推進機位置計測システム
【課題】 推進管がローリングしてもターゲットの画像が変位するのを防止すること。
【解決手段】 推進機１０に連結される推進管１２に設置されて測点Ｓｉ間の挟角θｉに関する情報を演算装置１８に転送する計測装置１６は、前方用撮像素子５８と後方用撮像素子６０を収納する内部筐体２０と、前方用ターゲット３６と後方用ターゲット３８が固定されたカバー２４と、カバー２４に連結された外部筐体２２を備え、内部筐体２０はベアリング４８、５０を介して外部筐体２２に回転自在に支持され、内部筐体２０の底部には内部筐体２０の重心を鉛直線上にバランスさせるためのバランスウエイト６２が固定されており、推進管１２のローリングに伴って外部筐体２２がローリングしても、内部筐体２０の重心はバランスウエイト６２によって常に鉛直線上に維持される。
【解決手段】 推進機１０に連結される推進管１２に設置されて測点Ｓｉ間の挟角θｉに関する情報を演算装置１８に転送する計測装置１６は、前方用撮像素子５８と後方用撮像素子６０を収納する内部筐体２０と、前方用ターゲット３６と後方用ターゲット３８が固定されたカバー２４と、カバー２４に連結された外部筐体２２を備え、内部筐体２０はベアリング４８、５０を介して外部筐体２２に回転自在に支持され、内部筐体２０の底部には内部筐体２０の重心を鉛直線上にバランスさせるためのバランスウエイト６２が固定されており、推進管１２のローリングに伴って外部筐体２２がローリングしても、内部筐体２０の重心はバランスウエイト６２によって常に鉛直線上に維持される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、推進工法にしたがって地中で掘削しながら推進する推進機の位置を計測するように構成された推進機位置計測システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
地中に上下水道管や電力管などを敷設するに際して、推進機によって地中を掘削しながら推進機に接続された上下水道管や電力管などを推進管として推し進めて敷設する推進工法が採用されている。推進工法を用いて、予め設定された計画線に沿って正しく土を掘削するに際しては、推進機の位置を正確に計測する必要がある。そこで、推進管内に順次トータルステーションを配置し、トータルステーションを用いてトラバース測量を行って推進機の位置を計測する方法が行われている。
【０００３】
一方は、近年、推進管として直径８００ｍｍ以下の小口径の推進管を用い、この推進管を推進工法によって敷設することが行われるようになってきた。この場合、小口径の推進管では、人が推進管の中に入ることができず、トータルステーションを用いて推進機の位置を計測することができない。このため、小口径の推進管を推進工法で敷設するに際しては、小口径の推進管内にパイプレーザを配置し、パイプレーザを用いて推進機の位置を計測することが行われている。
【０００４】
しかし、パイプレーザを用いた場合、推進管を直線上に敷設するときには、推進機の位置を計測することはできるが、推進管の数が多くなって推進路が長くなると、温度と湿度の不均一性に伴ってレーザ光の屈折、散乱の影響が大きくなり、推進路の直線性を正確に確認することが困難になる。しかも、パイプレーザを用いたのでは、推進管を曲線に沿って敷設するときには推進機の位置の計測を行うことはできなくなる。
【０００５】
そこで、推進機に、二次元ターゲットと推進機後方に向けたＣＣＤ撮像素子を設置するとともに、最後尾に接続された計測管に、二次元ターゲットと前方を向けたＣＣＤ撮像素子を設置し、中間に位置する各計測管には、前後方向から撮像可能な二次元ターゲットと、前方および後方に向けたＣＣＤ撮像素子をそれぞれ設置し、各ＣＣＤ撮像素子の撮像による画像を処理し、管径の大小、直線路・曲線路によらず、推進機の位置を計測するようにしたものが提案されている（特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特許第３６１０４６０号公報（第１１頁〜第１４頁、図１〜図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記従来技術では、向き合うターゲットを双方向から撮像し、ターゲット画像の偏位が、計測管の屈曲偏位で生じたものか、あるいは計測管の軸周りの回転によって生じたものであるかを判別するようにしているので、硬い岩盤などを掘削するときに計測管がローリングしても、推進機および各計測管の位置と姿勢を精度高く求めることができる。
【０００８】
しかし、計測管がローリングしたときに、計測管のローリングに伴ってターゲット画像が変位するのを防止することはできない。このため、円形のターゲットでは回転角度変位を検出できないので、円形のターゲットを用いることができず、特殊形状の２次元ターゲットを利用することが余儀なくされている。
【０００９】
本発明は、前記従来技術の課題に鑑みて為されたものであり、その目的は、円形ターゲットを用いることでその重心位置を求めることを簡素化するとともに、推進管がローリングしてもターゲットの画像が変位するのを防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するために、請求項１に係る推進機位置計測システムにおいては、地中で掘削しながら推進する推進機に順次連結されて前記地中に敷設される推進管群のうち少なくとも２個以上の推進管に設置される複数の計測装置と、前記各計測装置と情報の授受を行って前記推進機の位置を演算する演算装置とを備え、前記各計測装置は、推進方向後方の他の計測装置に対するターゲットとなる前方用ターゲットおよび推進方向前方の他の計測装置に対するターゲットとなる後方用ターゲットと、前記推進機のターゲットまたは前記前方用ターゲットを撮像する前方用撮像手段と、前記前方用撮像手段と光軸が同軸上に配置されて前記後方用ターゲットを撮像する後方用撮像手段と、前記前方用撮像手段と前記後方用撮像手段を互いに相前後させて収納する内部筐体と、前記推進管に配置されて前記内部筐体をその軸心を回転中心として回転自在に支持する支持部材と、前記内部筐体底部に固定されて前記内部筐体の重心を鉛直線上にバランスさせるバランスウエイトとを有し、前記演算装置は、前記各計測装置から前記前方用撮像手段の撮像による画像と前記後方用撮像手段の撮像による画像をそれぞれ取り込んで処理して、前記前方用撮像手段の光軸と前記後方用撮像手段の光軸とを結ぶ光軸上の仮想の測点と前記推進機のターゲットまたは前記前方用ターゲットの重心位置とを結ぶ辺と前記仮想の測点と前記後方用ターゲットの重心位置とを結ぶ辺との挟角を算出し、各算出結果と前記推進管群の管長を基に前記推進機の位置を求めてなる構成とした。
【００１１】
