JPH0772690B2

JPH0772690B2 - 地中掘削機の偏位計測システム

Info

Publication number: JPH0772690B2
Application number: JP62012731A
Authority: JP
Inventors: 肇野村; 保夫梶岡
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 1987-01-22
Filing date: 1987-01-22
Publication date: 1995-08-02
Anticipated expiration: 2010-08-02
Also published as: JPS63180812A

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野」本発明は、例えば地中連続壁を構築する際に形成される
エレメント用立て杭等を形成する際に使用される地中掘
削機の偏位計測システムに関するものである。

「従来の技術」従来、この種の地中掘削機の偏位計測装置は、第５図に
示すようなものであった。図において、符号２は、地盤
Ｇ上に設置された掘削機櫓、符号１はこの掘削機櫓２か
ら懸吊されて地盤Ｇに立て杭を掘削する掘削機である。
掘削機１は一端を掘削機櫓２のベースに固定され、他端
をメインウインチ７に巻回される掘削機懸垂用ワイヤロ
ープ８により懸吊されるもので、掘削機櫓２は掘削機１
の支持、送り出し・回収を行うことができる。

掘削機櫓２の上部には傾斜計４が付設され、また、同じ
く掘削機櫓２の下部にはリール装置５が設けられてい
る。これら傾斜計４とリール装置５との間には、一端が
この傾斜計４に固定され、かつ他端の掘削機１の下部に
設けられた滑車13を介して前記リール装置５に巻回され
る計測用ワイヤ３が吊設されている。そして、掘削機１
の堀進による下方移動に伴う前記リール装置５の計測用
ワイヤ３の送り出し量により掘削機１の掘削深度を検知
するとともに、傾斜計４により計測用ワイヤ３の傾き
（掘削機１のずれ）を検知し、これらのデータから掘削
機１の偏位を検出し得るようになっている。なお、符号
６は前記リール装置５に付設され、計測用ワイヤ３の送
り出し量を計測する深度計である。

「発明が解決しようとする問題点」ところで、上記従来の地中掘削機の偏位計測装置におい
ては、掘削機１の位置ずれを検知する傾斜計４が掘削機
櫓２に、特にその上部に付設されているために、機器の
振動や風による影響、あるいは掘削穴には掘削壁面の安
定化を図るために安定液Ｌが満たされているのである
が、その安定液の補充時の水面の揺れ等の影響の受け
て、千分の一以上という精度が追及する上で正確な偏位
を得るのに支障をきたす場合があった。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、機器振
動、風等の外乱の影響を受けず掘削機の偏位をあらゆる
条件の下で高精度に検出できる、地中掘削機の偏位計測
システムの実現を目的とする。

「問題点を解決するための手段」本発明は、地上に設置した掘削機櫓から懸吊された地盤
に立て杭を掘削する地中掘削機の偏位計測システムにお
いて、一端が前記掘削機に固定されて前記掘削機櫓から
立て杭の軸方向に送り出される計測用ワイヤと、該計測
用ワイヤの送り出し量によって前記掘削機の掘削深度を
検知する深度計と、前記計測用ワイヤの鉛直方向に対す
る位置ずれを水平面内で検知する画像計測装置とを備え
るものとし、さらに、前記画像計測装置が、同一水平面
内に所定距離を隔てかつ基準点から等距離の位置に該基
準点に向けて設置された２台の撮像器と、これら２台の
撮像器により得られたデータを演算して位置ずれ量を検
出する演算処理部とからなるもの、前記画像計測装置が
地上に設置してあるものを含むものである。

「作用」計測用ワイヤの位置ずれを画像計測装置により検知する
ためワイヤに直接触れることなく非接触計測が可能とな
り、さらに、ノイズ等の外乱に対しても強いものとな
る。

しかも演算処理部で２台の撮像器それぞれから得られた
データを演算して前記計測用ワイヤの位置座標を求め、
該位置座標から前記基準点に対する位置ずれ量を検出す
ることにより、掘削機の位置修正を容易かつ正確に行う
ことが可能となる。

