特許 7583645 既設管更生用の位置測定システムおよび方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-06

(45)【発行日】2024-11-14

(54)【発明の名称】既設管更生用の位置測定システムおよび方法

(51)【国際特許分類】

   F16L 55/48 20060101AFI20241107BHJP

   F16L 55/40 20060101ALI20241107BHJP

   F16L 1/028 20060101ALI20241107BHJP

   G01B 11/00 20060101ALI20241107BHJP

【ＦＩ】

F16L55/48

F16L55/40

F16L1/028 Z

G01B11/00 B

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021031391

(22)【出願日】2021-03-01

(65)【公開番号】P2022056312

(43)【公開日】2022-04-08

【審査請求日】2023-12-13

(31)【優先権主張番号】P 2020162965

(32)【優先日】2020-09-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000002174

【氏名又は名称】積水化学工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100085556

【弁理士】

【氏名又は名称】渡辺 昇

(74)【代理人】

【識別番号】100115211

【弁理士】

【氏名又は名称】原田 三十義

(74)【代理人】

【識別番号】100153800

【弁理士】

【氏名又は名称】青野 哲巳

(72)【発明者】

【氏名】久保 善央

【審査官】広瀬 雅治

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－０８７６２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２７４５６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１２２５０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－０６３９８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１９０６３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－２２４７９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２６３６３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０１０８１５５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｌ ５５／４８

Ｆ１６Ｌ ５５／４０

Ｆ１６Ｌ １／０２８

Ｇ０１Ｂ １１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

既設管内、又は前記既設管の内壁に沿う更生管内を移動可能な移動体と、
前記既設管の管端又は前記管端に連なるマンホール内の固定位置と、前記移動体のいずれか一方に設置され、前記既設管の管軸と直交する平坦な反射面を有する反射体と、
前記固定位置と前記移動体の他方に設置され、レーザー光を前記既設管の管軸に沿って前記反射体に発射し、前記反射体の前記反射面で反射されたレーザー光を受光することによって、前記反射面までの距離を測定するレーザー距離測定手段と、
前記レーザー距離測定手段の距離測定データを処理する演算制御手段と、
を備えた既設管更生用の位置測定システムにおいて、
前記演算制御手段は、前記レーザー距離測定手段の光軸の角度を所定の走査軌跡に沿って変化させ、この角度変化の過程で得られる複数の距離測定値のうち所定の許容差内に収まる複数の距離測定値が設定数以上存在することを条件として、この設定数以上の距離測定値に基づき、前記反射面までの距離を決定し、
前記設定数は、測定距離が短いほど多く、測定距離が長いほど少ないことを特徴とする既設管更生用の位置測定システム。

【請求項2】

既設管内、又は前記既設管の内壁に沿う更生管内を移動可能な移動体と、
前記既設管の管端又は前記管端に連なるマンホール内の固定位置と、前記移動体のいずれか一方に設置され、前記既設管の管軸と直交する平坦な反射面を有する反射体と、
前記固定位置と前記移動体の他方に設置され、レーザー光を前記既設管の管軸に沿って前記反射体に発射し、前記反射体の前記反射面で反射されたレーザー光を受光することによって、前記反射面までの距離を測定するレーザー距離測定手段と、
前記レーザー距離測定手段の距離測定データを処理する演算制御手段と、
を備えた既設管更生用の位置測定システムにおいて、
前記演算制御手段は、前記レーザー距離測定手段の光軸の角度を所定の走査軌跡に沿って変化させ、この角度変化の過程で得られる複数の距離測定値のうち所定の許容差内に収まる複数の距離測定値が設定数以上存在することを条件として、この設定数以上の距離測定値に基づき、前記反射面までの距離を決定し、
前記光軸の前記距離測定毎の角度変化幅は、測定距離が短いほど広く、測定距離が長いほど狭いことを特徴とする既設管更生用の位置測定システム。

【請求項3】

既設管内、又は前記既設管の内壁に沿う更生管内を移動可能な移動体と、
前記既設管の管端又は前記管端に連なるマンホール内の固定位置と、前記移動体のいずれか一方に設置され、前記既設管の管軸と直交する平坦な反射面を有する反射体と、
前記固定位置と前記移動体の他方に設置され、レーザー光を前記既設管の管軸に沿って前記反射体に発射し、前記反射体の前記反射面で反射されたレーザー光を受光することによって、前記反射面までの距離を測定するレーザー距離測定手段と、
前記レーザー距離測定手段の距離測定データを処理する演算制御手段と、
を備えた既設管更生用の位置測定システムにおいて、
前記演算制御手段は、前記レーザー距離測定手段の光軸の角度を所定の走査軌跡に沿って変化させ、この角度変化の過程で得られる複数の距離測定値のうち所定の許容差内に収まる複数の距離測定値が設定数以上存在することを条件として、この設定数以上の距離測定値に基づき、前記反射面までの距離を決定し、
前記所定の許容差は、測定距離が長いほど大きいことを特徴とする既設管更生用の位置測定システム。

