JP3239682B2 - Segment position measurement method - Google Patents
Segment position measurement methodInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、トンネルシールド掘進
機のセグメント自動組立システムにおけるセグメント位
置計測方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for measuring a segment position in an automatic segment assembling system for a tunnel shield machine.
【0002】[0002]
【従来の技術】トンネルシールド掘進機におけるセグメ
ント組立作業を自動化する場合、自動組立システムの制
御を正確かつ迅速に行うためには、既に組立が完了して
いるセグメント(以下、「既設セグメント」という。)
に対する、エレクタにより把持されていて、これから組
立を行おうとしているセグメント(以下、「布設セグメ
ント」という。)の位置関係を正確に計測することが重
要である。ところで、布設セグメントの既設セグメント
に対する位置関係には、図11に示す6つの自由度
(X,Y,Z,θx,θy,θz)が存在する。したが
って、布設セグメントの既設セグメントに対する位置関
係を一義的に決定するには、図11に示した6つの方向
(X,Y,Z,θx,θy,θz)における両者の相対
位置を測定する必要がある。2. Description of the Related Art When a segment assembling operation in a tunnel shield machine is automated, in order to accurately and quickly control an automatic assembling system, a segment that has already been assembled (hereinafter referred to as an "existing segment"). )
It is important to accurately measure the positional relationship of a segment (hereinafter, referred to as a “laying segment”) that is grasped by an erector and is to be assembled from now on. By the way, there are six degrees of freedom (X, Y, Z, θx, θy, θz) shown in FIG. 11 in the positional relationship of the laid segments with respect to the existing segments. Therefore, in order to uniquely determine the positional relationship between the laid segment and the existing segment, it is necessary to measure the relative positions of the laid segments in the six directions (X, Y, Z, θx, θy, θz) shown in FIG. is there.
【0003】このセグメントの位置関係の測定法として
は、例えば特開平4−149398号公報に、既設セグ
メントおよび布設セグメントの上面位置を光切断法によ
って測定し、両セグメント間の相対的な位置関係を測定
する方法が提案されている。この方法は、セグメントの
被検出面上方に設置した検出器を角変位駆動装置により
一定角度回転させることにより、測定点をセグメント上
で連続的に移動させ、その際の角変位量と被検出部まで
の距離を読み取ることによって、既設セグメントと布設
セグメント間の断面形状を計測し、セグメントの位置検
出を行うというものである。As a method of measuring the positional relationship between the segments, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 4-149398 discloses a method of measuring the positions of the upper surfaces of an existing segment and a laid segment by a light-section method and determining the relative positional relationship between the two segments. Methods for measuring have been proposed. In this method, a measuring point is continuously moved on a segment by rotating a detector installed above a surface to be detected of a segment by a constant angle by an angular displacement driving device, and the amount of angular displacement and the detected portion By reading the distance to the segment, the sectional shape between the existing segment and the laid segment is measured, and the position of the segment is detected.
【0004】また、他の方法として特開平4−9710
0号公報には、布設、既設の両セグメント間にスリット
光を斜めから投光し、布設セグメント上と既設セグメン
ト上に映ったスリット光のズレを上方からテレビカメラ
でモニタし、画像処理をすることによってセグメントの
位置検出を行うという方法が開示されている。Another method is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 4-9710.
In Japanese Patent Publication No. 0, a slit light is projected obliquely between both a laid and an existing segment, and a shift of the slit light reflected on the laid segment and the existing segment is monitored by a television camera from above to perform image processing. Thus, a method of detecting the position of a segment is disclosed.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
4−149398号公報に示された検出器を角変位駆動
装置により一定角度回転させる方法では、布設、既設の
両セグメント間の距離を精密に測定するには、回転の角
速度を遅くしなければならず、計測に長時間かかってし
まうという問題点があった。However, in the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-149398, in which the detector is rotated by a fixed angle by an angular displacement driving device, the distance between the laid and the existing segments is precisely measured. To do so, the angular velocity of rotation must be reduced, and there is a problem that it takes a long time for measurement.
