JP2000213294A

JP2000213294A - セグメントの組立方法及び装置

Info

Publication number: JP2000213294A
Application number: JP11014100A
Authority: JP
Inventors: Takaki Kusaki; 貴己草木; Hisanori Hashimoto; 久儀橋本; Yasuo Mori; 泰雄森; Hiroki Tagata; 宏毅多形; Takeshi Kamei; 亀井　　健; Yukihisa Hirasawa; 幸久平沢
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1999-01-22
Filing date: 1999-01-22
Publication date: 2000-08-02

Abstract

(57)【要約】【目的】セグメントの組立方法及び装置において、既
設セグメントの組立状態を正確に把握することによりセ
グメントの位置決め不良をなくし、セグメントの損傷を
防止することができるようにする。【構成】組立セグメント４２と既設セグメント４１
ａ，４１ｂとの境界部のそれぞれ２箇所、組立セグメン
ト４２と既設セグメント４１ｃとの境界部の１箇所、既
設セグメント４１ａと既設セグメント４１ｂとの境界部
の１箇所に投光器４４ａ〜４４ｆからスリット光を照射
し、これらスリット光によるスリット光像をテレビカメ
ラ４５ａ〜４５ｆで撮像し、各画像データに基づいて既
設セグメント４１ａと既設セグメント４１ｂとの相対位
置・姿勢関係を求め、この相対位置・姿勢関係と組立時
に記憶した既設セグメント４１ｃの位置・姿勢情報に基
づいて組立セグメント４２の微位置決めのための目標位
置・姿勢を求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トンネル覆工用セ
グメントの組立を行うセグメントの組立方法及び装置に
係り、特に光切断法を用いて組立セグメントを微位置決
めするのに好適なセグメントの組立方法及び装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】シールド工事でセグメントの組立を行う
場合、組立セグメントを既設セグメントの位置・姿勢に
合わせて位置決めするものとして、特開平３−１９９６
００号公報に記載されているセグメント組立装置が知ら
れている。この特開平３−１９９６００号公報に記載の
従来技術は以下のようなものである。

【０００３】すなわち、まず、シールド掘進機内のエレ
クタにより、互いにトンネル周方向に隣接する第１及び
第２の２つの既設セグメントに対してトンネル軸方向に
隣接し、かつ第１及び第２の既設セグメントの一方にト
ンネル軸方向に隣接する第３の既設セグメントに対して
トンネル周方向に隣接するよう組立セグメントを粗位置
決めする。次に、エレクタに設置された３組の投光器及
びテレビカメラを用い、組立セグメントと第１及び第２
の既設セグメントとのトンネル周方向に沿った境界部の
各々１箇所、組立セグメントと第３の既設セグメントと
のトンネル軸方向に沿った境界部の１箇所に投光器から
３本のスリット光を照射し、これら投光器のスリット光
の照射により生じたスリット光像（光切断像）をそれぞ
れテレビカメラで撮像する。次に、これらテレビカメラ
からの画像データを処理して得られた各光切断像の端点
の座標値から組立セグメントと第１〜第３の既設セグメ
ントとの段差・隙間を検出し、これらの段差・隙間情報
に基づいて組立セグメントを第１〜第３の既設セグメン
トに対して微位置決めし組み立てる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術においては、組立セグメントと第１〜第３の既設
セグメントとの段差・隙間が小さくなるように組立セグ
メントを微位置決めするだけで、第１及び第２の既設セ
グメントの相対的な位置・姿勢関係を考慮していないた
め、それらが段差、目開き、目閉じなどの関係にある場
合には、組立セグメントは理想状態とはかけ離れた位置
・姿勢に組み立てられ、次のセグメントが組立にくくな
ったり、あるいは組立不可能になる可能性があった。こ
のような状態で無理にセグメントの組み立てを行った場
合、セグメントを損傷させてしまう可能性もあった。

【０００５】本発明の目的は、既設セグメントの組立状
態を正確に把握することによりセグメントの位置決め不
良をなくし、セグメントの損傷を防止することができる
セグメントの組立方法及び装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】（１）上記の目的を達成
するため、本発明は次の構成を採用する。すなわち、互
いにトンネル周方向に隣接する第１及び第２の２つの既
設セグメントに対してトンネル軸方向に隣接し、かつ前
記第１及び第２の既設セグメントの一方にトンネル軸方
向に隣接する第３の既設セグメントに対してトンネル周
方向に隣接するよう組立セグメントを粗位置決めした
後、前記組立セグメントと前記第１〜第３の既設セグメ
ントとの境界部にスリット光を照射する手順と、それぞ
れのスリット光による光切断像を撮像し、その画像デー
タに基づいて前記組立セグメントを前記第１〜第３の既
設セグメントに対して微位置決めする手順とを実行し、
前記組立セグメントを組み立てるセグメントの組立方法
において、前記スリット光を照射する手順は、前記組立
セグメントと第１の既設セグメントとの境界部の少なく
とも２ヶ所、前記組立セグメントと第２の既設セグメン
トとの境界部の少なくとも２ヶ所、前記組立セグメント
と第３の既設セグメントとの境界部の少なくとも１ヶ
所、前記第１の既設セグメントと第２の既設セグメント
との境界部の少なくとも１ヶ所にそれぞれスリット光を
照射する手順であり、前記組立セグメントを微位置決め
する手順は、前記スリット光により得られる光切断像の
画像データに基づいて前記第１の既設セグメントと第２
の既設セグメントとの相対位置・姿勢関係を求める第１
の手順と、この第１の手順で求めた第１の既設セグメン
トと第２の既設セグメントとの相対位置・姿勢関係と組
立時に記憶した第３の既設セグメントの位置・姿勢情報
とに基づいて前記組立セグメントの微位置決めのための
目標位置・姿勢を求める第２の手順と、前記スリット光
により得られる光切断像の画像データに基づいて前記組
立セグメントの位置・姿勢が前記第２の手順で求めた目
標位置・姿勢になるような補正量を求め、この補正量に
応じて前記組立セグメントを微位置決めする第３の手順
とを含む。

【０００７】以上のように構成した本発明においては、
組立セグメントと第１の既設セグメントとの境界部の少
なくとも２ヶ所、組立セグメントと第２の既設セグメン
トとの境界部の少なくとも２ヶ所、組立セグメントと第
３の既設セグメントとの境界部の少なくとも１ヶ所、第
１のセグメントと第２の既設セグメントとの境界部の少
なくとも１ヶ所にそれぞれスリット光を照射し、これら
スリット光により得られる光切断像の画像データに基づ
いて第１の既設セグメントと第２の既設セグメントとの
相対位置・姿勢関係を求めることにより、第１及び第２
の既設セグメントが段差、目開き、目閉じなどの関係に
あるかどうかが正確に把握され、組立セグメントが第１
及び第２の既設セグメントに対して理想的な姿勢で位置
決めされ、これにより、次のセグメントが組立にくくな
ったり組立不可能になることはなくなり、セグメントの
損傷を防止することができる。

