JPS6126813A - ずれ測定装置とずれおよび距離の測定装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、トンネル掘削機、建造物、敷設物等の測定対
象物のずれやこの測定対象物と所定個所（基準点）との
間の距離を測定するための測定装置に関するものである
。

［従来の技術］ 従来、例えばトンネル掘削機自体が所定位置からどの程
度位置ずれしているかを測゛定する装置には、第４図に
示すようなものが知られている。この第４図に示す装置
では、基準点（１）に設置したレーザー光や赤外光など
の光線を発射する光線発信器（２）から投射した光線（
３）を掘削機（４）に固設したターゲットボックス（５
）内の半透明ターゲット（６）に照射し、この照射光点
を後方からＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ　ｃｏｕｐｌｅｄ　ｄ
ｅｖｉｃｅ）カメラ（７）で撮影検出し、この検出信号
をｘ−ｙトラッカに入力し、このＸ−Ｙトラツカにより
照射光点の位置を計測し光線（３）軸に対する掘削機（
４）の位置ずれを測定する。

しかし、この第４図に示す装置では、光線（３）軸に対
する掘削機（４）の位置ずれを測定することはできるが
、水平面内における左右の角度ずれである方位角や垂直
面内における上下の角度ずれであるピッチ角（すなわち
仰伏角）を測定することができない。このため、方位角
やピッチ角を測定するには、第５図または第６図に示す
ような工夫をしなければならなかった。すなわち、第５
図に示す装置では、ターゲットボックス（５）を摺動シ
リンダ（２３）を用いて掘削機（４）に摺動可能に取付
け、Ａ点と、このＡ点から距離Ｑ。離れたＢ点との２個
所でターゲット（６）上の光線（３）の照射光点の位置
を計測する。そしてＡ点とＢ点の計測データと距離Ｑ。

とから光線（３）軸に対する掘削機（４）の位置ずれ、
方位角およびピッチ角を演算する。

また、第６図に示す装置では、掘削機（４）の異なる２
個所の位置にターゲットボックス（５ａ）（ｓｂ）を固
設し、光線（３）をハーフミラ−（８ａ）で反射光と透
過光に分け、この透過光を一方のターゲットボックス（
５ａ）内のターゲット（６ａ）に照射し、すた反射光を
ミラー（８ｂ）で反射した後、他方のターゲットボック
ス（５ｂ）内のターゲット（６ｂ）に照射し−でいる。

そして、それぞれのターゲット（６ａ、）　（６ｂ）上
の光線（３）の照射光点の位置を計測し、これらの２組
の計測データから位置ずれ、方位角およびピッチ角を演
算する。

［発明が解決しようとする問題点］ 前述の第５図に示す従来装置はターゲットボックス（５
）を摺動させる構成であるため、摺動シリンダ（２３）
を設ける必要があるばかりか、装置を取付けるための掘
削機（４）内の空間を大きくする必要があるなどの問題
点があった。

また、第６図に示す従来装置は２個のターゲットボック
ス（５ａ）　（５ｂ）を設ける必要があるばかりか、前
記と同様に装置を取付けるための掘削機（４）内空間を
大きくする必要があるなどの問題点があった。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、上述の問題点に鑑みなされたもので、第１発
明は基準点から投射された光線を受光するとともにその
一部を透過し、かつ受光位置に応じた検出信号を出力す
る第１受光板と、この第１受光板から後方へ所定距離離
れた位置に設けられるとともに前記透過光線を受光し、
かつ受光位置に応じた検出信号を出力する第２受光板と
を測定対象物に固設し、前記第１、第２受光板の検出信
号に基づいて前記光線軸に対する前記測定対象物の位置
ずれおよび角度ずれを測定することを特徴とするずれ測
定装置に関するものである。さらに第２発明は、前記第
１発明における基壁点に光波送信部と光波受信部とを具
備した光波測距儀を設け、この光波測距儀の光波送信部
から発射された光線を測定対象物に固設された第１、第
２受光板で順次受光し、さらに測定対象物に固設された
反射部によって受光光線の一部を反射し、この反射光を
前記光波測距儀の光波受信部で受光することにより、測
定対象物の位置ずれ、−角度ずれの他に基準点と測定対
象物との間の距離も？１ｉ１１定するようにしたずれお
よび距離の測定装置に関するものである。

［作用］ 第１受光板、第２受光板の検出信号に甚づいて、それぞ
れが固設された点における測定対象物の光線軸に対する
左右方向、上下方向の位置ずれが測定される。また、前
記それぞれの点における位置ずれデータと、第１、第２
受光板間の距離を基にして演算することにより、光線軸
に対する測定対象物の方位角およびピッチ角などの角度
ずれが測定される。さらに、光波測距儀によって基準点
と測定対象物との間の距離が測定される。