また、画像計測装置を地上に設置することに風または機
器振動等からの悪影響を受けるようなことがない。

「実施例」以下、本発明の実施例を第１図ないし第４図を参照しな
がら説明する。第１図は本発明を地中連続壁を構築する
際に掘削される立て杭（エレメント）掘削用の掘削機に
適用したもので、符号１で示すものが掘削機である。こ
こで第１図（ａ）は正面図、第１図（ｂ）は側面図であ
る。ちなみに掘削機１は、下部に備えられたドラムカッ
タ1aにより地盤Ｇを掘削して垂直下方に推進し、ほぼ直
方体となる掘削穴Ｈを形成することができるものであ
る。また、掘削機１はその側面に、油圧によって四方に
伸びる方向修正板1bを備えている。掘削穴Ｈには、掘削
中におけるその壁面の安定化を図るために安定液Ｌが満
たされている。安定液Ｌは掘削穴Ｈの下方形成に伴って
補充される。なお本図において、掘削機１の備える排砂
管等は簡単のため省略してある。地盤Ｇの地表には掘削
機櫓２が設置されており、前記掘削機１はこの掘削機櫓
２に、掘削機懸垂用ワイヤロープ８により懸吊支持され
ている。掘削機懸垂用ワイヤロープ８の一端は掘削機櫓
２に装備されたメインウインチ７に巻回されており、掘
削機１が堀進する際にはこのメインウインチ７から掘削
機懸垂用ワイヤロープ８を送り出し、掘削機１を回収す
る際にはそれを巻き取ることかできるようになってい
る。

掘削機１の下方両側面には、計測用ワイヤ３の一端がそ
れぞれ固定されている。計測用ワイヤ３の他端は前記掘
削機櫓２に設置されたリール装置５に巻回されていて、
このリール装置５から滑車14を介して前記掘削機櫓２の
上方まで配され、そこから前記掘削機１の固定部まで垂
下するものとなっている。この計測用ワイヤ３はたとえ
ば航空索などのような細径のもので、リール装置５によ
って掘削機１の下方堀進および上方移動に伴って送り出
し・巻き取りがなされる。リール装置５は深度系６を備
えており、計測用ワイヤ３の送り出し量による掘削機１
の掘削深度を検知できるようになっている。

掘削穴Ｈの抗口には画像計測装置９がそれぞれの計測用
ワイヤ３に対応して設置される。画像計測装置９は計測
用ワイヤ３の基準位置からのずれを検知するもので、第
２図に示すように、１基の画像計測装置９は２台の撮像
器10を備える。これらの撮像器10は同一平面内に互いに
距離ｄを隔てかつ共に計測用ワイヤ３から等距離のとこ
ろに、計測用ワイヤ３が本来あるべき基準点P₀（0,0）
を向いてセットされている。また、これら２台の撮像器
10の計測用ワイヤ３を挾んだ対向側には光源11が設けら
れていて、撮像器10の計測用ワイヤ３の位置検出がより
確実になされるようになっている。撮像器10は第３図に
示すように、レンズ15、２次元固体撮像素子（CCD等）1
6、および計測回路部17等を主たる構成要素とし、前記
撮像素子16の画素面に投影される計測用ワイヤ３の像の
座標が、計測回路部17により検出され、その検出信号s₁
が演算処理部12に送出される。これら撮像器10および演
算処理部12により前記画像計測装置９が構成されてい
る。本実施例においては計測用ワイヤ３を掘削機１の両
側に設けたものとなっているため全部で４台の前記撮像
器10が装備されているわけであるが、これら４台の撮像
器10から送出される信号s₁は、第４図のように、前記演
算処理部12に入力された後、掘削機櫓２の操作室内に設
置されたディスプレイモニター19に表示されるようにな
っている。

次に、上記の如く構成された地中掘削機の偏位計測シス
テムの作用について説明する。

掘削機１は掘削機櫓２より吊り降されて掘削を開始す
る。吊り降しはメインウインチ７が掘削機懸垂用ワイヤ
ロープ８を送り出すことにより行なわれる。また、掘削
機懸垂用ワイヤロープ８の送り出しと同時にリール装置
５により計測用ワイヤ３も繰り出される。この計測用ワ
イヤ２の繰り出し長さは、掘削機１下部のドラムカッタ
1aが掘削を開始した時点、すなわち地盤Ｇの地表面に接
した時点から前記深度計６により計測される。

掘削機１が所定ラインに沿って堀進している場合、つま
り十分なる正確さをもって垂直に下方移動している場合
に前記計測用ワイヤ３は、画像計測装置９の第２図に示
した基準点P₀に位置している。ここで、２台の撮像器10
a,10bは共にこの基準点P₀にそれぞれの光軸を向けて設
置されているものであるから、計測用ワイヤ３が基準点
P₀に位置している状態において計測用ワイヤ３は撮像器
10の撮像素子16の中心に捕らえられる。この状態が正規
の位置であるから、両撮像器10a,10bの前記計測回路部1
7が演算処理部12に検出信号s₁を送出し、計測用ワイヤ
３の定位、すなわち掘削機１の位置が正常であることを
ディスプレイモニター19に表示してオペレータに知らせ
る（第３図、第４図参照）。

