TWI228162B - A guide method for guiding a device that is designed to insert elements into the ground in order to make a structure, and a device for inserting at least one element into the ground using such a guide method - Google Patents

Description

1228162 A7 ^^ B7 五、發明説明（j ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明係有關一種導引方法，用以導引一設計成可將 元件***地面以形成一構造體之裝置，及特別有關一種導 引方法，用以導引一可***基板以建造鐵路軌道之裝置（ 此裝置係如歐洲專利申請案EP 0 803 609所揭示的類型）， ***裝置可將基板以精確度小於1公厘之情形下***混凝土 的特定位置。本發明亦有關一種採用此導引方法將元件插 入地面之裝置。 在習知用以將基板***混凝土中使鐵路軌道可快速且 低成本地製造的裝置中，爲增進效率，該基板***裝置本 身需精確的定位，俾爲各基板取得一精確位置。迄至本發 明提出之前，該基板***裝置係與現場導軌配合使用，其 中先相對於固定的參考點，將該現場導軌沿鐵軌將跟隨之 路徑安裝，再藉勘測來決定，及充當一參考點以定位該基 板***裝置。‘ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 然而，沿鐵軌路徑預先置放現場導軌的缺點係耗工及 耗時，因而會大幅拖慢鐵軌的建構時間。此外，爲能精確 的定位該***裝置，需將支撐該等現場導軌的地面適當的 加以穩定，以防止該等導軌受到該***裝置用來界定其位 置之方位點的壓力下而移動。此外，在該現場進行的工作 會有意外的移置導軌之虞。 本發明之目的旨在克服上述習知技藝的缺點，依據本 發明的導引方法，可使得用以將元件***地面的***裝置 以精確且快速的定位，且該方法容易實行且成本低廉。 本發明提供一種導引方法，用以導引一設計成可將元 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -4 - 1228162 /ΚΊ B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（2 ) 件***地面以形成一構造體之裝置，該方法包括以下步驟 •建立地形點並決定X、Y、Z參考框中之這些點的座標 ， •放置測量站於鄰接構造體的位置並參考一個或更多地 形點決定測量站的X、Y、Z位置； •藉由測量站決定用於將元件***地面及測量站之*** 裝置之間的距離及角度； •藉由被測量出之距離及角度及測量站之已知位置來計 算***裝置的位置；及 移動***裝置使得元件以元件被***地面之給定位置 對準於***軸上。 特殊實施例中，本發明之導引方法可包括以下一個或 更多單獨或任何可技術結合的特色： •測量站包括一種藉由與被***元件攜帶之反射器共同 運作之雷射的光測量方法； •測量係沿構造體被執行於被分配之各種參考點，且當 ***裝置前進時，測量站係被放置於藉由測量站獲得之最 大化計算精度的測量點； •兩連續測量點之間的距離範圍從50公尺至100公尺以 獲得測量被***地面之元件位置時小於1公厘的精確度； •***裝置的移動係藉由被連接至車輛上電腦之車輛上 控制器來控制，做爲各時點被測量站傳送至電腦之距離及 指向資料的功能，以座標被儲存於電腦記憶體中之給定位 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ； -5- 1228162 A7 ____B7 五、發明説明（q ) 〇 置將被***裝置支撐元件實際帶入對準***軸； •***裝置包括一個支撐元件的支臂，該支臂係沿著三 個彼此正交的軸被轉換及旋轉，該支臂之移動係被電腦控 制以給定位置將元件精確地帶入對準***軸；及 •該構造體爲鐵軌，且元件爲被設計支撐鐵軌的基板， 該基板係於其設立前被***混凝土厚板。 本發明亦提供一種用於將至少一元件***地面的*** 裝置，該裝置可執行上述導引方法，且被具體呈現爲其包 括至少一個被設計用來反射來自測量站之發射，且可促使 反射器及測量站間之距離及角度被精確決定的反射器。 特殊實施例中，用於將元件***地面之本發明的*** 裝置可包括以下一個或更多單獨或任何可技術結合的特色 •該裝置包括一個被變換及旋轉驅動於三個互相正交之 軸上的支臂，該支臂可支撐被預期***地面的元件，且包 括使支臂及被***地面之元件的三維度位置可藉由測量站 得知的反射器。 • s亥裝置包括驅動及/或可操縱輪子或履帶車軌道以構成 可自動移動的車輛，車輛底盤本身被裝配一個反射器； •該車輛包括一電腦，可接收來自測量站之資訊，並計 算車輛及支臂的位置，此電腦可傳送訊號至控制器以控制 車輛及支臂的移動，使此元件***地面的預定位置。 •該兀件係爲被設計用來支撑鐡軌的基板，該基板於其 設立前被***混凝土厚板。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨0X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -6- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1228162 A7 _______B7五、發明説明（/ ) 4 / 本發明之目標、特色及優點在參考附圖閱讀以下被給 予不受限案例之本發明實施例的說明後會較了解，其中： 圖1爲使用先前技術之導引方法用來***被預期支撐 鐵軌之***裝置的區段略圖； 圖2爲使用本發明特殊實施例之導引方法用來***基 板之***裝置的透視圖； 圖3爲來自圖2之基板***裝置的彎曲略圖； 圖4爲圖2之基板***裝置之連結支臂的詳細圖；及 圖5顯示可被用來製造鐵軌的基板案例。 符號說明 1、11 車輛 2 基板 3 測量站 5 支臂 6 致動器 7 反射器 8 測量點 9 無線電發送器 10 混凝土厚板 12 導軌 13 輪子 21 平板 22 扣件 23 基栓 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ^^1.