［実施例コ 第１図は本第１発明の実施例を示すもので、第４図〜第
６図と同一部分は同一符号とする。

第１図において、（１）は基準点で、この基準点（１）
にはレーザー光線や赤外光線などの光線（３）を発射す
る光線発信器（２）が固設されている。（４）は測定対
象物としての掘削機で、この掘削機（４）内に形成され
た空間部（９）には第１受光板（１０）と第２受光板（
１１）とが所定距離Ω０離れて並設固定されている。前
記第１および第２受光板（１０）（１，１）は、ポリふ
っ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）のような合成高分子焦電フ
ィルム板上にマトリックス状透明電極を形成してなり、
表面座標Ｘ−Ｙ軸上の任意の点（ｘ、ｙ）に光線が照射
されると、その受光位置（ｘ、ｙ）に応じた検出信号を
出力するように構成されている。そして、前記第１、第
２受光板（１０）（］、］、）はその表面座表面座標軸
−中心（Ｏ７）（０２）が前記光線発信器（２）から発
射された光線（３）軸と一致するように配置されている
。さらに、前記第１受光板（１０）はその受光光線の一
部を透過するように構成されている。

前記第１、第２受光板（１０）　（１１）のそれぞれの
出力側には、周囲温度による特性変化を補償するための
温度補償回路（１，２ａ）　（］、］ｂ）が接続され、
この温度補償回路（１２ａ）　（］、］ｂ）の出力側は
、それぞれ増幅器（］　］ａ）　（］、］ｂ）を介して
演算器（１４）の入力側に結合されている。前記演算器
（１４）の出力側には、上下方向（Ｙ軸方向）の位置ず
れを指示する」二下ずれ指示計（１５）、左右方向（Ｘ
軸方向）の位置ずれを指示する左右ずれ指示計（１６）
、水平面内における左右の角度ずれを指示する方位角指
示計（１７）および垂直面内における角度ずれ（仰伏角
）を指示するピッチ角指示計（１８）が結合されている
。前記掘削機（４）には、図示しない傾斜計が設置され
、掘削機（４）のロール角が計測され、この計測データ
に基づき手動又は自動制御によって掘削機（４）のロー
リング修正がなされる。

つぎに前記第１発明の実施例の作用を説明する。

説明の便宜上、第２図に示すような水平面内における位
置ずれおよび角度ずれが生じた場合について説明する。

第１、第２受光板（１０）（１１，）は、それぞれ光線
（３）照射位置（ｘ　＋　、ｏ）　（Ｘ　２　、Ｏ）に
応じた検出信号を出力して、これらの検出信号がそれぞ
れ温度補償回路（１２ａ）（１２ｂ）および増幅器（’
１３ａ）　（１３ｂ）を介して演算器（１４）に入力す
る。また演算器（１４）には所定距離Ｑｏに応じたデー
タが予め入力されている。（１９）は掘削機（４）の中
心軸であり、この中心軸（１９）と光線（３）軸との交
点をＯとし、交角を０とする。

この交角０は方位角を表わす。第２図によす□−＝抽ｎ
Ｄ Ｏ であるから方位角０は θ＝抽ｎ′’　−（１，） Ｏ で午えられ之。

この第１式に対応した演算が演算器（１４）によってな
され、方位角指示計（１７）は方位角０を指示する。光
線（３）軸の進行方向に向って、傾斜した方向が左側か
右側かは士によって指示される（例えば０が十指示のと
きは左側、−指示のときは右側を表わす）。また、演算
器（１４）に対して、指示したい位置ずれの個所に対応
したデータを入力すれば、その個所における左右ずれが
左右ずれ指示計（１６）で指示される。すなわち第１ま
たは第２受光板（１，０）　（］　］、）の設置地点に
応じたデータを入力すれば左右ずれ指示計（１６）は左
右すれがＸ、またはｘ２であることを指示する。この場
合も左右ずれが光線（３）軸の進行方向に対して左側か
右側かは士によって指示される。さらに掘削機（／Ｉ）
の任意の点（例えば切羽先端）　（２０）における左右
ずれも指示できる。すなわち、第２図に示すように第１
受光板（１０）から切羽先端（２０）までの距離をＬと
し、切羽先端（２０）における位置ずれをＸとし、掘削
機（４）の中心軸線（１９）と光線（３）軸との交点（
○）と第１受光板（１０）との距離をＱｌとすると、Ｌ
ｌ　＝Ｑ　１ｔ、ａｎＢ　　　　　　（２）ｘ＝（Ｌ　
−Ｑ　１　）ｔａｎθ　　　　（３）が成立し、上記（
２）　（３）および前記（１）式より切羽先端（２０）
における左右位置ずれＸは、Ｘｌ　　　Ｘ２ ｘ＝　Ｌ　　　　　　−ｘ　、（４） Ｏ で与えられる。

この第（４）式に対応した演算が演算器（１４）によっ
てなされ、左右ずれ指示計（１６）は掘削機（４）の切
羽先端（２０）における左右すれがＸであることを指示
する。

垂直面内における位置ずれである上下ずれおよび角度ず
れ（仰伏角）であるピッチ角も、前記と同様にしてそれ
ぞれ上下ずれ指示計（１５）、ピッチ角指示計（１８）
によって指示される。