【0006】また、特開平4−97100号公報に示さ
れた画像処理による方法では、Y軸方向、Z軸方向およ
びθx方向の変位量は精度よく計れるが、X軸方向やθ
y・θz方向の測定精度が悪いという問題点があった。
さらに、この方法では、スリット光を斜めから投光する
ための光路を把持装置回りに確保しなければならず、ま
た各変位量の算出に当たっては、煩雑な画像処理を行う
必要があり、装置全体の構成が大がかりで、コスト高と
なるという問題点もあった。In the method based on the image processing disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-97100, the displacement amounts in the Y-axis direction, the Z-axis direction and the θx direction can be accurately measured.
There is a problem that the measurement accuracy in the y and θz directions is poor.
Furthermore, in this method, an optical path for projecting the slit light obliquely must be secured around the holding device, and in calculating each displacement amount, it is necessary to perform complicated image processing, and the entire device is required. However, there is also a problem that the configuration is large and the cost is high.
【0007】本発明はかかる問題点を解決するためにな
されたものであり、高精度かつ高速に計測が行えるセグ
メント位置計測方法を提供することを目的としている。The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a segment position measuring method capable of performing high-accuracy and high-speed measurement.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明に係るセグメント
位置計測方法は、既設セグメントと布設セグメントの両
セグメント間に亘って投光した光の前記両セグメントに
よる反射光を、リニアアレイセンサによって検出し、こ
の検出値に基づいて前記布設セグメントの旋回方向変位
量、トンネル軸方向変位量及びヨーイング変位量を求め
る工程と、前記既設セグメント及び前記布設セグメント
のそれぞれの内周面の少なくとも3点における両セグメ
ント間のトンネル半径方向の相対位置を検出し、該検出
値に基づいて前記布設セグメントの伸縮方向変位量、ピ
ッチング変位量及びローリング変位量を求める工程とを
有するものである。According to the present invention, there is provided a segment position measuring method in which a linear array sensor detects reflected light of light projected over both an existing segment and a laid segment by the two segments. Determining the amount of displacement in the turning direction, the amount of displacement in the tunnel axis direction, and the amount of yawing displacement of the laid segment based on the detected value; and determining both segments at at least three points on the inner peripheral surfaces of the existing segment and the laid segment. Detecting the relative position in the radial direction of the tunnel between them, and calculating the amount of displacement in the expansion and contraction direction, the amount of pitching displacement, and the amount of rolling displacement of the laid segment based on the detected value.
【0009】[0009]
【作用】上記のように構成されたセグメント位置計測方
法においては、リニアアレイセンサによって反射光を検
出し、この検出値に基づいて布設セグメントの旋回方向
変位量、トンネル方向変位量及びヨーイング変位量を求
める。また、両セグメント間のトンネル半径方向の相対
位置を検出し、この検出値に基づいて布設セグメントの
伸縮方向変位量、ピッチング変位量及びローリング変位
量を求める。In the segment position measuring method configured as described above, the reflected light is detected by the linear array sensor, and based on the detected value, the displacement in the turning direction, the displacement in the tunnel direction, and the displacement in the yawing direction of the laid segment are determined. Ask. Further, a relative position in the tunnel radial direction between the two segments is detected, and a displacement amount in the expansion and contraction direction, a pitching displacement amount, and a rolling displacement amount of the laid segment are obtained based on the detected value.
【0010】[0010]
【実施例】具体的な実施例を説明する前に、実施例に用
いる装置及びその動作について説明する。まず、Y軸方
向(旋回方向)、Z軸方向(トンネル軸方向)、および
θx方向(ヨーイング)の変位量を測定する装置につい
て説明する。図7は布設、既設両セグメント間の間隙を
測定する装置の説明図である。図において、1は布設セ
グメント、2,3,4は既設セグメント、5は光源であ
る。6はセグメントの表面で反射された光を受光する受
光レンズ、7は受光レンズで受光された光を検出するリ
ニアアレイセンサ、8はリニアアレイセンサで検出され
た反射光を増幅するアンプである。光源5から発せられ
た光は、布設セグメント1及び既設セグメント4の表面
で反射され、受光レンズ6によって受光されてリニアア
レイセンサ7に入力される。リニアアレイセンサに入力
された反射光はアンプにより増幅処理されてアナログ出
力される。このときのアナログ出力を図8に示す。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Before describing a specific embodiment, an apparatus used in the embodiment and its operation will be described. First, an apparatus for measuring displacement amounts in the Y-axis direction (turning direction), the Z-axis direction (tunnel axis direction), and the θx direction (yawing) will be described. FIG. 7 is an explanatory view of an apparatus for measuring the gap between both the laid and existing segments. In the figure, 1 is a laid segment, 2, 3, and 4 are existing segments, and 5 is a light source. Reference numeral 6 denotes a light receiving lens that receives light reflected by the surface of the segment, reference numeral 7 denotes a linear array sensor that detects light received by the light receiving lens, and reference numeral 8 denotes an amplifier that amplifies the reflected light detected by the linear array sensor. The light emitted from the light source 5 is reflected on the surfaces of the laid segment 1 and the existing segment 4, received by the light receiving lens 6, and input to the linear array sensor 7. The reflected light input to the linear array sensor is amplified by an amplifier and output as an analog signal. FIG. 8 shows the analog output at this time.