【請求項4】

既設管内、又は前記既設管の内壁に沿う更生管内を移動可能な移動体と、
前記既設管の管端又は前記管端に連なるマンホール内の固定位置と、前記移動体のいずれか一方に設置され、前記既設管の管軸と直交する平坦な反射面を有する反射体と、
前記固定位置と前記移動体の他方に設置され、レーザー光を前記既設管の管軸に沿って前記反射体に発射し、前記反射体の前記反射面で反射されたレーザー光を受光することによって、前記反射面までの距離を測定するレーザー距離測定手段と、
前記レーザー距離測定手段の距離測定データを処理する演算制御手段と、
を備えた既設管更生用の位置測定システムにおいて、
前記演算制御手段は、前記レーザー距離測定手段の光軸の角度を所定の走査軌跡に沿って変化させ、この角度変化の過程で得られる複数の距離測定値のうち所定の許容差内に収まる複数の距離測定値が設定数以上存在することを条件として、この設定数以上の距離測定値に基づき、前記反射面までの距離を決定し、
前記演算制御手段は、前記所定の走査軌跡で前記所定の許容差内の測定距離値を前記設定数得られない場合に、前記光軸を別の走査軌跡に沿って角度変化させることを特徴とする既設管更生用の位置測定システム。

【請求項5】

前記演算制御手段は、前記レーザー距離測定手段の光軸の角度を第１方向に延びる走査軌跡に沿って変化させる過程で得られた複数の距離測定値が、前記所定の許容差内に収まる前記設定数以上の距離測定値を含まない場合には、前記レーザー距離測定手段の光軸の角度を前記第１方向と直交する第２方向に所定角度分ずらした後、再び前記レーザー距離測定手段の光軸の角度を前記第１方向に延びる他の走査軌跡に沿って変化させ、この角度変化の過程で得られる複数の距離測定値のうち前記所定の許容差内に収まる前記設定数以上の距離測定値に基づき、前記反射面までの距離を決定することを特徴とする請求項４に記載の既設管更生用の位置測定システム。

【請求項6】

前記演算制御手段は、前記レーザー距離測定手段の光軸の角度を第１方向に延びる走査軌跡に沿って変化させる過程で得られた複数の距離測定値が、前記所定の許容差内に収まる前記設定数以上の距離測定値を含まない場合には、前記レーザー距離測定手段の光軸の角度を、前記第１方向と交差する第２方向に延びる他の走査軌跡に沿って変化させ、この角度変化の過程で得られる複数の距離測定値のうち前記所定の許容差内に収まる前記設定数以上の距離測定値に基づき、前記反射面までの距離を決定することを特徴とする請求項４に記載の既設管更生用の位置測定システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、既設管の更生に用いる位置測定システムおよび方法に関し、より具体的には、既設管における分岐管のための接続口の位置、又は既設管の内壁に沿う更生管における穿孔位置を、レーザーを用いて測定するシステムおよび方法に関する。

【背景技術】

【0002】

下水道管等の既設管の上壁には接続口が形成され、この接続口に分岐管が接続されている。既設管が老朽化した時には、既設管を更生管でライニングすることによって更生することは公知である。更生管をライニングすると既設管の接続口が更生管で塞がれるため、更生管に接続口と合致した連通口を形成する必要がある。
更生管の内側から連通口を形成する場合には、更生管をライニングする前に接続口の位置を特定し、ライニング後に、更生管において上記の特定された位置に対応する箇所を穿孔して連通口を形成する。

【0003】

特許文献１は、レーザー距離計と走行体を用いた位置測定システムを開示している。簡単に説明すると、レーザー距離計が既設管の端またはマンホール内に設置される。走行体にはビデオカメラと反射体が搭載されている。遠隔操作により走行体を既設管に沿って走行させ、ビデオカメラで接続口を確認した時に停止させる。この時、レーザー距離計からレーザー光を反射体に向けて発射し、反射体からの戻りレーザー光を受けて反射体までの距離を測定し、この測定距離に基づいて接続口の位置を特定する。

【0004】

更生管のライニングが終了した後、更生管に連通口を形成する際には、穿孔機と反射体を装備した走行体が用いられる。レーザー距離計は上記と同様にして設置される。走行体を更生管に沿って走行させ、接続口に近い位置で走行体を停止させる。この時、レーザー距離計で反射体までの距離を測定し、この測定距離と予め測定された接続口の位置の情報に基づいて、穿孔機が接続口に対向する位置まで走行体を移動させる。最後に穿孔機を接続口に向けて移動させて更生管を穿孔し、既設管の接続口と合致した連通口を形成する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１８－８１０１５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１の位置測定システムでは、レーザー距離計と反射体の距離が長い場合に、レーザー光が反射体から外れて、走行体等に当たり、正確に接続口の位置や連通口の穿孔位置を測定できないことがある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

