JP6271349B2 - Method and system for monitoring rotational deviation of steel pipe piles - Google Patents
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Description
本発明は、鋼管杭の回転ずれ監視方法およびシステムに関し、さらに詳しくは、打設する鋼管杭の回転ずれ状態をリアルタイムで精度よく把握できる鋼管杭の回転ずれ監視方法およびシステムに関するものである。 The present invention relates to a method and system for monitoring the rotational deviation of a steel pipe pile, and more particularly, to a method and system for monitoring the rotational deviation of a steel pipe pile that can accurately grasp the rotational deviation state of the steel pipe pile to be placed in real time.
水底地盤に対して鋼管杭を打設する際には、予め計画された位置に打設する必要がある。即ち、目標位置に対してずれたり、傾いたりして打設しないように監視する必要がある。従来、打設する鋼管杭の位置ずれや傾きを測定、監視する方法が種々提案されている(例えば、特許文献1参照)。 When placing steel pipe piles on the bottom of the water, it is necessary to place them at a planned location. In other words, it is necessary to monitor so as not to be placed due to displacement or inclination with respect to the target position. Conventionally, various methods for measuring and monitoring the displacement and inclination of a steel pipe pile to be placed have been proposed (see, for example, Patent Document 1).
ところで、打設する鋼管杭については、位置ずれや傾きだけでなく、回転ずれ(杭長手方向に延びる杭中心軸を中心にする回転ずれ)も重要な監視項目である。即ち、鋼管杭が不用意に回転すると、打設する際に使用する打設ガイドへ鋼管杭を誘導する際に支障が生じたり、打設ガイドどうしが干渉する等の不具合が生じることがある。 By the way, about the steel pipe pile to drive, not only position shift and inclination but rotation shift (rotation shift centering on the pile central axis extended in a pile longitudinal direction) is an important monitoring item. That is, if the steel pipe pile rotates inadvertently, troubles may occur when the steel pipe pile is guided to the placement guide used when placing, and troubles such as interference between the placement guides may occur.
従来、鋼管杭の回転ずれ状態を監視するには、例えば、鋼管杭の表面に目盛の付いたテープを貼り、この目盛の動きをトランシットによって確認して回転ずれの有無やずれ量を把握していた。しかしながら、目視に依存した確認になるので精度を向上させるには限界があった。また、鋼管杭の回転ずれ状態をリアルタイムで把握するには多大な労力を要するので実質的に困難であった。 Conventionally, in order to monitor the rotational displacement state of a steel pipe pile, for example, a tape with a scale is attached to the surface of the steel pipe pile, and the movement of this scale is confirmed by a transit to determine the presence or absence of rotational deviation and the amount of deviation. It was. However, since the confirmation depends on visual observation, there is a limit to improving the accuracy. In addition, it is substantially difficult to grasp the rotational deviation state of the steel pipe pile in real time because it requires a lot of labor.
本発明の目的は、打設する鋼管杭の回転ずれ状態をリアルタイムで精度よく把握できる鋼管杭の回転ずれ監視方法およびシステムを提供することにある。 The objective of this invention is providing the rotation deviation monitoring method and system of a steel pipe pile which can grasp | ascertain the rotation deviation state of the steel pipe pile to drive in real time accurately.
上記目的を達成するため本発明の鋼管杭の回転ずれ監視方法は、鋼管杭の表面に杭長手方向に直線状に延びて周方向に等間隔をあけて平行に配置された3本の基準線を予め設け、前記鋼管杭を打設している際に、この鋼管杭を正面からデジタルカメラにより撮影して、前記3本の基準線およびこの鋼管杭の杭幅方向両端の位置を画像データとして逐次取得し、この取得した画像データに基づいて演算装置により前記鋼管杭の回転ずれ量を逐次算出して、この鋼管杭の回転ずれ状態をリアルタイムで把握することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the method of monitoring rotation displacement of a steel pipe pile according to the present invention comprises three reference lines that extend linearly in the longitudinal direction of the pile on the surface of the steel pipe pile and are arranged in parallel at equal intervals in the circumferential direction. When the steel pipe pile is placed, the steel pipe pile is photographed with a digital camera from the front, and the positions of the three reference lines and both ends of the steel pipe pile in the pile width direction are used as image data. It acquires sequentially, calculates the rotational deviation amount of the said steel pipe pile sequentially by an arithmetic unit based on this acquired image data, and grasps | ascertains the rotational deviation state of this steel pipe pile in real time.
