JP6988384B2 - Tail clearance measuring device - Google Patents

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Description

本発明は、テールクリアランス計測装置に関する。 The present invention relates to a tail clearance measuring device.

シールド工法では、シールドマシンによって掘進しながら、シールドマシンのテールの内側にセグメントリングを組み立てる。シールドマシンのテールとセグメントリングとの間の隙間はテールクリアランスと呼ばれる。シールドマシンの自動化のために、またセグメントリングを設計通りに構築するために、テールクリアランスの幅を計測する必要がある。特許文献１には、テールクリアランスの幅を計測する方法が開示されている。具体的には、セグメントリングの前端面の前方斜め上からセグメントリング及びテール内面を照明して、セグメントリングの端面に向けたカメラによって撮像する。得られた画像では、テールの内面とセグメントリングの外面との間の隙間が暗部となるので、その暗部の幅をテールクリアランスの幅として計測することができる。但し、暗部の幅は画像の縮尺に応じたものである。そこで、画像中のセグメントリングの厚さを計測し、実際のセグメントリングの厚さと計測厚さから画像の縮尺を求める。そして、計測した暗部の幅に縮尺の逆数を乗じることで、テールクリアランスの幅を求めることができる。 In the shield method, the segment ring is assembled inside the tail of the shield machine while digging with the shield machine. The gap between the tail of the shield machine and the segment ring is called the tail clearance. It is necessary to measure the width of the tail clearance for the automation of the shield machine and to build the segment ring as designed. Patent Document 1 discloses a method for measuring the width of the tail clearance. Specifically, the segment ring and the inner surface of the tail are illuminated from diagonally above the front end surface of the segment ring, and an image is taken by a camera facing the end surface of the segment ring. In the obtained image, the gap between the inner surface of the tail and the outer surface of the segment ring is the dark portion, so that the width of the dark portion can be measured as the width of the tail clearance. However, the width of the dark part depends on the scale of the image. Therefore, the thickness of the segment ring in the image is measured, and the scale of the image is obtained from the actual thickness of the segment ring and the measured thickness. Then, the width of the tail clearance can be obtained by multiplying the measured width of the dark part by the reciprocal of the scale.

特開平９−５０４２号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 9-5042

ところが、特許文献１に記載の技術では、照明器の設置位置、向き及び配光特性等が考慮されていない。これらの要因が変化すれば、画像中の暗部の幅も変化するので、特許文献１の計測方法はテールクリアランスの幅を正確に計測することができない。 However, in the technique described in Patent Document 1, the installation position, orientation, light distribution characteristics, and the like of the illuminator are not taken into consideration. If these factors change, the width of the dark part in the image also changes, so that the measurement method of Patent Document 1 cannot accurately measure the width of the tail clearance.

そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、テールクリアランスの幅を正確に計測できるようにすることである。 Therefore, the present invention has been made in view of the above circumstances, and the problem to be solved by the present invention is to enable accurate measurement of the width of the tail clearance.

以上の課題を解決するために、シールドマシンのスキンプレートの内側にあるセグメントリングの外面から前記スキンプレートの内面までの幅を計測するテールクリアランス計測装置は、前記スキンプレートの内面上の各点の三次元座標と前記セグメントリングの内面上の各点の三次元座標を計測する三次元計測器と、前記三次元計測器によって計測された各点の三次元座標から、前記幅を算出するコンピュータと、を備える。 In order to solve the above problems, a tail clearance measuring device that measures the width from the outer surface of the segment ring inside the skin plate of the shield machine to the inner surface of the skin plate is used at each point on the inner surface of the skin plate. A three-dimensional measuring instrument that measures the three-dimensional coordinates and the three-dimensional coordinates of each point on the inner surface of the segment ring, and a computer that calculates the width from the three-dimensional coordinates of each point measured by the three-dimensional measuring instrument. , Equipped with.

以上によれば、三次元計測器によって計測される各点の三次元座標は何れも同一の座標系で表現されたものであり、スキンプレートの内面とセグメントリングの内面が同一座標系の点群モデルとしてモデリングされる。従って、三次元計測器の設置の位置及び向きを正確にせずとも、テールクリアランスの幅を正確に計測することができる。 According to the above, the three-dimensional coordinates of each point measured by the three-dimensional measuring instrument are all expressed in the same coordinate system, and the inner surface of the skin plate and the inner surface of the segment ring are point clouds in the same coordinate system. Modeled as a model. Therefore, the width of the tail clearance can be accurately measured without accurately measuring the position and orientation of the three-dimensional measuring instrument.

好ましくは、前記コンピュータが、前記三次元計測器によって計測された前記スキンプレートの内面上の各点の三次元座標から平面を特定する平面特定処理と、前記平面特定処理によって特定された前記平面と、前記三次元計測器によって計測された前記セグメントリングの内面上の点の三次元座標とから、その点から前記平面までの距離を算出する距離算出処理と、前記距離算出処理によって算出された前記距離から前記セグメントリングの厚さを減算することによって、その差を前記テールクリアランスの幅として得る減算処理と、を実行する。 Preferably, the plane specifying process for specifying the plane from the three-dimensional coordinates of each point on the inner surface of the skin plate measured by the computer by the three-dimensional measuring instrument, and the plane specified by the plane specifying process. , The distance calculation process for calculating the distance from the point to the plane from the three-dimensional coordinates of the point on the inner surface of the segment ring measured by the three-dimensional measuring instrument, and the distance calculation process for calculating the distance. A subtraction process of subtracting the thickness of the segment ring from the distance to obtain the difference as the width of the tail clearance is performed.

以上によれば、スキンプレートの内面を平面として、その平面をその内面上の各点の三次元座標から特定すると、その平面は計測範囲からセグメントリングによって隠れる範囲にまで延長したものと適用できる。それゆえ、セグメントリングによって隠れる範囲について三次元座標の計測を行えなくても、テールクリアランスの幅を計測することができる。
また、平面を特定するアルゴリズムは簡便であり、平面と点の距離を算出するアルゴリズムも簡便である。よって、コンピュータの処理負担を軽減できる。 Based on the above, if the inner surface of the skin plate is taken as a plane and the plane is specified from the three-dimensional coordinates of each point on the inner surface, the plane can be applied as an extension from the measurement range to the range hidden by the segment ring. Therefore, the width of the tail clearance can be measured even if the three-dimensional coordinates cannot be measured for the range hidden by the segment ring.
Further, the algorithm for specifying the plane is simple, and the algorithm for calculating the distance between the plane and the point is also simple. Therefore, the processing load of the computer can be reduced.

