JPH01172701A - Excavation machine position detection device - Google Patents
Excavation machine position detection deviceInfo
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- JPH01172701A JPH01172701A JP62330227A JP33022787A JPH01172701A JP H01172701 A JPH01172701 A JP H01172701A JP 62330227 A JP62330227 A JP 62330227A JP 33022787 A JP33022787 A JP 33022787A JP H01172701 A JPH01172701 A JP H01172701A
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
- Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、地中を掘削する掘進機を掘削目標線に沿って
掘進させるため掘進機の地中での位置を検出する掘進機
の位置検出装置に関する。[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention provides a method for detecting the position of an excavator underground in order to make the excavator excavate underground along an excavation target line. This invention relates to a detection device.
小口径掘進工法等により、地中に管等を非開削で埋設す
る場合、当該管の先端に配置する掘進機は予め定められ
た掘削目標線に沿って地中を掘削してゆく必要がある。When burying pipes, etc. underground without excavation using the small-diameter excavation method, etc., the excavator placed at the tip of the pipe must excavate underground along a predetermined excavation target line. .
このため、地中における掘進機の位置を検出し、掘進機
が掘削目標線から外れた場合にはこれを修正しなければ
ならない。このように、掘進機の位置を検出することは
、地中を掘削してトンネルを構築したり、下水管等を埋
設する場合、不可欠の手段である。以下、従来の位置検
出手段を図により説明する。For this reason, it is necessary to detect the position of the excavator underground and correct it if the excavator deviates from the excavation target line. In this way, detecting the position of the excavator is an essential means when excavating underground to construct a tunnel or burying a sewer pipe or the like. Hereinafter, conventional position detection means will be explained with reference to the drawings.
第4図は従来の位置検出装置の構成概略図である。図で
、Aは地表面、A′は地中、Tは掘削目標線を示す。1
は交流電源、2a、2bは導線である。導線2a、2b
は掘削目標線Tから等間隔W(W=W、=W、)に配置
されたループ状の導線であり、電源lと反対側において
互いに接続されている。3は地中A′にあって上記掘削
目標線Tに沿い矢印4の方向に掘進せしめられる掘進機
である。5a、5bは掘進機3の両側面に配置された磁
界検出器である。なお、x、y、zは想定された座標軸
を示す。FIG. 4 is a schematic diagram of the configuration of a conventional position detection device. In the figure, A indicates the ground surface, A' indicates underground, and T indicates the excavation target line. 1
is an AC power source, and 2a and 2b are conductive wires. Conductor wires 2a, 2b
are loop-shaped conducting wires arranged at equal intervals W (W=W, =W,) from the excavation target line T, and are connected to each other on the side opposite to the power supply l. Reference numeral 3 denotes an excavator which is located underground A' and is made to excavate in the direction of arrow 4 along the excavation target line T. 5a and 5b are magnetic field detectors arranged on both sides of the excavator 3. Note that x, y, and z indicate assumed coordinate axes.
今、電源lにより導線2a、2bに電流を供給すると、
この電流により地中に形成される磁界は、導線2a、2
bのX軸方向の長さが充分に長い場合、Y軸方向の距離
(深さ)yとX軸方向の距離Xの関数で変化する。した
がって、磁界検出器5a、5bにより磁界を検出すれば
掘進機3の地中A′での位置を検出できることとなる。Now, when a current is supplied to the conductors 2a and 2b by the power supply l,
The magnetic field formed underground by this current is
When the length of b in the X-axis direction is sufficiently long, it changes as a function of the distance (depth) y in the Y-axis direction and the distance X in the X-axis direction. Therefore, if the magnetic field is detected by the magnetic field detectors 5a and 5b, the position of the excavator 3 in the underground A' can be detected.
磁界検出器5a、5bがループコイルで構成されている
場合、その出力はコイルのループ面を通過する磁束の時
間的変化率に比例する。ここで、
φ:コイルのループ面を通過する磁束
N:コイルの巻数
G:コイルのループ面積
B:コイルのループ面を通過する磁束密度ω:磁束の周
波数
とすると、ループコイルの出力eは次式で表わされる。When the magnetic field detectors 5a, 5b are constituted by loop coils, the output thereof is proportional to the temporal rate of change of the magnetic flux passing through the loop surface of the coil. Here, φ: Magnetic flux passing through the loop surface of the coil N: Number of turns of the coil G: Loop area of the coil B: Magnetic flux density passing through the loop surface of the coil ω: Frequency of the magnetic flux, then the output e of the loop coil is as follows. It is expressed by the formula.