本発明の鋼管杭の回転ずれ監視システムは、打設している鋼管杭を正面から撮影するデジタルカメラと、このデジタルカメラにより撮影された画像データが入力される演算装置と、この演算装置による演算結果が表示されるモニタとを備え、前記デジタルカメラにより逐次撮影された前記鋼管杭の表面に杭長手方向に直線状に延びて周方向に等間隔をあけて平行に配置された3本の基準線および前記鋼管杭の杭幅方向両端の位置の画像データに基づいて前記演算装置により前記鋼管杭の回転ずれ量を逐次算出して、この算出結果を前記モニタに逐次表示する構成にしたことを特徴とする。 The steel pipe pile rotation deviation monitoring system according to the present invention includes a digital camera for photographing a steel pipe pile placed from the front, an arithmetic device for inputting image data photographed by the digital camera, and an arithmetic operation performed by the arithmetic device. And a monitor on which the results are displayed, and three standards that are linearly extended in the longitudinal direction of the pile and arranged in parallel at equal intervals in the circumferential direction on the surface of the steel pipe pile sequentially photographed by the digital camera The calculation device sequentially calculates the amount of rotational deviation of the steel pipe pile based on the image data of the positions of the wire and the pile width direction of the steel pipe pile, and the calculation result is sequentially displayed on the monitor. Features.
本発明によれば、打設している鋼管杭を正面から撮影するデジタルカメラにより撮影された鋼管杭の表面に杭長手方向に直線状に延びて周方向に等間隔をあけて平行に配置された3本の基準線および鋼管杭の杭幅方向両端の位置の画像データに基づいて鋼管杭の回転ずれ量を逐次算出するので、この鋼管杭の回転ずれ状態をリアルタイムで精度よく把握することが可能なる。鋼管杭の回転ずれ量の算出は、画像データに基づいて演算装置により行われるので多大な労力を要することもない。 According to the present invention, the steel pipe pile piled up is linearly extended in the longitudinal direction of the pile on the surface of the steel pipe pile photographed by the digital camera photographing from the front and arranged in parallel at equal intervals in the circumferential direction. Since the amount of rotational displacement of the steel pipe pile is calculated sequentially based on the three reference lines and the image data of the positions in the pile width direction of the steel pipe pile, it is possible to accurately grasp the rotational displacement state of the steel pipe pile in real time. Possible. The calculation of the amount of rotational deviation of the steel pipe pile is performed by an arithmetic unit based on the image data, so that much labor is not required.
本発明では、前記演算装置に回転ずれ量に対する閾値が予め入力され、前記逐次算出した回転ずれ量が前記閾値を超えた場合に警告を発する警告手段が備わる構成にすることもできる。これにより、演算装置により逐次算出した回転ずれ量が予め設定した閾値を超えた場合に警告を発することができるので、鋼管杭の適切な打設を行なうには一段と有利になる。 In the present invention, a threshold value for a rotational deviation amount may be input to the arithmetic device in advance, and a warning unit that issues a warning when the sequentially calculated rotational deviation amount exceeds the threshold value may be provided. Thereby, since the warning can be issued when the rotational deviation amount sequentially calculated by the arithmetic device exceeds a preset threshold value, it is more advantageous to perform appropriate placement of the steel pipe pile.
以下、本発明の鋼管杭の回転ずれ監視方法およびシステムを図に示した実施形態に基づいて説明する。 Hereinafter, a method and a system for monitoring rotational deviation of a steel pipe pile according to the present invention will be described based on the embodiments shown in the drawings.