好ましくは、前記コンピュータが、前記三次元計測器によって計測された前記セグメントリングの内面上の各点の三次元座標から平面を特定する平面特定処理と、前記平面特定処理によって特定された前記平面と、前記三次元計測器によって計測された前記スキンプレートの内面上の点の三次元座標とから、その点から前記平面までの距離を算出する距離算出処理と、前記距離算出処理によって算出された前記距離から前記セグメントリングの厚さを減算することによって、その差を前記テールクリアランスの幅として得る減算処理と、を実行する。 Preferably, the plane specifying process for specifying the plane from the three-dimensional coordinates of each point on the inner surface of the segment ring measured by the computer by the three-dimensional measuring instrument, and the plane specified by the plane specifying process. , The distance calculation process for calculating the distance from the point to the plane from the three-dimensional coordinates of the point on the inner surface of the skin plate measured by the three-dimensional measuring instrument, and the distance calculation process for calculating the distance. A subtraction process of subtracting the thickness of the segment ring from the distance to obtain the difference as the width of the tail clearance is performed.

以上によれば、セグメントリングの内面を平面として、その平面をその内面上の各点の三次元座標から特定すると、その平面はセグメントリングの端から延長した範囲にも適用できる。それゆえ、セグメントリングの端から延長した範囲について三次元座標の計測を行えなくても、テールクリアランスの幅を計測することができる。
また、平面を特定するアルゴリズムは簡便であり、平面と点の距離を算出するアルゴリズムも簡便である。よって、コンピュータの処理負担を軽減できる。 Based on the above, if the inner surface of the segment ring is taken as a plane and the plane is specified from the three-dimensional coordinates of each point on the inner surface, the plane can be applied to a range extending from the end of the segment ring. Therefore, the width of the tail clearance can be measured even if the three-dimensional coordinates cannot be measured for the range extended from the end of the segment ring.
Further, the algorithm for specifying the plane is simple, and the algorithm for calculating the distance between the plane and the point is also simple. Therefore, the processing load of the computer can be reduced.

好ましくは、前記コンピュータが、前記三次元計測器によって計測された前記スキンプレートの内面上の各点の中から何れかの点を選択する選択処理と、前記選択処理により選択した前記点から、前記三次元計測器によって計測された前記セグメントリングの内面上の各点までの距離を算出する距離算出処理と、前記距離算出処理により算出した前記距離の一群から最小値を取得する最小値取得処理と、前記最小値取得処理によって取得された前記最小値から前記セグメントリングの厚さを減算することによって、その差を前記テールクリアランスの幅として得る減算処理と、を実行する。 Preferably, the computer selects one of the points on the inner surface of the skin plate measured by the three-dimensional measuring instrument, and the selection process selects the points. A distance calculation process for calculating the distance to each point on the inner surface of the segment ring measured by a three-dimensional measuring instrument, and a minimum value acquisition process for acquiring the minimum value from a group of the distances calculated by the distance calculation process. , The subtraction process of subtracting the thickness of the segment ring from the minimum value acquired by the minimum value acquisition process and obtaining the difference as the width of the tail clearance is executed.

以上によれば、スキンプレートの内面上の何れかの点から、セグメントリングの内面上の各点までの距離を算出するアルゴリズムは簡便である。よって、コンピュータの処理負担を軽減できる。
また、算出した距離の一群から最小値を取得したので、その最小値は、スキンプレートの内面とセグメントリングの内面との距離を最適に表したものである。よって、テールクリアランスの幅を計測することができる。 Based on the above, the algorithm for calculating the distance from any point on the inner surface of the skin plate to each point on the inner surface of the segment ring is simple. Therefore, the processing load of the computer can be reduced.
Moreover, since the minimum value was obtained from the group of calculated distances, the minimum value optimally represents the distance between the inner surface of the skin plate and the inner surface of the segment ring. Therefore, the width of the tail clearance can be measured.

好ましくは、前記コンピュータが、前記三次元計測器によって計測された前記セグメントリングの内面上の各点の中から何れかの点を選択する選択処理と、前記選択処理により選択した前記点から、前記三次元計測器によって計測された前記スキンプレートの内面上の各点までの距離を算出する距離算出処理と、前記距離算出処理により算出した前記距離の一群から最小値を取得する最小値取得処理と、前記最小値取得処理によって取得された前記最小値から前記セグメントリングの厚さを減算することによって、その差を前記テールクリアランスの幅として得る減算処理と、を実行する。 Preferably, the computer selects one of the points on the inner surface of the segment ring measured by the three-dimensional measuring instrument, and the selection process selects the point. A distance calculation process for calculating the distance to each point on the inner surface of the skin plate measured by a three-dimensional measuring instrument, and a minimum value acquisition process for acquiring the minimum value from a group of the distances calculated by the distance calculation process. , The subtraction process of subtracting the thickness of the segment ring from the minimum value acquired by the minimum value acquisition process and obtaining the difference as the width of the tail clearance is executed.

以上によれば、セグメントの内面上の何れかの点から、スキンプレートの内面上の各点までの距離を算出するアルゴリズムは簡便である。よって、コンピュータの処理負担を軽減できる。
また、算出した距離の一群から最小値を取得したので、その最小値は、スキンプレートの内面とセグメントリングの内面との距離を最適に表したものである。よって、テールクリアランスの幅を計測することができる。 Based on the above, the algorithm for calculating the distance from any point on the inner surface of the segment to each point on the inner surface of the skin plate is simple. Therefore, the processing load of the computer can be reduced.
Moreover, since the minimum value was obtained from the group of calculated distances, the minimum value optimally represents the distance between the inner surface of the skin plate and the inner surface of the segment ring. Therefore, the width of the tail clearance can be measured.

本発明によれば、テールクリアランスの幅を正確に計測することができる。 According to the present invention, the width of the tail clearance can be accurately measured.

図１は、トンネル施工工事に用いられるシールドマシンを示した図である。FIG. 1 is a diagram showing a shield machine used for tunnel construction work. 図２は、テールクリアランス計測装置のブロック図である。FIG. 2 is a block diagram of the tail clearance measuring device. 図３は、三次元計測器の設置状態を説明するための斜視図である。FIG. 3 is a perspective view for explaining the installation state of the three-dimensional measuring instrument. 図４は、平面の特定アルゴリズムの説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of a plane specific algorithm. 図５は、距離の算出アルゴリズムの説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of a distance calculation algorithm.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, although the embodiments described below are provided with various technically preferable limitations for carrying out the present invention, the scope of the present invention is not limited to the following embodiments and illustrated examples.

