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JP7583645B2 - Position measurement system and method for existing pipe rehabilitation - Google Patents

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JP7583645B2
JP7583645B2 JP2021031391A JP2021031391A JP7583645B2 JP 7583645 B2 JP7583645 B2 JP 7583645B2 JP 2021031391 A JP2021031391 A JP 2021031391A JP 2021031391 A JP2021031391 A JP 2021031391A JP 7583645 B2 JP7583645 B2 JP 7583645B2
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pipe
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reflector
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善央 久保
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Sekisui Chemical Co Ltd
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Sekisui Chemical Co Ltd
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Description

本発明は、既設管の更生に用いる位置測定システムおよび方法に関し、より具体的には、既設管における分岐管のための接続口の位置、又は既設管の内壁に沿う更生管における穿孔位置を、レーザーを用いて測定するシステムおよび方法に関する。 The present invention relates to a position measurement system and method used in the rehabilitation of existing pipes, and more specifically, to a system and method that uses a laser to measure the position of a connection port for a branch pipe in an existing pipe, or the drilling position in a rehabilitated pipe along the inner wall of an existing pipe.

下水道管等の既設管の上壁には接続口が形成され、この接続口に分岐管が接続されている。既設管が老朽化した時には、既設管を更生管でライニングすることによって更生することは公知である。更生管をライニングすると既設管の接続口が更生管で塞がれるため、更生管に接続口と合致した連通口を形成する必要がある。
更生管の内側から連通口を形成する場合には、更生管をライニングする前に接続口の位置を特定し、ライニング後に、更生管において上記の特定された位置に対応する箇所を穿孔して連通口を形成する。
A connection port is formed on the upper wall of an existing pipe such as a sewer pipe, and a branch pipe is connected to this connection port. It is known that when an existing pipe becomes deteriorated, it can be rehabilitated by lining it with a rehabilitation pipe. When the rehabilitation pipe is lined, the connection port of the existing pipe is blocked by the rehabilitation pipe, so it is necessary to form a communication port in the rehabilitation pipe that matches the connection port.
When forming a communication port from the inside of the rehabilitated pipe, the position of the connection port is identified before lining the rehabilitated pipe, and after lining, a hole is drilled in the rehabilitated pipe at a location corresponding to the identified location to form the communication port.

特許文献1は、レーザー距離計と走行体を用いた位置測定システムを開示している。簡単に説明すると、レーザー距離計が既設管の端またはマンホール内に設置される。走行体にはビデオカメラと反射体が搭載されている。遠隔操作により走行体を既設管に沿って走行させ、ビデオカメラで接続口を確認した時に停止させる。この時、レーザー距離計からレーザー光を反射体に向けて発射し、反射体からの戻りレーザー光を受けて反射体までの距離を測定し、この測定距離に基づいて接続口の位置を特定する。 Patent Document 1 discloses a position measurement system that uses a laser range finder and a traveling object. Simply put, the laser range finder is installed at the end of an existing pipe or inside a manhole. The traveling object is equipped with a video camera and a reflector. The traveling object is remotely controlled to travel along the existing pipe and is stopped when the connection port is confirmed by the video camera. At this time, a laser beam is emitted from the laser range finder toward the reflector, and the distance to the reflector is measured based on the returned laser beam from the reflector, and the position of the connection port is identified based on this measured distance.

更生管のライニングが終了した後、更生管に連通口を形成する際には、穿孔機と反射体を装備した走行体が用いられる。レーザー距離計は上記と同様にして設置される。走行体を更生管に沿って走行させ、接続口に近い位置で走行体を停止させる。この時、レーザー距離計で反射体までの距離を測定し、この測定距離と予め測定された接続口の位置の情報に基づいて、穿孔機が接続口に対向する位置まで走行体を移動させる。最後に穿孔機を接続口に向けて移動させて更生管を穿孔し、既設管の接続口と合致した連通口を形成する。 After the lining of the rehabilitated pipe is completed, a traveling body equipped with a drilling machine and a reflector is used to form a communication opening in the rehabilitated pipe. The laser distance meter is installed in the same manner as above. The traveling body is made to travel along the rehabilitated pipe and stopped at a position close to the connection port. At this time, the laser distance meter measures the distance to the reflector, and based on this measured distance and the information on the position of the connection port measured in advance, the traveling body is moved to a position where the drilling machine faces the connection port. Finally, the drilling machine is moved toward the connection port to drill a hole in the rehabilitated pipe and form a communication opening that matches the connection port of the existing pipe.

特開2018-81015号公報JP 2018-81015 A

特許文献1の位置測定システムでは、レーザー距離計と反射体の距離が長い場合に、レーザー光が反射体から外れて、走行体等に当たり、正確に接続口の位置や連通口の穿孔位置を測定できないことがある。 In the position measurement system of Patent Document 1, if the distance between the laser rangefinder and the reflector is long, the laser light may stray from the reflector and hit the traveling body, etc., making it impossible to accurately measure the position of the connection port or the drilling position of the communication port.

前記課題を解決するため、本発明は、既設管内、又は前記既設管の内壁に沿う更生管内を移動可能な移動体と、前記既設管の管端又は前記管端に連なるマンホール内の固定位置と、前記移動体のいずれか一方に設置され、前記既設管の管軸と直交する平坦な反射面を有する反射体と、前記固定位置と前記移動体の他方に設置され、レーザー光を前記既設管の管軸に沿って前記反射体に発射し、前記反射体の前記反射面で反射されたレーザー光を受光することによって、前記反射面までの距離を測定するレーザー距離測定手段と、前記レーザー距離測定手段の距離測定データを処理する演算制御手段と、を備えた既設管更生用の位置測定システムにおいて、
前記演算制御手段は、前記レーザー距離測定手段の光軸の角度を所定の走査軌跡に沿って変化させ、この角度変化の過程で得られる複数の距離測定値のうち所定の許容差内に収まる複数の距離測定値に基づき、前記反射面までの距離を決定することを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention provides a position measurement system for rehabilitating an existing pipe, comprising: a movable body capable of moving within an existing pipe or within a rehabilitating pipe along an inner wall of the existing pipe; a fixed position within an end of the existing pipe or a manhole connected to the end of the pipe; a reflector having a flat reflective surface perpendicular to the axis of the existing pipe, which is installed on one of the movable bodies; laser distance measurement means installed at the fixed position and on the other of the movable body, which measures the distance to the reflective surface by emitting laser light to the reflector along the axis of the existing pipe and receiving the laser light reflected by the reflective surface of the reflector; and an arithmetic and control means for processing distance measurement data from the laser distance measurement means,
The arithmetic and control means changes the angle of the optical axis of the laser distance measurement means along a predetermined scanning trajectory, and determines the distance to the reflective surface based on a plurality of distance measurement values obtained during this angle change process that fall within a predetermined tolerance.

上記構成によれば、レーザー距離測定手段と反射体までの距離を正確に測定でき、ひいては、既設管の接続口の位置や更生管の連通口の穿孔位置等を正確に特定することができる。 The above configuration allows the distance between the laser distance measuring means and the reflector to be accurately measured, and therefore allows the position of the connection port of the existing pipe and the drilling position of the communication port of the rehabilitated pipe to be accurately identified.

好ましくは、前記所定の許容差内に収まる複数の距離測定値が、前記レーザー距離測定手段の光軸の角度変化の過程で連続して得られる距離測定値である。
上記構成によれば、レーザー距離測定手段と反射体までの距離をより確実に測定できる。
Preferably, the plurality of distance measurement values falling within the predetermined tolerance are distance measurement values obtained successively during the course of angular change of the optical axis of the laser distance measurement means.
According to the above configuration, the distance between the laser distance measuring means and the reflector can be measured more reliably.

好ましくは、前記演算制御手段は、前記所定の許容差内に収まる複数の距離測定値の平均値を、前記反射面までの距離とする。
上記構成によれば、距離演算を簡略化することができる。
Preferably, the arithmetic and control means determines the distance to the reflecting surface to be an average value of a plurality of distance measurement values falling within the predetermined tolerance.
According to the above configuration, the distance calculation can be simplified.

好ましくは、前記演算制御手段は、前記所定の許容差内に収まる距離測定値が設定数または設定数以上であることを条件として、この設定数または設定数以上の距離測定値に基づき、前記反射面までの距離を決定する。
上記構成によれば、レーザー距離測定手段と反射体までの距離をより確実に測定できる。
Preferably, the arithmetic and control means determines the distance to the reflecting surface based on a set number or more of distance measurement values that fall within the specified tolerance, provided that the set number or more of distance measurement values fall within the set number.
According to the above configuration, the distance between the laser distance measuring means and the reflector can be measured more reliably.

