JP2667762B2 - セグメントの組立位置決め方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、トンネル覆工用セグメ
ントを自動組立てするためのセグメント組立位置決め方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】シールド工事でセグメントの自動組立を
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ために光切断法を用いること
が提案されている（特開平３−１９９５９９）。

【０００３】これは、エレクタ上に設置された３組の投
光器とテレビカメラを用い、図８に示すように、投光器
からの３本のスリット光を所定の組立位置近傍に粗位置
決めされた組立セグメント４２と既設セグメント４１ａ
〜４１ｃのトンネル周方向に沿った境界部の２箇所とト
ンネル軸方向に沿った境界部の１箇所に照射することに
より生じたスリット光像Ａ，Ａ′，Ｂ，Ｂ′，Ｃ，Ｃ′
をそれぞれテレビカメラで撮像し、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スリット光像の
端点ａ，ａ′，ｂ，ｂ′，ｃ，ｃ′の座標値から前記３
箇所の段差・隙間を検出し、その段差・隙間情報を基に
して組立セグメント４２と既設セグメント４１ａ〜４１
ｃの相対的位置・姿勢の偏差を求め、その偏差を補正す
ることによって組立セグメント４２を所定の組立位置に
微位置決めしようとするものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、ス
リット光が照射される既設セグメントの端部に欠けがあ
った場合、組立セグメントとの間の段差の検出に及ぼす
影響について配慮されていなかった。図８のＡ，Ａ′，
Ｂ，Ｂ′，Ｃ，Ｃ′は既設セグメントに欠けのない正常
時の光切断像の例であって、同図のテレビ画像４７ａ〜
４７ｃにおけるΔｘ１，Δｘ２，Δｘ３がセグメント間
の隙間に相当し、Δｙ１，Δｙ２，Δｙ３がセグメント
間の段差に相当する。しかし、例えば既設セグメント４
１ｃの端部に図９に示すような欠け５５があった場合、
欠けの部分では、同図のテレビ画像４７ｃに示すように
光切断像Ｃ′が変形して、正常時とは異なる端点座標値
ｃ′（ｃｘ′，ｃｙ′）が検出されるため、段差Δｘ３
が見掛け上大きく算出されてしまう。このような誤った
段差・隙間情報を基にして位置・姿勢偏差と補正量を演
算し、組立セグメントの微位置決めを行うと、カメラ画
像での見掛け上の段差が大きくなった分、欠けのない部
分では組立セグメントと既設セグメントとの間に段差が
生じ、正確な位置決めができない。

【０００５】本発明の目的は、既設セグメントの端部に
欠けがあっても、欠けの影響を受けずに組立セグメント
との段差・隙間を検出し、その段差・隙間情報を用いて
組立セグメントを組立位置に正確に位置決めできるよう
にすることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、シールド掘進機内に設置されたエレクタに
より組立セグメントを所定の組立位置近傍に粗位置決め
し、その後、エレクタ上に設置した投光器から組立セグ
メントと既設セグメントのトンネル円周方向に沿った境
界部とトンネル軸方向に沿った境界部に対し、いずれか
一方の境界部に少なくとも１箇所スリット光を照射し、
いずれか他方の境界部に少なくとも２箇所スリット光を
照射し、各々のスリット光像をエレクタ上に設置したテ
レビカメラにより撮像して得られた画像データから前記
少なくとも３箇所の段差・隙間を検出し、その段差・隙
間情報を基にして組立セグメントと既設セグメントとの
位置・姿勢偏差を求め、その偏差を補正することによっ
て組立セグメントを組立位置に微位置決めするセグメン
トの組立位置決め方法において、組立セグメントを一次
粗位置決めした後、前記少なくとも３箇所の段差・隙間
を検出する前に、前記スリット光像の各々の画像データ
から既設セグメント側スリット光像の段差方向における
最大座標値と最小座標値の差を求め、その差がしきい値
以上か否かにより既設セグメント端部の欠けの有無を判
定し、既設セグメントのトンネル周方向に沿った端部に
欠けがあると判定された場合は組立セグメントをトンネ
ル周方向に所定量移動させ、また既設セグメントのトン
ネル軸方向に沿った端部に欠けがあると判定された場合
は組立セグメントをトンネル軸方向に所定量移動させる
ことにより、既設セグメントの欠けを避けて段差・隙間
を検出できる位置に組立セグメントを二次粗位置決めす
ることを特徴とする。

