JP2993405B2 - Automatic segment gripping method and automatic segment gripping device - Google Patents

Automatic segment gripping method and automatic segment gripping device

Info

Publication number
JP2993405B2
JP2993405B2 JP7235073A JP23507395A JP2993405B2 JP 2993405 B2 JP2993405 B2 JP 2993405B2 JP 7235073 A JP7235073 A JP 7235073A JP 23507395 A JP23507395 A JP 23507395A JP 2993405 B2 JP2993405 B2 JP 2993405B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
segment
slit light
end point
gripping
erector
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP7235073A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0978995A (en
Inventor
宏毅 多形
久儀 橋本
貴巳 草木
幸久 平沢
泰雄 森
亀井  健
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Construction Machinery Co Ltd filed Critical Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority to JP7235073A priority Critical patent/JP2993405B2/en
Publication of JPH0978995A publication Critical patent/JPH0978995A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2993405B2 publication Critical patent/JP2993405B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

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、シールド掘進機内に搬
入されたセグメントに対し、エレクタのセグメント把持
部を自動的に位置合わせして把持させるセグメントの自
動把持方法及び装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and apparatus for automatically holding a segment carried into a shield machine by automatically aligning and holding a segment holding portion of an erector.

【0002】[0002]

【従来の技術】シールド工事におけるセグメント組立作
業の省力化の一環として、エレクタにセグメントを自動
的に把持させようとする場合、エレクタの下方に置かれ
たセグメントとセグメント把持部の相対位置を何らかの
方法で検出し、その結果に基づき制御装置からの指令に
よりセグメント把持部を、セグメントが把持可能な位置
に移動させる必要がある。
2. Description of the Related Art As a part of labor saving in segment assembling work in shield construction, when an erector is to be automatically gripped by a segment, the relative position between a segment placed below the erector and a segment gripper is determined by some method. It is necessary to move the segment gripper to a position where the segment can be gripped by a command from the control device based on the result.

【0003】従来、このようなセグメント自動把持装置
としては、日本建設機械化協会、昭和63年度建設機械
と施工法シンポジウム論文集P.20〜23“セグメント自動
組立システムの開発”に記載されているように、セグメ
ント把持部近傍に配置したビデオカメラにより、エレク
タの下方に置かれたセグメントのグラウトホールを映し
出し、その画像データから演算によってグラウトホール
の中心位置を求め、これを基にセグメント把持部とセグ
メントの相対位置を検出するものがある。
Conventionally, such an automatic segment gripping device is described in "Development of Automatic Segment Assembly System", pp. 20-23 of the 1988 Construction Machinery and Construction Method Symposium, Japan Construction Mechanization Association. In addition, the video camera placed near the segment gripper shows the grout hole of the segment placed below the erector, the center position of the grout hole is calculated from the image data, and based on this, the segment gripper and the segment There is one that detects the relative position of.

【0004】また、スリット光をグラウトホールに照射
し、その画像データからグラウトホールにより切断され
たスリット光像の端点座標を求め、基準値と比較してセ
グメント把持部とセグメントとの位置偏差量を算出する
ことが提案されている(特開平4−83098)。
[0004] Further, the slit light is irradiated to the grout hole, the end point coordinates of the slit light image cut by the grout hole are obtained from the image data, and compared with a reference value to determine the positional deviation amount between the segment gripper and the segment. It has been proposed to calculate (JP-A-4-83098).

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、何れ
にしても平面上の位置偏差しか求められず、把持姿勢ま
での調整が不可能である。例えば、セグメントが平面上
で斜めになっていてもそのことを検知できない。あるい
は、セグメント把持部自体が斜めになっていてもそのこ
とを検知できない。また、把持位置が複数である場合あ
るいは把持位置がセグメントの上面にない場合も対応し
難くなる。
In any of the above-mentioned prior arts, only a positional deviation on a plane is obtained in any case, and it is impossible to adjust the gripping posture. For example, even if a segment is oblique on a plane, it cannot be detected. Alternatively, even if the segment gripper itself is inclined, it cannot be detected. Further, it is difficult to cope with a case where there are a plurality of gripping positions or a case where the gripping positions are not on the upper surface of the segment.

【0006】本発明の目的は、複数箇所でエレクタのセ
グメント把持部とセグメントとの位置偏差量を検出し
て、把持作業に必要なエレクタの移動量及び把持姿勢を
求め、確実にセグメントを自動的に把持する方法及び装
置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to detect a positional deviation between a segment gripping portion of an erector and a segment at a plurality of locations, determine a moving amount and a gripping posture of the erector necessary for a gripping operation, and to automatically and accurately segment the segment. It is an object of the present invention to provide a gripping method and apparatus.

【0007】[0007]