１． シールドマシン及びセグメントリング
図１は、トンネル施工工事に用いられるシールドマシン１０を示した図である。スキンプレート１１はシールドマシン１０の外殻体を構成するものである。スキンプレート１１はリングガーダー１２によって補強されている。スキンプレート１１の先端部に回転カッター１３が設けられている。スキンプレート１１の内側に、カッター駆動機構１４、シールドジャッキ１５、排土装置１７及びエレクタ１８等が設けられている。 1. 1. Shield Machine and Segment Ring FIG. 1 is a diagram showing a shield machine 10 used for tunnel construction work. The skin plate 11 constitutes the outer shell of the shield machine 10. The skin plate 11 is reinforced by a ring girder 12. A rotary cutter 13 is provided at the tip of the skin plate 11. Inside the skin plate 11, a cutter drive mechanism 14, a shield jack 15, a soil removal device 17, an erector 18, and the like are provided.

回転カッター１３がカッター駆動機構１４によって回転駆動されると、切羽が掘削される。掘削により発生した土砂はチャンバー１９に貯められて、排土装置１７によってチャンバー１９から排土される。切羽の掘削中、シールドジャッキ１５のシュー１６を施工済みのセグメントリング２０に押し当てた状態で、シールドジャッキ１５のロッド１５ｂをシールドジャッキ１５の本体部１５ａから進出させる。シールドジャッキ１５の伸長によって、セグメントリング２０から反力をとって、シールドマシン１０の推進力を得る。 When the rotary cutter 13 is rotationally driven by the cutter drive mechanism 14, the face is excavated. The earth and sand generated by the excavation is stored in the chamber 19 and discharged from the chamber 19 by the earth removal device 17. During the excavation of the face, the rod 15b of the shield jack 15 is advanced from the main body portion 15a of the shield jack 15 in a state where the shoe 16 of the shield jack 15 is pressed against the already constructed segment ring 20. By extending the shield jack 15, the reaction force is taken from the segment ring 20 to obtain the propulsive force of the shield machine 10.

以上のようにシールドマシン１０を掘進させた後、シールドジャッキ１５を収縮させる。そして、エレクタ１８によって既設のセグメントリング２０の前にセグメントをリング状に組み立てることによって新たなセグメントリング２０を構築する。新たなセグメントリング２０の構築の際には、そのセグメントリング２０の外面２０ｂとスキンプレート１１の内面１１ａとの間に隙間２１、つまりテールクリアランス２１を形成する。セグメントリング２０の構築後にシールドマシン１０を掘進させる際にテールクリアランス２１を監視するべく、図２に示すテールクリアランス計測装置３０を用いる。なお、スキンプレート１１の後端部の内面１１ａとセグメント２０の後端部の外面２０ｂとの間の隙間２２は、テールエンドクリアランスともいう。 After digging the shield machine 10 as described above, the shield jack 15 is contracted. Then, a new segment ring 20 is constructed by assembling the segments into a ring shape in front of the existing segment ring 20 by the elector 18. When constructing a new segment ring 20, a gap 21, that is, a tail clearance 21, is formed between the outer surface 20b of the segment ring 20 and the inner surface 11a of the skin plate 11. The tail clearance measuring device 30 shown in FIG. 2 is used to monitor the tail clearance 21 when digging the shield machine 10 after the construction of the segment ring 20. The gap 22 between the inner surface 11a of the rear end portion of the skin plate 11 and the outer surface 20b of the rear end portion of the segment 20 is also referred to as a tail end clearance.

２． テールクリアランス計測装置
図２は、テールクリアランス計測装置３０のブロック図である。テールクリアランス計測装置３０は、テールクリアランス２１の幅、つまりセグメントリング２０の外面２０ｂからスキンプレート１１の内面１１ａまでの距離を計測する装置である。 2. 2. Tail clearance measuring device FIG. 2 is a block diagram of the tail clearance measuring device 30. The tail clearance measuring device 30 is a device that measures the width of the tail clearance 21, that is, the distance from the outer surface 20b of the segment ring 20 to the inner surface 11a of the skin plate 11.

テールクリアランス計測装置３０は、コンピュータ３１、表示デバイス３２、入力デバイス３３、記憶部３４及び三次元計測器３５等を備える。 The tail clearance measuring device 30 includes a computer 31, a display device 32, an input device 33, a storage unit 34, a three-dimensional measuring instrument 35, and the like.

コンピュータ３１は、ＣＰＵ、ＧＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、システムバス及びハードウェアインタフェース等を有する。
表示デバイス３２は、例えば液晶ディスプレイデバイス、有機ＥＬディスプレイデバイス又はプロジェクタである。コンピュータ３１が演算処理によって映像信号を生成し、その映像信号を表示デバイス３２に出力する。そうすると、映像信号に従った画面が表示デバイス３２に表示される。表示デバイス３２とコンピュータ３１が一体化されていてもよいし、別体であってもよい。
入力デバイス３３は、例えばスイッチ、キーボード若しくはポインティングデバイス又はこれらの組み合わせである。入力デバイス３３は、表示デバイス３２の表面に設けられたタッチパネルであってもよい。入力デバイス３３は、操作されると操作内容に応じた信号をコンピュータ３１に出力する。 The computer 31 has a CPU, GPU, ROM, RAM, a system bus, a hardware interface, and the like.
The display device 32 is, for example, a liquid crystal display device, an organic EL display device, or a projector. The computer 31 generates a video signal by arithmetic processing and outputs the video signal to the display device 32. Then, the screen according to the video signal is displayed on the display device 32. The display device 32 and the computer 31 may be integrated or separate.
The input device 33 is, for example, a switch, a keyboard or a pointing device, or a combination thereof. The input device 33 may be a touch panel provided on the surface of the display device 32. When the input device 33 is operated, the input device 33 outputs a signal corresponding to the operation content to the computer 31.

記憶部３４は、半導体メモリ又はハードディスクドライブ等からなる記憶装置である。記憶部３４は、コンピュータ３１に内蔵されたものでもよいし、コンピュータ３１に外付けされたものでもよい。記憶部３４には、コンピュータ３１によって読取可能且つ実行可能なプログラム４０が格納されている。コンピュータ３１の機能及び演算処理は、プログラム４０によって実現される。 The storage unit 34 is a storage device including a semiconductor memory, a hard disk drive, or the like. The storage unit 34 may be built in the computer 31 or externally attached to the computer 31. The storage unit 34 stores a program 40 that can be read and executed by the computer 31. The functions and arithmetic processing of the computer 31 are realized by the program 40.

