JP2851971B2 - Segment assembly positioning method - Google Patents

Segment assembly positioning method

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JP2851971B2
JP2851971B2 JP4127346A JP12734692A JP2851971B2 JP 2851971 B2 JP2851971 B2 JP 2851971B2 JP 4127346 A JP4127346 A JP 4127346A JP 12734692 A JP12734692 A JP 12734692A JP 2851971 B2 JP2851971 B2 JP 2851971B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[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の組立位置決め
方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a segment assembling method for automatically assembling a tunnel lining segment.

【0002】[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)。
2. Description of the Related Art It has been proposed to use a light cutting method to position an assembled segment in accordance with the position and posture of an existing segment when performing automatic assembly of segments in shield work (Japanese Patent Laid-Open No. 3-199999). .

【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10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41
a〜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〜
41cの相対的な位置・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。
[0003] This is. As shown in FIG. 10, three slit light beams from the light projector and an existing segment 41 are roughly positioned near a predetermined assembly position by using three sets of light projectors and a television camera installed on the elector.
The slit light images A, A ', B, B', C, and C generated by irradiating two points on the boundary part along the tunnel circumferential direction and one point on the boundary part along the tunnel axis direction of a to 41c.
C ′ is picked up by a television camera, and the coordinate values of the end points a, a ′, b, b ′, c, c ′ of each slit light image obtained by processing the image data from these television cameras are used to calculate the 3 The step / gap of the location is detected, and based on the step / gap information, the assembly segment 42 and the existing segments 41a-41
The deviation of the relative position / posture 41c is determined, and the deviation is corrected to finely position the assembly segment 42 at a predetermined assembly position.

【0004】[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組立セグメントの端部に欠けがあ
った場合、既設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10のA,
A′,B,B′,C,C′は組立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、同図のカメラ画像4
7a〜47cにおけるΔx1,Δx2,Δy3がセグメ
ント間の隙間に相当し、Δy1,Δy2,Δx3がセグ
メント間の段差に相当する。しかし、例えば組立セグメ
ント42に図11、図12に示すような欠け54があっ
た場合、欠けの部分では、同図のカメラ画像47aに示
すようにスリット光像Aが変形して、正常時とは異なる
端点座標値a(ax,ay)が検出されるため、段差Δ
y1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
差が生じて、正確な位置決めができない。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。
In the above-mentioned prior art, no consideration was given to the influence on the detection of the step between the existing segment and the end of the assembly segment to be irradiated with the slit light when the end of the assembly segment was chipped. . A of FIG.
A ', B, B', C, C 'are examples of normal light section images without any missing in the assembly segment.
Δx1, Δx2, Δy3 in 7a to 47c correspond to gaps between segments, and Δy1, Δy2, Δx3 correspond to steps between segments. However, for example, when the assembly segment 42 has a notch 54 as shown in FIGS. 11 and 12, the slit light image A is deformed as shown in the camera image 47 a of FIG. Is different from the step value Δ because a different end point coordinate value a (ax, ay) is detected.
y1 is calculated to be large apparently. When the position / posture deviation and the correction amount are calculated based on such erroneous step / gap information and fine positioning of the assembly segment is performed, the apparent step in the camera image is increased, so that there is no missing part. In the part, a step is generated between the assembly segment and the existing segment, and accurate positioning cannot be performed. Also, if automatic assembly is forcibly performed in such a state, the segments may be damaged.

【0005】本発明の目的は、組立セグメントの端部に
ある程度の欠けがあっても、欠けの影響を受けずに既設
セグメントとの段差・隙間を検出し、その段差・隙間情
報を基に組立セグメントを既設セグメントの位置・姿勢
に合わせて自動的に位置決めすることができ、もし欠け
が大きすぎて段差検出不能な場合には、自動位置決めを
停止させて位置決め不良やセグメントの損傷を未然に防
止できるセグメントの組立位置決め方法を提供すること
にある。
An object of the present invention is to detect a step / gap with an existing segment without being affected by the chipping even if the end of the assembly segment has a certain degree of chipping, and to assemble based on the step / gap information. Segments can be automatically positioned according to the position and orientation of existing segments.If the chip is too large to detect a step, automatic positioning is stopped to prevent positioning errors and segment damage. It is an object of the present invention to provide a method for assembling and positioning segments.

