掘削孔曲がり度測定装置及びそれを用いた掘削孔曲がり度測定方法
【課題】口径が比較的小径で、曲がりがあるために見通しができない形状の掘削孔の曲がり度を、掘削孔の内部環境による影響を受けることなく、しかも、手間を要することなく、簡便に正確な測定ができる掘削孔の曲がり度測定装置及びそれを用いた掘削孔の曲がり度測定方法を提供する。
【解決手段】掘削孔内に挿入されて掘削孔の曲がり度に応じて曲がり可能にされた内部空洞の筒体２０と、この筒体２０の一端部側に配置されて筒体２０の他端部側に向けてレーザー光を照射するレーザー発光部２２と、筒体２０の他端部側に設置されてレーザー発光部２２からのレーザー光が照射されるスクリーン２４と、スクリーン２４よりも他端部側に配置されてスクリーン２４を撮像する撮像手段２６と、撮像手段２６の撮像データを伝送する伝送手段２８と、伝送された撮像データに基づいて筒体２０先端の位置ずれを算出する制御装置とを有する。
【解決手段】掘削孔内に挿入されて掘削孔の曲がり度に応じて曲がり可能にされた内部空洞の筒体２０と、この筒体２０の一端部側に配置されて筒体２０の他端部側に向けてレーザー光を照射するレーザー発光部２２と、筒体２０の他端部側に設置されてレーザー発光部２２からのレーザー光が照射されるスクリーン２４と、スクリーン２４よりも他端部側に配置されてスクリーン２４を撮像する撮像手段２６と、撮像手段２６の撮像データを伝送する伝送手段２８と、伝送された撮像データに基づいて筒体２０先端の位置ずれを算出する制御装置とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、掘削孔曲がり度測定装置及びそれを用いた掘削孔曲がり度測定方法に関し、特に、比較的小口径の掘削孔に用いるに適した掘削孔曲がり度測定装置及びそれを用いた掘削孔曲がり度測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、トンネル工事において掘削精度の測定にレーザーを用いることが知られており、このようなレーザーを用いた測定はトンネルの径が大きければ人力によって行うことができるが、トンネルの径が小さくなったり、小径の掘削孔の測定には適用できないものであった。
【０００３】
特に、山岳トンネルのＡＧＦ工法においては、掘削機により切羽に小径の掘削孔を掘削し、そこに鋼管等を挿入して注入材を注入することでトンネルの安定を図るようにしているが、この際の掘削孔に曲がりが生じていると、均一な注入材の注入では有効な注入効果が得られないことがあるが、このような小径の掘削孔の曲がり度を測定するものが存在しないのが現状である。
【０００４】
なお、ボーリング孔の曲がりを測定するものとしては、例えば特許文献１に示すような提案もなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１４５３８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような特許文献１に示すようなボーリング孔の曲がりを測定するものにあっては、保護ケースの水準器を用いて口元管の傾斜角を測定し、その測定値をゼロ較正データとし、また、装置本体をボーリング口元管からボーリング孔に挿入し、装置本体の送出量を一定としたり、送り出し手段によって制御したりすることで、この送出量によってボーリング孔の長さ方向での装置挿入位置を設定したりする必要があり、煩雑な手間を要するものである。
【０００７】
本発明の目的は、口径が比較的小径で、曲がりがあるために見通しができない形状の掘削孔の曲がり度を、掘削孔の内部環境による影響を受けることなく、しかも、手間を要することなく、簡便に正確な測定ができる掘削孔の曲がり度測定装置及びそれを用いた掘削孔の曲がり度測定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するため、本発明の掘削孔曲がり度測定装置は、掘削孔内に挿入されて掘削孔の曲がり度に応じて曲がり可能にされた内部空洞の筒体と、この筒体の一端部側に配置されて前記筒体の他端部側に向けてレーザー光を照射するレーザー発光部と、前記筒体の他端部側に設置されて前記レーザー発光部からのレーザー光が照射されるスクリーンと、前記スクリーンよりも他端部側に配置されて前記スクリーンを撮像する撮像手段と、前記撮像手段の撮像データを伝送する伝送手段と、前記伝送された撮像データに基づいて前記筒体先端の位置ずれを算出する算出手段とを有することを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、筒体内にレーザー発光部と、スクリーンと、撮像手段とを設けることにより、レーザー光の照射されたスクリーンを撮像手段で撮像し、その撮像データを伝送手段により算出手段に伝送して、算出手段でその撮像データに基づいて筒体先端位置の位置ずれを算出することで、口径が比較的小径で、曲がりがあるために見通しができない形状の掘削孔の曲がり度を、手間をようすることなく簡便かつ正確に測定することができる。
【００１０】
また、装置は筒体にて覆われているので、掘削孔の内部環境による影響を受けることなく、しかも、測定方向（鉛直方向、水平方向等）にも制限を受けることなく確実に測定をすることができる。
【００１１】
本発明においては、所定長さの前記筒体と、レーザー発光部と、スクリーンと、撮像手段と、伝送手段とを測定ユニットとし、この測定ユニットを複数連結して前記掘削穴内に挿入され、各測定ユニットの伝送手段にて各測定ユニットの撮像データを前記算出手段に伝送するようにすることができる。
【００１２】
このような構成とすることにより、複数の測定ユニットを連結して掘削孔内に挿入し、各測定ユニットの測定結果を算出手段にて算出することで、掘削孔の途中の曲がり度などの曲がり度の経過を含めた全体の複雑な曲がり度を曲がりの方向に制限されることなく、確実に測定することができる。
【００１３】
本発明においては、前記レーザー発光部は、前記スクリーンの異なる位置にレーザー光を照射可能に複数設けられ、各レーザー発光部から照射位置を変化させてレーザー光を前記スクリーンに照射可能とされているようにすることができる。
【００１４】
このような構成とすることにより、筒体の曲がり度が大きく、レーザー光の一部がスクリーンに到達できない場合でも、複数のレーザー発光部から発光位置を変化させて発光させることで、スクリーンへの照射範囲を拡大して、確実な測定を行うことが可能となる。
【００１５】
この場合、前記複数のレーザー発光部は、中心位置に配設されたレーザー発光部と、その中心位置のレーザー発光部の周囲に配設された複数のレーザー発光部とを有するものとすることができる。
【００１６】
このような構成とすることにより、中心位置のレーザー発光部の周囲に配設された複数のレーザー発光部により、発光位置を変化させて発光させることで、スクリーンへの照射範囲を拡大することができる。
【００１７】
本発明においては、前記算出手段は、前記撮像データからレーザー光の照射中心位置を算出する中心位置算出手段を有するようにすることができる。
【００１８】
このような構成とすることにより、中心位置算出手段を用いて画像処理によりレーザー光の照射中心位置を算出することで、より正確な曲がり度を測定することが可能となる。