前記課題を解決するため、本発明は、既設管内、又は前記既設管の内壁に沿う更生管内を移動可能な移動体と、前記既設管の管端又は前記管端に連なるマンホール内の固定位置と、前記移動体のいずれか一方に設置され、前記既設管の管軸と直交する平坦な反射面を有する反射体と、前記固定位置と前記移動体の他方に設置され、レーザー光を前記既設管の管軸に沿って前記反射体に発射し、前記反射体の前記反射面で反射されたレーザー光を受光することによって、前記反射面までの距離を測定するレーザー距離測定手段と、前記レーザー距離測定手段の距離測定データを処理する演算制御手段と、を備えた既設管更生用の位置測定システムにおいて、
前記演算制御手段は、前記レーザー距離測定手段の光軸の角度を所定の走査軌跡に沿って変化させ、この角度変化の過程で得られる複数の距離測定値のうち所定の許容差内に収まる複数の距離測定値に基づき、前記反射面までの距離を決定することを特徴とする。

【0008】

上記構成によれば、レーザー距離測定手段と反射体までの距離を正確に測定でき、ひいては、既設管の接続口の位置や更生管の連通口の穿孔位置等を正確に特定することができる。

【0009】

好ましくは、前記所定の許容差内に収まる複数の距離測定値が、前記レーザー距離測定手段の光軸の角度変化の過程で連続して得られる距離測定値である。
上記構成によれば、レーザー距離測定手段と反射体までの距離をより確実に測定できる。

【0010】

好ましくは、前記演算制御手段は、前記所定の許容差内に収まる複数の距離測定値の平均値を、前記反射面までの距離とする。
上記構成によれば、距離演算を簡略化することができる。

【0011】

好ましくは、前記演算制御手段は、前記所定の許容差内に収まる距離測定値が設定数または設定数以上であることを条件として、この設定数または設定数以上の距離測定値に基づき、前記反射面までの距離を決定する。
上記構成によれば、レーザー距離測定手段と反射体までの距離をより確実に測定できる。

【0012】

好ましくは、前記設定数を、測定距離が短いほど多く、測定距離が長いほど少なくする。
この構成は、反射面から外れた箇所例えば移動体等に、既設管や更生管の管軸と直交する平坦面（ただし反射面に比べて著しく狭い）が存在する可能性を考慮したものである。測定距離が短いと、光軸の角度変化の過程において、反射面以外の平坦面でも所定の許容差内に収まる距離測定値が設定数獲得されて、誤測定される可能性が生じる。そこで、測定距離が短い場合には設定数を多くすることにより、この誤測定を回避することができる。測定距離が長くなると、反射面での測定点が減じられるとともに反射面以外の平坦面での測定点が減じられる。そこで、測定距離が長い場合には、設定数を少なくすることにより、前記反射面での距離測定を確実に行うことができる。
同様の理由により、前記光軸の前記距離測定毎の角度変化幅を、測定距離が短いほど広く、測定距離が長いほど狭くしてもよい。

【0013】

前記所定の許容差は、測定距離が長いほど大きくしてもよいし、測定距離と無関係に絶対値により定めていてもよい。

【0014】

好ましくは、前記演算制御手段は、前記所定の走査軌跡で前記所定の許容差内の測定距離値を前記設定数得られない場合に、前記光軸を別の走査軌跡に沿って角度変化させる。
上記構成によれば、レーザー光の光軸を自動的に反射面にアライメントさせることができ、距離測定作業を効率良く行うことができる。

【0015】

より具体的態様では、前記演算制御手段は、前記レーザー距離測定手段の光軸の角度を第１方向に延びる走査軌跡に沿って変化させる過程で得られた複数の距離測定値が、前記所定の許容差内に収まる前記設定数以上の距離測定値を含まない場合には、前記レーザー距離測定手段の光軸の角度を前記第１方向と直交する第２方向に所定角度分ずらした後、再び前記レーザー距離測定手段の光軸の角度を前記第１方向に延びる他の走査軌跡に沿って変化させ、この角度変化の過程で得られる複数の距離測定値のうち前記所定の許容差内に収まる前記設定数または設定数以上の距離測定値に基づき、前記反射面までの距離を決定する。
上記構成によれば、最初にレーザー距離測定手段の光軸の角度を第１方向に延びる走査軌跡に沿って変化させる過程で反射面までの距離を測定できなくても、第２方向に光軸の角度をずらした後に、再び光軸の角度を第１方向に延びる他の走査軌跡に沿って変化させる過程で、反射面までの距離を測定することができる。

【0016】

別の具体的態様では、前記演算制御手段は、前記レーザー距離測定手段の光軸の角度を第１方向に延びる走査軌跡に沿って変化させる過程で得られた複数の距離測定値が、前記所定の許容差内に収まる前記設定数以上の距離測定値を含まない場合には、前記レーザー距離測定手段の光軸の角度を、前記第１方向と交差する第２方向に延びる他の走査軌跡に沿って変化させ、この角度変化の過程で得られる複数の距離測定値のうち前記所定の許容差内に収まる前記設定数または設定数以上の距離測定値に基づき、前記反射面までの距離を決定する。
上記構成によれば、最初にレーザー距離測定手段の光軸の角度を第１方向に延びる走査軌跡に沿って変化させる過程で反射面までの距離を測定できなくても、光軸の角度を第２方向に延びる他の走査軌跡に沿って変化させる過程で、反射面までの距離を測定することができる。