また、水平面内および垂直面内の両方において位置ずれ
および角度ずれが生じた場合には、第１受光板（１０）
、第２受光板（ＩＩ）は、そ匙ぞれ光線照射位置（ｘｔ
＋ｙ１）（ｘ２＋ｙ２）に応じた検出信号を出力し、各
指示計（１５）　（１６）　（１７）　（１８）はそれ
ぞれ掘削機（４）の左右ずれ、上下すれの位置ずれおよ
び方位角、ピッチ角の角度ずれを指示する。

第３図は本第２発明の実施例を示すもので、第１図と同
一部分は同一符号とする。

第３図において、（１）は基準点で、この基準点（１）
にはレーザー光線や赤外光線などを発射する光波送信部
（２１ａ）と光波受信部（２１ｂ）とを具備した周知の
光波測距儀（２１）が固設されている。（４）は測定対
象物としての掘削機で、この掘削機（４）内に形成され
た空間部には、第１、第２受光板（１０）（１１）が所
定距離Ｑ。離けて並設固定されている。

前記第１、第２受光板（１０）　（１１）は、その表面
座標Ｘ−Ｙ軸の中心（Ｏｔ　）　（０２）が前記光波測
距儀（２１）の光波送信部（２１ａ）から発射された光
線（３）軸と一致するように配置されている。さらに、
前記第１、第２受光板（１０）　（１１）は、その受光
光線の一部を透過するように構成されている。前記第２
受光板（１１）の背面側には、その透過光を反射して、
この反射光を前記光波測距儀（２１）の光波受信部（２
１ｂ）に入力せしめるミラー（２２ａ）　（２２ｂ）か
らなる反射部（２２）が設置されている。前記第１、第
２受光板（ＪＯ）（１１）のそれぞれの出力側には順次
温度補償回路（１２ａ）　（１２ｂ）、増幅器（１，３
ａ）　（１３ｂ）が結合され、これらの増幅器（１３ａ
）　（１３ｂ）の出力側には演算器（１４）が結合され
ている。前記演算器（１４）の出力側には、上下ずれ、
左右ずれ、方位角およびピッチ角をそれぞれ指示する指
示計（１５）　（１６）　（１７）　（１８）が結合さ
れている。

つぎに、前記第２発明の実施例の作用を説明する。掘削
機（４）が位置ずれ、角度ずれをおこしたとする。基準
点（１）に設けられた光波測距儀（２１）の光波発信部
（２１ａ）から発射した光線（３）は、第１受光板（１
０）、第２受光Ｆｉ（ｉｆ）で順次受光される。

これらの第１、第２受光板（１０）（１１）、は、それ
ぞれその照射位置（Ｘｌ　、ｙｔ）（Ｘ２＋ｙ２）に応
じた検出信号を出力し、こわらの検出信号に基づいて各
指示計（１５）　（１６）　（１７）　（１８）が、そ
れぞれ掘削機（４）の位置ずれである左右ずれ、上下ず
れ、角度ずれである方位角、ピッチ角を指示するのは前
記第１発明の実施例の場合と同様なので説明を省略する
。

第２受光板（１１）を透過した光線（３）は反射部（２
２）のミラー（２２ａ）　（２２ｂ）で順次反射され、
その反射光線（３ａ）は測距信号として光波測距儀（２
１）の光波受信部（２１ｂ）へ入力する。この測距信号
は、光波発信部（２１ａ）から同時に発射され、かつ予
め設定された経路を通過して光波受信部（２１ｂ）へ入
力する参照信号と位相比較され、その位相差に基づいて
基準点（１）と掘削機（４）との間の距離が演算され、
距離指示計（２３）で指示される。

前記第２発明の実施例では、反射部は第２受光板の背面
側に設けたが、本発明はこわ、に限るものでなく、例え
ば、第１受光板と第２受光板との間の光線軸上にハーフ
ミラ−を設け、このハーフミラ−で反射させた光を光波
測距儀の光波受信部へ入力せしめるように構成してもよ
い。この場合、第２受光板は光線を透過する機能を具備
する必要がない。

前記第１、第２発明の各実施例では測定対象物として掘
削機を例とし、掘削機の位置ずれや角度ずれや基準点と
の距離を測定するようにしたが、これに限るものでなく
、例えば測定対象物は敷設物や鉄道軌道とし、敷設物の
沈下、隆起などの変位や、軌道基礎の地盤改良工事のた
めのグラウチングの際における軌道の変位や、基準点と
の距離を測定するのに利用できること勿論である。

［発明の効果コ 本第１発明は上記のように第１、第２受光板を所定距離
だけ離して測定対象物に並列固設し、第１、第２受光板
の検出信号に基づいて測定対象物の位置ずれおよび角度
ずれを測定するように構成したので、従来の装置と比較
して構造が簡単かつ小形となり、かつ可動部がないので
故障率が少ないなどの利点を有する。

