JPH055308A - 杭打ち方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】遠隔操作で自動操縦できる測量機と、コンピュ
ータとを使用し、測量員を要することなく船上のみでの
少ない人員で、杭打ち作業を能率的にかつ精度良く行え
るようにする。 【構成】視準方向自動調整機構及び視準用ビデオカメラ
１３を組み込んだ電子測量機９を、杭Ｐの打設現場から
離れた固定点に設置する一方、杭の打設現場にコンピュ
ータ５及びモニタディスプレイ装置６を設置する。杭を
視準用ビデオカメラ１３で撮影し、その画像データをコ
ンピュータ５へ伝送し画像処理して、杭及びその現時点
での計画打設データに対するズレ量とをモニタディスプ
レイ装置６上に表示し、その表示に基づき必要に応じて
杭の姿勢又は位置の修正操作を行う。電子測量機で杭の
高さを測量しつつ打設現場から該電子測量機を遠隔操作
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、打ち込み状況を電子測
量機で測量し、その測量データをモニタディスプレイ装
置で常時監視しながら杭を打設する杭打ち方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば海上での杭打ちは、図９に
示すように、地上又はケーソンや海上足場等の海上構造
物Ａ上の互いに離れた２個所の固定点上に、それぞれト
ランシットやセオドライト等の測量機Ｂを設置し、その
２点の測量機Ｂをそれぞれ測量員Ｃが直接操作し、その
うちの１点の測量機では杭Ｐの鉛直性、他の１点の測量
機では杭Ｐの打ち込み高さをそれぞれ測定する。一方、
杭打ち機Ｄを搭載した船上Ｅでは、乗船した杭打ち操作
員Ｆが、２個所の固定点の測量員Ｃと、音声やトランシ
ーバや手振り等による合図で連絡を取り合い、杭打ち機
Ｄを操作していた。

【０００３】このような人手による測量及び合図伝達に
よる作業では、非常に手間と時間がかかり、非能率的で
ある上に、施工分析やデータ管理も人手に頼らざるを得
ず、又、２人の測量員が環境条件の悪いことが多い２地
点に長時間束縛されることになるため、人件費や労働条
件の面でも問題が多かった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来のこの
ような問題に鑑み、遠隔操作で自動操縦できる測量機
と、コンピュータとを使用し、測量員を要することなく
船上のみでの少ない人員で、杭打ち作業を能率的にかつ
精度良く行えるようにすることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明では、視準方向自
動調整機構及び視準用ビデオカメラを組み込んだ電子測
量機を、杭の打設現場から離れた固定点に設置する一
方、杭の打設現場にコンピュータ及びモニタディスプレ
イ装置を設置する。そして、打設する杭を電子測量機の
視準用ビデオカメラで撮影し、その画像データを打設現
場のコンピュータへ伝送し画像処理して、杭及びその現
時点での計画打設データに対するズレ量とを打設現場の
モニタディスプレイ装置上に表示し、その表示に基づき
必要に応じて杭の姿勢又は位置の修正操作を行った後、
電子測量機で杭の高さを測量しつつ打設現場から該電子
測量機を遠隔操作する。

【０００６】船上で打設する場合には、コンピュータ、
モニタディスプレイ装置及び杭打ち機を船上に搭載する
一方、電子測量機を地上や海上構造物等の固定地点に設
置し、船上から杭を水底に打設しながら船上から無線に
より電子測量機を遠隔操作する。この場合、設計打設位
置を測量機で視準して杭を視準用ビデオカメラで撮影
し、その撮影データをコンピュータで画像処理して打設
位置に対する杭のズレ量を算出し、その算出データに従
って操船することができる。

【０００７】杭にターゲットを設け、これを電子測量機
で視準して該電子測量機をターゲットの移動に追従する
ように遠隔操作することもできる。

【０００８】電子測量機の作動量をコンピュータへ伝送
し、該コンピュータで制御量を演算して電子測量機を遠
隔操作することも可能である。

【０００９】

【作用】船上で杭打ちする場合について説明すると、杭
の打設位置を決めるときには、設計打設位置を電子測量
機で視準すると共に、クレーン等に吊持した杭を視準用
ビデオカメラで撮影し、その撮影した杭と設計打設位置
とのズレ量を画像処理により求める。そして、そのズレ
量及び現在の杭の位置をモニタディスプレイ装置上に表
示し、その像を見ながら操船して杭を設計打設位置に合
わせる。