e=dφ/dt=ω・N−G−B−cosωt−・−・
−・・−・・−−−−(1)
又、導線2a、2bに電流が供給されたときのX軸方向
の磁界H,、Y軸方向の磁界1−17は、掘進機3の位
WX、yを図示のように定めると次式で表わされる。e=dφ/dt=ω・N-G-B-cosωt−・−・
--- (1) Also, when current is supplied to the conductors 2a and 2b, the magnetic field H in the X-axis direction, and the magnetic field 1-17 in the Y-axis direction are the positions of the excavator 3. When WX and y are determined as shown, they are expressed by the following equation.
・・・・−・−−−・・−−−−・−・・(2)−−−
−−・−・−−−−・・−・・−・(3)さらに、磁界
Hと磁束密度Bとの関係は、物質の透磁率をμとすると
、
B=μ・H−・・−・・−・−・・・・・・−・・(4
)となる。本実施例では、媒質が土であり、土の透磁率
は空気と殆んど変らず一定とすることができる。・・・・−・−−−・・−−−−・−・・(2)−−−
−−・−・−−−−・・−・・−・(3) Furthermore, the relationship between the magnetic field H and the magnetic flux density B is as follows, where μ is the magnetic permeability of the material, B=μ・H−・・−・・・−・−・・・・・・−・・(4
). In this embodiment, the medium is soil, and the magnetic permeability of soil can be kept constant, with almost no difference from air.
以上のことから、磁界検出器5a、5bの出力eに基づ
いて掘進機3の位置x、yを演算により求めることがで
きる。そして、このような手段は、掘削目標線Tがどの
ようなiv!(直線や曲線)であっても掘進機3の地中
A′における位置を連続して検出することができるので
、掘進機3を自動制御することができる。From the above, the positions x and y of the excavator 3 can be calculated based on the outputs e of the magnetic field detectors 5a and 5b. And, such means determines what kind of excavation target line T is iv! Since the position of the excavator 3 in the underground A' can be continuously detected even if it is a straight line or a curve, the excavator 3 can be automatically controlled.
ところで、上記のような手段により掘進を行なう場合、
土中に鉄系の部材より成る未知の障害物が存在すると、
磁束の通過によりこの障害物に渦電流が生じ、その影響
により土中の磁界が変化する。このため、磁界検出器5
a、5bの検出値もそのような障害物が存在しない場合
の検出値に対して大きく変化する。この結果、誤った検
出値に基で、−旦誤った方向に掘進が行なわれると、こ
れを修正するのは容易ではなく、甚だしい場合、大きく
蛇行した掘進となるおそれがあった。By the way, when excavating by the above-mentioned means,
If there is an unknown obstacle made of iron-based materials in the soil,
The passage of magnetic flux generates eddy currents in this obstacle, which change the magnetic field in the soil. For this reason, the magnetic field detector 5
The detected values of a and 5b also change significantly compared to the detected values when such an obstacle does not exist. As a result, once excavation is performed in the wrong direction based on an erroneous detected value, it is not easy to correct this, and in extreme cases, there is a risk that the excavation will be carried out in a large meandering manner.
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、土中
に磁束を乱す障害物が存在している場合、これを確実に
検出し、誤った位置検出が行なわれるのを防止すること
ができ、ひいては掘進が目標掘進機の位置検出装置を提
供するにある。An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, to reliably detect obstacles that disturb magnetic flux in the ground, and to prevent erroneous position detection. and, in turn, provide a device for detecting the position of the target excavator.
上記の目的を達成するため、本発明は、掘進機と、この
掘進機の掘削目標線に沿って配置されたループ状の導線
と、前記掘進機に取付けられ前記導線に供給された電流
による磁界を検出する第1の磁界検出器および第2の磁
界検出器とを備えた掘進機の位置検出装置において、前
記導線に沿って所定間隔で配置され磁界発生用の電流が
供給されるループ状の他の導線と、前記各磁界検出器の
検出値と前記各導線間の前記所定間隔とに基づいて前記
掘進機の位置を演算する演算手段と、前記各導線毎に得
られる前記各磁界検出器の検出値の和と差の比のそれぞ
れを減算した値と前記掘進機により定まる値の積と前記
所定間隔とを比較する障害物検出手段とを設けたことを
特徴とする。In order to achieve the above object, the present invention includes an excavator, a loop-shaped conducting wire arranged along an excavation target line of the excavating machine, and a magnetic field caused by a current attached to the excavating machine and supplied to the conducting wire. In the position detection device for an excavator, the position detection device includes a first magnetic field detector and a second magnetic field detector that detect a magnetic field. another conducting wire, a calculation means for calculating the position of the excavator based on the detection value of each of the magnetic field detectors and the predetermined interval between each of the conducting wires, and each of the magnetic field detectors obtained for each of the conducting wires. The invention is characterized by further comprising an obstacle detection means for comparing the product of a value obtained by subtracting each of the sum and difference ratios of the detected values and a value determined by the excavator with the predetermined interval.