好ましくは、前記設定数を、測定距離が短いほど多く、測定距離が長いほど少なくする。
この構成は、反射面から外れた箇所例えば移動体等に、既設管や更生管の管軸と直交する平坦面(ただし反射面に比べて著しく狭い)が存在する可能性を考慮したものである。測定距離が短いと、光軸の角度変化の過程において、反射面以外の平坦面でも所定の許容差内に収まる距離測定値が設定数獲得されて、誤測定される可能性が生じる。そこで、測定距離が短い場合には設定数を多くすることにより、この誤測定を回避することができる。測定距離が長くなると、反射面での測定点が減じられるとともに反射面以外の平坦面での測定点が減じられる。そこで、測定距離が長い場合には、設定数を少なくすることにより、前記反射面での距離測定を確実に行うことができる。
同様の理由により、前記光軸の前記距離測定毎の角度変化幅を、測定距離が短いほど広く、測定距離が長いほど狭くしてもよい。
Preferably, the set number is set to a larger number as the measurement distance becomes shorter and to a smaller number as the measurement distance becomes longer.
This configuration takes into consideration the possibility that a flat surface (which is significantly narrower than the reflecting surface) perpendicular to the axis of the existing pipe or the rehabilitated pipe may exist at a location outside the reflecting surface, such as a moving object. If the measurement distance is short, a set number of distance measurements that fall within a specified tolerance may be obtained on flat surfaces other than the reflecting surface during the process of changing the angle of the optical axis, resulting in erroneous measurement. Therefore, by setting a large number when the measurement distance is short, this erroneous measurement can be avoided. If the measurement distance is long, the number of measurement points on the reflecting surface is reduced, and the number of measurement points on flat surfaces other than the reflecting surface is also reduced. Therefore, by setting a small number when the measurement distance is long, distance measurement on the reflecting surface can be performed reliably.
For the same reason, the angle change width of the optical axis for each distance measurement may be made wider as the measurement distance becomes shorter and narrower as the measurement distance becomes longer.

前記所定の許容差は、測定距離が長いほど大きくしてもよいし、測定距離と無関係に絶対値により定めていてもよい。 The predetermined tolerance may be increased as the measurement distance increases, or may be determined as an absolute value regardless of the measurement distance.

好ましくは、前記演算制御手段は、前記所定の走査軌跡で前記所定の許容差内の測定距離値を前記設定数得られない場合に、前記光軸を別の走査軌跡に沿って角度変化させる。
上記構成によれば、レーザー光の光軸を自動的に反射面にアライメントさせることができ、距離測定作業を効率良く行うことができる。
Preferably, the arithmetic and control means, when the set number of measured distance values within the specified tolerance cannot be obtained on the specified scanning trajectory, changes the angle of the optical axis along another scanning trajectory.
According to the above configuration, the optical axis of the laser light can be automatically aligned with the reflecting surface, and distance measurement work can be performed efficiently.

より具体的態様では、前記演算制御手段は、前記レーザー距離測定手段の光軸の角度を第1方向に延びる走査軌跡に沿って変化させる過程で得られた複数の距離測定値が、前記所定の許容差内に収まる前記設定数以上の距離測定値を含まない場合には、前記レーザー距離測定手段の光軸の角度を前記第1方向と直交する第2方向に所定角度分ずらした後、再び前記レーザー距離測定手段の光軸の角度を前記第1方向に延びる他の走査軌跡に沿って変化させ、この角度変化の過程で得られる複数の距離測定値のうち前記所定の許容差内に収まる前記設定数または設定数以上の距離測定値に基づき、前記反射面までの距離を決定する。
上記構成によれば、最初にレーザー距離測定手段の光軸の角度を第1方向に延びる走査軌跡に沿って変化させる過程で反射面までの距離を測定できなくても、第2方向に光軸の角度をずらした後に、再び光軸の角度を第1方向に延びる他の走査軌跡に沿って変化させる過程で、反射面までの距離を測定することができる。
In a more specific aspect, when the multiple distance measurement values obtained in the process of changing the angle of the optical axis of the laser distance measurement means along a scanning locus extending in a first direction do not include more than the set number of distance measurement values that fall within the specified tolerance, the arithmetic control means shifts the angle of the optical axis of the laser distance measurement means by a predetermined angle in a second direction perpendicular to the first direction, and then changes the angle of the optical axis of the laser distance measurement means again along another scanning locus extending in the first direction, and determines the distance to the reflective surface based on the set number or more of distance measurement values that fall within the specified tolerance among the multiple distance measurement values obtained in the process of this angle change.
According to the above configuration, even if the distance to the reflective surface cannot be measured initially in the process of changing the angle of the optical axis of the laser distance measuring means along a scanning trajectory extending in a first direction, the distance to the reflective surface can be measured by shifting the angle of the optical axis in a second direction and then again changing the angle of the optical axis along another scanning trajectory extending in the first direction.

別の具体的態様では、前記演算制御手段は、前記レーザー距離測定手段の光軸の角度を第1方向に延びる走査軌跡に沿って変化させる過程で得られた複数の距離測定値が、前記所定の許容差内に収まる前記設定数以上の距離測定値を含まない場合には、前記レーザー距離測定手段の光軸の角度を、前記第1方向と交差する第2方向に延びる他の走査軌跡に沿って変化させ、この角度変化の過程で得られる複数の距離測定値のうち前記所定の許容差内に収まる前記設定数または設定数以上の距離測定値に基づき、前記反射面までの距離を決定する。
上記構成によれば、最初にレーザー距離測定手段の光軸の角度を第1方向に延びる走査軌跡に沿って変化させる過程で反射面までの距離を測定できなくても、光軸の角度を第2方向に延びる他の走査軌跡に沿って変化させる過程で、反射面までの距離を測定することができる。
In another specific aspect, when the multiple distance measurement values obtained in the process of changing the angle of the optical axis of the laser distance measurement means along a scanning trajectory extending in a first direction do not include more than the set number of distance measurement values that fall within the specified tolerance, the arithmetic and control means changes the angle of the optical axis of the laser distance measurement means along another scanning trajectory extending in a second direction intersecting the first direction, and determines the distance to the reflective surface based on the set number or more of distance measurement values that fall within the specified tolerance among the multiple distance measurement values obtained in the process of this angle change.
According to the above configuration, even if the distance to the reflective surface cannot be measured initially in the process of changing the angle of the optical axis of the laser distance measuring means along a scanning trajectory extending in a first direction, the distance to the reflective surface can be measured in the process of changing the angle of the optical axis along another scanning trajectory extending in a second direction.

前記所定の走査軌跡が測定開始点を中心とする渦巻を描くようにしてもよい。これによれば、所定の許容差内に収まる設定数以上の距離測定値を確実に得られる。 The predetermined scanning trajectory may be configured to form a spiral around the measurement start point. This ensures that a set number or more of distance measurements that fall within a predetermined tolerance are obtained.

前記移動体が走行体からなり、前記走行体は、前記既設管に形成された分岐管接続のための接続口を撮像する撮像手段を搭載しており、前記既設管に沿って走行する。これにより、反射体までの測定距離に基づいて接続口の位置を特定することができる。 The moving body is a traveling body, which is equipped with an imaging means for imaging a connection port for connecting a branch pipe formed in the existing pipe, and travels along the existing pipe. This makes it possible to identify the position of the connection port based on the measured distance to the reflector.

前記移動体が走行体からなり、前記走行体は、前記更生管において前記既設管の前記接続口に対応する連通口を形成するための穿孔手段を搭載しており、前記更生管に沿って走行する。これによれば、更生管を既設管内にライニングした後、反射体までの測定距離に基づいて更生管における穿孔すべき位置を特定でき、正確に連通口を形成することができる。 The moving body is a traveling body, and the traveling body is equipped with a drilling means for forming a communication hole in the rehabilitation pipe that corresponds to the connection hole of the existing pipe, and travels along the rehabilitation pipe. In this way, after the rehabilitation pipe is lined inside the existing pipe, the position to drill in the rehabilitation pipe can be identified based on the measured distance to the reflector, and the communication hole can be accurately formed.

本発明の他の態様は、既設管更生用の位置測定方法であって、前記既設管内、又は前記既設管の内壁に沿う更生管内を移動可能な移動体と、前記既設管の管端又は前記管端に連なるマンホール内の固定位置と、前記移動体のいずれか一方に設置され、前記既設管の管軸と直交する平坦な反射面を有する反射体と、前記固定位置と前記移動体の他方に設置され、レーザー光を前記既設管の管軸に沿って前記反射体に発射し、前記反射体の前記反射面で反射されたレーザー光を受光することによって、前記反射面までの距離を測定するレーザー距離測定手段と、を用意し、前記レーザー距離測定手段の光軸の角度を所定の走査軌跡に沿って変化させ、この角度変化の過程で得られる複数の距離測定値のうち所定の許容差内に収まる複数の距離測定値に基づき、前記反射面までの距離を決定することを特徴とする。 Another aspect of the present invention is a position measurement method for rehabilitating an existing pipe, which includes a mobile body capable of moving within the existing pipe or within a rehabilitating pipe along the inner wall of the existing pipe, a fixed position within the end of the existing pipe or a manhole connected to the end of the pipe, a reflector having a flat reflecting surface perpendicular to the axis of the existing pipe, which is installed on one of the mobile bodies, and a laser distance measurement means installed on the fixed position and the other of the mobile body, which measures the distance to the reflecting surface by emitting a laser beam to the reflector along the axis of the existing pipe and receiving the laser beam reflected by the reflecting surface of the reflector, and which changes the angle of the optical axis of the laser distance measurement means along a predetermined scanning trajectory, and determines the distance to the reflecting surface based on a plurality of distance measurement values obtained during the angle change that fall within a predetermined tolerance.

本発明によれば、レーザー距離測定手段と反射体までの距離を正確に測定でき、ひいては、既設管の接続口の位置や更生管の連通口の穿孔位置を、正確に特定することができる。 According to the present invention, the distance between the laser distance measuring means and the reflector can be accurately measured, and the position of the connection port of the existing pipe and the drilling position of the communication port of the rehabilitation pipe can be accurately identified.