【０００７】

【作用】組立セグメントの一次粗位置決め後に、組立・
既設セグメントのトンネル周方向に沿った境界部とトン
ネル軸方向に沿った境界部との少なくとも３箇所にスリ
ット光を照射し、これらのスリット光像をそれぞれテレ
ビカメラで撮像して得た画像データから既設セグメント
側スリット光像の段差方向における最大座標値と最小座
標値の差を求める。もし、この最大座標値と最小座標値
の差が所定のしきい値以上であれば、欠けがあると判定
される。既設セグメントのトンネル周方向に沿った端部
に欠けがあると判定された場合は、欠けを避けて段差・
隙間を検出するために組立セグメントをトンネル周方向
に所定量移動させ、また既設セグメントのトンネル軸方
向に沿った端部に欠けがあると判定された場合は、欠け
を避けて段差・隙間を検出するために組立セグメントを
トンネル軸方向に所定量移動させる。その後、前記少な
くとも３箇所に再度スリット光を照射し、各々のスリッ
ト光像をテレビカメラで撮像して得た画像データから段
差・隙間を検出し、その段差・隙間情報を用いて組立セ
グメントの微位置決めを行う。これにより、既設セグメ
ントの端部に欠けがあっても、欠けの影響を受けずに組
立セグメントの正確な位置決めができる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面により説明す
る。

【０００９】図２〜図６に示すように、セグメント自動
組立に用いられるエレクタ本体１２は、円筒状をしたシ
ールド本体１１の後部に設置される。このエレクタ本体
１２は、大別して、旋回機構であるエレクタリング１３
と旋回モータ１６、押付機構である吊りビーム２１と押
付ジャッキ２２、左右摺動機構である横スライドフレー
ム２４と横スライドジャッキ２５、前後摺動機構である
前後スライドフレーム２７と前後スライドジャッキ２
８、ピッチング、ローリング、ヨーイング等の姿勢制御
機構である球面フレーム２９と姿勢制御用ジャッキ３
１，３２，３３およびセグメント把持部３４とからなっ
ている。

【００１０】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と側面
ガイドローラ１５により案内され、シールド本体１１に
取り付けられた旋回モータ１６によりピニオン１７とリ
ングギヤ１８を介して旋回駆動される。これに伴い、エ
レクタリング１３上に支持された以下の各部も同時に左
右旋回させられる。

【００１１】エレクタリング１３の左右のアーム１９に
ガイドロッド２０を介して支持された吊りビーム２１
は、アーム１９との間に取り付けられた押付ジャッキ２
２の伸縮によりＺ軸方向（エレクタリング１３の径方
向）に移動させられ、これに伴い吊りビーム２１上に支
持された以下の各部も同方向に移動する。

【００１２】吊りビーム２１にリニアベアリング２３を
介して支持された横スライドフレーム２４は、吊りビー
ム２１との間に取り付けられた横スライドジャッキ２５
の伸縮により吊りビーム２１上をＹ軸方向に移動させら
れ、これに伴い横スライドフレーム２４上に支持された
以下の各部も同方向に移動する。

【００１３】横スライドフレーム２４にリニアベアリン
グ２６を介して支持された前後スライドフレーム２７
は、横スライドフレーム２４との間に取り付けられた前
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Ｘ軸方向（シールド軸方向）に前後スライド
させられ、これに伴い前後スライドフレーム２７上に支
持された以下の各部も同方向に移動する。