【００１９】
本発明の掘削孔曲がり度測定方法は、前述のいずれかに記載の掘削孔曲がり度測定装置を用いた掘削孔曲がり度測定方法であって、
前記筒体を一端部側を手前にして前記掘削孔に挿入する工程と、
前記レーザー発光部より前記スクリーンにレーザー光を照射する工程と、
前記レーザー光の照射された前記スクリーンを前記撮像手段にて撮像する工程と、
前記撮像手段にて撮像された撮像データを伝送手段を介して前記算出手段に伝送する工程と、
前記算出手段にて、伝送された前記撮像データに基づいて前記筒体先端の位置ずれを算出する工程と、
を含むことを特徴とする。
【００２０】
本発明によれば、レーザー光の照射されたスクリーンを撮像手段で撮像し、その撮像データを伝送手段により算出手段に伝送して、算出手段でその撮像データに基づいて筒体先端位置の位置ずれを算出することで、口径が比較的小径で、曲がりがあるために見通しができない形状の掘削孔の曲がり度を、手間を要することなく簡便かつ正確に測定することができる。
【００２１】
また、装置は筒体にて覆われているので、掘削孔の内部環境による影響を受けることなく、しかも、測定方向（鉛直方向、水平方向等）にも制限を受けることなく確実に測定をすることができる。
【００２２】
本発明においては、所定長さの前記筒体と、レーザー発光部と、スクリーンと、撮像手段と、伝送手段とを測定ユニットとし、
この測定ユニットを複数連結して前記掘削穴内に挿入する工程と、
各測定ユニットの伝送手段にて各測定ユニットの撮像データを前記算出手段に伝送する工程と、
各測定ユニットからの撮像データに基づいて前記算出手段により先端の測定ユニットの筒体先端の位置ずれを算出する工程と、
を含むようにすることができる。
【００２３】
このような構成とすることにより、複数の測定ユニットを連結して掘削孔内に挿入し、各測定ユニットの測定結果を算出手段にて算出することで、掘削孔の途中の曲がり度などの曲がり度の経過を含めた全体の複雑な曲がり度を曲がりの方向に制限されることなく、確実に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施の形態にかかる掘削孔曲がり度測定装置の要部透視状態斜視図である。
【図２】（Ａ）は図１のＡ点の正面図、（Ｂ）図１のＢ点の正面図、（Ｃ）は図１のＣ点の正面図である。
【図３】本発明の一実施の形態にかかる掘削孔曲がり度測定装置の全体概略図である。
【図４】（Ａ）は図３のモニタの測定結果画面、（Ｂ）は図３のモニタのトンネル横断面方向における注入結果シミュレーション画面、（Ｃ）は図３のトンネル縦断面方向における注入結果シミュレーション画面である。
【図５】（Ａ）は図４（Ａ）の撮像画面及びトンネル縦断方向の曲がり度画面の一部拡大図、（Ｂ）は図４（Ａ）のトンネル横断方向の曲がり度画面の一部拡大図である。
【図６】筒体の曲がり度が大きい場合のレーザー光の照射範囲拡大状態を示す説明図である。
【図７】撮像データからレーザー光の照射中心位置を算出する状態を示す説明図である。
【図８】（Ａ）は筒体のねじれ時における撮像データの補正前の状態を示す説明図、（Ｂ）はその補正後の状態を示す説明図である。
【図９】本発明の他の実施の形態にかかる掘削孔曲がり度測定装置の部分断面図である。
【図１０】図９の掘削孔曲がり度測定装置を用いて掘削孔の曲がり度を測定する状態を示す説明図である。
【図１１】図１０における各位置のずれ量を算出するための計算式である。
【図１２】指定計測範囲最大でずれた場合の最大ずれ量の計算結果を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２６】
図１〜図８は、本発明の一実施の形態にかかる掘削孔曲がり度測定装置を示す図である。
【００２７】
図３は、本実施の形態にかかる掘削孔曲がり度測定装置の全体概略図で、図１は、その要部透視状態斜視図である。
【００２８】
この掘削孔曲がり度測定装置１０は、例えば、図３に示すように、山岳トンネルのＡＧＦ工法において、トンネル１２の切羽１４に注入材を注入するための掘削孔１６を掘削した際に、その掘削孔１６の曲がり度を測定して、その曲がり度に応じて注入材の注入量を制御することで、注入効果を高めようとするもので、複数の測定ユニット１８を有している。
【００２９】
各測定ユニット１８は、図１に示すように、筒体２０と、レーザー発光部２２と、スクリーン２４と、撮像手段２６と、伝送手段２８とを有し、この伝送手段２８が外部の制御装置３０と接続されるようになっている。
【００３０】
筒体２０は、掘削孔１６内に挿入されて掘削孔１６の曲がり度に応じて曲がり可能にされた内部空洞のものとされている。
【００３１】
また、この筒体２０は、例えば、掘削孔１６の口径に対応して外径が７０ｍｍ程度の断面円形のものとされている。
【００３２】
さらに、測定ユニット１８の長さが３ｍ程度とされ、長さ１２ｍ程度の掘削孔１６である場合に、掘削孔１６内に筒体２０が長手方向に４本挿入しうるようにされている。
【００３３】
また、筒体２０の材質は、掘削孔１６の曲がり度に応じて曲がり可能なものであれば、塩化ビニルあるいは鉄製その他のものが採用できる。
【００３４】
レーザー発光部２２は、筒体２０の一端部側に配置されて筒体２０の他端部側に向けてレーザー光３０を照射するもので、図２（Ａ）に示すように、断面円形の筒体２０の中心位置に１個、その周囲に等間隔で８個、合計９個設けられるようになっている。
【００３５】
また、各レーザー発光部２２は、例えば半導体レーザー発振装置にて構成されている。
【００３６】
さらに、各レーザー発光部２２は、図示せぬ接続ラインを介して図３に示す制御装置３０と接続されるとともに、電源ラインを介して電源と接続され、制御装置３０によって各レーザー発光部２２からのレーザー光の照射が制御されるようになっている。
【００３７】
スクリーン２４は、筒体２０の他端部側に設置されてレーザー発光部２２からのレーザー光がレーザー発光部２２と同一の配列パターンで照射されるようになっている。
【００３８】
また、このスクリーン２４は、半透明の材料で形成され、照射されたレーザー光が裏面側に映し出されるようになっている。
【００３９】
撮像手段２６は、スクリーン２４よりも他端部側に配置されて、レーザー光が照射されたスクリーン２４の裏面側を撮像するようになっている。
【００４０】
この撮像手段２６としては、例えばＣＣＤカメラが用いられるようになっている。
【００４１】
伝送手段２８は、撮像手段２６で撮像した撮像データを伝送ライン３２を介して制御装置３０に伝送するようになっている。
【００４２】
この伝送手段２８には、図示せぬ電源ラインを介して電源が供給されるようになっている。
【００４３】
制御装置３０は、パーソナルコンピュータ等から構成され、撮像手段２６より伝送された撮像データに基づいて筒体２０先端の位置ずれを算出する算出手段として機能する。
【００４４】
また、制御装置３０は、図示せぬが各レーザー発光部２２に接続され、各レーザー発光部２２からのレーザー光の照射を制御するとともに、撮像手段２６の撮像制御を行うようになっている。
【００４５】
例えば、制御装置３０が最初の測定ユニット１８の図２（Ａ）に示す中心位置のレーザー発光部２２からレーザー光を照射させ、そのレーザー光が同図（Ｂ）に示すスクリーン２４の中心位置Ｐ１に照射されると、レーザー光が照射されたスクリーン２４を撮像手段２６が撮像し、伝送手段２８がその撮像データを制御装置３０に伝送する。