三次元計測器３５は、計測対象物の表面上の多数の点の三次元座標を計測する。三次元計測器３５によって計測される各点の三次元座標は、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸によって定義される直交座標系によって表現される。つまり、三次元計測器３５によって計測される各点の三次元座標は、Ｘ座標、Ｙ座標及びＺ座標からなる。三次元計測器３５によって計測される多数の点の集合は点群（point cloud）であり、三次元計測器３５の計測結果は計測対象物の表面を点群によりモデリングした点群モデルとなる。 The three-dimensional measuring instrument 35 measures the three-dimensional coordinates of a large number of points on the surface of the object to be measured. The three-dimensional coordinates of each point measured by the three-dimensional measuring instrument 35 are represented by a Cartesian coordinate system defined by X-axis, Y-axis and Z-axis which are orthogonal to each other. That is, the three-dimensional coordinates of each point measured by the three-dimensional measuring instrument 35 are composed of X-coordinates, Y-coordinates, and Z-coordinates. The set of a large number of points measured by the three-dimensional measuring instrument 35 is a point cloud, and the measurement result of the three-dimensional measuring instrument 35 is a point cloud model in which the surface of the object to be measured is modeled by the point cloud.

三次元計測器３５には、計測対象物に赤外線を照射する赤外線照射器と、距離画像カメラ（奥行き画像カメラ）又は三次元レーザースキャナーと、距離画像カメラ又は三次元レーザースキャナーの出力信号を信号処理することによって点の三次元座標に変換するマイコンと、を有する。三次元計測器３５が更にＲＧＢカラー画像カメラを有し、マイコンが距離画像カメラ又は三次元レーザースキャナーの出力信号とＲＧＢカラー画像カメラの出力信号から点の三次元座標に変換してもよい。 The three-dimensional measuring instrument 35 processes signals of an infrared irradiator that irradiates an object to be measured with infrared rays, a distance image camera (depth image camera) or a three-dimensional laser scanner, and an output signal of the distance image camera or the three-dimensional laser scanner. It has a microcomputer that converts a point into three-dimensional coordinates. The three-dimensional measuring instrument 35 may further include an RGB color image camera, and the microcomputer may convert the output signal of the range image camera or the three-dimensional laser scanner and the output signal of the RGB color image camera into the three-dimensional coordinates of the point.

ここで、距離画像カメラはその距離画像カメラから計測対象物の表面上の各点までの距離を計測するものであり、距離画像カメラの撮像によって得られる画像の各画素の値は距離を表す。距離画像カメラの測距方式は、TOF（Time of Flight:光飛行時間）方式であってもよいし、Light Coding方式であってもよい。
例えば、マイクロソフト社によって販売されているKinect（登録商標）というセンサを三次元計測器３５に利用してもよい。Kinect（登録商標）というセンサの市販価格が低いので、テールクリアランス計測装置３０を低コストで提供することができる。なお、マイコン等が三次元計測器３５に内蔵されておらず、三次元計測器３５の出力信号がコンピュータ３１によって信号処理されることによって、コンピュータ３１が三次元計測器３５の出力信号を点の三次元座標に変換してもよい。 Here, the distance image camera measures the distance from the distance image camera to each point on the surface of the object to be measured, and the value of each pixel of the image obtained by the imaging of the distance image camera represents the distance. The distance measuring method of the range image camera may be a TOF (Time of Flight) method or a Light Coding method.
For example, a sensor called Kinect (registered trademark) sold by Microsoft Corporation may be used for the three-dimensional measuring instrument 35. Since the commercial price of the sensor called Kinect (registered trademark) is low, the tail clearance measuring device 30 can be provided at low cost. It should be noted that a microcomputer or the like is not built in the three-dimensional measuring instrument 35, and the output signal of the three-dimensional measuring instrument 35 is processed by the computer 31, so that the computer 31 points to the output signal of the three-dimensional measuring instrument 35. It may be converted into three-dimensional coordinates.

三次元計測器３５の設置状態を図３に示す。図３に示すように、三次元計測器３５がスキンプレート１１の後部の内側においてセグメントリング２０の内面２０ａ及びスキンプレート１１の内面１１ａに向けられるように設置されている。三次元計測器３５の設置の位置及び向きが決まると、直交座標系の原点の位置及び各軸の向きが決まる。三次元計測器３５が非接触型の計測器であるので、この三次元計測器３５がスキンプレート１１とセグメントリング２０の内面１１ａ，２０ａから離れて設置されている。それゆえ、三次元計測器３５の接触によるスキンプレート１１、セグメントリング２０及び三次元計測器３５の損傷及び汚損を抑えることができる。 FIG. 3 shows the installation state of the three-dimensional measuring instrument 35. As shown in FIG. 3, the three-dimensional measuring instrument 35 is installed inside the rear portion of the skin plate 11 so as to face the inner surface 20a of the segment ring 20 and the inner surface 11a of the skin plate 11. Once the position and orientation of the three-dimensional measuring instrument 35 are determined, the position of the origin of the Cartesian coordinate system and the orientation of each axis are determined. Since the three-dimensional measuring instrument 35 is a non-contact type measuring instrument, the three-dimensional measuring instrument 35 is installed away from the inner surfaces 11a and 20a of the skin plate 11 and the segment ring 20. Therefore, it is possible to suppress damage and stain of the skin plate 11, the segment ring 20, and the three-dimensional measuring instrument 35 due to the contact of the three-dimensional measuring instrument 35.

三次元計測器３５がセグメントリング２０の内面２０ａ及びスキンプレート１１の内面１１ａに向けられているので、スキンプレート１１の内面１１ａ及びセグメントリング２０の内面２０ａが計測対象物となる。それゆえ、これらの内面１１ａ，２０ａ上の多数の点の三次元座標が三次元計測器３５によって計測される。 Since the three-dimensional measuring instrument 35 is directed toward the inner surface 20a of the segment ring 20 and the inner surface 11a of the skin plate 11, the inner surface 11a of the skin plate 11 and the inner surface 20a of the segment ring 20 are the objects to be measured. Therefore, the three-dimensional coordinates of a large number of points on the inner surfaces 11a and 20a are measured by the three-dimensional measuring instrument 35.

図３に示すように網掛けした範囲１１ｃ，２０ｃ，２０ｄ（範囲１１ｃ，２０ｄの一部はロッド１５ｂによって隠れている）は三次元計測器３５の計測範囲の一部である。範囲２０ｄはセグメントリング２０の端面の一部の範囲である。範囲１１ｃは、スキンプレート１１の内面１１ａのうち、セグメントリング２０の端面寄りの部分である。範囲２０ｃは、セグメントリング２０の内面２０ａのうち、セグメントリング２０の端面寄りの部分である。三次元計測器３５によって三次元座標が計測された全ての点のうち、範囲１１ｃ，２０ｃ内の限定された点がコンピュータ３１によって抽出されるので、処理時間を短縮することができる。 As shown in FIG. 3, the shaded areas 11c, 20c, 20d (part of the ranges 11c, 20d are hidden by the rod 15b) are a part of the measurement range of the three-dimensional measuring instrument 35. The range 20d is a part of the end face of the segment ring 20. The range 11c is a portion of the inner surface 11a of the skin plate 11 near the end surface of the segment ring 20. The range 20c is a portion of the inner surface 20a of the segment ring 20 near the end surface of the segment ring 20. Of all the points whose three-dimensional coordinates have been measured by the three-dimensional measuring instrument 35, the limited points within the ranges 11c and 20c are extracted by the computer 31, so that the processing time can be shortened.

