(57)【要約】【課題】本発明は、載置面に当接された被測定部材の一端の位置をより正確に特定できる位置特定システムを提供することを目的とするものである。【解決手段】演算手段３３は、第１及び第２距離測定器１０，２０によって測定された距離を姿勢角検出器３１によって検出された姿勢角に基づいて補正して、第１及び第２距離測定器１０，２０の少なくとも一方の位置を基準とする被測定部材３０の一端の位置を特定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端が載置面に当接される棒状の被測定部材と、
前記被測定部材の姿勢角を検出する姿勢角検出器と、
互いに離間して配置され、所定の高さ位置における前記被測定部材までの距離をそれぞれ測定する第１及び第２距離測定器と、
前記第１及び第２距離測定器によって測定された前記距離を前記姿勢角検出器によって検出された前記姿勢角に基づいて補正して、前記第１及び第２距離測定器の少なくとも一方の位置を基準とする前記被測定部材の前記一端の位置を特定する演算手段と
を備えていることを特徴とする位置特定システム。
【請求項２】
前記演算手段は、
前記第１距離測定器の測定高さをｈ１とし、前記第１距離測定器から見たときの前記被測定部材のピッチ角をθ１とし、前記第１距離測定器から見たときの前記被測定部材のロール角をφ１とし、前記第２距離測定器の測定高さをｈ２とし、前記第２距離測定器から見たときの前記被測定部材のピッチ角をθ２とし、前記第２距離測定器から見たときの前記被測定部材のロール角をφ２とした場合に、
前記第１距離測定器によって測定された前記距離Ｌ１に対する補正量ΔＬ１と、前記第２距離測定器によって測定された前記距離Ｌ２に対する補正量ΔＬ２とを
【数１】
2014102118.tif 000008
に基づいて求める
ことを特徴とする請求項１記載の位置特定システム。
【請求項３】
前記被測定部材とともに移動可能に設けられ、前記演算手段によって特定された前記被測定部材の前記一端の位置を表示する表示器をさらに備えていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の位置特定システム。
【請求項４】
前記演算手段は、特定した前記一端の位置から目標位置までの距離及び方向を求め、
前記表示器は、前記目標位置までの距離及び方向を表示する
ことを特徴とする請求項３記載の位置特定システム。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の位置特定システムにより特定された前記被測定部材の前記一端の位置を目標位置に一致させて、所定の敷地内で杭を打つ位置を特定することを特徴とする杭打ち位置特定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、載置面に当接された棒状の被測定部材の一端の位置を特定する位置特定システム及びそれを用いての杭打ち位置特定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来用いられていたこの種のシステムとしては、例えば下記の特許文献１等に示されている構成を挙げることができる。すなわち、従来構成では、互いに離間して配置された第１及び第２距離測定器によって、これら第１及び第２距離測定器から被測定部材までの距離がそれぞれ測定される。そして、測定された距離に基づいて第１及び第２距離測定器の少なくとも一方の位置を基準とした被測定部材の位置が特定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特公平７−９７０３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような従来構成では、被測定部材として一端を載置面に当接させる棒状の部材が用いられる場合がある。このような被測定部材が用いられる場合、特定される被測定部材を位置が目標位置と一致するように被測定部材を移動させた後に、被測定部材の一端が当接されている位置にマーキング等が行われる場合がある。すなわち、このような被測定部材が用いられる場合、載置面に当接されている被測定部材の一端の位置を特定することが重要となる。
【０００５】