【００１０】打設開始後は、杭を電子測量機で視準して
視準用ビデオカメラで撮影し、杭の高さ及び姿勢をコン
ピュータで画像処理して現時点の杭の姿勢及び打設計画
値とのズレ量をモニタディスプレイ装置上に表示する。
そして、これを見て必要であれば杭の姿勢を修正する。
電子測量機は、杭の沈降に追従させるため打設現場から
無線等により遠隔操作する。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例について詳細に説明す
る。図１に、船上での杭打ちに適用した場合の実施概念
を示す。杭打ち船１上には、杭Ｐを打設する杭打ち機
（クレーンを含む）２の他に、杭打ち機コントローラ
３、コンソール４、コンピュータ５、モニタテレビジョ
ン６及び無線送受信機７等を搭載する。一方、地上又は
ケーソンや海上足場等の海上構造物８上に、トランシッ
トや光波レベル計等の１台の電子測量機９と無線送受信
機１０を設置する。そして、船上から無線送受信機７に
より電子測量機９側の無線送受信機１０へ送信して該電
子測量機９を遠隔操作し、又、電子測量機９側の無線送
受信機１０により船上の無線送受信機７へ送信してコン
ピュータ５で画像データ及び電子測量機９の操作データ
を処理する。

【００１２】図２に電子測量機９側の構成を示す。この
電子測量機９は、視準望遠鏡１１及び光波距離計１２の
他に、視準望遠鏡１１の像を撮影する視準用ビデオカメ
ラ（ＣＣＤイメージセンサを使用したもの）１３、周囲
の全景を撮影するための全景用ビデオカメラ１４（同じ
くＣＣＤイメージセンサを使用したもの）、視準望遠鏡
１１の合焦を行うための合焦モータ１５、視準望遠鏡１
１の鉛直方向の調整を行うための鉛直モータ１６、同じ
く水平方向の調整を行うための水平モータ１７、電子測
量機９を水平に据え付ける整準調整のための整準モータ
１８、これらモータ（ステップモータ）１５〜１８によ
り調整された量をデジタル電気信号に変換する複数のエ
ンコーダ１９が備えられている。

【００１３】光波距離計１２は、それ自体に、測距デー
タをデジタル電気信号に変換して出力する機能を有す
る。モータ１５〜１８は、船上からコンピュータ５によ
り制御信号を無線で送信することによりモータコントロ
ーラ２０を介して制御できるようになっている。

【００１４】エンコーダ１９及び光波距離計１２からの
デジタル電気信号は、インターフェース２１を介して無
線送受信機１０へ送られ、又、ビデオカメラ１３・１４
の映像信号は映像信号圧縮符号化回路２２によって圧縮
及び符号化されてから、無線送受信機１０へ送られる。
そして、これら信号は船上の無線送受信機７により受信
される。

【００１５】図３に杭打ち船１側の構成を示す。無線送
受信機７により受信された映像信号は、映像信号複号回
路２３で複号されてモニタテレビジョン６上に再生して
映し出されると共に、コンピュータ５によって所定のプ
ログラムに従い画像処理される。又、電子測量機９の操
作に関する信号は、インターフェース２４を介してコン
ピュータ５に送られ、解析・演算される。コンピュータ
５で処理したデータのうち所望のものを、データレコー
ダ２５によりプリントアウトできるようになっている。
杭Ｐには、電子測量機９の視準望遠鏡１１で視準するタ
ーゲット２６、及び光波距離計１２からのレーザ光を反
射する反射鏡が取り付けられている。

【００１６】次に、杭打ち作業及び電子測量機９の操作
の手順について、図４及び図５に従い説明する。先ず、
コンソール４から初期データ入力、つまり電子測量機９
の現在の位置情報や杭の設計打設位置及び高さに関する
情報や杭打設順序に関する情報や杭径・杭長に関する情
報などを入力し（ステップ１）、所定のプログラムに従
い杭打設座標値等を演算する（ステップＳ２）。

