(57)【要約】【課題】径寸法が極めて小さい（例えば、直径２５ｍｍ以下の）傾斜計と、当該傾斜計を用いて削孔予定線に対する削孔孔の変位を計測する方法の提供。【解決手段】傾斜に対応して変位する変位装置（１）と、変位装置（１）を視認する目視装置（２）と、目視装置（２）により変位装置（１）が視認出来るように照射する照明装置（３）と、筐体（５）とを備え、該筐体（５）は、概略円筒状に構成され、その内部に変位装置（１）、目視装置（２）、照明装置（３）が収納されており、前記変位装置（１）は、多面体（１１）と、該多面体（１１）を回転可能に支持している環状部材（１２）とを有している。【選択図】図１
2008122271.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
傾斜に対応して変位する変位装置と、該変位装置を視認する目視装置と、該目視装置により変位装置が視認出来るように変位装置を照射する照明装置と、筐体とを備え、該筐体は概略円筒状に構成され且つその内部に変位装置、目視装置、照明装置が収納されており、前記変位装置は、多面体と、該多面体を回転可能に支持している環状部材とを有し、多面体の下方領域は重量が大きく、前記環状部材は筐体の内壁面に回転可能に支持されていることを特徴とする傾斜計。
【請求項２】
筐体における前記目視装置と前記変位装置との間の領域は折り曲げ自在に構成されており、該折り曲げ自在に構成された領域よりも変位装置側には、折れ曲がった角度が視認出来る手段が構成されている請求項１の傾斜計。
【請求項３】
制御装置を備え、該制御装置は目視装置により視認された変位装置の映像を記憶する記憶装置と、傾斜が発生する前後における変位装置の映像を比較する比較装置と、比較装置の比較結果から傾斜を決定する傾斜演算装置とを有している請求項１の傾斜計。
【請求項４】
傾斜計は、前記筐体の捩れを計測する捩れ変位装置を備え、該捩れ変位装置は近接センサ及び磁石を有している請求項１〜３の何れか１項の傾斜計。
【請求項５】
前記筐体の捩れを計測する捩れ変位装置を備え、該捩れ変位装置はジャイロで構成されている請求項１〜３の何れか１項の傾斜計。
【請求項６】
請求項１の傾斜計を用いた計測方法は、傾斜を計測するべきボーリング孔にロッドを建て込む工程と、変位手段、目視手段、照明手段が収納されている筐体をロッド内に挿入する工程と、筐体を下降させつつ、所定の計測位置毎に筐体の捩れ量を計測する捩れ量計測工程と、所定のタイミング毎に照明手段で変位手段を照射して、目視手段で変位手段を視認し、変位手段の表示からロッドの傾斜を決定する工程と、決定された傾斜に基づいて求められた変位量を捩れ量計測工程で計測された捩れ量によって較正する較正工程、とを有することを特徴とする計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボーリング孔（例えば、鉛直方向のボーリング孔）の曲がり測定、すなわち、削孔されたボーリング孔が削孔予定線に対して、どの程度だけ変位しているのか（傾いているのか）を調べるための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ボーリング孔やモニタリングの通水孔の削孔時に、削孔予定線に対する変位（曲がり或いは傾きの程度）を傾斜計で測定することが一般的に行われる。
【０００３】
近年、例えば、地盤改良工法、土壌浄化工法等において、各種ボーリング孔やモニタリングの削孔に際して、掘削孔の径寸法が小さい場合が多く、例えば、傾斜計の直径が２５ｍｍ以下であることが要求される場合がある。
【０００４】
しかし、既存の傾斜計では、その直径を２５ｍｍ以下にすることは不可能である。
【０００５】
その他の従来技術として、磁気マーカーを用いて、縦孔における掘削先端位置を容易且つ高精度に計測するシステムが提案されている（特許文献１参照）。
しかし、係るシステムは、極小径の掘削孔における使用を前提としておらず、そのため、計測計の直径を３０ｍｍ以下に収めることは不可能である。
【特許文献１】特開２００５−２８３４１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、径寸法が極めて小さい（例えば、直径２５ｍｍ以下の）傾斜計と、当該傾斜計を用いて削孔予定線に対する削孔孔の変位を計測する方法の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の傾斜計（１００）は、傾斜（ピッチング角、ローリング角、ヨーイング角）に対応して変位する変位装置（例えば、第１のジャイロ１）と、該変位装置（１）を視認する目視装置（例えば、ＣＣＤカメラ２、内視鏡）と、該目視装置（２）により変位装置（１）が視認出来るように変位装置（１）を照射する照明装置（例えばＬＥＤランプ３）と、筐体（５）とを備え、該筐体（５）は概略円筒状に構成され且つその内部に変位装置（１）、目視装置（２）、照明装置（３）が収納されており、前記変位装置（１）は、多面体（１１）と、該多面体（１１）を回転可能に支持している環状部材（１２）とを有し、多面体（１１）の下方領域は質量が大きく、前記環状部材（１２）は筐体（５）の内壁面に回転可能に支持されていることを特徴としている（請求項１）。
【０００８】
本発明において、筐体（５）における前記目視装置（２）と前記変位装置（１）との間の領域は折り曲げ自在に構成されており、該折り曲げ自在に構成された領域よりも変位装置（１）側には、折れ曲がった角度（例えば、ヨーイング角）が視認出来る手段（例えば、目盛りＳ等）が構成されているのが好ましい（請求項２）。