本発明に係る第1位置測定システムを用いて既設管の接続口の位置を特定する前半の工程を示す概略縦断面図である。5 is a schematic vertical cross-sectional view showing the first half of a process for identifying the position of a connection port of an existing pipe using the first position measurement system according to the present invention; FIG. 既設管の接続口の位置を測定する後半の工程を示す概略縦断面図である。10 is a schematic vertical cross-sectional view showing a latter half of the process of measuring the position of a connection port of an existing pipe. FIG. 既設管を更生管でライニングした後、本発明に係る第2位置測定システムを用いて、更生管に連通口を形成するための穿孔位置を特定する工程を示す概略縦断面図である。11 is a schematic vertical cross-sectional view showing a process of identifying a drilling position for forming a communication hole in the rehabilitating pipe using a second position measurement system according to the present invention after lining an existing pipe with a rehabilitating pipe. FIG. 連通口の形成が完了した状態を示す概略縦断面図である。FIG. 11 is a schematic vertical cross-sectional view showing a state in which the formation of the communication port has been completed. (A)~(D)は、レーザー光による走査の第1の態様を場合分けして示す正面図である。1A to 1D are front views showing different cases of a first mode of scanning with a laser beam. 移動穿孔装置の側面図である。FIG. レーザー光による走査の第2の態様を示す正面図である。FIG. 11 is a front view showing a second mode of scanning with laser light. レーザー光による走査の第3の態様を示す正面図である。FIG. 11 is a front view showing a third mode of scanning with laser light. レーザー光による走査の第4の態様を示す正面図である。FIG. 11 is a front view showing a fourth mode of scanning with laser light. 本発明に係る第3位置測定システムを用いて、製管途中の更生管における連通口の穿孔位置を特定する工程を示す概略縦断面図である。A schematic vertical cross-sectional view showing a process of identifying the drilling position of a communication hole in a rehabilitating pipe during pipe manufacturing using a third position measurement system according to the present invention.

以下、本発明の一実施形態を図面にしたがって説明する。
既設管の更生工程の概略
図1、図2に示すように、更生対象の既設管1は、例えば、地中の老朽化した下水道管である。既設管1の内径は、人が直に入れない大きさであり、例えば800mm以下である。既設管1の中途部には、1又は複数の接続口2が形成されており、各接続口2には分岐管3が接続されている。既設管1の両端はマンホール4に連なっている。
Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
Overview of the existing pipe rehabilitation process
As shown in Figures 1 and 2, an existing pipe 1 to be rehabilitated is, for example, an aged underground sewer pipe. The inner diameter of the existing pipe 1 is large enough that a person cannot enter directly, for example, 800 mm or less. One or more connection ports 2 are formed in the middle of the existing pipe 1, and branch pipes 3 are connected to each connection port 2. Both ends of the existing pipe 1 are connected to manholes 4.

図3に示すように、既設管1の内壁に、更生管5がライニングされる。更生管5は、例えば合成樹脂製の帯状部材を螺旋状に巻き、隣接する巻き部分の縁どうしを嵌合することにより構成される。更生管5は、種々の態様が可能であり、環状の帯板を連ねることにより構成してもよいし、形状記憶性を有する樹脂チューブであってもよい。既設管1の接続口2は、更生管5をライニングすることにより塞がれる。 As shown in FIG. 3, the inner wall of the existing pipe 1 is lined with a rehabilitation pipe 5. The rehabilitation pipe 5 is formed, for example, by spirally winding a strip-shaped member made of synthetic resin and fitting the edges of adjacent wound portions together. The rehabilitation pipe 5 can be formed in various forms, and may be formed by connecting annular strips or may be a resin tube with shape memory properties. The connection port 2 of the existing pipe 1 is blocked by lining the rehabilitation pipe 5.

更生管5のライニングの後、更生管5を既設管1の接続口2に対応した位置で穿孔することにより、図4に示すように接続口2に連なる連通口6が形成される。これにより、分岐管3が、更生管5の内部と連通される。 After lining the rehabilitating pipe 5, the rehabilitating pipe 5 is drilled at a position corresponding to the connection port 2 of the existing pipe 1, forming a communication port 6 that connects to the connection port 2 as shown in FIG. 4. This allows the branch pipe 3 to communicate with the inside of the rehabilitating pipe 5.

第1位置測定システムの構成
上記更生管5のライニングに先立ち、第1位置測定システムを用いて接続口2の位置データを取得しておく。図2に示すように、第1位置測定システムは、移動撮像装置10と、レーザー距離測定装置20(レーザー距離測定手段)と、地上またはマンホール4内に配置されたパソコン等を含む遠隔制御装置30と、を備えている。
Configuration of the first position measurement system Prior to lining the rehabilitation pipe 5, the first position measurement system is used to obtain position data of the connection port 2. As shown in Fig. 2, the first position measurement system includes a mobile imaging device 10, a laser distance measurement device 20 (laser distance measurement means), and a remote control device 30 including a personal computer or the like arranged on the ground or inside the manhole 4.

移動撮像装置10は、走行体11と、走行体11の前部において既設管1の管軸方向に延びる軸線を中心に回動可能に支持されたアーム12と、アーム12の先端部に搭載されたビデオカメラ13(撮像手段)と、ビデオカメラ13またはアーム12に設けられた傾斜センサ14と、走行体11の後部に搭載された反射体15とを有している。反射体15は、例えば正方形の板により形成され、既設管1の管軸と直交する平坦な反射面15aを有している。反射板の形状は矩形以外に半円形、幌型(馬蹄形)等を採用することができる。 The mobile imaging device 10 has a running body 11, an arm 12 supported at the front of the running body 11 so as to be rotatable about an axis extending in the pipe axis direction of the existing pipe 1, a video camera 13 (imaging means) mounted at the tip of the arm 12, an inclination sensor 14 provided on the video camera 13 or the arm 12, and a reflector 15 mounted at the rear of the running body 11. The reflector 15 is formed, for example, from a square plate, and has a flat reflecting surface 15a that is perpendicular to the pipe axis of the existing pipe 1. The shape of the reflector can be a semicircle, a hood shape (horseshoe shape), etc., in addition to a rectangle.

レーザー距離測定装置20は、本体21と、本体21の前面に設けられた受発光部22と、本体21の角度を互いに直交する3軸を中心として調節する角度調節機構23と、受発光部22と角度調節機構23を制御するとともに距離演算を行う演算制御部24(演算制御手段)とを有している。 The laser distance measuring device 20 has a main body 21, a light receiving/emitting unit 22 provided on the front surface of the main body 21, an angle adjustment mechanism 23 that adjusts the angle of the main body 21 around three mutually perpendicular axes, and a calculation control unit 24 (calculation control means) that controls the light receiving/emitting unit 22 and the angle adjustment mechanism 23 and performs distance calculations.

第1位置測定システムによる接続口の位置測定工程
上記第1位置測定システムを用いて接続口2の位置データを取得する工程について、詳述する。
〈前半の工程〉
図1に示すように、既設管1の管端1aに平坦な反射板9を設置した後、操作者は遠隔制御装置30の操作により、レーザー距離測定装置20の演算制御部24に測定指令を出し、受発光部22から反射板9に向けてレーザー光を出射させる。反射板9には既設管1の管軸に相当する位置に印が付されており、この印にレーザー光が当たるように、レーザー距離測定装置20の位置を微調節するか受発光部22の光軸25の方向を微調整する。これにより、光軸25が既設管1の管軸と略一致する。
上記反射板9から反射されたレーザー光を受発光部22で受け、演算制御部24でレーザー距離測定装置20から反射板9までの距離を演算する。この距離測定値が遠隔制御装置30に送られ記録される。
Step of Measuring the Position of the Connection Port by the First Position Measuring System The step of acquiring the position data of the connection port 2 by using the first position measuring system will now be described in detail.
<First half of the process>
As shown in Figure 1, after placing a flat reflector 9 on the pipe end 1a of the existing pipe 1, the operator operates the remote control device 30 to issue a measurement command to the calculation and control unit 24 of the laser distance measuring device 20, causing the light receiving and emitting unit 22 to emit laser light toward the reflector 9. A mark is provided on the reflector 9 at a position corresponding to the pipe axis of the existing pipe 1, and the position of the laser distance measuring device 20 is finely adjusted or the direction of the optical axis 25 of the light receiving and emitting unit 22 is finely adjusted so that the laser light hits this mark. As a result, the optical axis 25 approximately coincides with the pipe axis of the existing pipe 1.
The laser light reflected from the reflector 9 is received by the light receiving/emitting unit 22, and the distance from the laser distance measuring device 20 to the reflector 9 is calculated by the calculation control unit 24. This measured distance value is sent to the remote control device 30 and recorded.