演算手段により掘進機の位置を演算する前に障害物検出
手段により障害物の存在の有無が検出される。この検出
は次のように行なわれる。即ち、各導線のうち一方の導
線により発生する磁界を各磁界検出器により検出し、各
検出値の和および差を演算しそれら和と差の比を求める
。同様に、他方の導線により発生する磁界の各検出値の
和と差の比も求める0次いでこれら各氏の減算値を求め
、その減算値に掘進機により定まる所定値を乗じた積と
各導線間の間隔とを比較する。両者がほぼ等しい値であ
れば障害物は存在しないと判断し、それ以外の場合は障
害物が存在すると判断する。Before the calculating means calculates the position of the excavator, the obstacle detecting means detects the presence or absence of an obstacle. This detection is performed as follows. That is, the magnetic field generated by one of the conductive wires is detected by each magnetic field detector, the sum and difference of each detected value are calculated, and the ratio of the sum and the difference is determined. Similarly, calculate the ratio of the sum and difference of each detected value of the magnetic field generated by the other conductor. Next, calculate the subtracted value of each of these values, and multiply the subtracted value by a predetermined value determined by the excavator. Compare with the interval. If the two values are approximately equal, it is determined that no obstacle exists; otherwise, it is determined that an obstacle exists.
以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。 Hereinafter, the present invention will be explained based on illustrated embodiments.
第1図は本発明の位置検出装置の構成概略図である。図
で、第4図に示す部分と同一部分には同一符号を付して
説明を省略する。20a、20bは第4図に示す導線2
a、2bと同様、掘削目標線Tに対して等間隔Wで敷設
されたループ状の導線、21a。FIG. 1 is a schematic diagram of the configuration of a position detection device according to the present invention. In the figure, parts that are the same as those shown in FIG. 4 are given the same reference numerals, and description thereof will be omitted. 20a and 20b are the conductor wires 2 shown in FIG.
Similar to a and 2b, a loop-shaped conducting wire 21a is laid at equal intervals W with respect to the excavation target line T.
21bは導vA20a、20bに対して所定距離Sだけ
隔てて敷設されたループ状の導線、6は電源1と各導線
20a、20b、21a、21b間に介在する切換スイ
ッチである。図示されていないが、磁界検出器5a、5
bの検出値を入力する演算装置が地表面A等の適宜の個
所に設置されている。なお、磁界検出器5a+5bには
ループコイルが用いられている。Fは土中に存在する鉄
系部材より成る障害物を示す。Reference numeral 21b indicates a loop-shaped conductive wire installed at a predetermined distance S from the conductors 20a and 20b, and 6 indicates a changeover switch interposed between the power source 1 and each of the conductive wires 20a, 20b, 21a, and 21b. Although not shown, magnetic field detectors 5a, 5
An arithmetic device for inputting the detected value of b is installed at an appropriate location on the ground surface A or the like. Note that a loop coil is used for the magnetic field detectors 5a+5b. F indicates an obstacle made of iron-based members existing in the soil.
次に、本実施例の動作を第2図(a)、 (b)および
第3図を参照しながら説明する。第2図(a)は第1図
に示す線I[a−naに沿う断面図で第1図に示す部分
と同一部分には同一符号が付しである。切換スイッチ6
を導線20a 、 20bに切換えると、導線20a。Next, the operation of this embodiment will be explained with reference to FIGS. 2(a) and 3(b) and FIG. 3. FIG. 2(a) is a sectional view taken along line I[a-na shown in FIG. 1, and the same parts as shown in FIG. 1 are given the same reference numerals. Changeover switch 6
When switched to conductors 20a and 20b, conductor 20a.
