position detecting method according to the present invention, an accelerometer,
Absolute encoder only measures the direction of gravity using an accelerometer, measures the bending of the drilling rod using a strain gauge, and uses only light-receiving parts such as strain gauges, encoders, and CCDs. To measure the angular position of the drilling rod, using a light-receiving part such as a CCD to measure the bending of the drilling rod, perform calculations using these measurement results, and determine the position of the tip of the drilling rod. It is said that the above process is repeated by moving the cylindrical object step by step, and the three-dimensional position of the tip of the drilling rod is sequentially detected, so that it is affected by the presence of the magnetic material. However, even when the depth at which the drilling rod exists is deep, the position of the tip of the drilling rod can be detected with high accuracy.
【００３４】また、上記の加速度計・ストレインゲージ
・エンコーダ・ＣＣＤ等の受光部は、その全てを同時に
使用することは必須ではないが、本願発明においては、
上記のセンサを敢えて重複して使用することゝされてお
り、この冗長性のため、測定値の較正を容易に実行しう
るようにされており、この点から、測定誤差を少なく
し、精度を向上しうるようにされている。Further, it is not essential to use all of the light receiving sections such as the accelerometer, the strain gauge, the encoder, the CCD, etc. at the same time.
The above-mentioned sensors are intentionally used in duplicate, and due to this redundancy, calibration of measured values can be easily performed.From this point, measurement errors are reduced and accuracy is reduced. So that it can be improved.
【図１】本発明の第１実施例に係る３次元位置検出方法
を説明するために描いた図であり、円筒状物体が削孔中
の先端に位置し３次元位置検出方法の実行に供されてい
る状態を示す縦断面図である。FIG. 1 is a drawing for explaining a three-dimensional position detecting method according to a first embodiment of the present invention, in which a cylindrical object is positioned at a tip during drilling and used for executing the three-dimensional position detecting method. It is a longitudinal cross-sectional view which shows the state performed.
【図２】本発明の第１実施例に係る３次元位置検出方法
の必須構成要素である円筒状物体をｘ軸方向から見た図
であり、その円筒状物体の上にストレインゲージが配置
されている状態を示す図である。FIG. 2 is a view of a cylindrical object, which is an essential component of the three-dimensional position detecting method according to the first embodiment of the present invention, viewed from the x-axis direction, and a strain gauge is arranged on the cylindrical object. FIG.
【図３】本発明の第１実施例に係る３次元位置検出方法
に使用されるストレインゲージブリッジ回路の接続図で
ある。FIG. 3 is a connection diagram of a strain gauge bridge circuit used in the three-dimensional position detection method according to the first embodiment of the present invention.
【図４】本発明の第１実施例に係る３次元位置検出方法
の方向演算工程を説明するために描いた図であり、先端
点と基準点とを通る削孔ロッドの中心線を含む面をこの
面と直交する方向から見た図である。FIG. 4 is a view drawn for explaining a direction calculating step of the three-dimensional position detecting method according to the first embodiment of the present invention, and is a plane including a center line of a drilling rod passing through a tip point and a reference point. FIG. 3 is a view as seen from a direction orthogonal to this plane.
【図５】本発明の第２実施例に係る３次元位置検出方法
を説明するために描いた図であり、削孔ロッドの縦断面
図である。FIG. 5 is a view for explaining a three-dimensional position detecting method according to a second embodiment of the present invention, and is a longitudinal sectional view of a drilling rod.