【0017】

前記所定の走査軌跡が測定開始点を中心とする渦巻を描くようにしてもよい。これによれば、所定の許容差内に収まる設定数以上の距離測定値を確実に得られる。

【0018】

前記移動体が走行体からなり、前記走行体は、前記既設管に形成された分岐管接続のための接続口を撮像する撮像手段を搭載しており、前記既設管に沿って走行する。これにより、反射体までの測定距離に基づいて接続口の位置を特定することができる。

【0019】

前記移動体が走行体からなり、前記走行体は、前記更生管において前記既設管の前記接続口に対応する連通口を形成するための穿孔手段を搭載しており、前記更生管に沿って走行する。これによれば、更生管を既設管内にライニングした後、反射体までの測定距離に基づいて更生管における穿孔すべき位置を特定でき、正確に連通口を形成することができる。

【0020】

本発明の他の態様は、既設管更生用の位置測定方法であって、前記既設管内、又は前記既設管の内壁に沿う更生管内を移動可能な移動体と、前記既設管の管端又は前記管端に連なるマンホール内の固定位置と、前記移動体のいずれか一方に設置され、前記既設管の管軸と直交する平坦な反射面を有する反射体と、前記固定位置と前記移動体の他方に設置され、レーザー光を前記既設管の管軸に沿って前記反射体に発射し、前記反射体の前記反射面で反射されたレーザー光を受光することによって、前記反射面までの距離を測定するレーザー距離測定手段と、を用意し、前記レーザー距離測定手段の光軸の角度を所定の走査軌跡に沿って変化させ、この角度変化の過程で得られる複数の距離測定値のうち所定の許容差内に収まる複数の距離測定値に基づき、前記反射面までの距離を決定することを特徴とする。

【発明の効果】

【0021】

本発明によれば、レーザー距離測定手段と反射体までの距離を正確に測定でき、ひいては、既設管の接続口の位置や更生管の連通口の穿孔位置を、正確に特定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明に係る第１位置測定システムを用いて既設管の接続口の位置を特定する前半の工程を示す概略縦断面図である。

【図2】既設管の接続口の位置を測定する後半の工程を示す概略縦断面図である。

【図3】既設管を更生管でライニングした後、本発明に係る第２位置測定システムを用いて、更生管に連通口を形成するための穿孔位置を特定する工程を示す概略縦断面図である。

【図4】連通口の形成が完了した状態を示す概略縦断面図である。

【図5】（Ａ）～（Ｄ）は、レーザー光による走査の第１の態様を場合分けして示す正面図である。

【図6】移動穿孔装置の側面図である。

【図7】レーザー光による走査の第２の態様を示す正面図である。

【図8】レーザー光による走査の第３の態様を示す正面図である。

【図9】レーザー光による走査の第４の態様を示す正面図である。

【図10】本発明に係る第３位置測定システムを用いて、製管途中の更生管における連通口の穿孔位置を特定する工程を示す概略縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、本発明の一実施形態を図面にしたがって説明する。
既設管の更生工程の概略
図１、図２に示すように、更生対象の既設管１は、例えば、地中の老朽化した下水道管である。既設管１の内径は、人が直に入れない大きさであり、例えば８００ｍｍ以下である。既設管１の中途部には、１又は複数の接続口２が形成されており、各接続口２には分岐管３が接続されている。既設管１の両端はマンホール４に連なっている。

【0024】

図３に示すように、既設管１の内壁に、更生管５がライニングされる。更生管５は、例えば合成樹脂製の帯状部材を螺旋状に巻き、隣接する巻き部分の縁どうしを嵌合することにより構成される。更生管５は、種々の態様が可能であり、環状の帯板を連ねることにより構成してもよいし、形状記憶性を有する樹脂チューブであってもよい。既設管１の接続口２は、更生管５をライニングすることにより塞がれる。

【0025】

更生管５のライニングの後、更生管５を既設管１の接続口２に対応した位置で穿孔することにより、図４に示すように接続口２に連なる連通口６が形成される。これにより、分岐管３が、更生管５の内部と連通される。

【0026】

第１位置測定システムの構成
上記更生管５のライニングに先立ち、第１位置測定システムを用いて接続口２の位置データを取得しておく。図２に示すように、第１位置測定システムは、移動撮像装置１０と、レーザー距離測定装置２０（レーザー距離測定手段）と、地上またはマンホール４内に配置されたパソコン等を含む遠隔制御装置３０と、を備えている。

【0027】

移動撮像装置１０は、走行体１１と、走行体１１の前部において既設管１の管軸方向に延びる軸線を中心に回動可能に支持されたアーム１２と、アーム１２の先端部に搭載されたビデオカメラ１３（撮像手段）と、ビデオカメラ１３またはアーム１２に設けられた傾斜センサ１４と、走行体１１の後部に搭載された反射体１５とを有している。反射体１５は、例えば正方形の板により形成され、既設管１の管軸と直交する平坦な反射面１５ａを有している。反射板の形状は矩形以外に半円形、幌型（馬蹄形）等を採用することができる。