一方で、第１及び第２距離測定器としては、所定の高さ位置において被測定部材までの距離を測定する機器が用いられる場合がある。このような被測定部材と第１及び第２距離測定器との組み合わせの場合、第１及び第２距離測定器による距離測定時に被測定部材が傾いていると、第１及び第２距離測定器からの距離が測定された位置と被測定部材の一端の位置との間にずれが生じ、被測定部材の一端の位置を正確に特定することができない。
【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、載置面に当接された被測定部材の一端の位置をより正確に特定できる位置特定システム及びそれを用いた杭打ち位置特定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る位置特定システムは、一端が載置面に当接される棒状の被測定部材と、被測定部材の姿勢角を検出する姿勢角検出器と、互いに離間して配置され、所定の高さ位置における被測定部材までの距離をそれぞれ測定する第１及び第２距離測定器と、第１及び第２距離測定器によって測定された距離を姿勢角検出器によって検出された姿勢角に基づいて補正して、第１及び第２距離測定器の少なくとも一方の位置を基準とする被測定部材の一端の位置を特定する演算手段とを備える。
【０００８】
また、本発明に係る杭打ち位置特定方法は、上述の位置特定システムにより特定された被測定部材の一端の位置を目標位置に一致させて、所定の敷地内で杭を打つ位置を特定する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の位置特定システムによれば、第１及び第２距離測定器によって測定された距離を姿勢角検出器によって検出された姿勢角に基づいて補正して、第１及び第２距離測定器の少なくとも一方の位置を基準とする被測定部材の一端の位置を特定するので、載置面に当接された被測定部材の一端の位置をより正確に特定できる。また、本発明の杭打ち位置特定方法によれば、上述の位置特定システムにより特定された被測定部材の一端の位置を目標位置に一致させて、所定の敷地内で杭を打つ位置を特定するので、杭を打つ位置をより正確に特定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１による位置特定システムを示す構成図である。
【図２】図１の姿勢角検出器が検出する被測定部材の姿勢角である。
【図３】図１の被測定部材を示す斜視図である。
【図４】図１の第１及び第２距離測定器と被測定部材との位置関係を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による位置特定システムを示す構成図である。なお、本実施の形態の位置特定システムは、地盤改良基礎工事等において所定の敷地内で杭を打ち込む位置を特定するために用いられるものとする。図において、位置特定システムには、第１及び第２固定局１，２と移動局３とが含まれている。
【００１２】
第１固定局１には、第１距離測定器１０と第１無線機１１とが含まれている。第１距離測定器１０は、三脚上に水平に設置されたレーザ測距計を含むものであり、所定の高さ位置から水平に移動局３の被測定部材３０までレーザ光１０ａを照射することにより、当該高さ位置における被測定部材３０までの距離を測定するものである。また、第１距離測定器１０は、所定の基準方向と被測定部材３０が存在する方向との間の角度を測定する。第１無線機１１は、第１距離測定器１０によって測定された距離と角度とを移動局３の第３無線機３２に送信する。
【００１３】
第２固定局２は、第１固定局１と同じ構成を有するものであり、第１固定局１から離間して配置されている。すなわち、第２固定局２には、第２距離測定器２０と第２無線機２２とが含まれている。第２距離測定器２０は、レーザ光２０ａを照射することにより所定の高さ位置における被測定部材３０までの距離を測定するとともに、被測定部材３０が存在する方向の角度を測定する。第２無線機２２は、第２距離測定器２０によって測定された距離と角度とを移動局３の第３無線機３２に送信する。
【００１４】