【0011】リニアアレイセンサ7による検出対象は両
セグメント間の距離だけであるので、従来例のようにス
リット光を斜めから投光する必要はなく、光を真上から
投光することができ、また、受光側のリニアアレイセン
サ7も反射面の真上での受光が望ましい。したがって、
投光と受光の両者が干渉しない程度で、光源5とリニア
アレイセンサ7を近づけて測定対象面の真上に設置する
ことができ、省スペース化を図ることができる。また、
距離の検出精度は、カメラによる画像処理の場合と同様
に、その画素数で決まるものであり、真上から投受光す
る分、本方式の方が従来例よりも精度が向上する。さら
に、本方式によれば煩雑な画像処理を行う必要はなく、
リニアアレイセンサ7により受光した光強度から、セグ
メント間距離相当分をアンプによりアナログ出力として
簡単に取出すことができる。Since the object to be detected by the linear array sensor 7 is only the distance between the two segments, it is not necessary to project the slit light obliquely as in the conventional example, and the light can be projected from directly above. It is also desirable that the linear array sensor 7 on the light receiving side receives light directly above the reflection surface. Therefore,
The light source 5 and the linear array sensor 7 can be placed close to each other and placed directly above the surface to be measured, to the extent that both light emission and light reception do not interfere with each other, and space can be saved. Also,
The accuracy of distance detection is determined by the number of pixels as in the case of image processing by a camera, and the accuracy of this method is higher than that of the conventional example because light is projected and received from directly above. Furthermore, according to this method, there is no need to perform complicated image processing,
From the intensity of light received by the linear array sensor 7, a portion corresponding to the distance between segments can be easily extracted as an analog output by an amplifier.
【0012】そして、上記の検出方法により、例えば図
9に示すようなA,B,Cの3箇所にて測定を行うこと
によって、Y軸方向、Z軸方向、およびθx方向の変位
量を高速かつ高精度に計測することが可能となるのであ
る。なお、測定値に基づいてY軸方向、Z軸方向、およ
びθx方向の変位量を算出する方法は、後述する実施例
1において説明する。[0012] By performing the above-described detection method, for example, by measuring at three points A, B, and C as shown in FIG. 9, the displacement amounts in the Y-axis direction, the Z-axis direction, and the θx direction can be measured at high speed. And it becomes possible to measure with high accuracy. A method of calculating the displacement amounts in the Y-axis direction, the Z-axis direction, and the θx direction based on the measured values will be described in a first embodiment described later.