【0028】

レーザー距離測定装置２０は、本体２１と、本体２１の前面に設けられた受発光部２２と、本体２１の角度を互いに直交する３軸を中心として調節する角度調節機構２３と、受発光部２２と角度調節機構２３を制御するとともに距離演算を行う演算制御部２４（演算制御手段）とを有している。

【0029】

第１位置測定システムによる接続口の位置測定工程
上記第１位置測定システムを用いて接続口２の位置データを取得する工程について、詳述する。
〈前半の工程〉
図１に示すように、既設管１の管端１ａに平坦な反射板９を設置した後、操作者は遠隔制御装置３０の操作により、レーザー距離測定装置２０の演算制御部２４に測定指令を出し、受発光部２２から反射板９に向けてレーザー光を出射させる。反射板９には既設管１の管軸に相当する位置に印が付されており、この印にレーザー光が当たるように、レーザー距離測定装置２０の位置を微調節するか受発光部２２の光軸２５の方向を微調整する。これにより、光軸２５が既設管１の管軸と略一致する。
上記反射板９から反射されたレーザー光を受発光部２２で受け、演算制御部２４でレーザー距離測定装置２０から反射板９までの距離を演算する。この距離測定値が遠隔制御装置３０に送られ記録される。

【0030】

<後半の工程>
図２に示すように、操作者は、遠隔制御装置３０の遠隔操作により、移動撮像装置１０を既設管１に沿って走行させながらビデオカメラ１３によって既設管１の上壁面を撮像する。この既設管１の映像は、リアルタイムで遠隔制御装置３０のモニター３１に表示される。やがて、接続口２がモニター３１に映し出される。ビデオカメラ１３が接続口２に対応する位置に達した時に、移動撮像装置１０を停止させる。さらに、ビデオカメラ１３の光軸が接続口２を向くように（接続口２の映像がモニター３１の画面の中央に位置するように）、アーム１２を回動させる。この時の傾斜センサ１４で検出される傾斜角は、接続口２の周方向の角度位置を示している。この傾斜角の情報は遠隔制御装置３０に送られ、記録される。

【0031】

移動撮像装置１０を停止させた状態で、レーザー距離測定装置２０から移動撮像装置１０の反射体１５までの距離を測定する。上記のように光軸２５を粗調節することにより、レーザー距離測定装置２０と反射体１５の間の距離が短い場合には、レーザー距離測定装置２０からのレーザー光を反射体１５の反射面１５ａに当てることができ、反射面１５ａまでの距離を正確に測定することができるが、レーザー距離測定装置２０と反射体１５の間の距離が長くなると、上記粗調節ではレーザー光を反射面１５ａに当てることができず、走行体１１等に当たり、距離を誤測定してしまうことがある。そこで、操作者は遠隔制御装置３０からの指令により、レーザー距離測定装置２０の演算制御部２４に自動測定モードを実行させる。

【0032】

以下、レーザー距離測定装置２０の演算制御部２４により実行される自動測定モードについて説明する。自動測定モードは、光軸２５を所定の走査軌跡に沿って回転させることにより反射面１５ａに合わせること（オートアライメント）と、反射面１５ａまでの距離を演算することを含む。

【0033】

図５に示す第１の走査態様では、演算制御部２４は角度調節機構２３を制御して、本体２１を垂直軸を中心に回転させることにより、光軸２５を水平（第１方向）の走査線（走査軌跡）に沿って回転させ、この回転の過程（走査の過程）で距離を測定する。例えば回転速度は１度／秒、測定回数は１秒当たり２０点（角度に換算すると０．０５度ごとに１点）である。すなわち、レーザー距離測定装置２０の光軸２５が測定毎に変化する角度幅は、一定である。１回の走査での回転角度には上限があり、光軸２５の測定開始点（初期位置）から最大１°とする。

【0034】

図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、水平の走査線Ｌ１が、反射体１５の反射面１５ａを通る場合には、レーザー距離測定装置２０は反射面１５ａまでの距離を測定することができる。光軸２５の測定開始点Ｓが反射面１５ａにある場合はもちろんのこと、反射面１５ａから外れていても反射面１５ａまでの距離を測定することができる。以下、詳述する。

【0035】

図５（Ａ）に示すように光軸２５の測定開始点Ｓが反射面１５ａより左側に外れている場合には、最初の距離測定値は大きいが、光軸２５が右側に移動することにより反射面１５ａに当たる。光軸２５が反射面１５ａに当たっている過程では、距離測定値は略一定であり、反射面１５ａから外れると測定距離値が再び増大する。演算制御部２４は、距離測定値から、上記略一定の距離測定値すなわち所定の許容差内の距離測定値が連続して設定数（複数）以上存在すると判断した時には、その平均値を、反射面１５ａまでの距離として決定する。

【0036】

図５（Ｂ）に示すように、光軸２５の測定開始点Ｓが反射面１５ａの右側に外れている場合には、１回目に光軸２５が右側に移動しても、距離測定値が大きく、略一定の距離測定値を得られない。最大回転角（１°）まで回転しても許容差内に設定数以上の距離測定値を得られない場合には、光軸２５を測定開始点Ｓに戻してから、左方向に移動する。これにより光軸２５が反射面１５ａに当たるので略一定の距離測定値が連続して得られる。このようにして、設定数以上の略一定の距離測定値に基づき反射面１５ａまでの距離を決定することができる。