20bに電流が供給され、この電流により地中A′には
実線矢印7で示すような磁界が形成される。A current is supplied to 20b, and a magnetic field as shown by the solid arrow 7 is formed underground A' by this current.
磁界検出器5a、5bはこのような磁界におけるX軸方
向の磁界成分のみ検出する。The magnetic field detectors 5a and 5b detect only the magnetic field component in the X-axis direction in such a magnetic field.
ここで、まず、障害物Fが存在しない場合の位置検出に
ついて説明する。掘進機3が非磁性物質、非導電性物質
で構成されている場合は、磁界(磁束密度)のX軸方向
成分H,は導線20a、20bの中央(掘削目標線T)
の直下で零となり、この位置からX軸方向にずれるにし
たがって磁界成分H。First, position detection when the obstacle F does not exist will be described. When the excavator 3 is made of non-magnetic or non-conductive material, the X-axis direction component H of the magnetic field (magnetic flux density) is the center of the conductors 20a and 20b (excavation target line T)
The magnetic field component H becomes zero immediately below , and as it deviates from this position in the X-axis direction.
は変化する。この場合、X軸方向のずれが深さyや距離
2Wに比べて小さいとき、ずれの大きさと磁界成分H,
との間には比例関係が成立する。第2図[b)はこれを
示す特性図であり、横軸にずれの大きさXが、又、縦軸
に磁束密度8つがとっである。導線20a 、 20b
に電流を供給した場合の特性が直線B2゜で示されてお
り、磁界検出器5aの出力は磁束密度Btusに比例し
た値、磁界検出器5bの出力は磁束密度B2゜5に比例
した値となる。changes. In this case, when the deviation in the X-axis direction is small compared to the depth y and the distance 2W, the size of the deviation and the magnetic field component H,
There is a proportional relationship between FIG. 2 [b] is a characteristic diagram showing this, in which the horizontal axis represents the magnitude of deviation X, and the vertical axis represents eight magnetic flux densities. Conductive wires 20a, 20b
The characteristic when a current is supplied to is shown by the straight line B2°, and the output of the magnetic field detector 5a is a value proportional to the magnetic flux density Btus, and the output of the magnetic field detector 5b is a value proportional to the magnetic flux density B2°5. Become.
上記の状態から、切換スイッチ6を切換えて電源lから
導′fIA21a、21bに電流を供給すると、第2図
(alの矢印7で示される磁界のパターンは距離Sだけ
図の右方にずれ、その特性も第2図中)の破線BZ+示
されるように距離Sだけ移動する。この場合、磁界検出
器5a、5bの出力はそれぞれ磁束密度B zl、、
B zlbに比例した値となる。From the above state, when the changeover switch 6 is switched and current is supplied from the power source 1 to the conductors 21a and 21b, the magnetic field pattern indicated by the arrow 7 in FIG. Its characteristic also moves by a distance S as shown by the broken line BZ+ in FIG. In this case, the outputs of the magnetic field detectors 5a and 5b are respectively magnetic flux densities Bzl,...
The value is proportional to B zlb.
ところで、前述のように掘進機3は鉄系の物質で構成さ
れることが多いので、渦電流等の影響により、磁界のX
軸方向成分H,が零になる位置は第2図(alに示す位
置からずれた位置となる。これを第3図に示す。第3図
は第2図(a)と同様の断面図であり、その各部には第
2図(alと同じ符号が付しである。図示のように、矢
印7で示す磁界は掘進機3の近辺において掘進機3の方
に偏り、磁界検出器5bの出力が零となる位置は掘削目
標線Tの直下から左にずれた位置となる。このずれが距
離Uで示されている。磁界検出器5aの出力が零となる
位置は逆に右に距離Uだけずれることになる。By the way, as mentioned above, the excavator 3 is often made of iron-based materials, so due to the effects of eddy currents etc.
The position where the axial component H, becomes zero is a position shifted from the position shown in Fig. 2 (al). This is shown in Fig. 3. Fig. 3 is a cross-sectional view similar to Fig. 2 (a). Each part is given the same reference numerals as in Figure 2 (al). As shown, the magnetic field indicated by arrow 7 is biased towards the excavator 3 in the vicinity of the excavator 3, and the magnetic field detector 5b The position where the output becomes zero is a position shifted to the left from directly below the excavation target line T. This shift is indicated by the distance U. Conversely, the position where the output of the magnetic field detector 5a becomes zero is a distance to the right from directly below the excavation target line T. It will be shifted by U.
