JP2685407B2 - シールドセグメントの形状計測方法及び装置 - Google Patents
シールドセグメントの形状計測方法及び装置Info
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- JP2685407B2 JP2685407B2 JP6003137A JP313794A JP2685407B2 JP 2685407 B2 JP2685407 B2 JP 2685407B2 JP 6003137 A JP6003137 A JP 6003137A JP 313794 A JP313794 A JP 313794A JP 2685407 B2 JP2685407 B2 JP 2685407B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はシールドトンネル工事に
おいてシールド内に組立てるセグメントの位置・姿勢か
らその形状を計測する方法及び装置に関する。
おいてシールド内に組立てるセグメントの位置・姿勢か
らその形状を計測する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】シールド掘進機による掘削を用いるトン
ネル構築工事では、地盤を一定距離だけ掘進する毎に、
図６に示すようにシールド掘進機１の外周壁である円筒
形のシールド・スキンプレート２の後端部の内側に掘削
後のトンネル内壁となるセグメント５を組立てる。通常
セグメント５は複数のセグメントピース６から構成さ
れ、例えば円形セグメントリングを形成する。品質管理
や次回の組立てのため今回組立てたセグメント５の三次
元形状を計測する必要があり、例えばセグメントリング
では真円度、中心軸、切羽側端面の傾斜等を計測する。
ネル構築工事では、地盤を一定距離だけ掘進する毎に、
図６に示すようにシールド掘進機１の外周壁である円筒
形のシールド・スキンプレート２の後端部の内側に掘削
後のトンネル内壁となるセグメント５を組立てる。通常
セグメント５は複数のセグメントピース６から構成さ
れ、例えば円形セグメントリングを形成する。品質管理
や次回の組立てのため今回組立てたセグメント５の三次
元形状を計測する必要があり、例えばセグメントリング
では真円度、中心軸、切羽側端面の傾斜等を計測する。
【０００３】従来セグメントリングの形状は、図６に示
すエレクタ４の先端部に距離センサ９を取付け、エレク
タ４をセグメント内面に沿って一回転させてセグメント
の内径を計測し、内径から定まるセグメント内面上の三
点以上の測定点の位置から内面形状を算出することによ
り計測していた。
すエレクタ４の先端部に距離センサ９を取付け、エレク
タ４をセグメント内面に沿って一回転させてセグメント
の内径を計測し、内径から定まるセグメント内面上の三
点以上の測定点の位置から内面形状を算出することによ
り計測していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし上記エレクタ先
端部の距離センサによる形状計測方法は、自動組立装置
で使われる機械的精度が高いエレクタの場合は十分正確
な形状が得られるが、比較的精度の低い一般的なエレク
タの場合は算出されたセグメント内面の形状が必ずしも
正確ではない問題がある。また上記方法は基本的に二次
元断面形状を求めるものであり、三次元形状を求めるた
めにはエレクタを中心軸方向に移動させて複数断面の形
状を計測する必要がある。
端部の距離センサによる形状計測方法は、自動組立装置
で使われる機械的精度が高いエレクタの場合は十分正確
な形状が得られるが、比較的精度の低い一般的なエレク
タの場合は算出されたセグメント内面の形状が必ずしも
正確ではない問題がある。また上記方法は基本的に二次
元断面形状を求めるものであり、三次元形状を求めるた
めにはエレクタを中心軸方向に移動させて複数断面の形
状を計測する必要がある。
【０００５】そこで本発明の目的は、エレクタ等の機械
的精度に依存しない高精度のシールドセグメントの形状
計測方法及び装置を提供するにある。
的精度に依存しない高精度のシールドセグメントの形状
計測方法及び装置を提供するにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者は、複数点の三