【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、エレクタ制御手段によりシールド掘進機内
に設置されたエレクタを制御して、シールド掘進機内に
搬入され所定の位置に載置されたセグメント自動的に
把持するセグメント自動把持方法において、エレクタを
前記所定位置に載置されたセグメントの上方まで移動さ
せ、エレクタ上に設置された第1、第2の投光器により
セグメントの長辺部にそれぞれスリット光を照射し、
レクタ上に設置された第3の投光器によりセグメントの
短辺部にスリット光を照射し、これら照射された各々の
スリット光像をエレクタ上に設置され前記第1、第
2、第3の投光器に対応する第1、第2、第3の撮像手
段により撮像して、これら第1、第2、第3の撮像手段
により得られた画像データから前記セグメントのエッジ
部により形成された前記スリット光像の各端点座標を求
め、この各端点と、前記第1、第2、第3の撮像手段の
視野内に予め求めておいたセグメント把持部がセグメン
トを把持可能な位置に存在する場合のスリット光像端点
位置とにより位置偏差量を演算し、この位置偏差量の演
算結果に基づき前記セグメント把持部を前記セグメント
把持可能位置に移動させることにある。
In order to achieve the above object, according to the present invention, an erector installed in a shield machine is controlled by an erector control means so as to be carried into the shield machine and mounted at a predetermined position. in segment automatic holding method for gripping the segments automatically, <br/> segment by the first, second floodlight Elekta move up above the segments placed in the predetermined position, placed on erecta long part was irradiated with slit light respectively, d of
Of the segment by a third projector installed on the
The short side is irradiated with slit light, and each of the irradiated slit light images is installed on an erector, and the first and second slit light
The first, second, and third image pickup means corresponding to the second and third light projectors take an image, and the first, second, and third image pickup means are used.
The coordinates of each end point of the slit light image formed by the edge portion of the segment are obtained from the image data obtained by the above, and each end point is determined by the first, second, and third imaging units .
The segment gripper previously obtained in the field of view
Slit light image end point when it is in a position where the
And it calculates the position deviation by a position, Starring the position deviation
The segment gripper is moved to the segment grippable position based on the calculation result .

【0008】本発明の他の特徴は、シールド掘進機内に
設置されたエレクタにより、シールド掘進機内に搬入さ
れ所定の位置に載置されたセグメントを自動的に把持し
組立て位置まで搬送するセグメント自動把持装置におい
て、エレクタを前記所定位置に載置されたセグメントの
上方まで移動させる移動手段と、エレクタ上に設置され
セグメントの長辺部にそれぞれスリット光を照射する第
1、第2の投光器と、エレクタ上に設置されセグメント
の短辺部にスリット光を照射する第3の投光器と、エレ
クタ上に設置され前記第1、第2、第3の投光器により
照射された各々のスリット光像を撮像する第1、第2、
第3の撮像手段と、これら第1、第2、第3の撮像手段
により得られた画像データから前記セグメントのエッジ
部により形成された前記スリット光像の各端点座標を求
めるスリット光像端点抽出手段と、このスリット光像端
点抽出手段により抽出された各端点座標と、前記第1、
第2、第3の撮像手段の視野内に予め求めておいたセグ
メント把持部がセグメントを把持可能な位置に存在する
場合のスリット光像端点位置とにより位置偏差量を演算
し、この位置偏差量の演算結果に基づき前記セグメント
把持部を前記セグメント把持可能位置に移動させるエレ
クタ制御手段とを備えたことにある。
Another feature of the present invention is that the shield machine
By the installed erector, it is carried into the shield machine.
Automatically grasps the segment placed in
In a segment automatic gripping device that transports to the assembly position
To move the erector out of the segment placed at the predetermined position.
Moving means to move up, and installed on the erector
The long side of each segment is irradiated with slit light.
1. a second floodlight and a segment installed on the erector
A third projector for irradiating slit light to the short side of the
By the first, second and third projectors
First, second, imaging of each irradiated slit light image
Third imaging means, and the first, second, and third imaging means
Edge of the segment from the image data obtained by
The coordinates of each end point of the slit light image formed by the section.
Slit light image end point extracting means and the slit light image end
Each of the end point coordinates extracted by the point extracting means,
Segs obtained in advance within the field of view of the second and third imaging means
The element gripper is at a position where the segment can be gripped
Calculate the position deviation amount with the slit light image end point position in case
In addition, there is provided an erector control means for moving the segment gripper to the segment grippable position based on the calculation result of the positional deviation amount .

【0009】[0009]

【作用】本願発明によれば、セグメントの長辺にスリッ
ト光を照射する第1、第2の投光器、およびセグメント
の短辺にスリット光を照射する第3の投光器により照射
し、これら第1、第2、第3の投光器に対応する第1、
第2、第3の撮像手段により各スリット光を撮像し、各
々の端点位置を求めている。そして、これら端点座標
と、セグメント把持部がセグメントを把持可能な位置に
存在する場合のスリット光像端点の絶対座標値との偏差
量を求めている。すなわち、セグメント上の3点の端点
座標を求めて、X軸、Y軸、Z軸上での偏差量をそれぞ
れ求めているので、セグメントの平面状の位置偏差のみ
ならず、高さ方向の偏差(傾き)を検出し(3点探って、
初めて3次元上の位置合わせが可能になる)、この偏差
量を補償するようにエレク夕装置の移動量、および把持
姿勢を制御する。その結果、セグメントの把持を精度良
く、確実に行なえるようになる。
According to the present invention, the long side of the segment is slipped.
First and second light emitters for irradiating light, and segments
Irradiation by a third projector that irradiates slit light to the short side of
The first, second, and third projectors correspond to the first, second, and third projectors, respectively.
Each slit light is imaged by the second and third imaging means,
Each end point position is found. And these end point coordinates
And a position where the segment gripper can grip the segment.
Deviation from the absolute coordinate value of the slit light image end point when it exists
Seeking quantity. That is, the three endpoints on the segment
Find the coordinates and calculate the deviation on the X, Y, and Z axes.
Only the planar position deviation of the segment
Rather, the height deviation (slope) is detected (three points are searched,
For the first time, three-dimensional positioning is possible.)
The amount of movement of the electric device to compensate for the amount, and grip
Control your posture. As a result, segment gripping
And will be able to do it reliably.