【０００８】（２）上記（１）において、好ましくは、
前記第１の手順は、前記組立セグメントと第１の既設セ
グメントとの境界部の少なくとも２ヶ所、前記第１の既
設セグメントと第２の既設セグメントとの境界部の少な
くとも１ヶ所の少なくとも合計３ヶ所の光切断像の画像
データに基づいて前記第１の既設セグメントの姿勢を求
めるとともに、前記組立セグメントと第２の既設セグメ
ントとの境界部の少なくとも２ヶ所、前記第１の既設セ
グメントと第２の既設セグメントとの境界部の少なくと
も１ヶ所の少なくとも合計３ヶ所の光切断像の画像デー
タに基づいて前記第２の既設セグメントの姿勢を求める
第４の手順と、前記第１の既設セグメントと第２の既設
セグメントとの境界部の少なくとも１ヶ所の光切断像の
画像データに基づいて第１の既設セグメントと第２の既
設セグメントとの位置を求める第５の手順と、前記第４
の手順で求めた第１及び第２の既設セグメントの姿勢と
前記第５の手順で求めた第１の既設セグメントと第２の
既設セグメントとの位置とに基づいて第１の既設セグメ
ントと第２の既設セグメントとの相対位置・姿勢関係を
求める第６の手順とを含み、前記第３の手順は、前記組
立セグメントと第１の既設セグメントとの境界部の少な
くとも１ヶ所、前記組立セグメントと第２の既設セグメ
ントとの境界部の少なくとも１ヶ所、前記組立セグメン
トと第３の既設セグメントとの境界部の少なくとも１ヶ
所の少なくとも合計３ヶ所の光切断像の画像データに基
づいて前記組立セグメントの位置・姿勢が前記第２の手
順で求めた目標位置・姿勢になるような補正量を求める
手順を含む。

【０００９】（３）上記（２）において、好ましくは、
前記第４の手順は、前記各少なくとも合計３ヶ所の光切
断像の画像データから前記第１及び第２の既設セグメン
ト側の３つの光切断像の端点座標が作る面に直交する法
線ベクトルをそれぞれ求め、当該法線ベクトルの成分
を、前記組立セグメントが前記第１及び第２の既設セグ
メントに対し正確に位置決めされたと仮定したときの前
記３つの光切断像の端点座標が作る面に直交する基準法
線ベクトルの成分と比較することにより、前記第１及び
第２の既設セグメントの姿勢をそれぞれ求める手順であ
る。

【００１０】（４）また、上記の目的を達成するため、
本発明は次の構成を採用する。すなわち、互いにトンネ
ル周方向に隣接する第１及び第２の２つの既設セグメン
トに対してトンネル軸方向に隣接し、かつ前記第１及び
第２の既設セグメントの一方にトンネル軸方向に隣接す
る第３の既設セグメントに対してトンネル周方向に隣接
するよう組立セグメントを粗位置決めした後、前記組立
セグメントと前記第１〜第３の既設セグメントとの境界
部にスリット光を照射し、それぞれのスリット光による
光切断像を撮像し、その画像データに基づいて前記組立
セグメントを前記第１〜第３の既設セグメントに対して
微位置決めし、前記組立セグメントを組み立てるセグメ
ントの組立装置において、前記組立セグメントと第１の
既設セグメントとの境界部の少なくとも２ヶ所、前記組
立セグメントと第２の既設セグメントとの境界部の少な
くとも２ヶ所、前記組立セグメントと第３の既設セグメ
ントとの境界部の少なくとも１ヶ所、前記第１の既設セ
グメントと第２の既設セグメントとの境界部の少なくと
も１ヶ所にそれぞれスリット光を照射する少なくとも６
つの投光器及びこれら６つの投光器の各スリット光によ
り得られる光切断像をそれぞれ撮像する少なくとも６つ
のテレビカメラと、前記光切断像の画像データに基づい
て前記第１の既設セグメントと第２の既設セグメントと
の相対位置・姿勢関係を求める第１の演算手段と、この
第１の演算手段で求めた第１の既設セグメントと第２の
既設セグメントとの相対位置・姿勢関係と組立時に記憶
した第３の既設セグメントの位置・姿勢情報とに基づい
て前記組立セグメントの微位置決めのための目標位置・
姿勢を求める第２の演算手段と、前記光切断像の画像デ
ータに基づいて前記組立セグメントの位置・姿勢が前記
第２の演算手段で求めた目標位置・姿勢になるような補
正量を求め、この補正量に応じて前記組立セグメントを
微位置決めする微位置決め制御手段とを有する。

【００１１】以上のように構成した本発明においては、
少なくとも６つの投光器から組立セグメントと第１の既
設セグメントとの境界部の少なくとも２ヶ所、組立セグ
メントと第２の既設セグメントとの境界部の少なくとも
２ヶ所、組立セグメントと第３の既設セグメントとの境
界部の少なくとも１ヶ所、第１のセグメントと第２の既
設セグメントとの境界部の少なくとも１ヶ所にそれぞれ
スリット光を照射し、これらスリット光により得られる
光切断像を少なくとも６つのテレビカメラで撮像し、第
１の演算手段はそれら光切断像の画像データに基づいて
第１の既設セグメントと第２の既設セグメントとの相対
位置・姿勢関係を求めることにより、上述したように第
１及び第２の既設セグメントが段差、目開き、目閉じな
どの関係にあるかどうかが正確に把握され、これにより
位置決め不良をなくし、セグメントの損傷を防止するこ
とができる。

【００１２】（５）上記（４）において、好ましくは、
前記第１の演算手段は、前記組立セグメントと第１の既
設セグメントとの境界部の少なくとも２ヶ所、前記第１
の既設セグメントと第２の既設セグメントとの境界部の
少なくとも１ヶ所の少なくとも合計３ヶ所の光切断像の
画像データに基づいて前記第１の既設セグメントの姿勢
を求めるとともに、前記組立セグメントと第２の既設セ
グメントとの境界部の少なくとも２ヶ所、前記第１の既
設セグメントと第２の既設セグメントとの境界部の少な
くとも１ヶ所の少なくとも合計３ヶ所の光切断像の画像
データに基づいて前記第２の既設セグメントの姿勢を求
める姿勢演算手段と、前記第１の既設セグメントと第２
の既設セグメントとの境界部の少なくとも１ヶ所の光切
断像の画像データに基づいて第１の既設セグメントと第
２の既設セグメントとの位置を求める位置演算手段と、
前記姿勢演算手段で求めた第１及び第２の既設セグメン
トの姿勢と前記位置演算手段で求めた第１の既設セグメ
ントと第２の既設セグメントとの位置とに基づいて第１
の既設セグメントと第２の既設セグメントとの相対位置
・姿勢関係を求める相対関係演算手段とを有し、前記微
位置決め制御手段は、前記組立セグメントと第１の既設
セグメントとの境界部の少なくとも１ヶ所、前記組立セ
グメントと第２の既設セグメントとの境界部の少なくと
も１ヶ所、前記組立セグメントと第３の既設セグメント
との境界部の少なくとも１ヶ所の少なくとも合計３ヶ所
の光切断像の画像データに基づいて前記組立セグメント
の位置・姿勢が前記第２の演算手段で求めた目標位置・
姿勢になるような補正量を求める手段を有する。