【0006】[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
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
て組立セグメントの組立位置への微位置決めを自動的に
行うセグメントの組立位置決め方法において、組立セグ
メントの粗位置決め後、前記3箇所の段差・隙間を検出
する前に、組立セグメントの欠けの程度を判定するた
め、前記スリット光像の各々の画像データから組立セグ
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
最小座標値との差を求め、その差を下限設定値および上
限設定値と比較して、下限設定値未満であれば、組立セ
グメントの欠けを無視して既設セグメント側スリット光
像の隙間方向最大座標点と組立セグメント側スリット光
像の隙間方向最小座標点の各座標値を用いてこれらセグ
メント間の段差・隙間を算出し、また下限設定値以上、
上限設定値未満であれば、既設セグメント側スリット光
像の隙間方向最大座標点と組立セグメント側スリット光
像の隙間方向最大座標点の各座標値を用いてこれらセグ
メント間の段差を、既設セグメント側スリット光像の隙
間方向最大座標点と組立セグメント側スリット光像の隙
間方向最小座標点の各座標値を用いてこれらセグメント
間の隙間をそれぞれ算出し、もし前記3箇所のうちの1
箇所でも組立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との差が上限設定値以上で
あれば、その箇所での段差検出は不能と見なして、段差
・隙間情報に基づく位置・姿勢偏差の演算および偏差の
補正を停止させることを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the present invention provides an erector installed in a shield machine and roughly positions an assembly segment near a predetermined assembly position. A TV camera that irradiates slit light to two points on the boundary between the assembled segment and the existing segment along the tunnel circumferential direction and one point on the boundary along the tunnel axis direction, and sets each slit light image on the erector. The three steps and gaps are detected from the image data obtained by imaging by the
In a segment assembling positioning method for automatically determining the position / posture deviation between the assembly segment and the existing segment based on the gap information and finely positioning the assembly segment to the assembly position by correcting the deviation, After the coarse positioning, before detecting the three steps and gaps, the maximum coordinate in the direction of the step of the slit light image of the assembly segment side from the image data of each of the slit light images to determine the degree of chipping of the assembly segment. The difference between the value and the minimum coordinate value is obtained, and the difference is compared with the lower limit set value and the upper limit set value. Using the coordinate values of the maximum coordinate point in the direction and the minimum coordinate point in the gap direction of the slit light image on the assembly segment side, steps and gaps between these segments Calculates and lower limit set value or more,
If it is less than the upper limit set value, the step between these segments is determined using the respective coordinate values of the gap direction maximum coordinate point of the existing segment side slit light image and the gap direction maximum coordinate point of the assembly segment side slit light image, and the existing segment side is used. The gap between these segments is calculated using the coordinate values of the maximum coordinate point in the gap direction of the slit light image and the minimum coordinate point in the gap direction of the slit light image on the assembly segment side.
If the difference between the maximum coordinate value and the minimum coordinate value in the step direction of the assembly segment side slit light image at the location is equal to or larger than the upper limit set value, it is considered that step detection at the location is impossible, and the position based on the step / gap information is used. -It is characterized in that the calculation of the posture deviation and the correction of the deviation are stopped.

【0007】また、本発明は、組立セグメントの粗位置
決め後、前記3箇所の段差・隙間を検出する前に、組立
セグメントの欠けの程度を判定するため、前記スリット
光像の各々の画像データから組立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との差
を求め、その差を設定値と比較して、設定値未満であれ
ば、既設セグメント側スリット光像の隙間方向最大座標
点と組立セグメント側スリット光像の隙間方向最大座標
点の各座標値を用いてこれらセグメント間の段差を、既
設セグメント側スリット光像の最大座標点と組立セグメ
ント側スリット光像の隙間方向最小座標点の各座標値を
用いてこれらセグメント間の隙間をそれぞれ算出し、も
し前記3箇所のうちの1箇所でも組立セグメント側スリ
ット光像の段差方向における最大座標値と最小座標値と
の差が設定値以上であれば、その箇所での段差検出は不
能と見なして、段差・隙間情報に基づく位置・姿勢偏差
の演算および偏差の補正を停止させることを特徴とす
る。
Further, according to the present invention, after the rough positioning of the assembly segment and before detecting the three steps or gaps, the degree of chipping of the assembly segment is determined based on each image data of the slit light image. Obtain the difference between the maximum coordinate value and the minimum coordinate value in the step direction of the assembling segment side slit light image, compare the difference with the set value, and if less than the set value, the maximum in the gap direction of the existing segment side slit light image. Using the respective coordinate values of the coordinate point and the maximum coordinate point in the gap direction of the assembly segment side slit light image, the step between these segments is reduced to the maximum coordinate point of the existing segment side slit light image and the minimum gap direction of the assembly segment side slit light image. The gaps between these segments are calculated using the coordinate values of the coordinate points, respectively, and if any one of the three places, the step direction of the slit light image on the assembly segment side is calculated. If the difference between the maximum coordinate value and the minimum coordinate value is equal to or larger than the set value, it is considered that the step can not be detected at that point, and the calculation of the position / posture deviation based on the step / gap information and the correction of the deviation are stopped. It is characterized by the following.

【0008】[0008]

【作用】組立セグメントの粗位置決め後に、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
の2箇所とトンネル軸方向に沿った境界部の1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
で撮像して得られた画像データから組立セグメント側ス
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
との差を求める。このとき、スリット光が照射された組
立セグメントの端部に欠けがあれば、前記段差方向最大
座標値と最小座標値との差が正常時より大きくなる。し
かし、組立セグメントに欠けがある場合、すべて段差検
出不能とするのではなく、前記段差方向最大座標値と最
小座標値との差が許容範囲内であれば、既設セグメント
側スリット光像の隙間方向最大座標点と組立セグメント
側スリット光像の隙間方向最大座標点の各座標値を用い
てこれらセグメント間の段差を算出し、既設セグメント
側スリット光像の隙間方向最大座標点と組立セグメント
側スリット光像の隙間方向最小座標点の各座標値を用い
てこれらセグメント間の隙間を算出することにより、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、組立セグメントを組
立位置に自動位置決めすることを可能にし、前記段差方
向最大座標値と最小座標値との差が許容範囲を越える場
合のみ段差検出不能と見なして、自動位置決めを停止さ
せる。
After rough positioning of the assembling segment, slit light is radiated to two portions of the boundary between the assembled segment and the existing segment along the circumferential direction of the tunnel and one portion of the boundary along the axial direction of the tunnel. The difference between the maximum coordinate value and the minimum coordinate value in the step direction of the slit light image on the assembly segment side is obtained from image data obtained by capturing the image with a television camera. At this time, if there is a chip at the end of the assembly segment irradiated with the slit light, the difference between the maximum coordinate value and the minimum coordinate value in the step direction becomes larger than in the normal state. However, if the assembly segment has a chip, not all the steps can be detected.If the difference between the maximum coordinate value and the minimum coordinate value in the step direction is within an allowable range, the gap direction of the existing segment side slit light image Using the respective coordinate values of the maximum coordinate point and the gap direction maximum coordinate point of the assembly segment side slit light image, a step between these segments is calculated, and the gap direction maximum coordinate point of the existing segment side slit light image and the assembly segment side slit light are calculated. By calculating the gap between these segments using each coordinate value of the minimum coordinate point in the gap direction of the image, the position / posture deviation between the assembly segment and the existing segment is obtained based on the step / gap information, and the assembly segment is calculated. Can be automatically positioned at the assembly position, and the step is detected only when the difference between the maximum coordinate value and the minimum coordinate value in the step direction exceeds an allowable range. It is regarded as the ability to stop the automatic positioning.