【００１７】この後、電子測量機９を遠隔操作すべくコ
ンソール４のキー又はジョイステックを操作し（ステッ
プＳ３）、コンピュータ５からインターフェース２４を
介して無線送受信機７に制御信号を送り、その信号を無
線送信して電子測量機９側の無線送受信機１０で受信す
る。そして、モータコントローラ２０でモータ１５〜１
８を制御し、ステップＳ２で求めた杭の設計打設位置を
視準、つまり視準望遠鏡１１の視準点を設計打設位置に
合わせる（ステップＳ４）。

【００１８】次に、視準用ビデオカメラ１３又は全景用
ビデオカメラ１４を始動し（ステップＳ５）、その撮影
画像を映像信号圧縮符号化回路２２に取り込み（ステッ
プＳ６）、圧縮符号化して無線送受信機１０で送信し、
船上の無線送受信機７で受信する。視準用ビデオカメラ
１３と全景用ビデオカメラ１４のいずれの画像を取り込
むかは、コンソール４により自由に選択できる（ステッ
プＳ７）。無線送受信機７に受信された映像信号は、映
像信号複号回路２３で複号され、全景用ビデオカメラ１
４からの映像の場合には、コンピュータ５で画像処理す
ることなくモニタテレビジョン６でそのまま再生される
（ステップＳ８）。視準用ビデオカメラ１３の場合に
は、コンピュータ５で画像処理してから（ステップＳ
９）、モニタテレビジョン６上に映し出される。

【００１９】杭の設計打設位置に視準望遠鏡１１の視準
点を一致させたとき、杭Ｐも視準望遠鏡１１の視野内に
入っていれば、その杭Ｐも視準用ビデオカメラ１３に撮
影される。そして、杭の設計打設位置に一致させた視準
点より杭Ｐがズレていれば、例えば図６のような撮影画
像となる。同図においてＯが視準点である。その撮影さ
れた画像はコンピュータ５によって画像処理され、杭の
設計打設位置（視準点）に対する水平２方向、つまりＸ
方向とＹ方向の杭芯のズレ量、及び高さ、つまり杭頭の
鉛直方向（Ｚ方向）の位置が算出されると共に、杭の鉛
直性（姿勢角度）が分析され、これらの結果は、杭Ｐの
像及び視準点Ｏと共にモニタテレビジョン６上に表示さ
れる。

【００２０】そこで、その表示を見ながら、杭打ち船１
を操船し（ステップＳ１０）、或いは更にクレーンを操
作し（ステップＳ１１）、図７に示すように杭Ｐを視準
点Ｏに一致させてから、杭打ち機２をコンソール４によ
りコンピュータ５を介して操作し、杭Ｐの打設を開始す
る（ステップ１２）。

【００２１】杭Ｐの打設中も視準望遠鏡１１で杭を視準
して監視を続けるため、電子測量機９を遠隔操作し（図
５のステップＳ１３）、その視準点Ｏがターゲット２６
に常に一致するようにする（ステップＳ１４）。そし
て、上記と同様に視準用ビデオカメラ１１の画像を取り
込み（ステップＳ１５）、コンピュータ５で画像処理し
て設計値に対する杭芯のズレ量、姿勢、高さ、沈下量、
各打設工程毎の杭支持力Ｒd 等を実時間で算出し（ステ
ップＳ１６）、その結果を、杭Ｐの像と共にモニタテレ
ビジョン６上に表示すると同時にメモリに記憶し、更に
データレコーダ２５で記録する。杭支持力Ｒd は次式で
求まる。なお、図８に示すようにＳは杭頭の沈下量、Ｋ
はリバウンド量、ｅｆ及びＦは定数である。

【００２２】Ｒd ＝ｅｆ・Ｆ／｛Ｓ＋（Ｋ／２）｝

【００２３】杭Ｐの修正の必要がある場合には、その修
正値等をモニタテレビジョン６上に表示し（ステップＳ
１８）、修正操作をした後（ステップＳ１９）、杭Ｐを
打設し（ステップＳ２０）、杭頭が設計した最終打設高
さに到達するまでステップＳ１３からＳ２０までの処理
を繰り返す。