３． コンピュータが実行する処理
プログラム４０が以下に説明する処理をコンピュータ３１に実行させて、テールクリアランス２１の幅がコンピュータ３１によって算出される。 3. 3. Processing executed by the computer The processing program 40 causes the computer 31 to execute the processing described below, and the width of the tail clearance 21 is calculated by the computer 31.

（１） 計測処理
まず、コンピュータ３１が三次元計測器３５を制御することによって、三次元計測器３５がスキンプレート１１とセグメントリング２０の内面１１ａ，２０ａを計測する。そして、コンピュータ３１が三次元計測器３５の計測結果を入力して、各点の三次元座標を取得する。ここで、上述したように三次元計測器３５の計測結果から三次元座標に変換する処理は、三次元計測器３５のマイコンが行ってもよいし、コンピュータ３１が行ってもよい。 (1) Measurement processing First, the computer 31 controls the three-dimensional measuring instrument 35, so that the three-dimensional measuring instrument 35 measures the inner surfaces 11a and 20a of the skin plate 11 and the segment ring 20. Then, the computer 31 inputs the measurement result of the three-dimensional measuring instrument 35 and acquires the three-dimensional coordinates of each point. Here, as described above, the process of converting the measurement result of the three-dimensional measuring instrument 35 into the three-dimensional coordinates may be performed by the microcomputer of the three-dimensional measuring instrument 35 or by the computer 31.

コンピュータ３１が取得した三次元座標の集合には、スキンプレート１１とセグメントリング２０の内面１１ａ，２０ａ上の各点の三次元座標のほかに、周辺物（例えば、本体部１５ａ、ロッド１５ｂ、ジャッキシュー１６等）の表面上の点も含まれることもある。 The set of three-dimensional coordinates acquired by the computer 31 includes the three-dimensional coordinates of each point on the inner surfaces 11a and 20a of the skin plate 11 and the segment ring 20, as well as peripheral objects (for example, the main body 15a, the rod 15b, and the jack). Points on the surface of the shoe 16 etc.) may also be included.

（２） 抽出処理（認識処理）
次に、コンピュータ３１は、取得した三次元座標の集合の中からスキンプレート１１とセグメントリング２０の内面１１ａ，２０ａの点群を認識する。例えば、コンピュータ３１は、取得した三次元座標の集合について三次元特徴量を算出し、三次元特徴量を利用して、三次元座標の集合の中からスキンプレート１１の内面１１ａの点群とセグメントリング２０の内面２０ａの点群を抽出する。以下、コンピュータ３１がスキンプレート１１の内面１１ａの点群として認識した各点の三次元座標をスキンプレート三次元座標といい、コンピュータ３１がセグメントリング２０の内面２０ａの点群として認識した各点の三次元座標をセグメントリング三次元座標という。
なお、コンピュータ３１が、スキンプレート１１の内面１１ａの点群から、更に範囲１１ｃ内の点群を抽出してもよい。また、コンピュータ３１が、セグメントリング２０の内面２０ａの点群から、更に範囲２０ｃ内の点群を抽出してもよい。これにより、以降の処理時間を短縮することができる。 (2) Extraction process (recognition process)
Next, the computer 31 recognizes the point cloud of the inner surfaces 11a and 20a of the skin plate 11 and the segment ring 20 from the acquired set of three-dimensional coordinates. For example, the computer 31 calculates a three-dimensional feature amount for the acquired set of three-dimensional coordinates, and uses the three-dimensional feature amount to obtain a point cloud and a segment of the inner surface 11a of the skin plate 11 from the set of three-dimensional coordinates. The point cloud of the inner surface 20a of the ring 20 is extracted. Hereinafter, the three-dimensional coordinates of each point recognized as the point cloud of the inner surface 11a of the skin plate 11 by the computer 31 are referred to as the skin plate three-dimensional coordinates, and the three-dimensional coordinates of each point recognized by the computer 31 as the point cloud of the inner surface 20a of the segment ring 20. Three-dimensional coordinates are called segment ring three-dimensional coordinates.
The computer 31 may further extract the point cloud within the range 11c from the point cloud on the inner surface 11a of the skin plate 11. Further, the computer 31 may further extract the point cloud within the range 20c from the point cloud on the inner surface 20a of the segment ring 20. As a result, the subsequent processing time can be shortened.

（３） 平面の特定処理
コンピュータ３１は、スキンプレート三次元座標の集合に基づいて、スキンプレート１１の内面１１ａに沿った平面を特定する。つまり、コンピュータ３１は、スキンプレート三次元座標の集合から、次式で表す平面の方程式の係数ａ〜ｄを算出する。係数ａは平面の単位法線ベクトルＶnのＸ成分であり、係数ｂは平面の単位法線ベクトルＶnのＹ成分であり、係数ｃは平面の単位法線ベクトルＶnのＺ成分であり、係数ｄは原点から平面までの距離である。 (3) Plane specifying process The computer 31 identifies a plane along the inner surface 11a of the skin plate 11 based on a set of three-dimensional coordinates of the skin plate. That is, the computer 31 calculates the coefficients a to d of the equation of the plane represented by the following equation from the set of the three-dimensional coordinates of the skin plate. The coefficient a is the X component of the plane unit normal vector V n , the coefficient b is the Y component of the plane unit normal vector V n , and the coefficient c is the Z component of the plane unit normal vector V n. , Coefficient d is the distance from the origin to the plane.