【0009】[0009]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面により説明す
る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0010】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。
As shown in FIGS. 2 to 6, an erector main body 12 used for automatic segment assembly is installed at a rear portion of a shield main body 11 having a cylindrical shape. The erector body 12 is roughly divided into an erector ring 13 serving as a turning mechanism.
And a swing motor 16, a suspension beam 21 and a pressing jack 22 as a pressing mechanism, a horizontal slide frame 24 and a horizontal slide jack 25 as a left and right sliding mechanism, a front and rear slide frame 27 and a front and rear slide jack 2 as a front and rear sliding mechanism.
8. Spherical frame 29 as attitude control mechanism for pitching, rolling, yawing, etc., and attitude control jack 3
1, 32, 33 and a segment gripper 34.

【0011】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。
The electric ring 13 is provided on the shield body 11.
Is guided by an outer guide roller 14 and a side guide roller 15 installed at several locations on the inner circumference of the vehicle, and is turned by a turning motor 16 mounted on the shield body 11 via a pinion 17 and a ring gear 18. Along with this, the following components supported on the electoring ring 13 are simultaneously turned left and right.

【0012】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。
A suspension beam 21 supported on left and right arms 19 of the electoring ring 13 via guide rods 20
Is the pressing jack 2 attached between the arm 19 and
2 is moved in the Z-axis direction (radial direction of the electoring ring 13) by extension and contraction, and accordingly, the following parts supported on the suspension beam 21 also move in the same direction.

【0013】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。
A horizontal slide frame 24 supported by the suspension beam 21 via a linear bearing 23 includes a horizontal slide jack 25 mounted between the suspension beam 21 and the suspension frame 21.
Is moved in the Y-axis direction on the suspension beam 21 by the expansion and contraction of the suspension, and accordingly, the following components supported on the horizontal slide frame 24 also move in the same direction.

【0014】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。
A front-rear slide frame 27 supported on a horizontal slide frame 24 via a linear bearing 26
Is moved back and forth on the horizontal slide frame 24 in the X-axis direction (shield axis direction) by expansion and contraction of a front and rear slide jack 28 attached to the horizontal slide frame 24, and accordingly, supported on the front and rear slide frame 27. The following parts moved also move in the same direction.

【0015】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。
The spherical frame 29 incorporated in the spherical guide portion 27a of the front and rear slide frame 27 moves as follows due to the expansion and contraction of the two attitude control jacks 31 and 32 attached to the front and rear slide frame 27. do. In FIG. 4, when the two jacks 31 and 32 are extended or contracted at the same time, the spherical frame 29 is tilted around the X axis including the spherical center G, and this movement is used for rolling control of the segment gripper 34. . When one of the jacks 31 and 32 is extended and the other is contracted, the spherical frame 29 is turned left and right around the Z axis including the spherical center G, and this movement is caused by the yawing of the segment gripper 34. Used for control.

【0016】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。
The segment holding portion 34 hung on the central axis 30 of the spherical frame 29 is tilted around the central axis 30 by expansion and contraction of an attitude control jack 33 attached to the spherical frame 29, and this movement is performed. Are used for pitching control of the segment gripper 34.

【0017】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。
The segment gripper 34 has an externally threaded screw shaft 35 that matches the grout hole 43 of the assembly segment 42. The segment gripping portion 34 is equipped with a drive motor 36 for rotating the screw shaft 35, and a lifting jack 38 for raising and lowering the screw shaft 35 together with the drive motor 36 and the bearing bracket 37. After the screw shaft 35 is centered on the grout hole 43 of the assembly segment 42 placed under the erector, the segment 4 is rotated while the screw shaft 35 is rotated.
2, and after the screwing into the grout hole 43 is completed, the segment 42 is gripped by pulling back the screw shaft 35 until the segment 42 hits the end face of the segment gripping portion 34.

【0018】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。
The erector main body is configured as described above, and has a function of gripping the assembly segment 42 and finally positioning it at a predetermined assembly position, and assembling the existing segment 41 with a bolt fastening device (not shown).

【0019】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。したがって、投光器44
a〜44c、テレビカメラ45a〜45cと把持部34
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45
a〜45cによりそれぞれ撮像される。図10〜図12
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。
FIG. 7 shows a step / step used for segment positioning.
3 shows a positional relationship between a gap detecting unit and an assembled / existing segment and a system configuration. Numeral 12 schematically shows the erector main body. 42 is an assembly segment,
41a and 41b represent existing segments adjacent to the assembly segment 42 in the tunnel axial direction, and 41c represents existing segments adjacent to the assembly segment 42 in the tunnel circumferential direction. In order to detect a step / gap between these assembled / existing segments, three sets of projectors 44a, 44
b, 44c and the television cameras 45a, 45b, 45c are fixed to the segment holding portion 34 of the erector main body 12 via a rigid body (not shown). Therefore, the floodlight 44
a to 44c, the television cameras 45a to 45c, and the grip 34
The relative position / posture of the assembly segment 42 is constant during gripping, regardless of the movement of the erector. The light emitters 44a and 44b are slit at two positions along the boundary between the assembly segment 42 and the existing segments 41a and 41b along the tunnel circumferential direction, and the light projector 44c is positioned at the boundary between the assembly segment 42 and the existing segment 41c along the tunnel axis direction. Light is irradiated, and slit light images A, A ', B, B', C and C 'generated on each segment are displayed on a television camera 45.
Images are respectively taken by a to 45c. 10 to 12
, 46a to 46c are television cameras 45a to 45
c is the camera field of view, and 47a to 47c are the TV cameras 45.
The camera images reflected on a to 45c are shown.

