JP2019207172A - トンネル覆工表面検査装置および検査用車両 - Google Patents
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Abstract
Description
また、台車(車両)に搭載したレーザスキャニング装置とカメラによって、トンネルの壁面を撮影し、記録するようにした表面検査装置に関する発明が提案されている(特許文献1)。
また、特許文献1に記載されている表面検査装置にあっては、台車を連続的に走行させながらの検査を行うことができないため、作業効率が悪いという課題がある。
一方、道路を走行する車両からスリット状のレーザー光を照射しながら路面の表面形状を計測する三次元形状計測装置が知られている。そこで、本発明者らは、そのような三次元形状計測装置を使用してトンネルの内壁面を検査することを検討した。
本発明の他の目的は、動画を撮影するビデオカメラを使用せずレーザー光を用いた表面形状計測器でトンネル内壁面の凹凸(三次元形状)を計測することができ、それによって精度が高い形状計測を効率良く実行することができるトンネル覆工表面検査装置および検査用車両を提供することにある。
スリット状のレーザー光を出射するレーザー出射部およびレーザー照射面の形状を光学的に取得する形状取得部を備えた複数の計測器と、前記複数の計測器のうち少なくとも一部の計測器を予め設定された格納位置から計測位置まで移動させる1又は2以上の移動機構と、前記複数の計測器および前記移動機構を収納可能な箱状の筐体と、を備えたトンネル覆工表面検査装置であって、
前記複数の計測器は、計測時に、トンネル内壁の軌道と直交する方向の所定範囲の表面形状をそれぞれ分担して計測する位置に配置可能に構成したものである。
前記第1計測器の格納位置は、該第1計測器の移動機構と前記複数の計測器のうち前記第1計測器を除くいずれかの計測器を支持する部材とが交差する位置であり、
前記いずれかの計測器は、前記第1計測器が計測位置に移動されている状態で、格納位置から計測位置へ移動可能に構成する。
前記複数の計測器のうち、トンネル内壁天井部の表面形状を計測する計測器は上下方向へ移動可能に構成され、当該計測器を昇降させる移動機構が設けられているように構成する。
前記開口部はそれぞれシャッターにより開閉可能に構成する。
かかる構成によれば、筐体(コンテナ本体)に設けられているシャッターを開くことで計測器の位置を外側へ拡張させて所望の計測位置へ移動させることができるため、筐体を分解することなく計測を実行することができるとともに、筐体の小型化が可能になる。
かかる検査用車両によれば、トンネル覆工表面検査装置を検査用車両に搭載してレール上を走行させながらトンネル内壁の表面形状を連続して計測することができる。
本発明は、レーザー光を用いた光切断法を適用したトンネル覆工表面三次元形状計測ユニット(以下、単に形状計測ユニットと称する)を、複数個放射状に並べて検査用車両に設置することでトンネル覆工表面を計測可能に構成したものである。
図1〜図3は、複数個の形状計測ユニットからなるトンネル覆工表面計測装置(以下、単に計測装置と称する)が搭載された検査用車両の一構成例を示すもので、図1は検査用車両の側面図、図2は検査用車両の後部を示す背面図、図3は検査用車両の平面図である。
さらに、コンテナ本体13の上壁には、図3に示すように、上記計測装置14に対応してパネル状のスライドシャッター13Dが一対のレール16A,16Bに沿って車両の前後方向(図の左右方向)へ移動可能に設けられている。非計測中はシャッター13A〜13Dによってコンテナ本体13に設けられている開口部が閉塞され、計測中は開口部が解放される。
このうち、図4(A),(B)には、使用する計測ユニット40の構成例と計測時のイメージが示されている。
具体的には、この計測ユニット40は、図4(B)に示すように、レーザー出射部402より被計測面に対してレーザー光をスリット状に照射し、その照射ラインLを含む円形領域Aの表面三次元形状を形状取得部(エリアセンサ)403で取得し、データ処理を行い、ラインLに沿った凹凸形状を抽出しそれをラインLと直交する方向に連続して実行することで三次元形状を生成し出力する機能を有している。
図6(A)には、上記条件下で見出した3種類の断面形状のトンネル内壁面の形状をすべて包含する計測範囲が、トンネル断面の片側半分について太線Bで示されている。なお、細線は3種類のトンネルの断面形状を示している。