【００１３】（６）上記（５）において、好ましくは、
前記姿勢演算手段は、前記各少なくとも合計３ヶ所の光
切断像の画像データから前記第１及び第２の既設セグメ
ント側の３つの光切断像の端点座標が作る面に直交する
法線ベクトルをそれぞれ求め、当該法線ベクトルの成分
を、前記組立セグメントが前記第１及び第２の既設セグ
メントに対し正確に位置決めされたと仮定したときの前
記３つの光切断像の端点座標が作る面に直交する基準法
線ベクトルの成分と比較することにより、前記第１及び
第２の既設セグメントの姿勢をそれぞれ求める手段であ
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
を参照して説明する。図１及び図２において、本実施形
態のセグメントの組立装置はエレクタ本体１２を有し、
このエレクタ本体１２は円筒状のシールド本体１１の後
部に設置されている。エレクタ本体１２は大別して、エ
レクタリング１３及び旋回モータ１６を含む旋回機構
と、吊りビーム２１及び押付ジャッキ２２を含む押し付
け機構と、横スライドフレーム２４及び横スライドジャ
ッキ２５を含む左右摺動機構と、前後スライドフレーム
２７及び前後スライドジャッキ２８を含む前後摺動機構
と、球面フレーム２９及び姿勢制御用ジャッキ３１，３
２，３３を含むピッチング、ローリング、ヨーイング等
の姿勢制御機構と、セグメント把持部３４を含むセグメ
ント把持機構とからなっている。

【００１５】エレクタリング１３は、シールド本体１１
の内周数箇所に設置された外周ガイドローラ１４及び側
面ガイドローラ１５により案内され、電気式の旋回モー
タ１６によりピニオン１７及びリングギヤ１８を介して
旋回駆動される。

【００１６】エレクタリング１３には左右に２つのアー
ム１９が取り付けられ、これらのアーム１９はガイドロ
ッド２０を介して吊りビーム２１を支持し、吊りビーム
２１とアーム１９との間には油圧式の押し付けジャッキ
２２が取り付けられ、吊りビーム２１は押し付けジャッ
キ２２の伸縮により図１に示すＺ軸方向（エレクタリン
グ１３の径方向）に移動する。

【００１７】吊りビーム２１は図２及び図３に示すよう
に、リニアベアリング２３を介して横スライドフレーム
２４を支持し、この横スライドフレーム２４と吊りビー
ム２１との間には油圧式の横スライドジャッキ２５が取
り付けられ、横スライドフレーム２４は横スライドジャ
ッキ２５の伸縮により吊りビーム２１上を図１に示すＹ
軸方向に移動する。

【００１８】横スライドフレーム２４は図１及び図３に
示すように、リニアベアリング２６を介して前後スライ
ドフレーム２７を支持し、この前後スライドフレーム２
７と横スライドフレーム２４との間には油圧式の前後ス
ライドジャッキ２８が取り付けられ、前後スライドフレ
ーム２７は前後スライドジャッキ２８の伸縮により横ス
ライドフレーム２４上を図１に示すＸ軸方向（トンネル
軸方向）に前後スライドする。

【００１９】前後スライドフレーム２７の球面ガイド部
２７ａには球面フレーム２９が組み込まれ、球面フレー
ム２９と前後スライドフレーム２７との間には２本の油
圧式の姿勢制御用ジャッキ３１，３２が取り付けられて
いる。これらの姿勢制御用ジャッキ３１，３２を同時に
伸長または収縮させると、図１及び図４に示すように球
面フレーム２９は球面中心Ｇを通りＸ軸に平行な軸の回
りに傾けられ、この動きはセグメント把持部３４のロー
リング制御に用いられる。姿勢制御用ジャッキ３１，３
２のいずれか一方を伸縮させ他方を収縮させると、図１
及び図４に示すように球面フレーム２９は球面中心Ｇを
含むＺ軸に平行な軸の回りに左右旋回させられ、この動
きはセグメント把持部３４のヨーイング制御に用いられ
る。また、球面フレーム２９とセグメント把持部３４と
の間には、図２に示すように油圧式の姿勢制御用ジャッ
キ３３が取り付けられ、球面フレーム２９は姿勢制御用
ジャッキ３３の伸縮により中心軸３０の回りに傾けら
れ、この動きはセグメント把持部３４のピッチング制御
に用いられる。

【００２０】セグメント把持部３４は球面フレーム２９
の中心軸３０に吊下げられ、エレクタ本体１２の下に配
置された組立セグメント４２のグラウト穴４３に合致す
る雄ねじが切られたねじ軸３５を備えている。また、セ
グメント把持部３４は図５に示すように、ねじ軸３５を
回転させる駆動モータ３６と、ねじ軸３５を駆動モータ
３６及び軸受ブラケット３７とともに昇降動作させる昇
降ジャッキ３８とを備えており、図示しない位置決めセ
ンサにより組立セグメント４２のグラウト穴４３にねじ
軸３５を心合せした後、そのねじ軸３５を回転させなが
ら組立セグメント４２に向かって突き出し、グラウト穴
４３へのねじ込み完了後、組立セグメント４２がセグメ
ント把持部３４の端面に当たるまでねじ軸３５を引き戻
すことにより、組立セグメント４２を把持する。

【００２１】また、エレクタ本体１２は、図示はしない
が、組立セグメント４２を後述する既設セグメント４１
に対して最終的に所定の組立位置に位置決めした後、組
立セグメント４２を既設セグメント４１に組み付けるボ
ルト締結装置を有している。

【００２２】また、本実施形態のセグメントの組立装置
は、図６及び図７に示すように、６組の投光器４４ａ，
４４ｂ，４４ｃ，４４ｄ，４４ｅ，４４ｆ及びテレビカ
メラ４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄ，４５ｅ，４５ｆ
からなる視覚センサと、カメラ切換器４８と、画像入力
装置４９と、画像メモリ５０と、画像処理装置５１と、
本体処理装置５２と、サーボ制御装置５３と、油圧制御
装置５４とを有している。