【０００９】
或いは、本発明において制御装置（例えば、コンピュータ５０）を備え、該制御装置（５０）は目視装置（２）により視認された変位装置（１）の映像を記憶する記憶装置（５１）と、傾斜（例えばヨーイング角）が発生する前後における変位装置（１）の映像を比較する比較装置（５２）と、比較装置（５２）の比較結果から傾斜（ヨーイング角）を決定する傾斜演算装置と（５３）を有しているのが好ましい（請求項３）。
【００１０】
本発明の実施に際して、前記筐体（５）は、直径が２５ｍｍ以下であるのが好ましい。
【００１１】
また、本発明の傾斜計（１００）は、前記筐体（５）の捩れを計測する捩れ変位装置（１Ｂ）を備え、該捩れ変位装置（１Ｂ）は近接センサ（６０）及び磁石（７０）を有しているのが好ましい（請求項４：図１３〜図１５）。
ここで、近接センサ（６０）は筐体（５）内に設けられ、磁石（７０）はロッド（２０）内壁面に所定の深度毎に複数個配置されているのが好ましく、前記ロッド（２０）は傾斜を計測するべきボーリング孔（Ｈ）に建て込まれ且つ筐体（５）が挿入される様に構成されている（図１３、図１４）。
或いは、磁石（７０）は筐体（５）内に設けられ、近接センサ（６０）はロッド（２０）内壁面に所定の深度毎に複数個配置されているのが好ましい（図１５）。
【００１２】
また、前記筐体（５）の捩れを計測する捩れ変位装置を備え、該捩れ変位装置は第２のジャイロ（８０）で構成されているのが好ましい（請求項５）。
【００１３】
上述した傾斜計（請求項１の傾斜計）を用いた本発明の計測方法は、傾斜を計測するべきボーリング孔にロッド（２０）を建て込む工程（Ｓ１）と、変位手段（例えば、第１のジャイロ１）、目視手段（例えば、ＣＣＤカメラ２、内視鏡）、照明手段（例えばＬＥＤランプ３）が収納されている筐体（プローブ５）をロッド（２０）内に挿入する工程（Ｓ３）と、筐体（プローブ５）を下降させつつ、所定の計測位置毎に筐体（５）の捩れ量を計測する捩れ量計測工程（Ｓ５、Ｓ６）と、所定のタイミング（サンプリングタイム）毎に照明手段（例えばＬＥＤランプ３）で変位手段（例えば、第１のジャイロ１）を照射して、目視手段（例えば、ＣＣＤカメラ２）で変位手段（１）を視認し、変位手段（１）の表示からロッド（２０）の傾斜（ピッチング角、ローリング角、ヨーイング角）を決定する工程（Ｓ１５）と、決定された傾斜（ピッチング角、ローリング角、ヨーイング角）に基づいて求められた変位量を捩れ量計測工程（Ｓ５、Ｓ６）で計測された捩れ量によって較正する較正工程（Ｓ１９）、とを有することを特徴としている（請求項６）。
ここで、捩れ量計測工程（Ｓ５、Ｓ６）と、「傾斜（ピッチング角、ローリング角、ヨーイング角）を決定する工程（Ｓ１５）」とは、同一位置で実行しても良いし、異なった位置で実行しても良い。
【発明の効果】
【００１４】
上述する構成を具備する本発明の傾斜計（１００：請求項１）によれば、照明装置（例えばＬＥＤランプ３）で変位装置（例えば、第１のジャイロ１）を照射し、目視装置（例えば、ＣＣＤカメラ２、内視鏡）で変位装置（１）の表示を視認し、視認された変位装置（１）の表示から、ボーリング孔（Ｈ）或いはロッド（２０）の傾斜、いわゆる「ピッチング角」及び「ローリング角」を決定することが出来る。
【００１５】
本発明において、筐体（５）における前記目視装置（２）と前記変位装置（１）との間の領域は折り曲げ自在に構成されており、該折り曲げ自在に構成された領域には折れ曲がった角度（例えば、ヨーイング角）が視認出来る手段（例えば、目盛りＳ等）が構成されていれば（請求項２）、前記折れ曲がった角度が視認出来る手段（例えば、目盛りＳ等）によって、いわゆる「ヨーイング角」を決定することが出来る。
【００１６】
或いは、本発明において制御装置（例えば、コンピュータ５０）を備え、該制御装置（５０）は目視装置（２）により視認された変位装置（１）の映像を記憶する記憶装置（５１）と、傾斜（ヨーイング角）が発生する前後における変位装置（１）の映像を比較する比較装置（５２）と、比較装置（５２）の比較結果から傾斜（例えばヨーイング角）を決定する傾斜演算装置（５３）とを有していれば（請求項３）、記憶装置（５１）に記憶された変位装置（１）の映像データから、比較装置（５２）及び傾斜演算装置（５５）によりヨーイング角を求めることが出来る。
【００１７】
このように、本発明によれば、ボーリング孔（Ｈ）或いはロッド（２０）の傾斜、いわゆる「ピッチング角」、「ローリング角」、「ヨーイング角」を決定することが出来るので、係る傾斜を決定するタイミング（サンプリングタイム）毎の変位量を合計することにより、ボーリング孔（Ｈ）或いはロッド（２０）の変位量を決定することが可能である。
【００１８】
本発明によれば、変位装置（１）、目視装置（２）、照明装置（３）は、筐体（筐体５）に収納されており、直径寸法の小さな円筒形状に構成することが出来るので、本発明によれば、直径寸法の小さな傾斜計が提供されるのである。
【００１９】
本発明の傾斜装置（１００）を下降する際に、筐体（プローブ５の筐体）自体が回転或いは回動してしまうと、ボーリング孔（Ｈ）或いはロッド（２０）の傾斜を正確に求めることができない。
これに対して本発明によれば、前記筐体（５）の捩れを計測する捩れ変位装置（６０、７０）を備えれば（請求項３）、捩れ変位装置（６０、７０）で計測された筐体（５）の捩れ量によって、ロッド（２０）の傾斜を較正することが出来るので、本発明により求めたボーリング孔（Ｈ）或いはロッド（２０）の傾斜の精度は、さらに向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図１において、地盤Ｇには極小径のボーリング孔（例えば、モニタリングの通水孔）Ｈが削孔されている。そして、ボーリング孔Ｈの曲がり或いは傾斜を測定するため、全体を符号１００で示す傾斜計が、ボーリング孔Ｈ内に挿入されている。