【００１４】前後スライドフレーム２７の球面ガイド部
２７ａに組み込まれた球面フレーム２９は、前後スライ
ドフレーム２７との間に取り付けられた２本の姿勢制御
用ジャッキ３１，３２の伸縮により次のような動きをす
る。図４において、２本のジャッキ３１，３２を同時に
伸長または収縮させた場合、球面フレーム２９は球面中
心Ｇを含むＸ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。また、ジ
ャッキ３１，３２のいずれか一方を伸長させ、他方を収
縮させた場合は、球面フレーム２９は球面中心Ｇを含む
Ｚ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。

【００１５】球面フレーム２９の中心軸３０に吊り下げ
られたセグメント把持部３４は、球面フレーム２９との
間に取り付けられた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。

【００１６】セグメント把持部３４は、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に
は、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、軸受ブラケット３７と共に昇降
動作させる昇降ジャッキ３８が装備されており、図示し
ない位置決めセンサにより、エレクタ下に置かれた組立
セグメント４２のグラウト穴４３にねじ軸３５を心合わ
せした後、該ねじ軸３５を回転させながらセグメント４
２に向かって突き出し、グラウト穴４３へのねじ込み完
了後、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、セグメン
ト４２を把持する。

【００１７】エレクタ本体は以上のように構成され、組
立セグメント４２を把持して最終的に所定の組立位置に
位置決めし、図示しないボルト締結装置により既設セグ
メント４１に組み付ける機能を有している。

【００１８】図７はセグメント位置決めに用いる段差・
隙間検出手段と組立・既設セグメントとの位置関係およ
びシステム構成を示したものである。１２はエレクタ本
体を模式的に表わしている。４２は組立セグメントを、
４１ａ，４１ｂは組立セグメント４２とトンネル軸方向
に隣接する既設セグメントを、４１ｃは組立セグメント
４２とトンネル周方向に隣接する既設セグメントをそれ
ぞれ表わしている。これら組立・既設セグメント間の段
差・隙間を検出するために、３組の投光器４４ａ，４４
ｂ，４４ｃとテレビカメラ４５ａ，４５ｂ，４５ｃがエ
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。したっがって、投光器４
４ａ〜４４ｃ、テレビカメラ４５ａ〜４５ｃと把持部３
４および組立セグメント４２の相対的な位置・姿勢はエ
レクタの動きにかかわらず、把持中は一定である。投光
器４４ａ，４４ｂは組立セグメント４２と既設セグメン
ト４１ａ，４１ｂのトンネル周方向に沿った境界部の２
箇所に、投光器４４ｃは組立セグメント４２と既設セグ
メント４１ｃのトンネル軸方向に沿った境界部にそれぞ
れスリット光を照射し、各セグメント上に生じたスリッ
ト光像Ａ，Ａ′，Ｂ，Ｂ′，Ｃ，Ｃ′はテレビカメラ４
５ａ〜４５ｃによりそれぞれ撮像される。図８〜図１１
において、４６ａ〜４６ｃはテレビカメラ４５ａ〜４５
ｃのカメラ視野を、４７ａ〜４７ｃはテレビカメラ４５
ａ〜４５ｃに映ったカメラ画像を示す。

【００１９】これらテレビカメラからの画像データとカ
メラ切換器４８と画像入力装置４９を介して画像メモリ
５０に取り込まれる。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の端点座標を求め
る画像処理装置、５２は画像処理装置５１で求められた
端点座標値または事前に入力された数値データから後述
する位置決め制御演算を行い、その結果を指令値として
サーボ制御装置５３へ出力するエレクタ本体の制御装置
（以下、本体制御装置と記す）であり、サーボ制御装置
５３は、その指令に従ってエレクタ本体の旋回モータ１
６および油圧ジャッキ２２，２５，２８，３１，３２，
３３を含む７軸のアクチュエータを制御する。