Figure 0006988384
Figure 0006988384

図４を参照して、平面の特定について具体的に説明する。図４に示すように、３点Ｐ1，Ｐ2，Ｐ3のスキンプレート三次元座標から係数ａ〜ｄを算出することができる。つまり、ベクトルＰ1Ｐ2とベクトルＰ2Ｐ3の外積をそのノルム（長さ）で除すれば、単位法線ベクトルＶnが求まる。また、原点からスキンプレート三次元座標の集合の何れかの点ＰaまでのベクトルＯＰaと単位法線ベクトルＶnの内積が係数ｄである。ここで、図４では、点Ｐ2を点Ｐaとしているが、点Ｐaは点Ｐ1，Ｐ2，Ｐ3の何れであってもよいし、点Ｐ1，Ｐ2，Ｐ3以外の点であってもよい。 The specification of the plane will be specifically described with reference to FIG. As shown in FIG. 4, the coefficients a to d can be calculated from the three-dimensional coordinates of the skin plates of the three points P 1 , P 2 , and P 3. That is, if the outer product of the vector P 1 P 2 and the vector P 2 P 3 is divided by its norm (length), the unit normal vector V n can be obtained. Further, the inner product of the vector OP a from the origin to any point P a of the set of three-dimensional coordinates of the skin plate and the unit normal vector V n is the coefficient d. In FIG. 4, although the point P 2 and the point P a, to the point P a may be any of the points P 1, P 2, P 3, except the points P 1, P 2, P 3 It may be the point of.

なお、スキンプレート三次元座標の集合を３点ずつにグループ分けして、各グループ内の３点の三次元座標を利用して、グループごとに係数ａ〜ｄを算出してもよい。この場合、これらグループの係数ａの平均値を上記の平面方程式の係数ａとする。係数ｃ〜ｄについても同様である。 The set of three-dimensional coordinates of the skin plate may be grouped into three points, and the coefficients a to d may be calculated for each group by using the three-dimensional coordinates of the three points in each group. In this case, the average value of the coefficients a of these groups is taken as the coefficient a of the above-mentioned equation of a plane. The same applies to the coefficients c to d.

上記方程式は、図３に示すように網掛けした計測範囲１１ｃ内の平面のみならず、その計測範囲１１ｃから外側に延長した平面も定義したものである。つまり、以上のように特定した平面は、範囲１１ｃ内の平面を、セグメントリング２０によって隠れる範囲まで延長したものと考慮できる。 The above equation defines not only a plane within the shaded measurement range 11c as shown in FIG. 3, but also a plane extending outward from the measurement range 11c. That is, the plane specified as described above can be considered as an extension of the plane in the range 11c to a range hidden by the segment ring 20.

（４） 距離の算出処理
次に、コンピュータ３１は、セグメントリング三次元座標の集合の何れかの点Ｐcから上述のように特定した平面までの距離を算出する。より具体的には、以下の（４−１）又は（４−２）の通りである。 (4) Distance calculation process Next, the computer 31 calculates the distance from any point P c of the set of segment ring three-dimensional coordinates to the plane specified as described above. More specifically, it is as follows (4-1) or (4-2).

（４−１） 平面方程式の係数を用いた距離の算出
図５を参照して、平面方程式の係数を用いた距離Ｌの算出について具体的に説明する。点Ｐcはセグメントリング三次元座標の集合の何れかの点であり、点Ｐcの三次元座標を（Ｘc，Ｙc，Ｚc）とする。点Ｐcから平面までの距離Ｌは、次式の通りである。 (4-1) Calculation of distance using the coefficient of the equation of a plane With reference to FIG. 5, the calculation of the distance L using the coefficient of the equation of a plane will be specifically described. The point P c is any point in the set of three-dimensional coordinates of the segment ring, and the three-dimensional coordinates of the point P c are (X c , Y c , Z c ). The distance L from the point P c to the plane is as shown in the following equation.

Figure 0006988384
Figure 0006988384

なお、スキンプレート三次元座標の集合の各点について距離Ｌを算出してもよい。この場合、算出した距離Ｌの平均値をとる。 The distance L may be calculated for each point of the set of three-dimensional coordinates of the skin plate. In this case, the average value of the calculated distance L is taken.

（４−２） 平面の単位法線ベクトルを用いた距離の算出
図５を参照して、平面の単位法線ベクトルを用いた距離Ｌの算出について具体的に説明する。点Ｐcはセグメントリング三次元座標の集合の何れかの点である。つまり、点Ｐcはセグメントリング２０の内面２０ａ上の点である。点Ｐbはスキンプレート三次元座標の集合の何れかの点である。つまり、点Ｐbはスキンプレート１１の内面１１ａ上の点であり、上述のように特定した平面上の点ともみなせる。点Ｐbは、スキンプレート三次元座標の集合の何れかの点であれば、平面を特定する際に用いた点Ｐa，Ｐ1，Ｐ2，Ｐ3の何れかであってもよいし、それ以外の点であってもよい。
点Ｐcから点ＰbまでのベクトルＰcＰbと単位法線ベクトルＶnの内積の絶対値が、点Ｐcから上述のように特定した平面までの距離Ｌとなる。このようにベクトルＰcＰbと単位法線ベクトルＶnの内積から距離Ｌを算出する場合、係数ｄを直接使用しないので、上記（３）の平面の特定処理の際に係数ｄを算出しなくてもよい。 (4-2) Calculation of Distance Using Plane Unit Normal Vector The calculation of the distance L using the plane unit normal vector will be specifically described with reference to FIG. The point P c is any point in the set of three-dimensional coordinates of the segment ring. That is, the point P c is a point on the inner surface 20 a of the segment ring 20. The point P b is any point in the set of three-dimensional coordinates of the skin plate. That is, the point P b is a point on the inner surface 11a of the skin plate 11, and can be regarded as a point on the plane specified as described above. The point P b may be any of the points P a , P 1 , P 2 , and P 3 used to specify the plane as long as it is any point of the set of three-dimensional coordinates of the skin plate. , Other points may be used.
The absolute value of the inner product of the vector P c P b from the point P c to the point P b and the unit normal vector V n is the distance L from the point P c to the plane specified as described above. In this way, when the distance L is calculated from the inner product of the vector P c P b and the unit normal vector V n , the coefficient d is not used directly, so the coefficient d is calculated during the plane identification process of (3) above. It does not have to be.

なお、スキンプレート三次元座標の集合とセグメントリング三次元座標の集合とを一点ずつ組み合わせることで、複数のグループを作り、各グループ内の２点の三次元座標を利用して、グループごとに距離Ｌを算出してもよい。この場合、これらグループの距離Ｌの平均値をとる。 By combining the set of 3D coordinates of the skin plate and the set of 3D coordinates of the segment ring one by one, multiple groups are created, and the distance for each group is used by using the 3D coordinates of the two points in each group. L may be calculated. In this case, the average value of the distance L of these groups is taken.