１ 削孔ロッド ２ 削孔ロッドの中心線 ３ 先端 ４ 基準部 ５ 円筒状物体 ９ 削孔の開始点 ３１・４１・４２・４３ 加速度計 ５１・５２ ストレインゲージ ７１ レーザー発光源 ７２ 受光部 ８１ アブソリュート型エンコーダ ８２ 重錘 Ａ 削孔ロッドの先端 Ｂ 基準点 Ｃ 中間点 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Drilling rod 2 Center line of drilling rod 3 Tip 4 Reference part 5 Cylindrical object 9 Starting point of drilling 31.41.42.43 Accelerometer 51.52 Strain gauge 71 Laser light source 72 Light receiving unit 81 Absolute type Encoder 82 Weight A Tip of drilled rod B Reference point C Intermediate point
Claims (2)
の先端から前記削孔ロッドの中心線（２）に沿って予め
定められた距離だけ手前にある基準点に設置されている
基準部（４）における前記削孔ロッドの中心線（２）の
方向をｚ軸とし、前記基準点を原点とする直交座標系ｘ
ｙｚを設定し、 前記削孔ロッド（１）の始点近傍の点を原点とし鉛直方
向をＺ軸とする固定直交座標系ＸＹＺの前記原点に前記
基準点がある状態において、前記ｚ軸の方向を該固定直
交座標系ＸＹＺをもって表現する方向を測定し、 前記先端に存在する先端部（３）と前記基準部（４）と
を繋ぎ前記先端部（３）と前記基準部（４）とにおいて
前記削孔ロッドの中心線（２）の方向と平行することゝ
なる中心軸を有し弾性体をもって形成される円筒状物体
（５）の面上に設けられ前記ｘ軸が前記円筒状物体
（５）の面を貫通する点において前記ｚ軸の方向に延在
するｘ軸用ストレインゲージ（５１）と前記円筒状物体
（５）の面上に設けられ前記ｙ軸が前記円筒状物体
（５）の面を貫通する点において前記ｚ軸の方向に延在
するｙ軸用ストレインゲージ（５２）とを使用して、ま
たは、前記先端部（３）に設けられ前記基準部（４）に
向かって前記削孔ロッドの中心線（２）の前記先端にお
ける接線方向にレーザー光を照射するレーザー発光源
（７１）と前記基準部（４）に設けられ前記レーザー発
光源（７１）の発するレーザー光を受け受光点のｘｙ座
標を出力する受光部（７２）とを使用して、前記基準点
における前記削孔ロッドの中心線（２）の接線と前記先
端における前記削孔ロッドの中心線（２）の接線とがな
す削孔ロッドの曲り角度と削孔ロッドの曲り方向とを演
算し、 前記基準部（４）に設けられ前記ｘ軸方向の重力加速度
の方向を検出するｘ軸方向用加速度計（４１）と前記基
準部（４）に設けられ前記ｙ軸方向の重力加速度の方向
を検出するｙ軸方向用加速度計（４２）との組、また
は、前記先端部（２）に設けられ前記ｘ軸方向の重力加
速度の方向を検出するｘ軸方向用加速度計（４１）と前
記先端部（２）に設けられ前記ｙ軸方向の重力加速度の
方向を検出するｙ軸方向用加速度計（４２）との組によ
り前記ｘ軸の傾斜と前記ｙ軸の傾斜とを測定するか、ま
たは、前記基準部（４）または前記先端部（２）に設け
られ軸に重錘（８２）を吊るし前記削孔ロッドの中心線
（２）を軸として回転可能に保持されるアブソリュート
型エンコーダ（８１）により、前記基準部（４）または
前記先端部（２）が回転した状態における前記基準部
（４）または前記先端部（２）の角位置を測定し、前記
固定座標系でをもって現した前記削孔ロッド（１）の曲
り方向を演算し、 前記先端部（４）に前記削孔ロッドの中心線（２）の方
向と平行して設けられ前記先端部（４）における前記削
孔ロッドの中心線（２）の方向の重力加速度の方向を検
出する先端部中心線方向用加速度計（３１）により前記
先端点における前記削孔ロッドの中心線（２）の傾斜を
測定し、 前記予め定められた距離と前記各工程において測定され
た前記ｚ軸の方向と前記曲り角度と前記先端部（４）の
傾斜とにより、前記削孔ロッドの中心線（２）上に存在
し前記先端と前記基準点との中間点、及び、前記先端を
前記固定座標系ＸＹＺをもって現した座標を演算し、 次いで、前記予め定められた距離の１／２の距離だけ前
記削孔ロッド（１）を歩進させて前記中間点に前記基準
点を位置させ、前記ｘ軸用ストレインゲージ（５１）と
前記ｙ軸用ストレインゲージ（５２）との組合せ、また
は、前記レーザー発光源（７１）と前記受光部（７２）
との組合せを使用して、この位置における削孔ロッドの
曲り角度と曲り方向とを測定し、 前記ｘ軸方向用加速度計（４１）と前記ｙ軸方向用加速
度計（４２）とによるか、または、前記アブソリュート
型エンコーダ（８１）により、前記基準部（４）または
前記先端部（２）の回転角位置を測定し、前記固定座標
系をもって現した前記削孔ロッド（１）の曲り方向を演
算し、 前記先端部中心線方向用加速度計（３１）により前記先
端部（４）の傾斜を測定し、 前記予め定められた距離と前記第５工程において求めた
前記中間点と前記先端とのそれぞれを前記固定座標系Ｘ
ＹＺをもって現した座標と前記第６工程において求めた
曲り角度と前記第７工程において求めた前記先端部の傾
斜とにより、この位置における前記先端点を前記固定座
標系ＸＹＺをもって現した座標を演算し、 以下、前記第７工程〜第１０工程を繰返して、前記先端
の３次元位置を順次検出する工程を有することを特徴と
する３次元位置検出方法。1. Center line (2) of a tubular drill rod (1)
Direction of the center line (2) of the drilling rod at a reference portion (4) installed at a reference point located a predetermined distance before the center line (2) of the drilling rod from the tip of the drilling rod Is the z-axis, and the orthogonal coordinate system x with the reference point as the origin
yz is set, and in a state where the reference point is at the origin of a fixed rectangular coordinate system XYZ having a point near the starting point of the drilling rod (1) as an origin and a vertical direction as a Z axis, the direction of the z axis is changed. A direction expressed by the fixed rectangular coordinate system XYZ is measured, and a tip (3) present at the tip is connected to the reference part (4), and the tip (3) and the reference part (4) are connected to each other. The x-axis is provided on a surface of a cylindrical object (5) having a central axis parallel to the direction of the center line (2) of the drilling rod and formed of an elastic body, and the x-axis is provided on the cylindrical object (5). ), A strain gauge (51) for the x-axis extending in the direction of the z-axis at a point penetrating the surface of the cylindrical object (5), the y-axis being provided on the surface of the cylindrical object (5). Y-axis strike extending in the z-axis direction at a point passing through A laser beam using an in-gauge (52) or in a tangential direction at the tip of the center line (2) of the drilling rod toward the reference part (4) provided at the tip (3). A laser light source (71) for irradiation and a light receiving unit (72) provided in the reference unit (4) and receiving laser light emitted from the laser light source (71) and outputting xy coordinates of a light receiving point, The bending angle and the bending direction of the drilling rod formed by the tangent to the center line (2) of the drilling rod at the reference point and the tangent