【００４６】
制御装置３０は、その撮像データに基づいて最初の測定ユニット１８の先端の位置ずれ０を算出する。
【００４７】
次に、第２の測定ユニット１８の中心位置のレーザー発光部２２からレーザー光を照射させ、そのレーザー光が同図（Ｃ）に示すスクリーン２４のずれ位置Ｐ２に照射されると、レーザー光が照射されたスクリーン２４を撮像手段２６が撮像し、伝送手段２８がその撮像データを制御装置３０に伝送し、制御装置３０がその撮像データに基づいて第２の測定ユニット１８の先端の位置ずれ量Ｚを二次元的に算出する。
【００４８】
このように、複数の測定ユニット１８の位置ずれをそれぞれ測定することで、掘削孔１６の全体の曲がり度を測定するようになっている。
【００４９】
また、この制御装置３０は、予め測定ユニット１８の長さを記憶しており、それに基づいて図３に示すように、制御装置３０に接続されたモニタ３４に、図４（Ａ）に示すような各測定ユニット１８の撮像画面３６掘削孔１６のトンネル１２縦断面方向の画面３８及び横断面方向の画面４０を表示して、三次元的に認識できるようにしている。
【００５０】
この場合、図５（Ａ）に示す縦断面方向の画面３８及び同図（Ｂ）に示す横断面方向の画面４０では、各測定ユニット１８の撮像画面３６と関連づけて表示するようにしている。
【００５１】
また、制御装置３０は、注入材の注入圧、注入量、土質による注入材の広がり具合を計算上算出して注入管理を行うようになっており、注入エリアが重ならないとき注入不足となるので、図４（Ｂ）のトンネル横断面方向及び同図（Ｃ）のトンネル縦断面方向における注入材４２の注入結果シミュレーション画面４４、４６を表示し、各注入パイプごとの注入圧、注入量、パイプ延長、角度、パイプ挿入口座標などの履歴管理を行うようにしている。
【００５２】
さらに、制御措置３０は、図６に示すように、筒体２０の曲がり度が大きく、レーザー光の一部がスクリーン２４に到達できない場合でも、複数のレーザー発光部２２から発光位置を切り替えて照射させることで、スクリーン２４への照射範囲を範囲Ｌ分拡大して、確実な測定を行うことができるようにしている。
【００５３】
例えば、中心位置のレーザー発光部２２から、周辺位置のレーザー発光部２２からのレーザー光の照射に切り替えることで、実現するようにしている。
【００５４】
また、制御装置３０（算出手段）は、図７に示すように、撮像データからレーザー光の照射中心位置Ｘを算出する中心位置算出手段としての機能を有する。
【００５５】
このように、中心位置算出手段を用いて画像処理により各レーザー光の照射中心位置Ｘを算出することで、より正確な曲がり度を測定することができるようになっている。
【００５６】
さらに、制御装置３０は、複数のレーザー発光部２２よりレーザー光をスクリーン２４に照射し、それを撮像手段２６にて撮像することで、その撮像データにより、図８（Ａ）に示すように、筒体２０のねじれによって、照射位置Ｙにねじれ回転が生じていることを認識ことができ、この場合、図８（Ｂ）に示すように、ねじれの角度分、ねじれ回転方向と逆方向に回転補正をかけることで、ねじれによる誤差を修正するようにしている。
【００５７】
このように、筒体２０内にレーザー発光部２２と、スクリーン２４と、撮像手段２６とを設けることにより、レーザー光の照射されたスクリーン２４を撮像手段２６で撮像し、その撮像データを伝送手段２８により制御装置３０に伝送して、制御装置３０でその撮像データに基づいて筒体２０先端位置の位置ずれを算出することで、口径が比較的小径で、曲がりがあるために見通しができない形状の掘削孔の曲がり度を、手間を要することなく簡便かつ正確に測定することができる。
【００５８】
また、装置は筒体にて覆われているので、掘削孔の内部環境による影響を受けることなく、しかも、測定方向（鉛直方向、水平方向等）にも制限を受けることなく確実に測定をすることができる。
【００５９】
さらに、複数の測定ユニット１８を連結して掘削孔１６内に挿入し、各測定ユニット１８の測定結果を制御装置３０にて算出することで、掘削孔１６の途中の曲がり度などの曲がり度の経過を含めた全体の複雑な曲がり度を曲がりの方向に制限されることなく、確実に測定することができる。
【００６０】
次に、掘削孔曲がり度測定方法について説明する。
【００６１】
まず、予め掘削孔１６の長さに応じて、必要数の測定ユニット１８、例えば４つの測定ユニット１８を予め長さ方向に連結しておく。
【００６２】
次いで、最初の測定ユニット１８の筒体２０を一端部側を手前にして掘削孔１６に挿入し、順次連結した複数の測定ユニット１８を挿入する。
【００６３】
このようにして、掘削孔１６の先端位置に最初の測定ユニット１８の先端部が届くまで、掘削孔１６内に複数の測定ユニット１８を挿入する。
【００６４】
次に、各測定ユニット１８の伝送手段２８に接続されている伝送ライン３２を制御装置３０に接続する。
【００６５】
なお、各測定ユニット１８のレーザー発光部２２及び伝送手段２８を電源に接続するとともに、各レーザー発光部２２を制御装置３０に接続しておく。
【００６６】
この状態で、各測定ユニット１８のレーザー発光部２２よりスクリーン２４にレーザー光を照射する。
【００６７】
次いで、レーザー光の照射された各スクリーン２４を撮像手段２６にて撮像する。
【００６８】
次に、この撮像手段２６にて撮像された撮像データを伝送手段２８、
伝送ライン３２を介して制御装置３０に伝送する。
【００６９】
次いで、制御装置３０は、伝送された前記撮像データに基づいて各測定ユニット１８における筒体２０先端の位置ずれを算出する。
【００７０】
また、制御装置３０は、モニタ３４に図４（Ａ）に示すような各測定ユニット１８の撮像画面３６及びトンネル縦断面方向の画面３８、横断面方向の画面４０を表示して、掘削孔１６の曲がり度を三次元的に把握できるようにする。
【００７１】
さらに、モニタ３４には、図４（Ｂ）、（Ｃ）に示すような横断方向及び縦断面方向での注入結果シミュレーション画面を表示して、各掘削孔１６の注入材の注入量を把握できるようにしている。
【００７２】
このように、各測定ユニット１８のレーザー光の照射されたスクリーン２４を撮像手段２６で撮像し、その撮像データを伝送手段２８により制御装置３０に伝送して、制御装置３０でその撮像データに基づいて各筒体２０先端位置の位置ずれを算出することで、口径が比較的小径で、曲がりがあるために見通しができない形状の掘削孔１６の曲がり度を、手間を要することなく簡便かつ正確に測定することができる。
【００７３】
また、各測定ユニット１８は筒体にて覆われているので、掘削孔１６の内部環境による影響を受けることなく、しかも、測定方向（鉛直方向、水平方向等）にも制限を受けることなく確実に測定をすることができることとなる。
【００７４】
また、制御装置３０では、図６に示すように、各測定ユニット１８において、各レーザー発光部２２から照射位置を変化させてレーザー光をスクリーン２４に照射することにより、筒体２０の曲がり度が大きく、レーザー光がスクリーン２４に到達できない場合でも、スクリーン２４への照射範囲を拡大して、確実な測定を行うことが可能となる。
【００７５】