【0013】次に、X軸方向(伸縮方向)、θy方向
(ピッチング)及びθz方向(ローリング)の変位量を
計測する方法を説明する。図10はこのようなX軸、θ
y及びθz方向の変位量を計測装置の説明図である。図
において、10〜14はレーザ変位計であり、それぞれ
がセグメントリングと同一の円筒中心軸を持つ円筒曲面
上に設置されている。これら6個のレーザ変位計によっ
て、各レーザ変位計の設置位置から布設、既設両セグメ
ントの表面までの距離、すなわちトンネル半径方向距離
を測定する。なお、測定は既設・布設両セグメントのそ
れぞれにおいて同一直線上にない3箇所以上で行うこと
が必要である。そして、各計測箇所におけるセグメント
上面の相対位置を計測することにより、X軸、θy及び
θz方向の変位量を算出することができる。具体的な算
出方法については後述する実施例1において説明する。Next, a method for measuring the displacement amounts in the X-axis direction (expansion / contraction direction), the θy direction (pitching) and the θz direction (rolling) will be described. FIG. 10 shows such an X axis, θ
It is explanatory drawing of the measuring device which measures the displacement amount of ay and (theta) z direction. In the figure, reference numerals 10 to 14 denote laser displacement meters, each of which is installed on a cylindrical curved surface having the same cylindrical central axis as the segment ring. With these six laser displacement meters, the distance from the installation position of each laser displacement meter to the surface of both the laid and existing segments, that is, the radial distance in the tunnel, is measured. It is necessary to perform the measurement at three or more points that are not on the same straight line in both the existing and laid segments. Then, by measuring the relative position of the segment upper surface at each measurement location, the displacement amount in the X-axis, θy, and θz directions can be calculated. A specific calculation method will be described in a first embodiment described later.
【0014】なお、各レーザ変位計の設置位置は、上述
したように全てのレーザ変位計がセグメントリングと同
一の円筒中心軸を持つ円筒曲面上に設置されていなくて
も、それぞれのレーザ変位計の相対位置が既知であり、
取り付け位置の違いによる測定結果の補正が可能であれ
ば、それぞれ任意の位置に設置してもよい。また、上記
のレーザ変位計に代えて接触式の変位計や超音波変位計
等でも代用できる。上記のような装置による測定は定点
測定であるため非常に高速で行うことができ、測定精度
も両セグメント上面の変位を直接計るため非常に高精度
である。It should be noted that even if all the laser displacement meters are not installed on the cylindrical curved surface having the same cylindrical center axis as the segment ring as described above, the respective laser displacement meters are installed at the respective positions. The relative position of is known,
If it is possible to correct the measurement result due to the difference in the mounting position, it may be installed at any position. In addition, a contact displacement meter, an ultrasonic displacement meter, or the like can be used instead of the laser displacement meter. Since the measurement by the above-mentioned apparatus is a fixed point measurement, it can be performed at a very high speed, and the measurement accuracy is very high because the displacement of the upper surface of both segments is directly measured.
【0015】以上のように、リニアアレイセンサ7を用
いて両セグメント間の水平方向の距離を計測し、またレ
ーザ変位計を用いてセグメント上面位置を計測すること
によって、布設セグメントの既設セグメントに対する6
つの自由度の変位量を高速かつ高精度に計測することが
できるのである。以下、この具体例を説明する。As described above, the horizontal distance between the two segments is measured by using the linear array sensor 7 and the position of the upper surface of the segment is measured by using the laser displacement meter.
The amount of displacement with two degrees of freedom can be measured at high speed and with high accuracy. Hereinafter, this specific example will be described.
【0016】実施例1.図1は本発明の一実施例の説明
図である。図において、図7、図10と同一部分には同
一符号を付し、説明は省略する。まず、Y軸方向、Z軸
方向、およびθx方向の変位量の計測方法について説明
する。上述したように、リニアアレイセンサ7により受
光された反射光はアンプにより増幅され、布設、既設の
両セグメント間の距離がアナログ出力により取り出され
る。このセグメント間の距離検出は、図1中のA,B及
びCのそれぞれの位置について行う。なお、Aは布設セ
グメント1と既設セグメント4との距離を測定するため
の任意の位置、Bは布設セグメント1と既設セグメント
3との距離を測定するための任意の位置、及びCは布設
セグメント1と既設セグメント2との距離を測定するた
めの任意の位置である。Embodiment 1 FIG. FIG. 1 is an explanatory diagram of one embodiment of the present invention. In the figure, the same parts as those in FIGS. 7 and 10 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. First, a method of measuring the amount of displacement in the Y-axis direction, the Z-axis direction, and the θx direction will be described. As described above, the reflected light received by the linear array sensor 7 is amplified by the amplifier, and the distance between both the laid and existing segments is extracted by analog output. The distance between the segments is detected for each of the positions A, B, and C in FIG. In addition, A is an arbitrary position for measuring the distance between the installation segment 1 and the existing segment 4, B is an arbitrary position for measuring the distance between the installation segment 1 and the existing segment 3, and C is the installation segment 1. This is an arbitrary position for measuring the distance between the existing segment 2 and the existing segment 2.