【００２１】
図示の実施形態に係る傾斜測定の測定精度は、例えば１／１００程度である。
傾斜計１００は、第１のジャイロ１と、ＣＣＤカメラ２と、ＬＥＤランプ３と、を備えている。
【００２２】
第１のジャイロ１は、ピッチング角、ローリング角に対応して変位する。従って、後述する様に、当該変位を計測することにより、ピッチング角、ローリング角の計測が可能である。
ヨーイング角については、後述する様に、撮像範囲βにおいて観察される目盛り線の数や、撮像範囲における視認限界領域における第１のジャイロ１のカメラ画像から、計測することが可能である。
【００２３】
ＣＣＤカメラは第１のジャイロ１の変位を視認するための目視装置である。後述する様に、ＣＣＤカメラの代わりに内視鏡を用いることも可能である。
ＬＥＤランプ３は、変位装置である第１のジャイロ１が視認出来るように第１のジャイロ１を照射するように構成されている。そしてＬＥＤランプ３は、図示の実施形態では、ＣＣＤカメラ２の下方先端の側方に配置されている。ＣＣＤカメラ２により第１のジャイロ１を視認する際に、ＬＥＤランプ３がＣＣＤカメラ２の視界を遮らないようにするためである。
ここで、照明はＬＥＤランプ３に限定されるものではない。例えば、蛍光塗料等を利用した発光式の変位計を採用した場合には、ＬＥＤランプ３の様な照明を設ける必要性は無い。
【００２４】
傾斜計１００は、筐体（プローブの筐体）５と、カメラケーブル４とを備えている。ここで、カメラケーブル４は、ＣＣＤカメラ２とカメラコントローラ１５とを接続しており、ＣＣＤカメラ２による視認の結果をカメラコントローラ１５に伝達している。それと共に、図示しないカメラ駆動用の電源からＣＣＤカメラ２に電力を供給している。
【００２５】
筐体（プローブの筐体）５は概略円筒状に形成されており、その内部に第１のジャイロ１、ＣＣＤカメラ２およびＬＥＤランプ３が収納されている。
なお、「プローブ」なる文言は、変位計、ＣＣＤカメラ、ＬＥＤ照明を包含する機器であって、筐体５で覆われている機器を包括的に表現する文言である。
【００２６】
ここで、目視装置として内視鏡を用いた場合には、伝達ラインに光ファイバーが用いられる。内視鏡による映像、すなわち光学的なデータを地上側に伝達せしめるためである。
【００２７】
図１で示す様に、傾斜計１００は、地上側において、深度検出器７と、カメラコントローラ１５と、照明ＬＥＤ用電源１６と、制御手段であるコンピュータ５０とを備えている。
【００２８】
コンピュータ５０は、記憶装置５１と比較装置５２と傾斜演算装置５３とを有している。記憶装置５１は、ＣＣＤカメラ２により視認された第１のジャイロ１の映像を記憶するように構成されている。比較装置５２は、傾斜（例えば、ローリング角）が発生する前における第１のジャイロ１の映像と、傾斜（例えば、ローリング角）が発生した後のジャイロ１の映像とを比較するように構成されている。傾斜演算装置５３は、比較装置５２における比較結果（傾斜前におけるジャイロ１の映像と、傾斜が発生した後におけるジャイロ１の映像との比較結果）から、傾斜（例えば、ローリング角）を決定するように構成されている。
【００２９】
コンピュータ５０は、ケーブル３０を介してカメラコントローラ１５と接続されている。
カメラコントローラ１５は、ＣＣＤカメラの稼動時の条件設定や、ＣＣＤカメラで撮影した画像情報の一次処理を行うと共に、一次処理した画像情報をコンピュータ５０に伝送する際に中継する作用を奏する。
【００３０】
ＬＥＤ用電源１６は、ＬＥＤ用電源ケーブル６を介して、ＬＥＤランプ３と接続されている。
前記カメラケーブル４は、筐体５から地上の所定位置まで、ケーブルカバー４Ｃに覆われている。
ＬＥＤ用電源ケーブル６も同様に、筐体５から地上の所定位置まで、ケーブルカバー６Ｃに覆われている。
【００３１】
図１では、地盤Ｇに削孔されたボーリング孔Ｈにボーリングロッド（ロッド）２０が既に公知の手段によって建て込まれた状態が示されている。
筐体５をロッド２０内部へ挿入するには、地上側に設置した筐体挿入装置９が用いられる。
筐体挿入装置９は、深度検出器７と筐体５の降下速度を調節するためのブレーキ８を設けている。
【００３２】
深度検出器７は、ケーブルカバー４Ｃの繰り出し量により、筐体５の深度を検出するように構成されている。
図示の実施形態（図１）では、深度検出装置７は接触車輪７１を有しており、接触車輪７１が、ケーブルカバー４Ｃで覆われたカメラケーブル４と所定の押圧力により接触している。図示しない駆動装置により接触車輪７１を回転し、以って、カメラケーブル４を地中側へ積極的に繰り出す様に構成することができる。
【００３３】
筐体５をロッド２０内に降下させれば、その降下量に応じて深度接触車輪７１が回転し、深度接触車輪７１の回転量に関する情報がケーブル４０で前記コンピュータ５０に伝送される。
そして、コンピュータ５０において、深度接触車輪７１の回転量から筐体５の降下量すなわち筐体５の深度を演算する。
【００３４】
ブレーキ８は、筐体５を制動しながら降下させるために設けられている。
ここで、筐体５は自重により下降が可能であるが、自由落下させた場合には、ボーリング孔Ｈにおける底部に筐体５が衝突して、筐体５或いはその内部の機器が破損してしまう恐れが存在する。係る破損の危険性を回避するため、ブレーキ８で制動しつつ、筐体５を下降し、以って、筐体５及び／又は内蔵された機器の破損を防止している。