本第２発明は、本第１発明の構成の他に基準点に光波測
距儀を設置し、この光波測距儀の光波発信部を第１、第
２受光板へ投射する光線の光線発信部と兼用するととも
に、光波測距儀の光波発信部から発射された光の一部を
光波受信部へ入力せしめる反射部を測定対象物に設置す
る構成としたので、前記した本第１発明の利点の他に、
基準点と測定対象物との間の距離を測定できるのみなら
ず、位置ずれや角度ずれを測定するため投射する光線の
光源を、距離を測定するための光波測距儀の光波発信部
と兼用したので、装置の構造がさらに簡単となり極めて
経済的である。また、掘削機の場合、位置ずれ、角度ず
れの測定の他に、基準点から掘削機までの距離測定が要
求される場合が多いので、このような場合、本第２発明
は特に有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本第１発明によるずれ測定装置の一実施例を示
す構成図、第２図は掘削機（測定対象物）がずれた場合
における第１図の要部拡大図、第３図は本第２発明によ
るずれおよび距離の測定装置の一実施例を示す構成図、
第４図、第５図および第６図は、それぞれ従来例を示す
構成図である。 （１）・・・基準点、（２）・・・光線発信器、（３）
・・・光線（軸）、（４）・・・掘削機（測定対象物）
、（１０）・・・第１受光板、（１１）・・・第２受光
板、（２１）・・・光波測距儀、（２１ａ）・・・光波
発信部、（２１ｂ）・・・光波受信部、（２２）・・・
反射部。 出願人　　東部電機工業株式会社・ 手続補正書（白側 昭和５９年１１月０５日 昭和５９年特許願第１４８３８４号 ２、発明の名称 ずれ測定装置とずれおよび距離の測定装置３、補正をす
る者 事件との関係　特許出願人 住　所　東京都大田区池上５丁目２５番４号名称　東部
電機工業株式会社 代表者　大　塚　　浩 ４、代理人 住　所　東京都千代田区平河町１丁目５番３号７、補正
の対象 明細書 本願の発明に関し、明細書を下記の通り補正する。 記 １、特許請求の範囲の欄を下記の通り補正する。 「（１）基準点から投射された光線を受光するとともに
その一部を透過し、かつ受光位置に応じた検出信号を出
力する第１受光板と、この第１受光板から後方へ所定距
離離れた位置に設けられるとともに前記透過光線を受光
し、かつ受光位置に応じた検出信号を出力する第２受光
板とを測定対象物に固設し、前記第１、第２受光板の検
出信号に基づいて前記光線軸に対する前記測定対象物の
位置ずれおよび角度ずれを測定することを特徴とするず
れ測定装置。 （２）第１および第２受光板はマトリックスミｍ極付透
明合成高分子焦電フィルム板からなる特許請求の範囲第
１項記載のずれ測定装置。 （３）光波送信部と光波受信部とを具備した光波測距儀
を基準点に設置し、前記光波測距儀の光波送信部から発
射された光線を受光するとともにその一部を透過し、か
つ受光位置に応じた検出信号を出力する第１受光板と、
この第１受光板の後方へ所定距離離れた位置に設けられ
るとともに前記透過光線を受光し、かつ受光位置に応じ
た検出信号を出力する第２受光板と、前記光波測距儀の
光波送信部から発射された光線の一部を反射して前記光
波測距儀の光波受信部へ入力せしめる反射部とを測定対
象物に固設し、前記第１、第２受光板の検出信号に基づ
いて前記光線軸に対する前記測定対象物の位置ずれおよ
び角度ずれを測定し、かつ前記光波測距儀で基準点と測
定対象物との間の距離を測定することを特徴とするずれ
および距離の測定装置。 （４）第１および第２受光板はマトリックスＵ極付透明
合成高分子焦電フィルム板としてなる特許請求の範囲第
３項記載のずれおよび距離の測定装置。 （５）第２受光板は第１受光板を透過した光線の一部を
透過してなり、反射部は前記第２受光板を透過した光線
を反射してなる特許請求の範囲第３項または第４項記載
のずれおよび距離の測定装置。 」 ２、明細書の第７頁第１４行目に、「光線（３）」とあ
るのを、 「パルス状光線（３）」と補正する。 ３、明細書の第７頁末行目に、「のような合成高」とあ
るのを、 「のような透明な合成高」と補正する。 ４、明細書の第８頁第１行目に、ｒ透明電極」とあるの
を、 「電極」と補正する。 ５、明細書の第１２頁第１２行目に、「などを発射」と
あるのを。 ［などのパルス状光線を発射」と補正する。 ６、明細書の第１５頁第１１行目と第１２行目の間につ
ぎの文を挿入する。 「なお、第１、第２受光板（ｉｏ）　（ｉｌ）のそれぞ
れの出力側に接続した温度補償回路（１２ａ）（１２ｂ
）は省略することができる。」 手続補正書（自発） 昭和５９年１１月１９日 昭和５９年特許願第１４８３８４号 ２、発明の名称 ずれ測定装置とずれおよび距離の測定装置３、補正をす
る者 事件との関係　特許出願人 住　所　東京都大田区池上５丁目２５番４号名称　東部