さらにまた、制御装置３０は、図７に示すように、撮像データからレーザー光の照射中心位置Ｘを算出することで、より正確な曲がり度を測定するようになっている。
【００７６】
そしてさらに、制御装置３０は、複数のレーザー発光部２２よりレーザー光をスクリーン２４に照射し、それを撮像手段２６にて撮像することで、その撮像データにより、図８（Ａ）に示すように、筒体２０のねじれによって、照射位置Ｙにねじれ回転が生じていることを認識し、図８（Ｂ）に示すように、ねじれの角度分、ねじれ回転方向と逆方向に回転補正をかけることで、ねじれによる誤差を修正するようにしている。
【００７７】
図９及び図１０には、本発明の掘削孔曲がり度測定装置１０の他の実施の形態を示す。
【００７８】
この実施の形態における掘削孔曲がり度測定装置１０は、図９に示すように、各測定ユニット１８のレーザー発光部２２を筒４８内に収納した発光部ユニット５０として形成するとともに、撮像手段２６、伝送手段２８及び取り付け板５２を筒５４内に収納した撮像ユニット５６として形成し、これら発光部ユニット５０及び撮像ユニット５６を剛性筒体５８内に収納可能にしている。
【００７９】
剛性筒体５８は、金属製の変形しないものとされている。
【００８０】
剛性筒体５８の発光部ユニット５０前方にはガラス板６０が設置され、そのガラス板６０を発光部ユニット５０とで挟み込むように、Ｏリング６２でシールされた状態で連結用筒体６４の一端部が剛性筒体５８内にさしこみ固定されるようになっている。
【００８１】
また、剛性筒体５８の撮像ユニット５６手前にはスクリーン２４が設置され、そのスクリーン２４を撮像ユニット５６とで挟み込むように、Ｏリング６２でシールされた状態で連結用筒体６４の一端部が剛性筒体５８内にさしこみ固定されるようになっている。
【００８２】
そして、剛性筒体５８の両端から突出している連結用筒体６２の外周に変形可能な材料で形成された延長用筒体６６が連結されるようになっている。
【００８３】
図９のような掘削孔曲がり度測定装置１０を用いて掘削孔１６の曲がり度を測定する場合の一例を図１０に示す。
【００８４】
この場合、掘削孔１６の曲がり度が徐々に変化する場合を想定して、連結用筒体６４の長さを変更することで、各測定ユニット１８の長さを変更して接続していく。
【００８５】
例えば、一番手前の測定ユニット１８−１から奥（先端）から２番目の測定ユニット１８−５まで５つの測定ユニットの長さを徐々に短くＬ１〜Ｌ５に設定し、それぞれの長さをＬ１＝５ｍ、Ｌ２＝４ｍ、Ｌ３＝３ｍ、Ｌ４＝２ｍ、Ｌ５＝１ｍとした場合における各測定ユニット１８−１〜１８−５の先端位置におけるずれ量をそれぞれＤ１からＤ５とした。
【００８６】
ここで、ｋ番目（ｋ＝１〜５）の測定ユニット長をＬｋｍｍ、計測範囲を±ＬＭｍｍとすると、
【００８７】
θｋ＝atan（ＬＭ／Ｌｋ）
【００８８】
i=k
Ｄｋ＝Σ{Ｌｋ＊sin( Σ atan(ＬＭ／Ｌｉ))}
i=l
【００８９】
となり、
各測定ユニット１８−１〜１８−５の先端位置におけるずれ量Ｄ１〜Ｄ５は、図１１に示す式により求められる。
【００９０】
これによって、指定計測範囲最大でずれた場合のずれ積算量を計算すると、図１２に示すようになる。
【００９１】
このように、長さの異なる測定ユニット１８を用いた場合にも、掘削孔１６のずれ量、ずれ積算量を三次元的に把握することが可能である。
【００９２】
特に、掘削孔１６の曲がり量の大きな先端部側で測定ユニットの長さを短くし、曲がり量の少ない入り口側で測定ユニット１８の長さを長くすることで、効率よく、しかも精度の高い曲がり度の測定が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、種々の実施の形態に変形可能である。
【００９４】
例えば、前記実施の形態では、１つの掘削孔に対して複数の測定ユニットを挿入するようにしているが、この例に限らず、短い掘削孔の場合には、１個の掘削孔曲がり度測定装置を用いて測定することも可能である。
【００９５】
また、本発明は、ＡＧＦ工法における掘削孔の曲がり度測定に限らず、ボーリング孔の先端位置測定や連壁掘削時の泥水中の掘削マシーンの位置計測等に用いることが可能である。
【符号の説明】
【００９６】
１０ 掘削孔曲がり度測定装置
１６ 掘削孔
１８ 測定ユニット
２０ 筒体
２２ レーザー発光部
２４ スクリーン
２６ 撮像手段
２８ 伝送手段
３０ 制御装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、掘削孔曲がり度測定装置及びそれを用いた掘削孔曲がり度測定方法に関し、特に、比較的小口径の掘削孔に用いるに適した掘削孔曲がり度測定装置及びそれを用いた掘削孔曲がり度測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、トンネル工事において掘削精度の測定にレーザーを用いることが知られており、このようなレーザーを用いた測定はトンネルの径が大きければ人力によって行うことができるが、トンネルの径が小さくなったり、小径の掘削孔の測定には適用できないものであった。
【０００３】
特に、山岳トンネルのＡＧＦ工法においては、掘削機により切羽に小径の掘削孔を掘削し、そこに鋼管等を挿入して注入材を注入することでトンネルの安定を図るようにしているが、この際の掘削孔に曲がりが生じていると、均一な注入材の注入では有効な注入効果が得られないことがあるが、このような小径の掘削孔の曲がり度を測定するものが存在しないのが現状である。
【０００４】
なお、ボーリング孔の曲がりを測定するものとしては、例えば特許文献１に示すような提案もなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１４５３８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような特許文献１に示すようなボーリング孔の曲がりを測定するものにあっては、保護ケースの水準器を用いて口元管の傾斜角を測定し、その測定値をゼロ較正データとし、また、装置本体をボーリング口元管からボーリング孔に挿入し、装置本体の送出量を一定としたり、送り出し手段によって制御したりすることで、この送出量によってボーリング孔の長さ方向での装置挿入位置を設定したりする必要があり、煩雑な手間を要するものである。
【０００７】
本発明の目的は、口径が比較的小径で、曲がりがあるために見通しができない形状の掘削孔の曲がり度を、掘削孔の内部環境による影響を受けることなく、しかも、手間を要することなく、簡便に正確な測定ができる掘削孔の曲がり度測定装置及びそれを用いた掘削孔の曲がり度測定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するため、本発明の掘削孔曲がり度測定装置は、掘削孔内に挿入されて掘削孔の曲がり度に応じて曲がり可能にされた内部空洞の筒体と、この筒体の一端部側に配置されて前記筒体の他端部側に向けてレーザー光を照射するレーザー発光部と、前記筒体の他端部側に設置されて前記レーザー発光部からのレーザー光が照射されるスクリーンと、前記スクリーンよりも他端部側に配置されて前記スクリーンを撮像する撮像手段と、前記撮像手段の撮像データを伝送する伝送手段と、前記伝送された撮像データに基づいて前記筒体先端の位置ずれを算出する算出手段とを有することを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、筒体内にレーザー発光部と、スクリーンと、撮像手段とを設けることにより、レーザー光の照射されたスクリーンを撮像手段で撮像し、その撮像データを伝送手段により算出手段に伝送して、算出手段でその撮像データに基づいて筒体先端位置の位置ずれを算出することで、口径が比較的小径で、曲がりがあるために見通しができない形状の掘削孔の曲がり度を、手間をようすることなく簡便かつ正確に測定することができる。