<後半の工程>
図2に示すように、操作者は、遠隔制御装置30の遠隔操作により、移動撮像装置10を既設管1に沿って走行させながらビデオカメラ13によって既設管1の上壁面を撮像する。この既設管1の映像は、リアルタイムで遠隔制御装置30のモニター31に表示される。やがて、接続口2がモニター31に映し出される。ビデオカメラ13が接続口2に対応する位置に達した時に、移動撮像装置10を停止させる。さらに、ビデオカメラ13の光軸が接続口2を向くように(接続口2の映像がモニター31の画面の中央に位置するように)、アーム12を回動させる。この時の傾斜センサ14で検出される傾斜角は、接続口2の周方向の角度位置を示している。この傾斜角の情報は遠隔制御装置30に送られ、記録される。
<Later process>
As shown in Fig. 2, the operator remotely controls the remote control device 30 to move the mobile imaging device 10 along the existing pipe 1 while imaging the upper wall surface of the existing pipe 1 with the video camera 13. The image of the existing pipe 1 is displayed in real time on the monitor 31 of the remote control device 30. Eventually, the connection port 2 is displayed on the monitor 31. When the video camera 13 reaches a position corresponding to the connection port 2, the mobile imaging device 10 is stopped. Furthermore, the arm 12 is rotated so that the optical axis of the video camera 13 faces the connection port 2 (so that the image of the connection port 2 is located at the center of the screen of the monitor 31). The tilt angle detected by the tilt sensor 14 at this time indicates the angular position of the connection port 2 in the circumferential direction. This tilt angle information is sent to the remote control device 30 and recorded.

移動撮像装置10を停止させた状態で、レーザー距離測定装置20から移動撮像装置10の反射体15までの距離を測定する。上記のように光軸25を粗調節することにより、レーザー距離測定装置20と反射体15の間の距離が短い場合には、レーザー距離測定装置20からのレーザー光を反射体15の反射面15aに当てることができ、反射面15aまでの距離を正確に測定することができるが、レーザー距離測定装置20と反射体15の間の距離が長くなると、上記粗調節ではレーザー光を反射面15aに当てることができず、走行体11等に当たり、距離を誤測定してしまうことがある。そこで、操作者は遠隔制御装置30からの指令により、レーザー距離測定装置20の演算制御部24に自動測定モードを実行させる。 With the mobile imaging device 10 stopped, the distance from the laser distance measuring device 20 to the reflector 15 of the mobile imaging device 10 is measured. By roughly adjusting the optical axis 25 as described above, when the distance between the laser distance measuring device 20 and the reflector 15 is short, the laser light from the laser distance measuring device 20 can be directed to the reflecting surface 15a of the reflector 15, and the distance to the reflecting surface 15a can be accurately measured. However, when the distance between the laser distance measuring device 20 and the reflector 15 is long, the above rough adjustment does not allow the laser light to be directed to the reflecting surface 15a, and it may hit the moving object 11 or the like, resulting in an erroneous measurement of the distance. Therefore, the operator causes the calculation control unit 24 of the laser distance measuring device 20 to execute the automatic measurement mode by command from the remote control device 30.

以下、レーザー距離測定装置20の演算制御部24により実行される自動測定モードについて説明する。自動測定モードは、光軸25を所定の走査軌跡に沿って回転させることにより反射面15aに合わせること(オートアライメント)と、反射面15aまでの距離を演算することを含む。 The automatic measurement mode executed by the calculation control unit 24 of the laser distance measuring device 20 will be described below. The automatic measurement mode includes aligning the optical axis 25 with the reflecting surface 15a by rotating it along a predetermined scanning trajectory (auto-alignment) and calculating the distance to the reflecting surface 15a.

図5に示す第1の走査態様では、演算制御部24は角度調節機構23を制御して、本体21を垂直軸を中心に回転させることにより、光軸25を水平(第1方向)の走査線(走査軌跡)に沿って回転させ、この回転の過程(走査の過程)で距離を測定する。例えば回転速度は1度/秒、測定回数は1秒当たり20点(角度に換算すると0.05度ごとに1点)である。すなわち、レーザー距離測定装置20の光軸25が測定毎に変化する角度幅は、一定である。1回の走査での回転角度には上限があり、光軸25の測定開始点(初期位置)から最大1°とする。 In the first scanning mode shown in FIG. 5, the calculation control unit 24 controls the angle adjustment mechanism 23 to rotate the main body 21 around the vertical axis, thereby rotating the optical axis 25 along a horizontal (first direction) scanning line (scanning trajectory), and measuring the distance during this rotation process (scanning process). For example, the rotation speed is 1 degree/second, and the number of measurements is 20 points per second (converted to an angle, 1 point every 0.05 degrees). In other words, the angle width by which the optical axis 25 of the laser distance measuring device 20 changes for each measurement is constant. There is an upper limit to the rotation angle in one scan, and it is set to a maximum of 1° from the measurement start point (initial position) of the optical axis 25.

図5(A)、(B)に示すように、水平の走査線L1が、反射体15の反射面15aを通る場合には、レーザー距離測定装置20は反射面15aまでの距離を測定することができる。光軸25の測定開始点Sが反射面15aにある場合はもちろんのこと、反射面15aから外れていても反射面15aまでの距離を測定することができる。以下、詳述する。 As shown in Figures 5(A) and (B), when the horizontal scanning line L1 passes through the reflecting surface 15a of the reflector 15, the laser distance measuring device 20 can measure the distance to the reflecting surface 15a. It is possible to measure the distance to the reflecting surface 15a not only when the measurement start point S of the optical axis 25 is on the reflecting surface 15a, but also when it is off the reflecting surface 15a. This will be described in more detail below.

図5(A)に示すように光軸25の測定開始点Sが反射面15aより左側に外れている場合には、最初の距離測定値は大きいが、光軸25が右側に移動することにより反射面15aに当たる。光軸25が反射面15aに当たっている過程では、距離測定値は略一定であり、反射面15aから外れると測定距離値が再び増大する。演算制御部24は、距離測定値から、上記略一定の距離測定値すなわち所定の許容差内の距離測定値が連続して設定数(複数)以上存在すると判断した時には、その平均値を、反射面15aまでの距離として決定する。 As shown in FIG. 5(A), when the measurement start point S of the optical axis 25 is off to the left of the reflecting surface 15a, the initial distance measurement value is large, but as the optical axis 25 moves to the right, it hits the reflecting surface 15a. While the optical axis 25 is hitting the reflecting surface 15a, the distance measurement value is approximately constant, and when it moves away from the reflecting surface 15a, the measured distance value increases again. When the calculation control unit 24 determines from the distance measurement values that the approximately constant distance measurement values, i.e., distance measurement values within a specified tolerance, exist consecutively for a set number (multiple) or more, the average value is determined as the distance to the reflecting surface 15a.

図5(B)に示すように、光軸25の測定開始点Sが反射面15aの右側に外れている場合には、1回目に光軸25が右側に移動しても、距離測定値が大きく、略一定の距離測定値を得られない。最大回転角(1°)まで回転しても許容差内に設定数以上の距離測定値を得られない場合には、光軸25を測定開始点Sに戻してから、左方向に移動する。これにより光軸25が反射面15aに当たるので略一定の距離測定値が連続して得られる。このようにして、設定数以上の略一定の距離測定値に基づき反射面15aまでの距離を決定することができる。 As shown in FIG. 5(B), if the measurement start point S of the optical axis 25 is off to the right of the reflecting surface 15a, the first time the optical axis 25 is moved to the right, the measured distance value is large and an approximately constant measured distance value cannot be obtained. If the set number or more of measured distance values cannot be obtained within the tolerance even after rotating to the maximum rotation angle (1°), the optical axis 25 is returned to the measurement start point S and then moved leftward. This causes the optical axis 25 to hit the reflecting surface 15a, so that approximately constant measured distance values can be obtained continuously. In this way, the distance to the reflecting surface 15a can be determined based on the set number or more of approximately constant measured distance values.

上記許容差は例えば測定距離の0.1%とする。例えば測定距離が50mの場合、許容差は50mmであり、50mmの範囲にある距離測定値が設定数以上存在する場合には、その平均値を反射面15aまでの距離として決定する。
なお、許容差を測定距離とは無関係に絶対値例えば20mm(すなわち±10mm)で設定してもよい。これによれば、測定距離が遠くても高精度に反射面15aまでの距離を測定することができる。
The tolerance is, for example, 0.1% of the measured distance. For example, when the measured distance is 50 m, the tolerance is 50 mm, and when there are a set number or more distance measurements within the 50 mm range, the average value is determined as the distance to the reflecting surface 15 a.
The tolerance may be set to an absolute value, for example, 20 mm (i.e., ±10 mm), regardless of the measurement distance. This allows the distance to the reflecting surface 15a to be measured with high accuracy even if the measurement distance is long.

上述したように測定毎の回転角度幅が一定の場合、上記設定数は測定距離に応じて変えてもよい。すなわち、測定距離が短いほど多く、測定距離が長いほど少なくする。例えば、30m以上の場合には2点、15m以上30m未満の場合は3点、15m未満の場合には6点とする。
反射面15aから外れた箇所例えば走行体11やその付属物等に、既設管1の管軸と直交する平坦面が存在する可能性がある。ただしこの平坦面は反射面15aに比べて著しく狭く、例えば50mm未満である。測定距離が短いと、光軸25の角度変化の過程において、反射面15a以外の平坦面でも許容差内に収まる距離測定値が複数獲得される可能性がある。しかし、測定距離が短い場合に設定数を多くすることにより、この誤測定を回避することができる。測定距離が長くなると、反射面15aでの測定点が減じられるとともに反射面15a以外の平坦面での測定点も減じられる。そこで、測定距離が長い場合には、設定数を少なくすることにより、前記反射面15aでの距離測定を確実に行うことができる。
As described above, when the rotation angle width for each measurement is constant, the number of settings may be changed according to the measurement distance. That is, the shorter the measurement distance, the more points are set, and the longer the measurement distance, the fewer points are set. For example, if the measurement distance is 30 m or more, it is set to 2 points, if the measurement distance is 15 m or more but less than 30 m, it is set to 3 points, and if the measurement distance is less than 15 m, it is set to 6 points.
There is a possibility that a flat surface perpendicular to the pipe axis of the existing pipe 1 exists at a location outside the reflecting surface 15a, such as the traveling body 11 or its accessories. However, this flat surface is significantly narrower than the reflecting surface 15a, for example, less than 50 mm. If the measurement distance is short, there is a possibility that multiple distance measurements within the tolerance are obtained on flat surfaces other than the reflecting surface 15a during the process of the angle change of the optical axis 25. However, this erroneous measurement can be avoided by increasing the number of settings when the measurement distance is short. If the measurement distance is long, the number of measurement points on the reflecting surface 15a is reduced and the number of measurement points on flat surfaces other than the reflecting surface 15a is also reduced. Therefore, if the measurement distance is long, the number of settings can be reduced to ensure that the distance measurement on the reflecting surface 15a is performed.

測定距離が長くなるほど測定毎の回転角度幅を小さくしてもよい。例えば10m未満では0.28°、10~20mで0.14°、20~30mで0.09°、30~40mで0.07°、40~50mで0.05°とする。この場合には、測定距離に拘わらず設定数を一定例えば3としてもよい。
また、測定距離が長くなるほど、測定毎の回転角度幅を小さくするとともに設定数を少なくしてもよい。
さらに、測定距離とは無関係に測定毎の回転角度幅を一定にし、設定数を一定にしてもよい。
The rotation angle width for each measurement may be reduced as the measurement distance increases, for example, 0.28° for less than 10 m, 0.14° for 10-20 m, 0.09° for 20-30 m, 0.07° for 30-40 m, and 0.05° for 40-50 m. In this case, the number may be set to a constant, for example 3, regardless of the measurement distance.
Also, as the measurement distance becomes longer, the rotation angle width for each measurement may be made smaller and the number of settings may be reduced.
Furthermore, the rotation angle width for each measurement may be constant, regardless of the measurement distance, and the set number may be constant.

平均値は、上記許容差内の距離測定値を単純に平均してもよいし、距離測定値の数が多い場合には、許容差よりさらに絞った範囲にある距離測定値を平均してもよい。また、他の公知の演算法を用いて反射面15aまでの距離を演算してもよい。 The average value may be calculated by simply averaging the distance measurements within the tolerance, or, if there are a large number of distance measurements, by averaging distance measurements within a range narrower than the tolerance. The distance to the reflecting surface 15a may also be calculated using other known calculation methods.

光軸25の走査において、許容差内の距離測定値が設定数に達した時点で、走査を終了してもよい。この場合、設定数の距離測定値に基づいて反射面15aまでの距離を演算する。後述の走査についても同様である。 When scanning the optical axis 25, the scan may be terminated when a set number of distance measurements within the tolerance have been reached. In this case, the distance to the reflecting surface 15a is calculated based on the set number of distance measurements. The same applies to the scans described below.

上記走査線L1が反射面15aを通らない場合には、上記のように測定開始点Sから最大1°右方向に走査し、さらに測定開始点Sに戻って最大1°左方向に走査しても、距離測定値がばらつき、略一定の距離測定値が連続して設定数以上測定することができない。この場合には、レーザー距離測定装置20の演算制御部24は、走査線L1が反射面15aを通っていないと判断し、光軸25が走査すべき走査線を変える。以下、例示する。 If the scanning line L1 does not pass through the reflecting surface 15a, even if scanning is performed up to 1° to the right from the measurement start point S as described above, and then returning to the measurement start point S and scanning up to 1° to the left, the distance measurement value will vary, and it will not be possible to measure more than the set number of consecutive, approximately constant distance measurements. In this case, the calculation control unit 24 of the laser distance measurement device 20 determines that the scanning line L1 does not pass through the reflecting surface 15a, and changes the scanning line that the optical axis 25 should scan. An example is given below.

演算制御部24は光軸25を上下に角度調節する。本実施形態では最初に所定角度分αだけ光軸25を上方にずらす(角度調節する)。これにより、図5(C)に示すように、走査線L2は上方に移動する。最初の走査線L1が反射面15aから下方に僅かに外れている場合には、上方に変位した走査線L2が反射面15aを通ることになり、上述と同様にして反射面15aまでの距離を測定することができる。 The calculation control unit 24 adjusts the angle of the optical axis 25 up and down. In this embodiment, the optical axis 25 is first shifted upward by a predetermined angle α (angle adjustment). This causes the scanning line L2 to move upward as shown in FIG. 5(C). If the initial scanning line L1 is slightly below the reflecting surface 15a, the upwardly displaced scanning line L2 will pass through the reflecting surface 15a, and the distance to the reflecting surface 15a can be measured in the same manner as described above.

演算制御部24は、反射面15aをレーザー光の走査線が通るまで、すなわち略一定の距離測定値が連続して設定数以上得られるまで、光軸25の走査線を上下に角度幅を広げながら変更する。例えば図5(D)の例では、1回目の走査線L1は反射面15aから上方に外れている。この場合、上述と同様に光軸25を上方に所定角度α(例えば0.14°)だけ角度調節しても、2回目の走査線L2は反射面15aを通らない。次に、光軸25を1回目の角度位置から下方に所定角度αだけ角度調節しても、3回目の走査線L3は反射面15aを通らない。次に、光軸25を1回目の角度位置から上方に所定角度αの2倍だけ角度調節しても、4回目の走査線L4は反射面15aを通らない。次に、光軸25を1回目の角度位置から下方に所定角度αの2倍だけ角度調節すると、5回目の走査線L5が反射面15aを通る。この5回目の走査線L5に沿う距離測定値に基づき、上述と同様にして反射面15aまでの距離を決定する。
上記のように上下に交互に角度調節し、調節角度を所定角度αずつ増やすことにより、レーザー光が反射面15aに到達する光軸25の角度を探し当てるのである。
The calculation control unit 24 changes the scanning line of the optical axis 25 while widening the angle width up and down until the scanning line of the laser light passes through the reflection surface 15a, that is, until a set number or more of approximately constant distance measurement values are obtained in succession. For example, in the example of FIG. 5(D), the first scanning line L1 is above the reflection surface 15a. In this case, even if the optical axis 25 is adjusted upward by a predetermined angle α (for example, 0.14°) as described above, the second scanning line L2 does not pass through the reflection surface 15a. Next, even if the optical axis 25 is adjusted downward from the first angular position by the predetermined angle α, the third scanning line L3 does not pass through the reflection surface 15a. Next, even if the optical axis 25 is adjusted upward from the first angular position by twice the predetermined angle α, the fourth scanning line L4 does not pass through the reflection surface 15a. Next, if the optical axis 25 is adjusted downward from the first angular position by twice the predetermined angle α, the fifth scanning line L5 passes through the reflection surface 15a. Based on the distance measurement value along this fifth scanning line L5, the distance to the reflecting surface 15a is determined in the same manner as described above.
As described above, the angle is adjusted alternately up and down, and the adjustment angle is increased by a predetermined angle α, thereby finding the angle of the optical axis 25 at which the laser light reaches the reflecting surface 15a.

上述のようにして、レーザー距離測定装置20の演算制御部24は自動的に光軸25を反射面15aに当てるように制御し(オートアライメント機能)、反射面15aまでの距離を測定することができる。この距離情報は遠隔制御装置30に送られ、記録される。 As described above, the calculation control unit 24 of the laser distance measuring device 20 automatically controls the optical axis 25 to strike the reflecting surface 15a (auto-alignment function), and the distance to the reflecting surface 15a can be measured. This distance information is sent to the remote control device 30 and recorded.

遠隔制御装置30では、反射面15aまでの測定距離から、前半工程で測定した反射板9までの距離を差し引くことにより、既設管1の管端1aから反射面15aまでの距離D1を演算する。接続口2の位置すなわち既設管1の管端1aから接続口2の中心までの距離Daは、この演算距離D1に、反射面15aからビデオカメラ13(すなわち接続口2)までの距離D2を加算することにより、決定することができる。 The remote control device 30 calculates the distance D1 from the pipe end 1a of the existing pipe 1 to the reflecting surface 15a by subtracting the distance to the reflector 9 measured in the first half of the process from the measured distance to the reflecting surface 15a. The position of the connection port 2, i.e., the distance Da from the pipe end 1a of the existing pipe 1 to the center of the connection port 2, can be determined by adding the distance D2 from the reflecting surface 15a to the video camera 13 (i.e., the connection port 2) to this calculated distance D1.

第2位置測定システムの構成
更生管5のライニング工程が終了した後、図3に示す第2位置測定システムを用いて連通口6の穿孔を行なう。本実施形態では、第2位置測定システムは、第1位置測定システムと共通のレーザー測定装置20、遠隔制御装置30を備えるとともに、移動穿孔装置50を備えている。
After the lining process of the rehabilitating pipe 5 is completed, the communication hole 6 is drilled using the second position measurement system shown in Fig. 3. In this embodiment, the second position measurement system includes the laser measurement device 20 and the remote control device 30, which are shared with the first position measurement system, and also includes a mobile drilling device 50.

図6に示すように、移動穿孔装置50は、走行体51と、走行体51に設けられた定着ジャッキ52と、走行体51の前部に支持されたアーム53と、アーム53に支持された穿孔機54(穿孔手段)と、走行体51の後部に設けられた反射体55と、を備えている。定着ジャッキ52は、X字状になっており、上下に伸縮可能である。アーム53は、管軸方向に延びる軸線を中心に回動可能であり、好ましくは前後方向に伸縮可能である。アーム53には傾斜センサ56が設けられている。穿孔機54は上下方向に伸縮可能である。反射体55は前述した反射体15と同様に既設管1の管軸と直交する平坦な反射面55aを有している。 As shown in FIG. 6, the mobile drilling device 50 includes a traveling body 51, a fixing jack 52 provided on the traveling body 51, an arm 53 supported on the front of the traveling body 51, a drilling machine 54 (drilling means) supported on the arm 53, and a reflector 55 provided on the rear of the traveling body 51. The fixing jack 52 is X-shaped and can be extended and retracted up and down. The arm 53 can rotate around an axis extending in the pipe axis direction, and can preferably be extended and retracted in the front-rear direction. The arm 53 is provided with an inclination sensor 56. The drilling machine 54 can be extended and retracted up and down. The reflector 55 has a flat reflecting surface 55a that is perpendicular to the pipe axis of the existing pipe 1, similar to the reflector 15 described above.

第2位置測定システムによる削孔位置の測定工程
レーザー測定装置20は,接続口2の位置測定工程と同様にマンホール4の底部に設置される。レーザー測定装置20の設置位置を変える場合には、接続口2の位置測定工程の前半工程と同様にして、既設管1の管端1aに設置された反射板9までの距離を測定しておく。
The laser measuring device 20 is installed at the bottom of the manhole 4 in the same manner as in the process of measuring the position of the connection port 2. When changing the installation position of the laser measuring device 20, the distance to the reflector 9 installed at the pipe end 1a of the existing pipe 1 is measured in advance in the same manner as in the first half of the process of measuring the position of the connection port 2.

移動穿孔装置50を更生管5内に入れた状態で、遠隔制御装置30の遠隔操作により走行させる。例えば移動穿孔装置50の走行距離と上述のようにして決定された距離Daに基づき、穿孔機54が接続口2に近い位置に達するまで移動穿孔装置50を走行させる。 With the mobile drilling device 50 inside the rehabilitation pipe 5, it is moved by remote control of the remote control device 30. For example, based on the travel distance of the mobile drilling device 50 and the distance Da determined as described above, the mobile drilling device 50 is moved until the drilling machine 54 reaches a position close to the connection port 2.

移動穿孔装置50の停止後に、遠隔制御装置30の操作により、レーザー距離測定装置20の演算制御部24に自動測定モードを実行するよう指令する。すなわち、演算制御部24は、光軸25を回転走査しながら距離測定を実行する。この自動測定モードは前述と同様であるから説明を省略する。 After the mobile drilling device 50 has stopped, the remote control device 30 is operated to instruct the calculation control unit 24 of the laser distance measuring device 20 to execute the automatic measurement mode. That is, the calculation control unit 24 executes distance measurement while rotating and scanning the optical axis 25. This automatic measurement mode is the same as that described above, so a description thereof will be omitted.

上記のようにして得られたレーザー距離測定装置20と反射体55の反射面55aとの間の測定距離から、レーザー距離測定装置20と既設管1の管端1aまでの距離(反射板9までの測定距離)を差し引くことにより、管端1aと反射面55a間の距離D3を演算する。さらに、この演算距離D3に反射面55aから穿孔機54までの距離D4を加算した距離、すなわち既設管1の管端1aから穿孔機54までの距離(D3+D4)が、予め求められていた管端1aから接続口2までの距離Daと一致するように、穿孔機54を位置決めする。この穿孔機54の位置決めは、アーム53の前後方向の伸縮または移動穿孔装置50の移動により行う。移動穿孔装置50を移動させた後、再度距離測定を実行してもよい。 The distance D3 between the pipe end 1a and the reflecting surface 55a is calculated by subtracting the distance between the laser distance measuring device 20 and the pipe end 1a of the existing pipe 1 (the measured distance to the reflector 9) from the measured distance between the laser distance measuring device 20 and the reflecting surface 55a of the reflector 55 obtained as described above. Furthermore, the drilling machine 54 is positioned so that the distance D4 from the reflecting surface 55a to the drilling machine 54 plus this calculated distance D3, i.e., the distance from the pipe end 1a of the existing pipe 1 to the drilling machine 54 (D3 + D4), matches the previously determined distance Da from the pipe end 1a to the connection port 2. The positioning of the drilling machine 54 is performed by extending and retracting the arm 53 in the forward and backward directions or by moving the mobile drilling device 50. After moving the mobile drilling device 50, the distance measurement may be performed again.

自動測定モードおよび穿孔機54の位置決めが終了した後、操作者は遠隔制御手段30の遠隔操作により、定着ジャッキ52を伸長させて更生管5の頂壁に突き当てることによって、移動穿孔装置50を更生管5ひいては既設管1に定着させる。さらに、予め求められていた接続口2の周方向角度位置に穿孔機54が向くように、傾斜センサ56からの傾斜角度信号に基づきアーム53を回動制御する。最後に、穿孔機54を更生管5に向けて移動し、穿孔することによって、更生管5に連通口6を形成する。この穿孔は、移動穿孔装置50の前方に配置された移動撮像装置(図示しない)またはアーム53に設けられたビデオカメラ(図示しない)からの映像をモニター31で見ながら実行することができる。 After the automatic measurement mode and the positioning of the drilling machine 54 are completed, the operator extends the fixing jack 52 by remote control of the remote control means 30 and strikes it against the top wall of the rehabilitated pipe 5, thereby fixing the mobile drilling device 50 to the rehabilitated pipe 5 and the existing pipe 1. Furthermore, the arm 53 is controlled to rotate based on the tilt angle signal from the tilt sensor 56 so that the drilling machine 54 faces the circumferential angle position of the connection port 2 that was previously determined. Finally, the drilling machine 54 is moved toward the rehabilitated pipe 5 and drills a hole, thereby forming a communication port 6 in the rehabilitated pipe 5. This drilling can be performed while viewing images from a mobile imaging device (not shown) located in front of the mobile drilling device 50 or a video camera (not shown) attached to the arm 53 on the monitor 31.

次に、光軸25の回転走査の他の態様について説明する。
図7に示す第2の態様では、光軸25を水平方向(第1方向)に延びる走査線L1に沿って走査する過程で得られた複数の距離測定値が、許容差内に収まる設定数以上の連続した距離測定値を含まない場合に、光軸25を測定開始点Sに戻した後、垂直方向(第2方向)に延びる走査線L2に沿って走査し、この走査の過程で得られる距離測定値のうち許容差内に収まる設定数以上の距離測定値に基づき、反射面15aまでの距離を決定する。
Next, another aspect of the rotational scanning of the optical axis 25 will be described.
In the second aspect shown in Figure 7, if the multiple distance measurement values obtained in the process of scanning the optical axis 25 along a scanning line L1 extending in the horizontal direction (first direction) do not include a set number or more of consecutive distance measurement values that fall within the tolerance, the optical axis 25 is returned to the measurement start point S, and then scanned along a scanning line L2 extending in the vertical direction (second direction), and the distance to the reflective surface 15a is determined based on the distance measurement values obtained in the process of this scan that are a set number or more that fall within the tolerance.

図8に示す第3の態様では、水平軸と垂直軸に対して45°傾斜した2つの走査線L1,L2を設定する。光軸25を走査線L1に沿って走査する過程で得られた複数の距離測定値が、許容差内に収まる設定数以上の連続した距離測定値を含まない場合に、光軸25を測定開始点Sに戻した後、走査線L2に沿って走査し、この走査の過程で得られる距離測定値のうち許容差内に収まる設定数以上の距離測定値に基づき、反射面15aまでの距離を決定する。
第3の態様において、走査線L1,L2は、互いに直交しなくてもよい。例えば走査線L1,L2は、水平軸との角度が45°未満であってもよい。
8, two scanning lines L1 and L2 are set at an angle of 45° with respect to the horizontal and vertical axes. If the multiple distance measurement values obtained in the process of scanning the optical axis 25 along the scanning line L1 do not include a set number or more of consecutive distance measurement values that fall within the tolerance, the optical axis 25 is returned to the measurement start point S, and then scanning is performed along the scanning line L2, and the distance to the reflecting surface 15a is determined based on the set number or more of distance measurement values that fall within the tolerance among the distance measurement values obtained in the process of this scanning.
In the third embodiment, the scanning lines L1 and L2 do not have to be perpendicular to each other. For example, the scanning lines L1 and L2 may be at an angle of less than 45° with respect to the horizontal axis.

図9に示すように、光軸は、測定開始点を中心とする渦巻形状の走査線に沿って走査してもよい。これによれば、確実に光軸を反射面にアライメントすることができる。 As shown in FIG. 9, the optical axis may be scanned along a spiral-shaped scan line centered on the measurement start point. This ensures that the optical axis is aligned with the reflecting surface.

図10は、第3位置測定システムを示す。この第3位置測定システムは、前述した第1位置測定システムで既設管1の接続口2の位置を測定した後、更生管5’を製管する過程で用いられるものであり、第1位置測定システムと同じレーザー距離測定装置20と遠隔制御装置30(いずれも図10において図示を省略する)を備えている。 Figure 10 shows a third position measurement system. This third position measurement system is used in the process of manufacturing the rehabilitation pipe 5' after the position of the connection port 2 of the existing pipe 1 is measured by the first position measurement system described above, and is equipped with the same laser distance measurement device 20 and remote control device 30 as the first position measurement system (both of which are omitted in Figure 10).

更生管5’は一方(左側)のマンホール4において製管される。すなわち、製管機60を用いて帯状部材を螺旋状に巻き、隣接する巻き部分の縁どうしを嵌合することにより製管される。この製管作業と同時に、更生管5’の先端部5aは他方(右側)のマンホール4近傍の地上に設置されたウインチにより、ワイヤ61を介して牽引され、右側のマンホール4に向かって移動する。 The rehabilitated pipe 5' is produced in one (left) manhole 4. That is, the pipe is produced by winding a strip-shaped material in a spiral shape using a pipe-making machine 60 and fitting the edges of adjacent wound portions together. At the same time as this pipe-making process, the tip 5a of the rehabilitated pipe 5' is pulled via a wire 61 by a winch installed on the ground near the other (right) manhole 4, and moves toward the right manhole 4.

本実施形態では、製管途中の更生管5’の先端部5aが、第3位置測定システムの移動体として提供される。更生管5’の先端部5aの頂部には反射体65が取り付けられており、底部には傾斜センサ66が取り付けられている。左側のマンホール4に設置されたレーザー距離測定装置により、前述の位置測定システムと同様にして反射体65の反射面までの距離が測定される。 In this embodiment, the tip 5a of the rehabilitated pipe 5' in the process of being manufactured is provided as the moving body of the third position measurement system. A reflector 65 is attached to the top of the tip 5a of the rehabilitated pipe 5', and a tilt sensor 66 is attached to the bottom. A laser distance measuring device installed in the left manhole 4 measures the distance to the reflective surface of the reflector 65 in the same manner as the previously described position measurement system.

第1位置測定システムにより求められた既設管1の左側の管端と接続口2との間の距離および既設管1の全長に基づいて,既設管1の右側の管端と接続口2との距離が、予め求められている。この距離は、更生管5の先端部5aと更生管5における連通口6の穿孔予定箇所との間の距離に相当している。 The distance between the right end of the existing pipe 1 and the connection port 2 is determined in advance based on the distance between the left end of the existing pipe 1 and the connection port 2 determined by the first position measurement system and the entire length of the existing pipe 1. This distance corresponds to the distance between the tip 5a of the rehabilitated pipe 5 and the planned location where the communication port 6 in the rehabilitated pipe 5 is to be drilled.

第3位置測定システムで測定された距離と、上記のようにして演算された先端部5aと連通口6の穿孔予定箇所との間の距離に基づいて、左側のマンホール4での更生管5’への穿孔位置を決定し、連通口6を形成する。これにより、更生管5’の先端部が既設管1の右端に達して製缶作業が完了した状態で、連通口6を接続口2と一致させることができる。 Based on the distance measured by the third position measurement system and the distance calculated as described above between the tip 5a and the planned drilling location for the communication port 6, the drilling position for the rehabilitated pipe 5' at the left manhole 4 is determined, and the communication port 6 is formed. This allows the communication port 6 to be aligned with the connection port 2 when the tip of the rehabilitated pipe 5' reaches the right end of the existing pipe 1 and the sheet metal working work is completed.

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の改変をなすことができる。
第2位置測定システムの移動穿孔装置にビデオカメラ等の撮像手段を設ける場合、穿孔機を取り外すことにより、第1位置測定システムの移動撮像装置として兼用することもできる。
レーザー距離装置は、その固定位置として、前記実施形態では更生対象の既設管に連なるマンホールの底部に設置したが、更生対象の既設管の管端に支持装置を介して設置してもよい。また、マンホール4を挟んで更生対象の既設管と隣接する他の既設管の管端に設置してもよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
When the moving drilling device of the second position measuring system is provided with an imaging means such as a video camera, it can also be used as the moving imaging device of the first position measuring system by removing the drilling machine.
In the above embodiment, the laser distance measuring device is fixed at the bottom of the manhole connected to the existing pipe to be rehabilitated, but it may be installed via a support device at the end of the existing pipe to be rehabilitated. Also, it may be installed at the end of another existing pipe adjacent to the existing pipe to be rehabilitated across the manhole 4.

レーザー距離測定装置に、互いの光軸が平行になるようにビデオカメラを付設してもよい。この場合、距離測定に先立ち、ビデオカメラによる映像をモニターで見ながら、既設管の中心がモニターの画面の中心に位置するように、ビデオカメラの光軸、ひいてはレーザー距離測定装置の光軸の角度を粗調整することができる。
上記実施形態では、レーザー距離装置を上記固定位置に設置し、反射体を走行体に設置したが、これとは逆に、反射体を固定位置に設置し、レーザー距離装置を走行体に設置してもよい。
オートアライメント、距離演算の機能の少なくとも一部を、遠隔制御装置が担ってもよい。
既設管は、下水道管に限られず、上水道管、農業用水管、ガス管等であってもよい。
A video camera may be attached to the laser distance measuring device so that their optical axes are parallel. In this case, prior to distance measurement, the angle of the optical axis of the video camera and therefore the optical axis of the laser distance measuring device can be roughly adjusted while watching the image from the video camera on a monitor so that the center of the existing pipe is located at the center of the monitor screen.
In the above embodiment, the laser distance measuring device is installed at the fixed position and the reflector is installed on the vehicle, but the opposite may be true: the reflector may be installed at the fixed position and the laser distance measuring device may be installed on the vehicle.
At least some of the functions of auto-alignment and distance calculation may be performed by the remote control device.
The existing pipes are not limited to sewer pipes, but may be water supply pipes, agricultural water pipes, gas pipes, etc.

本発明は、例えば老朽化した下水道管の更生施工に適用できる。 The present invention can be applied, for example, to the rehabilitation of aging sewer pipes.

1 既設管
2 接続口
3 分岐管
5 更生管
5’製管途中の更生管
5a 製管途中の更生管の先端部(移動体)
6 連通口
11 走行体
12 ビデオカメラ(撮像手段)
15 反射体
15a 反射面
20 レーザー距離測定装置(レーザー距離測定手段)
24 演算制御部(演算制御手段)
51 走行体
54 穿孔機
55、65 反射体
55a 反射面
1 Existing pipe 2 Connection port 3 Branch pipe 5 Rehabilitation pipe 5' Rehabilitation pipe in the process of pipe making 5a Tip of rehabilitation pipe in the process of pipe making (moving body)
6 Communication port 11 Traveling body 12 Video camera (imaging means)
15 Reflector 15a Reflection surface 20 Laser distance measuring device (laser distance measuring means)
24 Calculation control unit (calculation control means)
51 Traveling body 54 Drilling machine 55, 65 Reflector 55a Reflecting surface

Claims (6)

