JPH08313251A - 測定系較正装置および穴曲がり測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】測定系較正装置および穴曲がり測定方法に関す
るものであり、掘削装置を使用して掘削された穴の穴曲
がりを測定するとき、高精度で且つ短時間の測定を可能
にする改良である。 【構成】筒状体３と傾斜測定手段４と方位測定手段５と
を有する測定系較正装置を使用して、プローブ１を筒状
体１内に保持し、センサ２を利用してプローブ１の中心
軸の鉛直に対する傾斜と傾斜の方位とを測定すると共
に、傾斜測定手段４と方位測定手段５とを使用して筒状
体３の中心軸の鉛直に対する傾斜と傾斜の方位とを計測
し、測定値と計測値とを比較し、プローブ１の中心軸の
鉛直に対する傾斜と傾斜の方位とを、筒状体３の中心軸
の鉛直に対する傾斜と傾斜の方位とに較正する較正式を
算出し、プローブ１を被測定管６内を移動させながらセ
ンサ２を利用して被測定管６の穴曲がりを測定し、穴曲
がりの測定値を較正式により較正して、較正された穴曲
がりを得る穴曲がり測定方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、測定系較正装置および
穴曲がり測定方法に関する。特に、掘削装置を使用して
掘削された穴の穴曲がりを測定するとき、高精度で且つ
短時間の測定を可能にする改良に関する。

【０００２】

【従来技術】掘削装置を使用して掘削された穴の穴曲が
りを測定するには各種の方法があるが、穴曲がりを測定
する時にプローブを使用して測定する方法がある。この
プローブには、プローブの中心軸が鉛直となす傾斜角と
傾斜の方位（鉛直と中心軸を含む面と水平面との交線の
方位）とを測定するときに使用されるセンサを有してい
る。穴曲がりを測定する時は、先ず、掘削装置の掘削軸
に設けられているガイド管またはロッド管等の被測定管
にプローブを挿入する。プローブにはセントライザーと
呼ばれる位置決め部材が組み付けられていて、プローブ
の中心軸が被測定管の中心軸に合致するような姿勢にな
るようにされている。このため、プローブ内蔵のセンサ
を利用することにより、プローブが置かれている場所に
おける被測定管の中心軸の鉛直に対する傾斜と傾斜の方
位とを測定することができる。そして、被測定管内を移
動させながら測定することにより、被測定管の傾斜と傾
斜の方位とが被測定管入口からの移動距離の関数として
得られ、穴曲がりの全体像を知ることができる。この移
動させながら測定する方法は、測定の度毎にプローブを
停止させる方法と比較して、測定のための時間が短く、
効率の高い測定方法と言える。

【０００３】プローブに内蔵されるセンサは、通常、時
間経過や温度変化に起因する影響を受けやすく、ドリフ
トなど特性の変化を生ずる。特性の変化を打ち消すため
に、測定の都度、較正が行われる。センサなど測定系の
較正は、プローブを被測定管に挿入する前に、被測定管
に挿入するときと近い角度にプローブを保持し、プロー
ブの円筒状胴部にゲージを当接して、円筒状胴部の鉛直
に対する傾斜と円筒状胴部の鉛直に対する傾斜の方位と
を計測する。この値と、プローブ内蔵のセンサを利用し
て得られる傾斜と傾斜の方位とを比較することによっ
て、センサ等測定系の較正をしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来技術に
係る穴曲がり測定方法は、測定の第１段階である較正に
おいて、精度の高い較正をすることが困難であり、較正
のために長い時間を要し、測定の第２段階である測定に
おいて移動させながらなす測定の効率を損ねるという欠
点を免れない。

【０００５】本発明の目的は、これらの問題を解消する
ことにあり、高精度で、且つ、短時間に穴曲がりの測定
を行うことのできる穴曲がり測定方法と、この穴曲がり
測定方法の実施を可能にする測定系較正装置を提供する
ことにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的の内、測定系
較正装置は、一端に開口（２１）を有し、横断面に現れ
る空洞の面積が予め定められている範囲にある筒状体
（３）と、この筒状体（３）の中心軸の鉛直に対する傾
斜角を計測する傾斜測定手段（４）と、前記の筒状体
（３）の傾斜の方位を計測する方位測定手段（５）とを
有する測定系較正装置によって達成される。