電機工業株式会社 代表者　大　塚　　浩 ４、代理人 住　所　東京都千代田区平河町１丁目５番３号７、補正
の対象 （１）明細書全文 （２）図　面 ８、補正の内容 （１）明細書全文は別紙のとおり補正する。 （２）図面は別紙コピー図面に朱書したとおり、第四　
　　　細　　　　書 １、発明の名称 ずれ測定装置とずれおよび距離の測定装置２、特許請求
の範囲 （１）基準点から投射された光線を受光するとともにそ
の一部を透過し、かつ受光位置に応じた検出信号を出力
する第１受光板と、この第１受光板から後方へ所定距離
離れた位置に設けられるとともに前記透過光線を受光し
、かつ受光位置に応じた検出信号を出力する第２受光板
とを測定対象物に固設し、前記第１、第２受光板の検出
信号に基づいて前記光線軸に対する前記測定対象物の位
置ずれおよび角度ずれを測定することを特徴とするずれ
測定装置。 （２）第１および第２受光板はマトリックス状透明電極
付合成高分子焦電フィルム板からなる特許請求の範囲第
１項記載のずれ測定装置。 （３）光波送信部と光波受信部とを具備した光波測距儀
を基準点に設置し、前記光波測距儀の光波送信部から発
射された光線を受光するとともにその一部を透過し、か
つ受光位置に応じた検出信号を出力する第１受光板と、
この第１受光板の後方へ所定距離離れた位置に設けられ
るとともに前記透過光線を受光し、かつ受光位置に応じ
た検出信号を出力する第２受光板と、前記光波測距儀の
光波送信部から発射された光線の一部を反射して前記光
波測距儀の光波受信部へ入力せしめる反射部とを測定対
象物に固設し、前記第１、第２受光板の検出信号に基づ
いて前記光線軸に対する前記測定対象物の位置ずれおよ
び角度ずれを測定し、かつ前記光波測距儀で基準点と測
定対象物との間の距離を測定することを特徴とするずれ
および距離の測定装置。 （４）第１および第２受光板はマトリックス扱履明電極
付合成高分子焦電フィルム板としてなる特許請求の範囲
第３項記載のずれおよび距離の測定装置。 （５）第２受光板は第１受光板を透過した光線の一部を
透過してなり、反射部は前記第２受光板を透過した光線
を反射してなる特許請求の範囲第３項または第４項記載
のずれおよび距離の測定装置。 ３、発明の詳細な説明 ［産業上の利用分野］ 本発明は、トンネル掘削機、建造物、敷設物等の測定対
象物のずれやこの測定対象物と所定個所（基準点）との
間の距離を測定するための測定装置に関するものである
。 ［従来の技術］ 従来、例えばトンネル掘削機自体が所定位置からどの程
度位置ずれしているかを測定する装置には、第４図に示
すようなものが知られている。この第４図に示す装置で
は、基準点（１）に設置したレーザー光や赤外光などの
光線を発射する光線発信器（２）から投射した光線（３
）を掘削機（４）に固設したターゲットボックス（５）
内の半透明ターゲット（６）に照射し、この照射光点を
後方からＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ　ｃｏｕｐｌｅｄ　ｄｅ
ｖｉｃｅ）カメラ（７）で撮影検出し、この検出信号を
ｘ−ｙトラッカに入力し、このＸ−ｙトラッカにより照
射光点の位置を計測し光線（３）軸に対する掘削機（４
）の位置ずれを測定する。 しかし、この第４図に示す装置では、光線（３）軸に対
する掘削機（４）の位置ずれを測定することはできるが
、水平面内における左右の角度ずれである方位角や垂直
面内における上下の角度ずれであるピッチ角（すなわち
仰伏角）を測定することができない。このため、方位角
やピッチ角を測定するには、第５図または第６図に示す
ような工夫をしなければならなかった。すなわち、第５
図に示す装置では、ターゲットボックス（５）を摺動シ
リンダ（２４）を用いて掘削機（４）に摺動可能に取付
け、Ａ点と、このＡ点から距離Ｑｏ離れたＢ点との２個
所でターゲット（６）上の光線（３）の照射光点の位置
を計測する。そしてＡ点とＢ点の計測データと距離Ｑｏ
とから光線（３）軸に対する掘削機（４）の位置ずれ、
方位角およびピッチ角を演算する。 また、第６図に示す装置では、掘削機（４）の異なる２
個所の位置にターゲットボックス（５ａ）　（５ｂ）を
固設し、光線（３）をハーフミラ−（８ａ）で反射光と
透過光に分け、この透過光を一方のターゲットボックス
（５ａ）内のターゲット（６ａ）に照射し、また反射光
をミラー（８ｂ）で反射した後、他方のターゲットボッ
クス（５ｂ）内のターゲット（６ｂ）に照射している。 そして、それぞれのターゲット（６ａ）　（６ｂ）上の
光線（３）の照射光点の位置を計測し、これらの２組の
計測データから位置ずれ、方位角およびピッチ角を演算
する。 ［発明が解決しようとする問題点］ 前述の第５図に示す従来装置はターゲットボックス（５
）を摺動させる構成であるため、摺動シリンダ（２４）
を設ける必要があるばかりか、装置を取付けるための掘