【0010】[0010]

【実施例】以下、図に従って本発明の一実施例を説明す
る。まず、図2〜図7で、本発明が適用されるエレクタ
170について説明する。1はシールド本体、2はリン
グガーダーである。4はエレクタリングであり、ベアリ
ング3を介してリングガーダー2に旋回可能に取り付け
られている。5はアームであり、エレクタリング4に左
右一対取り付けられシールド本体軸線(Z軸)方向に延
びている。6はスライドフレームであり、ガイドとして
のアーム5に直線ベアリング8を介して取り付けられ、
前後駆動装置7によりZ軸方向に移動する。10は、
A、Bセグメント19(図6参照)を把持する把持フレ
ームAであり、吊りビームA17に直線ベアリングA1
1を介して取り付けられている。12は、Kセグメント
20(図6参照)を把持する把持フレームBであり、吊
りビームB18に直線ベアリングB13を介して取り付
けられている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, in Figures 2-7, will be described Elekta 170 to which the present invention is applied. 1 is a shield main body, 2 is a ring girder. Reference numeral 4 denotes an elector ring, which is pivotally attached to the ring girder 2 via a bearing 3. Reference numeral 5 denotes an arm, which is attached to the left and right of the erector ring 4 and extends in the direction of the axis (Z axis) of the shield body. Reference numeral 6 denotes a slide frame, which is attached to the arm 5 as a guide via a linear bearing 8,
It is moved in the Z-axis direction by the front-rear drive 7. 10 is
A holding frame A for holding the A and B segments 19 (see FIG. 6), and a linear bearing A1 is attached to the suspension beam A17.
Attached via 1. Reference numeral 12 denotes a holding frame B for holding the K segment 20 (see FIG. 6), which is attached to the suspension beam B18 via a linear bearing B13.

【0011】吊りビームA17には、両側にロッドA9
が取り付けられ、ロッドA9はスライドフレーム6に摺
動可能に取り付けられており、半径方向駆動装置A15
によりY軸方向に移動する。吊りビームB18には、両
側にロッドB14が取り付けられ、ロッドB14はスラ
イドフレーム6に摺動可能に取り付けられており、半径
方向駆動装置B16によりY軸方向に移動する。
The suspension beam A17 has rods A9 on both sides.
Is mounted, and the rod A9 is slidably mounted on the slide frame 6, and the radial driving device A15
Moves in the Y-axis direction. Rods B14 are attached to both sides of the suspension beam B18, and the rods B14 are slidably attached to the slide frame 6, and are moved in the Y-axis direction by a radial driving device B16.

【0012】22は回転駆動装置であり、エレクタリン
グ4またはアーム5に取り付けられ、カップリング23
を介してねじ棒25を回転駆動する。26はボールねじ
であり、スライドフレーム6に取り付けられ、ねじ棒2
5のおねじとはめあうめねじ(原理的にはボルト、ナッ
トの関係)となっている。従ってねじ棒25の回転に伴
ってボールねじ26はねじ棒25に沿って移動し、つま
り、スライドフレーム6はZ軸方向に移動する。吊りビ
ーム17,18には把持フレーム10、12が取付けら
れ、各把持フレームにはセグメント締結装置としてのボ
ルト締結装置29が取り付けられている。
Reference numeral 22 denotes a rotary driving device which is attached to the elector ring 4 or the arm 5 and has a coupling 23.
The screw rod 25 is rotationally driven through the. Reference numeral 26 denotes a ball screw, which is attached to the slide frame 6 and has a screw rod 2
It is a female screw (in principle, the relationship between bolts and nuts) that fits with the 5 male screws. Accordingly, the ball screw 26 moves along the screw rod 25 with the rotation of the screw rod 25, that is, the slide frame 6 moves in the Z-axis direction. The holding frames 10, 12 are attached to the suspension beams 17, 18, and a bolt fastening device 29 as a segment fastening device is attached to each holding frame.

【0013】次に上記エレクタ170の動作について説
明する。図2、図3、図4において、エレクタリング4
はベアリング3によりリングガーダー2に支持され、図
示してないモーターにより旋回される。エレクタリング
4からはZ軸方向に2本のアームを突出させ、このアー
ム5にZ軸方向に移動可能な直線ベアリング8を取り付
ける。この直線ベアリング8にスライドフレーム6を取
付け、前後方向駆動装置7によりZ軸方向に移動可能と
しておく。このスライドフレーム6に直径方向対称に一
対の吊りビーム(吊りビームA17、吊りビームB1
8)を取り付ける。吊りビームには両側にロッド(ロッ
ドA9、ロッドB14)が取り付けられており、スライ
ドフレーム6にあけられた孔にはめあい、Y軸方向に移
動する。
Next, the operation of the above-mentioned erector 170 will be described. 2, 3, and 4, the erector ring 4
Is supported by the ring girder 2 by the bearing 3 and is turned by a motor (not shown). Two arms are protruded from the erector ring 4 in the Z-axis direction, and a linear bearing 8 that is movable in the Z-axis direction is attached to the arm 5. The slide frame 6 is attached to the linear bearing 8 and is movable in the Z-axis direction by the front-rear drive unit 7. A pair of suspension beams (a suspension beam A17 and a suspension beam B1) are symmetrically arranged on the slide frame 6 in the diameter direction.
8) Attach. Rods (rod A9, rod B14) are attached to both sides of the suspension beam, fit into holes formed in the slide frame 6, and move in the Y-axis direction.