もし、掘削機１が正常な位置からずれた場合には、計測
用ワイヤ３がそれに伴い基準点P₀からずれることにな
る。いま仮に、第２図のように計測用ワイヤ３が、ある
偏位点Ｐ（x,y）に位置しているものとすれば、このワ
イヤ３は２台の撮像器10a,10bに、それぞれの光軸から
ずれたところに捕えられる。いま、２台の撮像器10a,10
bのレンズ15の中心を結ぶ線をｌ、この線ｌと撮像器10
a,10bの光軸とのなす角をθ、線ｌと、偏位点Ｐ（x,y）
と撮像器10a,10bのそれぞれのレンズ中心とを結ぶ線と
がなす角をそれぞれα₁,α_２とすれば、偏位点Ｐの座標
は次式にて求められる。

偏位量が算出されたならば、前記方向修正板1bの操作に
よって計測用ワイヤ３が基準点P₀に位置するように掘削
機１を導けばよい。この操作はオペレータの手動による
ものだけではなく、計測信号に基づいた自動制御とする
こともできる。

このように、上記偏位計測システムは、計測用ワイヤ３
の位置ずれ測定装置を、ワイヤ３に直接触れることなく
非接触状態で実施できる画像計測装置とし、しかもそれ
を地上に設置したものであるから、極めて高い精度を要
求される計測装置が風または機器振動等に影響を受ける
ようなことがない上に、ノイズ等の外乱に対して強いも
のとなっている。また、計測用ワイヤ３は、その一端が
掘削機１の下部に固定されたものとなっているために、
ワイヤ３がダブルにならず一本（一箇所に付）で済み機
構が単純となると共に、掘削機１側の滑車、つまり第５
図に示した前記滑車13が不要となり、従来、小石等がこ
の滑車にはまり込んで滑車が動かなくなりワイヤが切断
するといった故障が生ずることがあったがその心配がな
い。

「発明の効果」以上説明したとおり、本発明は、地上に設置した掘削機
櫓から懸吊されて地盤に立て杭を掘削する地中掘削機の
偏位計測システムにおいて、一端が前記掘削機に固定さ
れて前記掘削機櫓から立て杭の軸方向に送り出される計
測用ワイヤと、該計測用ワイヤの送り出し量によって前
記掘削機の掘削深度を検知する深度計と、前記計測用ワ
イヤの鉛直方向に対する位置ずれを水平面内で検知する
画像計測装置とを備え、前記画像計測装置は、同一水平
面内に所定距離を隔て、かつ基準点から等距離の位置に
該基準点に向けて設置された２台の撮像器と、これら２
台の撮像器それぞれから得られたデータを演算して前記
計測用ワイヤの位置座標を求め、該位置座標から前記基
準点に対する位置ずれ量を検出する演算処理部とからな
るものとしたので、計測用ワイヤの吊設構造が単純なも
のとなって故障要因を削除すると共に、計測用ワイヤの
位置ずれ測定をワイヤに非接触で実現できるため、ノイ
ズ等外乱に影響されることなく高精度計測を行うことが
でき、また、演算処理部で２台の撮像器それぞれから得
られたデータを演算して前記計測用ワイヤの位置座標を
求め、該位置座標から前記基準点に対する位置ずれ量を
検出することにより、この位置ずれ量に基づいて、掘削
機の位置修正を容易かつ正確に行うことができる、等の
優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の実施例を示すもので、第
１図（ａ）は本発明に係る偏位計測システムの全体構成
を掘削機１および掘削機櫓２等と共に示す正面図、第１
図（ｂ）は第１図（ａ）の側面図、第２図は画像計測装
置を構成する撮像器10を説明する上面図、第３図は画像
計測装置の概略図、第４図は撮像器10の検出信号の送出
系の構成を示すブロック図。第５図は従来例を示す側面
図である。１……掘削機、２……掘削機櫓、３……計測用ワイヤ、
６……深度計、８……掘削機懸垂用ワイヤロープ、９…
…画像計測装置、10……撮像器、12……演算処理部、Ｇ
……地盤、Ｈ……掘削穴、P₀……基準点。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】地上に設置した掘削機櫓から懸吊されて地
盤に立て杭を掘削する地中掘削機の偏位計測システムに
おいて、一端が前記掘削機に固定されて前記掘削機櫓か
ら立て杭の軸方向に送り出される計測用ワイヤと、該計
測用ワイヤの送り出し量によって前記掘削機の掘削深度
を検知する深度計と、前記計測用ワイヤの鉛直方向に対
する位置ずれを水平面内で検知する画像計測装置とを備
え、前記画像計測装置は、同一水平面内に所定距離を隔
て、かつ基準点から等距離の位置に該基準点に向けて設
置された２台の撮像器と、これら２台の撮像器それぞれ
から得られたデータを演算して前記計測用ワイヤの位置
座標を求め、該位置座標から前記基準点に対する位置ず
れ量を検出する演算処理部とからなることを特徴とする
地中掘削機の偏位計測システム。
【請求項２】前記画像計測装置は、地上に設置してある
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の地中掘削
機の偏位計測システム。