【００２０】以下、組立セグメントを位置決めする制御
手順を図１および図８〜図１３を用いて説明する。

【００２１】本体制御装置５２で実行される位置決めの
制御は、大きく分けて粗位置決め制御と微位置決め制御
の２段階からなっている。

【００２２】まず、粗位置決め制御について説明する。
粗位置決め制御の詳細な手順を図１に示す。手順１０１
の一次粗位置演算では、設計時のセグメント位置・姿勢
データもしくは既設セグメントの位置・姿勢計測結果か
ら組立セグメント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、その目標位置を基にして図７に示
す組立セグメント４２および既設セグメント４１ａ〜４
１ｃ上のスリット光像Ａ，Ａ′，Ｂ，Ｂ′，Ｃ，Ｃ′が
テレビカメラ４５ａ〜４５ｃ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が
接触しないエレクタ位置・姿勢（以下、一次粗位置と記
す）を演算する。エレクタ位置・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、
把持中の組立セグメントの位置・姿勢と同じである。な
お、一次粗位置エレクタ本体の旋回角度と図２に示すエ
レクタ座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）で表わされる。

【００２３】手順１０２のアクチュエータ指令値演算
で、先に求めた一次粗位置から旋回モータ１６を含む各
アクチュエータの指令値を演算し、手順１０３のアクチ
ュエータ制御で、サーボ制御装置５３へ指令値を出力
し、サーボ制御装置５３がアクチュエータを制御し終え
るのを待つ。

【００２４】次に、手順１０４のスリット光像端点抽出
について説明する。手順１０３のアクチュエータ制御終
了、つまり一次粗位置決め終了後に、図７に示す組立セ
グメント４２と既設セグメント４１ａ，４１ｂのトンネ
ル周方向に沿った境界部の２箇所および組立セグメント
４２と既設セグメント４１ｃのトンネル軸方向に沿った
境界部の１箇所に投光器４４ａ〜４４ｃからスリット光
を照射し、各々のスリット光像Ａ，Ａ′，Ｂ，Ｂ′，
Ｃ，Ｃ′をテレビカメラ４５ａ〜４５ｃで撮像する。

【００２５】既設セグメントに欠けがない場合、手順１
０３のアクチュエータ制御が終了した状態での組立セグ
メント４２と既設セグメント４１ａ〜４１ｃの位置関係
を図８に示す。また、この状態で３台のテレビカメラ４
５ａ〜４５ｃに映ったテレビ画像４７ａ〜４７ｃを同図
が拡大して示す。

【００２６】手順１０４では、カメラ切換器４８により
テレビカメラ４５ａ〜４５ｃからの画像データを順次切
り換え選択して画像メモリ５０に取り込み、これら画像
データを画像処理装置５１で処理して、画像座標系（ｘ
ｖ，ｙｖ）でのスリット光像Ａ，Ａ′，Ｂ，Ｂ′，Ｃ，
Ｃ′の両側の端点座標を抽出し、記憶する。ここで抽出
した端点座標は、ａ（ａｘ，ａｙ），ａ′（ａｘ′，ａ
ｙ′），ｂ（ｂｘ，ｂｙ），ｂ′（ｂｘ′，ｂｙ′），
ｃ（ｃｘ，ｃｙ），ｃ′（ｃｘ′，ｃｙ′），ｄ（ｄ
ｘ，ｄｙ），ｄ′（ｄｘ′，ｄｙ′），ｅ（ｅｘ，ｅ
ｙ），ｅ′（ｅｘ′，ｅｙ′），ｆ（ｆｘ，ｆｙ），
ｆ′（ｆｘ′，ｆｙ′）と表わせる。

【００２７】手順１０５の軸方向端部欠け判定では、先
に抽出した既設セグメント４１ｃ側のスリット光像Ｃ′
の端点座標ｃ′（ｃｘ′，ｃｙ′），ｆ′（ｆｘ′，ｆ
ｙ′）を用い、スリット光像Ｃ′の段差方向（ｘｖ方
向）における最大座標値と最小座標値との差が次式を満
足するか否かにより既設セグメント４１ｃの欠けの有無
を判定する。