、1T 線 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 1228162 A7 ____B7 _ 五、發明説明（「） 〇 3〇 接收器 31 電腦 爲使圖示更易了解，僅了解本發明所需之這些元件被 顯示出。 圖1顯示一依據先前技術之用於傳送被導引入位置之 基板***裝置的車輛1 1，該裝置於混凝土設立前位於軌道 厚板1 0之上。圖1中，用於沿鐵軌路徑***基板之車輛11 係藉由被放置混凝土厚板1 〇任一側及當做定位車輛11之 參考的兩現場導軌1 2來導引。基板***車輛11被裝配一 用來固定車輛11於軌道1 2上的輪子1 3，該輪子可承受導 軌1 2之一的上表面及當做沿***軸Z的參考，且由於兩固 定輪子1 3側面承受第二導軌1 2之任一側，使得車輛1 1可 被參考於垂直***軸Z的X、Y平面。 此導引方法於過長及謹慎操作期間具有需現場導軌被 預先放置定位的缺點，其相當程度地減緩建構鐵軌的進行 速度。 圖2及3顯示一用於***基板2的***裝置1，該裝置 係藉由本發明之導引方法的特殊實施而沿鐵軌路徑被導引 〇 圖2中，用於***基板2的***裝置係由被裝設於其 中兩個爲操縱輪且兩個爲驅動輪之四輪上的車輛1構成， 其可促使車輛1沿被給予方向自動移動。車輛1包括一後 面，其被裝配一被轉換及旋轉驅動於三個正交軸X、γ及z 的支臂5，且被提供一可達成精確放置的機構。 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

、1T 線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -8- 1228162 A7 B7 五、發明説明（6) 獨自顯示於圖4之支臂5 —般係爲Η型，且支撐具有各 用於***被固定至其端之剛鑄造混凝土厚板的基板2於其 底部之兩個致動器6,該兩個基板2被支臂5以彼此相隔一 對應被裝設軌距的距離來固定。支臂5被裝配兩個永久測 量相對軸X及Υ之支臂5之指向的角度指示器（無圖示）。 自行被顯示於圖5中之基板2之一係爲傳統類型且包 括一由如鑄造鐵之堅固物質製成的平板2 1，及兩個各包含 一藉由螺帽使鐵軌被固定於基板2之螺桿的扣件22。基板 2亦包括兩個通常爲圓柱狀之基栓23，可確保混凝土被設 立時，該基板本身被保持於混凝土厚板1 〇中。 圖4中，支臂5之後面包括三個被設計與被裝設於將 被裝設之鐵軌旁邊的測量站一起操作的反射器7。反射器7 亦被裝設於車輛1的頂部。 被放置鐵軌路徑旁邊之測量站3係被裝設於垂直測量 點8上的三腳架。該測量站3包括一個距離測量雷射裝置 ，被裝配一個光發射器及一個光接收器，可使被支臂5及 車輛1支撑之測量站及反射器7組間之距離及角度被非常 精確地了解。例如，被使用之測量雷射裝置係爲參考文獻 TC/TCA 2003下之Leica所售的裝置。 測量站3亦包括一個無線電發送器9，其可傳送測量雷 射裝置於各時刻測量的結果至車輛1所支撑的接收器3 0。 車輛1之接收器3 0係被連接至車輛1上的電腦3 1，該電腦 3 1可從被測量站3傳送之資訊及來自測量點8之已知位置 來計算支臂5的三維度（3D)精確位置。該電腦31係被連接 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -9- 1228162 A7 B7 五、發明説明（7) 至可控制支臂5及致動器6之移動的控制器（無圖示），且亦 可控制使車輛***縱及移動的馬達。 導引基板***裝置的導引方法係被敘述如下。 圖3中，***基板2之前，約50公尺至100公尺間隔 之複數個測量點係沿鐵軌路徑被依序決定，而該點被標示 爲8 〇 基板2被***之日，***車輛係被帶至混凝土厚板1 〇 已被最新撥灑且尙未被設置的軌道部份。從此車輛1之起 始位置’測量站3具有優點地被放置於具有車輛1後面， 且特別是支臂5及車輛1之反射器7之直接觀察的最近觀 察點8。