移動局３は、被測定部材３０、姿勢角検出器３１、第３無線機３２、演算手段３３、及び表示器３４を含んでいる。被測定部材３０は、作業者により持ち運ばれる棒状の部材であり、一端が載置面（地面）に当接されるものである。姿勢角検出器３１は、被測定部材３０の姿勢角を検出するためのセンサである。これら被測定部材３０及び姿勢角検出器３１については、後に図を用いて説明する。
【００１５】
第３無線機３２は、第１及び第２無線機１１，１２から受信した測定データを演算手段３３に入力する。演算手段３３は、第３無線機３２からの測定データと、姿勢角検出器３１によって検出された姿勢角とに基づいて、第１及び第２距離測定器１０，２０の少なくとも一方を基準とした被測定部材３０の一端の位置を特定する。表示器３４は、被測定部材３０とともに移動可能に設けられたものであり、演算手段３３によって特定された被測定部材３０の一端の位置を表示する。
【００１６】
また、演算手段３３は、特定した被測定部材３０の一端の位置から目標位置までの距離及び方向を求める。目標位置は、作業者によって演算手段３３に予め入力された位置である。表示器３４は、演算手段３３によって求められた目標位置までの距離及び方向を表示する。被測定部材３０を持ち運ぶ作業者は、表示器３４の表示に従って、演算手段３３によって特定される被測定部材３０の一端の位置を目標位置に一致させるように移動をする。被測定部材３０の一端の位置が目標位置と一致した際に、敷地内で杭を打つ位置が特定される。演算手段３３は、特定した被測定部材３０の一端の位置を記憶する。
【００１７】
次に、図２は、図１の姿勢角検出器３１が検出する被測定部材３０の姿勢角である。図に示すように、姿勢角検出器３１は、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸周りの回転角度を検出する。Ｘ軸は姿勢角検出器３１の前後方向（被測定部材３０の径方向）に沿って延在される軸であり、Ｘ軸周りの回転角度が被測定部材３０のロール角φとして検出される。Ｙ軸は姿勢角検出器３１の左右方向（被測定部材３０の径方向）に沿って延在される軸であり、Ｙ軸周りの回転角度が被測定部材３０のピッチ角θとして検出される。Ｚ軸は姿勢角検出器３１の上下方向（被測定部材３０の長手方向）に沿って延在される軸であり、Ｚ軸周りの回転角度が被測定部材３０のヨー角ψとして検出される。
【００１８】
次に、図３は、図１の被測定部材３０を示す斜視図である。上述のように被測定部材３０が作業者によって持ち運ばれる棒状の部材であるため、図３に示すように被測定部材３０が傾いた状態で保持される場合もある。被測定部材３０が傾いている場合、第１及び第２距離測定器１０，２０からレーザ光１０ａ，２０ａが照射される位置と、載置面に当接されている被測定部材３０の一端３０ａとの間に距離の誤差ΔＬが生じる。
【００１９】
演算手段３３は、第１及び第２距離測定器１０，２０によって測定された距離を、姿勢角検出器３１によって検出された姿勢角に基づいて補正して、被測定部材３０の一端３０ａの位置を特定する。
【００２０】
具体的には、演算手段３３は、下記の式に基づいて補正量（誤差）ΔＬ１，ΔＬ２を求め、第１距離測定器１０によって測定された距離Ｌ１をΔＬ１で補正するとともに、第２距離測定器２０によって測定された距離Ｌ２をΔＬ２で補正して、周知の三角測量法に従って被測定部材３０の一端３０ａの位置を特定する。
【数１】
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但し、ｈ１は第１距離測定器１０の測定高さであり、θ１は第１距離測定器１０から見たときの被測定部材３０のピッチ角であり、φ１は第１距離測定器１０から見たときの被測定部材３０のロール角である。
また、ｈ２は第２距離測定器２０の測定高さであり、θ２は第２距離測定器２０から見たときの被測定部材３０のピッチ角であり、φ２は第２距離測定器２０から見たときの被測定部材３０のロール角である。
【００２１】
次に、第１及び第２距離測定器１０，２０から見たときの被測定部材３０のピッチ角θ１，θ２及びロール角φ１，φ２の算出方法を挙げる。図４は、図１の第１及び第２距離測定器１０，２０と被測定部材３０との位置関係を示す説明図である。
【００２２】