【0020】これらテレビカメラからの画像データはカ
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着
(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。
Image data from these television cameras is taken into an image memory 50 via a camera switch 48 and an image input device 49. Reference numeral 51 denotes an image processing apparatus for processing image data stored in the image memory 50 to obtain end point coordinates of the slit light image. Reference numeral 52 denotes an end point coordinate value obtained by the image processing apparatus 51 or numerical value data input in advance. The control mounting of the erector main body (hereinafter referred to as the main body controller) which outputs the result to the servo controller 53 as a command value by performing the positioning control calculation, and the servo controller 53 turns the erector main body according to the command. Motor 1
6 and hydraulic jacks 22, 25, 28, 31, 32,
The actuator controls seven axes including 33.

【0021】以下、組立セグメントを位置決めするため
の制御手順を図1および図8〜図13を用いて説明す
る。
Hereinafter, a control procedure for positioning the assembly segment will be described with reference to FIG. 1 and FIGS.

【0022】本体制御装置52で実行される位置決め制
御は、図8に示すように、大きく分けて粗位置決め制御
100と微位置決め制御200の2段階からなる。
As shown in FIG. 8, the positioning control executed by the main body controller 52 is roughly divided into two stages, a coarse positioning control 100 and a fine positioning control 200.

【0023】まず、手順100の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9に示
す。手順101の粗位置演算では、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〜41c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、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、粗位置は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。
First, the coarse positioning control in step 100 will be described. FIG. 9 shows a detailed procedure of the coarse positioning control. In the rough position calculation in step 101, a target position where the assembly segment will be finally positioned is predicted and calculated from the segment position / posture data at the time of design or the position / posture measurement result of the existing segment, and based on the target position. The slit light images A, A ', B, B', on the assembly segment 42 and the existing segments 41a to 41c shown in FIG.
C, C 'enter the field of view of the television cameras 45a to 45c, and the assembly segment 42 and the existing segment 41a
Calculate the erector position / posture (to be referred to as a coarse position hereinafter) that does not come into contact with .about.41c. The position / posture of the erector means the position / posture of the segment gripper 34 of the erector main body 12, and is the same as the position / posture of the assembly segment being gripped. The coarse position is represented by the turning angle of the erector body and the erector coordinate system (X, Y, Z) shown in FIG.

【0024】手順102のアクチュエータ指令値演算
で、先に求めた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。
In the actuator command value calculation in step 102, the command value of each actuator including the swing motor 16 is calculated from the coarse position obtained previously, and the command value is output to the servo controller 53 by the actuator control in step 103. Wait for the servo controller 53 to finish controlling the actuator.

【0025】次に、手順200の微位置決め制御につい
て説明する。微位置決め制御の詳細な手順を図1に示
す。先の粗位置決め制御終了後に、図7に示す組立セグ
メント42と既設セグメント41a〜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箇所に投光器44a〜44cからのスリッ
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。
Next, the fine positioning control in step 200 will be described. FIG. 1 shows a detailed procedure of the fine positioning control. After the above-described rough positioning control is completed, the projectors 44a to 44c are respectively provided at two places of a boundary along the tunnel circumferential direction of the assembly segment 42 and the existing segments 41a to 41c shown in FIG. From each other, and the slit light images A, A ', B,
B ', C and C' are imaged by the television cameras 45a to 45c.

【0026】スリット光が照射された組立セグメントの
端部に欠けがない場合の組立セグメント42、既設セグ
メント41a〜41cとスリット光像の位置関係を図1
0に示し、このとき3台のテレビカメラ45a〜45c
に映ったカメラ画像47a〜47cを同図に拡大して示
す。また、スリット光が照射された組立セグメントの端
部に欠けがある場合の組立セグメント42、既設セグメ
ント41a〜41cとスリット光像の位置関係を図1
1、図12に示し、このとき3台のテレビカメラ45a
〜45cに映ったカメラ画像47a〜47cを同図に拡
大して示す。
FIG. 1 shows the positional relationship between the assembling segment 42, the existing segments 41a to 41c and the slit light image when the end of the assembling segment irradiated with the slit light is not chipped.
0, and at this time three television cameras 45a to 45c
The camera images 47a to 47c shown in FIG. FIG. 1 shows the positional relationship between the assembly segment 42, the existing segments 41a to 41c, and the slit light image when the end of the assembly segment irradiated with the slit light has a chip.
1, shown in FIG. 12, at this time three television cameras 45a
Camera images 47a to 47c shown in FIGS.