【００３５】
図２は、筐体５を詳細に示している。
筐体５は泥水中に降下される場合があり、また、筐体５に内蔵される変位計である第１のジャイロ１、ＣＣＤカメラ２及びＬＥＤランプ３は何れも精密機器であり、一部は光学系機器を構成する場合がある。そのため、筐体５は、水圧に対する耐圧性及び耐衝撃性が必要である。
筐体５の材料として、耐圧性及び耐衝撃性が良好な金属が選択可能である。
【００３６】
また、筐体５を水圧の高い領域（深い領域：深度の大きい領域）へ降下させるために、一定以上の比重量が要求される。
すなわち、筐体５には、錘としての機能、すなわち重力により泥水中を確実に下降する機能が必要となり、その意味でも金属製であるのが好ましい。
【００３７】
なお、筐体５の材料は金属に限定される訳ではなく、厚さ寸法が薄くても、一定以上の強度を有する材料であれば、筐体５の材料として選択可能である。
しかし、必要な強度及び比重量を得るための厚さ寸法が厚くなってしまうと、プローブの直径寸法が大きくなってしまうので、筐体５の材料選択には、注意が必要である。
【００３８】
ロッド２０内に地下水が溜まってしまう場合には、筐体５には耐水性が必要である。
明確には図示されていないが、地下水の筐体５内部への侵入防止のため、筐体５内部に高圧（３ｋｇｆ／ｃｍ２〜５ｋｇｆ／ｃｍ２）の不活性ガスを充填している。
【００３９】
図示はされていないが、筐体５がロッド２０の内壁面に衝突するのを防止するために、筐体５には、ロッド２０に対するセンタリング機構がつけることが可能である。センタリング機構については、従来公知の機構をそのまま適用可能である。
【００４０】
図示の実施形態において、筐体５の先端５ａは尖っている。ロッド２０内に水、特に泥水が充満している場合でも、筐体５が抵抗なく沈降する様にするためである。図示はされていないが、筐体５の先端を半球形に構成しても良い。
但し、泥水中を迅速に沈降出来るのであれば、筐体５先端は部分的に平坦であっても構わない。
【００４１】
図３は、図２における第１のジャイロ１の中心点を含むＸ−Ｘ断面を拡大して示している。
図３において、第１のジャイロ１は多面体１１と環状の枠体１２と前記筐体５の一部によって構成されている。多面体１１は、図２の下方の部分に、図２、図３では図示しない錘が内蔵されている。なお、図４以降において、第１のジャイロの動きを説明する際に、三角印Ｐｂで錘の位置を特定している。
【００４２】
環状の枠体１２は、多面体１１を包囲するように配置されている。多面体１１は、第１の回転軸１３により、環状の枠体１２に回転自在に支持している。また、環状の枠体１２の中心（多面体の中心に等しい）は、筐体５の中心軸に配置されている。環状の枠体１２は、第２の回転軸１４により、筐体５の一部に回転自在に支持されている。
第１の回転軸１３と第２の回転軸１４とは、直交するように配置されている。
【００４３】
次に、図４〜図１１を参照して、図示の実施形態における計測の態様について説明する。なお、図４〜図１１では、図示の簡略化のため、多面体１１を球として表現している。
図４は、縦穴（ボーリング孔）の傾斜を下向きに測定する場合における様態を、模式的に示している。
図４において、三角印Ｐｂは、多面体１１の下部に内蔵された錘の位置（多面体１１の底部）を示している。丸印Ｐｔは、多面体１１における頂部を示している。三角印Ｐｂと丸印Ｐｔを結んだ直線Ｌｖは、第１のジャイロ１の中心点を通る鉛直線である。
図４において、符号ＬｃはＣＣＤカメラ２の中心軸の延長線であり、この延長線Ｌｃは、第１のジャイロ１の中心点Ｊｃを通る。
【００４４】
図４の（４‐１）は、３次元に傾斜した筐体５を水平方向に見た状態を示している。
図４の（４‐２）は、ＣＣＤカメラ２側から、第１のジャイロ１の頂部Ｐｔ側を概略正面に見た状態において、第１のジャイロ１のカメラ画像を示している。
図４の（４‐３）は、図４の（４‐１）において、第１のジャイロ１をＡ矢印方向に見た状態のカメラ画像を示している。
図４の（４‐４）は、図４の（４‐１）において、第１のジャイロ１の中心点Ｊｃを、図４の紙面に垂直な方向から見た状態のカメラ画像を示している。
【００４５】
図４において、符号θｐはピッチング角を示し、符号θｒはローリング角を示す。
第１のジャイロ１のカメラ画像（４‐２）は、第１のジャイロ１の頂部Ｐｔが、ＣＣＤカメラ２の中心軸の延長線Ｌｃすなわちジャイロ中心Ｊｃから、ピッチングによって図４の左方向へ寸法δｐだけ偏寄（変位）し、ローリングによって図４の上方へ寸法δｒだけ偏寄（変位）した状態を示している。
ＣＣＤカメラ２で撮影した画像（４−２）は、上述した様に、カメラケーブル４、カメラコントロール１５、ケーブル３０経由で、コントロールユニット５０に伝送される。
【００４６】
図５は、縦孔（ボーリング孔）の傾斜を上向きに測定する場合の計測の様態を模式的に示している。
図５における符号は、図４の符号と同様である。
【００４７】
図５の（５‐１）は、３次元に傾斜した筐体５を水平方向に見た状態を示している。
図５の（５‐２）は、ＣＣＤカメラ２側から第１のジャイロ１の底部Ｐｂ側を概略正面に見た状態において、第１のジャイロ１のカメラ画像を示している。
図５の（５‐３）は、図５の（５‐１）において、第１のジャイロ１をＡ矢印方向に見た状態のカメラ画像を示している。
図５の（５‐４）は、図５の（５‐１）において、第１のジャイロ１の中心点Ｊｃを、図５の紙面に垂直な方向から見た状態のカメラ画像を示している。