次元情報を同時に求めることができるステレオ画像法に
注目した。ステレオ画像法は、異なる位置に固定した撮
像装置の対から対象を撮影し、撮影された画像対から三
角測量の原理により対象の三次元形状を求める画像処理
方法である。図４を参照して本発明の理解に必要な限度
においてステレオ画像法を簡単に説明する。
次元情報を同時に求めることができるステレオ画像法に
注目した。ステレオ画像法は、異なる位置に固定した撮
像装置の対から対象を撮影し、撮影された画像対から三
角測量の原理により対象の三次元形状を求める画像処理
方法である。図４を参照して本発明の理解に必要な限度
においてステレオ画像法を簡単に説明する。
【０００７】図４では一対の撮像装置のレンズ11a、11
a'（図中、点で示す）を通る線をｘ軸とし、測定点Ｐを
含むxy平面における三角測量の原理を示す。レンズ11a
をxy直交座標の原点とし、両レンズの間隔をＬとする。
撮影装置の像形成面Ｉ、Ｉ'をｘ軸と平行とし、像形成
面の中心をＯ、Ｏ'とし、レンズから像形成面までの距
離をｆとする。この場合、画像対の各画像における測定
点Ｐの像がそれぞれ中心Ｏ、Ｏ'からｘ軸方向に距離
ｘa、ｘa'だけ離れた位置で検出されたとすると、測定
点Ｐの座標(ｘ，ｙ)は、図４における幾何学的関係から
次式により算出できる。
a'（図中、点で示す）を通る線をｘ軸とし、測定点Ｐを
含むxy平面における三角測量の原理を示す。レンズ11a
をxy直交座標の原点とし、両レンズの間隔をＬとする。
撮影装置の像形成面Ｉ、Ｉ'をｘ軸と平行とし、像形成
面の中心をＯ、Ｏ'とし、レンズから像形成面までの距
離をｆとする。この場合、画像対の各画像における測定
点Ｐの像がそれぞれ中心Ｏ、Ｏ'からｘ軸方向に距離
ｘa、ｘa'だけ離れた位置で検出されたとすると、測定
点Ｐの座標(ｘ，ｙ)は、図４における幾何学的関係から
次式により算出できる。
【式１】 ｘ＝ｘa・Ｌ／(ｘa−ｘa')、 ｙ＝ｆ・Ｌ／(ｘa−ｘa') ……(１)
【０００８】以上はxy平面における原理を示すが、レン
ズ11a及び11a'を含みｘ軸と直交するyz平面を考え、画
像対の測定点Ｐの像がそれぞれ中心Ｏ、Ｏ'からｚ軸方
向に距離ｚa、ｚa'だけ離れた位置で検出されたとする
と、xy平面と同様の原理を適用して測定点Ｐの座標
(ｙ，ｚ)を算出することができ、xy平面の結果と併せて
測定点Ｐの三次元座標(ｘ，ｙ，ｚ)を求めることができ
る。
ズ11a及び11a'を含みｘ軸と直交するyz平面を考え、画
像対の測定点Ｐの像がそれぞれ中心Ｏ、Ｏ'からｚ軸方
向に距離ｚa、ｚa'だけ離れた位置で検出されたとする
と、xy平面と同様の原理を適用して測定点Ｐの座標
(ｙ，ｚ)を算出することができ、xy平面の結果と併せて
測定点Ｐの三次元座標(ｘ，ｙ，ｚ)を求めることができ
る。
【０００９】図１及び図２の実施例を参照するに、本発
明のシールドセグメントの形状計測方法は、シールドセ
グメント５の所定部分に複数の測定点７を定め、シール
ド掘削機１の異なる所定位置に所定向きで固定した撮像
装置10の対により複数の測定点７を含むシールドセグメ
ント５の画像対12を撮影し、撮像装置10の所定位置と所
定向きと画像対12上の測定点７の像８の位置とから複数
の測定点７のシールド掘削機１に対する三次元位置を算
出し、複数の測定点７の三次元位置からシールドセグメ
ント５の所定部分の前記シールド掘削機１に対する位置
・姿勢を求めてなる。
明のシールドセグメントの形状計測方法は、シールドセ
グメント５の所定部分に複数の測定点７を定め、シール
ド掘削機１の異なる所定位置に所定向きで固定した撮像
装置10の対により複数の測定点７を含むシールドセグメ
ント５の画像対12を撮影し、撮像装置10の所定位置と所
定向きと画像対12上の測定点７の像８の位置とから複数
の測定点７のシールド掘削機１に対する三次元位置を算
出し、複数の測定点７の三次元位置からシールドセグメ
ント５の所定部分の前記シールド掘削機１に対する位置
・姿勢を求めてなる。
【００１０】好ましくは、シールドセグメント５を形成
するセグメントピース６に前記複数の測定点７を定め、
撮像装置10の対をシールド掘削機１のセグメント組立て
位置より切羽面側の所定位置に固定し、セグメントピー
ス６上に定めた複数の測定点７の三次元位置からセグメ