【００２４】杭頭が設計した最終打設高さに到達したな
らば（ステップＳ２１）、それまでのデータを統計し
（ステップＳ２２）、杭打設経過図（又は表）や杭頭の
リバウンド図等を作成してプリントアウトし（ステップ
Ｓ２３）、処理を終了する。

【００２５】以上、本発明を船上での杭打ちの場合につ
いて説明したが、陸上での杭打ちにも適用することがで
きること勿論である。又、電子測量機も上述した構造の
ものに限られるものではなく、更にテレビジョン以外の
他のディスプレイ装置を使用してモニタしても良い。

【００２６】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の杭打ち方法
によれば、杭を電子測量機で視準して視準用ビデオカメ
ラで撮影し、杭の高さ及び姿勢をコンピュータで画像処
理して杭の姿勢及び打設計画値とのズレ量を打設現場で
モニタディスプレイ装置上に表示しながら、電子測量機
を打設現場から無線等により遠隔操作するため、少ない
人員で能率的に打設作業を行えると共に、打設管理も容
易にかつ正確に行える。又、杭の打設精度が向上するば
かりでなく、打設後の杭芯測量、施工図作成等について
も省力化でき、更に労働条件の改善も図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法の一例の実施概念図である。

【図２】本発明の実施に使用する電子測量機側の構成の
ブロック図である。

【図３】船上側の構成のブロック図である。

【図４】処理の手順を示すフローチャートである。

【図５】図４に続くフローチャートである。

【図６】視準望遠鏡の視準点と杭とがズレている状態を
示す図である。

【図７】視準望遠鏡の視準点と杭とが一致した状態を示
す図である。

【図８】杭頭のリバウンドを示す図である。

【図９】従来の杭打ち方法の概念図である。

【符号の説明】

Ｐ 杭 １ 杭打ち船 ２ 杭打ち機 ５ コンピュータ ６ モニタテレビジョン ７ 無線送受信機 ９ 電子測量機 １０ 無線送受信機 １１ 視準望遠鏡 １３ 視準用ビデオカメラ ２０ ターゲット

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】視準方向自動調整機構及び視準用ビデオカ
   メラを組み込んだ電子測量機を、杭の打設現場から離れ
   た固定点に設置する一方、杭の打設現場にコンピュータ
   及びモニタディスプレイ装置を設置し、打設する杭を電
   子測量機の視準用ビデオカメラで撮影し、その画像デー
   タをコンピュータへ伝送し画像処理して、杭及びその現
   時点での計画打設データに対するズレ量とを上記モニタ
   ディスプレイ装置上に表示し、その表示に基づき必要に
   応じて杭の姿勢又は位置の修正操作を行った後、電子測
   量機で杭の高さを測量しつつ打設現場から該電子測量機
   を遠隔操作することを特徴とする杭打ち方法。 【請求項２】前記コンピュータ、モニタディスプレイ装
   置及び杭打ち機を船上に搭載する一方、前記電子測量機
   を地上や海上構造物等の固定地点に設置し、船上から杭
   を水底に打設しながら船上から無線により電子測量機を
   遠隔操作することを特徴とする請求項１に記載の杭打ち
   方法。 【請求項３】設計打設位置を前記電子測量機で視準して
   杭を視準用ビデオカメラで撮影し、その撮影データを画
   像処理して打設位置に対する杭のズレ量を算出し、その
   算出データに従って操船することを特徴とする請求項２
   に記載の杭打ち方法。 【請求項４】杭にターゲットを設け、これを前記電子測
   量機で視準して該電子測量機をターゲットの移動に追従
   するように遠隔操作することを特徴とする請求項１又は
   ２に記載の杭打ち方法。 【請求項５】電子測量機の作動量を前記コンピュータへ
   伝送し、該コンピュータで制御量を演算して電子測量機
   を遠隔操作することを特徴とする請求項１又は２に記載
   の杭打ち方法。