【００２３】投光器４４ａ〜４４ｆ及びテレビカメラ４
５ａ〜４５ｆは、図６で模式的に表わしているエレクタ
本体１２のセグメント把持部３４に剛体（図示せず）を
介して固定されている。したがって、投光器４４ａ〜４
４ｆ及びテレビカメラ４５ａ〜４５ｆとセグメント把持
部３４及び組立セグメント４２との相対的な位置・姿勢
は、エレクタ本体１２の動きにかかわらず組立セグメン
ト４２把持中は一定である。ここで、既設セグメント４
１は、互いにトンネル周方向に隣接する第１及び第２の
２つの既設セグメント４１ａ，４１ｂと、既設セグメン
ト４１ａに対してトンネル軸方向に隣接する第３の既設
セグメント４１ｃとを含み、組立セグメント４２はこれ
ら既設セグメント４１ａ〜４１ｃに対して位置決めされ
る。投光器４４ａ，４４ｂは組立セグメント４２と既設
セグメント４１ａとの間のトンネル周方向に沿った境界
部の２箇所、投光器４４ｃ，４４ｄは組立セグメント４
２と既設セグメント４１ｂとの間のトンネル周方向に沿
った境界部の２箇所、投光器４４ｅは既設セグメント４
１ａと既設セグメント４１ｂとの間のトンネル軸方向に
沿った境界部の１箇所、投光器４４ｆは組立セグメント
４２と既設セグメント４１ｃとの間のトンネル軸方向に
沿った境界部の１箇所にそれぞれスリット光を照射し、
これらスリット光により各セグメント上に生じたスリッ
ト光像（光切断像）Ａ−Ａ＊，Ｂ−Ｂ＊，Ｃ−Ｃ＊，Ｄ
−Ｄ＊，Ｅ−Ｅ＊，Ｆ−Ｆ＊はテレビカメラ４５ａ〜４
５ｆによりそれぞれ撮像される。

【００２４】画像入力装置４９は上記テレビカメラ４５
ａ〜４５ｆからの各画像データをカメラ切換器４８で切
り換え選択して入力し、内部の画像メモリ５０に取り込
む。画像処理装置５１は画像メモリ５０に格納された画
像データを処理してスリット光像Ａ−Ａ＊〜Ｆ−Ｆ＊の
端点座標を求める。本体制御装置５２はエレクタ本体１
２の制御装置であり、画像処理装置５１で求められた端
点座標値、事前に入力された数値データ等に基づいて位
置決め制御演算を行い、その結果を指令値（電気信号）
としてサーボ制御装置５３へ出力する。サーボ制御装置
５３は、本体制御装置５２からの指令信号に従って旋回
モータ１６を制御するとともに、電気信号を油圧信号に
変換する油圧制御装置５４を介して押付ジャッキ２２、
横スライドジャッキ２５、前後スライドジャッキ２８、
姿勢制御用ジャッキ３１，３２，３３の６軸のアクチュ
エータを制御する。

【００２５】以下、図８〜図１１により本体制御装置５
２における組立セグメント４２の位置決めの制御手順を
明かにしつつ、本実施形態のセグメントの組立方法を説
明する。本体制御装置５２での位置決め制御は、図８に
示すように、まず手順１００において粗位置決め制御を
行い、次に手順２００において微位置決め制御を行うと
いう２段階からなる。なお、本体制御装置５２には、設
計時に計算により得られた全てのセグメントの位置・姿
勢データが記憶されており、セグメントが設計通りに位
置決めされているかどうかが把握できる。また、組み立
てたセグメントの位置・姿勢データも全て記憶される。

【００２６】最初に、手順１００の粗位置決め制御の手
順を図９により説明する。まず手順１０１において、設
計時のセグメント位置・姿勢データ（以下、設計位置・
姿勢データ）もしくは既設セグメント４１の位置・姿勢
情報から組立セグメント４２が最終的に位置決めされる
であろう目標位置を予測演算し、その目標位置に基づい
て組立セグメント４２及び既設セグメント４１ａ〜４１
ｃ上のスリット光像Ａ−Ａ＊〜Ｆ−Ｆ＊がテレビカメラ
４５ａ〜４５ｆのカメラ視野に入り、かつ組立セグメン
ト４２と既設セグメント４１ａ〜４１ｃとが接触しない
位置（以下、粗位置と記す）に位置決めするようなエレ
クタ目標位置・姿勢を演算する。エレクタ目標位置・姿
勢とは、エレクタ本体１２のセグメント把持部３４の位
置・姿勢を意味している。ここで、粗位置はエレクタ本
体１２の旋回角度及び図１に示すエレクタ座標系（Ｘ，
Ｙ，Ｚ）で表される。

【００２７】続いて手順１０２において、先に求めたエ
レクタ目標位置・姿勢から旋回モータ１６、押付ジャッ
キ２２、横スライドジャッキ２５、前後スライドジャッ
キ２８、姿勢制御用ジャッキ３１，３２，３３を含む７
軸のアクチュエータの指令値を演算し、続いて手順１０
３において、そのアクチュエータ指令値をサーボ制御装
置５３へ出力し、サーボ制御装置５３が上記アクチュエ
ータを制御し終えるのを待つ。

【００２８】次に、手順２００の微位置決め制御の手順
を図１０により説明する。まず手順２０１において、画
像処理装置５１で抽出されるスリット光像Ａ−Ａ＊〜Ｆ
−Ｆ＊の端点座標を入力する。ここで、画像処理装置５
１におけるスリット光像Ａ−Ａ＊〜Ｆ−Ｆ＊の端点座標
の抽出処理を図１１を用いて説明する。

【００２９】先の粗位置決め制御終了後に、前述した６
箇所にそれぞれ投光器４４ａ〜４４ｆのスリット光を照
射し、それによって得られる組立セグメント４２及び既
設セグメント４１ａ〜４１ｃ上のスリット光像Ａ−Ａ＊
〜Ｆ−Ｆ＊をテレビカメラ４５ａ〜４５ｆで撮像する。
このとき、スリット光像Ａ−Ａ＊〜Ｆ−Ｆ＊は確実にテ
レビカメラ４５ａ〜４５ｆのカメラ視野４６ａ〜４６ｆ
に入っている。