図7および図8に示すように、本実施形態の計測装置14は、トンネルの右側内壁面の形状を計測するための6個の計測ユニット40(00R,01R,02R,03R,04R,05R)と、左側内壁面の形状を計測するための6個の計測ユニット40(00L,01L,02L,03L,04L,05L)とを備える。格納状態において、これらの計測ユニットのうち00R,03Rおよび00L,03Lは計測車両の中心線に近い位置に配置され、01R,02Rおよび01L,02Lは計測車両の中心線よりも計測対象の壁面に近い側に配置され、04R,05Rおよび04L,05Lは計測車両の中心線よりも計測対象の壁面から遠い側に配置されている。
一方、上記ベースプレート41の上記支持プレート46A,46Bの外側位置には、一対のユニット昇降機構47A,47Bが設けられており、このユニット昇降機構47A,47Bの上端には計測ユニット05R,05Lがそれぞれ上向き状態で固定されている。
また、コンテナ本体によって水平姿勢を保持するように固定された第1支持フレーム49が設けられ、この第1支持フレーム49の左右両端部にはユニット昇降機構50A,50Bが設けられ、このユニット昇降機構50A,50Bの上端に計測ユニット04R,04Lがそれぞれ内向き加減でかつ上を向いた状態で固定されている。
なお、上記ユニット昇降機構47A,47B、50A,50Bおよび53は、それぞれ送りネジと該送りネジに螺合された可動ナットと送りネジを回転させるモータなどによって、送りネジ方式の昇降機構として構成されている。送りネジ方式の代わりに、油圧シリンダあるいはエアシリンダを用いた移動機構として構成しても良い。
上記のように構成することにより、計測深度範囲が制限されている計測器を使用する場合においても、トンネル内壁上部まで計測を行うことができる。また、非計測時には格納位置まで降下させることで、コンテナの小型化が可能になる。
さらに、前記実施形態においては、コンテナ本体(筐体)に計測ユニットに対応した開口部およびシャッターを設けているが、開口部およびシャッターを設ける代わりに、コンテナ本体を分解可能な構成にして、計測時にはコンテナ本体を分解して計測装置全体を露出させて計測を行うようにしても良い。
11 車輪
12 台車
13 コンテナ本体
13A,13B 側面シャッター
13C 後面シャッター
13D スライドシャッター
14 計測装置
40 計測ユニット
401 ケース
402 レーザー出射部
403 形状取得部(エリアセンサ)
41 ベースプレート
42 レール
43 可動プレート
44 ユニット回動機構
45A,45B レール
46A,46B 支持プレート
47A,47B ユニット昇降機構
49 第1支持フレーム
50A,50B ユニット昇降機構
51 結合ロッド
52 第2支持フレーム
53 ユニット昇降機構
Claims (5)
- スリット状のレーザー光を出射するレーザー出射部およびレーザー照射面の形状を光学的に取得する形状取得部を備えた複数の計測器と、前記複数の計測器のうち少なくとも一部の計測器を予め設定された格納位置から計測位置まで移動させる1又は2以上の移動機構と、前記複数の計測器および前記移動機構を収納可能な箱状の筐体と、を備えたトンネル覆工表面検査装置であって、
前記複数の計測器は、計測時に、トンネル内壁の軌道と直交する方向の所定範囲の表面形状をそれぞれ分担して計測する位置に配置可能に構成されていることを特徴とするトンネル覆工表面検査装置。 - 前記移動機構の1つは、前記複数の計測器のうち最も下方の所定範囲の表面形状を計測するための第1計測器を、垂直面内で前記筐体の内側の格納位置から前記筐体の外側の所定の計測位置まで移動させる移動機構であり、
前記第1計測器の格納位置は、該第1計測器の移動機構と前記複数の計測器のうち前記第1計測器を除くいずれかの計測器を支持する部材とが交差する位置であり、
前記いずれかの計測器は、前記第1計測器が計測位置に移動されている状態で、格納位置から計測位置へ移動可能に構成されていることを特徴とする請求項1に記載のトンネル覆工表面検査装置。 - 前記複数の計測器として、トンネル内壁の一方の片側半分を計測可能な計測器群と、トンネル内壁の他方の片側半分を計測可能な計測器群と、を備え、
前記複数の計測器のうち、トンネル内壁天井部の表面形状を計測する計測器は上下方向へ移動可能に構成され、当該計測器を昇降させる移動機構が設けられていることを特徴とする請求項1又は2に記載のトンネル覆工表面検査装置。 - 前記筐体の両側面と上面および背面には、前記複数の計測器に対応して開口部がそれぞれ形成され、
前記開口部はそれぞれシャッターにより開閉可能に構成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のトンネル覆工表面検査装置。 - 請求項2〜4のいずれかに記載のトンネル覆工表面検査装置が、レール上を転動する車輪を備えた車体上に搭載されていることを特徴とする検査用車両。
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