図1〜図3に例示する本発明の鋼管杭の回転ずれ監視システム1(以下、監視システム1という)の実施形態は、海や河川等の水底に打設される鋼管杭5の回転ずれをリアルタイムで監視する。打設される鋼管杭5の位置や傾きは、別の監視装置によって監視されていて実質的に所定の位置に鉛直に打設される。尚、本発明の監視システム1は、陸上で地盤に鋼管杭5を打設する際にも用いることができる。
The embodiment of the steel pipe pile rotation deviation monitoring system 1 (hereinafter referred to as the monitoring system 1) of the present invention illustrated in FIGS. 1 to 3 is configured to detect the rotation deviation of the
本発明の監視システム1は、デジタルカメラ2と、このデジタルカメラ2により撮影された画像データが入力される演算装置3と、この演算装置3に接続されるモニタ4aとを備えている。この実施形態では、さらに警告手段4bが備わっている。
The monitoring system 1 of the present invention includes a
デジタルカメラ2は、打設されている鋼管杭5を正面から撮影する。そのため、デジタルカメラ2は、画像を撮影および検知するセンサ部2aを任意の撮影方向(水平方向および上下方向)に向けて設定可能に三脚2bに取り付けられている。演算装置3としては例えば、パーソナルコンピュータ等が用いられる。モニタ4aには演算装置3による演算結果(演算結果に基づく数値、文字、図表等)が表示される。警告手段4bしては例えば、警告灯や警報装置が用いられる。警告手段4bの作動は演算装置3によって制御される。
The
鋼管杭5の表面には、杭長手方向に直線状に延びて周方向に等間隔をあけて平行に配置された3本の基準線7a、7b、7cが付されている。これら基準線7a、7b、7cは鋼管杭5の全長に付されている必要はなく、例えば、少なくとも鋼管杭5の上端部に付される。それぞれの基準線7a、7b、7cの周方向間隔はなるべく広くすることが好ましいが、例えば、鋼管杭5の中心軸CLを中心にした周方向間隔(周方向角度α)は30°〜60°にする。
The surface of the
図3のW値はデジタルカメラ2(センサ部2a)のカメラ画角であり、d値は正面視のカメラ画角の左端から鋼管杭5の杭幅方向左端6aとの間隔、e値は正面視のカメラ画角の左端から鋼管杭5の杭幅方向右端6bとの間隔である。M値はデジタルカメラ2(センサ部2a)の幅方向中心と鋼管杭5の中心軸CLとのずれ量である。
The W value in FIG. 3 is the camera angle of view of the digital camera 2 (
この実施形態では、作業船8に搭載されたクレーン9により吊下げられた杭打ち機10によって鋼管杭5が打設されている。この鋼管杭5を正面から岸壁11等の陸上の所定位置に設置されたデジタルカメラ2によって撮影する。これにより、正面視での3本の基準線7a、7b、7cおよび鋼管杭5の杭幅方向両端6a、6bの位置の画像データがデジタルカメラ2により逐次撮影される。デジタルカメラ2は安定した場所に設置される必要がある。したがって、岸壁等11の安定した陸上に設置されることが望ましいが、例えば、波浪状態が穏やかな場合、大規模な船舶上などであれば陸上と同様に安定しているのでデジタルカメラ2を設置することができる。
In this embodiment, the
演算装置3には撮影された画像データが入力され、この入力された画像データに基づいて演算装置3によって鋼管杭の回転ずれ量(ずれ回転角度θ)が逐次算出される。算出された結果やこの結果に基づく種々の内容がモニタ4aに逐次表示される。モニタ4aに表示された内容を目視することにより、鋼管杭5の回転ずれ状態をリアルタイムで把握することが可能になっている。
Photographed image data is input to the arithmetic device 3, and the rotational displacement amount (deviation rotational angle θ) of the steel pipe pile is sequentially calculated by the arithmetic device 3 based on the input image data. The calculated result and various contents based on the result are sequentially displayed on the
演算装置3には、鋼管杭5の回転ずれ量に対する閾値が予め入力されている。そこで、演算装置3により逐次算出した回転ずれ量が閾値を超えた場合には、警告手段によって警告が発せられる構成になっている。
A threshold for the amount of rotational deviation of the
回転ずれ量(ずれ回転角度θ)の算出方法は以下のとおりである。 The calculation method of the rotational deviation amount (deviation rotational angle θ) is as follows.
図4に例示するように鋼管杭5が中心軸CLを中心にして回転角度θだけ右まわり(時計まわり)に回転ずれした場合(N+β≦180°の場合)を例にして説明する。
A case where the
鋼管杭5の内部に、中心軸CLを頂点とした頂点角度αと、この頂点に対向する位置にある辺長Aの一辺とを有する同形状の2つの三角形を考える。また、これらそれぞれの三角形について、辺長Aの一辺を共通にして、鋼管杭5の外側に形成された三角形を考える。
Consider two triangles of the same shape having an apex angle α with the central axis CL as the apex and one side of the side length A at a position facing the apex inside the
鋼管杭5の内部の一方の三角形と、鋼管杭5の外側に形成された一方の三角形とに対して正弦定理を適用し、同様に、鋼管杭5の内部の他方の三角形と、鋼管杭5の外側に形成された他方の三角形とに対して正弦定理を適用して下記(1)式を得る。
Tan-1x=(sina×sinS/sinb)/(1+(sina×cosS/sinb))・・・(1)
ここで、S=2π−a−b−2α−2βである。
The sine theorem is applied to one triangle inside the
Tan −1 x = (sina × sin S / sinb) / (1+ (sina × cos S / sinb)) (1)
Here, S = 2π-ab-2α-2β.
また、N=π−x−aであり、M=(d+e)/2―W/2である。N+β≦πの場合、L=π−(c+N+β)であるので、算出するずれ回転角度θ=−(L+M)となる。 Further, N = π−x−a, and M = (d + e) / 2−W / 2. When N + β ≦ π, since L = π− (c + N + β), the calculated rotation angle θ = − (L + M).
上記のαの値は、基準線7a、7b、7cの周方向角度αなので既知である。また、β=(π−α)/2なのでβの値も既知の値である。したがって、a、b、c、Mの値が判明すれば、ずれ回転角度θを算出することができる。
The value of α is known because it is the circumferential angle α of the
そして、a、b、c、Mの値はデジタルカメラ2により撮影した画像データに基づいて、該当する位置のピクセル数、1ピクセルの物理長さおよび焦点距離によって算出できる。そのため、デジタルカメラ2により撮影して取得した画像データおよび既知のデータによって鋼管杭5のずれ回転角度θが算出される。
The values of a, b, c, and M can be calculated based on the image data captured by the
図5に例示するように鋼管杭5が中心軸CLを中心にして回転角度θだけ左まわり(反時計まわり)に回転ずれした場合(N+β≧180°の場合)の場合も下記内容は右まわりに回転ずれした場合と同じである。
Tan-1x=(sina×sinS/sinb)/(1+(sina×cosS/sinb))・・・(1)
ここで、S=2π−a−b−2α−2βである。
As shown in FIG. 5, the following content is also clockwise when the
Tan −1 x = (sina × sin S / sinb) / (1+ (sina × cos S / sinb)) (1)
Here, S = 2π-ab-2α-2β.
また、N=π−x−aであり、M=(d+e)/2−W/2である。ただし、N+β≧πの場合は、L=π−(c+2π+N+β)であり、算出するずれ回転角度θ=L−Mとなる。 Further, N = π−x−a, and M = (d + e) / 2−W / 2. However, when N + β ≧ π, L = π− (c + 2π + N + β), and the calculated displacement rotation angle θ = LM.
このようにして本発明によれば、打設している鋼管杭5の回転ずれ状態をリアルタイムで精度よく把握できる。そして、その把握内容に基づいて鋼管杭5の回転ずれ量が許容範囲(閾値)を超えそうな場合には、回転ずれを是正するように打設方法を修正する。これにより、鋼管杭5を予め設定したどおりに精度よく水底に打設することができる。打設された鋼管杭5が水底地盤にある程度埋入してしまうと回転ずれを是正することが難しくなる。そのため、本発明は、鋼管杭5を打設し始める際から水底地盤にある程埋入するまでの打設初期工程で用いるとよい。
Thus, according to the present invention, it is possible to accurately grasp the rotational deviation state of the
警告手段4bが備わっていると、鋼管杭5の回転ずれ量が許容範囲を超えそうな時に警告が発生される。そのため、許容範囲を超えた回転ずれが生じた状態で鋼管杭5を打設する不具合をより確実に防止できる。
When the warning means 4b is provided, a warning is generated when the amount of rotational deviation of the
1 監視システム
2 デジタルカメラ
2a センサ部
2b 三脚
3 演算装置
4a モニタ
4b 警告手段
5 鋼管杭
6a、6b 杭幅方向端
7a、7b、7c 基準線
8 作業船
9 クレーン
10 杭打ち機
11 岸壁
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