【0037】

上記許容差は例えば測定距離の０．１％とする。例えば測定距離が５０ｍの場合、許容差は５０ｍｍであり、５０ｍｍの範囲にある距離測定値が設定数以上存在する場合には、その平均値を反射面１５ａまでの距離として決定する。
なお、許容差を測定距離とは無関係に絶対値例えば２０ｍｍ（すなわち±１０ｍｍ）で設定してもよい。これによれば、測定距離が遠くても高精度に反射面１５ａまでの距離を測定することができる。

【0038】

上述したように測定毎の回転角度幅が一定の場合、上記設定数は測定距離に応じて変えてもよい。すなわち、測定距離が短いほど多く、測定距離が長いほど少なくする。例えば、３０ｍ以上の場合には２点、１５ｍ以上３０ｍ未満の場合は３点、１５ｍ未満の場合には６点とする。
反射面１５ａから外れた箇所例えば走行体１１やその付属物等に、既設管１の管軸と直交する平坦面が存在する可能性がある。ただしこの平坦面は反射面１５ａに比べて著しく狭く、例えば５０ｍｍ未満である。測定距離が短いと、光軸２５の角度変化の過程において、反射面１５ａ以外の平坦面でも許容差内に収まる距離測定値が複数獲得される可能性がある。しかし、測定距離が短い場合に設定数を多くすることにより、この誤測定を回避することができる。測定距離が長くなると、反射面１５ａでの測定点が減じられるとともに反射面１５ａ以外の平坦面での測定点も減じられる。そこで、測定距離が長い場合には、設定数を少なくすることにより、前記反射面１５ａでの距離測定を確実に行うことができる。

【0039】

測定距離が長くなるほど測定毎の回転角度幅を小さくしてもよい。例えば１０ｍ未満では０．２８°、１０～２０ｍで０．１４°、２０～３０ｍで０．０９°、３０～４０ｍで０．０７°、４０～５０ｍで０．０５°とする。この場合には、測定距離に拘わらず設定数を一定例えば３としてもよい。
また、測定距離が長くなるほど、測定毎の回転角度幅を小さくするとともに設定数を少なくしてもよい。
さらに、測定距離とは無関係に測定毎の回転角度幅を一定にし、設定数を一定にしてもよい。

【0040】

平均値は、上記許容差内の距離測定値を単純に平均してもよいし、距離測定値の数が多い場合には、許容差よりさらに絞った範囲にある距離測定値を平均してもよい。また、他の公知の演算法を用いて反射面１５ａまでの距離を演算してもよい。

【0041】

光軸２５の走査において、許容差内の距離測定値が設定数に達した時点で、走査を終了してもよい。この場合、設定数の距離測定値に基づいて反射面１５ａまでの距離を演算する。後述の走査についても同様である。

【0042】

上記走査線Ｌ１が反射面１５ａを通らない場合には、上記のように測定開始点Ｓから最大１°右方向に走査し、さらに測定開始点Ｓに戻って最大１°左方向に走査しても、距離測定値がばらつき、略一定の距離測定値が連続して設定数以上測定することができない。この場合には、レーザー距離測定装置２０の演算制御部２４は、走査線Ｌ１が反射面１５ａを通っていないと判断し、光軸２５が走査すべき走査線を変える。以下、例示する。

【0043】

演算制御部２４は光軸２５を上下に角度調節する。本実施形態では最初に所定角度分αだけ光軸２５を上方にずらす（角度調節する）。これにより、図５（Ｃ）に示すように、走査線Ｌ２は上方に移動する。最初の走査線Ｌ１が反射面１５ａから下方に僅かに外れている場合には、上方に変位した走査線Ｌ２が反射面１５ａを通ることになり、上述と同様にして反射面１５ａまでの距離を測定することができる。

【0044】

演算制御部２４は、反射面１５ａをレーザー光の走査線が通るまで、すなわち略一定の距離測定値が連続して設定数以上得られるまで、光軸２５の走査線を上下に角度幅を広げながら変更する。例えば図５（Ｄ）の例では、１回目の走査線Ｌ１は反射面１５ａから上方に外れている。この場合、上述と同様に光軸２５を上方に所定角度α（例えば０．１４°）だけ角度調節しても、２回目の走査線Ｌ２は反射面１５ａを通らない。次に、光軸２５を１回目の角度位置から下方に所定角度αだけ角度調節しても、３回目の走査線Ｌ３は反射面１５ａを通らない。次に、光軸２５を１回目の角度位置から上方に所定角度αの２倍だけ角度調節しても、４回目の走査線Ｌ４は反射面１５ａを通らない。次に、光軸２５を１回目の角度位置から下方に所定角度αの２倍だけ角度調節すると、５回目の走査線Ｌ５が反射面１５ａを通る。この５回目の走査線Ｌ５に沿う距離測定値に基づき、上述と同様にして反射面１５ａまでの距離を決定する。
上記のように上下に交互に角度調節し、調節角度を所定角度αずつ増やすことにより、レーザー光が反射面１５ａに到達する光軸２５の角度を探し当てるのである。