【0027】手順201のスリット光像端点抽出では、
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着51で処理
して、画像座標系(xv,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,a
y),a′(ax′,ay′),b(bx,by),
b′(bx′,by′),c(cx,cy),c′(c
x′,cy′),d(dx,dy),d′(dx´,d
y′),e(ex,ey),e′(ex′,ey′),
f(fx,fy),f′(fx′,fy′)と表わせ
る。
In the slit light image end point extraction in step 201,
The image data from the television cameras 45a to 45c are sequentially switched and selected by the camera switch 48 and are taken into the image memory 50. These image data are processed by the image processing attachment 51, and the slit light in the image coordinate system (xv, yv) is obtained. Image A,
Extract the end point coordinates on both sides of A ', B, B', C, C ',
Remember. The extracted end point coordinates are a (ax, a
y), a '(ax', ay '), b (bx, by),
b '(bx', by '), c (cx, cy), c' (c
x ', cy'), d (dx, dy), d '(dx', d
y '), e (ex, ey), e' (ex ', ey'),
f (fx, fy) and f '(fx', fy ').

【0028】手順202,203で、先に抽出した組立
セグメント側スリット光像A,B,Cの端点座標を用い
て組立セグメント42の欠けの程度を判定する。いま、
組立セグメント側スリット光像の一つAに注目すると、
手順202では、端点座標a(ax,ay),d(d
x,dy)からスリット光像A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を求め、その差
が次式を満たすか否かにより組立セグメント42の欠け
の有無を判定する。
In steps 202 and 203, the degree of chipping of the assembly segment 42 is determined using the end point coordinates of the assembly segment side slit light images A, B and C extracted earlier. Now
Focusing on one of the assembly segment side slit light images A,
In step 202, the end point coordinates a (ax, ay), d (d
x, dy) to the step direction of the slit light image A (yv direction)
, The difference between the maximum coordinate value and the minimum coordinate value is determined, and the presence or absence of chipping of the assembly segment 42 is determined based on whether the difference satisfies the following equation.

【0029】[0029]

【数1】 (Equation 1)

【0030】ただし、Δd11は下限設定値である。Here, Δd11 is a lower limit set value.

【0031】もし、図10に示すように、スリット光が
照射された組立セグメント42の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、欠け
がないと判定する。しかし、スリット光が照射された組
立セグメント42の端部に図11,図12に示すような
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との差が下限設定値Δ
d11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、欠けがあると判定する。欠けがあ
ると判定した場合は、手順203で、スリット光像Aの
段差方向における最大座標値と最小座標値との差が次の
いずれの式を満たすかにより、欠けの大きさが許容範囲
内か否かを判定する。
As shown in FIG. 10, if there is no chip at the end of the assembly segment 42 to which the slit light has been irradiated, Equation 1 is satisfied. Therefore, when Equation 1 is satisfied, it is determined that there is no chipping. However, there is a notch 54 as shown in FIGS. 11 and 12 at the end of the assembly segment 42 irradiated with the slit light, and the difference between the maximum coordinate value dy and the minimum coordinate value ay in the step direction of the slit light image A is obtained. Is the lower limit set value Δ
If d11 or more, Equation 1 is not satisfied. Therefore, Equation 1
Is not satisfied, it is determined that there is a chip. If it is determined that there is a chipping, the size of the chipping is within an allowable range in step 203, depending on which of the following equations the difference between the maximum coordinate value and the minimum coordinate value in the step direction of the slit light image A satisfies. It is determined whether or not.

【0032】[0032]

【数2】 (Equation 2)

【0033】[0033]

【数3】 (Equation 3)

【0034】ただし、Δd12は上限設定値である。Here, Δd12 is an upper limit set value.

【0035】ここで、数2を満たす場合は、欠けの大き
さが許容範囲内と判定し、数1、数2を満たさず、数3
のみ満たす場合は、欠けが大きすぎると判定する。図1
1は前者の例を示し、図12は後者の例を示す。
Here, when Equation 2 is satisfied, it is determined that the size of the chip is within the allowable range, and Equations 1 and 2 are not satisfied.
If only the condition is satisfied, it is determined that the chipping is too large. FIG.
1 shows the former example, and FIG. 12 shows the latter example.

【0036】次に、手順204,205の段差・隙間算
出について説明する。図10のように組立セグメントに
欠けがないと判定された場合は、手順204で、通常の
ように既設セグメント側スリット光像A′の隙間方向
(xv方向)最大座標点である端点a′の座標値と組立
セグメント側スリット光像Aの隙間方向最小座標点であ
る端点aの座標値を用いて既設セグメント41a、組立
セグメント42間の段差・隙間を算出する。これを式で
表わせば次のようになる。
Next, the steps / gap calculation in steps 204 and 205 will be described. When it is determined that there is no chip in the assembly segment as shown in FIG. 10, in a step 204, the end point a 'which is the maximum coordinate point in the gap direction (xv direction) of the existing segment side slit light image A' as usual. The step / gap between the existing segment 41a and the assembly segment 42 is calculated using the coordinate value and the coordinate value of the end point a which is the minimum coordinate point in the gap direction of the assembly segment side slit light image A. This can be expressed by the following equation.

【0037】[0037]

【数4】 (Equation 4)

【0038】ただし、k1,k2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。
Here, k1 and k2 are coefficients for converting image data into numerical values in mm units.