以上のことを考慮し、導vA20a、20bに電流が供
給されたときの磁界検出器5aの出力ess、!。およ
び磁界検出器5bの出力e 5b−26、又、導線21
a。Considering the above, the output of the magnetic field detector 5a when a current is supplied to the conductors 20a and 20b, ess! . and the output e 5b-26 of the magnetic field detector 5b, and the conducting wire 21
a.
21bに電流が供給されたときの磁界検出器5aの出力
e Sa、21および磁界検出器5bの出力e sb、
t+を表すと次式のようになる。ただし、k、は比例定
数、rは掘進機3の中心から各磁界検出器5a。The output e Sa of the magnetic field detector 5a when current is supplied to 21b, and the output e sb of the magnetic field detector 5b,
The expression t+ is as follows. However, k is a proportionality constant, and r is each magnetic field detector 5a from the center of the excavator 3.
5bまでの距離である。5b.
e ss−!O= k + (x + r + u )
−−−−−−−−−−−−−t5)esb、zo=に
+(X r u)−−−−−−−−−−−・・
−−−−−(6165m−21= k +(X + r
S + u) −”−−・−−−−−−<7)e
、b−z+ =に+(x−r S u)’−
−−−”−−−−−−−−−”’(slこれらの出力e
Ss、Nor e Sb、ta、” S1).!l+
e 5b−1)は前述の図示しない演算装置に入力さ
れる。e ss-! O=k+(x+r+u)
−−−−−−−−−−−−t5) esb, zo=+(X r u)−−−−−−−−−−・・
−−−−−(6165m−21=k +(X + r
S + u) −”−−・−−−−−−<7)e
,b-z+ =to+(x-r S u)'-
---"---------"' (sl These outputs e
Ss, Nor e Sb, ta,” S1).!l+
e 5b-1) is input to the aforementioned arithmetic unit (not shown).
上記(5)〜(8)式において、未知の値は、kl +
X+Uであり、求める値はXである。そこで、まず
、(5)式および(6)式から
e 5a−2085h−20r +u
e Ss・10 85b−20
−−−一−−−−・・・・−−−−−−−・QO)又、
(7)式および(8)式から
esa・z+ + esb−t+
X Se sm・t+ e 5b−z
+ r + ue 51−21 −e
1b−1)
−−−−−−・・−・−・・−−−一亜αω式からU弐
を減算すると
Sm (r十u)・
・・−・−・・−・−・−・−−−−・−01r +
u=
e Sト10 e 5b40 e 514
1 e 5b41−−−−−〜・−−一一一・・−
−−・−・αa041式の(r+u)を01式に代入す
れば、位置Xは既知の値e sa、Nor e sb、
Nor e sm−zx e 、b、z、、Sにより求
めることができる。部ち、演算装置では、e Sa・N
o + e Sb−!Oe 5s−21” e 5
b−21658−2065b−16e Sm、21
e 5b−21−・−−−−一−−−−・・・・
−−−・・ 09が演算されることになる。これにより
、掘進a3のX軸方向の掘削目標線Tからの位置(ずれ
)Xを検出することができる。In the above equations (5) to (8), the unknown value is kl +
X+U, and the value to be sought is X. Therefore, first, from equations (5) and (6), e 5a-2085h-20r +u e Ss・10 85b-20 −−−−−−−・・−−−−−−・QO) or,
From equations (7) and (8), esa・z+ + esb-t+
X Se sm・t+ e 5b-z
+ r + ue 51-21 -e
1b-1) −−−−−−・・−・−・・−−− Subtracting U2 from the equation αω gives Sm (r0u)・・・−・−・・−・−・−・−−−−・−01r +
u= e St10 e 5b40 e 514
1 e 5b41-----~・--111・・-
--・-・αaIf (r+u) of formula 041 is substituted into formula 01, the position X becomes the known value e sa, Nor e sb,
It can be determined by Nor e sm-zx e ,b,z,,S. In the arithmetic unit, e Sa・N
o + e Sb-! Oe 5s-21”e 5
b-21658-2065b-16e Sm, 21
e 5b-21-・-----1----...
---...09 will be calculated. Thereby, the position (shift) X of the excavation advance a3 from the excavation target line T in the X-axis direction can be detected.