（５） 厚さの減算処理
次に、コンピュータ３１は、算出した距離Ｌ（又はそれらの平均値）から厚さＴを減算する。厚さＴは、セグメントリング２０の厚さ、つまり外面２０ｂから内面２０ａまでの距離である。厚さＴは既知であり、ユーザが入力デバイス３３を用いて入力することによって、コンピュータ３１がその入力値を厚さＴとして取得する。なお、厚さＴが予めプログラム４０又は予め記憶部３４に格納され、コンピュータ３１がプログラム４０又は記憶部３４から厚さＴを読み込んでもよい。また、セグメントリング２０の厚さＴが計測器によって計測され、その計測結果がコンピュータ３１に入力されてもよい。
減算処理により得られた差がテールクリアランス２１の幅である。 (5) Thickness subtraction process Next, the computer 31 subtracts the thickness T from the calculated distance L (or their average value). The thickness T is the thickness of the segment ring 20, that is, the distance from the outer surface 20b to the inner surface 20a. The thickness T is known, and when the user inputs using the input device 33, the computer 31 acquires the input value as the thickness T. The thickness T may be stored in the program 40 or the storage unit 34 in advance, and the computer 31 may read the thickness T from the program 40 or the storage unit 34. Further, the thickness T of the segment ring 20 may be measured by a measuring instrument, and the measurement result may be input to the computer 31.
The difference obtained by the subtraction process is the width of the tail clearance 21.

（６） 結果の記録・出力処理
次に、コンピュータ３１は、減算処理により得られた差、つまりテールクリアランス２１の幅を記憶部３４に記録する。また、コンピュータ３１がその差を数値により表示デバイス３２に表示させる。なお、コンピュータ３１がネットワークにより他のコンピュータに接続されている場合、コンピュータ３１がその差を他のコンピュータに送信し、その差が他のコンピュータによって記憶・管理されてもよい。 (6) Result recording / output processing Next, the computer 31 records the difference obtained by the subtraction processing, that is, the width of the tail clearance 21 in the storage unit 34. Further, the computer 31 causes the display device 32 to display the difference numerically. When the computer 31 is connected to another computer by a network, the computer 31 may transmit the difference to the other computer, and the difference may be stored and managed by the other computer.

４． 有利な効果
（１） 非接触型の三次元計測器３５をスキンプレート１１とセグメントリング２０の内面１１ａ，２０ａから離して設置することによって、スキンプレート１１とセグメントリング２０の損傷及び汚損を抑えられる。 4. Advantageous effects (1) By installing the non-contact three-dimensional measuring instrument 35 away from the inner surfaces 11a and 20a of the skin plate 11 and the segment ring 20, damage and stain of the skin plate 11 and the segment ring 20 can be suppressed. ..

（２） 三次元計測器３５によって計測される各点の三次元座標は、三次元計測器３５を基準とした直交座標系で表現されたものである。それゆえ、三次元計測器３５の設置の位置及び向きが正確にわからなくても、つまり、直交座標系の原点及び各軸の向きがスキンプレート１１やセグメントリング２０に対してどのようになっていても、スキンプレート１１の内面１１ａに沿った平面を正確に特定することができる。更に、テールクリアランス２１の幅も正確に計測することができる。 (2) The three-dimensional coordinates of each point measured by the three-dimensional measuring instrument 35 are expressed in an orthogonal coordinate system with respect to the three-dimensional measuring instrument 35. Therefore, even if the position and orientation of the 3D measuring instrument 35 are not exactly known, that is, what is the origin of the Cartesian coordinate system and the orientation of each axis with respect to the skin plate 11 and the segment ring 20? However, the plane along the inner surface 11a of the skin plate 11 can be accurately specified. Further, the width of the tail clearance 21 can be accurately measured.

（３） スキンプレート１１の内面１１ａに沿った平面をスキンプレート三次元座標の集合から特定しており、その平面の方程式又は単位法線ベクトルはセグメントリング２０によって隠れる範囲にも適用できる。それゆえ、セグメントリング２０によって隠れる範囲について、スキンプレート１１の内面１１ａの計測を行えなくても、テールクリアランス２１の幅を正確に計測することができる。 (3) A plane along the inner surface 11a of the skin plate 11 is specified from a set of three-dimensional coordinates of the skin plate, and the equation of the plane or the unit normal vector can be applied to the range hidden by the segment ring 20. Therefore, the width of the tail clearance 21 can be accurately measured even if the inner surface 11a of the skin plate 11 cannot be measured for the range hidden by the segment ring 20.

（４） 三次元計測器３５によって計測される範囲はスキンプレート１１及びセグメントリング２０の全体の大きさと比較しても十分に狭い。そのため、その範囲におけるスキンプレート１１の内面１１ａを平面に近似させても、つまり、スキンプレート１１の内面１１ａ上の各点が平面上にあるものとしてその平面を特定しても、テールクリアランス２１の幅を正確に計測することができる。 (4) The range measured by the three-dimensional measuring instrument 35 is sufficiently narrow compared to the overall size of the skin plate 11 and the segment ring 20. Therefore, even if the inner surface 11a of the skin plate 11 in that range is approximated to a plane, that is, even if the plane is specified assuming that each point on the inner surface 11a of the skin plate 11 is on the plane, the tail clearance 21 The width can be measured accurately.

（５） 平面を特定するアルゴリズムは簡便であり、平面と点の距離を算出するアルゴリズムも簡便であり、コンピュータ３１の処理負荷が小さい。 (5) The algorithm for specifying the plane is simple, the algorithm for calculating the distance between the plane and the point is also simple, and the processing load of the computer 31 is small.

５． 変形例
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、上記実施形態は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。また、本発明はその趣旨を逸脱することなく変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。以下に、以上の実施形態からの変更点について説明する。以下に説明する変更点は、可能な限り組み合わせて適用してもよい。 5. Modifications Although the embodiments for carrying out the present invention have been described above, the above-described embodiments are for facilitating the understanding of the present invention, and are not intended to limit the interpretation of the present invention. Further, the present invention can be modified or improved without departing from the spirit thereof, and the present invention also includes an equivalent thereof. The changes from the above embodiments will be described below. The changes described below may be applied in combination as much as possible.