（作用）演算装置において、各計測装置から前方の撮像手段の撮像による画像と後方用撮像手段の撮像による画像をそれぞれ取り込んで処理して、前方の撮像手段の光軸と後方用の撮像手段の光軸とを結ぶ光軸上の仮想の測点と推進機のターゲットまたは前方用ターゲットの重心位置とを結ぶ辺と、仮想の測点と後方用ターゲットの重心位置とを結ぶ辺との挟角を算出し、各算出結果と推進管群の管長を基に推進機の位置を求める過程で、硬い岩盤などを掘削するときに推進管がローリングし、推進管とともに支持部材がローリングしても、支持部材によって回転自在に支持された内部筐体底部には、バランスウエイトが固定されているので、内部筐体の重心が鉛直線上にバランスされ、内部筐体に収納された前方用撮像手段および後方用撮像手段の光軸が変化することはなく、各撮像手段によって得られた画像が変異するのを防止することができる。従って、推進管がローリングしても、この影響を受けることなく推進機の位置を正確に求めることができる。
【００１２】
請求項２に係る推進機位置計測システムにおいては、地中で掘削しながら推進する推進機に順次連結されて前記地中に敷設される推進管群のうち少なくとも２個以上の推進管に設置される複数の計測装置と、前記各計測装置と情報の授受を行って前記推進機の位置を演算する演算装置とを備え、前記各計測装置は、推進方向後方の他の計測装置に対するターゲットとなる前方用ターゲットおよび推進方向前方の他の計測装置に対するターゲットとなる後方用ターゲットと、前記推進機のターゲットまたは前記前方用ターゲットを撮像する前方用撮像手段と、前記前方用撮像手段と光軸が同軸上に配置されて前記後方用ターゲットを撮像する後方用撮像手段と、前記前方用撮像手段と前記後方用撮像手段を互いに相前後させて収納する内部筐体と、前記推進管に配置されて前記内部筐体をその軸心を回転中心として回転自在に支持する支持部材と、前記内部筐体底部に固定されて前記内部筐体の重心を鉛直線上にバランスさせるバランスウエイトと、前記前方用撮像手段の撮像による画像と前記後方用撮像手段の撮像による画像をそれぞれ処理して、前記前方用撮像手段の光軸と前記後方用撮像手段の光軸とを結ぶ光軸上の仮想の測点と前記推進機のターゲットまたは前記前方用ターゲットの重心位置とを結ぶ辺と前記仮想の測点と前記後方用ターゲットの重心位置とを結ぶ辺との挟角を算出する画像処理手段とを有し、前記演算装置は、前記各計測装置の画像処理手段の処理結果と前記推進管群の管長を基に前記推進機の位置を求めてなる構成とした。
【００１３】
（作用）各計測装置の画像処理手段において、前方用撮像手段の撮像による画像と後方用撮像手段の撮像による画像をそれぞれ取り込んで処理して、前方用撮像手段の光軸と後方用撮像手段の光軸とを結ぶ光軸上の仮想の測点と推進機のターゲットまたは前方用ターゲットの重心位置とを結ぶ辺と、仮想の測点と後方用ターゲットの重心位置とを結ぶ辺との挟角を算出し、各画像処理手段の算出結果と推進管群の管長を基に演算装置において、推進機の位置を求める過程で、硬い岩盤などを掘削するときに推進管がローリングし、推進管とともに支持部材がローリングしても、支持部材によって回転自在に支持された内部筐体底部には、バランスウエイトが固定されているので、内部筐体の重心が鉛直線上にバランスされ、内部筐体に収納された前方用撮像手段および後方用撮像手段の光軸が変化することはなく、各撮像手段によって得られた画像が変異するのを防止することができる。従って、推進管がローリングしても、この影響を受けることなく推進機の位置を正確に求めることができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上の説明から明らかなように、請求項１に係る推進機位置計測システムによれば、推進管がローリングしてもターゲットの画像が変位するのを防止することができるとともに、推進管のローリングの影響を受けることなく推進機の位置を正確に求めることができる。
【００１５】
請求項２に係る推進機位置計測システムによれば、推進管がローリングしてもターゲットの画像が変位するのを防止することができるとともに、推進管のローリングの影響を受けることなく推進機の位置を正確に求めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施例を示す推進機位置計測システムの全体構成を示す模式図、図２は、計測装置の正面図、図３は、計測装置の縦断面図、図４は、計測装置の側面図、図５は、計測装置のブロック構成図、図６は、計測装置による画像処理方法を説明するための図である。
【００１７】
これらの図において、推進機１０は、竪坑内に挿入されて、推進工法に従って竪坑内から地中を掘削しながら推進するようになっている。この推進機１０の後方には、図１に示すように、上水道管、電力管などで構成される推進管１２が順次連結され、最後尾の推進管１２を油圧ジャッキ（図示せず）で押すことにより、推進機１０が各推進管１２ととも推進し、各推進管１２が地中に敷設されるようになっている。推進機１０には円形のターゲット１４が設置され、各推進管１２には、直線路等のように見通しできる場合を除いて計測装置１６が設置されるようになっている。各計測装置１６は、通信手段、例えば、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）を介して、竪坑外に配置された演算装置１８に接続されている。演算装置１８は、ＬＡＮを介して各計測装置１６と情報の授受を行って推進機１０の位置を演算するように構成されている。
【００１８】
各計測装置１６は、図２〜図４に示すように、円筒状に形成された内部筐体２０と、略円筒状に形成されて内部筐体２０の外周側を覆う外部筐体２２を備えており、内部筐体２０と外部筐体２２は円筒状のカバー２４内に収納されている。カバー２４の前方側には前方用カバー２６が固定され、後方側には後方用カバー２８が固定されており、前方用カバー２６の中央部には防塵ガラス３０が装着され、後方用カバー２８の中心部には防塵ガラス３２が装着されている。カバー２４の軸方向における中心部には内部筐体２０と同心円を形成するリング状のフランジ３４が形成されており、フランジ３４の周囲には反射材が塗布されている。このフランジ３４のうち一方（後方側）の面には、推進方向Ｘの後方に、他の後方計測装置１６に対するターゲットとなる前方用ターゲット３６が形成され、他方（前方側）の面には、推進方向Ｘの前方に、他の前方計測装置１６に対するターゲットとなる後方用ターゲット３８が形成されている。また、カバー２４の略中心部には一対のＴの字の脚４０、４２が連結されており、カバー２４は脚４０、４２を介して推進管１２内に設置されるようになっていて転倒しないような形状に構成されている。また、前方用カバー２６には、他の計測装置１６における前方用ターゲット３６を照明するための前方照明用ＬＥＤ４４が設置されており、後方用カバー２８には、他の計測装置１６における後方用ターゲット３８を照明するための後方照明用ＬＥＤ４６が設けられている。