以上、障害物Fが存在しない場合の掘進機3の位置の検
出について述べた。ところで、前述のように障害物Fが
存在すると磁界が乱れ、折角検出した位置Xが誤った値
となり、これに基づいて掘進機3を制御すると掘進に誤
差を生じることになる。これを防止するため、本実施例
では障害vAFの存在の有無を検出する障害物検出手段
が前記演算装置に設けられている。以下、障害物検出手
段を第2図(b)に示す特性図を参照しながら説明する
。The detection of the position of the excavator 3 when the obstacle F does not exist has been described above. By the way, as described above, when the obstacle F exists, the magnetic field is disturbed and the detected position X becomes an incorrect value, and if the excavator 3 is controlled based on this, an error will occur in the excavation. In order to prevent this, in this embodiment, the arithmetic unit is provided with obstacle detection means for detecting the presence or absence of a faulty vAF. The obstacle detection means will be explained below with reference to the characteristic diagram shown in FIG. 2(b).
この図で、−点鎖線で示す曲線B2゜、は、第2図(a
lに示すような障害物Fが存在している場合、導線20
a、20bが作る磁界の磁束密度の特性曲線であり、又
、点線で示す曲線B !IFは、同じく障害物Fが存在
している場合、導線21a、 21aが作る磁界の磁束
密度の特性曲線である。これら各曲線B!OF+82□
はいずれも実験により求められた曲線である。In this figure, the curve B2°, indicated by the - dotted chain line, is shown in Figure 2 (a
If an obstacle F as shown in l is present, the conductor 20
This is a characteristic curve of the magnetic flux density of the magnetic field created by a and 20b, and is also a curve B shown by a dotted line. IF is a characteristic curve of the magnetic flux density of the magnetic field created by the conducting wires 21a, 21a when the obstacle F is present. Each of these curves B! OF+82□
are curves obtained through experiments.
このように障害物Fが存在する場合、導′fIA20a
。When the obstacle F exists in this way, the guide 'fIA20a
.
20bで磁界が形成されたときの磁界検出器5a、5b
における磁束密度は図示のようにB2゜mF、B zo
byであり、磁界検出器5a、5bからはこれら磁束密
度に比例した信号が出力される。このときの磁界検出器
5aから出力される信号をesm、2゜7、磁界検出器
5bから出力される信号をesb−2゜、とする。一方
、導線21a、 21bで磁界が形成されたときの磁界
検出器5a、5bにおける磁束密度は図示のように82
1aF+ B tlbFであり、このときの磁界検出
器5a、5bの信号をそれぞれ” S1)’21F+
eSb、!IFとする。Magnetic field detectors 5a and 5b when a magnetic field is formed in 20b
The magnetic flux density at B2゜mF, B zo
by, and signals proportional to these magnetic flux densities are output from the magnetic field detectors 5a and 5b. The signal output from the magnetic field detector 5a at this time is assumed to be esm, 2°7, and the signal output from the magnetic field detector 5b is assumed to be esb-2°. On the other hand, when a magnetic field is formed by the conducting wires 21a and 21b, the magnetic flux density in the magnetic field detectors 5a and 5b is 82 as shown in the figure.
1aF+B tlbF, and the signals of the magnetic field detectors 5a and 5b at this time are respectively "S1)'21F+
eSb,! IF.
ここで、前記の01式に注目する。α蜀式は、障害物F
が存在しないとき、掘進機3によって定まる値(r+u
)と磁界検出器5a、5bの出力信号から得られるQ3
)式のような演算との積が常に距離Sに等しいことを示
す式である。ところが、障害物Fが存在すると特性曲線
は第2図(blに示すような特性となり位置Xに対する
磁束密度が異り、α■式は成立しなくなり、次式のよう
にある値δだけ誤差を生じる。Here, we will pay attention to the above-mentioned formula 01. α Shu style is an obstacle F
does not exist, the value determined by the excavator 3 (r+u
) and the output signals of the magnetic field detectors 5a and 5b.
) is always equal to the distance S. However, if an obstacle F exists, the characteristic curve becomes the one shown in Figure 2 (bl), and the magnetic flux density with respect to the position arise.