【0039】組立セグメントに欠けがある場合は、数4
で段差を算出すると、正常時とは異なった値となる。し
かし、図11のように組立セグメントの欠けの大きさが
許容範囲内であれば、組立セグメント側スリット光像A
の隙間方向最大座標点である端点dの座標値は欠けのな
い場合と合っている。そこで、手順205では、段差は
既設セグメント側スリット光像A′の隙間方向最大座標
点である端点a′の座標値と組立セグメント側スリット
光像Aの隙間方向最大座標点である端点dの座標値を用
いて算出し、隙間は既設セグメント側スリット光像A′
の隙間方向最大座標点である端点a′の座標値と組立セ
グメント側スリット光像Aの隙間方向最小座標点である
端点aの座標値を用いて算出する。こうすることによっ
て、欠けの影響を受けずに段差・隙間が求められる。こ
れを式で表わせば次のようになる。
If the assembly segment is missing, Equation 4
When the step is calculated by using, the value is different from that in the normal state. However, as shown in FIG. 11, if the size of the chip of the assembly segment is within the allowable range, the assembly segment side slit light image A
The coordinate value of the end point d which is the maximum coordinate point in the gap direction is suitable for the case where there is no chipping. Therefore, in step 205, the step is represented by the coordinate value of the end point a 'which is the maximum coordinate point in the gap direction of the existing segment side slit light image A' and the coordinate of the end point d which is the maximum coordinate point in the gap direction of the assembly segment side slit light image A. The gap is calculated using the values of the existing segment side slit light image A ′.
Is calculated using the coordinate value of the end point a ′ which is the maximum coordinate point in the gap direction and the coordinate value of the end point a which is the minimum coordinate point in the gap direction of the assembly segment side slit light image A. In this way, a step and a gap can be obtained without being affected by chipping. This can be expressed by the following equation.

【0040】[0040]

【数5】 (Equation 5)

【0041】図12のように組立セグメントの欠けが大
きすぎると判定された場合は、組立セグメント側スリッ
ト光像Aの隙間方向最大座標点である端点dの座標値も
正常時と合わないため、数5で段差を算出しても、正常
時とは大きく異なったものとなる。そこで、手順206
で段差検出不能信号を出力し、その後の偏差量演算およ
び偏差の補正を停止させる。
As shown in FIG. 12, when it is determined that the missing of the assembly segment is too large, the coordinate value of the end point d which is the maximum coordinate point in the gap direction of the slit light image A on the assembly segment side does not match the normal state. Even if the step is calculated by Equation 5, it is greatly different from the normal state. Therefore, step 206
To output a signal indicating that a level difference cannot be detected, and thereafter, the calculation of the deviation amount and the correction of the deviation are stopped.

【0042】以上の手順202から206まではテレビ
カメラ45aからの画像データについて説明したが、他
のテレビカメラ45b,45cからの画像データについ
ても同様の判定、処理を行う。
Although the above-described procedures 202 to 206 have been described with respect to the image data from the television camera 45a, the same determination and processing are performed for the image data from the other television cameras 45b and 45c.

【0043】テレビカメラ45a〜45cからの画像デ
ータすべてについて段差・隙間が求められた場合は、こ
れらの段差・隙間情報を基にして、手順207で組立セ
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。組立セグメント42と既設セ
グメント41a〜41cとの段差をΔza,Δzb,Δ
zc、隙間をΔxa,Δxb,Δycとすると、偏差量
は、例えば次式により求められる。
When the steps and gaps are obtained for all the image data from the television cameras 45a to 45c, the positions of the assembly segment 42 and the existing segments 41a to 41c are determined in step 207 based on the step and gap information.・ Calculate the posture deviation. The steps between the assembly segment 42 and the existing segments 41a to 41c are represented by Δza, Δzb, Δ
Assuming that zc and the gaps are Δxa, Δxb, and Δyc, the deviation amount can be obtained by the following equation, for example.

【0044】[0044]

【数6】 (Equation 6)

【0045】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,Lyb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。
Here, edx, edy, and edz are positional deviations in the x-axis direction, y-axis direction, and z-axis direction shown in FIG. 13, respectively, and eδx, eδy, and eδz are around the x-axis, respectively.
Represents the attitude deviation around the axis and around the z-axis. Also, Lxa,
As shown in FIG. 13, Lxc, Lya, and Lyb are in the x-axis direction from the center (coordinate origin o) of the assembly segment 42 to the respective end points a, b, and c of the slit light images A, B, and C on the assembly segment. And the distance in the y-axis direction.

【0046】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。
From these deviation amounts, the position / posture correction amount d
x, dy, dz, δx, δy, δz are obtained by the following equations.

【0047】[0047]

【数7】 (Equation 7)

【0048】手順208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209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210のアクチュエータ指令値演算、手順
211のアクチュエータ制御を経て手順201に戻り、
手順207で演算した補正量がしきい値以内になるまで
手順201〜211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。
In step 208, the previously obtained correction amount is compared with a threshold value, and if it is within the threshold value, the positioning control is terminated. If it is not within the threshold value, in step 209, the target position / posture of the erector is calculated based on the previously obtained correction amount, and the actuator command value is calculated in step 210, the actuator control is performed in step 211, and the procedure proceeds to step 201. return,
Steps 201 to 211 are repeated until the correction amount calculated in step 207 falls within the threshold value. In this way, the deviation of the position / posture is corrected, and the assembly segment is finally positioned.

【0049】なお、手順206で段差検出不能信号が出
力された場合は、オペレータがスケールなどを用いてセ
グメント間の段差・隙間を実測し、その測定値を本体制
御装置52に入力して手順207の偏差量演算を実行さ
せるか、またはテレビカメラによる組立・既設セグメン
トの境界部の画像を観察しながらエレクタ本体をマニュ
アル操作することによって、セグメントの組立を続行で
きる。
If a signal indicating that a level difference cannot be detected is output in step 206, the operator measures the level difference and gap between the segments using a scale or the like, and inputs the measured value to the main body control unit 52 to enter step 207. , Or by manually operating the erector body while observing the image of the boundary of the assembled / existing segment with a television camera, the assembly of the segment can be continued.