ントピース６のシールド掘削機１に対する位置・姿勢を
求める。更に好ましくは、円形セグメントの１リングを
形成する複数のセグメントピース６の各々に対応させて
少なくとも一対の撮像装置10を設け、各撮像装置10の対
により対応する各セグメントピース６の画像対を撮影
し、測定点７の三次元位置から１リングの位置・姿勢を
求める。
するセグメントピース６に前記複数の測定点７を定め、
撮像装置10の対をシールド掘削機１のセグメント組立て
位置より切羽面側の所定位置に固定し、セグメントピー
ス６上に定めた複数の測定点７の三次元位置からセグメ
ントピース６のシールド掘削機１に対する位置・姿勢を
求める。更に好ましくは、円形セグメントの１リングを
形成する複数のセグメントピース６の各々に対応させて
少なくとも一対の撮像装置10を設け、各撮像装置10の対
により対応する各セグメントピース６の画像対を撮影
し、測定点７の三次元位置から１リングの位置・姿勢を
求める。
【００１１】
【作用】シールド掘削機１の異なる位置に固定した二台
の撮像装置10からシールドセグメント５の複数の測定点
７を含む部分を撮影することにより、ステレオ画像法に
必要な画像対12を作成する。撮像装置10は光学的入力信
号を電気信号に変換する従来技術に属する装置であり、
例えばＣＣＤカメラとすることができる。図１の実施例
ではシールド掘削機１の切羽面近傍の中心軸と直交する
面上に撮像装置10の対を固定するが、撮像装置10の固定
場所及び方法は図示例に限定されず、シールド掘削機１
に対して所定の位置に所定の向きで固定すれば足りる。
の撮像装置10からシールドセグメント５の複数の測定点
７を含む部分を撮影することにより、ステレオ画像法に
必要な画像対12を作成する。撮像装置10は光学的入力信
号を電気信号に変換する従来技術に属する装置であり、
例えばＣＣＤカメラとすることができる。図１の実施例
ではシールド掘削機１の切羽面近傍の中心軸と直交する
面上に撮像装置10の対を固定するが、撮像装置10の固定
場所及び方法は図示例に限定されず、シールド掘削機１
に対して所定の位置に所定の向きで固定すれば足りる。
【００１２】撮像装置10を所定位置に固定するのは、測
定点７のシールド掘削機１に対する相対位置を求めるた
めには、図４に示すレンズの間隔Ｌ及び撮像装置10の対
の位置関係を定めることが必要だからである。撮像装置
10を所定向きに固定するのは、例えば図４に示すレンズ
11a、11a'の向きが異なる場合に距離ｆ、ｘa、ｘa'等を
同一座標系で求めるために必要だからである。
定点７のシールド掘削機１に対する相対位置を求めるた
めには、図４に示すレンズの間隔Ｌ及び撮像装置10の対
の位置関係を定めることが必要だからである。撮像装置
10を所定向きに固定するのは、例えば図４に示すレンズ
11a、11a'の向きが異なる場合に距離ｆ、ｘa、ｘa'等を
同一座標系で求めるために必要だからである。
【００１３】図２は、シールド掘削機１のセグメント組
立て位置より切羽面側に固定した撮像装置10a、10a'に
よって作成した、シールドセグメント５の一部となるセ
グメントピース６の画像対12の一例を示す。図示例で
は、セグメントピース６の角部7A〜7Eを測定点７と定
め、画像12aにおける頂点の像8a〜8eと画像12a'におけ
る頂点の像8a'〜8e'とが測定点7A〜7Eの像である。ステ
レオ画像法では画像対12における測定点７の像８の対応
付けが必要であるが、図示例のように測定点７を角部と
し、測定点の像を画像対12における頂点とすれば、頂点
以外の点を対応させる場合よりも容易である。但しステ
レオ画像法では原理的には画像対12における任意の点の
三次元座標を求めることができ、測定点７は角部に限定
されるものではない。また、図１(Ｂ)ではセグメント５
の内周面上に測定点７を定めているが、セグメント５の
トンネル長手方向端面に測定点７を定めることもでき
る。好ましくは、セグメント５の表面の複数の測定点７
に反射板又はカラーマーキングを取付けて、画像対12に
おける像８の対応付けを容易化する。
立て位置より切羽面側に固定した撮像装置10a、10a'に
よって作成した、シールドセグメント５の一部となるセ
グメントピース６の画像対12の一例を示す。図示例で
は、セグメントピース６の角部7A〜7Eを測定点７と定