【００４８】
図５において、第１のジャイロ１のカメラ画像（５‐２）は、第１のジャイロ１の底部Ｐｂが、ＣＣＤカメラの中心軸の延長線Ｌｃすなわちジャイロ中心Ｊｃから、ピッチングによって図４の左方向へ寸法δｐだけ偏寄（変位）し、ローリングによって図４の上方へ寸法δｒだけ偏寄（変位）した状態を示している。
【００４９】
図６〜図８は、横孔の傾斜を測定する様態を、模式的に示している。
図６〜図８において、第１のジャイロ１における環状の枠体１２には、横孔計測時専用のマーカーＭが貼られている。マーカーＭの貼られている位置は、ＣＣＤカメラ２側に面した第１の回転軸１３上である。
【００５０】
図６は、図示しないボーリング孔が水平であり、そのため筐体５も水平になった状態が示されている。
ＣＣＤカメラ画像（６−２）では、多面体１１の頂部Ｐｔは鉛直上方の位置となっており、マーカーＭはカメラ画面（６−２）の正面の中央位置となっている。
ここで、図６の状態では、ピッチング、ローリング共に発生していない。
【００５１】
図７は、横孔のボーリング孔が、筐体５の先端側が鉛直方向下方へ傾斜している場合における計測態様を示している。図７の態様では、筐体５にはピッチング角θｐが生じている。
図７における（７−２）で示すＣＣＤカメラ画像では、枠体１２の中央部或いはマーカーＭは、ピッチング角θｐが生じていることにより、ＣＣＤカメラの中心軸Ｌｃから下方に距離δｐだけ偏寄（変位）した位置となっている。この距離δｐを求めることにより、ピッチング角θｐを演算することが出来る。
【００５２】
図８は、筐体５にローリングが生じた状態を示している。図８において、符号「ＶＬ」は、管状の枠体１２に対して直交する仮想線を示している。
図８の（８−１）で示す様に、筐体５にローリングが生じた場合には、環状の枠体１２と直交する仮想線ＶＬは、多面体１１の頭部Ｐｔと底部Ｐｂを結ぶ直線Ｌｖに対して、ローリング（ロール）角度θｒだけ、円周方向（図８の（８−１）では反時計方向）へ偏寄（変位）する。
（８−１）の状態において、カメラ画面（８−２）では、ＣＣＤカメラ２及び環状の枠体１２は筐体５のローリング方向に固定されているので、枠体１２は図８の（８−１）において水平な状態を維持し、仮想線ＶＬは垂直な状態を維持する。そして、多面体１１の頭部Ｐｔと底部Ｐｂを結ぶ直線Ｌｖは、枠体１２と直交する仮想線ＶＬに対して、時計方向へローリング角θｒだけ偏寄（変位）した様に見える。
【００５３】
図８において、ローリング角度θｒを求めるためには、多面体１１の頂部Ｐｔと底部Ｐｂが、ＣＣＤカメラに映ることが条件となる。図９に示すように、環状の枠体１２がＣＣＤカメラ２の正面に鉛直になるように配置されてしまうと、多面体１１の頂部Ｐｔと底部Ｐｂが環状の枠体１２の陰に隠れてしまい、ＣＣＤカメラに映らなくなるので、不都合である。
環状の枠体１２を鉛直に配置するのであれば、図１０に示すように配置するべきである。
【００５４】
図１１は、横孔のヨーイングを計測する場合の様態を示している。
図１１の（１１−１）は、ヨーイング（ヨーイング角θｙ）を生じた場合において、横孔Ｈ及び筐体５を上方から見た状態が示されている。この時、横孔Ｈ及び筐体５は水平方向に延在しており、ヨーイングは図１１の（１１−１）において、反時計方向に生じている。
図１１の（１１−２）は、（１１−１）の状態において、横孔及び筐体５を水平方向（図１１の（１１−１）における上下何れかの方向）から見た状態が示されている。図１１の（１１−３）は、（１１−１）及び（１１−２）の状態におけるＣＣＤカメラ画像を示している。
【００５５】
横孔Ｈが水平方向左右の何れかの側に回りこむ（ヨーイングが生じた）場合に、ヨーイングが生じた旨を検出するために、図示の実施形態では、筐体５における第１のジャイロ１とＣＣＤカメラ２の先端との間の領域に、部分的に筐体５を曲げるための伸縮継ぎ手５５が設けられている。
【００５６】
伸縮継ぎ手５５は、外径が筐体５の外径と略等しい弾性体（例えば、ゴム製）の環状体である。伸縮継ぎ手５５の軸方向の断面は、段部５５ａを有する段付の環状体である。段部５５ａは、内周側が軸方向の両端部で幅が減少するように構成されている。
筐体５の接続端部は、段付部５ｂを有する様に形成されている。そして、筐体５の段付部５ｂと、伸縮継ぎ手５５の段部５５ａとは、相補的な形状をしており、係合可能に構成されている。筐体５の段付部５ｂと、伸縮継ぎ手５５の段部５５ａとの係合箇所は、例えば図示しない複数のビス等で固定される。
【００５７】
ヨーイングを視認し易くするために、筐体５の内周面における第１のジャイロ１近傍の領域であって、第２の回転軸１４からＣＣＤカメラ２側の領域には、環状の目盛りＳが設けられている。
目盛りＳは、筐体５の内周面に沿って所定の長さに亘って設けられている。目盛りＳには、等間隔で複数（Ｎ本）の線ｓ１〜ｓＮが刻まれている（図１２参照）。ここで、該複数（Ｎ本）の線ｓ１〜ｓＮは、異なる色によって色分けがされているのが好ましい。色分けすることにより、筐体５がどの程度ヨーイングしているかの視認が、さらに容易になるからである。
【００５８】
ここで、ＣＣＤカメラの撮像範囲βは一定である。そして、目盛りＳは、計測対象のボーリング孔Ｈが直線であれば、図１２に示すように、複数（Ｎ本）の線ｓ１〜ｓＮが全て撮像範囲βに映り込み、カメラ画面に全ての線ｓ１〜ｓＮが同心円として映りこむ様に構成されている。なお、全ての線ｓ１〜ｓＮが同心円として映りこんだカメラ画面の図示は、省略する。
【００５９】