【0014】吊りビームA17と吊りビームB18は共
にスライドフレーム6に取り付けられているため、前後
駆動装置7により一緒に移動する。吊りビームには把持
フレーム(把持フレームA10、把持フレームB12)
を取付け、各把持フレームにはボルト締結装置29を取
り付けておく。把持フレームA10、把持フレームB1
2はそれぞれ直線ベアリングA11、直線ベアリングB
13によりX軸方向に移動可能である。なお、図ではア
ームを2本Z軸方向に突出させたが、アームの役目は直
線ベアリング8をZ軸方向に取付け、それにかかる荷重
を受けることであり、形状はそれにかなう物なら良い。
例えばエレクターリング4から円筒状に突出させる、ま
たは半円筒状に突出させる等。また、Y軸方向の移動の
ガイドとしてロッドを用いたが、これもZ軸方向と同様
に直線ベアリングを用いてもよい。
Since both the suspension beam A17 and the suspension beam B18 are attached to the slide frame 6, they are moved together by the front-rear drive unit 7. Hold frame (hold frame A10, hold frame B12)
And a bolt fastening device 29 is attached to each holding frame. Holding frame A10, Holding frame B1
2 is a linear bearing A11 and a linear bearing B, respectively.
13 allows movement in the X-axis direction. Although two arms are protruded in the Z-axis direction in the figure, the role of the arm is to mount the linear bearing 8 in the Z-axis direction and to receive the load applied thereto.
For example, it is made to project from the erector ring 4 in a cylindrical shape, or in a semi-cylindrical shape. Although the rod is used as a guide for movement in the Y-axis direction, a linear bearing may be used as in the case of the Z-axis direction.

【0015】次に、本発明の特徴部分である、エレクタ
制御手段160の実施例を図1及び図8図10により
説明する。エレクタ制御手段160全体構成は図1に示
す通りで、セグメント把持部70の下方に置かれたセグ
メント19に対し、長辺のエッジ部へスリット光を照射
する投光器106a、106bと短辺のエッジ部へスリ
ット光を照射する投光器106c、各々のスリット光像
を撮像するテレビカメラ(撮像手段)107a、107
bと107cを有している。さらに、テレビカメラから
の映像信号を入出力する画像入出力装置100、この画
像データを格納する画像メモリ110、この画像メモリ
110上の画像データに対し画像処理を実行し、かつ演
算によりエレクタのセグメント把持部70とセグメント
19との位置偏差量を求め出力する偏差量演算装置12
0、偏差量演算装置120の偏差量出力に基づきセグメ
ント19を把持するために必要な移動距離及び把持姿勢
を演算する把持位置演算装置150、及び把持位置演算
装置150の出力に基づきセグメント把持部70をセグ
メント19の把持可能な位置に移動させるようにエレク
タのジャッキ等の動作を指令する制御装置130を備え
ている。また、画像処理結果などの状況は画像モニタ1
40により監視できるようになっている。
Next, an embodiment of the erector control means 160, which is a feature of the present invention, will be described with reference to FIG . 1 and FIGS . The overall configuration of the elector control means 160 is as shown in FIG. 1, and the projectors 106a and 106b that irradiate slit light to the long edge and the short edge of the segment 19 placed below the segment holding portion 70 Illuminator 106c for irradiating the slit light, television cameras (imaging means) 107a and 107 for capturing the respective slit light images
b and 107c. Further, an image input / output device 100 for inputting / outputting a video signal from a television camera, an image memory 110 for storing the image data, performing image processing on the image data on the image memory 110, and calculating a segment of the Deviation calculator 12 for calculating and outputting the positional deviation between the gripper 70 and the segment 19
0, a gripping position calculating device 150 that calculates a moving distance and a gripping posture required for gripping the segment 19 based on the deviation amount output of the deviation amount calculating device 120, and a segment gripper 70 based on the output of the gripping position calculating device 150. Is provided with a control device 130 for instructing the operation of the jack of the erector or the like so as to move to a position where the segment 19 can be gripped. Also, the situation such as the image processing result is displayed on the image monitor 1.
40 can be monitored.

【0016】セグメント把持部70は図1のx、y、z
軸各方向(図2,3の座標系とは異なる)に移動可能な
ようにエレクタの吊りビーム17に取り付けられる。本
実施例では、セグメント把持部70は図示しない回転機
構により回転させられるネジ軸71を有しており、この
ネジ軸71をグラウトホール200にねじ込むことによ
ってセグメント19を把持する。把持したセグメントを
吊り上げ、旋回させて所定の位置に組み込むことは通常
のエレクタと同様である。
The segment holding section 70 is formed by the x, y, z in FIG.
It is attached to the suspension beam 17 of the erector so as to be movable in each direction of the axis (different from the coordinate system of FIGS. 2 and 3). In the present embodiment, the segment holding section 70 has a screw shaft 71 that is rotated by a rotation mechanism (not shown), and the segment 19 is held by screwing the screw shaft 71 into the grout hole 200. Lifting, turning and assembling the grasped segment into a predetermined position is the same as in a normal erector.

【0017】セグメント19は、図1のx軸方向より搬
入され、その長手方向が同図y軸方向に沿うように床上
の所定位置に載置される。この後、セグメント把持制御
装置による制御がなされる。図8により、セグメント把
持制御装置の動作を説明する。
The segment 19 is carried in from the x-axis direction in FIG. 1, and is placed at a predetermined position on the floor so that its longitudinal direction is along the y-axis direction in FIG. Thereafter, control is performed by the segment gripping control device. The Figure 8, the operation of the segment gripping controller.

【0018】まず、セグメント把持制御に先立って、セ
グメント19上に照射したスリット光A、BとCをそれ
ぞれテレビカメラで撮像する。すなわち、セグメント把
持部70とグラウトホール200とのx−y平面上の相
対位置を検出するため、同図y−z平面上で投光器10
6aと106b、同図x−z平面上で投光器106cよ
りスリット光を照射し、セグメント19上に照射したス
リット光A、BとCをそれぞれテレビカメラ107a、
107bと107cで撮像する。
First, prior to the segment gripping control, the slit lights A, B, and C applied to the segment 19 are respectively imaged by a television camera. That is, in order to detect the relative position of the segment gripping portion 70 and the grout hole 200 on the xy plane, the light projector 10 on the yz plane in FIG.
6a and 106b, the slit light is radiated from the projector 106c on the xz plane in the figure, and the slit light A, B and C radiated on the segment 19 are respectively transmitted to the television camera 107a,
Images are taken at 107b and 107c.