【００３０】画像処理装置５１では、スリット光像Ａ−
Ａ＊〜Ｆ−Ｆ＊の端点座標を２次元の画像座標系（ｘ
ｖ，ｙｖ）で抽出し記憶する。図１１はスリット光が照
射された組立セグメント４２及び既設セグメント４１ａ
〜４１ｃとスリット光像との位置関係を示し、この時テ
レビカメラ４５ａ〜４５ｆに映ったカメラ画像４７ａ〜
４７ｆを拡大して示している。ここで、スリット光像Ａ
の端点座標としてｘｖ方向（隙間方向）の最小座標点ａ
（ａｘ，ａｙ）及び最大座標点ｈ（ｈｘ，ｈｙ）が抽出
され、スリット光像Ａ＊の端点座標としてｘｖ方向の最
大座標点ａ＊（ａｘ＊，ａｙ＊）及び最小座標点ｈ＊
（ｈｘ＊，ｈｙ＊）が抽出される。同様に、スリット光
像Ｂ，Ｂ＊，Ｃ，，Ｃ＊，Ｄ，Ｄ＊の端点座標として、
それぞれｂ（ｂｘ，ｂｙ）、ｉ（ｉｘ，ｉｙ）、ｂ＊
（ｂｘ＊，ｂｙ＊）、ｉ＊（ｉｘ＊，ｉｙ＊）、ｃ（ｃ
ｘ，ｃｙ）、ｊ（ｊｘ，ｊｙ）、ｃ＊（ｃｘ＊，ｃｙ
＊）、ｊ＊（ｊｘ＊，ｊｙ＊）、ｄ（ｄｘ，ｄｙ）、ｋ
（ｋｘ，ｋｙ）、ｄ＊（ｄｘ＊，ｄｙ＊）、ｋ＊（ｋｘ
＊，ｋｙ＊）が抽出される。また、スリット光像Ｅの端
点座標としてｙｖ方向（隙間方向）の最大座標点ｅ（ｅ
ｘ，ｅｙ）及び最小座標点ｌ（ｌｘ，ｌｙ）が抽出さ
れ、スリット光像Ｅ＊の端点座標としてｙｖ方向の最小
座標点ｅ＊（ｅｘ＊，ｅｙ＊）及び最大座標点ｌ＊（ｌ
ｘ＊，ｌｙ＊）が抽出される。同様にスリット光像Ｆの
端点座標としてｆ（ｆｘ，ｆｙ）、ｎ（ｎｘ，ｎｙ）、
ｆ＊（ｆｘ＊，ｆｙ＊）、ｎ＊（ｎｘ＊，ｎｙ＊）が抽
出される。

【００３１】図１０に戻り、続いて手順２０２におい
て、上記抽出端点ａ，ａ＊〜ｆ，ｆ＊の画像座標系（ｘ
ｖ，ｙｖ）での座標値を以下のようにして３次元の座標
系での座標値に変換する。まず、これらの座標値をテレ
ビカメラ４５ａ〜４５ｆの中心を原点とするセンサ中心
座標系での座標値に変換する。次に、そのセンサ中心座
標系での座標値を図１１に示すような組立セグメント４
２の中心を原点とするセグメント中心座標系（Ｘ₀，
Ｙ₀，Ｚ₀）の座標値に変換し、抽出端点ａ，ａ＊〜ｆ，
ｆ＊がセグメント中心座標系のどこに位置するかを求め
る。

【００３２】続いて手順２０３において、抽出端点ａ，
ａ＊〜ｅ，ｅ＊のセグメント中心座標系での座標値から
既設セグメント４１ａ，４１ｂの姿勢を求める。この詳
細は以下の通りである。

【００３３】既設セグメント４１ｂにおいて、図１２に
示すように、まず、抽出端点ｃ＊，ｄ＊，ｅ＊を端点Ｐ
_c ，Ｐ_d ，Ｐ_e に置き換え、その３点の作る面に直交す
る法線ベクトルＰ_cde を求める。一方、組立セグメント
４２を既設セグメント４１ｂに対して設計通りに位置決
めした状態にある時の既設セグメント４１ｂの位置・姿
勢（図１２の２点鎖線で示す）は計算上分かっているの
で、その状態でカメラ画像４７ｃ，４７ｄ，４７ｅより
求められるセグメント中心座標系での３つの端点Ｐ_c0，
Ｐ_d0，Ｐ_e0の座標も推定できる。したがって、これら３
点が作る面に直交する基準法線ベクトルＰ_cde0はあらか
じめ求められている。よって、法線ベクトルＰ_cde と基
準法線ベクトルＰ_cde0との成分を比較することにより、
既設セグメント４１ｂの姿勢が求まる。ここで、法線ベ
クトルＰ_cde から直接既設セグメント４１ｂの姿勢を求
めずに、法線ベクトルＰ_cde と基準法線ベクトルＰ_cde0
とを比較することで既設セグメント４１ｂの姿勢を求め
るようにしたのは、３つの端点Ｐ_c ，Ｐ_d ，Ｐ_e の取り
方で法線ベクトルＰ_cde が変化することを考慮したもの
である。また、上記と同様にして既設セグメント４１ａ
の姿勢も求まる。

【００３４】続いて手順２０４において、抽出端点ｅ，
ｅ＊のセグメント中心座標系での座標値から既設セグメ
ント４１ａと既設セグメント４１ｂとの位置を求める。
ここでは、既設セグメント４１ａと既設セグメント４１
ｂとの位置として、既設セグメント４１ａ，４１ｂ間の
段差（図１１に示すＺ₀方向のずれ）ΔＺ₀及び既設セグ
メント４１ａ，４１ｂ間の隙間（図１１に示すＹ₀方向
のずれ）ΔＹ₀を求める。段差ΔＺ₀及び隙間ΔＹ₀は次
式により算出される。

【００３５】 ΔＺ₀＝（ｅｘ＊−ｅｘ）・ｋｘ＝Δｘ・ｋｘ ΔＹ₀＝（ｅｙ＊−ｅｙ）・ｋｙ＝Δｙ・ｋｙｋｘ，ｋｙは画像データをｍｍ単位の数値に変換するた
めの係数である。なお、図示しないシールドジャッキの
駆動により既設セグメント４１ａ，４１ｂのトンネル軸
方向の端面はほぼ面一となるので、既設セグメント４１
ａ，４１ｂ間のＸ₀方向のずれは無いものとして処理す
る。

【００３６】続いて手順２０５において、手順２０３で
求めた既設セグメント４１ａ，４１ｂの姿勢と、手順２
０４で求めた既設セグメント４１ａと既設セグメント４
１ｂとの位置とに基づいて、図１３に示す様な既設セグ
メント４１ａと既設セグメント４１ｂとの相対的な位置
・姿勢関係を求める。図１３において、（ａ）は段差の
ある状態を示し、（ｂ）は目閉じの状態を示し、（ｃ）
は目開きの状態を示している。

【００３７】続いて手順２０６において、手順２０５で
求めた既設セグメント４１ａと既設セグメント４１ｂと
の相対位置・姿勢関係と、既設セグメント４１ｃの組立
時に記憶した既設セグメント４１ｃの位置・姿勢情報と
に基づいて、既設セグメント４１ａ〜４１ｃとボルト締
結可能で設計位置・姿勢データに最も近い組立セグメン
ト４２の目標位置・姿勢を求める。例えば既設セグメン
ト４１ａと既設セグメント４１ｂとの相対位置・姿勢関
係が段差状態にある場合は、組立セグメント４２の目標
位置・姿勢を図１４に示すような位置・姿勢とする。