【００２８】

【数１】

【００２９】ここで、Δｄ２は軸方向端部欠け判定のし
きい値である。

【００３０】もし、図８に示すように既設セグメント４
１ｃのトンネル軸方向に沿った端部に欠けがなければ、
数１を満たす。そこで、数１を満たす場合は、既設セグ
メント４１ｃに欠けがないと判定する。しかし、図９に
示すように既設セグメント４１ｃのトンネル軸方向に沿
った端部に欠け５５があって、スリット光像Ｃ′の段差
方向における最大座標値ｃｘ′と最小座標値ｆｘ′との
差がしきい値Δｄ２以上であれば、数１を満たさない。
そこで、数１を満たさない場合は、既設セグメント４１
ｃに欠けがあると判定する。そして、欠けがあると判定
した場合は、手順１０６で組立セグメント４２の軸方向
移動量Δｘを設定する。より具体的に説明すると、多く
の場合、セグメントの端部の欠けの幅は２〜３ｍｍ程度
であるため、欠けがあると判定された位置から組立セグ
メント４２をトンネル軸方向に１０ｍｍ程度移動させれ
ば、欠けを避けて組立セグメント４２と既設セグメント
４１ｃとの段差・隙間を検出できる。このことから、Δ
ｘは一定値で、例えば１０ｍｍに設定される。

【００３１】次に、手順１０７の周方向端部欠け判定に
おいて、先に抽出した既設セグメント４１ａ側スリット
光像Ａ′の端点座標ａ′（ａｘ′，ａｙ′），ｄ′（ｄ
ｘ′，ｄｙ′）と既設セグメント４１ｂ側スリット光像
Ｂ′の端点座標ｂ′（ｂｘ′，ｂｙ′），ｅ′（ｅ
ｘ′，ｅｙ′）を用い、スリット光像Ａ′，Ｂ′の各々
の段差方向（ｙｖ方向）における最大座標値と最小座標
値との差が次式を満足するか否かにより既設セグメント
４１ａ，４１ｂの欠けの有無を判定する。

【００３２】

【数２】

【００３３】

【数３】

【００３４】ここで、Δｄ１は周方向端部欠け判定のし
きい値である。

【００３５】先に説明した手順１０５と同様、図８に示
すように既設セグメント４１ａ，４１ｂのトンネル周方
向に沿った端部に欠けがない場合は、数２、数３を満た
すので、欠けがないと判定する。しかし、例えば図１０
に示すように既設セグメント４１ａのトンネル周方向に
沿った端部に欠け５４があって、スリット光像Ａ′の段
差方向における最大座標値ｄｙ′と最小座標値ａｙ′と
の差がしきい値Δｄ１以上であれば、数２を満たさない
ので、欠けがあると判定する。数３を満たさない場合も
同様である。既設セグメント４１ａ，４１ｂの少なくと
も一方に欠けがあると判定された場合は、手順１０８で
組立セグメント４２の周方向移動量Δｙを設定する。Δ
ｙもΔｘと同じく一定値で、例えば１０ｍｍに設定され
る。

【００３６】手順１０９で、手順１０５，１０７の欠け
判定の結果から組立セグメントの移動の要否を判定し、
移動を必要とする場合は、手順１１０で、先に設定した
移動量Δｘ，Δｙに見合うアクチュエータ指令値を演算
する。手順１１１で、サーボ制御装置５３へ指令値を出
力し、アクチュエータを制御することにより、組立セグ
メント４２を欠けを避けた位置（二次粗位置）に移動さ
せる。移動の様子を図１１に示す。図１１は既設セグメ
ント４１ａに欠けがあった場合の例である。この例で
は、手順１０５で既設セグメントのトンネル軸方向に沿
った端部に欠けがないと判定されているので、組立セグ
メント４２をトンネル軸方向には移動させない。しか
し、手順１０７で既設セグメントのトンネル周方向に沿
った端部に欠けがあると判定され、手順１０８で周方向
移動量Δｙが設定されているので、手順１１０，１１１
では組立セグメント４２を図１１の矢印Ｄ方向にΔｙだ
け移動させる。移動後のスリット光像は同図に示すよう
になり、既設セグメント４２の欠け５４を避けて段差・
隙間を検出することが可能となる。