め、画像12aにおける頂点の像8a〜8eと画像12a'におけ
る頂点の像8a'〜8e'とが測定点7A〜7Eの像である。ステ
レオ画像法では画像対12における測定点７の像８の対応
付けが必要であるが、図示例のように測定点７を角部と
し、測定点の像を画像対12における頂点とすれば、頂点
以外の点を対応させる場合よりも容易である。但しステ
レオ画像法では原理的には画像対12における任意の点の
三次元座標を求めることができ、測定点７は角部に限定
されるものではない。また、図１(Ｂ)ではセグメント５
の内周面上に測定点７を定めているが、セグメント５の
トンネル長手方向端面に測定点７を定めることもでき
る。好ましくは、セグメント５の表面の複数の測定点７
に反射板又はカラーマーキングを取付けて、画像対12に
おける像８の対応付けを容易化する。
【００１４】画像12aにおける像8aの位置と撮像装置10a
の向きとから図４に示すｘ軸方向の距離ｘaを求め、画
像12a'における像8a'の位置と撮像装置10a'の向きとか
ら距離ｘa'を求め、式(１)によりxy平面における測定点
7Aの座標(ｘ，ｙ)を算出する。この場合、式(１)におけ
る距離ｆは各撮像装置10に固有であり、距離ｆの信号を
画像信号と共に撮像装置10から出力させることも可能で
ある。間隔Ｌは撮像装置10の固定により定まる。同様に
像8aと像8a'のｚ軸方向の距離ｚa、ｚa'を求めて測定点
7Aのｚ座標を算出し、一方の撮像装置10a又は10a'に対
する測定点7Aの三次元座標(ｘ，ｙ，ｚ)を求める。撮像
装置10a及び10a'はシールド掘削機１に対して所定位置
に固定されるので、測定点7Aのシールド掘削機１に対す
る三次元位置が算出できる。測定点7B〜7Eの三次元位置
も同様に算出できる。
の向きとから図４に示すｘ軸方向の距離ｘaを求め、画
像12a'における像8a'の位置と撮像装置10a'の向きとか
ら距離ｘa'を求め、式(１)によりxy平面における測定点
7Aの座標(ｘ，ｙ)を算出する。この場合、式(１)におけ
る距離ｆは各撮像装置10に固有であり、距離ｆの信号を
画像信号と共に撮像装置10から出力させることも可能で
ある。間隔Ｌは撮像装置10の固定により定まる。同様に
像8aと像8a'のｚ軸方向の距離ｚa、ｚa'を求めて測定点
7Aのｚ座標を算出し、一方の撮像装置10a又は10a'に対
する測定点7Aの三次元座標(ｘ，ｙ，ｚ)を求める。撮像
装置10a及び10a'はシールド掘削機１に対して所定位置
に固定されるので、測定点7Aのシールド掘削機１に対す
る三次元位置が算出できる。測定点7B〜7Eの三次元位置
も同様に算出できる。
【００１５】少なくとも三点の座標が定まればその三点
を含む平面が定まる。図２の実施例では、例えば測定点
7A・7B・7Cの三次元位置から一平面が定まり、他の適当
な三測定点によってもそれぞれ対応する平面が求まるの
で、複数の平面に囲まれた形状が求まる。図示例の場合
の測定点７は、所定の形のセグメントピース６上の所定
位置にあるので、測定点７の三次元座標からセグメント
ピース６の位置及び姿勢が求まる。シールドセグメント
５の所定部分に定めた複数の測定点７の三次元位置が求
まる場合も、同様にしての所定部分、従ってセグメント
５の位置及び姿勢を求めることができる。このような複
数の測定点７の三次元位置からの形状及び位置・姿勢の
算出方法は従来技術に属する。測定点７の数を増やせば
精度の高い計測が行える。こうして本発明の目的である
「エレクタ等の機械的精度に依存しない高精度のシール
ドセグメントの形状計測方法及び装置」の提供が達成で
きる。
を含む平面が定まる。図２の実施例では、例えば測定点
7A・7B・7Cの三次元位置から一平面が定まり、他の適当
な三測定点によってもそれぞれ対応する平面が求まるの
で、複数の平面に囲まれた形状が求まる。図示例の場合
の測定点７は、所定の形のセグメントピース６上の所定
位置にあるので、測定点７の三次元座標からセグメント
ピース６の位置及び姿勢が求まる。シールドセグメント
５の所定部分に定めた複数の測定点７の三次元位置が求
まる場合も、同様にしての所定部分、従ってセグメント
５の位置及び姿勢を求めることができる。このような複
数の測定点７の三次元位置からの形状及び位置・姿勢の
算出方法は従来技術に属する。測定点７の数を増やせば