【0019】次に、セグメント把持制御のためにスリッ
ト光像の端点抽出がなされる(ステップ131〜13
2)。テレビカメラ107a、107bと107cによ
り撮像されたスリット光像はそれぞれ図9の(a)、
(b)と(c)に示すようになる。セグメント19のエ
ッジ部に照射されたスリット光をそれぞれA、B、Cで
表すと、これらと対応するスリット光像は、左側の一部
がカットされてA’、B’とC’となる。また、同図で
はスリット光像A’、B’とC’の端点位置をa’、
b’とc’で表す。この端点位置a’、b’、c’は、
図1において、スリット光A、B、Cがそれぞれセグメ
ント19のエッジ部と交差する点である。端点抽出がで
きなかったときは、把持検出不能信号が出力される(ス
テップ133)。
Next, the end points of the slit light image are extracted for controlling the segment gripping (steps 131 to 13).
2). The slit light images captured by the television cameras 107a, 107b and 107c are respectively shown in FIG.
(B) and (c) are obtained. When the slit light applied to the edge portion of the segment 19 is represented by A, B, and C, respectively, the slit light image corresponding to these is cut into A ', B', and C 'with a part of the left side cut. In the figure, the end positions of the slit light images A ′, B ′ and C ′ are a ′,
Represented by b 'and c'. These end point positions a ', b', c '
In FIG. 1, the slit light beams A, B, and C intersect the edge portions of the segment 19 respectively. If the end point cannot be extracted, a gripping detection disable signal is output (step 133).

【0020】次に、抽出された端点と基準点との差が求
められ(ステップ134)、さらに、エレクタの位置と
姿勢の偏差量の算出がなされる(ステップ135)。
において、セグメント把持部がセグメントを把持可能
な位置に存在する場合のスリット光像端点の絶対座標値
(基準点位置)をa0、b0とc0で表すとすると、この
時、テレビカメラ107aと107bによりセグメント
19のx方向とy方向での端点a’、b’と基準点a
0、b0との差を、テレビカメラ107cによりセグメン
ト19のx方向とy方向での端点c’と基準点c0との
差を算出して、演算によりエレクタのセグメント把持部
70をセグメントを把持可能な位置に移動させるために
必要な位置補正量を求めることが可能となる。
Next, a difference between the extracted end point and the reference point is determined (step 134), and a deviation between the position and the attitude of the erector is calculated (step 135). Figure
9 , if the absolute coordinate values (reference point positions) of the slit light image end points when the segment gripper is located at a position where the segment can be gripped are represented by a0, b0, and c0, then the television cameras 107a and 107b End points a ′ and b ′ of the segment 19 in the x and y directions and the reference point a
The difference between 0 and b0 is calculated by calculating the difference between the reference point c0 and the end point c 'of the segment 19 in the x direction and y direction by the television camera 107c, and the segment gripper 70 of the erector can be gripped by calculation. It is possible to obtain a position correction amount necessary for moving to a desired position.

【0021】以下に、位置補正量の計算式を示す。図9
に示すように、テレビカメラで撮られたスリット光像の
端点座標と基準点位置との差を画面座標系xv−yvで
表すと、次のようになる。
The formula for calculating the position correction amount is shown below. FIG.
As shown in the following, the difference between the end point coordinates of the slit light image taken by the television camera and the reference point position is represented by the screen coordinate system xv-yv as follows.

【0022】 △xa=(ax0−ax’)・k1 △ya=(ay0−ay’)・k2 △xb=(bx0−bx’)・k1 △yb=(by0−by’)・k2 △xc=(cx0−cx’)・k1 △yc=(cy0−cy’)・k2 ………………(数1) 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。
Δxa = (ax0−ax ′) · k1 Δya = (ay0−ay ′) · k2 Δxb = (bx0−bx ′) · k1 Δyb = (by0−by ′) · k2 Δxc = (Cx0−cx ′) · k1 Δyc = (cy0−cy ′) · k2 (Equation 1) where k1 and k2 are coefficients for converting image data into numerical values in mm units. .

【0023】画面上の差に基づいて、エレクタのセグメ
ント把持部をセグメントの把持可能な位置まで移動させ
るために必要な移動量及び姿勢は、例えば次式により求
めることができる。
Based on the difference on the screen, the amount of movement and the posture required to move the segment gripper of the erector to a position where the segment can be gripped can be determined by, for example, the following equation.

【0024】 edx=(△xa+△xb)/2 edy= △yc eδz=(△xb−△xa)/(Lya+Lyb)………… (数2) ここで、edx,edyはそれぞれ図10に示すx軸方
向、y軸方向の位置偏差を、eδzはz軸回りの姿勢偏
差を表す。また、Lxa,Lxc,Lya,Lybは、
図10に示すように、組立セグメント19の中心(座標
原点o)から組立セグメント上のスリット光A,B,C
の各端点a,b,cまでのx軸方向及びy軸方向の距離
を表している。
Edx = (△ xa + △ xb) / 2 edy = △ yce δz = (△ xb− △ xa) / (Lya + Lyb) (2) where edx and edy are respectively shown in FIG. The position deviation in the x-axis direction and the y-axis direction, and eδz represents the posture deviation around the z-axis. Lxa, Lxc, Lya, Lyb are:
As shown in FIG. 10 , the slit light beams A, B, and C on the assembly segment 19 extend from the center of the assembly segment 19 (coordinate origin o).
Represents the distance in the x-axis direction and the y-axis direction to each of the end points a, b, and c.