【００１９】
一方、外部筐体２２はカバー２４に固定されており、外部筐体２２と内部筐体２０との間にはベアリング４８、５０が装着されている。内部筐体２０は、その軸心を回転中心としてベアリング４８、５０を介して外部筐体２２に回転自在に支持されている。すなわち、外部筐体２２は、カバー２４に固定され、内部筐体２０をベアリング４８、５０により回転自在に支持する支持部材として構成されている。
【００２０】
また、外部筐体２２内には、図５に示す画像処理ユニット５２が配置され、内部筐体２０内には前方用レンズ部５４、後方用レンズ部５６、前方用撮像素子５８、後方用撮像素子６０が回転軸を中心に互いに相前後して収納されており、内部筐体２０の底部には、内部筐体２０の重心を鉛直線上にバランスさせるためのバランスウエイト６２が固定されている。
【００２１】
前方用撮像素子５８は、推進機１０のターゲット１４または推進方向Ｘ前方に位置する前方用ターゲット３６を前方用レンズ部５４を介して撮像し、撮像による画像を画像処理ユニット５２に出力するようになっている。すなわち、前方用レンズ部５４と前方用撮像素子５８は前方用撮像手段として構成されている。後方用撮像素子６０は、推進方向Ｘ後方に位置する後方用ターゲット３８を後方用レンズ部５６を介して撮像し、撮像による画像を画像処理ユニット５２に出力するようになっている。すなわち、後方用撮像素子６０は、後方用レンズ部５６とともに後方用撮像手段として構成されている。前方用撮像素子５８、後方用撮像素子６０としては、例えば、ＣＣＤ素子（ＣＣＤイメージセンサ）やＣＭＯＳ撮像素子を用いることができる。
【００２２】
画像処理ユニット５２は、図５に示すように、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）６４、ＲＯＭ６６、ＲＡＭ６８、ＬＡＮ回路７０、ＡＣ／ＤＣコンバータ７２を備えて構成されており、ＡＣ／ＤＣコンバータ７２には交流電源が接続され、ＡＣ／ＤＣコンバータ７２から各部に直流電源が供給されるようになっている。ＤＳＰ６４は、前方照明用ＬＥＤ４４、後方照明用ＬＥＤ４６の点灯を制御するとともに、前方用撮像素子５８、後方用撮像素子６０からの画像を取り込んで処理し、この処理結果をＬＡＮ回路７０を介して演算装置１８に転送するようになっている。
【００２３】
ＤＳＰ６４は、前方用撮像素子５８の撮像による画像と後方用撮像素子６０の撮像による画像を処理して重心計算を行い、ターゲット１４または前方用ターゲット３６の中心画素位置Ｘ１と後方用ターゲット３８の中心画素位置Ｘ２をそれぞれ画像の重心位置として算出し、これらの算出結果を基に挟角θｉを算出するようになっている。
【００２４】
具体的には、図６に示す如く、ＤＳＰ６４は、画像の重心位置を算出するに際して、前方用撮像素子５８の光軸Ｌ１と後方用撮像素子６０の光軸Ｌ２が同軸上に形成されていることを考慮して、光軸Ｌ１と光軸Ｌ２とを結ぶ光軸上の仮想の測点Ｓｉを設定し、前方用撮像素子５８の撮像による画像として、例えば、図６（ｂ）に示すように、ターゲット１４または前方用ターゲット３６の画像が映し出され、この画像の重心位置（中心画素位置）がＸ１であって、且つ、後方用撮像素子６０の撮像による画像として、図６（ｃ）に示すように、後方用ターゲット３８の画像が映し出され、この画像の重心位置（中心画素位置）がＸ２であったときには、図６（ａ）に示すように、ターゲット１４または前方用ターゲット３６の重心位置（中心画素位置）Ｘ１と仮想の測点Ｓｉと結ぶ辺ｈ１と、仮想の測点Ｓｉと後方用ターゲット３８の重心位置（中心画素位置）Ｘ２とを結ぶ辺ｈ２を算出し、辺ｈ１と辺ｈ２との挟角θｉを以下のようにして求めることとしている。
【００２５】
ここで、前方用撮像素子５８の撮像による画像と後方用撮像素子６０の撮像による画像の水平方向の有効画素数をＨ、鉛直方向の有効画素数をＶとし、前方用撮像素子５８、後方用撮像素子６０における水平方向の視野角をＨφとし、鉛直方向の視野角をＶφとすると、水平方向の１画素当たりの角度Ｈθは、Ｈθ＝Ｈφ／Ｈ、鉛直方向の１画素当たりの角度Ｖθは、Ｖθ＝Ｖφ／Ｖで表される。
【００２６】
次に、前方用撮像素子５８の画像の中心位置を０とすると、ターゲット１４または前方用ターゲット３６の重心位置（中心画素位置）Ｘ１は、画像の中心位置０からの画素数となり、光軸Ｌ１とターゲット１４または前方用ターゲット３６の重心位置（中心画素位置）Ｘ１との角度がα１であるときには、α１＝Ｈφ×Ｘ１として求めることができる。
【００２７】
同様に、後方用撮像素子６０の画像の中心位置を０とすると、後方用ターゲット３８の重心位置（中心画素位置）Ｘ２は、画像の中心位置０からの画素数となり、光軸Ｌ２と後方用ターゲット３８の重心位置（中心画素位置）Ｘ２との角度がα２であるときには、α２＝Ｈθ×Ｘ２として求めることができる。
【００２８】
そして挟角θｉは、θｉ＝１８０度−α１−α２から求めることができる。挟角θｉ（θ１、θ２、…、θｎは、）は、図１に示すように、各計測装置１６において求められ、各挟角θｉに関する情報はＬＡＮ回路７０を介して演算装置１８に転送されることになる。
【００２９】
なお、ＤＳＰ６４において挟角θｉを求めるに際しては、前方用レンズ部５４、後方用レンズ部５６にレンズ歪みがあることを考慮し、予めレンズの歪み係数、レンズ中心画素位置（主点）、焦点距離などを求めておくこととしている。この際、レンズ歪み係数を予め求めておいて、レンズ歪み係数を基にターゲットの重心位置（中心画素位置）を補正したり、主点から画素位置を求めることが可能になる。これらによりレンズ歪を補正する。
焦点距離から求めた視野角あるいは実験的に求めた視野角から１画素当たりの角度を求めることも可能である。
【００３０】
演算装置１８は、各計測装置１６の画像処理ユニット５２の処理結果を基にトラバース測量にしたがって推進機１０の位置を求めるようになっている。この場合、図１に示すように、先頭の推進管１２と２番目の推進管１２との挟角θ１、２番目の推進管１２と３番目の推進管１２との挟角θ２などの情報は各計測装置１６の画像処理ユニット５２から得られるようになっており、最後尾の推進管１２と既知点である測点Ｓｎと基準点７４との挟角θｎは、最後尾の推進管１２の計測を行う毎に測定し、測定値として演算装置１８に入力されるようになっている。また各推進管１２の長さは規格で設定されているため、演算装置１８において、各推進管１２の長さと挟角θｉを基に推進機１０の位置を求めることができる。
【００３１】
本実施例によれば、各計測装置１６に設けられた画像処理ユニット５２において、ターゲット１４または前方用ターゲット３６の画像の重心位置と後方用ターゲット３８の画像の重心位置を求めに際して、各ターゲット１４、３６、３８に円形のターゲットを用いているので、各ターゲット１４、３６、３８の画像の重心位置を簡単な計算式に従って求めることができる。
【００３２】
また、本実施例によれば、岩盤などを掘削するときなどに推進管１２がローリングすると、外部筐体２２は推進管１２のローリングに伴ってローリングするが、内部筐体２０は外部筐体２２に対して回転自在に支持され、その底部にバランスウエイト６２が固定されているため、内部筐体２０の重心は常に鉛直線上に維持され、かつターゲット３６、３８が円形形状のため、推進管１２のローリングによって撮像素子５８、６０の画像の重心位置がずれるのを防止することができ、推進管１２のローリングの有無によらず挟角θｉを正確に求めることができる。
【００３３】
さらに、本実施例によれば、前方用ターゲット３６の画像の重心位置と後方用ターゲット３８の画像の重心位置を求めているので、推進管１２が直線路や曲線路に沿って敷設されて場合でも、各ターゲット３６、３８の画像の重心位置を容易に求めることができる。また、挟角θｉが常に一定になるように管理することで、推進管１２を直線路に沿って敷設することができる。
【００３４】
なお、傾斜センサを内部筐体２０に取り付け、傾斜センサによってローリング量を計測し、この計測値にしたがって画像の重心位置を補正することも可能である。
【００３５】
前記実施例においては、画像処理ユニット５２において、挟角θｉを求めるものについて述べたが、画像処理ユニット５２の画像処理手段としての機能を演算装置１８に設け、前方用撮像素子５８、後方用撮像素子６０の撮像による画像情報をＬＡＮ回路７０を介して演算装置１８に転送する構成を採用することもできる。
【００３６】
また、通信手段としてＬＡＮを用いる代わりに、１対複数の通信が可能なＲＳ４８５を利用したり、同軸ケーブルまたは光ファイバケーブルを用いてＮＴＳＣコンポジット信号を演算装置１８に転送する方式を採用することもできる。また無線ＬＡＮなどの無線を使用することも可能である。
【００３７】
また、挟角θｉを正確に求めるに際して、撮像素子５８、６０の分解能を上げるために、高画素の撮像素子を使用することで、レンズ５４、５６が同じものであっても１画素当たりの角度が小さくなり、分解能を高めることができる。またレンズ５４、５６の焦点距離を大きくして画角を狭くしても、１画素当たりの角度を小さくすることで、分解能を高めることができる。この場合、ターゲットの大きさと測定可能範囲を考慮する必要がある。
【００３８】
また、撮像素子５８、６０によって映し出された画像を処理するに際して、サブピクセル単位まで求める方法を採用することで分解能を高めることもできる。
【００３９】
また、測点Ｓｉ間の距離に関して、推進管１２の長さから求めることができるが、各計測装置１６に光波距離計を搭載し、ターゲットまでの距離を求めることで、高精度に測点間の距離を求めることができる。
【００４０】
さらに、前方用ターゲット３６、後方用ターゲット３８として、反射材を塗布したものを用いたが、ＬＥＤを利用した自発光式のターゲットを用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施例を示す推進機位置計測システムの全体構成を示す模式図である。
【図２】計測装置の正面図である。
【図３】計測装置の縦断面図である。
【図４】計測装置の側面図である。
【図５】計測装置のブロック構成図である。
【図６】計測装置による画像処理方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０ 推進機
１２ 推進管
１４ ターゲット
１６ 計測装置
１８ 演算装置
２０ 内部筐体
２２ 外部筐体
３６ 前方用ターゲット
３８ 後方用ターゲット
４８、５０ ベアリング
５２ 画像処理ユニット
５８ 前方用撮像素子
６０ 後方用撮像素子
６２ バランスウエイト
【技術分野】
【０００１】
本発明は、推進工法にしたがって地中で掘削しながら推進する推進機の位置を計測するように構成された推進機位置計測システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
地中に上下水道管や電力管などを敷設するに際して、推進機によって地中を掘削しながら推進機に接続された上下水道管や電力管などを推進管として推し進めて敷設する推進工法が採用されている。推進工法を用いて、予め設定された計画線に沿って正しく土を掘削するに際しては、推進機の位置を正確に計測する必要がある。そこで、推進管内に順次トータルステーションを配置し、トータルステーションを用いてトラバース測量を行って推進機の位置を計測する方法が行われている。
【０００３】
一方は、近年、推進管として直径８００ｍｍ以下の小口径の推進管を用い、この推進管を推進工法によって敷設することが行われるようになってきた。この場合、小口径の推進管では、人が推進管の中に入ることができず、トータルステーションを用いて推進機の位置を計測することができない。このため、小口径の推進管を推進工法で敷設するに際しては、小口径の推進管内にパイプレーザを配置し、パイプレーザを用いて推進機の位置を計測することが行われている。
【０００４】
しかし、パイプレーザを用いた場合、推進管を直線上に敷設するときには、推進機の位置を計測することはできるが、推進管の数が多くなって推進路が長くなると、温度と湿度の不均一性に伴ってレーザ光の屈折、散乱の影響が大きくなり、推進路の直線性を正確に確認することが困難になる。しかも、パイプレーザを用いたのでは、推進管を曲線に沿って敷設するときには推進機の位置の計測を行うことはできなくなる。
【０００５】
そこで、推進機に、二次元ターゲットと推進機後方に向けたＣＣＤ撮像素子を設置するとともに、最後尾に接続された計測管に、二次元ターゲットと前方を向けたＣＣＤ撮像素子を設置し、中間に位置する各計測管には、前後方向から撮像可能な二次元ターゲットと、前方および後方に向けたＣＣＤ撮像素子をそれぞれ設置し、各ＣＣＤ撮像素子の撮像による画像を処理し、管径の大小、直線路・曲線路によらず、推進機の位置を計測するようにしたものが提案されている（特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特許第３６１０４６０号公報（第１１頁〜第１４頁、図１〜図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記従来技術では、向き合うターゲットを双方向から撮像し、ターゲット画像の偏位が、計測管の屈曲偏位で生じたものか、あるいは計測管の軸周りの回転によって生じたものであるかを判別するようにしているので、硬い岩盤などを掘削するときに計測管がローリングしても、推進機および各計測管の位置と姿勢を精度高く求めることができる。
【０００８】
しかし、計測管がローリングしたときに、計測管のローリングに伴ってターゲット画像が変位するのを防止することはできない。このため、円形のターゲットでは回転角度変位を検出できないので、円形のターゲットを用いることができず、特殊形状の２次元ターゲットを利用することが余儀なくされている。
【０００９】
本発明は、前記従来技術の課題に鑑みて為されたものであり、その目的は、円形ターゲットを用いることでその重心位置を求めることを簡素化するとともに、推進管がローリングしてもターゲットの画像が変位するのを防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するために、請求項１に係る推進機位置計測システムにおいては、地中で掘削しながら推進する推進機に順次連結されて前記地中に敷設される推進管群のうち少なくとも２個以上の推進管に設置される複数の計測装置と、前記各計測装置と情報の授受を行って前記推進機の位置を演算する演算装置とを備え、前記各計測装置は、推進方向後方の他の計測装置に対するターゲットとなる前方用ターゲットおよび推進方向前方の他の計測装置に対するターゲットとなる後方用ターゲットと、前記推進機のターゲットまたは前記前方用ターゲットを撮像する前方用撮像手段と、前記前方用撮像手段と光軸が同軸上に配置されて前記後方用ターゲットを撮像する後方用撮像手段と、前記前方用撮像手段と前記後方用撮像手段を互いに相前後させて収納する内部筐体と、前記推進管に配置されて前記内部筐体をその軸心を回転中心として回転自在に支持する支持部材と、前記内部筐体底部に固定されて前記内部筐体の重心を鉛直線上にバランスさせるバランスウエイトとを有し、前記演算装置は、前記各計測装置から前記前方用撮像手段の撮像による画像と前記後方用撮像手段の撮像による画像をそれぞれ取り込んで処理して、前記前方用撮像手段の光軸と前記後方用撮像手段の光軸とを結ぶ光軸上の仮想の測点と前記推進機のターゲットまたは前記前方用ターゲットの重心位置とを結ぶ辺と前記仮想の測点と前記後方用ターゲットの重心位置とを結ぶ辺との挟角を算出し、各算出結果と前記推進管群の管長を基に前記推進機の位置を求めてなる構成とした。
【００１１】
（作用）演算装置において、各計測装置から前方の撮像手段の撮像による画像と後方用撮像手段の撮像による画像をそれぞれ取り込んで処理して、前方の撮像手段の光軸と後方用の撮像手段の光軸とを結ぶ光軸上の仮想の測点と推進機のターゲットまたは前方用ターゲットの重心位置とを結ぶ辺と、仮想の測点と後方用ターゲットの重心位置とを結ぶ辺との挟角を算出し、各算出結果と推進管群の管長を基に推進機の位置を求める過程で、硬い岩盤などを掘削するときに推進管がローリングし、推進管とともに支持部材がローリングしても、支持部材によって回転自在に支持された内部筐体底部には、バランスウエイトが固定されているので、内部筐体の重心が鉛直線上にバランスされ、内部筐体に収納された前方用撮像手段および後方用撮像手段の光軸が変化することはなく、各撮像手段によって得られた画像が変異するのを防止することができる。従って、推進管がローリングしても、この影響を受けることなく推進機の位置を正確に求めることができる。
【００１２】
請求項２に係る推進機位置計測システムにおいては、地中で掘削しながら推進する推進機に順次連結されて前記地中に敷設される推進管群のうち少なくとも２個以上の推進管に設置される複数の計測装置と、前記各計測装置と情報の授受を行って前記推進機の位置を演算する演算装置とを備え、前記各計測装置は、推進方向後方の他の計測装置に対するターゲットとなる前方用ターゲットおよび推進方向前方の他の計測装置に対するターゲットとなる後方用ターゲットと、前記推進機のターゲットまたは前記前方用ターゲットを撮像する前方用撮像手段と、前記前方用撮像手段と光軸が同軸上に配置されて前記後方用ターゲットを撮像する後方用撮像手段と、前記前方用撮像手段と前記後方用撮像手段を互いに相前後させて収納する内部筐体と、前記推進管に配置されて前記内部筐体をその軸心を回転中心として回転自在に支持する支持部材と、前記内部筐体底部に固定されて前記内部筐体の重心を鉛直線上にバランスさせるバランスウエイトと、前記前方用撮像手段の撮像による画像と前記後方用撮像手段の撮像による画像をそれぞれ処理して、前記前方用撮像手段の光軸と前記後方用撮像手段の光軸とを結ぶ光軸上の仮想の測点と前記推進機のターゲットまたは前記前方用ターゲットの重心位置とを結ぶ辺と前記仮想の測点と前記後方用ターゲットの重心位置とを結ぶ辺との挟角を算出する画像処理手段とを有し、前記演算装置は、前記各計測装置の画像処理手段の処理結果と前記推進管群の管長を基に前記推進機の位置を求めてなる構成とした。
【００１３】
（作用）各計測装置の画像処理手段において、前方用撮像手段の撮像による画像と後方用撮像手段の撮像による画像をそれぞれ取り込んで処理して、前方用撮像手段の光軸と後方用撮像手段の光軸とを結ぶ光軸上の仮想の測点と推進機のターゲットまたは前方用ターゲットの重心位置とを結ぶ辺と、仮想の測点と後方用ターゲットの重心位置とを結ぶ辺との挟角を算出し、各画像処理手段の算出結果と推進管群の管長を基に演算装置において、推進機の位置を求める過程で、硬い岩盤などを掘削するときに推進管がローリングし、推進管とともに支持部材がローリングしても、支持部材によって回転自在に支持された内部筐体底部には、バランスウエイトが固定されているので、内部筐体の重心が鉛直線上にバランスされ、内部筐体に収納された前方用撮像手段および後方用撮像手段の光軸が変化することはなく、各撮像手段によって得られた画像が変異するのを防止することができる。従って、推進管がローリングしても、この影響を受けることなく推進機の位置を正確に求めることができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上の説明から明らかなように、請求項１に係る推進機位置計測システムによれば、推進管がローリングしてもターゲットの画像が変位するのを防止することができるとともに、推進管のローリングの影響を受けることなく推進機の位置を正確に求めることができる。
【００１５】
請求項２に係る推進機位置計測システムによれば、推進管がローリングしてもターゲットの画像が変位するのを防止することができるとともに、推進管のローリングの影響を受けることなく推進機の位置を正確に求めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施例を示す推進機位置計測システムの全体構成を示す模式図、図２は、計測装置の正面図、図３は、計測装置の縦断面図、図４は、計測装置の側面図、図５は、計測装置のブロック構成図、図６は、計測装置による画像処理方法を説明するための図である。
【００１７】
これらの図において、推進機１０は、竪坑内に挿入されて、推進工法に従って竪坑内から地中を掘削しながら推進するようになっている。この推進機１０の後方には、図１に示すように、上水道管、電力管などで構成される推進管１２が順次連結され、最後尾の推進管１２を油圧ジャッキ（図示せず）で押すことにより、推進機１０が各推進管１２ととも推進し、各推進管１２が地中に敷設されるようになっている。推進機１０には円形のターゲット１４が設置され、各推進管１２には、直線路等のように見通しできる場合を除いて計測装置１６が設置されるようになっている。各計測装置１６は、通信手段、例えば、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）を介して、竪坑外に配置された演算装置１８に接続されている。演算装置１８は、ＬＡＮを介して各計測装置１６と情報の授受を行って推進機１０の位置を演算するように構成されている。
【００１８】
各計測装置１６は、図２〜図４に示すように、円筒状に形成された内部筐体２０と、略円筒状に形成されて内部筐体２０の外周側を覆う外部筐体２２を備えており、内部筐体２０と外部筐体２２は円筒状のカバー２４内に収納されている。カバー２４の前方側には前方用カバー２６が固定され、後方側には後方用カバー２８が固定されており、前方用カバー２６の中央部には防塵ガラス３０が装着され、後方用カバー２８の中心部には防塵ガラス３２が装着されている。カバー２４の軸方向における中心部には内部筐体２０と同心円を形成するリング状のフランジ３４が形成されており、フランジ３４の周囲には反射材が塗布されている。このフランジ３４のうち一方（後方側）の面には、推進方向Ｘの後方に、他の後方計測装置１６に対するターゲットとなる前方用ターゲット３６が形成され、他方（前方側）の面には、推進方向Ｘの前方に、他の前方計測装置１６に対するターゲットとなる後方用ターゲット３８が形成されている。また、カバー２４の略中心部には一対のＴの字の脚４０、４２が連結されており、カバー２４は脚４０、４２を介して推進管１２内に設置されるようになっていて転倒しないような形状に構成されている。また、前方用カバー２６には、他の計測装置１６における前方用ターゲット３６を照明するための前方照明用ＬＥＤ４４が設置されており、後方用カバー２８には、他の計測装置１６における後方用ターゲット３８を照明するための後方照明用ＬＥＤ４６が設けられている。
【００１９】
一方、外部筐体２２はカバー２４に固定されており、外部筐体２２と内部筐体２０との間にはベアリング４８、５０が装着されている。内部筐体２０は、その軸心を回転中心としてベアリング４８、５０を介して外部筐体２２に回転自在に支持されている。すなわち、外部筐体２２は、カバー２４に固定され、内部筐体２０をベアリング４８、５０により回転自在に支持する支持部材として構成されている。
【００２０】
また、外部筐体２２内には、図５に示す画像処理ユニット５２が配置され、内部筐体２０内には前方用レンズ部５４、後方用レンズ部５６、前方用撮像素子５８、後方用撮像素子６０が回転軸を中心に互いに相前後して収納されており、内部筐体２０の底部には、内部筐体２０の重心を鉛直線上にバランスさせるためのバランスウエイト６２が固定されている。
【００２１】
前方用撮像素子５８は、推進機１０のターゲット１４または推進方向Ｘ前方に位置する前方用ターゲット３６を前方用レンズ部５４を介して撮像し、撮像による画像を画像処理ユニット５２に出力するようになっている。すなわち、前方用レンズ部５４と前方用撮像素子５８は前方用撮像手段として構成されている。後方用撮像素子６０は、推進方向Ｘ後方に位置する後方用ターゲット３８を後方用レンズ部５６を介して撮像し、撮像による画像を画像処理ユニット５２に出力するようになっている。すなわち、後方用撮像素子６０は、後方用レンズ部５６とともに後方用撮像手段として構成されている。前方用撮像素子５８、後方用撮像素子６０としては、例えば、ＣＣＤ素子（ＣＣＤイメージセンサ）やＣＭＯＳ撮像素子を用いることができる。
【００２２】
画像処理ユニット５２は、図５に示すように、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）６４、ＲＯＭ６６、ＲＡＭ６８、ＬＡＮ回路７０、ＡＣ／ＤＣコンバータ７２を備えて構成されており、ＡＣ／ＤＣコンバータ７２には交流電源が接続され、ＡＣ／ＤＣコンバータ７２から各部に直流電源が供給されるようになっている。ＤＳＰ６４は、前方照明用ＬＥＤ４４、後方照明用ＬＥＤ４６の点灯を制御するとともに、前方用撮像素子５８、後方用撮像素子６０からの画像を取り込んで処理し、この処理結果をＬＡＮ回路７０を介して演算装置１８に転送するようになっている。
【００２３】
ＤＳＰ６４は、前方用撮像素子５８の撮像による画像と後方用撮像素子６０の撮像による画像を処理して重心計算を行い、ターゲット１４または前方用ターゲット３６の中心画素位置Ｘ１と後方用ターゲット３８の中心画素位置Ｘ２をそれぞれ画像の重心位置として算出し、これらの算出結果を基に挟角θｉを算出するようになっている。
【００２４】
具体的には、図６に示す如く、ＤＳＰ６４は、画像の重心位置を算出するに際して、前方用撮像素子５８の光軸Ｌ１と後方用撮像素子６０の光軸Ｌ２が同軸上に形成されていることを考慮して、光軸Ｌ１と光軸Ｌ２とを結ぶ光軸上の仮想の測点Ｓｉを設定し、前方用撮像素子５８の撮像による画像として、例えば、図６（ｂ）に示すように、ターゲット１４または前方用ターゲット３６の画像が映し出され、この画像の重心位置（中心画素位置）がＸ１であって、且つ、後方用撮像素子６０の撮像による画像として、図６（ｃ）に示すように、後方用ターゲット３８の画像が映し出され、この画像の重心位置（中心画素位置）がＸ２であったときには、図６（ａ）に示すように、ターゲット１４または前方用ターゲット３６の重心位置（中心画素位置）Ｘ１と仮想の測点Ｓｉと結ぶ辺ｈ１と、仮想の測点Ｓｉと後方用ターゲット３８の重心位置（中心画素位置）Ｘ２とを結ぶ辺ｈ２を算出し、辺ｈ１と辺ｈ２との挟角θｉを以下のようにして求めることとしている。
【００２５】
ここで、前方用撮像素子５８の撮像による画像と後方用撮像素子６０の撮像による画像の水平方向の有効画素数をＨ、鉛直方向の有効画素数をＶとし、前方用撮像素子５８、後方用撮像素子６０における水平方向の視野角をＨφとし、鉛直方向の視野角をＶφとすると、水平方向の１画素当たりの角度Ｈθは、Ｈθ＝Ｈφ／Ｈ、鉛直方向の１画素当たりの角度Ｖθは、Ｖθ＝Ｖφ／Ｖで表される。
【００２６】
次に、前方用撮像素子５８の画像の中心位置を０とすると、ターゲット１４または前方用ターゲット３６の重心位置（中心画素位置）Ｘ１は、画像の中心位置０からの画素数となり、光軸Ｌ１とターゲット１４または前方用ターゲット３６の重心位置（中心画素位置）Ｘ１との角度がα１であるときには、α１＝Ｈφ×Ｘ１として求めることができる。
【００２７】
同様に、後方用撮像素子６０の画像の中心位置を０とすると、後方用ターゲット３８の重心位置（中心画素位置）Ｘ２は、画像の中心位置０からの画素数となり、光軸Ｌ２と後方用ターゲット３８の重心位置（中心画素位置）Ｘ２との角度がα２であるときには、α２＝Ｈθ×Ｘ２として求めることができる。
【００２８】
そして挟角θｉは、θｉ＝１８０度−α１−α２から求めることができる。挟角θｉ（θ１、θ２、…、θｎは、）は、図１に示すように、各計測装置１６において求められ、各挟角θｉに関する情報はＬＡＮ回路７０を介して演算装置１８に転送されることになる。
【００２９】
なお、ＤＳＰ６４において挟角θｉを求めるに際しては、前方用レンズ部５４、後方用レンズ部５６にレンズ歪みがあることを考慮し、予めレンズの歪み係数、レンズ中心画素位置（主点）、焦点距離などを求めておくこととしている。この際、レンズ歪み係数を予め求めておいて、レンズ歪み係数を基にターゲットの重心位置（中心画素位置）を補正したり、主点から画素位置を求めることが可能になる。これらによりレンズ歪を補正する。
焦点距離から求めた視野角あるいは実験的に求めた視野角から１画素当たりの角度を求めることも可能である。
【００３０】
演算装置１８は、各計測装置１６の画像処理ユニット５２の処理結果を基にトラバース測量にしたがって推進機１０の位置を求めるようになっている。この場合、図１に示すように、先頭の推進管１２と２番目の推進管１２との挟角θ１、２番目の推進管１２と３番目の推進管１２との挟角θ２などの情報は各計測装置１６の画像処理ユニット５２から得られるようになっており、最後尾の推進管１２と既知点である測点Ｓｎと基準点７４との挟角θｎは、最後尾の推進管１２の計測を行う毎に測定し、測定値として演算装置１８に入力されるようになっている。また各推進管１２の長さは規格で設定されているため、演算装置１８において、各推進管１２の長さと挟角θｉを基に推進機１０の位置を求めることができる。
【００３１】
本実施例によれば、各計測装置１６に設けられた画像処理ユニット５２において、ターゲット１４または前方用ターゲット３６の画像の重心位置と後方用ターゲット３８の画像の重心位置を求めに際して、各ターゲット１４、３６、３８に円形のターゲットを用いているので、各ターゲット１４、３６、３８の画像の重心位置を簡単な計算式に従って求めることができる。
【００３２】
また、本実施例によれば、岩盤などを掘削するときなどに推進管１２がローリングすると、外部筐体２２は推進管１２のローリングに伴ってローリングするが、内部筐体２０は外部筐体２２に対して回転自在に支持され、その底部にバランスウエイト６２が固定されているため、内部筐体２０の重心は常に鉛直線上に維持され、かつターゲット３６、３８が円形形状のため、推進管１２のローリングによって撮像素子５８、６０の画像の重心位置がずれるのを防止することができ、推進管１２のローリングの有無によらず挟角θｉを正確に求めることができる。
【００３３】
さらに、本実施例によれば、前方用ターゲット３６の画像の重心位置と後方用ターゲット３８の画像の重心位置を求めているので、推進管１２が直線路や曲線路に沿って敷設されて場合でも、各ターゲット３６、３８の画像の重心位置を容易に求めることができる。また、挟角θｉが常に一定になるように管理することで、推進管１２を直線路に沿って敷設することができる。
【００３４】
なお、傾斜センサを内部筐体２０に取り付け、傾斜センサによってローリング量を計測し、この計測値にしたがって画像の重心位置を補正することも可能である。
【００３５】
前記実施例においては、画像処理ユニット５２において、挟角θｉを求めるものについて述べたが、画像処理ユニット５２の画像処理手段としての機能を演算装置１８に設け、前方用撮像素子５８、後方用撮像素子６０の撮像による画像情報をＬＡＮ回路７０を介して演算装置１８に転送する構成を採用することもできる。
【００３６】
また、通信手段としてＬＡＮを用いる代わりに、１対複数の通信が可能なＲＳ４８５を利用したり、同軸ケーブルまたは光ファイバケーブルを用いてＮＴＳＣコンポジット信号を演算装置１８に転送する方式を採用することもできる。また無線ＬＡＮなどの無線を使用することも可能である。
【００３７】
また、挟角θｉを正確に求めるに際して、撮像素子５８、６０の分解能を上げるために、高画素の撮像素子を使用することで、レンズ５４、５６が同じものであっても１画素当たりの角度が小さくなり、分解能を高めることができる。またレンズ５４、５６の焦点距離を大きくして画角を狭くしても、１画素当たりの角度を小さくすることで、分解能を高めることができる。この場合、ターゲットの大きさと測定可能範囲を考慮する必要がある。
【００３８】
また、撮像素子５８、６０によって映し出された画像を処理するに際して、サブピクセル単位まで求める方法を採用することで分解能を高めることもできる。
【００３９】
また、測点Ｓｉ間の距離に関して、推進管１２の長さから求めることができるが、各計測装置１６に光波距離計を搭載し、ターゲットまでの距離を求めることで、高精度に測点間の距離を求めることができる。
【００４０】
さらに、前方用ターゲット３６、後方用ターゲット３８として、反射材を塗布したものを用いたが、ＬＥＤを利用した自発光式のターゲットを用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施例を示す推進機位置計測システムの全体構成を示す模式図である。
【図２】計測装置の正面図である。
【図３】計測装置の縦断面図である。
【図４】計測装置の側面図である。
【図５】計測装置のブロック構成図である。
【図６】計測装置による画像処理方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０ 推進機
１２ 推進管
１４ ターゲット
１６ 計測装置
１８ 演算装置
２０ 内部筐体
２２ 外部筐体
３６ 前方用ターゲット
３８ 後方用ターゲット
４８、５０ ベアリング
５２ 画像処理ユニット
５８ 前方用撮像素子
６０ 後方用撮像素子
６２ バランスウエイト