【０００７】また、上記の目的の内、穴曲がり測定方法
は、一方において、上記の測定系較正装置を使用し、プ
ローブ（１）を前記の筒状体（１）の筒内壁に接するよ
うに保持し、前記のプローブ（１）内に内蔵され、この
プローブ（１）の中心軸の鉛直に対する傾斜とこの傾斜
の方位とを測定するときに使用されるセンサ（２）を利
用して、前記のプローブ（１）の中心軸の鉛直に対する
前記の傾斜とこの傾斜の方位とを測定すると共に、前記
の傾斜測定手段（４）と前記の方位測定手段（５）とを
使用して前記の筒状体（３）の中心軸の鉛直に対する傾
斜と傾斜の方位とを計測し、測定値と計測値とを比較
し、前記のプローブ（１）の中心軸の鉛直に対する前記
の傾斜とこの傾斜の方位とを、前記の筒状体（３）の中
心軸の鉛直に対する傾斜とこの傾斜の方位とに較正する
較正式を算出し、他方において、前記のプローブ（１）
を、横断面に現れる空洞の面積が予め定められている範
囲にある被測定管（６）に挿入し、この被測定管（６）
内を筒内壁に接するようにしたまま移動させながら前記
のセンサ（２）を利用してこの被測定管（６）の穴曲が
りを測定し、穴曲がりの測定値を前記の較正式により較
正して、前記の被測定管（６）の較正された穴曲がりを
検出する工程を有する穴曲がり測定方法によって達成さ
れる。

【０００８】さらに、穴曲がり測定方法において、前記
のプローブ（１）を前記の筒状体（１）の筒内壁に接す
るように保持して行う測定と計測とは、前記の筒状体
（１）を傾斜させてその傾斜の前後において、または、
回転させてその回転の前後において、行うようにする
と、傾斜と傾斜の方位との測定に使用されるセンサ
（２）など測定系の較正を零点（平行移動）の補正だけ
でなく、感度（入力の変化に対する出力の変化の割合）
の補正をも行うことができ都合がよい。

【０００９】

【作用】本発明に係る測定系較正装置は、筒状体３と傾
斜測定手段４と方位測定手段５とを有し、傾斜測定手段
４によって筒状体３の中心軸の鉛直に対する傾斜角を計
測し、方位測定手段５によって傾斜の方位角を計測する
ことができる。このため、筒状体３中に鉛直に対する傾
斜と傾斜の方位とを測定するときに使用されるセンサ２
を有するプローブ１を挿入し、プローブ１を利用して鉛
直に対する傾斜と傾斜の方位とを測定し、傾斜測定手段
４と方位測定手段５とにより計測した値と比較すること
により、プローブ１に内蔵されているセンサ２などの測
定系を較正する較正式を得ることができる。

【００１０】なお、この較正式は、プローブ１を利用し
て測定した値を、プローブ１を保持している管の中心軸
の傾斜と傾斜の方位とに較正するものである。さらに言
うならば、プローブ１内蔵のセンサ２を利用して測定し
て得られる測定値の測定対象がプローブ１の中心軸であ
る必要はなく、プローブ１の中心軸から外れていても差
し支えない。さらに言うならば、プローブ１を筒状体３
や被測定管６に挿入したとき、プローブ１の中心軸と筒
状体３の中心軸や被測定管６の中心軸とが一致している
必要もない。いずれの場合も、プローブ１を保持してい
る管の中心軸の傾斜と傾斜の方位とに正確に較正する。
換言すれば、この較正方法は、設備の整った測定系較正
装置を使用しているので、高精度で、且つ、短時間の較
正を保証する効果がある。

【００１１】そして、本発明に係る穴曲がり測定方法
は、一方において、測定系較正装置を使用して、プロー
ブ１の測定系を較正する較正式を算出しておき、他方に
おいて、プローブ１を被測定管６の管内で移動させなが
らこの被測定管６の穴曲がりをプローブ１を利用して測
定している。そして、穴曲がりの測定値を較正式により
較正している。人手によらず、測定系較正装置を使用し
て較正をしており、移動させながらの測定と相まって、
短時間で正確な穴曲がり測定を行うことができる。

【００１２】

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の１実施例に
係る測定系較正装置および穴曲がり測定方法についてさ
らに詳細に説明する。