【0025】これらの偏差量から位置・姿勢の補正量d
x,dy,δzが次式により求められる。
From these deviation amounts, the position / posture correction amount d
x, dy, δz are obtained by the following equations.

【0026】 dx=−edx dy=−edy δz=−eδz (数3) 次に、求められた位置・姿勢の補正量が所定のしきい値
以内に有るか否かが判定される(ステップ136)。補
正量がしきい値以内であれば、制御不能なためセグメン
ト把持制御装置による制御は終了する(ステップ14
0)。もし、補正量がしきい値を越えていれば、求めら
れた位置・姿勢の補正量から、エレクタの目標位置、姿
勢の演算を行い(ステップ137)、さらにアクチュエ
ータ指令値の演算を行い(ステップ138)、その結果
をエレクタの制御装置に出力して、エレクタの制御装置
によりセグメント把持部の把持位置と姿勢を調整する
(ステップ139)。このようにして、セグメントを確
実に把持することができる。
Dx = −edx dy = −edy δz = −eδz (Equation 3) Next, it is determined whether or not the obtained correction amount of the position / posture is within a predetermined threshold value (step 136). ). If the correction amount is within the threshold value, the control by the segment gripping control device ends because control is impossible (step 14).
0). If the correction amount exceeds the threshold value, the target position and posture of the erector are calculated from the obtained position and posture correction amounts (step 137), and the actuator command value is further calculated (step 137). 138), the result is output to the controller of the erector, and the gripper position and posture of the segment gripper are adjusted by the controller of the erector (step 139). In this way, the segment can be reliably gripped.

【0027】なお、セグメントの組立て方法において、
図7に示すようにセグメントが不等分割の場合、まず
11に示すように、吊りビームA17によりAセグメン
トまたはBセグメント19を把持し、次に図12に示す
ように所定位置まで旋回した後、A、Bセグメント19
を位置決めし、ボルト締結する。さらに、図13に示す
ように、吊りビームB18によりKセグメント20を把
持し、図14に示すように所定位置まで旋回した後、位
置決めし、ボルト締結する。このようにすれば、一台の
装置で、A、B、Kの各種セグメントを無理なく締結で
きる。
In the segment assembling method,
If a segment is nonuniform as shown in FIG. 7, FIG.
As shown in FIG. 11 , the A-segment or the B-segment 19 is gripped by the suspension beam A17 and then turned to a predetermined position as shown in FIG.
Is positioned and bolted. Further, as shown in FIG. 13 , the K segment 20 is gripped by the suspension beam B18, turned to a predetermined position as shown in FIG. 14 , then positioned, and bolted. In this way, various segments A, B, and K can be easily connected with one device.

【0028】また、図12に示したBセグメント19の
組立時、吊りビームB18は下部にあり、従って下部で
供給されるKセグメント20を取りに行く時間が少なく
てすむ。
Further, when assembling the B segment 19 shown in FIG. 12 , the suspension beam B18 is located at the lower portion, and therefore, the time required to retrieve the K segment 20 supplied at the lower portion can be reduced.

【0029】一方、図6に示すように、セグメントが等
分割の場合、吊りビームA17と吊りビームB18、把
持フレームA10と把持フレームB12は同じものとす
る。このようにすれば組立終了後、下部で供給される次
のセグメントピースを取りに行く時、吊りビームA、B
のうち、近い方が取りに行けば良いので1リングの組立
時間はその分短縮される。セグメント外径が大きいほど
この効果は大きい。
On the other hand, as shown in FIG. 6, when the segment is equally divided, the hanging beam A17 and the hanging beam B18, and the holding frame A10 and the holding frame B12 are the same. In this way, after assembling is completed, when going to get the next segment piece supplied at the lower part, the suspension beams A, B
Of these, the closer one has to go to get, so the assembly time for one ring is shortened accordingly. This effect is greater as the segment outer diameter is larger.

【0030】セグメントが等分割で異なったものが使わ
れる場合、それぞれのセグメントに適合する組立装置を
吊りビームA、Bにそれぞれ装着すれば良い。例えば平
板セグメントと中子セグメントが使われる場合、吊りビ
ームAには平板セグメント用の組立装置を、吊りビーム
Bには中子セグメント用の組立装置を装着すれば良い。
このようにすれば異なったセグメントが使われても自動
組立が可能である。
When different segments are used in equal division, an assembly device suitable for each segment may be attached to each of the suspension beams A and B. For example, when a flat plate segment and a core segment are used, an assembly device for a flat plate segment may be mounted on the suspension beam A, and an assembly device for a core segment may be mounted on the suspension beam B.
In this way, automatic assembly is possible even if different segments are used.

【0031】セグメントを自動組立しようとする場合、
X、Y、Z方向の位置と、X軸回り、Y軸回り、Z軸回
りの姿勢の制御が必要である。各々に高精度が要求され
るため剛性が高く、規模が大きいものとなる。本実施例
においては、Z軸方向の移動を吊りビームAとBで共用
としているため、吊りビームの構造がシンプルになり、
エレクタの有効内空が大きくとれ、また安価にもでき
る。
When trying to assemble segments automatically,
It is necessary to control the positions in the X, Y, and Z directions and the postures around the X axis, the Y axis, and the Z axis. Since high precision is required for each, the rigidity is high and the scale is large. In this embodiment, since the movement in the Z-axis direction is shared by the suspension beams A and B, the structure of the suspension beam is simplified,
The effective inner space of the erecta can be increased, and the cost can be reduced.