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中で掘削しながら推進する推進機に順次連結されて前記地中に敷設される推進管群のうち少なくとも２個以上の推進管に設置される複数の計測装置と、前記各計測装置と情報の授受を行って前記推進機の位置を演算する演算装置とを備え、前記各計測装置は、推進方向後方の他の計測装置に対するターゲットとなる前方用ターゲットおよび推進方向前方の他の計測装置に対するターゲットとなる後方用ターゲットと、前記推進機のターゲットまたは前記前方用ターゲットを撮像する前方用撮像手段と、前記前方用撮像手段と光軸が同軸上に配置されて前記後方用ターゲットを撮像する後方用撮像手段と、前記前方用撮像手段と前記後方用撮像手段を互いに相前後させて収納する内部筐体と、前記推進管に配置されて前記内部筐体をその軸心を回転中心として回転自在に支持する支持部材と、前記内部筐体底部に固定されて前記内部筐体の重心を鉛直線上にバランスさせるバランスウエイトとを有し、前記演算装置は、前記各計測装置から前記前方用撮像手段の撮像による画像と前記後方用撮像手段の撮像による画像をそれぞれ取り込んで処理して、前記前方用撮像手段の光軸と前記後方用撮像手段の光軸とを結ぶ光軸上の仮想の測点と前記推進機のターゲットまたは前記前方用ターゲットの重心位置とを結ぶ辺と前記仮想の測点と前記後方用ターゲットの重心位置とを結ぶ辺との挟角を算出し、各算出結果と前記推進管群の管長を基に前記推進機の位置を求めてなる推進機位置計測システム。
【請求項２】
地中で掘削しながら推進する推進機に順次連結されて前記地中に敷設される推進管群のうち少なくとも２個以上の推進管に設置される複数の計測装置と、前記各計測装置と情報の授受を行って前記推進機の位置を演算する演算装置とを備え、前記各計測装置は、推進方向後方の他の計測装置に対するターゲットとなる前方用ターゲットおよび推進方向前方の他の計測装置に対するターゲットとなる後方用ターゲットと、前記推進機のターゲットまたは前記前方用ターゲットを撮像する前方用撮像手段と、前記前方用撮像手段と光軸が同軸上に配置されて前記後方用ターゲットを撮像する後方用撮像手段と、前記前方用撮像手段と前記後方用撮像手段を互いに相前後させて収納する内部筐体と、前記推進管に配置されて前記内部筐体をその軸心を回転中心として回転自在に支持する支持部材と、前記内部筐体底部に固定されて前記内部筐体の重心を鉛直線上にバランスさせるバランスウエイトと、前記前方用撮像手段の撮像による画像と前記後方用撮像手段の撮像による画像をそれぞれ処理して、前記前方用撮像手段の光軸と前記後方用撮像手段の光軸とを結ぶ光軸上の仮想の測点と前記推進機のターゲットまたは前記前方用ターゲットの重心位置とを結ぶ辺と前記仮想の測点と前記後方用ターゲットの重心位置とを結ぶ辺との挟角を算出する画像処理手段とを有し、前記演算装置は、前記各計測装置の画像処理手段の処理結果と前記推進管群の管長を基に前記推進機の位置を求めてなる推進機位置計測システム。
【請求項１】
地中で掘削しながら推進する推進機に順次連結されて前記地中に敷設される推進管群のうち少なくとも２個以上の推進管に設置される複数の計測装置と、前記各計測装置と情報の授受を行って前記推進機の位置を演算する演算装置とを備え、前記各計測装置は、推進方向後方の他の計測装置に対するターゲットとなる前方用ターゲットおよび推進方向前方の他の計測装置に対するターゲットとなる後方用ターゲットと、前記推進機のターゲットまたは前記前方用ターゲットを撮像する前方用撮像手段と、前記前方用撮像手段と光軸が同軸上に配置されて前記後方用ターゲットを撮像する後方用撮像手段と、前記前方用撮像手段と前記後方用撮像手段を互いに相前後させて収納する内部筐体と、前記推進管に配置されて前記内部筐体をその軸心を回転中心として回転自在に支持する支持部材と、前記内部筐体底部に固定されて前記内部筐体の重心を鉛直線上にバランスさせるバランスウエイトとを有し、前記演算装置は、前記各計測装置から前記前方用撮像手段の撮像による画像と前記後方用撮像手段の撮像による画像をそれぞれ取り込んで処理して、前記前方用撮像手段の光軸と前記後方用撮像手段の光軸とを結ぶ光軸上の仮想の測点と前記推進機のターゲットまたは前記前方用ターゲットの重心位置とを結ぶ辺と前記仮想の測点と前記後方用ターゲットの重心位置とを結ぶ辺との挟角を算出し、各算出結果と前記推進管群の管長を基に前記推進機の位置を求めてなる推進機位置計測システム。
【請求項２】
地中で掘削しながら推進する推進機に順次連結されて前記地中に敷設される推進管群のうち少なくとも２個以上の推進管に設置される複数の計測装置と、前記各計測装置と情報の授受を行って前記推進機の位置を演算する演算装置とを備え、前記各計測装置は、推進方向後方の他の計測装置に対するターゲットとなる前方用ターゲットおよび推進方向前方の他の計測装置に対するターゲットとなる後方用ターゲットと、前記推進機のターゲットまたは前記前方用ターゲットを撮像する前方用撮像手段と、前記前方用撮像手段と光軸が同軸上に配置されて前記後方用ターゲットを撮像する後方用撮像手段と、前記前方用撮像手段と前記後方用撮像手段を互いに相前後させて収納する内部筐体と、前記推進管に配置されて前記内部筐体をその軸心を回転中心として回転自在に支持する支持部材と、前記内部筐体底部に固定されて前記内部筐体の重心を鉛直線上にバランスさせるバランスウエイトと、前記前方用撮像手段の撮像による画像と前記後方用撮像手段の撮像による画像をそれぞれ処理して、前記前方用撮像手段の光軸と前記後方用撮像手段の光軸とを結ぶ光軸上の仮想の測点と前記推進機のターゲットまたは前記前方用ターゲットの重心位置とを結ぶ辺と前記仮想の測点と前記後方用ターゲットの重心位置とを結ぶ辺との挟角を算出する画像処理手段とを有し、前記演算装置は、前記各計測装置の画像処理手段の処理結果と前記推進管群の管長を基に前記推進機の位置を求めてなる推進機位置計測システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００７−３３１０５（Ｐ２００７−３３１０５Ａ）
【公開日】平成１９年２月８日（２００７．２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２１３７７２（Ｐ２００５−２１３７７２）
【出願日】平成１７年７月２５日（２００５．７．２５）
【出願人】（０００１４８６２３）株式会社ソキア (114)
【出願人】（５９９０９８１２７）株式会社ソーキ (28)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年２月８日（２００７．２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年７月２５日（２００５．７．２５）
【出願人】（０００１４８６２３）株式会社ソキア (114)
【出願人】（５９９０９８１２７）株式会社ソーキ (28)
【Ｆターム（参考）】
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