【００１０】
また、装置は筒体にて覆われているので、掘削孔の内部環境による影響を受けることなく、しかも、測定方向（鉛直方向、水平方向等）にも制限を受けることなく確実に測定をすることができる。
【００１１】
本発明においては、所定長さの前記筒体と、レーザー発光部と、スクリーンと、撮像手段と、伝送手段とを測定ユニットとし、この測定ユニットを複数連結して前記掘削穴内に挿入され、各測定ユニットの伝送手段にて各測定ユニットの撮像データを前記算出手段に伝送するようにすることができる。
【００１２】
このような構成とすることにより、複数の測定ユニットを連結して掘削孔内に挿入し、各測定ユニットの測定結果を算出手段にて算出することで、掘削孔の途中の曲がり度などの曲がり度の経過を含めた全体の複雑な曲がり度を曲がりの方向に制限されることなく、確実に測定することができる。
【００１３】
本発明においては、前記レーザー発光部は、前記スクリーンの異なる位置にレーザー光を照射可能に複数設けられ、各レーザー発光部から照射位置を変化させてレーザー光を前記スクリーンに照射可能とされているようにすることができる。
【００１４】
このような構成とすることにより、筒体の曲がり度が大きく、レーザー光の一部がスクリーンに到達できない場合でも、複数のレーザー発光部から発光位置を変化させて発光させることで、スクリーンへの照射範囲を拡大して、確実な測定を行うことが可能となる。
【００１５】
この場合、前記複数のレーザー発光部は、中心位置に配設されたレーザー発光部と、その中心位置のレーザー発光部の周囲に配設された複数のレーザー発光部とを有するものとすることができる。
【００１６】
このような構成とすることにより、中心位置のレーザー発光部の周囲に配設された複数のレーザー発光部により、発光位置を変化させて発光させることで、スクリーンへの照射範囲を拡大することができる。
【００１７】
本発明においては、前記算出手段は、前記撮像データからレーザー光の照射中心位置を算出する中心位置算出手段を有するようにすることができる。
【００１８】
このような構成とすることにより、中心位置算出手段を用いて画像処理によりレーザー光の照射中心位置を算出することで、より正確な曲がり度を測定することが可能となる。
【００１９】
本発明の掘削孔曲がり度測定方法は、前述のいずれかに記載の掘削孔曲がり度測定装置を用いた掘削孔曲がり度測定方法であって、
前記筒体を一端部側を手前にして前記掘削孔に挿入する工程と、
前記レーザー発光部より前記スクリーンにレーザー光を照射する工程と、
前記レーザー光の照射された前記スクリーンを前記撮像手段にて撮像する工程と、
前記撮像手段にて撮像された撮像データを伝送手段を介して前記算出手段に伝送する工程と、
前記算出手段にて、伝送された前記撮像データに基づいて前記筒体先端の位置ずれを算出する工程と、
を含むことを特徴とする。
【００２０】
本発明によれば、レーザー光の照射されたスクリーンを撮像手段で撮像し、その撮像データを伝送手段により算出手段に伝送して、算出手段でその撮像データに基づいて筒体先端位置の位置ずれを算出することで、口径が比較的小径で、曲がりがあるために見通しができない形状の掘削孔の曲がり度を、手間を要することなく簡便かつ正確に測定することができる。
【００２１】
また、装置は筒体にて覆われているので、掘削孔の内部環境による影響を受けることなく、しかも、測定方向（鉛直方向、水平方向等）にも制限を受けることなく確実に測定をすることができる。
【００２２】
本発明においては、所定長さの前記筒体と、レーザー発光部と、スクリーンと、撮像手段と、伝送手段とを測定ユニットとし、
この測定ユニットを複数連結して前記掘削穴内に挿入する工程と、
各測定ユニットの伝送手段にて各測定ユニットの撮像データを前記算出手段に伝送する工程と、
各測定ユニットからの撮像データに基づいて前記算出手段により先端の測定ユニットの筒体先端の位置ずれを算出する工程と、
を含むようにすることができる。
【００２３】
このような構成とすることにより、複数の測定ユニットを連結して掘削孔内に挿入し、各測定ユニットの測定結果を算出手段にて算出することで、掘削孔の途中の曲がり度などの曲がり度の経過を含めた全体の複雑な曲がり度を曲がりの方向に制限されることなく、確実に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施の形態にかかる掘削孔曲がり度測定装置の要部透視状態斜視図である。
【図２】（Ａ）は図１のＡ点の正面図、（Ｂ）図１のＢ点の正面図、（Ｃ）は図１のＣ点の正面図である。
【図３】本発明の一実施の形態にかかる掘削孔曲がり度測定装置の全体概略図である。
【図４】（Ａ）は図３のモニタの測定結果画面、（Ｂ）は図３のモニタのトンネル横断面方向における注入結果シミュレーション画面、（Ｃ）は図３のトンネル縦断面方向における注入結果シミュレーション画面である。
【図５】（Ａ）は図４（Ａ）の撮像画面及びトンネル縦断方向の曲がり度画面の一部拡大図、（Ｂ）は図４（Ａ）のトンネル横断方向の曲がり度画面の一部拡大図である。
【図６】筒体の曲がり度が大きい場合のレーザー光の照射範囲拡大状態を示す説明図である。
【図７】撮像データからレーザー光の照射中心位置を算出する状態を示す説明図である。
【図８】（Ａ）は筒体のねじれ時における撮像データの補正前の状態を示す説明図、（Ｂ）はその補正後の状態を示す説明図である。
【図９】本発明の他の実施の形態にかかる掘削孔曲がり度測定装置の部分断面図である。
【図１０】図９の掘削孔曲がり度測定装置を用いて掘削孔の曲がり度を測定する状態を示す説明図である。
【図１１】図１０における各位置のずれ量を算出するための計算式である。
【図１２】指定計測範囲最大でずれた場合の最大ずれ量の計算結果を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２６】
図１〜図８は、本発明の一実施の形態にかかる掘削孔曲がり度測定装置を示す図である。
【００２７】
図３は、本実施の形態にかかる掘削孔曲がり度測定装置の全体概略図で、図１は、その要部透視状態斜視図である。
【００２８】
この掘削孔曲がり度測定装置１０は、例えば、図３に示すように、山岳トンネルのＡＧＦ工法において、トンネル１２の切羽１４に注入材を注入するための掘削孔１６を掘削した際に、その掘削孔１６の曲がり度を測定して、その曲がり度に応じて注入材の注入量を制御することで、注入効果を高めようとするもので、複数の測定ユニット１８を有している。
【００２９】