【0032】[0032]

【発明の効果】本発明によれば、セグメントのエッジ部
に切断されたスリット光像の端点部からセグメント把持
部とセグメントとの相対位置の偏差量を演算により求め
るようにしたため、この偏差量に基づき把持位置だけで
はなく、把持姿勢も同時に補正することにより、セグメ
ントの把持を確実に行うことができる。
According to the present invention, the deviation of the relative position between the segment gripper and the segment is calculated from the end point of the slit light image cut at the edge of the segment. By simultaneously correcting not only the gripping position but also the gripping posture, it is possible to reliably grip the segment.

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

【図1】本発明によるセグメント自動把持装置の全体構
成図である。
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an automatic segment gripping device according to the present invention.

【図2】本発明のエレクタの正面図である。FIG. 2 is a front view of the erector of the present invention.

【図3】図2のI−I矢視図である。FIG. 3 is a view as seen from an arrow II in FIG. 2;

【図4】図2のII−II矢視図である。FIG. 4 is a view taken in the direction of arrows II-II in FIG. 2;

【図5】前後駆動装置の詳細図である。FIG. 5 is a detailed view of a front-rear drive device.

【図6】等分割セグメント図である。FIG. 6 is an equally-divided segment diagram.

【図7】不等分割セグメント図である。FIG. 7 is an unequally divided segment diagram.

【図8】本発明によるセグメント自動把持装置の動作を
説明するフロー図である。
FIG. 8 is a flowchart illustrating the operation of the automatic segment gripping device according to the present invention.

【図9】セグメントエッジ部に切断されたスリット光像
を表す説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a slit light image cut at a segment edge portion.

【図10】図1の位置・姿勢偏差量演算の説明図であ
る。
FIG. 10 is an explanatory diagram of the position / posture deviation amount calculation of FIG. 1;

【図11】本発明のエレクタの動作説明図である。FIG. 11 is a diagram illustrating the operation of the erector of the present invention.

【図12】本発明のエレクタの動作説明図である。FIG. 12 is a diagram illustrating the operation of the erector of the present invention.

【図13】本発明のエレクタの動作説明図である。FIG. 13 is a diagram illustrating the operation of the erector of the present invention.

【図14】本発明のエレクタの動作説明図である。FIG. 14 is a diagram illustrating the operation of the erector of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…シールド本体、2…リングガーダー、4…エレクタ
リング、5…アーム、6…スライドフレーム、7…前後
駆動装置、10…把持フレームA、12…把持フレーム
B、16…半径方向駆動装置、22…回転駆動装置、2
9…ボルト締結装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Shield main body, 2 ... Ring girder, 4 ... Electring, 5 ... Arm, 6 ... Slide frame, 7 ... Front / rear drive, 10 ... Holding frame A, 12 ... Holding frame B, 16 ... Radial direction driving device, 22 ... Rotary drive device, 2
9 ... Bolt fastening device

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 (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 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 (56)参考文献 特開 平4−83098(JP,A) 特開 平7−62994(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) E21D 11/40 ──────────────────────────────────────────────────の Continuing from the front page (72) Inventor Yukihisa Hirasawa 650, Kandamachi, Tsuchiura-shi, Ibaraki Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. Inside the Tsuchiura Plant (72) Inventor Takeshi Kamei 650 Kandamachi, Tsuchiura City, Ibaraki Prefecture Inside the Tsuchiura Plant Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. (56) References JP-A-4-83098 (JP, A) JP-A-7-62994 (JP) , A) (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) E21D 11/40