削機（４）内の空間を大きくする必要があるなどの問題
点があった。 また、第６図に示す従来装置は２個のターゲットボック
ス（５ａ）　（５ｂ）を設ける必要があるばかりか、前
記と同様に装置を取付けるための掘削機（４）内空間を
大きくする必要があるなどの問題点があった。 ［問題点を解決するための手段］ 本発明は、上述の問題点に鑑みなされたもので、第１発
明は基準点から投射された光線を受光するとともにその
一部を透過し、かつ受光位置に応じた検出信号を出力す
る第１受光板と、この第１受光板から後方へ所定距離離
れた位置に設けられるとともに前記透過光線を受光し、
かつ受光位置に応じた検出信号を出力する第２受光板と
を測定対象物に固設し、前記第１、第２受光板の検出信
号に基づいて前記光線軸に対する前記測定対象物の位置
ずれおよび角度ずれを測定することを特徴とするずれ測
定装置に関するものである。さらに第２発明は、前記第
１発明における基準点に光波送信部と光波受信部とを具
備した光波測距儀を設け、この光波測距儀の光波送信部
から発射された光線を測定対象物に固設された第１．第
２受光板で順次受光し、さらに測定対象物に固設された
反射部によって受光光線の一部を反射し、この反射光を
前記光波測距儀の光波受信部で受光することにより、測
定対象物の位置ずれ、角度ずれの他に基準点と測定対象
物との間の距離も測定するようにしたずれおよび距離の
測定装置に関するものである。 ［作用］ 第１受光板、第２受光板の検出信号に基づいて、それぞ
れが固設された点における測定対象物の光線軸に対する
左右方向、上下方向の位置ずれが測定される。また、前
記それぞれの点における位置ずれデータと、第１、第２
受光板間の距離を基にして演算することにより、光線軸
に対する測定対象物の方位角およびピッチ角などの角度
ずれが測定される。さらに、光波測距儀によって基準点
と測定対象物との間の距離が測定される。 ［実施例］ 第１図は本第１発明の実施例を示すもので、第４図〜第
６図と同一部分は同一符号とする。 第１図において、（１）は基準点で、この基準点（１）
にはレーザー光線や赤外光線などのパルス状光線（以下
、単に光線という）（３）を発射する光線発信器（２）
が固設されている。（４）は測定対象物としての掘削機
で、この掘削機（４）内に形成された空間部（９）には
第１受光′核（１ｏ）と第２受光板（１１）とが所定距
離ＱＯ離れて並設固定されている。前記第１および第２
受光板（１０）　（１１）は、ポリふっ化ビニリデン（
ＰＶＤＦ）のような合成高分子焦電フィルム板上にマト
リックス状透明電極を形成してなり、表面座標Ｘ−Ｙ軸
上の任意の点（ｘ　、　ｙ）に光線が照射されると、そ
の受光位置（ｘ、ｙ）に応じた検出信号を出力するよう
に構成されている。そして、前記第１、第２受光板（１
０）　（１１）はその表面座標Ｘ−Ｙ軸の中心（Ｏ□）
（０２）が前記光線発信器（２）から発射された光線（
３）軸と一致するように配置されている。さらに、前記
第１受光板（１０）はその受光光線の一部を透過するよ
うに構成されている。 前記第１、第２受光板（１０）　（１１）のそれぞれの
出力側には、周囲温度による特性変化を補償するための
温度補償回路（１２ａ）　（１２ｂ）が接続され、この
温度補償回路（１，２ａ）（１２ｂ）の出力側は、それ
ぞれ増幅器（１３ａ）（１３ｂ）を介して演算器（１４
）の入力側に結合されている。前記演算器（Ｉ４）の出
力側には、上下方向（Ｙ軸方向）の位置ずれを指示する
上下ずれ指示計（１５）、左右方向（Ｘ軸方向）の位置
ずれを指示する左右ずれ指示計（１６）　、水平面内に
おける左右の角度ずれを指示する方位角指示計（１７）
および垂直面内における角度ずれ（仰伏角）を指示する
ピッチ角指示計（１８）が結合されている。前記掘削機
（４）には、図示しない傾斜計が設置され、掘削機（４
）のロール角が計測され、この計測データに基づき手動
又は自動制御によって掘削機（４）のローリング修正が
なされる。 つぎに前記第１発明の実施例の作用を説明する。 説明の便宜上、第２図に示すような水平面内における位
置ずれおよび角度ずれが生じた場合について説明する。 第１、第２受光板（１０）（１１）は、それぞれ光線（
３）照射位置（ｘ　１ｎｏ）　（ｘ　２１０）に応じた
検出信号を出力して、これらの検出信号がそれぞれ温度
補償回路（１２ａ）　（１２ｂ）および増幅器（１３ａ
）　（１３ｂ）を介して演算器（１４）に入力する。ま
た演算器（１４）には所定距離Ω０に応じたデータが予
め入力されている。（１９）は掘削機（４）の中心軸で
あり、この中心軸（１９）と光線（３）軸との交点をＯ
とし、交角をθとする。 この交角θは方位角を表わす。第２図によす□　＝−〇
〇 Ω０ であるから方位角Ｏは θ＝ｔａｎ−’　−（１） Ｏ で与えられる。 この第１式に対応した演算が演算器（１４）によってな
され、方位角指示計（１７）は方位角θを指示する。光