精度の高い計測が行える。こうして本発明の目的である
「エレクタ等の機械的精度に依存しない高精度のシール
ドセグメントの形状計測方法及び装置」の提供が達成で
きる。
【００１６】好ましくは、複数対の撮像装置10により円
形セグメントの１リングを形成する全セグメントピース
６の各々に対する画像対12を同時に撮影する。例えば図
１に示す１リング８ピースの場合は、少なくとも16台
(２台×８ピース)の撮像装置10をシールド掘削機１に固
定する。この場合、対になる二台の撮像装置10は離れた
位置に固定する必要があるが、対の異なる撮像装置10は
複数台を同一場所に固定してもよい。１リングを形成す
る全セグメントピース６の位置・姿勢から１リングの位
置・姿勢、従って三次元形状が算出できる。但し本発明
で形状を計測するセグメントピース６は円形セグメント
を形成するものに限定されない。
形セグメントの１リングを形成する全セグメントピース
６の各々に対する画像対12を同時に撮影する。例えば図
１に示す１リング８ピースの場合は、少なくとも16台
(２台×８ピース)の撮像装置10をシールド掘削機１に固
定する。この場合、対になる二台の撮像装置10は離れた
位置に固定する必要があるが、対の異なる撮像装置10は
複数台を同一場所に固定してもよい。１リングを形成す
る全セグメントピース６の位置・姿勢から１リングの位
置・姿勢、従って三次元形状が算出できる。但し本発明
で形状を計測するセグメントピース６は円形セグメント
を形成するものに限定されない。
【００１７】更に好ましくは、地表基準点（図示せず）
に対するシールド掘削機１の位置を測量し、その測量さ
れたシールド掘削機１の位置と撮像装置10のシールド掘
削機１上の固定位置とから撮像装置10の地表基準点に対
する位置を求め、測定点７の地表基準点に対する三次元
位置を算出する。通常シールドトンネル工事ではシール
ド掘削機１の位置を自動測量しているので、例えば坑内
ベンチマーク等を介して撮像装置10の地表基準点に対す
る位置を求めることができる。
に対するシールド掘削機１の位置を測量し、その測量さ
れたシールド掘削機１の位置と撮像装置10のシールド掘
削機１上の固定位置とから撮像装置10の地表基準点に対
する位置を求め、測定点７の地表基準点に対する三次元
位置を算出する。通常シールドトンネル工事ではシール
ド掘削機１の位置を自動測量しているので、例えば坑内
ベンチマーク等を介して撮像装置10の地表基準点に対す
る位置を求めることができる。
【００１８】
【実施例】図３は、セグメントピース６の表面の複数の
測定点７に反射板又はカラーマーキングを取付けた本発
明の実施例を示す。反射板やマーキングの面積は画像か
ら測定点が抽出できる大きさであれば足りるが、面積が
大きい場合でも例えば面積重心を測定点７とすれば計測
精度を高く保つことができる。図示例は４ヵ所にそれぞ
れ異なる色のマーキングを設けて測定点７としている
が、マーキングの位置及び数は図示例に限定されない。
測定点７に反射板又はカラーマーキングを取付けた本発
明の実施例を示す。反射板やマーキングの面積は画像か
ら測定点が抽出できる大きさであれば足りるが、面積が
大きい場合でも例えば面積重心を測定点７とすれば計測
精度を高く保つことができる。図示例は４ヵ所にそれぞ
れ異なる色のマーキングを設けて測定点７としている
が、マーキングの位置及び数は図示例に限定されない。
【００１９】図５は、ステレオ画像撮影装置16、画像処
理装置19及び位置・姿勢算出装置24から構成されるシー
ルドセグメントの形状計測装置の一例を示す。ステレオ
画像撮影装置16は一対以上の撮像装置10を有し、シール
ド掘削機１の異なる所定位置に所定向きで固定した撮像
装置10の対によりシールドセグメント５の所定部位の画
像対12を作成する。複数対の撮像装置10を用いる場合
は、各撮像装置10の出力画像信号が画像切替装置17に入
力され、画像切替装置17が複数の画像信号の中から画像
対12を形成する画像信号対を選択して出力する。例えば
図１の示すように16台の画像装置10を有する画像撮影装
置16から出力される16画像信号の中から同一セグメント
ピース６を写す２画像信号を選択して出力する。
理装置19及び位置・姿勢算出装置24から構成されるシー
ルドセグメントの形状計測装置の一例を示す。ステレオ