【0045】

上述のようにして、レーザー距離測定装置２０の演算制御部２４は自動的に光軸２５を反射面１５ａに当てるように制御し（オートアライメント機能）、反射面１５ａまでの距離を測定することができる。この距離情報は遠隔制御装置３０に送られ、記録される。

【0046】

遠隔制御装置３０では、反射面１５aまでの測定距離から、前半工程で測定した反射板９までの距離を差し引くことにより、既設管１の管端１ａから反射面１５ａまでの距離Ｄ１を演算する。接続口２の位置すなわち既設管１の管端１ａから接続口２の中心までの距離Ｄａは、この演算距離Ｄ１に、反射面１５ａからビデオカメラ１３（すなわち接続口２）までの距離Ｄ２を加算することにより、決定することができる。

【0047】

第２位置測定システムの構成
更生管５のライニング工程が終了した後、図３に示す第２位置測定システムを用いて連通口６の穿孔を行なう。本実施形態では、第２位置測定システムは、第１位置測定システムと共通のレーザー測定装置２０、遠隔制御装置３０を備えるとともに、移動穿孔装置５０を備えている。

【0048】

図６に示すように、移動穿孔装置５０は、走行体５１と、走行体５１に設けられた定着ジャッキ５２と、走行体５１の前部に支持されたアーム５３と、アーム５３に支持された穿孔機５４（穿孔手段）と、走行体５１の後部に設けられた反射体５５と、を備えている。定着ジャッキ５２は、Ｘ字状になっており、上下に伸縮可能である。アーム５３は、管軸方向に延びる軸線を中心に回動可能であり、好ましくは前後方向に伸縮可能である。アーム５３には傾斜センサ５６が設けられている。穿孔機５４は上下方向に伸縮可能である。反射体５５は前述した反射体１５と同様に既設管１の管軸と直交する平坦な反射面５５ａを有している。

【0049】

第２位置測定システムによる削孔位置の測定工程
レーザー測定装置２０は，接続口２の位置測定工程と同様にマンホール４の底部に設置される。レーザー測定装置２０の設置位置を変える場合には、接続口２の位置測定工程の前半工程と同様にして、既設管１の管端１ａに設置された反射板９までの距離を測定しておく。

【0050】

移動穿孔装置５０を更生管５内に入れた状態で、遠隔制御装置３０の遠隔操作により走行させる。例えば移動穿孔装置５０の走行距離と上述のようにして決定された距離Ｄａに基づき、穿孔機５４が接続口２に近い位置に達するまで移動穿孔装置５０を走行させる。

【0051】

移動穿孔装置５０の停止後に、遠隔制御装置３０の操作により、レーザー距離測定装置２０の演算制御部２４に自動測定モードを実行するよう指令する。すなわち、演算制御部２４は、光軸２５を回転走査しながら距離測定を実行する。この自動測定モードは前述と同様であるから説明を省略する。

【0052】

上記のようにして得られたレーザー距離測定装置２０と反射体５５の反射面５５ａとの間の測定距離から、レーザー距離測定装置２０と既設管１の管端１ａまでの距離（反射板９までの測定距離）を差し引くことにより、管端１ａと反射面５５ａ間の距離Ｄ３を演算する。さらに、この演算距離Ｄ３に反射面５５ａから穿孔機５４までの距離Ｄ４を加算した距離、すなわち既設管１の管端１ａから穿孔機５４までの距離（Ｄ３＋Ｄ４）が、予め求められていた管端１ａから接続口２までの距離Ｄａと一致するように、穿孔機５４を位置決めする。この穿孔機５４の位置決めは、アーム５３の前後方向の伸縮または移動穿孔装置５０の移動により行う。移動穿孔装置５０を移動させた後、再度距離測定を実行してもよい。

【0053】

自動測定モードおよび穿孔機５４の位置決めが終了した後、操作者は遠隔制御手段３０の遠隔操作により、定着ジャッキ５２を伸長させて更生管５の頂壁に突き当てることによって、移動穿孔装置５０を更生管５ひいては既設管１に定着させる。さらに、予め求められていた接続口２の周方向角度位置に穿孔機５４が向くように、傾斜センサ５６からの傾斜角度信号に基づきアーム５３を回動制御する。最後に、穿孔機５４を更生管５に向けて移動し、穿孔することによって、更生管５に連通口６を形成する。この穿孔は、移動穿孔装置５０の前方に配置された移動撮像装置（図示しない）またはアーム５３に設けられたビデオカメラ（図示しない）からの映像をモニター３１で見ながら実行することができる。