これに対して、図１１で示すように、筐体５がヨーイングした場合（ヨーイング角はθｙ）は、目盛りＳの線ｓ１〜ｓＮの一部は、撮像範囲βから外れてしまう。すなわち、筐体５がヨーイングした場合、目盛りＳの線ｓ１〜ｓＮの一部は、カメラ画像（１１−２）の視認限界領域Ｑから外れてしまい、カメラ画像（１１−３）の領域Ｅで示す様に、視認が出来なくなる。
【００６０】
領域Ｅにおける目盛りＳの線ｓ１〜ｓＮにおいて、視認出来る線が何処まで存在するのかを観測し、その観測結果を演算することにより、ヨーイング角θｙを求めることが出来る。
或いは、コントロールユニット５０で、ヨーイング前後の視認画像（カメラ画像）を重複させることにより、目盛りＳの視認限界Ｑから外れた部分の面積、或いは、カメラ画像（１１−３）の領域Ｅにおいて視認出来ない目盛りＳの範囲を、正確に演算することが出来る。この演算結果によってヨーイング角θｙは正確且つ容易に求まる。
【００６１】
また、カメラ画像（１１−３）から明らかな様に、第１のジャイロ１の鉛直線Ｌｖ或いは第１のジャイロ１全体が、カメラ画像（１１−３）の中心線Ｌｇから偏寄する（図１１の（１１−３）では左側に偏寄）。
ヨーイング前後の視認画像（カメラ画像）を重複させることにより、第１のジャイロ１の鉛直線Ｌｖ或いは第１のジャイロ１全体が、カメラ画像（１１−３）の中心線Ｌｇに対して、どの程度偏寄したかを演算することが可能である。そして、この演算結果を用いても、ヨーイング角θｙを正確且つ容易に求めることが出来る。
コントロールユニット５０において、筐体５の送り量（筐体５の進んだ距離）とヨーイング角θｙとの関係から、計測対象の横孔Ｈのヨーイングによる極率半径も正確に求めることが出来る。
【００６２】
再び図１において、ケーブルカバー４Ｃの捩れにより、筐体５全体が回動或いは回転して、ＣＣＤカメラ２及び第１のジャイロ１も回動或いは回転してしまうと、第１のジャイロ１の映像からロッド２０、或いはボーリング孔Ｈの傾きを計算しても、実際の傾き（変位）とは異なってしまう。
従って、ロッド２０、或いはボーリング孔Ｈにおける実際の傾き（変位）を求めるためには、カメラケーブル４の捩れ、筐体５全体の回動或いは回転を較正する必要がある。
【００６３】
係る較正を行うため、図示の実施形態では、例えば所定深度毎に監視を行い、第１のジャイロ１の映像から演算されたボーリング孔Ｈ或いはロッド２０の傾きや曲がりが所定の深度間において許容値以上に急増したならば、カメラケーブル４の捩れ、筐体５全体の回動或いは回転等の異常が発生と判断している。変位全体の計測制御の流れについては、図１８のフローチャートで後述する。
【００６４】
図示の実施形態において、カメラケーブル４の捩れ等に起因して、筐体５全体が回動或いは回転してしまうという異常を検出することが可能である。係る態様が、図１３、図１４で示されている。
図１３、図１４において、筐体５側に設けた近接センサ６０と、ロッド２０の内壁面に設けた多数のマグネット７０とから捩れ計測装置１Ｂが構成されている。
マグネット７０は所定の深度毎にロッド２０内壁面の円周方向について一定の位置にセットされている。
【００６５】
筐体５側に設けた近接センサ６０は、所定の深度毎に、ロッド２０の内壁面に設けられたマグネット７０との距離を検出するように構成されている。
マグネット７０は、ロッド２０内壁面の円周方向について、一定の位置にセットされている。そのため、筐体５全体の回動等に対応して、マグネット７０と近接センサ６０との相対位置は変化する。
【００６６】
捩れを生じていない初期状態では、例えば筐体５側に設けた近接センサ６０と、ロッド２０内周面に設けたマグネット７０とは、筐体５の中心を通り半径方向に伸びる同一線上に位置している。この場合、近接センサ６０とマグネット７０との相対距離は、符号「Ｌ１」で示す通りである（図１４参照）。
筐体５全体の回動により、図１４に示すように捩れθが生じた場合は、近接センサ６０とマグネット７０との相対距離は、符号「Ｌ２」で示す距離に増大する。
【００６７】
近接センサ６０の受信結果により、近接センサ６０とマグネット７０との相対距離は求まるので、当該相対距離により捩れ量θを求め、筐体５全体の回動量を求めることが出来る。
これにより、筐体５全体の回転或いは回動を監視する事が出来る。
【００６８】
マグネット７０を、ロッド２０の長手方向について、所定のピッチで設ける。そして、マグネット７０の各々で、上述した態様によって捩れ量θを算出し、算出した捩れ量θを筐体５において積算すれば、合計の捩れ量、すなわち筐体５全体の回転或いは回動が求まる。
それと共に、マグネット７０の所定のピッチにおいて、算出した捩れ量θが許容範囲を超えて増加していたならば、異常発生と判断する。
【００６９】
図１３、図１４では、ロッド２０の内壁面に複数の磁石７０を設け、筐体側に近接センサ６０を設けているが、図１５に示すように、筐体５側に磁石７０を設け、ロッド２０内壁面に、複数の近接センサ６０を所定の深度毎に設けても良い。
【００７０】
図１３〜図１５の様に構成すれば、筐体５全体の回転量或いは回動量を求めることが出来る。
そして、第１のジャイロ１の映像からジャイロ中心が偏奇している方向を求めて、ボーリング孔Ｈ或いはロッド２０の傾きを計算する際に、筐体５全体の回転量或いは回動量を用いて較正を行い、計算結果と実際の傾きとの乖離を無視できる程度に微小化させることが可能となる。
その様に構成すれば、後述するような第２のジャイロを別途設けることは不要となる。
【００７１】
図示の実施形態では、図１６に示すように、筐体（探査部）５内に第２のジャイロ８０を設けても良い。