画像撮影装置16は一対以上の撮像装置10を有し、シール
ド掘削機１の異なる所定位置に所定向きで固定した撮像
装置10の対によりシールドセグメント５の所定部位の画
像対12を作成する。複数対の撮像装置10を用いる場合
は、各撮像装置10の出力画像信号が画像切替装置17に入
力され、画像切替装置17が複数の画像信号の中から画像
対12を形成する画像信号対を選択して出力する。例えば
図１の示すように16台の画像装置10を有する画像撮影装
置16から出力される16画像信号の中から同一セグメント
ピース６を写す２画像信号を選択して出力する。
【００２０】画像切替装置17の出力する画像信号対は画
像処理装置19に入力され、画像処理装置19の像検出手段
20がその画像信号からシールドセグメント５の所定位置
に定めた測定点７の像の位置、例えば表面上に取付けた
カラーマーキングの位置を検出する。また画像処理装置
19は記憶手段21を有し、シールド掘削機１に固定された
各撮像装置10の所定位置及び所定方向を記憶し、入力画
像信号対に対応する撮像装置10の所定位置及び所定方向
を求める。図４の距離ｆは、記憶手段21に記憶するか又
は撮像装置10から出力する。算出手段22において、記憶
手段21に記憶された撮像装置10の所定位置及び所定方向
と像検出手段20が検出した像の位置とからステレオ画像
法により測定点７のシールド掘削機１に対する三次元位
置を算出する。画像処理装置19は自動操作及びマニュア
ル操作が可能である。
像処理装置19に入力され、画像処理装置19の像検出手段
20がその画像信号からシールドセグメント５の所定位置
に定めた測定点７の像の位置、例えば表面上に取付けた
カラーマーキングの位置を検出する。また画像処理装置
19は記憶手段21を有し、シールド掘削機１に固定された
各撮像装置10の所定位置及び所定方向を記憶し、入力画
像信号対に対応する撮像装置10の所定位置及び所定方向
を求める。図４の距離ｆは、記憶手段21に記憶するか又
は撮像装置10から出力する。算出手段22において、記憶
手段21に記憶された撮像装置10の所定位置及び所定方向
と像検出手段20が検出した像の位置とからステレオ画像
法により測定点７のシールド掘削機１に対する三次元位
置を算出する。画像処理装置19は自動操作及びマニュア
ル操作が可能である。
【００２１】画像処理装置19は位置・姿勢算出装置24に
接続され、測定点７の三次元座標からセグメント５の所
定部分、従ってセグメント５の位置・姿勢を計算し、例
えばディスプレイ31やプリンタ32にセグメント５の形状
をリアルタイムに表示する。図示例の画像処理装置19は
測量装置28と接続され、シールド掘削機１の地表基準点
（図示せず）に対する位置を測量する。記憶手段21にお
けるシールド掘削機１上の撮像装置10の所定位置と測量
装置28が測量するシールド掘削機１の位置とから撮像装
置10の地表基準位置に対する位置を求めれば、算出手段
22により各測定点７の地表基準点に対する三次元座標が
算出できる。
接続され、測定点７の三次元座標からセグメント５の所
定部分、従ってセグメント５の位置・姿勢を計算し、例
えばディスプレイ31やプリンタ32にセグメント５の形状
をリアルタイムに表示する。図示例の画像処理装置19は
測量装置28と接続され、シールド掘削機１の地表基準点
（図示せず）に対する位置を測量する。記憶手段21にお
けるシールド掘削機１上の撮像装置10の所定位置と測量
装置28が測量するシールド掘削機１の位置とから撮像装
置10の地表基準位置に対する位置を求めれば、算出手段
22により各測定点７の地表基準点に対する三次元座標が
算出できる。
【００２２】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明のシ
ールドセグメントの形状計測方法及び装置はステレオ画
像法を用いてシールドセグメントの所定部分の測定点の
三次元座標を求めるので、次に述べる顕著な効果を奏す
る。
ールドセグメントの形状計測方法及び装置はステレオ画
像法を用いてシールドセグメントの所定部分の測定点の
三次元座標を求めるので、次に述べる顕著な効果を奏す
る。
【００２３】(イ)シールド掘削機に固定した撮像装置で
計測するので、エレクタを回転させて計測する従来技術