【0054】

次に、光軸２５の回転走査の他の態様について説明する。
図７に示す第２の態様では、光軸２５を水平方向（第１方向）に延びる走査線Ｌ１に沿って走査する過程で得られた複数の距離測定値が、許容差内に収まる設定数以上の連続した距離測定値を含まない場合に、光軸２５を測定開始点Ｓに戻した後、垂直方向（第２方向）に延びる走査線Ｌ２に沿って走査し、この走査の過程で得られる距離測定値のうち許容差内に収まる設定数以上の距離測定値に基づき、反射面１５ａまでの距離を決定する。

【0055】

図８に示す第３の態様では、水平軸と垂直軸に対して４５°傾斜した２つの走査線Ｌ１，Ｌ２を設定する。光軸２５を走査線Ｌ１に沿って走査する過程で得られた複数の距離測定値が、許容差内に収まる設定数以上の連続した距離測定値を含まない場合に、光軸２５を測定開始点Ｓに戻した後、走査線Ｌ２に沿って走査し、この走査の過程で得られる距離測定値のうち許容差内に収まる設定数以上の距離測定値に基づき、反射面１５ａまでの距離を決定する。
第３の態様において、走査線Ｌ１，Ｌ２は、互いに直交しなくてもよい。例えば走査線Ｌ１，Ｌ２は、水平軸との角度が４５°未満であってもよい。

【0056】

図９に示すように、光軸は、測定開始点を中心とする渦巻形状の走査線に沿って走査してもよい。これによれば、確実に光軸を反射面にアライメントすることができる。

【0057】

図１０は、第３位置測定システムを示す。この第３位置測定システムは、前述した第１位置測定システムで既設管１の接続口２の位置を測定した後、更生管５’を製管する過程で用いられるものであり、第１位置測定システムと同じレーザー距離測定装置２０と遠隔制御装置３０（いずれも図１０において図示を省略する）を備えている。

【0058】

更生管５’は一方（左側）のマンホール４において製管される。すなわち、製管機６０を用いて帯状部材を螺旋状に巻き、隣接する巻き部分の縁どうしを嵌合することにより製管される。この製管作業と同時に、更生管５’の先端部５ａは他方（右側）のマンホール４近傍の地上に設置されたウインチにより、ワイヤ６１を介して牽引され、右側のマンホール４に向かって移動する。

【0059】

本実施形態では、製管途中の更生管５’の先端部５ａが、第３位置測定システムの移動体として提供される。更生管５’の先端部５ａの頂部には反射体６５が取り付けられており、底部には傾斜センサ６６が取り付けられている。左側のマンホール４に設置されたレーザー距離測定装置により、前述の位置測定システムと同様にして反射体６５の反射面までの距離が測定される。

【0060】

第１位置測定システムにより求められた既設管１の左側の管端と接続口２との間の距離および既設管１の全長に基づいて，既設管１の右側の管端と接続口２との距離が、予め求められている。この距離は、更生管５の先端部５ａと更生管５における連通口６の穿孔予定箇所との間の距離に相当している。

【0061】

第３位置測定システムで測定された距離と、上記のようにして演算された先端部５ａと連通口６の穿孔予定箇所との間の距離に基づいて、左側のマンホール４での更生管５’への穿孔位置を決定し、連通口６を形成する。これにより、更生管５’の先端部が既設管１の右端に達して製缶作業が完了した状態で、連通口６を接続口２と一致させることができる。

【0062】

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の改変をなすことができる。
第２位置測定システムの移動穿孔装置にビデオカメラ等の撮像手段を設ける場合、穿孔機を取り外すことにより、第１位置測定システムの移動撮像装置として兼用することもできる。
レーザー距離装置は、その固定位置として、前記実施形態では更生対象の既設管に連なるマンホールの底部に設置したが、更生対象の既設管の管端に支持装置を介して設置してもよい。また、マンホール４を挟んで更生対象の既設管と隣接する他の既設管の管端に設置してもよい。

【0063】

レーザー距離測定装置に、互いの光軸が平行になるようにビデオカメラを付設してもよい。この場合、距離測定に先立ち、ビデオカメラによる映像をモニターで見ながら、既設管の中心がモニターの画面の中心に位置するように、ビデオカメラの光軸、ひいてはレーザー距離測定装置の光軸の角度を粗調整することができる。
上記実施形態では、レーザー距離装置を上記固定位置に設置し、反射体を走行体に設置したが、これとは逆に、反射体を固定位置に設置し、レーザー距離装置を走行体に設置してもよい。
オートアライメント、距離演算の機能の少なくとも一部を、遠隔制御装置が担ってもよい。
既設管は、下水道管に限られず、上水道管、農業用水管、ガス管等であってもよい。

【産業上の利用可能性】

【0064】

本発明は、例えば老朽化した下水道管の更生施工に適用できる。

【符号の説明】

【0065】

１ 既設管
２ 接続口
３ 分岐管
５ 更生管
５’製管途中の更生管
５ａ 製管途中の更生管の先端部（移動体）
６ 連通口
１１ 走行体
１２ ビデオカメラ（撮像手段）
１５ 反射体
１５ａ 反射面
２０ レーザー距離測定装置（レーザー距離測定手段）
２４ 演算制御部（演算制御手段）
５１ 走行体
５４ 穿孔機
５５、６５ 反射体
５５ａ 反射面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】