【００３８】続いて手順２０７において、抽出端点ａ，
ａ＊〜ｄ，ｄ＊，ｆ，ｆ＊のセグメント中心座標系での
座標値に基づいて組立セグメント４２の位置・姿勢が手
順２０６で求めた目標位置・姿勢になるような補正量を
求める。この詳細は以下の通りである。

【００３９】すなわち、抽出端点ａ，ａ＊〜ｄ，ｄ＊，
ｆ，ｆ＊のセグメント中心座標系での座標値から組立セ
グメント４２と既設セグメント４１ａ〜４１ｃとの位置
関係を求める。

【００４０】そして、以下の位置決めパターンに応じて
組立セグメント４２の組立位置の補正量を求める。ここ
で、図１１に示すように、先に求めた組立セグメント４
２の目標位置・姿勢により既設セグメント４１ａ，４１
ｂの代表点Ｐ＊と合うべき組立セグメント４２の点をＰ
とする。まず、組立セグメント４２の目標位置・姿勢と
現在の組立セグメント４２の位置・姿勢との３軸回りの
姿勢偏差をｅδｘ，ｅδｙ，ｅδｚとすると、その姿勢
偏差ｅδｘ，ｅδｙ，ｅδｚ分だけ３軸回りの回転補正
を行い、組立セグメント４２の姿勢を修正する。既設セ
グメント４１ａ，４１ｂの代表点Ｐ＊の座標（ｘ，ｙ，
ｚ）は回転補正により数式１の座標（ｘ＊，ｙ＊，ｚ
＊）に変換される。

【００４１】

【数１】

【００４２】ここで、ＲＰＹは３軸の回転変換行列であ
る。続いて、上記姿勢修正後の既設セグメント４１ａ，
４１ｂの代表点Ｐ＊の座標と組立セグメント４２の点Ｐ
の座標とを比較する事により、３軸方向の並進補正量ｈ
ｄｘ，ｈｄｙ，ｈｄｚを導き出す。なお、ここでは組立
セグメント４２と既設セグメント４１ａ，４１ｂとの各
境界部の２箇所のスリット光像の抽出端点ａ，ａ＊〜
ｄ，ｄ＊を用いて処理を行っているが、組立セグメント
４２と既設セグメント４１ａ，４１ｂとの各境界部の１
箇所のスリット光像の抽出端点だけを用いてもよい。

【００４３】続いて手順２０８において、手順２０７で
求めた補正量を予め設定したしきい値と比較し、補正量
がしきい値以内であれば位置決め制御を終了し、補正量
がしきい値以内でなければ手順２０９に進む。手順２０
９において、先に求めた補正量を基にしてエレクタ目標
位置・姿勢を演算し、続いて手順２１０において、エレ
クタ目標位置・姿勢から旋回モータ１６、押付ジャッキ
２２、横スライドジャッキ２５、前後スライドジャッキ
２８、姿勢制御用ジャッキ３１，３２，３３を含む７軸
のアクチュエータの指令値を演算し、続いて手順２１１
において、そのアクチュエータ指令値をサーボ制御装置
５３へ出力して手順２０１に戻る。

【００４４】手順２０８で補正量がしきい値以内である
と判定されたときは位置決め制御を終了し、その後図示
しないボルト締結装置を駆動して組立セグメント４２を
既設セグメント４１に組み付ける。

【００４５】以上において、本体制御装置５２の手順２
０１〜２０５は、光切断像の画像データに基づいて第１
の既設セグメント４１ａと第２の既設セグメント４１ｂ
との相対位置・姿勢関係を求める第１の演算手段を構成
し、手順２０６は、第１の演算手段で求めた相対位置・
姿勢関係と組立時に記憶した第３の既設セグメント４１
ｃの位置・姿勢情報とに基づいて組立セグメント４２の
微位置決めのための目標位置・姿勢を求める第２の演算
手段を構成し、手順２０７〜２１１は、光切断像の画像
データに基づいて組立セグメント４２の位置・姿勢が第
２の演算手段で求めた目標位置・姿勢になるような補正
量を求め、この補正量に応じて組立セグメント４２を微
位置決めする微位置決め制御手段を構成する。

【００４６】比較として、従来の方法による組立セグメ
ントの位置決め方法を図１５〜図１７により説明する。
従来においては、図１５に示すように、まず、粗位置決
めされた組立セグメント７２と既設セグメント７１ａ〜
７１ｃとの各境界部の１箇所に投光器７４ａ，７４ｂ，
７４ｃから３本のスリット光をそれぞれ照射し、これに
より生じるスリット光像Ｒ−Ｒ＊，Ｓ−Ｓ＊，Ｔ−Ｔ＊
をそれぞれテレビカメラ７５ａ，７５ｂ，７５ｃで撮像
する。テレビカメラ７５ａ〜７５ｃからのカメラ画像７
７ａ，７７ｂ，７７ｃは図１６に示すようになり、これ
らカメラ画像７７ａ〜７７ｃから画像座標系（ｘｖ，ｙ
ｖ）でのスリット光像Ｒ−Ｒ＊〜Ｔ−Ｔ＊の端点座標ｒ
（ｒｘ，ｒｙ），ｒ＊（ｒｘ＊，ｒｙ＊），ｓ（ｓｘ，
ｓｙ），ｓ＊（ｓｘ＊，ｓｙ＊），ｔ（ｔｘ，ｔｙ），
ｔ＊（ｔｘ＊，ｔｙ＊）を求め、これらの座標値から組
立セグメント７２と既設セグメント７１ａ〜７１ｃとの
間の段差・隙間を検出する。ここで、カメラ画像７７ａ
〜７７ｃにおけるΔｘｒ，Δｘｓ，Δｙｔがセグメント
間の隙間に相当し、Δｙｒ，Δｙｓ，Δｘｔがセグメン
ト間の段差に相当する。次に、上記段差・隙間情報を基
にして組立セグメント７２の組立位置の補正量を求め、
組立セグメント７２を微位置決めする。

【００４７】上記従来の方法では、図１３に示すような
段差、目開き、目閉じといった既設セグメント７１ａ，
７１ｂの相対位置・姿勢関係は考慮せず、抽出端点での
組立セグメント７２と既設セグメント７１ａ〜７１ｃと
の間の段差・隙間がなくなるよう組立セグメント７２を
位置決めするだけなので、例えば既設セグメント７１ａ
と既設セグメント７１ｂとの相対位置・姿勢関係が段差
状態にある場合でも、図１７に示すように１通りの位置
決めしかできない。その結果、組立セグメント７２は理
想状態とはかけ離れた姿勢となり、次のセグメントが組
立にくくなったり組立不可能になったりする。また、こ
のような状態で無理に自動組立を行った場合、セグメン
トを損傷させてしまう可能性もある。

【００４８】これに対し本実施形態においては、組立セ
グメント４２と既設セグメント４１ａとの間の境界部の
２箇所、組立セグメント４２と既設セグメント４１ｂと
の間の境界部の２箇所、既設セグメント４１ａと既設セ
グメント４１ｂとの間の境界部の１箇所、組立セグメン
ト４２と既設セグメント４１ｃとの間の境界部の１箇所
にそれぞれスリット光を照射し、これらスリット光によ
る光切断像の画像データに基づいて、図１３に示すよう
な段差、目開き、目閉じといった既設セグメント４１
ａ，４１ｂの相対位置・姿勢関係を求め、この相対位置
・姿勢関係を考慮して組立セグメント４２の目標位置・
姿勢を求め、組立セグメント４２の位置・姿勢がその目
標位置・姿勢になるように微位置決めする。したがっ
て、例えば既設セグメント４１ａと既設セグメント４１
ｂとの相対位置・姿勢関係が段差状態にある場合でも、
図１４に示すように組立セグメント４２は既設セグメン
ト４１ａ，４１ｂに対して理想的な位置・姿勢になるよ
うに位置決めされ、これにより、次のセグメントが組立
にくくなったり組立不可能になることはなくなり、セグ
メントの損傷を防止することができる。

【００４９】

【発明の効果】本発明によれば、既設セグメントの組立
状態を正確に把握するので、セグメントの組立の際の位
置決め不良をなくし、セグメントの損傷を未然に防止す
る事ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態によるセグメントの組立装
置のエレクタ本体の一部を切断した正面断面図である。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。

【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。

【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線断面図である。

【図５】図１に示すセグメント把持部の詳細断面図であ
る。

【図６】図１に示すエレクタ本体に設けられた投光器及
びテレビカメラの組立セグメント及び既設セグメントに
対する位置関係、及びシステム構成を示す図である。

【図７】図６に示すシステム構成の詳細を示す図であ
る。

【図８】図６に示す本体制御装置の制御手順を示すフロ
ーチャートである。

【図９】図８に示す粗位置決め制御の手順を示すフロー
チャートである。

【図１０】図８に示す微位置決め制御の手順を示すフロ
ーチャートである。

【図１１】図６に示す６箇所のカメラ画像を示す図であ
る。

【図１２】図１０に示す手順２０３の演算方法を示す図
である。

【図１３】組立セグメントに対してトンネル軸方向に隣
接する２つの既設セグメントの相対位置・姿勢関係を示
す図である。

【図１４】図１０に示す手順２０６の組立セグメントの
目標位置・姿勢の一例を示す図である。

【図１５】従来によるセグメントの組立装置のエレクタ
本体に設けられた投光器及びテレビカメラの組立セグメ
ント及び既設セグメントに対する位置関係、及びシステ
ム構成を示す図である。

【図１６】図１５に示す３箇所のカメラ画像を示す図で
ある。

【図１７】従来の方法により位置決めされた組立セグメ
ントの状態を示す図である。

【符号の説明】

１２エレクタ本体４１，４１ａ，４１ｂ，４１ｃ既設セグメント４２組立セグメント４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄ，４４ｅ，４４ｆ投
光器４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄ，４５ｅ，４５ｆテ
レビカメラ４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄ，４６ｅ，４６ｆカ
メラ視野４７ａ，４７ｂ，４７ｃ，４７ｄ，４７ｅ，４７ｆカ
メラ画像４８カメラ切換器４９画像入力装置５０画像メモリ５１画像処理装置５２本体制御装置５３サーボ制御装置５４油圧制御装置