に比し機械的精度に関係しない高精度の計測が行える。 (ロ)一回の画像撮影でセグメントの三次元形状を求める
ことができるので、三次元形状の算出のためには複数回
の計測を必要とした従来技術に比し計測時間が短縮でき
る。 (ハ)セグメントの組立直後、掘進途中（掘進は一時中
止）、セグメントに推進圧をかけた掘進終了時、推進圧
の負荷のない次セグメント組立直前などいつでも計測を
行うことができる。 (ニ)セグメント自動組立て装置等との組合わせによりシ
ールドトンネル工事の自動化への利用が期待できる。 (ホ)従来の円形シールド工法以外にも２連又は３連とい
ったマルチフェイスシールド工法へ適用が可能である。
計測するので、エレクタを回転させて計測する従来技術
に比し機械的精度に関係しない高精度の計測が行える。 (ロ)一回の画像撮影でセグメントの三次元形状を求める
ことができるので、三次元形状の算出のためには複数回
の計測を必要とした従来技術に比し計測時間が短縮でき
る。 (ハ)セグメントの組立直後、掘進途中（掘進は一時中
止）、セグメントに推進圧をかけた掘進終了時、推進圧
の負荷のない次セグメント組立直前などいつでも計測を
行うことができる。 (ニ)セグメント自動組立て装置等との組合わせによりシ
ールドトンネル工事の自動化への利用が期待できる。 (ホ)従来の円形シールド工法以外にも２連又は３連とい
ったマルチフェイスシールド工法へ適用が可能である。
【図１】は、本発明の一実施例を示す説明図である。
【図２】は、本発明の原理を示す説明図である。
【図３】は、マーキングを取付けた本発明の実施例の説
明図である。
明図である。
【図４】は、ステレオ画像法の原理を示す説明図であ
る。
る。
【図５】は、本発明の計測装置の一実施例の説明図であ
る。
る。
【図６】は、従来のセグメント形状計測方法の説明図で
ある。
ある。
１ シールド掘削機 ２ スキンプレート ３
シールドジャッキ ４ エレクタ ５ シールドセグメント ６
セグメントピース ７ 測定点 ８ 測定点の像 ９
距離センサ 10 撮像装置 11 撮像装置のレンズ 12
画像 16 ステレオ画像撮影装置 17
画像切替手段 19 画像処理手段 20 像検出手段 21
記憶手段 22 算出手段 24 位置・姿勢算出装置 25
メモリ 28 測量装置 31 ディスプレイ 32
プリンタ。
シールドジャッキ ４ エレクタ ５ シールドセグメント ６
セグメントピース ７ 測定点 ８ 測定点の像 ９
距離センサ 10 撮像装置 11 撮像装置のレンズ 12
画像 16 ステレオ画像撮影装置 17
画像切替手段 19 画像処理手段 20 像検出手段 21
記憶手段 22 算出手段 24 位置・姿勢算出装置 25
メモリ 28 測量装置 31 ディスプレイ 32
プリンタ。
Claims (9)
- 【請求項１】 シールドセグメントの所定部分に複数の
測定点を定め、シールド掘削機の異なる所定位置に所定
向きで固定した撮像装置の対により前記複数の測定点を
含むシールドセグメントの画像対を撮影し、前記撮像装
置の所定位置と所定向きと前記画像対上の測定点の像の
位置とから前記複数の測定点のシールド掘削機に対する
三次元位置を算出し、前記複数の測定点の三次元位置か
ら前記シールド掘削機に対する前記シールドセグメント
の所定部分の位置・姿勢を求めてなるシールドセグメン
トの形状計測方法。 - 【請求項２】 請求項１の計測方法において、前記所定
部分を前記シールドセグメントを形成するセグメントピ
ースとし、前記撮像装置の対を前記シールド掘削機のセ
グメント組立て位置より切羽面側の所定位置に固定し、
前記セグメントピース上に定めた前記複数の測定点の三
次元位置から前記セグメントピースの位置・姿勢を求め
てなるシールドセグメントの形状計測方法。 - 【請求項３】 請求項２の計測方法において、円形セグ
メントの１リングを形成する各セグメントピースに対応
させて少なくとも一対の前記撮像装置を設け、前記各撮
像装置の対により対応する各セグメントピースの画像対
を撮影し、前記測定点の三次元位置から前記シールド掘
削機に対する前記１リングの位置・姿勢を求めてなるシ
ールドセグメントの形状計測方法。 - 【請求項４】 請求項２又は３の計測方法において、前
記測定点を前記セグメントピースの角部としてなるシー