【0050】本実施例では、組立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との差
が下限設定値未満の場合と下限設定値以上、上限設定値
未満の場合とを区別して、前者の場合は数4により、後
者の場合は数5により段差・隙間を算出するものとした
が、このような区別をしないで、前記段差方向最大座標
値と最小座標値との差が上限設定値未満の場合は、すべ
て数5により段差・隙間を算出するようにしてもよい。
In this embodiment, the difference between the maximum coordinate value and the minimum coordinate value in the step direction of the slit light image on the assembly segment side is smaller than the lower limit set value, and the difference is larger than the lower limit set value and smaller than the upper limit set value. Separately, the step / gap is calculated by Equation 4 in the former case and by Equation 5 in the latter case. However, without making such a distinction, the difference between the maximum coordinate value and the minimum coordinate value in the step direction is calculated. If the value is less than the upper limit set value, the step / gap may be calculated using Equation 5.

【0051】[0051]

【発明の効果】本発明によれば、組立セグメントの端部
にある程度の欠けがあっても、欠けの影響を受けずに、
光切断法による画像データから組立セグメントと既設セ
グメントとの境界部の段差・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を組立可能な位置に
自動的に位置決めすることができ、もし欠けが大きすぎ
て段差検出不能と判定した場合は位置決め制御を停止さ
せて、位置決め不良やセグメントの損傷を未然に防止す
ることができる。
According to the present invention, even if there is some chipping at the end of the assembly segment, the chip is not affected by the chipping,
Detects steps and gaps at the boundary between the assembly segment and the existing segment from image data obtained by the light section method,
Based on the gap information, the assembly segment can be automatically positioned at a position where it can be assembled.If it is determined that the step is too large to detect the level difference, the positioning control is stopped and positioning errors or segment damage may occur. Can be prevented beforehand.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の主要部である組立セグメントの微位置
決め制御の詳細な手順を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a detailed procedure of fine positioning control of an assembly segment which is a main part of the present invention.

【図2】セグメント自動組立に用いるエレクタ本体の一
部切断した正面図である。
FIG. 2 is a partially cutaway front view of an erector main body used for automatic segment assembly.

【図3】図2のIII−III断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along the line III-III of FIG. 2;

【図4】図2のIV−IV断面図である。FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV of FIG. 2;

【図5】図2のV−V断面図である。FIG. 5 is a sectional view taken along line VV of FIG. 2;

【図6】図2のセグメント把持部34の詳細断面図であ
る。
FIG. 6 is a detailed cross-sectional view of the segment grip portion 34 of FIG.

【図7】セグメントの位置決めに用いる投光器、テレビ
カメラと組立セグメント、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。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a projector, a television camera, an assembly segment, a positional relationship between an existing segment, and a system configuration used for positioning a segment.

【図8】本体制御装置52の大まかな制御手順を示す図
である。
FIG. 8 is a diagram showing a rough control procedure of the main body control device 52;

【図9】粗位置決め制御の詳細な手順を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a detailed procedure of coarse positioning control.

【図10】粗位置決め制御終了後の組立・既設セグメン
トとスリット光像の位置関係および3箇所のカメラ画像
を示す図である(ただし、組立セグメントに欠けがない
場合)。
FIG. 10 is a diagram showing a positional relationship between an assembled / existing segment and a slit optical image after completion of coarse positioning control, and three camera images (provided that there is no missing in the assembled segment).

【図11】粗位置決め制御終了後の組立・既設セグメン
トとスリット光像の位置関係および3箇所のカメラ画像
を示す図である(ただし、組立セグメントの欠けの大き
さが許容範囲内の場合)。
FIG. 11 is a diagram showing a positional relationship between an assembled / existing segment and a slit optical image after completion of coarse positioning control, and three camera images (provided that the size of a chipped assembly segment is within an allowable range).

【図12】粗位置決め制御終了後の組立・既設セグメン
トとスリット光像の位置関係および3箇所のカメラ画像
を示す図である(ただし、組立セグメントの欠けが大き
すぎる場合)。
FIG. 12 is a diagram showing a positional relationship between an assembled / existing segment and a slit light image after completion of coarse positioning control, and three camera images (provided that the missing of an assembled segment is too large).

【図13】図1の位置・姿勢偏差量演算の説明図であ
る。
FIG. 13 is an explanatory diagram of the position / posture deviation amount calculation of FIG. 1;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

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…組立セグメントの欠
け。
11 ... Shield body, 12 ... Electa body, 41a-4
1c: Existing segment, 42: Assembly segment, 44a
To 44c: Floodlight, 45a to 45c: TV camera, 4
6a to 46c: camera field of view, 47a to 47c: camera image, 48: camera switcher, 49: image input device, 50:
Image memory, 51: Image processing device, 52: Main body control device, 53: Servo control device, 54: Lack of assembly segment.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 筒井 真作 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 東海林 宏明 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 高野 文哉 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 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) E21D 11/40────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Masasaku Tsutsui 650, Kandate-cho, Tsuchiura-shi, Ibaraki Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. (72) Inventor Fumiya Takano 650 Kandate-cho, Tsuchiura-shi, Ibaraki Pref. Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. Tsuchiura Plant (58) Fields investigated (Int.Cl. 6 , DB name) E21D 11/40