【0017】次に、測定結果に基づいて変位量を求める
方法について説明する。図2は測定結果に基づいて変位
量を計算する計算方法の説明図であり、リニアアレイセ
ンサ7による測定位置及び測定結果を示している。図2
において、一点鎖線は布設セグメント1の中心Oを原点
とした直交座標軸を示しており、y´軸,z´軸があ
る。L1 はz´軸から測定地点Aまでの距離、L2 はz
´軸から測定地点Bまでの距離、L3 はy´軸から測定
地点Cまでの距離、L4 はz´軸から測定地点Cまでの
距離をそれぞれ示している。Pは測定地点Cにおける布
設セグメント1のエッジと計測ラインとの交点、Qは測
定地点Cにおける既設セグメント2のエッジと計測ライ
ンとの交点をそれぞれ示している。βはP点とO点を結
んだ直線とy´軸との成す角を示している。また、d1,
d2,d3 はそれぞれ測定地点A,B,Cにおける布設セ
グメント1と既設セグメント4,3,2との測定距離を
示している。これらの測定値及び既知の値を使って、θ
x方向、Z軸方向、およびY軸方向の変位量を求める計
算式は、次の[数1],[数2],[数3]のようにな
る。Next, a method for obtaining the displacement amount based on the measurement result will be described. FIG. 2 is an explanatory diagram of a calculation method for calculating a displacement amount based on a measurement result, and shows a measurement position and a measurement result by the linear array sensor 7. FIG.
In FIG. 7, the alternate long and short dash line indicates an orthogonal coordinate axis having the origin at the center O of the installation segment 1, and there are y'-axis and z'-axis. L1 is the distance from the z 'axis to the measurement point A, and L2 is the z
L3 indicates the distance from the y 'axis to the measurement point C, and L4 indicates the distance from the z' axis to the measurement point C. P indicates the intersection between the edge of the laid segment 1 at the measurement point C and the measurement line, and Q indicates the intersection of the edge of the existing segment 2 at the measurement point C and the measurement line. β indicates an angle between a straight line connecting the points P and O and the y ′ axis. Also, d1,
d2 and d3 indicate the measured distances between the laid segment 1 and the existing segments 4, 3, and 2 at the measurement points A, B, and C, respectively. Using these measurements and known values, θ
Formulas for calculating the displacement amounts in the x direction, the Z axis direction, and the Y axis direction are as shown in the following [Equation 1], [Equation 2], and [Equation 3].
【0018】[0018]
【数1】 (Equation 1)
【0019】[0019]
【数2】 (Equation 2)
【0020】[0020]
【数3】 (Equation 3)
【0021】次に、Y軸方向の変位量を示す[数3]の
導き方を説明する。図3は[数3]の導き方の説明図で
ある。基本的な考え方は、布設セグメント1をθx方向
のずれ角θxだけ回転してθx方向のずれを修正し、そ
の後Y軸方向へ移動すると考えて、このときの移動量が
求めるY軸方向の変位量になると、考えるのである。図
3において、鎖線は、実線の布設セグメント1を、ずれ
角θxだけ回転してθx方向のずれを修正した状態の布
設セグメント1を示している。この考え方に基づいて、
Y軸方向の変位量の計算の手順を以下の[数4]に示
す。Next, how to derive [Equation 3 ] indicating the displacement amount in the Y-axis direction will be described. FIG. 3 is an explanatory diagram of how to derive [Equation 3 ]. The basic idea is that the installation segment 1 is rotated by the deviation angle θx in the θx direction to correct the deviation in the θx direction, and then moves in the Y-axis direction. When it comes to quantity, think. In FIG. 3, the dashed line indicates the laid segment 1 in a state where the solid laid segment 1 is rotated by the shift angle θx to correct the shift in the θx direction. Based on this idea,
The procedure for calculating the amount of displacement in the Y-axis direction is shown in [Equation 4] below.