(r+u)・
85120F e 5b−20F e
Sll!1F e 5b−ZIF=S+δ
・・〜−−−−−・−・・・・・
・−・・−αe即ち、導線20a、20bで磁界を形成
したときの磁界検出器5a、5bの出力の和と差を演算
して両者の比を求め、同じく導線21a、 21bで磁
界を形成したときの磁界検出器5a、5bの出力の和と
差を演算して両者の比を求め、両方の比の差を演算し、
この差の値に既知の値(r+u)を乗ずれば、その積が
距離Sとほぼ等しい場合、障害物Fが存在しないと判断
することができ、それ以外の場合、障害物Fが存在する
と判断することができる。(r+u)・85120F e 5b-20F e
Sll! 1F e 5b-ZIF=S+δ
・・〜−−−−−・−・・・・・
...-αe, that is, calculate the sum and difference of the outputs of the magnetic field detectors 5a and 5b when a magnetic field is formed by the conducting wires 20a and 20b to find the ratio of the two, and also form a magnetic field by the conducting wires 21a and 21b. Calculate the sum and difference of the outputs of the magnetic field detectors 5a and 5b when
By multiplying this difference value by a known value (r+u), if the product is approximately equal to the distance S, it can be determined that the obstacle F does not exist; otherwise, it can be determined that the obstacle F exists. can be judged.
上記「比の差」の演算は09式右辺分母に示されるよう
に位置Xを求める演算過程において得られるものである
から、位置検出における1回の演算毎に容易に障害物有
無の判断を行なうことができる。そして、障害物が検出
された場合、掘進機3のオペレータは、障害物がはじめ
て検出されたときの状態を保持したまま所定時間掘進機
を直進させたり、又はその障害物が何であるかをチエツ
クする等適宜な処置をとる。Since the calculation of the above-mentioned "difference in ratio" is obtained in the calculation process for determining the position be able to. If an obstacle is detected, the operator of the excavator 3 can either move the excavator straight for a predetermined period of time while maintaining the state it was in when the obstacle was first detected, or check what the obstacle is. Take appropriate measures such as:
このように、本実施例では、2つの導線により別個に発
生する磁界を2つの磁界検出器で検出し、各導線毎の各
磁界検出器の検出値の和と差の比を求めてこれら比の差
を演算し、この差の値に所定の値を乗じた積と各導線間
の間隔とを比較するようにしたので、容易に未知の障害
物の存在を検出することができる。又、上記の比較を演
算毎に行なうようにしたので、誤った位置検出を防止す
ることができ、掘進が目標線から外れて行なわれるのを
防止することができる。In this way, in this embodiment, the magnetic fields generated separately by the two conductive wires are detected by the two magnetic field detectors, and the ratio of the sum and difference of the detected values of each magnetic field detector for each conductive wire is calculated. The product of this difference multiplied by a predetermined value is compared with the interval between each conducting wire, so the presence of an unknown obstacle can be easily detected. Furthermore, since the above comparison is performed for each calculation, it is possible to prevent erroneous position detection and to prevent excavation from deviating from the target line.
なお、上記実施例の説明では、位置検出の演算毎に障害
物検出を行なう例について説明したが、所定回数の演算
毎に障害物検出を行なってもよいのは当然である。又、
上記比較は値(r+u)と各磁界検出器の検出値の「比
の差」の積と導線間隔とを比較する例について説明した
が、当該「比の差」と、導線間隔を値(r+u)で除し
た商とを比較してもよいのは当然であり、両者は同一の
演算を意味する。さらに、掘進機が非磁性体で構成され
ている場合、値Uは0となる。又、磁界検出器としては
コイルの他にホール素子等を用いることができる。In the above embodiment, an example in which obstacle detection is performed every time a position detection calculation is performed has been described, but it goes without saying that obstacle detection may be performed every predetermined number of calculations. or,
In the above comparison, an example was explained in which the product of the value (r+u) and the "ratio difference" of the detection value of each magnetic field detector is compared with the conductor spacing. ) can also be compared, and both mean the same operation. Further, if the excavator is made of non-magnetic material, the value U is 0. Furthermore, as the magnetic field detector, a Hall element or the like can be used in addition to the coil.
以上述べたように、本発明では、2つの導線により別個
に発生する磁界を2つの磁界検出器で検出し、各導線毎
の各磁界検出器の検出値の和と差の比を求め、これら比
の減算値に所定の値を乗じて得た積と導線間隔とを比較
するようにしたので、容易に障害物の存在の有無を検出
することができ、誤った位置検出を防止し、掘進が目標
線からずれて行なわれるのを防止することができる。As described above, in the present invention, the magnetic fields generated separately by two conductive wires are detected by two magnetic field detectors, and the ratio of the sum and difference of the detected values of each magnetic field detector for each conductive wire is determined. Since the product obtained by multiplying the subtracted value of the ratio by a predetermined value is compared with the conductor spacing, it is possible to easily detect the presence or absence of an obstacle, prevent incorrect position detection, and improve excavation. can be prevented from being carried out off the target line.