そのように構成すれば、第２のジャイロ８０により、方向をチェックでき、カメラケーブル４の捩れや筐体５全体の回転或いは回動に起因する誤差を較正することが出来る。
【００７２】
図示はされていないが、第２のジャイロ８０が筐体５外にある場合にはカメラ、ケーブル４及びケーブルカバー４Ｃは捩り剛性があるものが選択される。第２のジャイロ８０と筐体５との間のケーブル４及びケーブルカバー４Ｃにおける捩れ量を少なくして、第２のジャイロ８０が示す向きと、第１のジャイロ１が示す向きとの較正を容易にするためである。
【００７３】
或いは、図示はされていないが、ケーブルカバー４Ｃに円周方向位置が一定である旨の刻印、すなわち、方向を示す刻印を付けることが出来る。
そのように構成すれば、地上で当該刻印をチェックして、その刻印の向きがどの程度ずれたかを計測することにより、カメラケーブル４の捩れを検出し、必要な較正を行う。
【００７４】
図１、図１３、図１４を参照して上述した捩れ計測装置１Ｂを用いて、カメラケーブル４の捩れ量の計測方法を図１７のフローチャートに基づいて説明する。
【００７５】
先ず、ロッド２０をボーリング孔Ｈに建て込み（ステップＳ１）、ロッド建て込みが完了すれば（ステップＳ２がＹＥＳ）、ステップＳ３に進む。
【００７６】
ステップＳ３では筐体（プローブ）５を、ブレーキ８を操作しつつ、ロッド２０内に降下させる。
筐体（プローブ）５は所定の計測位置に到達するまで降下される（ステップＳ４）。
ここで、ステップＳ４における「計測位置」とは、捩れ量を計測する工程を実行するべき計測位置或いは深度を意味している。すなわち、図１３、図１４において説明した所定深度であり、複数のマグネット７０（或いは、近接センサ６０）を設置する間隔（ピッチ）に相当する。
【００７７】
筐体５が所定の計測位置に到達したならば（ステップＳ４がＹＥＳ）、近接センサ６０からの検出信号を検出し（ステップＳ５）、当該検出信号に基づいて、捩れ量の計測を行うべき所定の計測位置間における捩れ量（所定深度における筐体５全体の回動量）を演算する（ステップＳ６）。
すなわち、筐体（プローブ）５の降下後、最初の「所定の計測位置」に到達した場合には、その時点までの捩れ量を演算する。
【００７８】
それ以降は、直前の「所定の計測位置」から到達した「所定の計測位置」の間における捩れ量、すなわち、図１３、図１４において説明した複数のマグネット７０（或いは、近接センサ６０）を設置する間隔（ピッチ）における捩れ量を演算する。
【００７９】
コンピュータ５０は、演算した捩れ量（計測位置間の捩れ量）が閾値以下か否かを判断する（ステップＳ７）。閾値以下であれば（ステップＳ７がＹＥＳ）、ステップＳ８に進む。
演算した捩れ量が閾値を超えている場合（ステップＳ７がＮＯ）、すなわち計測位置間において捩れ量が急激に増加した場合には、何らかの異常が発生したものと判定し（ステップＳ１１）、筐体（プローブ）５を引き上げて（ステップＳ１２）、ロッド２０或いはボーリング孔Ｈの傾斜計測作業を終了する。
【００８０】
ステップＳ８では、ステップＳ６で求めた「計測位置間の捩れ量」（図１３、図４において説明した複数のマグネット７０或いは近接センサ６０を設置する間隔における捩れ量）を合算して、その総和を捩れ量とする。
【００８１】
次にステップＳ９で、ステップＳ８で求めた捩れ量（総和）をコントロールユニット５０の図示しない較正手段へ送信する。
【００８２】
次に、目標深度、すなわちロッド２０の最深部まで筐体５が到達したか否かを判断する（ステップＳ１０）。
到達していない場合には、ステップＳ４以下を繰り返す（ステップＳ１０がＮＯのループ）。
筐体（プローブ）５がロッド２０の最深部まで到達したならば（ステップＳ１０がＹＥＳ）、筐体５を引き上げて（ステップＳ１２）、筐体（プローブ）５の捩れ量計測作業を終了する。
【００８３】
次に、図１〜図１４を参照して上述した傾斜計１００を用いて、且つ、図１７の計測作業によって求めた筐体５の捩れ量を用いて、ロッド２０（或いは、ボーリング孔Ｈ）の予定掘削線（縦孔掘削時の鉛直線）に対する変位の計測について、図８のフローチャートに基づいて説明する。
尚、図１７の制御と、図１８の制御は常時パラレルで処理されている。そして、図１７のステップＳ１〜ステップＳ３と、図１８のステップＳ１〜ステップＳ３とは、共通している。
【００８４】
先ず、ロッド２０をボーリング孔Ｈに建て込み（ステップＳ１）、ロッド建て込みが完了すれば（ステップＳ２がＹＥＳ）、ステップＳ３に進む。
【００８５】
ステップＳ３では筐体（プローブ）５を、ブレーキ８を操作しつつ、ロッド２０内に降下させる。
ステップＳ１４ではサンプリングタイムになるまで待機しており（ステップＳ１４がＮＯのループ）、サンプリングタイムになったならば（ステップＳ１４がＹＥＳ）、ピッチング角、ローリング角、ヨーイング角の計測を開始する（ステップＳ１５）。
ここで、筐体（プローブ）５は、一定速度でロッド２０内を降下している。所定時間（サンプリングタイム）だけ降下を続ければ、所定ピッチの距離だけ筐体（プローブ）５は降下したことになる。その意味で、「サンプリングタイム」なる文言は、図１７で説明した「計測位置間」の距離と同様の意味で使われている。
サンプリングタイムだけ降下することにより筐体（プローブ）５が到達した位置と、図１７のフローチャートの計測位置とを、同一にすることが可能である。
【００８６】
ステップＳ１６ではサンプリングタイム間の変位量δ（ピッチング角、ローリング角、ヨーイング角）を演算する。
ピッチング角、ローリング角、ヨーイング角の計測、演算については、図２〜図１２で説明した通りである。
【００８７】
ステップＳ１７ではサンプリングタイム間の変位量δが閾値以下であるか否かを判断する。閾値以下であれば（ステップＳ１７のＹＥＳ）、ステップＳ１８に進む。閾値を越えていれば（ステップＳ１７でＮＯ）、異常事態と判定し（ステップＳ２３）、筐体（プローブ）５を引き上げて（ステップＳ２４）制御は終了する。
【００８８】
ステップＳ１８ではサンプリングタイム毎の変位量を合算する。次のステップＳ１９では、図１７のフローチャートで説明した筐体５の捩れ量を用いて、変位量を較正する。そして、正確な変位量を決定する（ステップＳ２０）。
正確な変位量は、例えば、コントロールユニット５０のモニタに表示されて（ステップＳ２１）、ステップＳ２２に進む。
【００８９】
ステップＳ２２では、コントロールユニット５０は最終目標深度、すなわちロッド２０の最深部まで筐体（プローブ）５が到達したか否かを判断する。筐体５がロッド２０の最深部まで到達していなければ（ステップＳ２２がＮＯ）、ステップＳ３以降を繰り返す。
目標深度に到達していれば（ステップＳ２２がＹＥＳ）、筐体（プローブ）５を引き上げて（ステップＳ２４）計測作業を終了する。
【００９０】
上述したような構成の本実施形態の傾斜計１００によれば、ＬＥＤランプ３で第１のジャイロ１を照射しており、ＣＣＤカメラ２で第１のジャイロの表示を視認し、視認された第１のジャイロの表示から、コントロールユニット５０によってこの表示の内容を解析し、ボーリング孔Ｈ或いはロッド２０の傾斜（ピッチング角、ローリング角）を明確に決定することが出来る。
【００９１】
第１のジャイロ１のＣＣＤカメラ２寄りに設けた目盛りＳを観測することにより、或いは、ＣＣＤカメラ２が捕らえた画像から非視認領域（図１１の視認限界領域Ｑの外側）の目盛り（ｓ１〜ｓＮ）を含んだ面積を、コントローラ５０によって解析することにより、ヨーイング角を正確に決定することが出来る。
【００９２】
また、コンピュータ５０はＣＣＤカメラ２により視認された第１のジャイロ１の映像を記憶する記憶装置５１と、傾斜（ヨーイング角、ローリング角、ヨーイング角）が発生する前後における第１のジャイロ１の映像を比較する比較装置５２と、比較装置５２の比較結果から傾斜を決定する傾斜演算装置５３とを有しているので、記憶装置５１に記憶された第１のジャイロ１の映像データから、比較装置５２及び傾斜演算装置５５により傾斜を求めることが出来る。
そして、この傾斜を決定するタイミング（サンプリングタイム）毎の変位量を合計することにより、ボーリング孔Ｈ或いはロッド２０の全変位量を決定することが可能である。
【００９３】
本実施形態の変位計１００によれば、第１のジャイロ１、ＣＣＤカメラ２、ＬＥＤランプ３は、筐体（プローブの筐体）５に収納されており、直径寸法の小さな円筒形状に構成することが出来るので、直径寸法の小さな傾斜計の提供が可能となる。
【００９４】
また、本実施形態の変位計１００によれば、筐体５の捩れを計測する捩れ変位装置１Ｂを備えているので、該捩れ変位装置１Ｂで計測された筐体５の捩れ量により、ロッド２０の傾斜を較正することが出来る。従って、本実施形態によって求めたボーリング孔Ｈ、或いはロッド２０の傾斜の精度は、更に向上する。
【００９５】
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定するものではないことを付記する。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の実施形態の全体構成を示す構成図。
【図２】実施形態の筐体を詳細に示した部分断面図。
【図３】図２のＸ−Ｘ断面矢視図。
【図４】縦孔を下向きに計測する場合を説明する図。
【図５】縦孔を上向きに計測する場合を説明する図。
【図６】横孔計測時で変位が生じていない状態を示す図。
【図７】横孔計測時でピッチングが生じている状態を示す図。
【図８】横孔計測時でローリングが生じている状態を示す図。
【図９】計測不可能な状態を示す図。
【図１０】計測可能な状態を示す図。
【図１１】横孔計測時でヨーイングが発生している状態を示す図。
【図１２】横孔計測時でヨーイングが発生していない状態を示す図。
【図１３】実施形態の捩れ量検出機構を説明する模式図。
【図１４】図１３のＸ−Ｘ断面矢視図。
【図１５】捩れ量検出機構の変形例を示す横断面図。
【図１６】捩れ量検出機構の別の実施例の部分断面図。
【図１７】捩れ量の検出を説明するフローチャート。
【図１８】変位量計測を説明するフローチャート。
【符号の説明】
【００９７】
１・・・変位装置／第１のジャイロ
２・・・目視装置／ＣＣＤカメラ
３・・・照明装置／ＬＥＤランプ
４・・・カメラケーブル
５・・・筐体／プローブ
６・・・照明用電源ケーブル／ＬＥＤ用電源ケーブル
７・・・深度検出装置
８・・・ブレーキ
９・・・挿入装置
１５・・・カメラコントローラ
１６・・・照明用電源
２０・・・ボーリングロッド
５０・・・コンピュータ
５５・・・伸縮継ぎ手
Ｈ・・・ボーリング孔
Ｍ・・・マーカー
Ｓ・・・目盛り
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2008122271.tif 000015
【図１４】
2008122271.tif 000016
【図１５】
2008122271.tif 000017
【図１６】
2008122271.tif 000018
【図１７】
2008122271.tif 000019
【図１８】
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