【0022】[0022]
【数4】 (Equation 4)
【0023】なお、Z軸方向の変位量を求める[数
2]、及びθx方向の変位量を求める[数1]は図2よ
り容易に導き出すことができるので、その説明は省略す
る。The equation (2) for obtaining the displacement in the Z-axis direction and the equation ( 1 ) for obtaining the displacement in the θx direction can be easily derived from FIG.
【0024】次に、X軸方向及びθy・θz方向の変位
量を計測する方法を説明する。図1において、9〜14
は、上述したレーザ変位計であり、それぞれがセグメン
トリングと同一の円筒中心軸を持つ円筒曲面上に設置さ
れている。本実施例においては、布設・既設それぞれの
セグメント上で3点ずつ測定を行っており、その測定位
置は図4に示すように、布設セグメント1上の3つの測
定点D,E,Fを結んでできる△DEFと既設セグメン
ト2,3,4上の3つの測定点G,H,Iを結んででき
る△GHIが、布設セグメントの中心Oを相似の中心と
する相似形となる位置である。そして、測定点D,E,
F,G,H,Iのセグメント上面の相対座標をD
(xD ,yD ,zD ),E(xE ,yE ,zE ),F
(xF ,yF ,zF ),G(xG ,yG ,zG ),H
(xH ,yH ,zH ),I(xI ,yI ,zI )とし、
位置修正動作をθy→θzの順で行うものとすると、X
軸、θy及びθz方向の変位量はそれぞれ以下の[数
5]、[数6]、[数7]によって求めることができ
る。Next, a method for measuring the amount of displacement in the X-axis direction and in the θy and θz directions will be described. In FIG. 1, 9 to 14
Are the laser displacement meters described above, each of which is installed on a cylindrical curved surface having the same cylindrical central axis as the segment ring. In the present embodiment, three points are measured on each of the laid and existing segments, and the measurement positions are connected to three measurement points D, E, and F on the laid segment 1 as shown in FIG. △ GHI formed by connecting ん で DEF and three measurement points G, H, and I on the existing segments 2, 3, and 4 is a position having a similar shape with the center O of the laid segment being a similar center. And measuring points D, E,
The relative coordinates of the upper surface of the segment of F, G, H, I are D
(X D, y D, z D), E (x E, y E, z E), F
(X F, y F, z F), G (x G, y G, z G), H
(X H, y H, z H), and I (x I, y I, z I),
Assuming that the position correcting operation is performed in the order of θy → θz, X
The displacement amounts in the axes, θy and θz directions can be obtained by the following [Equation 5], [Equation 6], and [Equation 7].
【0025】[0025]
【数5】 (Equation 5)
【0026】[0026]
【数6】 (Equation 6)
【0027】[0027]
【数7】 (Equation 7)
【0028】次に、[数5]、[数6]、[数7]の導
き方を説明する。まず、[数5]について説明する。布
設平面の方程式は、E点の座標E(xE ,yE ,zE )
及び法線ベクトル(p,q,r)を用いて、次のように
表現できる。 p(x−xE )+q(y−yE )+r(z−zE )=0 上式において、y=z=0と置くことによって、布設平
面がX軸を切る点のX座標x1 を求めると、次の[数
8]のようになる。Next, how to derive [Equation 5], [Equation 6], and [Equation 7] will be described. First, [Equation 5] will be described. Equation of laying planes, coordinates E of point E (x E, y E, z E)
And the normal vector (p, q, r) can be expressed as follows. p (x-x E) + q (y-y E) + r (z-z E) = the 0 above formula, y = by placing the z = 0, X-coordinate of a point laying plane cut X axis x 1 Is obtained as in the following [Equation 8].
【0029】[0029]
【数8】 (Equation 8)
【0030】同様にして、既設平面がX軸を切る点のX
座標x2 を求めると、次の[数9]のようになる。Similarly, the X at the point where the existing plane cuts the X axis
When determining the coordinates x 2, as follows equation [9].
【0031】[0031]
【数9】 (Equation 9)
【0032】したがって、X軸方向の変位量XはX=x
1 −x2 として、[数5]のとおり求まる。次に、
[数6]及び[数7]の導き方について、以下に説明す
る。Therefore, the displacement X in the X-axis direction is X = x
It is obtained as 1− x 2 as shown in [Equation 5]. next,
How to derive [Equation 6] and [Equation 7] will be described below.