【００３７】手順１１１のアクチュエータ制御終了後、
手順１０４のスリット光像端点抽出を行い、手順１０
５，１０７で組立セグメントが欠けを避けた位置に移動
したことを確認して、粗位置決め制御を終了する。

【００３８】次に、組立セグメントの微位置決め制御に
ついて説明する。図１２に微位置決め制御の詳細な手順
を示す。先に説明した粗位置決め制御において、既設セ
グメントに欠けがない場合は、組立セグメントは図８に
示す位置に粗位置決めされ、また既設セグメントに欠け
があった場合でも、組立セグメントは図１１に示すよう
な欠けを避けた位置に粗位置決めされている。これらの
状態で抽出された前記３箇所のスリット光像Ａ，Ａ′，
Ｂ，Ｂ′，Ｃ，Ｃ′の端点座標ａ（ａｘ，ａｙ），ａ′
（ａｘ′，ａｙ′），ｂ（ｂｘ，ｂｙ），ｂ′（ｂ
ｘ′，ｂｙ′），ｃ（ｃｘ，ｃｙ），ｃ′（ｃｘ′，ｃ
ｙ′）を用いて、手順２０１の微位置決め用偏差検出演
算を行う。手順２０１では、これらの端点座標値から組
立・既設セグメント間の段差Δｚａ，Δｚｂ，Δｚｃと
隙間Δｘａ，Δｘｂ，Δｘｃが次式により算出される。

【００３９】

【数４】

【００４０】ここで、ｋｘ，ｋｙ，ｋｚ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。

【００４１】これらの段差・隙間を基にして組立セグメ
ント４２と既設セグメント４１ａ〜４１ｃとの位置・姿
勢偏差量を演算する。偏差量演算の簡単な例を次式に示
す。

【００４２】

【数５】

【００４３】ここで、ｅｄｘ，ｅｄｙ，ｅｄｚはそれぞ
れ図１３に示すｘ軸方向、ｙ軸方向、ｚ軸方向の位置偏
差を、ｅδｘ，ｅδｙ，ｅδｚはそれぞれｘ軸回り、ｙ
軸回り、ｚ軸回りの姿勢偏差を表わす。また、Ｌｘａ，
Ｌｘｃ，Ｌｙａ，Ｌｘｂは、図１３に示すように、組立
セグメント４２の中心（座標原点ｏ）から組立セグメン
ト上のスリット光像Ａ，Ｂ，Ｃの各端点ａ，ｂ，ｃまで
のｘ軸方向およびｙ軸方向の距離を表わしている。

【００４４】これらの偏差量から位置・姿勢の補正量ｄ
ｘ，ｄｙ，ｄｚ，δｘ，δｙ，δｚが次式により求めら
れる。

【００４５】

【数６】

【００４６】手順２０２では、先に求めた補正量をしき
い値と比較し、しきい値以内であれば、位置決め制御を
終了する。しきい値以内でなければ、手順２０３で先に
求めた補正量を基にしてエレクタの目標位置・姿勢を演
算し、手順２０４のアクチュエータ指令値演算、手順２
０５のアクチュエータ制御を経て手順２０１に戻り、手
順２０１で演算した補正量がしきい値以内になるまで手
順２０１〜２０５を繰り返す。こうして、位置・姿勢の
偏差を補正し、組立セグメントを最終的に位置決めす
る。

【００４７】

【発明の効果】本発明のセグメント組立位置決め方法
は、組立セグメントの一次粗位置決め後に、組立・既設
セグメントのトンネル周方向およびトンネル軸方向に沿
った境界部の３箇所にスリット光を照射し、各々のスリ
ット光像をテレビカメラで撮像して得た画像データから
既設セグメントの欠けの有無を判定し、欠けがあると判
定された場合、組立セグメントを欠けを避けた位置に移
動させてから、前記３箇所の段差・隙間を検出し、その
段差・隙間情報を用いて組立セグメントの微位置決めを
行うようにしたので、既設セグメントに欠けがあって
も、欠けの影響を受けずに組立セグメントの正確な位置
決めを自動的に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の主要部である粗位置決め制御の手順を
示すフローチャートである。