【００１３】図１参照 図１は本発明の１実施例に係る穴曲がり測定方法を説明
する側面図である。図１において、１０は測定系較正装
置である。測定系較正装置１０は、円筒状をした筒状体
３を有し、台車７に架装されている。筒状体３の下部は
開口２１となっている。４は筒状体３の中心線の鉛直に
対する傾斜を計測する傾斜計測手段であり、傾斜は水平
面上の直交するＸ軸とＹ軸との方向の成分に分解して出
力される。５は傾斜の方位を計測する方位計測手段であ
り、Ｘ軸の方位計測手段を有し、傾斜計測手段４の出力
であるＸ軸成分とＹ軸成分とよりＸ軸と中心軸の方向が
なす角度を計算し、これにＸ軸の方位を加算して傾斜の
方位を計測している。

【００１４】１はプローブであり、測定系較正装置１０
の筒状体３中にセントライザー１１と吊り索１２とによ
り保持されている状態を示している。セントライザー１
１は、両端にローラーを有するセントライザー軸の中央
をプローブの中心軸上において回転自在に支持しながら
セントライザー軸を水平方向に向くよう弾性体で押圧し
ている。筒状体３の内径はセントライザー１１の長さよ
り短くされているから、セントライザー１１のローラー
は筒状体３の内壁に密着している。セントライザー１１
はプローブの上下に各２個、計４個あり、上の２個も下
の２個も、共に、相互に直交するようにされている。こ
のため、筒状体３の中心軸とプローブ１の中心軸とは一
致する。

【００１５】プローブ１は円筒の胴部内にセンサ２を内
蔵している。センサ２は、容量式加速度計などよりなる
加速度センサを３個と振動ジャイロなどよりなる角速度
センサ３個とからなり、相互に直交する３軸方向それぞ
れの加速度成分と３軸それぞれの軸回りの角速度成分と
を測定している。プローブ１内の電子回路への電源供給
と信号伝達とは吊り索１２に沿わせて配線されているケ
ーブルにより行われ、３軸方向の加速度成分と３軸回り
の角速度成分とはケーブルを経由して台車７に設置され
ている傾斜測定装置８に伝えられ、傾斜測定装置８にお
いて、一旦プローブ１のロール角、ピッチ角、ヨー角に
変換した後、プローブ１の中心軸の鉛直に対する傾斜と
傾斜の方位とに変換し出力する。９は較正・傾斜出力装
置であり、プローブ１が筒状体３中に保持されている状
態でセンサ２と傾斜測定装置８とにより測定されたプロ
ーブ１の中心軸の傾斜と傾斜の方位と、傾斜計測手段４
と方位測定手段５とにより計測された筒状体３の中心軸
の傾斜と傾斜の方位とを比較し、後者の筒状体３の中心
軸の傾斜と傾斜の方位とを基準として前者の測定値を較
正する較正式を算出・保持している。

【００１６】１３は吊り索１２の巻き取りリールであ
り、筒状体３に固定されている。１４は吊り索１２の繰
り出し量すなわちプローブ１の移動距離を測定する距離
センサである。

【００１７】６は掘削装置の掘削軸に設けられているガ
イド管、または、ロッド管などの被測定管であり、地中
に掘削されている穴の中にある。６１は被測定管６の上
部で地上に開口している端部である。被測定管６の内径
は、筒状体３と同様、セントライザー１１の長さより短
くされているから、セントライザー１１のローラーは被
測定管６の内壁に密着している。穴曲がりを測定すると
きは、被測定管６にプローブを挿入し、被測定管６内を
下方に移動させながら被測定管６の傾斜と傾斜の方位と
を測定する。較正・傾斜出力装置９は、この時、測定し
て得た傾斜と傾斜の方位とを較正式により較正して出力
する。

【００１８】次に、穴曲がり測定方法について、手順を
追って説明する。 イ．穴曲がりを測定しようとする被測定穴に設置される
被測定管６の端部６１の開口面に測定系較正装置の開口
２１が向き合うように設置する。 ロ．プローブ１を筒状体１の内部に保持する。 ハ．プローブ１の傾斜と傾斜の方位とをセンサ２を利用
して測定すると共に、傾斜測定手段４と方位測定手段５
とを使用して、筒状体１の傾斜と傾斜の方位とを計測す
る。 ニ．筒状体１を傾け、再び、プローブ１の傾斜と傾斜の
方位とをセンサ２を利用して測定すると共に、傾斜測定
手段４と方位測定手段５とを使用して、筒状体１の傾斜
と傾斜の方位とを計測する。 ホ．筒状体１を回転し、さらに、プローブ１の傾斜と傾
斜の方位とをセンサ２を利用して測定すると共に、傾斜
測定手段４と方位測定手段５とを使用して、筒状体１の
傾斜と傾斜の方位とを計測する。 ヘ．上記ハ、ニ、ホの各項において得た測定値と計測値
とを比較し、プローブ１の中心軸の鉛直に対する傾斜と
傾斜の方位とより、筒状体３の中心軸の鉛直に対する傾
斜と傾斜の方位とに較正する較正式を算出する。 ト．筒状体１の位置を元の位置に戻した後、巻き取りプ
ーリー１３を回転して、プローブ１を開口２１と端部６
１とを経由して被測定管６に導いた後、被測定管６内を
移動させながらセンサ２を利用して被測定管６の穴曲が
りを測定する。同時に、距離センサ１４を利用して端部
５１からの距離を測定する。 チ．穴曲がりの測定値を較正式により較正して、被測定
管６の較正された穴曲がりを得る。 リ．巻き取りプーリー１３を巻き取り、プローブ１を筒
状体１の内部に戻す。