【0033】[0033]
【数10】 (Equation 10)
【0034】本実施例においては、リニアアレイセンサ
7とレーザ変位計9〜14をそれぞれ測定箇所に1台づ
つ設置したので、各測定機器を移動する必要がなく、瞬
時に計測を終了することができる。なお、レーザ変位計
による布設・既設それぞれのセグメント上における測定
点の位置は、上述の例に限られるものではなく、布設セ
グメント上の3点で形成される三角形と既設セグメント
上の3点で形成される三角形が相似形であり、かつこれ
ら2つの三角形の相似の中心線がZ軸と一致するような
位置であればよい。In this embodiment, since the linear array sensor 7 and the laser displacement gauges 9 to 14 are installed one by one at the measuring points, there is no need to move each measuring device, and the measurement can be completed instantaneously. it can. The position of the measurement point on each of the laid and existing segments by the laser displacement meter is not limited to the above example, but is formed by a triangle formed by three points on the laid segment and a three point formed by the existing segment. It is only necessary that the triangles be similar to each other and that the positions of the similar center lines of these two triangles coincide with the Z axis.
【0035】実施例2.図5は本発明の他の実施例の説
明図である。本実施例においては、レーザ変位計15,
16をZ軸に平行に設置されたリニアガイド17,18
に取り付け、レーザ変位計15,16を移動できるよう
にしたものである。なお、光とリニアアレイセンサによ
るY軸方向、Z軸方向およびθx方向の変位量の測定に
ついては実施例1と同様に行う。図6はレーザ変位計1
5,16による測定点の説明図である。図6に示すよう
に、測定点はJ,K,L,M,N,P,Q,Rの8点で
あり、この内J,K,L,MとN,P,Q,Rはそれぞ
れレーザ変位計15とレーザ変位計16を移動させるこ
とによって測定されるものである。Embodiment 2 FIG. FIG. 5 is an explanatory diagram of another embodiment of the present invention. In the present embodiment, the laser displacement meter 15,
16 is a linear guide 17, 18 installed parallel to the Z axis.
And the laser displacement gauges 15 and 16 can be moved. The measurement of the displacement amounts in the Y-axis direction, the Z-axis direction, and the θx direction using the light and the linear array sensor is performed in the same manner as in the first embodiment. Figure 6 shows the laser displacement meter 1
It is explanatory drawing of the measurement point by 5 and 16. As shown in FIG. 6, there are eight measurement points J, K, L, M, N, P, Q, and R, of which J, K, L, M and N, P, Q, and R are respectively It is measured by moving the laser displacement meter 15 and the laser displacement meter 16.
【0036】本実施例では、布設セグメント1と既設セ
グメント3,4の各セグメント上の4箇所の測定点から
任意の3点を選ぶことにより、4つの3角形を形成する
ことができる。そこで、それぞれの3角形について実施
例1と同様の方法により変位量を求め、その平均値をと
ることによって、より精度の高いX軸、θy及びθz方
向の変位量の計測が可能となる。実施例2によれば、よ
り高精度の計測が可能であり、またレーザ変位計の数が
少なくて済むので、コスト低減及び省スペースのメリッ
トがある。In this embodiment, four triangles can be formed by selecting any three points from four measurement points on each of the laid segment 1 and the existing segments 3 and 4. Therefore, the displacement amount is obtained for each triangle by the same method as in the first embodiment, and the average value is obtained, whereby the displacement amounts in the X-axis, θy and θz directions can be measured with higher accuracy. According to the second embodiment, more accurate measurement can be performed, and the number of laser displacement meters can be reduced, so that there are merits of cost reduction and space saving.
【0037】[0037]
【発明の効果】以上のように、本発明においては、リニ
アアレイセンサによる反射光の検出によって両セグメン
ト間の距離の測定と両セグメント間のトンネル半径方向
の相対位置の測定とを組み合わせて、布設セグメントの
変位量を求めるようにしたので、高速で高精度の計測が
行える。As described above, according to the present invention, the measurement of the distance between the two segments and the measurement of the relative position in the tunnel radial direction between the two segments by detecting the reflected light by the linear array sensor are performed to lay the cable. Since the displacement amount of the segment is obtained, high-speed and high-accuracy measurement can be performed.