線（３）軸の進行方向に向って、傾斜した方向が左側か
右側かは士によって指示される（例えば０が十指示のと
きは左側、−指示のときは右側を表わす）。また、演算
器（１４）に対して、指示したい位置ずれの個所に対応
したデータを入力すれば、その個所における左右ずれが
左右ずれ指示計（１６）で指示される。すなわち第１ま
たは第２受光板（１０）（１１）の設置地点に応じたデ
ータを入力すれば左右ずれ指示計（１６）は左右ずれが
Ｘ□またはｘ２であることを指示する。この場合も左右
ずれが光線（３）軸の進行方向に対して左側が右側かは
士によって指示される。さらに掘削機（４）の任意の点
（例えば切羽先端）（２０）における左右ずれも指示で
きる。すなわち、第２図に示すように第１受光板（１０
）から切“羽先端（２０）までの距離をＬとし、切羽先
端（２０）における位置ずれをＸとし、掘削機（４）の
中心軸線（１９）と光線（３）軸との交点（０）と第１
受光板（１０）との距離をＱｌとすると、ｘ、１＝０１
　しａｎθ　　　　　　　　　　　　　　（２）ｘ＝（
Ｌ　−Ｑ　１）ｔａｎθ　　　　（３）が成立し、上記
（２）　（３）および前記（１）式より切羽先端（２０
）における左右位置ずれＸは、Ｏ で与えられる。 この第（４）式に対応した演算が演算器（１４）によっ
てなされ、左右ずれ指示計（１６）は掘削機（４）の切
羽先端（２０）における左右ずれがＸであることを指示
する。 垂直面内における位置ずれである上下ずれおよび角度ず
れ（仰伏角）であるピッチ角も、前記と同様にしてそれ
ぞれ上下ずれ指示計（１５）、ピッチ角指示計（１８）
によって指示される。 また、水平面内および垂直面内の両方において位置ずれ
および角度ずれが生じた場合には、第１受光板（１０）
、第２受光板（１１）は、それぞれ光線照射位置（ｘ１
＋ｙｌ）（Ｘ２１ｙ２）に応じた検出信号を出力し、各
指示計（１５）　（１６）　（１７）　（１ｇ）はそれ
ぞれ掘削機（４）の左右ずれ、上下ずれの位置ずれおよ
び方位角、ピッチ角の角度ずれを指示する。 第３図は本第２発明の実施例を示すもので、第１図と同
一部分は同一符号とする。 第３図において、（１）は基準点で、この基準点（１）
にはレーザー光線や赤外光線などのパルス状光線（以下
、単に光線という）（３）を発射する光波送信部（２１
ａ）と光波受信部（２１ｂ）とを具備した周知の光波測
距儀（２１）が固設されている。（４）は測定対象物と
しての掘削機で、この掘削機（４）内に形成された空間
部には４第１、第２受光板（１０）（１１）が所定距離
Ｑ、離けて並設固定されている。前記第１、第２受光板
（１０）　（１１）は、その表面座標Ｘ−Ｙ軸の中心（
０，１）（０２）が前記光波測距儀（２１）の光波送信
部（２１ａ）から発射された光線（３）軸と一致するよ
うに配置されている。さらに、前記第１、第２受光板（
１０）　（１１）は、その受光光線の一部を透過するよ
うに構成されている。前記第２受光板（１１）の背面側
には、その透過光を反射して、この反射光を前記光波測
距儀（２１）の光波受信部（２１ｂ）に入力せしめるミ
ラー（２２ａ）　（２２ｂ）からなる反射部（２２）が
設置されている。前記第１、第２受光板（１０）（１１
）のそれぞれの出力側には順次温度補償回路（１２ａ）
（１２ｂ）、増幅器（１３ａ）　（１３ｂ）が結合され
、これらの増幅器（１３ａ）　（１３ｂ）の出力側には
演算器（１４）が結合されている。前記演算器（１４）
の出力側には、上下ずれ、左右ずれ、方位角およびピッ
チ角をそれぞれ指示する指示計（１，５）　（１６）　
（１７）　（１８）が結合されている。 つぎに、前記第２発明の実施例の作用を説明する。掘削
機（４）が位置ずれ、角度ずれをおこしたとする。基準
点（１）に設けられた光波測距儀（２１）の光波発信部
（２１ａ）から発射した光線（３）は、第１受光板（１
０）、第２受光板（１１）で順次受光される。 これらの第１、第２受光板（１０）　（１１）は、それ
ぞれその照射位置（ｘ１＋ｙｔ）（Ｘ２＃Ｙ２）に応じ
た検出信号を出力し、これらの検出信号に基づいて各指
示計（１５）　（１６）　（１７）　（１８）が、それ
ぞれ掘削機（４）の位置ずれである左右ずれ、上下ずれ
、角度ずれである方位角、ピッチ角を指示するのは前記
第１発明の実施例の場合と同様なので説明を省略する。 第２受光板（１１）を透過した光線（３）は反射部（２
２）のミラー（２２ａ）　（２２ｂ）で順次反射され、
その反射光線（３ａ）は測距信号として光波測距儀（２
１）の光波受信部（２１ｂ）へ入力する。この測距信号
は、光波発信部（２１ａ）から同時に発射され、かつ予
め設定された経路を通過して光波受信部（２１ｂ）へ入
力する参照信号と位相比較され、その位相差に基づいて
基準点（１）と掘削機（４）との間の距離が演算され、
距離指示計（２３）で指示される。 前記第２発明の実施例では、反射部は第２受光板の背面