既設管内、又は前記既設管の内壁に沿う更生管内を移動可能な移動体と、
前記既設管の管端又は前記管端に連なるマンホール内の固定位置と、前記移動体のいずれか一方に設置され、前記既設管の管軸と直交する平坦な反射面を有する反射体と、
前記固定位置と前記移動体の他方に設置され、レーザー光を前記既設管の管軸に沿って前記反射体に発射し、前記反射体の前記反射面で反射されたレーザー光を受光することによって、前記反射面までの距離を測定するレーザー距離測定手段と、
前記レーザー距離測定手段の距離測定データを処理する演算制御手段と、
を備えた既設管更生用の位置測定システムにおいて、
前記演算制御手段は、前記レーザー距離測定手段の光軸の角度を所定の走査軌跡に沿って変化させ、この角度変化の過程で得られる複数の距離測定値のうち所定の許容差内に収まる複数の距離測定値が設定数以上存在することを条件として、この設定数以上の距離測定値に基づき、前記反射面までの距離を決定し、
前記設定数は、測定距離が短いほど多く、測定距離が長いほど少ないことを特徴とする既設管更生用の位置測定システム。
A movable body that can move within an existing pipe or within a rehabilitating pipe along an inner wall of the existing pipe;
A reflector having a flat reflecting surface perpendicular to the axis of the existing pipe, the reflector being installed on either the end of the existing pipe or a fixed position in a manhole connected to the end of the existing pipe or the movable body;
a laser distance measuring means that is installed at the other of the fixed position and the movable body, and that emits a laser beam to the reflector along the pipe axis of the existing pipe and receives the laser beam reflected by the reflecting surface of the reflector, thereby measuring the distance to the reflecting surface;
A calculation and control means for processing distance measurement data of the laser distance measuring means;
In a position measurement system for existing pipe rehabilitation,
the arithmetic and control means changes an angle of the optical axis of the laser distance measuring means along a predetermined scanning trajectory, and, under the condition that a set number or more of distance measurement values obtained during the process of this angle change are within a set tolerance, determines a distance to the reflecting surface based on the set number or more of distance measurement values;
A position measurement system for rehabilitating existing pipes, characterized in that the set number is greater as the measurement distance is shorter and is smaller as the measurement distance is longer.
既設管内、又は前記既設管の内壁に沿う更生管内を移動可能な移動体と、
前記既設管の管端又は前記管端に連なるマンホール内の固定位置と、前記移動体のいずれか一方に設置され、前記既設管の管軸と直交する平坦な反射面を有する反射体と、
前記固定位置と前記移動体の他方に設置され、レーザー光を前記既設管の管軸に沿って前記反射体に発射し、前記反射体の前記反射面で反射されたレーザー光を受光することによって、前記反射面までの距離を測定するレーザー距離測定手段と、
前記レーザー距離測定手段の距離測定データを処理する演算制御手段と、
を備えた既設管更生用の位置測定システムにおいて、
前記演算制御手段は、前記レーザー距離測定手段の光軸の角度を所定の走査軌跡に沿って変化させ、この角度変化の過程で得られる複数の距離測定値のうち所定の許容差内に収まる複数の距離測定値が設定数以上存在することを条件として、この設定数以上の距離測定値に基づき、前記反射面までの距離を決定し、
前記光軸の前記距離測定毎の角度変化幅は、測定距離が短いほど広く、測定距離が長いほど狭いことを特徴とする既設管更生用の位置測定システム。
A movable body that can move within an existing pipe or within a rehabilitating pipe along an inner wall of the existing pipe;
A reflector having a flat reflecting surface perpendicular to the axis of the existing pipe, the reflector being installed on either the end of the existing pipe or a fixed position in a manhole connected to the end of the existing pipe or the movable body;
a laser distance measuring means that is installed at the other of the fixed position and the movable body, and that emits a laser beam to the reflector along the pipe axis of the existing pipe, and receives the laser beam reflected by the reflecting surface of the reflector, thereby measuring the distance to the reflecting surface;
A calculation and control means for processing distance measurement data of the laser distance measuring means;
In a position measurement system for existing pipe rehabilitation,
the arithmetic and control means changes an angle of the optical axis of the laser distance measuring means along a predetermined scanning trajectory, and, under the condition that a set number or more of distance measurement values obtained during the process of this angle change are within a set tolerance, determines a distance to the reflecting surface based on the set number or more of distance measurement values;
A position measurement system for rehabilitating existing pipes , characterized in that the angle change width of the optical axis for each distance measurement is wider as the measurement distance is shorter and narrower as the measurement distance is longer.
既設管内、又は前記既設管の内壁に沿う更生管内を移動可能な移動体と、
前記既設管の管端又は前記管端に連なるマンホール内の固定位置と、前記移動体のいずれか一方に設置され、前記既設管の管軸と直交する平坦な反射面を有する反射体と、
前記固定位置と前記移動体の他方に設置され、レーザー光を前記既設管の管軸に沿って前記反射体に発射し、前記反射体の前記反射面で反射されたレーザー光を受光することによって、前記反射面までの距離を測定するレーザー距離測定手段と、
前記レーザー距離測定手段の距離測定データを処理する演算制御手段と、
を備えた既設管更生用の位置測定システムにおいて、
前記演算制御手段は、前記レーザー距離測定手段の光軸の角度を所定の走査軌跡に沿って変化させ、この角度変化の過程で得られる複数の距離測定値のうち所定の許容差内に収まる複数の距離測定値が設定数以上存在することを条件として、この設定数以上の距離測定値に基づき、前記反射面までの距離を決定し、
前記所定の許容差は、測定距離が長いほど大きいことを特徴とする既設管更生用の位置測定システム。
A movable body that can move within an existing pipe or within a rehabilitating pipe along an inner wall of the existing pipe;
A reflector having a flat reflecting surface perpendicular to the axis of the existing pipe, the reflector being installed on either the end of the existing pipe or a fixed position in a manhole connected to the end of the existing pipe or the movable body;
a laser distance measuring means that is installed at the other of the fixed position and the movable body, and that emits a laser beam to the reflector along the pipe axis of the existing pipe, and receives the laser beam reflected by the reflecting surface of the reflector, thereby measuring the distance to the reflecting surface;
A calculation and control means for processing distance measurement data of the laser distance measuring means;
In a position measurement system for existing pipe rehabilitation,
the arithmetic and control means changes an angle of the optical axis of the laser distance measuring means along a predetermined scanning trajectory, and, under the condition that a set number or more of distance measurement values obtained during the process of this angle change are within a set tolerance, determines a distance to the reflecting surface based on the set number or more of distance measurement values;
A position measurement system for rehabilitating existing pipes, characterized in that the specified tolerance increases as the measurement distance increases.
既設管内、又は前記既設管の内壁に沿う更生管内を移動可能な移動体と、
前記既設管の管端又は前記管端に連なるマンホール内の固定位置と、前記移動体のいずれか一方に設置され、前記既設管の管軸と直交する平坦な反射面を有する反射体と、
前記固定位置と前記移動体の他方に設置され、レーザー光を前記既設管の管軸に沿って前記反射体に発射し、前記反射体の前記反射面で反射されたレーザー光を受光することによって、前記反射面までの距離を測定するレーザー距離測定手段と、
前記レーザー距離測定手段の距離測定データを処理する演算制御手段と、
を備えた既設管更生用の位置測定システムにおいて、
前記演算制御手段は、前記レーザー距離測定手段の光軸の角度を所定の走査軌跡に沿って変化させ、この角度変化の過程で得られる複数の距離測定値のうち所定の許容差内に収まる複数の距離測定値が設定数以上存在することを条件として、この設定数以上の距離測定値に基づき、前記反射面までの距離を決定し、
前記演算制御手段は、前記所定の走査軌跡で前記所定の許容差内の測定距離値を前記設定数得られない場合に、前記光軸を別の走査軌跡に沿って角度変化させることを特徴とする既設管更生用の位置測定システム。
A movable body that can move within an existing pipe or within a rehabilitating pipe along an inner wall of the existing pipe;
A reflector having a flat reflecting surface perpendicular to the axis of the existing pipe, the reflector being installed on either the end of the existing pipe or a fixed position in a manhole connected to the end of the existing pipe or the movable body;
a laser distance measuring means that is installed at the other of the fixed position and the movable body, and that emits a laser beam to the reflector along the pipe axis of the existing pipe and receives the laser beam reflected by the reflecting surface of the reflector, thereby measuring the distance to the reflecting surface;
A calculation and control means for processing distance measurement data of the laser distance measuring means;
In a position measurement system for existing pipe rehabilitation,
the arithmetic and control means changes an angle of the optical axis of the laser distance measuring means along a predetermined scanning trajectory, and, under the condition that a set number or more of distance measurement values obtained during the process of this angle change are within a set tolerance, determines a distance to the reflecting surface based on the set number or more of distance measurement values;
The position measurement system for rehabilitating existing pipes is characterized in that the calculation and control means changes the angle of the optical axis along another scanning trajectory when the set number of measurement distance values within the specified tolerance are not obtained on the specified scanning trajectory.
前記演算制御手段は、前記レーザー距離測定手段の光軸の角度を第1方向に延びる走査軌跡に沿って変化させる過程で得られた複数の距離測定値が、前記所定の許容差内に収まる前記設定数以上の距離測定値を含まない場合には、前記レーザー距離測定手段の光軸の角度を前記第1方向と直交する第2方向に所定角度分ずらした後、再び前記レーザー距離測定手段の光軸の角度を前記第1方向に延びる他の走査軌跡に沿って変化させ、この角度変化の過程で得られる複数の距離測定値のうち前記所定の許容差内に収まる前記設定数以上の距離測定値に基づき、前記反射面までの距離を決定することを特徴とする請求項に記載の既設管更生用の位置測定システム。 The position measurement system for rehabilitating existing pipes as described in claim 4, characterized in that if the multiple distance measurement values obtained in the process of changing the angle of the optical axis of the laser distance measurement means along a scanning locus extending in a first direction do not include more than the set number of distance measurement values that fall within the specified tolerance, the arithmetic control means shifts the angle of the optical axis of the laser distance measurement means by a specified angle in a second direction perpendicular to the first direction, and then changes the angle of the optical axis of the laser distance measurement means again along another scanning locus extending in the first direction, and determines the distance to the reflective surface based on the multiple distance measurement values obtained in the process of this angle change that are more than the set number of distance measurement values that fall within the specified tolerance. 前記演算制御手段は、前記レーザー距離測定手段の光軸の角度を第1方向に延びる走査軌跡に沿って変化させる過程で得られた複数の距離測定値が、前記所定の許容差内に収まる前記設定数以上の距離測定値を含まない場合には、前記レーザー距離測定手段の光軸の角度を、前記第1方向と交差する第2方向に延びる他の走査軌跡に沿って変化させ、この角度変化の過程で得られる複数の距離測定値のうち前記所定の許容差内に収まる前記設定数以上の距離測定値に基づき、前記反射面までの距離を決定することを特徴とする請求項に記載の既設管更生用の位置測定システム。 The position measurement system for rehabilitating existing pipes as described in claim 4, characterized in that if the multiple distance measurement values obtained in the process of changing the angle of the optical axis of the laser distance measurement means along a scanning trajectory extending in a first direction do not include more than the set number of distance measurement values that fall within the specified tolerance, the arithmetic control means changes the angle of the optical axis of the laser distance measurement means along another scanning trajectory extending in a second direction intersecting the first direction, and determines the distance to the reflective surface based on the multiple distance measurement values obtained in the process of this angle change that are more than the set number of distance measurement values that fall within the specified tolerance.
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