各測定ユニット１８は、図１に示すように、筒体２０と、レーザー発光部２２と、スクリーン２４と、撮像手段２６と、伝送手段２８とを有し、この伝送手段２８が外部の制御装置３０と接続されるようになっている。
【００３０】
筒体２０は、掘削孔１６内に挿入されて掘削孔１６の曲がり度に応じて曲がり可能にされた内部空洞のものとされている。
【００３１】
また、この筒体２０は、例えば、掘削孔１６の口径に対応して外径が７０ｍｍ程度の断面円形のものとされている。
【００３２】
さらに、測定ユニット１８の長さが３ｍ程度とされ、長さ１２ｍ程度の掘削孔１６である場合に、掘削孔１６内に筒体２０が長手方向に４本挿入しうるようにされている。
【００３３】
また、筒体２０の材質は、掘削孔１６の曲がり度に応じて曲がり可能なものであれば、塩化ビニルあるいは鉄製その他のものが採用できる。
【００３４】
レーザー発光部２２は、筒体２０の一端部側に配置されて筒体２０の他端部側に向けてレーザー光３０を照射するもので、図２（Ａ）に示すように、断面円形の筒体２０の中心位置に１個、その周囲に等間隔で８個、合計９個設けられるようになっている。
【００３５】
また、各レーザー発光部２２は、例えば半導体レーザー発振装置にて構成されている。
【００３６】
さらに、各レーザー発光部２２は、図示せぬ接続ラインを介して図３に示す制御装置３０と接続されるとともに、電源ラインを介して電源と接続され、制御装置３０によって各レーザー発光部２２からのレーザー光の照射が制御されるようになっている。
【００３７】
スクリーン２４は、筒体２０の他端部側に設置されてレーザー発光部２２からのレーザー光がレーザー発光部２２と同一の配列パターンで照射されるようになっている。
【００３８】
また、このスクリーン２４は、半透明の材料で形成され、照射されたレーザー光が裏面側に映し出されるようになっている。
【００３９】
撮像手段２６は、スクリーン２４よりも他端部側に配置されて、レーザー光が照射されたスクリーン２４の裏面側を撮像するようになっている。
【００４０】
この撮像手段２６としては、例えばＣＣＤカメラが用いられるようになっている。
【００４１】
伝送手段２８は、撮像手段２６で撮像した撮像データを伝送ライン３２を介して制御装置３０に伝送するようになっている。
【００４２】
この伝送手段２８には、図示せぬ電源ラインを介して電源が供給されるようになっている。
【００４３】
制御装置３０は、パーソナルコンピュータ等から構成され、撮像手段２６より伝送された撮像データに基づいて筒体２０先端の位置ずれを算出する算出手段として機能する。
【００４４】
また、制御装置３０は、図示せぬが各レーザー発光部２２に接続され、各レーザー発光部２２からのレーザー光の照射を制御するとともに、撮像手段２６の撮像制御を行うようになっている。
【００４５】
例えば、制御装置３０が最初の測定ユニット１８の図２（Ａ）に示す中心位置のレーザー発光部２２からレーザー光を照射させ、そのレーザー光が同図（Ｂ）に示すスクリーン２４の中心位置Ｐ１に照射されると、レーザー光が照射されたスクリーン２４を撮像手段２６が撮像し、伝送手段２８がその撮像データを制御装置３０に伝送する。
【００４６】
制御装置３０は、その撮像データに基づいて最初の測定ユニット１８の先端の位置ずれ０を算出する。
【００４７】
次に、第２の測定ユニット１８の中心位置のレーザー発光部２２からレーザー光を照射させ、そのレーザー光が同図（Ｃ）に示すスクリーン２４のずれ位置Ｐ２に照射されると、レーザー光が照射されたスクリーン２４を撮像手段２６が撮像し、伝送手段２８がその撮像データを制御装置３０に伝送し、制御装置３０がその撮像データに基づいて第２の測定ユニット１８の先端の位置ずれ量Ｚを二次元的に算出する。
【００４８】
このように、複数の測定ユニット１８の位置ずれをそれぞれ測定することで、掘削孔１６の全体の曲がり度を測定するようになっている。
【００４９】
また、この制御装置３０は、予め測定ユニット１８の長さを記憶しており、それに基づいて図３に示すように、制御装置３０に接続されたモニタ３４に、図４（Ａ）に示すような各測定ユニット１８の撮像画面３６掘削孔１６のトンネル１２縦断面方向の画面３８及び横断面方向の画面４０を表示して、三次元的に認識できるようにしている。
【００５０】
この場合、図５（Ａ）に示す縦断面方向の画面３８及び同図（Ｂ）に示す横断面方向の画面４０では、各測定ユニット１８の撮像画面３６と関連づけて表示するようにしている。
【００５１】
また、制御装置３０は、注入材の注入圧、注入量、土質による注入材の広がり具合を計算上算出して注入管理を行うようになっており、注入エリアが重ならないとき注入不足となるので、図４（Ｂ）のトンネル横断面方向及び同図（Ｃ）のトンネル縦断面方向における注入材４２の注入結果シミュレーション画面４４、４６を表示し、各注入パイプごとの注入圧、注入量、パイプ延長、角度、パイプ挿入口座標などの履歴管理を行うようにしている。
【００５２】
さらに、制御措置３０は、図６に示すように、筒体２０の曲がり度が大きく、レーザー光の一部がスクリーン２４に到達できない場合でも、複数のレーザー発光部２２から発光位置を切り替えて照射させることで、スクリーン２４への照射範囲を範囲Ｌ分拡大して、確実な測定を行うことができるようにしている。
【００５３】
例えば、中心位置のレーザー発光部２２から、周辺位置のレーザー発光部２２からのレーザー光の照射に切り替えることで、実現するようにしている。
【００５４】
また、制御装置３０（算出手段）は、図７に示すように、撮像データからレーザー光の照射中心位置Ｘを算出する中心位置算出手段としての機能を有する。
【００５５】
このように、中心位置算出手段を用いて画像処理により各レーザー光の照射中心位置Ｘを算出することで、より正確な曲がり度を測定することができるようになっている。
【００５６】
さらに、制御装置３０は、複数のレーザー発光部２２よりレーザー光をスクリーン２４に照射し、それを撮像手段２６にて撮像することで、その撮像データにより、図８（Ａ）に示すように、筒体２０のねじれによって、照射位置Ｙにねじれ回転が生じていることを認識ことができ、この場合、図８（Ｂ）に示すように、ねじれの角度分、ねじれ回転方向と逆方向に回転補正をかけることで、ねじれによる誤差を修正するようにしている。
【００５７】
このように、筒体２０内にレーザー発光部２２と、スクリーン２４と、撮像手段２６とを設けることにより、レーザー光の照射されたスクリーン２４を撮像手段２６で撮像し、その撮像データを伝送手段２８により制御装置３０に伝送して、制御装置３０でその撮像データに基づいて筒体２０先端位置の位置ずれを算出することで、口径が比較的小径で、曲がりがあるために見通しができない形状の掘削孔の曲がり度を、手間を要することなく簡便かつ正確に測定することができる。
【００５８】
また、装置は筒体にて覆われているので、掘削孔の内部環境による影響を受けることなく、しかも、測定方向（鉛直方向、水平方向等）にも制限を受けることなく確実に測定をすることができる。
【００５９】
さらに、複数の測定ユニット１８を連結して掘削孔１６内に挿入し、各測定ユニット１８の測定結果を制御装置３０にて算出することで、掘削孔１６の途中の曲がり度などの曲がり度の経過を含めた全体の複雑な曲がり度を曲がりの方向に制限されることなく、確実に測定することができる。
【００６０】