まず、被測定部材３０を敷地内の任意の位置に配置する。このとき、姿勢角検出器３１によって検出されるヨー角ψ１と、予め測定されている基準ヨー角ψ０との差であるΔψを求める（Δψ＝ψ０−ψ１）。ヨー角ψ１は、被測定部材３０を任意の位置に配置した際に姿勢角検出器３１のＸ軸（図２参照）が任意の方向Ｄ１を向いているときに姿勢角検出器３１によって検出されるヨー角である。基準ヨー角ψ０は、姿勢角検出器３１のＸ軸が方向Ｄ０（第１及び第２距離測定器１０，２０を通る直線に対して直交する方向）を向いているときに姿勢角検出器３１によって検出されるヨー角である。
【００２３】
また、そのときに、第１及び第２距離測定器１０，２０を通る直線に対して直交する方向と第１距離測定器１０から見た際の被測定部材３０の存在方向との間のずれ角Ｒ１を第１距離測定器１０により測定するとともに、第１及び第２距離測定器１０，２０を通る直線に対して直交する方向と第２距離測定器２０から見た際の被測定部材３０の存在方向との間のずれ角Ｒ２を第２距離測定器２０により測定する。
【００２４】
その次に、第１距離測定器１０から見た被測定部材３０の方位と姿勢角検出器３１のＸ軸が現在向いている方向Ｄ１との方位差ψＡ、及び第２距離測定器１０から見た被測定部材３０の方位と姿勢角検出器３１のＸ軸が現在向いている方向Ｄ１との方位差ψＢを以下の式により求める。
【数２】
2014102118.tif 000004
【００２５】
その次に、上述のように姿勢角検出器３１のＸ軸が方向Ｄ１を向いているとともに被測定部材３０が傾いている際に姿勢角検出器３１によって検出されるロール角φ及びピッチ角θと、上述の方位差ψＡ，ψＢとを用いて、以下の式により、第１距離測定器１０から見たときの被測定部材３０のピッチ角θ１及びロール角φ１と、第２距離測定器２０から見たときの被測定部材３０のピッチ角θ２及びロール角φ２とを算出する。
【数３】
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【数４】
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【００２６】
但し、上記のピッチ角θ１，θ２及びロール角φ１，φ２に係る式におけるα及びβは下記の式により表わされるものである。
【数５】
2014102118.tif 000007
【００２７】
このような位置特定システムでは、第１及び第２距離測定器１０，２０によって測定された距離を姿勢角検出器３１によって検出された姿勢角に基づいて補正して、第１及び第２距離測定器１０，２０の少なくとも一方の位置を基準とする被測定部材３０の一端３０ａの位置を特定するので、載置面に当接された被測定部材３０の一端３０ａの位置をより正確に特定できる。
【００２８】
また、演算手段は、上記の式に基づいて補正量ΔＬ１，ΔＬ２を求めるので、より確実に被測定部材３０の一端３０ａの位置を正確に特定できる。
【００２９】
さらに、表示器３４は、演算手段３３によって特定された被測定部材３０の一端３０ａの位置を表示するので、表示器３４の表示に従って被測定部材３０を移動させることができ、位置特定作業の利便性を向上させることができる。
【００３０】
さらにまた、表示器３４は、演算手段３３によって求められた目標位置までの距離及び方向を表示するので、表示器３４の表示に従って被測定部材３０を移動させることで被測定部材３０を目標位置まで容易に移動させることができ、位置特定作業の利便性を向上させることができる。
【００３１】
また、上記のような位置特定システムを用いての杭打ち位置特定方法では、上述の位置特定システムにより特定された被測定部材３０の一端３０ａの位置を目標位置に一致させて、所定の敷地内で杭を打つ位置を特定するので、杭を打つ位置をより正確に特定できる。
【００３２】
なお、実施の形態では、位置特定システムは、地盤改良基礎工事等において所定の敷地内で杭を打ち込む位置を特定するために用いられると説明したが、本発明の位置特定システムは、杭を打ち込む位置を特定するため以外の任意の目的で使用することも可能である。
【符号の説明】
【００３３】
１０  第１距離測定器
２０  第２距離測定器
３０  被測定部材
３１  姿勢角検出器
３３  演算手段
３４  表示器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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