側に設けたが、本発明はこれに限るものでなく、例えば
、第１受光板と第２受光板との間の光線軸上にハーフミ
ラ−を設け、このハーフミラ−で反射させた光を光波測
距儀の光波受信部へ入力せしめるように構成してもよい
。この場合、第２受光板は光線を透過する機能を具備す
る必要がない。 前記第１、第２発明の各実施例では測定対象物として掘
削機を例とし、掘削機の位置ずれや角度ずれや基準点と
の距離を測定するようにしたが、これに限るものでなく
、例えば測定対象物は敷設物や鉄道軌道とし、敷設物の
沈下、隆起などの変位や、軌道基礎の地盤改良工事のた
めのグラウチングの際における軌道の変位や、基準点と
の距離を測定するのに利用できること勿論である。 なお、第１、第２受光板（１０）（１１）のそれぞれの
出力側に接−続した温度補償回路（１２ａ）　（１２ｂ
）は省略することができる。 ［発明の効果コ 本第１発明は上記のように第１、第２受光板を所定距離
だけ離して測定対象物に並列固設し、第１、第２受光板
の検出信号に基づいて測定対象物の位置ずれおよび角度
ずれを測定するように構成したので、従来の装置と比較
して構造が簡単かつ小形となり、かつ可動部がないので
故障率が少ないなどの利点を有する。 本第２発明は、本第１発明の構成の他に基準点に光波測
距儀を設置し、この光波測距儀の光波発信部を第１．第
２受光板へ投射する光線の光線発信部と兼用するととも
に、光波測距儀の光波発信部から発射された光の一部を
光波受信部代入カせしめる反射部を測定対象物に設置す
る構成としたので、前記した本第１発明の利点の他に、
基準点と測定対象物との間の距離を測定できるのみなら
ず、位置ずれや角度ずれを測定するため投射する光線の
光源を、距離を測定するための光波測距儀の光波発信部
と兼用したので、装置の構造がさらに簡単となり極めて
経済的である。また、掘削機の場合、位置ずれ、角度ず
れの測定の他に、基準点から掘削機までの距離測定が要
求される場合が多いので、このような場合、本第２発明
は特に有効である。 ４、図面の簡単な説明 第１図は本第１発明によるずれ測定装置の一実施例を示
す構成図、第２図は掘削機（測定対象物）がずれた場合
における第１図の要部拡大図、第３図は本第２発明によ
るずれおよび距離の測定装置の一実施例を示す構成図、
第４図、第５図および第６図は、それぞれ従来例を示す
構成図である。 （１）・・・基準点、（２）・・・光線発信器、（３）
・・・光線（軸）。 （４）・・・掘削機（測定対象物）、（１０）・・・第
１受光板、（１１）・・・第２受光板、（２１）・・・
光波測距儀、（２１ａ）・・・光波発信部、（２１ｂ）
・・・光波受信部、（２２）・・・反射部。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）基準点から投射された光線を受光するとともにそ
   の一部を透過し、かつ受光位置に応じた検出信号を出力
   する第１受光板と、この第１受光板から後方へ所定距離
   離れた位置に設けられるとともに前記透過光線を受光し
   、かつ受光位置に応じた検出信号を出力する第２受光板
   とを測定対象物に固設し、前記第１、第２受光板の検出
   信号に基づいて前記光線軸に対する前記測定対象物の位
   置ずれおよび角度ずれを測定することを特徴とするずれ
   測定装置。
2. （２）第１および第２受光板はマトリックス状透明電極
   付合成高分子焦電フィルム板からなる特許請求の範囲第
   １項記載のずれ測定装置。
3. （３）光波送信部と光波受信部とを具備した光波測距儀
   を基準点に設置し、前記光波測距儀の光波送信部から発
   射された光線を受光するとともにその一部を透過し、か
   つ受光位置に応じた検出信号を出力する第１受光板と、
   この第１受光板の後方へ所定距離離れた位置に設けられ
   るとともに前記透過光線を受光し、かつ受光位置に応じ
   た検出信号を出力する第２受光板と、前記光波測距儀の
   光波送信部から発射された光線の一部を反射して前記光
   波測距儀の光波受信部へ入力せしめる反射部とを測定対
   象物に固設し、前記第１、第２受光板の検出信号に基づ
   いて前記光線軸に対する前記測定対象物の位置ずれおよ
   び角度ずれを測定し、かつ前記光波測距儀で基準点と測
   定対象物との間の距離を測定することを特徴とするずれ
   および距離の測定装置。
4. （４）第１および第２受光板はマトリックス状透明電極
   付合成高分子焦電フィルム板としてなる特許請求の範囲
   第３項記載のずれおよび距離の測定装置。
5. （５）第２受光板は第１受光板を透過した光線の一部を
   透過してなり、反射部は前記第２受光板を透過した光線
   を反射してなる特許請求の範囲第３項または第４項記載
   のずれおよび距離の測定装置。