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【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
界部の2箇所とトンネル軸方向に沿った境界部の1箇所
に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の組立位置への微位置決めを自動
的に行うセグメントの組立位置決めの方法において、組
立セグメントの粗位置決め後、前記3箇所の段差・隙間
を検出する前に、組立セグメントの欠けの程度を判定す
るため、前記スリット光像の各々の画像データから組立
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
値と最小座標値との差を求め、その差を下限設定値およ
び上限設定値と比較して、下限設定値未満であれば、組
立セグメントの欠けを無視して既設セグメント側スリッ
ト光像の隙間方向最大座標点と組立セグメント側スリッ
ト光像の隙間方向最小座標点の各座標値を用いてこれら
セグメント間の段差・隙間を算出し、また下限設定値以
上、上限設定値未満であれば、既設セグメント側スリッ
ト光像の隙間方向最大座標点と組立セグメント側スリッ
ト光像の隙間方向最大座標点の各座標値を用いてこれら
セグメント間の段差を、既設セグメント側スリット光像
の隙間方向最大座標点と組立セグメント側スリット光像
の隙間方向最小座標点の各座標値を用いてこれらセグメ
ント間の隙間をそれぞれ算出し、もし前記3箇所のうち
の1箇所でも組立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との差が上限設定値以
上であれば、その箇所での段差検出は不能と見なして、
段差・隙間情報に基づく位置・姿勢偏差の演算および偏
差の補正を停止させることを特徴とするセグメントの組
立位置決め方法。
1. An assembly segment is roughly positioned near a predetermined assembly position by an erector installed in a shield machine, and thereafter, a boundary portion along a tunnel circumferential direction of the assembly segment and an existing segment from a projector installed on the erector. Are irradiated with slit light at two places of the above and one of the boundaries along the tunnel axis direction, and the three steps are obtained from image data obtained by imaging each slit light image by a television camera installed on an erector.・ Detects gaps, finds position / posture deviations between the assembly segment and existing segments based on the step / gap information, and automatically performs fine positioning of the assembly segment to the assembly position by correcting the deviation. In the method for assembling and positioning a segment, after the rough positioning of the assembling segment and before detecting the three steps / gap, In order to determine the degree of chipping of the vertical segment, the difference between the maximum coordinate value and the minimum coordinate value in the step direction of the assembly segment side slit light image is obtained from each image data of the slit light image, and the difference is set to the lower limit setting value. Compared with the upper limit set value, if less than the lower limit set value, the gap coordinate maximum coordinate point of the existing segment side slit light image and the gap direction minimum coordinate point of the assembly segment side slit light image ignoring chipping of the assembly segment. The step / gap between these segments is calculated using the coordinate values of the above. If the difference is equal to or more than the lower limit set value and less than the upper limit set value, the maximum coordinate point in the gap direction of the existing segment side slit light image and the assembly segment side slit light Using the respective coordinate values of the maximum coordinate point in the gap direction of the image, the step between these segments is calculated using the maximum coordinate point in the gap direction of the existing segment side slit light image and the assembly segment. The gap between these segments is calculated using the respective coordinate values of the minimum coordinate point in the gap direction of the side slit light image, and the maximum coordinate value in the step direction of the assembly segment side slit light image even in one of the three places. If the difference between the minimum coordinate value and the minimum coordinate value is equal to or larger than the upper limit set value, it is considered that step detection at that location is impossible, and
A method of assembling and positioning a segment, wherein calculation of a position / posture deviation based on step / gap information and correction of the deviation are stopped.
【請求項2】 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
界部の2箇所とトンネル軸方向に沿った境界部の1箇所
に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の組立位置への微位置決めを自動
的に行うセグメントの組立位置決め方法において、組立
セグメントの粗位置決め後、前記3箇所の段差・隙間を
検出する前に、組立セグメントの欠けの程度を判定する
ため、前記スリット光像の各々の画像データから組立セ
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
と最小座標値との差を求め、その差を設定値と比較し
て、設定値未満であれば、既設セグメント側スリット光
像の隙間方向最大座標点と組立セグメント側スリット光
像の隙間方向最大座標点の各座標値を用いてこれらセグ
メント間の段差を、既設セグメント側スリット光像の隙
間方向最大座標点と組立セグメント側スリット光像の隙
間方向最小座標点の各座標値を用いてこれらセグメント
間の隙間をそれぞれ算出し、もし前記3箇所のうちの1
箇所でも組立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との差が設定値以上であれ
ば、その箇所での段差検出は不能と見なして、段差・隙
間情報に基づく位置・姿勢偏差の演算および偏差の補正
を停止させることを特徴とするセグメントの組立位置決
め方法。
2. An assembling segment is roughly positioned near a predetermined assembling position by an erector installed in a shield machine, and thereafter, a boundary portion along a tunnel circumferential direction of the assembling segment and an existing segment from a projector installed on the erector. Are irradiated with slit light at two places of the above and one of the boundaries along the tunnel axis direction, and the three steps are obtained from image data obtained by imaging each slit light image by a television camera installed on an erector.・ Detects gaps, finds position / posture deviations between the assembly segment and existing segments based on the step / gap information, and automatically performs fine positioning of the assembly segment to the assembly position by correcting the deviation. In the segment assembling positioning method, after the rough positioning of the assembling segment and before detecting the three steps or gaps, the assembling is performed. In order to determine the degree of chipping of the segment, the difference between the maximum coordinate value and the minimum coordinate value in the step direction of the assembly segment side slit light image is obtained from each image data of the slit light image, and the difference is compared with the set value. If it is less than the set value, the step between these segments is set using the respective coordinate values of the gap direction maximum coordinate point of the existing segment side slit light image and the gap direction maximum coordinate point of the assembly segment side slit light image. The gap between these segments is calculated using the coordinate values of the maximum coordinate point in the gap direction of the slit side slit light image and the minimum coordinate point in the gap direction of the assembly segment side slit light image.
If the difference between the maximum coordinate value and the minimum coordinate value in the step direction of the assembly segment side slit light image at the location is equal to or greater than the set value, it is considered that step detection at the location is impossible, and the position / position based on the step / gap information is used. A method for assembling and positioning a segment, comprising: stopping the calculation of the posture deviation and the correction of the deviation.
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