ルドセグメントの形状計測方法。 - 【請求項５】 請求項１、２、３又は４の計測方法にお
いて、前記シールドセグメント表面の複数の測定点に反
射板又はカラーマーキングを取付けてなるシールドセグ
メントの形状計測方法。 - 【請求項６】 請求項１、２、３、４又は５の計測方法
において、前記シールド掘削機の地表基準点に対する位
置を測量し、前記シールド掘削機上の撮像装置の所定位
置と前記測量されたシールド掘削機の位置とから前記撮
像装置の前記地表基準点に対する位置を求め、前記測定
点の地表基準点に対する三次元位置を算出してなるシー
ルドセグメントの形状計測方法。 - 【請求項７】 複数の測定点があるシールドセグメント
の所定部分の画像対を撮影する如くシールド掘削機の異
なる所定位置に所定向きで固定される撮像装置の対；前
記画像対上の測定点の像の位置を検出する像検出手段、
前記撮像装置の所定位置及び所定向きを記憶する記憶手
段、及び前記撮像装置の所定位置と所定向きと前記像検
出手段が検出した前記測定点の像の位置とから前記複数
の測定点のシールド掘削機に対する三次元位置を算出す
る算出手段を有する画像処理装置；並びに前記複数の測
定点の三次元位置から前記シールド掘削機に対する前記
シールドセグメントの所定部分の位置・姿勢を求める位
置・姿勢算出装置を備えてなるシールドセグメントの形
状計測装置。 - 【請求項８】 請求項７の計測装置において、前記シー
ルドセグメントの複数の所定部分の画像対を撮影する如
くシールド掘削機に固定される前記撮像装置の複数の
対、及び前記各撮像装置の対を選択的に前記画像処理装
置に接続する画像切替手段を備えてなるシールドセグメ
ントの形状計測装置。 - 【請求項９】 請求項７の計測装置において、前記シー
ルド掘削機の地表基準点に対する位置を測量する測量装
置を前記画像処理装置に接続し、前記記憶手段の所定位
置と前記測量装置の出力信号とから前記撮像装置の地表
基準位置に対する位置を求め、前記算出手段により前記
測定点の地表基準点に対する三次元位置を算出してなる
シールドセグメントの形状計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6003137A JP2685407B2 (ja) | 1994-01-17 | 1994-01-17 | シールドセグメントの形状計測方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6003137A JP2685407B2 (ja) | 1994-01-17 | 1994-01-17 | シールドセグメントの形状計測方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07208094A JPH07208094A (ja) | 1995-08-08 |
| JP2685407B2 true JP2685407B2 (ja) | 1997-12-03 |
Family
ID=11548972
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6003137A Expired - Fee Related JP2685407B2 (ja) | 1994-01-17 | 1994-01-17 | シールドセグメントの形状計測方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2685407B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7180163B2 (ja) * | 2018-07-19 | 2022-11-30 | 株式会社大林組 | 真円度計測装置 |
-
1994
- 1994-01-17 JP JP6003137A patent/JP2685407B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07208094A (ja) | 1995-08-08 |
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|---|---|---|---|
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