測量站3係以非常精確方式藉由垂直放置測量站3 在點8之上而定位於點8，且測量站3之X、Y、Z座標係 藉由一棒測量測量站3及點8之間的垂直距離來決定。本 發明之另一個實施方法中，測量站3可替代地被放置於接 近鐵軌之任何點且具有反射器7之直接觀察，且測量站3 之X、Y、Z座標接著藉由使用測量站觀看各種已知的觀察 點及從被測量角度及距離決定測量站3之精確位置來決定 〇 一旦測量站3之位置已知，距離測量雷射裝置係被指 向車輛1之後面使其可測量其本身及各反射器7，特別是被 放置車輛1頂部上之反射器7之間的距離及角度。 測量結果立即被無線電從發送器9傳送至被放置車輛1 上之電腦3 1，此電腦接著從被測量站3傳送之資料及從測 量站3之已知位置來計算車輛1的精確3維度（3D)位置。 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -10- 1228162 A7 B7 五、發明説明（8 ) 因爲基板2被***點的精確座標已預先被儲存於電腦 3 1的記憶體中，所以電腦3 1可從該點及從被該站測量之車 輛1位置來計算支臂5及下一個基板2被***之間的距離 ，該支臂接著位於靜止位置，其可從此位置移動若干公分 且具有六個自由度軸。從此距離，電腦3 1可傳送訊號至可 控制驅動及可操縱輪的控制器，以便沿軌軸放置車輛1直 到保持其靜止位置中之靜態的連結支臂5被實際帶至基板2 理論上被***的點。自然地，由於車輛1之傳輸鬆散，因 此車輛相對軌道的放置並不非常精確，也就是其精確至約1 公分內。 一旦車輛1停止於該位置，則電腦3 1可從被測量站3 傳送之資料來驗證支臂5的三維度位置，並傳送訊號至控 制器以六個自由度軸控制連結支臂5，以便將支臂5所支撑 之基板2帶入對準基板2之理想***點，且以非常好之精 確度如此做。致動器6接著遵循專利申請書EP 0 803 609 敘述之方法致動以使基板2***軟混凝土 10。 一旦兩基板2被***，支臂5則被返回其靜止位置且 電腦3 1搜尋新基板2被***之下一點的座標。將車輛1帶 入對準該新點之方法係類似上述者。 爲了維持導引基板***車輛1的充分精確性來獲得定 位基板之小於1公厘的精確度，測量站3係通常被改變至 最靠近車輛1且具有此組反射器7之直接觀察的觀察點8。 該導引方法具有操作非常快速及實施低成本的優點， 僅需每50公尺至1 〇〇公尺設立觀察點及設立測量站於基板 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) _«1 訂 經濟部智慧財產局g(工消費合作社印製 -11 - 1228162 A7 ___ _B7 五、發明説明（Ω ) 9 被***之日。此外，該導引方法具有不用基板***裝置及 被使用之參考框間之直接接觸的優點，因此可消除被基板 ***裝置產生於參考框的物理壓力。 自然地，本發明不限於僅由案例敘述及顯示的實施例 〇 因此，案例說明一種用於將基板***混凝土厚板的插 入裝置，但本發明之導引方法可同樣適用於導引一種用於 ***製造構造體所需之任何元件的***裝置。 未顯示的變化實施例中，***裝置可被裝配取代輪子 之履帶軌或任何其他可促使***裝置移動的裝置。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慈財產局员工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2IOX297公釐） -12-

Claims (1)