【００１９】以上をもって、穴曲がりの測定を終了す
る。上記の手順の内、手順ロ．ハ．ニ．ホ．ヘ項の較正
式算出は、ト項の測定の後に行ってもよい。ニ．ホ．ヘ
項と傾斜の前後、回転の前後のそれぞれの状態において
得られる測定値と計測値とから０点の補正のみならず感
度補正も、短時間で行うことができる。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る測定
系較正装置および穴曲がり測定方法によれば、筒状体と
傾斜測定手段と方位測定手段とを有する測定系較正装置
によって、プローブに内蔵するセンサを利用して測定し
たプローブ中心軸の傾斜および傾斜の方位を筒状体の傾
斜および傾斜の方位に短時間で高精度な較正式を得るこ
とができる。そして、プローブを被測定管内を移動させ
ながら、内蔵するセンサを利用して傾斜および傾斜の方
位を測定した後、較正式により較正することにより、短
時間で高精度な穴曲がり測定を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る測定系較正装置および穴曲がり測
定方法を説明する図である。

【符号の説明】

１ プローブ ３ 筒状体 ４ 傾斜計測手段 ５ 方位計測手段 ６ 被測定管 ７ 台車 ８ 傾斜測定装置 ９ 較正・出力装置 １０ 測定系較正装置 １１ セントライザー １２ 吊り索 １３ 巻き取りプーリー １４ 距離センサ ２１ 開口 ６１ 端部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端に開口（２１）を有し、横断面に現
   れる空洞の面積が予め定められている範囲にある筒状体
   （３）と、 該筒状体（３）の中心軸の鉛直に対する傾斜角を計測す
   る傾斜測定手段（４）と、 前記筒状体（３）の傾斜の方位を計測する方位測定手段
   （５）とを有することを特徴とする測定系較正装置。
2. 【請求項２】 一方において、請求項１記載の測定系較
   正装置を使用し、プローブ（１）を前記筒状体（１）の
   筒内壁に接するように保持し、 前記プローブ（１）内に内蔵され、該プローブ（１）の
   中心軸の鉛直に対する傾斜と該傾斜の方位とを測定する
   ときに使用されるセンサ（２）を利用して、前記プロー
   ブ（１）の中心軸の鉛直に対する前記傾斜と該傾斜の方
   位とを測定すると共に、前記傾斜測定手段（４）と前記
   方位測定手段（５）とを使用して前記筒状体（３）の中
   心軸の鉛直に対する傾斜と傾斜の方位とを計測し、 測定値と計測値とを比較し、前記プローブ（１）の中心
   軸の鉛直に対する前記傾斜と該傾斜の方位とを、前記筒
   状体（３）の中心軸の鉛直に対する傾斜と該傾斜の方位
   とに較正する較正式を算出し、 他方において、前記プローブ（１）を、横断面に現れる
   空洞の面積が予め定められている範囲にある被測定管
   （６）に挿入し、該被測定管（６）内を筒内壁に接する
   ようにしたまま移動させながら前記センサ（２）を利用
   して該被測定管（６）の穴曲がりを測定し、 穴曲がりの測定値を前記較正式により較正して、前記被
   測定管（６）の較正された穴曲がりを検出することを特
   徴とする穴曲がり測定方法。
3. 【請求項３】 前記プローブ（１）を前記筒状体（１）
   の筒内壁に接するように保持して行う測定と計測とは、
   前記筒状体（１）を傾斜させてその傾斜の前後におい
   て、または、回転させてその回転の前後において、行う
   ことを特徴とする請求項２記載の穴曲がり測定方法。