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】エレクタ制御手段によりシールド掘進機内
に設置されたエレクタを制御して、シールド掘進機内に
搬入され所定の位置に載置されたセグメントを自動的に
把持するセグメント自動把持方法において、 エレクタを前記所定位置に載置されたセグメントの上方
まで移動させ、エレクタ上に設置された第1、第2の
光器によりセグメントの長辺部にそれぞれスリット光を
照射し、エレクタ上に設置された第3の投光器によりセ
グメントの短辺部にスリット光を照射し、これら照射さ
れた各々のスリット光像をエレクタ上に設置され前記
第1、第2、第3の投光器に対応する第1、第2、第3
撮像手段により撮像して、これら第1、第2、第3の
撮像手段により得られた画像データから前記セグメント
のエッジ部により形成された前記スリット光像の各端点
座標を求め、この各端点と、前記第1、第2、第3の撮像手段の視野
内に予め求めておいたセグメント把持部がセグメントを
把持可能な位置に存在する場合のスリット光像端点位置
とにより 位置偏差量を演算し、この位置偏差量の演算結
果に基づき前記セグメント把持部を前記セグメント把持
可能位置に移動させることを特徴とするセグメントの自
動把持方法。
1. A by controlling the erector installed in the shield machine by erector control means, in the segment automatic gripping method for automatically gripped is carried in the shield machine the placed segments in place, Elekta is moved up above the segments said which is placed at a predetermined position, first, irradiates the slit light respectively to the long sides of the segment by the second projecting <br/> optical unit installed on erecta, The third projector mounted on the
Illuminate the short side of the segment with slit light.
Each of the slit light image that is said is placed on erecta
First, second, and third corresponding to the first, second, and third projectors, respectively.
By imaging by the imaging means, these first, second, third
The coordinates of each end point of the slit light image formed by the edge portion of the segment are obtained from the image data obtained by the imaging means, and the respective end points and the visual fields of the first, second, and third imaging means are obtained.
The segment gripper previously obtained in
Slit light image end point position when it is located at a position where it can be gripped
It calculates the position deviation by the arithmetic formation of the position deviation
Moving the segment gripper to the segment grippable position based on the result.
【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、シールド掘進機内に搬入され所定の位置に載置さ
れたセグメントを自動的に把持し組立て位置まで搬送す
るセグメント自動把持装置において、 エレクタを前記所定位置に載置されたセグメントの上方
まで移動させる移動手段と、エレクタ上に設置されセグ
メントの長辺部にそれぞれスリット光を照射する第1、
第2の投光器と、エレクタ上に設置されセグメントの短
辺部にスリット光を照射する第3の投光器と、 エレクタ上に設置され前記第1、第2、第3の投光器に
より照射された各々のスリット光像を撮像する第1、第
2、第3の撮像手段と、 これら第1、第2、第3の撮像手段により得られた画像
データから前記セグメントのエッジ部により形成された
前記スリット光像の各端点座標を求めるスリット光像端
点抽出手段と、 このスリット光像端点抽出手段により抽出された各端点
座標と、前記第1、第2、第3の撮像手段の視野内に予
め求めておいたセグメント把持部がセグメントを把持可
能な位置に存在する場合のスリット光像端点位置とによ
り位置偏差量を演算し、この位置偏差量の演算結果に基
づき前記セグメント把持部を前記セグメント把持可能位
置に移動させるエレクタ制御手段とを備えたことを特徴
とするセグメントの自動把持装置。
2. A segment automatic gripping device for automatically gripping a segment carried into a shield machine and mounted at a predetermined position by an erector installed in the shield machine and transporting the segment to an assembling position. A moving means for moving the segment to a position above the segment mounted at a predetermined position;
A second light emitter, a third light emitter installed on the elector and irradiating the short side of the segment with slit light, and a light emitter each installed on the elector and illuminated by the first, second and third light emitters First, second, and third imaging means for imaging a slit light image; and the slit light formed by an edge portion of the segment from image data obtained by the first, second, and third imaging means. Slit light image end point extracting means for obtaining each end point coordinate of the image; each end point coordinate extracted by the slit light image end point extracting means; and the end point coordinates extracted beforehand within the field of view of the first, second, and third imaging means. A position deviation amount is calculated based on the position of the slit light image end point when the set segment gripping portion is located at a position where the segment can be gripped, and the segment gripping portion is moved based on the calculation result of the position deviation amount. Automatic gripping device of the segment, characterized in that a erecta control means for moving the bets graspable position.
【請求項3】 請求項2記載のセグメントの自動把持装置
において、前記把持位置演算手段は、求められた前記セ
グメント把持部とセグメントとの位置偏差量に基づき、
セグメントを把持するために必要なエレクタの移動量と
把持姿勢を演算することを特徴とするセグメントの自動
把持装置。
3. The segment automatic gripping device according to claim 2, wherein the gripping position calculating means is configured to calculate a position deviation between the segment gripping portion and the segment.
An automatic segment gripping device that calculates the amount of movement and gripping posture of an erector necessary to grip a segment.
JP7235073A 1995-09-13 1995-09-13 Automatic segment gripping method and automatic segment gripping device Expired - Fee Related JP2993405B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7235073A JP2993405B2 (en) 1995-09-13 1995-09-13 Automatic segment gripping method and automatic segment gripping device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7235073A JP2993405B2 (en) 1995-09-13 1995-09-13 Automatic segment gripping method and automatic segment gripping device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0978995A JPH0978995A (en) 1997-03-25
JP2993405B2 true JP2993405B2 (en) 1999-12-20

Family

ID=16980671

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7235073A Expired - Fee Related JP2993405B2 (en) 1995-09-13 1995-09-13 Automatic segment gripping method and automatic segment gripping device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2993405B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112011105794T5 (en) 2011-11-02 2014-07-10 Fuji Shoji Co., Ltd. Surface treatment apparatus and surface treatment method for a long wire-shaped article

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0978995A (en) 1997-03-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11946882B2 (en) Systems and methods for inspecting pipelines using a pipeline inspection robot
CN1854723B (en) Method for automatic defect recognition in testpieces by means of an X-ray examination unit
JP2993405B2 (en) Automatic segment gripping method and automatic segment gripping device
JP2022515519A (en) Robot target alignment for vehicle sensor calibration
JP4190363B2 (en) 3D object position detector
CN110550106B (en) Wheel alignment adjustment system
JP2851971B2 (en) Segment assembly positioning method
JP2971982B2 (en) Segment attitude detection method and automatic assembly device
JP3396560B2 (en) Elector segment positioning device
JP3350913B2 (en) Segment assembly positioning method
JPH01247285A (en) Method for calibration of work locating device
JP3278503B2 (en) Automatic segment assembling apparatus and method
JP2579815Y2 (en) Welding jig equipment
JP3307087B2 (en) Automatic segment positioning method and automatic positioning device
JP3240221B2 (en) Automatic segment assembly apparatus and method
JP2935652B2 (en) Segment assembling method and assembling apparatus
JP2667762B2 (en) Segment assembly positioning method
JP3450548B2 (en) Segment assembling method and assembling apparatus
JP3395173B2 (en) Segment assembly positioning method
JP3449010B2 (en) Route correction method for shield work and segment assembling device
JP3240227B2 (en) Method and apparatus for positioning and assembling segments of ring for tunnel lining
JP2000213294A (en) Method and device for assembling segment
JP3444026B2 (en) Segment positioning method and assembly positioning device
JPH0518196A (en) Automatic segment assembling device
JP3444025B2 (en) Segment assembly positioning method

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees