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公開番号2025041313
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-26
出願番号2023148518
出願日2023-09-13
発明の名称2点間距離特定システムと2点間距離特定方法
出願人大成建設株式会社,株式会社日放電子
代理人個人,個人
主分類G01S 11/16 20060101AFI20250318BHJP(測定;試験)
要約【課題】計測機の設置場所や設置時間に関する制約を抑制し、計測の際の時間と労力を低減しながら、2点間距離を高精度に特定することのできる、2点間距離特定システムと2点間距離特定方法を提供する。
【解決手段】2点間距離特定システム500であり、ターゲットである送信機200と計測機である受信機100とを有し、受信機100は、送信波を送信する送信部120と、音波を受信するマイクロフォン140と、第1回路112と、制御部110とを備え、送信機200は、送信波を受信する受信部220と、音波を送信するスピーカ240と、第2回路212とを備え、送信機200はが送信波を受信した際に音波を送信し、制御部110は、受信した音波のピーク値を特定し、送信波の送信から音波のピーク値の特定までの時間と各回路を電気信号が通過する際の回路遅延時間と音波の速度とに基づき、受信機100と送信機200の2点間距離を特定する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
構造物に設置されている計測点と、該計測点を計測する計測機との２点間距離を特定する、２点間距離特定システムであって、
前記計測点に設置される、ターゲットである送信機と、
前記ターゲットまでの距離を計測する、前記計測機である受信機とを有し、
前記受信機は、送信波を送信する送信部と、音波を受信するマイクロフォンと、該送信部と該マイクロフォンを繋ぐ第１回路と、制御部と、を少なくとも備え、
前記送信機は、前記送信波を受信する受信部と、前記音波を送信するスピーカと、該受信部と該スピーカを繋ぐ第２回路と、を少なくとも備え、
前記送信機は、前記受信部が前記送信波を受信した際に前記スピーカから前記音波を送信し、
前記制御部は、前記マイクロフォンで受信した前記音波のピーク値を特定し、前記送信波の送信から該音波のピーク値の特定までの時間と、前記第１回路と前記第２回路を電気信号が通過する際の回路遅延時間と、該音波の速度とに基づき、該受信機と前記送信機の間の２点間距離を特定することを特徴とする、２点間距離特定システム。
続きを表示（約 2,500 文字）【請求項２】
前記音波が超音波であり、前記送信波が赤外線と可視光線のいずれか一種であることを特徴とする、請求項１に記載の２点間距離特定システム。
【請求項３】
前記第１回路において、
前記マイクロフォンと前記制御部との間には、ピークホールド回路と信号検出回路が並列で介在し、
前記送信部と前記制御部との間には、パルス発信回路が介在し、該パルス発信回路から該送信部に対して前記送信波がパルス発信されるようになっており、
前記信号検出回路と前記制御部の間には、カウンタ回路が介在し、
前記信号検出回路には音波閾値が設定されており、
前記信号検出回路は前記音波のピーク値が前記音波閾値に達した際に検出パルスを生成し、
前記カウンタ回路は、前記パルス発信回路におけるパルス発信時刻から前記信号検出回路における検出パルス生成時刻までの伝達時間をカウントすることを特徴とする、請求項２に記載の２点間距離特定システム。
【請求項４】
前記第１回路において、前記マイクロフォンと、前記ピークホールド回路及び前記信号検出回路との間には、整流検波回路が介在しており、
前記整流検波回路では、前記マイクロフォンで受信した前記音波の正弦波のうち、マイナス側の波形もしくはプラス側の波形を他方に反転させることを特徴とする、請求項３に記載の２点間距離特定システム。
【請求項５】
前記受信機には、温湿度センサと、風向センサと、風速センサが装備されており、
前記制御部は、前記温湿度センサと前記風向センサと前記風速センサによる各計測データに基づいて、前記音波の速度を補正することを特徴とする、請求項４に記載の２点間距離特定システム。
【請求項６】
前記受信機は、第１無線器をさらに備え、
前記送信機は、第２無線器をさらに備え、
前記第２回路には、ＯＮ／ＯＦＦスイッチが設けられており、
前記第１無線器から前記第２無線器に計測開始信号が送信された際に、前記ＯＮ／ＯＦＦスイッチがＯＮされることを特徴とする、請求項５に記載の２点間距離特定システム。
【請求項７】
前記構造物が山岳トンネルの内壁面であり、
前記山岳トンネルの内壁面に前記送信機が設置され、
前記山岳トンネルの内壁面の他の位置、もしくは該山岳トンネルの路盤上に前記受信機が設置されており、
時間経過に応じた複数の２点間距離特定による前記内壁面の変位計測に供されることを特徴とする、請求項６に記載の２点間距離特定システム。
【請求項８】
構造物に設置されている計測点と、該計測点を計測する計測機との２点間距離を特定する、２点間距離特定方法であって、
前記計測点にターゲットである送信機を設置し、前記ターゲットまでの距離を計測する前記計測機である受信機を設置し、
ここで、該受信機は、送信波を送信する送信部と、音波を受信するマイクロフォンと、該送信部と該マイクロフォンを繋ぐ第１回路と、制御部と、を少なくとも備え、該送信機は、前記送信波を受信する受信部と、前記音波を送信するスピーカと、該受信部と該スピーカを繋ぐ第２回路と、を少なくとも備えている、設置工程と、
前記送信部から前記送信波を送信し、前記受信部が該送信波を受信した際に前記スピーカから前記音波を送信し、前記マイクロフォンが該音波を受信する、送受信工程と、
前記制御部が、前記マイクロフォンで受信した前記音波のピーク値を特定し、前記送信波の送信から該音波のピーク値の特定までの時間と、前記第１回路と前記第２回路を電気信号が通過する際の回路遅延時間と、該音波の速度とに基づき、該受信機と前記送信機の間の２点間距離を特定する、距離特定工程とを有することを特徴とする、２点間距離特定方法。
【請求項９】
前記第１回路において、
前記マイクロフォンと前記制御部との間には、ピークホールド回路と信号検出回路が並列で介在し、
前記送信部と前記制御部との間には、パルス発信回路が介在し、該パルス発信回路から該送信部に対して前記送信波がパルス発信されるようになっており、
前記信号検出回路と前記制御部の間には、カウンタ回路が介在し、
前記送受信工程と前記距離特定工程の工程セットを２度実行し、
１度目の工程セットでは、前記マイクロフォンで受信した前記音波のピーク値を前記ピークホールド回路にて取得し、前記制御部が、該ピーク値を低減する低減比率に基づいて該ピーク値を低減して音波閾値を決定した後に、該音波閾値を前記信号検出回路に設定し、
２度目の工程セットでは、前記音波のピーク値が前記音波閾値に達した際に前記信号検出回路にて検出パルスを生成し、前記パルス発信回路におけるパルス発信時刻から前記信号検出回路における検出パルス生成時刻までの伝達時間を前記カウンタ回路にてカウントすることを特徴とする、請求項８に記載の２点間距離特定方法。
【請求項１０】
前記１度目の工程セットでは、前記ピーク値を低減する低減比率に基づいて該ピーク値を低減した後、複数の仮音波閾値を設定し、
全ての前記仮音波閾値の下で前記工程セットをそれぞれ実施して、それぞれの仮音波閾値における前記回路遅延時間を特定し、
全ての仮音波閾値ごとに、前記２度目の工程セットを複数回実施して複数の２点間距離を特定し、特定された該複数の２点間距離の中の中央にある複数の２点間距離の平均値をさらに特定して仮音波閾値ごとの２点間距離とし、さらに、全ての仮音波閾値のそれぞれの２点間距離の分散を特定し、
前記制御部が、最も分散の小さな仮音波閾値を正式な前記音波閾値として特定し、該仮音波閾値における前記平均値を正式な２点間距離として特定することを特徴とする、請求項９に記載の２点間距離特定方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、２点間距離特定システムと２点間距離特定方法に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
施工期間中の山留め壁の変位計測や、山岳トンネルの内壁面の変位計測、道路や鉄道軌道のレベル計測等、様々な計測対象の構造物に設置されている計測点と、計測点を計測する計測機との２点間距離を特定する方法においては、光波測距儀等の計測機を計測位置に据え付け、計測機で計測点を視準することにより、２点間距離を特定している。
【０００３】
例えば、計測対象として上記例示の中の山岳トンネルの内壁面の変位計測に関して、特許文献１には、施工中のトンネルにおいて、トンネル坑内の所定の管理寸法を自動的に測定し、その測定データを所定の管理所で一括管理するトンネル計測システムが提案されている。
具体的には、トンネルの施工中において、トンネル坑内に設置され、トンネル坑内の所定の管理寸法を測定する複数の測定装置と、これらの測定装置の測定データを所定の管理所に送信する通信手段と、所定の管理所から通信手段を介して複数の測定装置を操作する制御装置を備えている。
測定装置は、より具体的には、トンネルの内壁面から水平方向にレーザを発信し、受信する機能を備えたレーザ発信・受信器と、レーザ発信・受信器で発信されたレーザ光をレーザ発信・受信器方向に反射する機能を備えたレーザ反射器とにより構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０００－３０４５３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載されるトンネル計測システムでは、変位計測の手段にレーザ光を適用しているが、レーザ光の通過経路に支障物が存在する場合には計測が不可能になることから、測定装置の設置位置は自ずと制限されることになる。
例えば、上記する山岳トンネルにおいては、トンネル内において大型重機が通行することから、大型重機の通行ルートを避けた範囲内で測定装置の設置位置はさらに制限されることになり、往々にして大型重機の通行時間を避けた時間帯での計測が余儀なくされることになり、計測場所と計測時間の双方の制約が存在するといった課題がある。
【０００６】
また、実際の計測では、光波測距儀を水平に設置し、１点ごとに視準して計測を実施することになるため、山岳トンネルのようにミラーやターゲットを見通し難い計測環境下においては、上記する計測場所の制限がある中で光波測距儀を何度も盛り替えて測量する必要が生じ、多くの時間と労力を要するといった課題も生じる。
【０００７】
本発明は、計測機の設置場所や設置時間に関する制約を抑制し、計測の際の時間と労力を低減しながら、２点間距離を高精度に特定することのできる、２点間距離特定システムと２点間距離特定方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成すべく、本発明による２点間距離特定システムの一態様は、
構造物に設置されている計測点と、該計測点を計測する計測機との２点間距離を特定する、２点間距離特定システムであって、
前記計測点に設置される、ターゲットである送信機と、
前記ターゲットまでの距離を計測する、前記計測機である受信機とを有し、
前記受信機は、送信波を送信する送信部と、音波を受信するマイクロフォンと、該送信部と該マイクロフォンを繋ぐ第１回路と、制御部と、を少なくとも備え、
前記送信機は、前記送信波を受信する受信部と、前記音波を送信するスピーカと、該受信部と該スピーカを繋ぐ第２回路と、を少なくとも備え、
前記送信機は、前記受信部が前記送信波を受信した際に前記スピーカから前記音波を送信し、
前記制御部は、前記マイクロフォンで受信した前記音波のピーク値を特定し、前記送信波の送信から該音波のピーク値の特定までの時間と、前記第１回路と前記第２回路を電気信号が通過する際の回路遅延時間と、該音波の速度とに基づき、該受信機と前記送信機の間の２点間距離を特定することを特徴とする。
【０００９】
本態様によれば、構造物の計測点にターゲットである送信機が設置され、ターゲットまでの距離を計測する計測機に受信機を適用し、受信機の送信部から送信された送信波を送信機の受信部が受信した際に送信機のスピーカから音波を受信機のマイクロフォンに送信し、受信機の制御部が、受信した音波のピーク値を特定して、送信波の送信から音波のピーク値の特定までの時間と、送信機と受信機の回路内を電気信号が通過する際の回路遅延時間と、音波の速度とに基づいて受信機と送信機の間の２点間距離を特定することにより、計測機の設置場所や設置時間に関する制約を抑制し、計測の際の時間と労力を低減しながら、２点間距離を高精度に特定することができる。
【００１０】
また、本発明による２点間距離特定システムの他の態様は、
前記音波が超音波であり、前記送信波が赤外線と可視光線のいずれか一種であることを特徴とする。
（【００１１】以降は省略されています）

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