【図1】本発明の一実施例による計測方法の説明図であ
る。FIG. 1 is an explanatory diagram of a measurement method according to an embodiment of the present invention.
【図2】図1の装置による測定結果に基づいて変位量を
計算する計算方法の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a calculation method for calculating a displacement amount based on a measurement result by the device of FIG. 1;
【図3】図1の装置による測定結果に基づいて変位量、
特にy軸方向の変位量を計算する計算方法の説明図であ
る。FIG. 3 shows a displacement amount based on a measurement result by the apparatus of FIG. 1,
FIG. 4 is an explanatory diagram of a calculation method for calculating a displacement amount in the y-axis direction in particular.
【図4】実施例1のレーザ変位計による計測位置の説明
図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of a measurement position by the laser displacement meter according to the first embodiment.
【図5】この発明の他の実施例による計測方法の説明図
である。FIG. 5 is an explanatory diagram of a measuring method according to another embodiment of the present invention.
【図6】実施例2のレーザ変位計による計測位置の説明
図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of a measurement position by the laser displacement meter according to the second embodiment.
【図7】本発明に使用する装置の説明図である。FIG. 7 is an explanatory view of an apparatus used in the present invention.
【図8】リニアアレイセンサの出力を表す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating an output of a linear array sensor.
【図9】リニアアレイセンサによる測定位置の説明図で
ある。FIG. 9 is an explanatory diagram of a measurement position by a linear array sensor.
【図10】本発明に使用する装置の説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram of an apparatus used in the present invention.
【図11】布設セグメントの変位方向の説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram of a displacement direction of a laying segment.
1 布設セグメント 2,3,4 既設セグメント 5 光源 6 集光レンズ 7 リニアアレイセンサ 9,10,11,12,13,14 レーザ変位計 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Installation segment 2, 3, 4 Existing segment 5 Light source 6 Condensing lens 7 Linear array sensor 9, 10, 11, 12, 13, 14 Laser displacement meter
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−97100(JP,A) 特開 平1−263509(JP,A) 特開 平7−229740(JP,A) 特開 平5−287995(JP,A) 特開 平5−295999(JP,A) 特開 平5−321597(JP,A) 特開 平6−2498(JP,A) 特開 平4−353199(JP,A) 特開 平5−1500(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01B 11/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (56) References JP-A-4-97100 (JP, A) JP-A-1-263509 (JP, A) JP-A-7-229740 (JP, A) JP-A-5-229740 287995 (JP, A) JP-A-5-295999 (JP, A) JP-A-5-321597 (JP, A) JP-A-6-2498 (JP, A) JP-A-4-353199 (JP, A) JP-A-5-1500 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G01B 11/00
Claims (1)
グメント間に亘って投光した光の前記両セグメントによ
る反射光を、リニアアレイセンサによって検出し、この
検出値に基づいて前記布設セグメントの旋回方向変位
量、トンネル軸方向変位量及びヨーイング変位量を求め
る工程と、 前記既設セグメント及び前記布設セグメントのそれぞれ
の内周面の少なくとも3点における両セグメント間のト
ンネル半径方向の相対位置を検出し、該検出値に基づい
て前記布設セグメントの伸縮方向変位量、ピッチング変
位量及びローリング変位量を求める工程とを有すること
を特徴とするセグメント位置計測方法。1. A linear array sensor detects reflected light of light projected between both segments of an existing segment and a laid segment by the two segments, and based on the detected value, displacement of the laid segment in the turning direction. Calculating the displacement, the axial displacement of the tunnel and the displacement of the yawing; detecting the relative positions of at least three points on the inner peripheral surfaces of the existing segment and the laid segment between the two segments in the radial direction of the tunnel; Obtaining a displacement amount in the expansion / contraction direction, a pitching displacement amount, and a rolling displacement amount of the laid segment based on the value.
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---|---|---|---|
JP10106395A JP3239682B2 (en) | 1995-04-25 | 1995-04-25 | Segment position measurement method |
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JP10106395A JP3239682B2 (en) | 1995-04-25 | 1995-04-25 | Segment position measurement method |
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JPH08292011A JPH08292011A (en) | 1996-11-05 |
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