次に、掘削孔曲がり度測定方法について説明する。
【００６１】
まず、予め掘削孔１６の長さに応じて、必要数の測定ユニット１８、例えば４つの測定ユニット１８を予め長さ方向に連結しておく。
【００６２】
次いで、最初の測定ユニット１８の筒体２０を一端部側を手前にして掘削孔１６に挿入し、順次連結した複数の測定ユニット１８を挿入する。
【００６３】
このようにして、掘削孔１６の先端位置に最初の測定ユニット１８の先端部が届くまで、掘削孔１６内に複数の測定ユニット１８を挿入する。
【００６４】
次に、各測定ユニット１８の伝送手段２８に接続されている伝送ライン３２を制御装置３０に接続する。
【００６５】
なお、各測定ユニット１８のレーザー発光部２２及び伝送手段２８を電源に接続するとともに、各レーザー発光部２２を制御装置３０に接続しておく。
【００６６】
この状態で、各測定ユニット１８のレーザー発光部２２よりスクリーン２４にレーザー光を照射する。
【００６７】
次いで、レーザー光の照射された各スクリーン２４を撮像手段２６にて撮像する。
【００６８】
次に、この撮像手段２６にて撮像された撮像データを伝送手段２８、
伝送ライン３２を介して制御装置３０に伝送する。
【００６９】
次いで、制御装置３０は、伝送された前記撮像データに基づいて各測定ユニット１８における筒体２０先端の位置ずれを算出する。
【００７０】
また、制御装置３０は、モニタ３４に図４（Ａ）に示すような各測定ユニット１８の撮像画面３６及びトンネル縦断面方向の画面３８、横断面方向の画面４０を表示して、掘削孔１６の曲がり度を三次元的に把握できるようにする。
【００７１】
さらに、モニタ３４には、図４（Ｂ）、（Ｃ）に示すような横断方向及び縦断面方向での注入結果シミュレーション画面を表示して、各掘削孔１６の注入材の注入量を把握できるようにしている。
【００７２】
このように、各測定ユニット１８のレーザー光の照射されたスクリーン２４を撮像手段２６で撮像し、その撮像データを伝送手段２８により制御装置３０に伝送して、制御装置３０でその撮像データに基づいて各筒体２０先端位置の位置ずれを算出することで、口径が比較的小径で、曲がりがあるために見通しができない形状の掘削孔１６の曲がり度を、手間を要することなく簡便かつ正確に測定することができる。
【００７３】
また、各測定ユニット１８は筒体にて覆われているので、掘削孔１６の内部環境による影響を受けることなく、しかも、測定方向（鉛直方向、水平方向等）にも制限を受けることなく確実に測定をすることができることとなる。
【００７４】
また、制御装置３０では、図６に示すように、各測定ユニット１８において、各レーザー発光部２２から照射位置を変化させてレーザー光をスクリーン２４に照射することにより、筒体２０の曲がり度が大きく、レーザー光がスクリーン２４に到達できない場合でも、スクリーン２４への照射範囲を拡大して、確実な測定を行うことが可能となる。
【００７５】
さらにまた、制御装置３０は、図７に示すように、撮像データからレーザー光の照射中心位置Ｘを算出することで、より正確な曲がり度を測定するようになっている。
【００７６】
そしてさらに、制御装置３０は、複数のレーザー発光部２２よりレーザー光をスクリーン２４に照射し、それを撮像手段２６にて撮像することで、その撮像データにより、図８（Ａ）に示すように、筒体２０のねじれによって、照射位置Ｙにねじれ回転が生じていることを認識し、図８（Ｂ）に示すように、ねじれの角度分、ねじれ回転方向と逆方向に回転補正をかけることで、ねじれによる誤差を修正するようにしている。
【００７７】
図９及び図１０には、本発明の掘削孔曲がり度測定装置１０の他の実施の形態を示す。
【００７８】
この実施の形態における掘削孔曲がり度測定装置１０は、図９に示すように、各測定ユニット１８のレーザー発光部２２を筒４８内に収納した発光部ユニット５０として形成するとともに、撮像手段２６、伝送手段２８及び取り付け板５２を筒５４内に収納した撮像ユニット５６として形成し、これら発光部ユニット５０及び撮像ユニット５６を剛性筒体５８内に収納可能にしている。
【００７９】
剛性筒体５８は、金属製の変形しないものとされている。
【００８０】
剛性筒体５８の発光部ユニット５０前方にはガラス板６０が設置され、そのガラス板６０を発光部ユニット５０とで挟み込むように、Ｏリング６２でシールされた状態で連結用筒体６４の一端部が剛性筒体５８内にさしこみ固定されるようになっている。
【００８１】
また、剛性筒体５８の撮像ユニット５６手前にはスクリーン２４が設置され、そのスクリーン２４を撮像ユニット５６とで挟み込むように、Ｏリング６２でシールされた状態で連結用筒体６４の一端部が剛性筒体５８内にさしこみ固定されるようになっている。
【００８２】
そして、剛性筒体５８の両端から突出している連結用筒体６２の外周に変形可能な材料で形成された延長用筒体６６が連結されるようになっている。
【００８３】
図９のような掘削孔曲がり度測定装置１０を用いて掘削孔１６の曲がり度を測定する場合の一例を図１０に示す。
【００８４】
この場合、掘削孔１６の曲がり度が徐々に変化する場合を想定して、連結用筒体６４の長さを変更することで、各測定ユニット１８の長さを変更して接続していく。
【００８５】
例えば、一番手前の測定ユニット１８−１から奥（先端）から２番目の測定ユニット１８−５まで５つの測定ユニットの長さを徐々に短くＬ１〜Ｌ５に設定し、それぞれの長さをＬ１＝５ｍ、Ｌ２＝４ｍ、Ｌ３＝３ｍ、Ｌ４＝２ｍ、Ｌ５＝１ｍとした場合における各測定ユニット１８−１〜１８−５の先端位置におけるずれ量をそれぞれＤ１からＤ５とした。
【００８６】
ここで、ｋ番目（ｋ＝１〜５）の測定ユニット長をＬｋｍｍ、計測範囲を±ＬＭｍｍとすると、
【００８７】
θｋ＝atan（ＬＭ／Ｌｋ）
【００８８】
i=k
Ｄｋ＝Σ{Ｌｋ＊sin( Σ atan(ＬＭ／Ｌｉ))}
i=l
【００８９】
となり、
各測定ユニット１８−１〜１８−５の先端位置におけるずれ量Ｄ１〜Ｄ５は、図１１に示す式により求められる。
【００９０】
これによって、指定計測範囲最大でずれた場合のずれ積算量を計算すると、図１２に示すようになる。
【００９１】
このように、長さの異なる測定ユニット１８を用いた場合にも、掘削孔１６のずれ量、ずれ積算量を三次元的に把握することが可能である。
【００９２】
特に、掘削孔１６の曲がり量の大きな先端部側で測定ユニットの長さを短くし、曲がり量の少ない入り口側で測定ユニット１８の長さを長くすることで、効率よく、しかも精度の高い曲がり度の測定が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、種々の実施の形態に変形可能である。
【００９４】
例えば、前記実施の形態では、１つの掘削孔に対して複数の測定ユニットを挿入するようにしているが、この例に限らず、短い掘削孔の場合には、１個の掘削孔曲がり度測定装置を用いて測定することも可能である。
【００９５】
また、本発明は、ＡＧＦ工法における掘削孔の曲がり度測定に限らず、ボーリング孔の先端位置測定や連壁掘削時の泥水中の掘削マシーンの位置計測等に用いることが可能である。
【符号の説明】
【００９６】
１０ 掘削孔曲がり度測定装置
１６ 掘削孔
１８ 測定ユニット
２０ 筒体
２２ レーザー発光部
２４ スクリーン
２６ 撮像手段