to the centerline (2) of the drilling rod at the tip are formed. An x-axis direction accelerometer (41) provided in the reference section (4) for detecting the direction of the gravitational acceleration in the x-axis direction, and a gravitational acceleration in the y-axis direction provided in the reference section (4) Acceleration for y-axis direction to detect the direction of (42) or an x-axis direction accelerometer (41) provided at the tip (2) and detecting the direction of the gravitational acceleration in the x-axis direction, and the x-axis accelerometer (41) provided at the tip (2). The inclination of the x-axis and the inclination of the y-axis are measured by a set of a y-axis direction accelerometer (42) for detecting the direction of the gravitational acceleration in the y-axis direction, or the reference unit (4) or The reference portion (4) is provided by an absolute encoder (81) provided at the distal end portion (2) and suspended by a weight (82) on a shaft and rotatably held around the center line (2) of the drilling rod. ) Or measuring the angular position of the reference part (4) or the tip part (2) in a state where the tip part (2) is rotated, and bending the drilling rod (1) expressed in the fixed coordinate system. The direction is calculated, and the hole (4) A center line direction accelerometer for detecting the direction of gravitational acceleration in the direction of the center line (2) of the drilling rod at the end portion (4) provided in parallel with the direction of the center line (2) 31) measuring the inclination of the center line (2) of the drilling rod at the tip point, the predetermined distance, the direction of the z-axis measured in each step, the bending angle, and the tip portion Due to the inclination of (4), the coordinates present on the center line (2) of the drilling rod, the midpoint between the tip and the reference point, and the coordinates representing the tip in the fixed coordinate system XYZ are calculated. Next, the drilling rod (1) is moved forward by half the predetermined distance to position the reference point at the intermediate point, and the x-axis strain gauge (51) and the Set with strain gauge for y-axis (52) So, or, the laser light emitting source (71) said receiving portion (72)
The bending angle and the bending direction of the drilling rod at this position are measured by using the combination of the above-described method, and the measurement is performed by the x-axis direction accelerometer (41) and the y-axis direction accelerometer (42). Alternatively, the absolute encoder (81) measures the rotation angle position of the reference part (4) or the tip part (2), and determines the bending direction of the drilling rod (1) expressed by the fixed coordinate system. Calculating the inclination of the tip part (4) with the tip part center line direction accelerometer (31), and calculating the predetermined distance and the intermediate point and the tip part obtained in the fifth step. Each is the fixed coordinate system X
Based on the coordinates expressed in YZ, the bending angle obtained in the sixth step, and the inclination of the front end obtained in the seventh step, the coordinates expressing the front end point at this position in the fixed coordinate system XYZ are calculated. A three-dimensional position detecting method comprising the steps of: repeating the seventh to tenth steps to sequentially detect the three-dimensional position of the tip.
られるｚ軸方向用加速度計（４３）により、前記基準部
（４）の傾斜を測定することを特徴とする請求項１記載
の３次元位置検出方法。2. The tilt of the reference part (4) is measured by a z-axis direction accelerometer (43) provided in the z-axis direction of the reference part (4). Three-dimensional position detection method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18027697A JPH1114356A (en) | 1997-06-23 | 1997-06-23 | Three-dimensional position detecting method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18027697A JPH1114356A (en) | 1997-06-23 | 1997-06-23 | Three-dimensional position detecting method |
Publications (1)
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|---|---|
| JPH1114356A true JPH1114356A (en) | 1999-01-22 |
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|---|---|---|---|
| JP18027697A Pending JPH1114356A (en) | 1997-06-23 | 1997-06-23 | Three-dimensional position detecting method |
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