【図２】シールド掘進機内に設置されたエレクタの一部
切断した正面図である。

【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。

【図４】図２のＩＶ−ＩＶ断面図である。

【図５】図２のＶ−Ｖ断面図である。

【図６】図２のセグメント把持部３４の詳細断面図であ
る。

【図７】セグメント位置決めに用いる投光器、テレビカ
メラと組立・既設セグメントの位置関係およびシステム
構成の一例を示す図である。

【図８】一次粗位置決め終了した状態での組立・既設セ
グメントとスリット光像の位置関係およびテレビ画像を
示す図である（たたじ、既設セグメントに欠けがない場
合）。

【図９】一次粗位置決め終了した状態での組立・既設セ
グメントとスリット光像の位置関係およびテレビ画像を
示す図である（ただし、既設セグメントのトンネル軸方
向に沿った端部に欠けがある場合）。

【図１０】一次粗位置決め終了した状態での組立・既設
セグメントとスリット光像の位置関係およびテレビ画像
を示す図である（ただし、既設セグメントのトンネル周
方向に沿った端部に欠けがある場合）。

【図１１】図１０の状態から組立セグメントを矢印Ｄ方
向に移動させて二次粗位置決めした状態での組立・既設
セグメントとスリット光像の位置関係およびテレビ画像
を示す図である。

【図１２】微位置決め制御の手順を示すフローチャート
である。

【図１３】図１２における微位置決め用偏差検出演算の
説明図である。

【符号の説明】

１１…シールド本体、１２…エレクタ本体、４１ａ〜４
１ｃ…既設セグメント、４２…組立セグメント、４４ａ
〜４４ｃ…投光器、４５ａ〜４５ｃ…テレビカメラ、４
６ａ〜４６ｃ…カメラ視野、４７ａ〜４７ｃ…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、５４，５５…既設セグメン
トの欠け。

───────────────────────────────────────────────────── 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 小澤 肇 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 (56)参考文献 特開 平１−263509（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シールド掘進機内に設置されたエレクタ
   により組立セグメントを所定の組立位置近傍に粗位置決
   めし、その後、エレクタ上に設置した投光器から組立セ
   グメントと既設セグメントのトンネル周方向に沿った境
   界部とトンネル軸方向に沿った境界部に対し、いずれか
   一方の境界部に少なくとも１箇所スリット光を照射し、
   いずれか他方の境界部に少なくとも２箇所スリット光を
   照射し、各々のスリット光像をエレクタ上に設置したテ
   レビカメラにより撮像して得られた画像データから前記
   少なくとも３箇所の段差・隙間を検出し、その段差・隙
   間情報を基にして組立セグメントと既設セグメントとの
   位置・姿勢偏差を求め、その偏差を補正することによっ
   て組立セグメントを組立位置に微位置決めするセグメン
   トの組立位置決め方法において、組立セグメントを一次
   粗位置決めした後、前記少なくとも３箇所の段差・隙間
   を検出する前に、前記スリット光像の各々の画像データ
   から既設セグメント側スリット光像の段差方向における
   最大座標値と最小座標値の差を求めて、その差がしきい
   値以上か否かにより既設セグメント端部の欠けの有無を
   判定し、既設セグメントのトンネル周方向に沿った端部
   に欠けがあると判定された場合は組立セグメントをトン
   ネル周方向に所定量移動させ、また既設セグメントのト
   ンネル軸方向に沿った端部に欠けがあると判定された場
   合は組立セグメントをトンネル軸方向に所定量移動させ
   ることにより、既設セグメントの欠けを避けて段差・隙
   間を検出できる位置に組立セグメントを二次粗位置決め
   することを特徴とするセグメントの組立位置決め方法。