1228162 A8 B8 C8 __ D8 六、申請專利範圍， (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1. 一種導引方法，用以導引一設計成可將元件（2)*** 地面以形成一構造體之裝置（1 )，該方法之特徵在於其包 括以下步驟： •建立地形點（8)，並決定X、γ、z參考框中之這些點 (8)的座標； •放置測量站（3)於鄰接構造體的位置，並參考一個或 更多地形點（8)以決定該測量站（3)的X、γ、z位置； •藉由該測量站（3 )，決定該***裝置（1)及該測量站（3) 之間的距離及角度； •藉由被測量出之距離及測量站（3)之已知位置，來計 算裝置（1)的位置； •移動***裝置（1)，使得該元件（2)以元件被***地面 之給定位置對準於***軸上。 2. 如申請專利範圍第1項之用於導引一***裝置（1)的 導引方法，其中該測量站（3)包括一種藉由與元件（2)之插 入裝置（1)所支撑之反射器（7)共同運作之雷射的光測量方 法。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 3·如申請專利範圍第1項之用於導引一***裝置（1)的 導引方法，其中測量係沿構造體被執行於各種參考點（8) ’且當***裝置（1)前進時，測量站（3)係被放置於藉由測 量站（3)獲得之最大化計算精度的測量點（8)。 4.如申請專利範圍第3項之用於導引一***裝置（1)的 導引方法，其中兩連續測量點（8)之間的距離範圍從50公 尺至100公尺以獲得測量元件（2)位置時小於1公厘的精 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -13- 1228162 A8 B8 C8 D8 夂、申請專利範圍 2 確度。 5 ·如申請專利範圍第丨項之用於導引一***裝置（丨）的 導引方法’其中***裝置（1)的移動係藉由被連接至該裝 置上電腦（3 1)之該裝置上控制器來控制，做爲各時點被測 量站傳送至電腦（3 1)之距離及指向資料的功能，以座標被 儲存於電腦（3 1)記憶體中之給定位置將***裝置（1)支撐之 該元件（2)實際帶入對準***軸。 6 ·如申請專利範圍第1項之用於導引一***裝置（丨）的 導引方法’其中g亥***裝置（1)包括一個支撐該元件（2)的 支臂（5 )，該支臂（5)係沿著三個彼此正交的軸被驅動轉換 及旋轉，該支臂（5)之移動係被電腦（31)控制將元件精確地 帶入對準具有給定位置之***軸。 7. 如申請專利範圍第1至6項中任一項之用於導引一 ***裝置（1)的導引方法，其中該構造體爲鐵軌，且其中 該元件（2)爲被設計支撐鐵軌的基板，該基板（2)係於其設 立前被***混凝土厚板（10)。 8. —種用以將至少一元件***地面之***裝置（1 )，該 裝置可實施申請專利範圍第1至7項中任一項的導引方法 ，其特徵爲其包括一個被變換及旋轉驅動於三個互相正交 之軸上的支臂（5)，該支臂（5)可支撐被預期***地面的元 件（2)，且包括使該支臂（5)及該元件（2)的三維度位置可藉 由測量站（3)得知的反射器（7)。 9. 如申請專利範圍第8項的***裝置（1 )，其中該*** 裝置包括驅動及/或可操縱輪子或履帶車軌道以構成可自 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -14- ABCD 1228162 六、申請專利範圍 3 動移動的車輛（1 )，該車輛（1)底盤本身被裝配一個反射器 (7)。 1 〇·如申請專利範圍第8項的***裝置（丨），其中該插 入裝置包括一個電腦（31)，可接收來自測量站（3)之資訊及 計算該車輛（1)及該支臂（5)的位置，該電腦（3丨）可傳送訊 號至控制器以控制該車輛（1)及該支臂（5)的移動，使該元 件（2)被***地面的預定位置。 1 1。如申請專利範圍第8至1 0項中任一項的***裝置 (1) ’其中該元件（2)爲被設計支撐鐵軌的基板，該基板（2) 係於其設立前被***混凝土厚板（丨〇)。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 f 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -15-