フロントページの続き (72)発明者森泰雄茨城県土浦市神立町650番地日立建機株式会社土浦工場内 (72)発明者多形宏毅茨城県土浦市神立町650番地日立建機株式会社土浦工場内 (72)発明者亀井健茨城県土浦市神立町650番地日立建機株式会社土浦工場内 (72)発明者平沢幸久茨城県土浦市神立町650番地日立建機株式会社土浦工場内Ｆターム(参考） 2D055 BA01 GB01 GB02 LA12 LA13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いにトンネル周方向に隣接する第１及び
第２の２つの既設セグメントに対してトンネル軸方向に
隣接し、かつ前記第１及び第２の既設セグメントの一方
にトンネル軸方向に隣接する第３の既設セグメントに対
してトンネル周方向に隣接するよう組立セグメントを粗
位置決めした後、前記組立セグメントと前記第１〜第３
の既設セグメントとの境界部にスリット光を照射する手
順と、それぞれのスリット光による光切断像を撮像し、
その画像データに基づいて前記組立セグメントを前記第
１〜第３の既設セグメントに対して微位置決めする手順
とを実行し、前記組立セグメントを組み立てるセグメン
トの組立方法において、前記スリット光を照射する手順は、前記組立セグメント
と第１の既設セグメントとの境界部の少なくとも２ヶ
所、前記組立セグメントと第２の既設セグメントとの境
界部の少なくとも２ヶ所、前記組立セグメントと第３の
既設セグメントとの境界部の少なくとも１ヶ所、前記第
１の既設セグメントと第２の既設セグメントとの境界部
の少なくとも１ヶ所にそれぞれスリット光を照射する手
順であり、前記組立セグメントを微位置決めする手順は、前記スリ
ット光により得られる光切断像の画像データに基づいて
前記第１の既設セグメントと第２の既設セグメントとの
相対位置・姿勢関係を求める第１の手順と、この第１の
手順で求めた第１の既設セグメントと第２の既設セグメ
ントとの相対位置・姿勢関係と組立時に記憶した第３の
既設セグメントの位置・姿勢情報とに基づいて前記組立
セグメントの微位置決めのための目標位置・姿勢を求め
る第２の手順と、前記スリット光により得られる光切断
像の画像データに基づいて前記組立セグメントの位置・
姿勢が前記第２の手順で求めた目標位置・姿勢になるよ
うな補正量を求め、この補正量に応じて前記組立セグメ
ントを微位置決めする第３の手順とを含むことを特徴と
するセグメントの組立方法。
【請求項２】請求項１記載のセグメントの組立方法にお
いて、前記第１の手順は、前記組立セグメントと第１の既設セ
グメントとの境界部の少なくとも２ヶ所、前記第１の既
設セグメントと第２の既設セグメントとの境界部の少な
くとも１ヶ所の少なくとも合計３ヶ所の光切断像の画像
データに基づいて前記第１の既設セグメントの姿勢を求
めるとともに、前記組立セグメントと第２の既設セグメ
ントとの境界部の少なくとも２ヶ所、前記第１の既設セ
グメントと第２の既設セグメントとの境界部の少なくと
も１ヶ所の少なくとも合計３ヶ所の光切断像の画像デー
タに基づいて前記第２の既設セグメントの姿勢を求める
第４の手順と、前記第１の既設セグメントと第２の既設
セグメントとの境界部の少なくとも１ヶ所の光切断像の
画像データに基づいて第１の既設セグメントと第２の既
設セグメントとの位置を求める第５の手順と、前記第４
の手順で求めた第１及び第２の既設セグメントの姿勢と
前記第５の手順で求めた第１の既設セグメントと第２の
既設セグメントとの位置とに基づいて第１の既設セグメ
ントと第２の既設セグメントとの相対位置・姿勢関係を
求める第６の手順とを含み、前記第３の手順は、前記組立セグメントと第１の既設セ
グメントとの境界部の少なくとも１ヶ所、前記組立セグ
メントと第２の既設セグメントとの境界部の少なくとも
１ヶ所、前記組立セグメントと第３の既設セグメントと
の境界部の少なくとも１ヶ所の少なくとも合計３ヶ所の
光切断像の画像データに基づいて前記組立セグメントの
位置・姿勢が前記第２の手順で求めた目標位置・姿勢に
なるような補正量を求める手順を含むことを特徴とする
セグメントの組立方法。
【請求項３】請求項２記載のセグメントの組立方法にお
いて、前記第４の手順は、前記各少なくとも合計３ヶ所の光切
断像の画像データから前記第１及び第２の既設セグメン
ト側の３つの光切断像の端点座標が作る面に直交する法
線ベクトルをそれぞれ求め、当該法線ベクトルの成分
を、前記組立セグメントが前記第１及び第２の既設セグ
メントに対し正確に位置決めされたと仮定したときの前
記３つの光切断像の端点座標が作る面に直交する基準法
線ベクトルの成分と比較することにより、前記第１及び
第２の既設セグメントの姿勢をそれぞれ求める手順であ
ることを特徴とするセグメントの組立方法。
【請求項４】互いにトンネル周方向に隣接する第１及び
第２の２つの既設セグメントに対してトンネル軸方向に
隣接し、かつ前記第１及び第２の既設セグメントの一方
にトンネル軸方向に隣接する第３の既設セグメントに対
してトンネル周方向に隣接するよう組立セグメントを粗
位置決めした後、前記組立セグメントと前記第１〜第３
の既設セグメントとの境界部にスリット光を照射し、そ
れぞれのスリット光による光切断像を撮像し、その画像
データに基づいて前記組立セグメントを前記第１〜第３
の既設セグメントに対して微位置決めし、前記組立セグ
メントを組み立てるセグメントの組立装置において、前記組立セグメントと第１の既設セグメントとの境界部
の少なくとも２ヶ所、前記組立セグメントと第２の既設
セグメントとの境界部の少なくとも２ヶ所、前記組立セ
グメントと第３の既設セグメントとの境界部の少なくと
も１ヶ所、前記第１の既設セグメントと第２の既設セグ
メントとの境界部の少なくとも１ヶ所にそれぞれスリッ
ト光を照射する少なくとも６つの投光器及びこれら６つ
の投光器の各スリット光により得られる光切断像をそれ
ぞれ撮像する少なくとも６つのテレビカメラと、前記光切断像の画像データに基づいて前記第１の既設セ
グメントと第２の既設セグメントとの相対位置・姿勢関
係を求める第１の演算手段と、この第１の演算手段で求めた第１の既設セグメントと第
２の既設セグメントとの相対位置・姿勢関係と組立時に
記憶した第３の既設セグメントの位置・姿勢情報とに基
づいて前記組立セグメントの微位置決めのための目標位
置・姿勢を求める第２の演算手段と、前記光切断像の画像データに基づいて前記組立セグメン
トの位置・姿勢が前記第２の演算手段で求めた目標位置
・姿勢になるような補正量を求め、この補正量に応じて
前記組立セグメントを微位置決めする微位置決め制御手
段とを有することを特徴とするセグメントの組立装置。
【請求項５】請求項４記載のセグメントの組立装置にお
いて、前記第１の演算手段は、前記組立セグメントと第１の既
設セグメントとの境界部の少なくとも２ヶ所、前記第１
の既設セグメントと第２の既設セグメントとの境界部の
少なくとも１ヶ所の少なくとも合計３ヶ所の光切断像の
画像データに基づいて前記第１の既設セグメントの姿勢
を求めるとともに、前記組立セグメントと第２の既設セ
グメントとの境界部の少なくとも２ヶ所、前記第１の既
設セグメントと第２の既設セグメントとの境界部の少な
くとも１ヶ所の少なくとも合計３ヶ所の光切断像の画像
データに基づいて前記第２の既設セグメントの姿勢を求
める姿勢演算手段と、前記第１の既設セグメントと第２
の既設セグメントとの境界部の少なくとも１ヶ所の光切
断像の画像データに基づいて第１の既設セグメントと第
２の既設セグメントとの位置を求める位置演算手段と、
前記姿勢演算手段で求めた第１及び第２の既設セグメン
トの姿勢と前記位置演算手段で求めた第１の既設セグメ
ントと第２の既設セグメントとの位置とに基づいて第１
の既設セグメントと第２の既設セグメントとの相対位置
・姿勢関係を求める相対関係演算手段とを有し、前記微位置決め制御手段は、前記組立セグメントと第１
の既設セグメントとの境界部の少なくとも１ヶ所、前記
組立セグメントと第２の既設セグメントとの境界部の少
なくとも１ヶ所、前記組立セグメントと第３の既設セグ
メントとの境界部の少なくとも１ヶ所の少なくとも合計
３ヶ所の光切断像の画像データに基づいて前記組立セグ
メントの位置・姿勢が前記第２の演算手段で求めた目標
位置・姿勢になるような補正量を求める手段を有するこ
とを特徴とするセグメントの組立装置。
【請求項６】請求項５記載のセグメントの組立装置にお
いて、前記姿勢演算手段は、前記各少なくとも合計３ヶ所の光
切断像の画像データから前記第１及び第２の既設セグメ
ント側の３つの光切断像の端点座標が作る面に直交する
法線ベクトルをそれぞれ求め、当該法線ベクトルの成分
を、前記組立セグメントが前記第１及び第２の既設セグ
メントに対し正確に位置決めされたと仮定したときの前
記３つの光切断像の端点座標が作る面に直交する基準法
線ベクトルの成分と比較することにより、前記第１及び
第２の既設セグメントの姿勢をそれぞれ求める手段であ
ることを特徴とするセグメントの組立装置。