第1図は本発明の実施例に係る位置検出装置の構成概略
図、第2図(alは第1図に示す線IIa −Ilaに
沿う断面図、第2図(b)は第2図(Illに示す装置
の特性図、第3図は磁界の偏りを説明する断面図、第4
図は従来の位置検出装置の構成概略図である。
1・・・電源、3・・・掘進機、5a、5b・・・磁界
検出器、6・・・スイッチ、20a、20b、21a、
21b−導線、T・・・掘削目標線。
3掘盪樗
5a、 5b :磁界援出器
20a、20b、21a、2 lb :4 繰第2図
(a)
第3図FIG. 1 is a schematic diagram of the configuration of a position detection device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 (al is a sectional view taken along the line IIa-Ila shown in FIG. 1, and FIG. Fig. 3 is a cross-sectional view explaining the polarization of the magnetic field, Fig. 4 is a characteristic diagram of the device shown in Ill.
The figure is a schematic diagram of the configuration of a conventional position detection device. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Power supply, 3... Excavation machine, 5a, 5b... Magnetic field detector, 6... Switch, 20a, 20b, 21a,
21b-conductor, T... excavation target line. 3. Drilling box 5a, 5b: Magnetic field enhancer 20a, 20b, 21a, 2 lb: 4 cylinders Fig. 2 (a) Fig. 3
Claims (2)
されたループ状の導線と、前記掘進機に取付けられ前記
導線に供給された電流による磁界を検出する第1の磁界
検出器および第2の磁界検出器とを備えた掘進機の位置
検出装置において、前記導線に沿つて所定間隔で配置さ
れ電流が供給されるループ状の他の導線と、前記各磁界
検出器の検出値と前記各導線間の前記所定間隔とに基づ
いて前記掘進機の位置を演算する演算手段と、前記各導
線毎に得られる前記各磁界検出器の検出値の和と差の比
のそれぞれを減算した値と前記掘進機により定まる値の
積と前記所定間隔とを比較する障害物検出手段とを設け
たことを特徴とする掘進機の位置検出装置。(1) An excavator, a loop-shaped conductive wire arranged along the excavation target line of the excavator, and a first magnetic field detector attached to the excavator and detecting a magnetic field caused by the current supplied to the conductor. and a second magnetic field detector, a loop-shaped other conducting wire arranged at predetermined intervals along the conducting wire and to which current is supplied, and a detection value of each of the magnetic field detectors. and a calculation means for calculating the position of the excavator based on the predetermined interval between each of the conductive wires, and subtracting the ratio of the sum and difference of the detected values of each of the magnetic field detectors obtained for each of the conductive wires. A position detecting device for an excavator, characterized in that it is provided with obstacle detection means for comparing the product of the value determined by the excavator and the value determined by the excavator with the predetermined interval.
検出手段における前記掘進機により定まる値は、前記掘
進機の中心から前記各磁界検出器までの距離と前記掘進
機の材質により定まる磁界のずれの量との和であること
を特徴とする掘進機の位置検出装置。(2) In claim (1), the value determined by the excavator in the obstacle detection means is determined by the distance from the center of the excavator to each of the magnetic field detectors and the material of the excavator. 1. A position detection device for an excavator, characterized in that the detection value is the sum of the amount of deviation of a magnetic field.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62330227A JPH01172701A (en) | 1987-12-28 | 1987-12-28 | Excavation machine position detection device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62330227A JPH01172701A (en) | 1987-12-28 | 1987-12-28 | Excavation machine position detection device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01172701A true JPH01172701A (en) | 1989-07-07 |
Family
ID=18230277
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62330227A Pending JPH01172701A (en) | 1987-12-28 | 1987-12-28 | Excavation machine position detection device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01172701A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1992016720A1 (en) * | 1991-03-20 | 1992-10-01 | Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho | System for measuring excavation position of underground excavator |
| JP2011208967A (en) * | 2010-03-29 | 2011-10-20 | Nippo Corp | Positioning device |
-
1987
- 1987-12-28 JP JP62330227A patent/JPH01172701A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1992016720A1 (en) * | 1991-03-20 | 1992-10-01 | Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho | System for measuring excavation position of underground excavator |
| JP2011208967A (en) * | 2010-03-29 | 2011-10-20 | Nippo Corp | Positioning device |
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