２８ 伝送手段
３０ 制御装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削孔内に挿入されて掘削孔の曲がり度に応じて曲がり可能にされた内部空洞の筒体と、この筒体の一端部側に配置されて前記筒体の他端部側に向けてレーザー光を照射するレーザー発光部と、前記筒体の他端部側に設置されて前記レーザー発光部からのレーザー光が照射されるスクリーンと、前記スクリーンよりも他端部側に配置されて前記スクリーンを撮像する撮像手段と、前記撮像手段の撮像データを伝送する伝送手段と、前記伝送された撮像データに基づいて前記筒体先端の位置ずれを算出する算出手段とを有することを特徴とする掘削孔曲がり度測定装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記筒体と、レーザー発光部と、スクリーンと、撮像手段と、伝送手段とを測定ユニットとし、この測定ユニットを複数連結して前記掘削穴内に挿入され、各測定ユニットの伝送手段にて各測定ユニットの撮像データを前記算出手段に伝送することを特徴とする掘削孔曲がり度測定装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記レーザー発光部は、前記スクリーンの異なる位置にレーザー光を照射可能に複数設けられ、各レーザー発光部から照射位置を変化させてレーザー光を前記スクリーンに照射可能とされていることを特徴とする掘削孔曲がり度測定装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記複数のレーザー発光部は、中心位置に配設されたレーザー発光部と、その中心位置のレーザー発光部の周囲に配設された複数のレーザー発光部とを有することを特徴とする掘削孔曲がり度測定装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかにおいて、
前記算出手段は、前記撮像データからレーザー光の照射中心位置を算出する中心位置算出手段を有することを特徴とする掘削孔曲がり度測定装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の掘削孔曲がり度測定装置を用いた掘削孔曲がり度測定方法であって、
前記筒体を一端部側を手前にして前記掘削孔に挿入する工程と、
前記レーザー発光部より前記スクリーンにレーザー光を照射する工程と、
前記レーザー光の照射された前記スクリーンを前記撮像手段にて撮像する工程と、
前記撮像手段にて撮像された撮像データを伝送手段を介して前記算出手段に伝送する工程と、
前記算出手段にて、伝送された前記撮像データに基づいて前記筒体先端の位置ずれを算出する工程と、
を含むことを特徴とする掘削孔曲がり度測定方法。
【請求項７】
請求項６において、
前記筒体と、レーザー発光部と、スクリーンと、撮像手段と、伝送手段とを測定ユニットとし、
この測定ユニットを複数連結して前記掘削穴内に挿入する工程と、
各測定ユニットの伝送手段にて各測定ユニットの撮像データを前記算出手段に伝送する工程と、
各測定ユニットからの撮像データに基づいて前記算出手段により先端の測定ユニットの筒体先端の位置ずれを算出する工程と、
を含むことを特徴とする掘削孔曲がり度測定方法。
【請求項１】
掘削孔内に挿入されて掘削孔の曲がり度に応じて曲がり可能にされた内部空洞の筒体と、この筒体の一端部側に配置されて前記筒体の他端部側に向けてレーザー光を照射するレーザー発光部と、前記筒体の他端部側に設置されて前記レーザー発光部からのレーザー光が照射されるスクリーンと、前記スクリーンよりも他端部側に配置されて前記スクリーンを撮像する撮像手段と、前記撮像手段の撮像データを伝送する伝送手段と、前記伝送された撮像データに基づいて前記筒体先端の位置ずれを算出する算出手段とを有することを特徴とする掘削孔曲がり度測定装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記筒体と、レーザー発光部と、スクリーンと、撮像手段と、伝送手段とを測定ユニットとし、この測定ユニットを複数連結して前記掘削穴内に挿入され、各測定ユニットの伝送手段にて各測定ユニットの撮像データを前記算出手段に伝送することを特徴とする掘削孔曲がり度測定装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記レーザー発光部は、前記スクリーンの異なる位置にレーザー光を照射可能に複数設けられ、各レーザー発光部から照射位置を変化させてレーザー光を前記スクリーンに照射可能とされていることを特徴とする掘削孔曲がり度測定装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記複数のレーザー発光部は、中心位置に配設されたレーザー発光部と、その中心位置のレーザー発光部の周囲に配設された複数のレーザー発光部とを有することを特徴とする掘削孔曲がり度測定装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかにおいて、
前記算出手段は、前記撮像データからレーザー光の照射中心位置を算出する中心位置算出手段を有することを特徴とする掘削孔曲がり度測定装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の掘削孔曲がり度測定装置を用いた掘削孔曲がり度測定方法であって、
前記筒体を一端部側を手前にして前記掘削孔に挿入する工程と、
前記レーザー発光部より前記スクリーンにレーザー光を照射する工程と、
前記レーザー光の照射された前記スクリーンを前記撮像手段にて撮像する工程と、
前記撮像手段にて撮像された撮像データを伝送手段を介して前記算出手段に伝送する工程と、
前記算出手段にて、伝送された前記撮像データに基づいて前記筒体先端の位置ずれを算出する工程と、
を含むことを特徴とする掘削孔曲がり度測定方法。
【請求項７】
請求項６において、
前記筒体と、レーザー発光部と、スクリーンと、撮像手段と、伝送手段とを測定ユニットとし、
この測定ユニットを複数連結して前記掘削穴内に挿入する工程と、
各測定ユニットの伝送手段にて各測定ユニットの撮像データを前記算出手段に伝送する工程と、
各測定ユニットからの撮像データに基づいて前記算出手段により先端の測定ユニットの筒体先端の位置ずれを算出する工程と、
を含むことを特徴とする掘削孔曲がり度測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−２７４７１（Ｐ２０１１−２７４７１Ａ）
【公開日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１７１３８２（Ｐ２００９−１７１３８２）
【出願日】平成２１年７月２２日（２００９．７．２２）
【出願人】（５０５０１１５１２）東海プラネット株式会社 (4)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月２２日（２００９．７．２２）
【出願人】（５０５０１１５１２）東海プラネット株式会社 (4)
【Ｆターム（参考）】
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