（１） 上記実施形態では、「（３）平面の特定処理」において、コンピュータ３１が、スキンプレート三次元座標の集合に基づいて、スキンプレート１１の内面１１ａに沿った平面を特定する。それに対して、コンピュータ３１が、セグメントリング三次元座標の集合に基づいて、セグメントリング２０の内面２０ａに沿った平面を特定してもよい。この場合、「（４）距離の算出処理」においては、点Ｐcはスキンプレート三次元座標の集合の何れかの点とし、点Ｐbはセグメントリング三次元座標の集合の何れかの点とする。また、セグメントリング２０の内面２０ａに沿った平面の特定のアルゴリズムは、スキンプレート１１の内面１１ａに沿った平面の特定のアルゴリズムと同一である。なお、特定された平面の方程式又は単位法線ベクトルは、セグメントリング２０の内面２０ａがそのエッジから切羽側へ延長した範囲にも適用できる。 (1) In the above embodiment, in the "(3) plane specifying process", the computer 31 specifies a plane along the inner surface 11a of the skin plate 11 based on a set of three-dimensional coordinates of the skin plate. On the other hand, the computer 31 may specify a plane along the inner surface 20a of the segment ring 20 based on a set of three-dimensional coordinates of the segment ring. In this case, in "(4) Distance calculation process", the point P c is any point of the set of three-dimensional coordinates of the skin plate, and the point P b is any point of the set of three-dimensional coordinates of the segment ring. do. Further, the specific algorithm of the plane along the inner surface 20a of the segment ring 20 is the same as the specific algorithm of the plane along the inner surface 11a of the skin plate 11. The equation of the specified plane or the unit normal vector can also be applied to the range in which the inner surface 20a of the segment ring 20 extends from the edge to the face side.

（２） 上記実施形態では、コンピュータ３１が、三次元計測器３５によって計測された三次元座標の集合の中からスキンプレート１１の内面１１ａの点群を認識する処理を実行した。それに対して、ユーザがコンピュータ３１にティーチングしてもよい。つまり、ユーザが入力デバイス３３を用いて三次元座標の集合の中からスキンプレート１１の内面１１ａの点群を特定することによって、コンピュータ３１が三次元座標の集合の中からスキンプレート１１の内面１１ａの点群を認識してもよい。セグメントリング２０の内面２０ａの点群についても同様である。 (2) In the above embodiment, the computer 31 has executed a process of recognizing a point cloud on the inner surface 11a of the skin plate 11 from a set of three-dimensional coordinates measured by the three-dimensional measuring instrument 35. On the other hand, the user may teach the computer 31. That is, the user identifies the point cloud of the inner surface 11a of the skin plate 11 from the set of three-dimensional coordinates by using the input device 33, and the computer 31 selects the point cloud of the inner surface 11a of the skin plate 11 from the set of three-dimensional coordinates. You may recognize the point cloud of. The same applies to the point cloud on the inner surface 20a of the segment ring 20.

（３） 複数の三次元計測器３５をスキンプレート１１の内面１１ａに沿って周方向に配列するように設置すれば、テールクリアランス２１の幅についての周方向の分布を得ることができる。 (3) If a plurality of three-dimensional measuring instruments 35 are installed so as to be arranged in the circumferential direction along the inner surface 11a of the skin plate 11, it is possible to obtain a circumferential distribution with respect to the width of the tail clearance 21.

（４） 点Ｐcは、図３に示す範囲２０ｅ内の点であってもよい。範囲２０ｅは、三次元計測器３５の計測範囲の一部ある。更に、範囲２０ｅは、セグメントリング２０の内面２０ａのうち、セグメントリング２０の端面から離れた部分である。点Ｐcが範囲２０ｅ内の点であれば、テールエンドクリアランス２２の幅を算出することができる。この場合、厚さＴは、テールエンドクリアランス２２の内側におけるセグメントリング２０の厚さである。点Ｐcが図３に示す範囲２０ｃ内の点である場合に算出したテールクリアランス２１の幅と、点Ｐcが図３に示す範囲２０ｅ内の点である場合に算出したテールエンドクリアランス２２の幅とから、セグメントリング２０とスキンプレート１１との角度を算出することができる。セグメントリング２０とスキンプレート１１との角度を所定範囲に抑えるようにシールドマシン１０を操縦すると、スキンプレート１１とセグメントリング２０の接触（所謂、せり）を未然に防げる。 (4) The point P c may be a point within the range 20e shown in FIG. The range 20e is a part of the measurement range of the three-dimensional measuring instrument 35. Further, the range 20e is a portion of the inner surface 20a of the segment ring 20 that is separated from the end surface of the segment ring 20. If the point P c is a point within the range 20e, the width of the tail end clearance 22 can be calculated. In this case, the thickness T is the thickness of the segment ring 20 inside the tail end clearance 22. The width of the tail clearance 21 point P c is calculated when a point within the range 20c shown in FIG. 3, the point P c is the tail end clearance 22, which is calculated when a point within the range 20e shown in FIG. 3 From the width, the angle between the segment ring 20 and the skin plate 11 can be calculated. When the shield machine 10 is operated so as to keep the angle between the segment ring 20 and the skin plate 11 within a predetermined range, contact (so-called auction) between the skin plate 11 and the segment ring 20 can be prevented.

（５） 上記実施形態の「（３）平面の特定処理」、「（４）距離の算出処理」及び「（５）厚さの減算処理」を以下のような処理に変更してもよい。
上述の（２）抽出処理後、コンピュータ３１が、スキンプレート１１の内面１１ａの点群の中から１つの点を選択する。
次に、コンピュータ３１が、選択した点から、セグメントリング２０の内面２０ａの点群の各点までの距離を算出する。このような距離算出のアルゴリズムは、三平方の定理を利用したものであって、簡便である。よって、コンピュータ３１の処理負荷が低い。
次に、コンピュータ３１が、算出した距離の一群から最小値を取得する。この最小値は、スキンプレート１１の内面１１ａとセグメントリング２０の内面２０ａとの距離を最適に表したものである。
その後、コンピュータ３１が、取得した最小値からセグメントリング２０の厚さＴを減算する。減算処理により得られた差がテールクリアランス２１の幅である。 (5) The "(3) plane specification process", "(4) distance calculation process", and "(5) thickness subtraction process" of the above embodiment may be changed to the following processes.
After the above-mentioned (2) extraction process, the computer 31 selects one point from the point cloud of the inner surface 11a of the skin plate 11.
Next, the computer 31 calculates the distance from the selected point to each point in the point cloud of the inner surface 20a of the segment ring 20. Such a distance calculation algorithm uses the three-square theorem and is simple. Therefore, the processing load of the computer 31 is low.
Next, the computer 31 acquires the minimum value from the set of calculated distances. This minimum value optimally represents the distance between the inner surface 11a of the skin plate 11 and the inner surface 20a of the segment ring 20.
After that, the computer 31 subtracts the thickness T of the segment ring 20 from the acquired minimum value. The difference obtained by the subtraction process is the width of the tail clearance 21.

（６） 上記実施形態の「（３）平面の特定処理」、「（４）距離の算出処理」及び「（５）厚さの減算処理」を以下のような処理に変更してもよい。
上述の（２）抽出処理後、コンピュータ３１が、セグメントリング２０の内面２０ａの点群の中から１つの点を選択する。
次に、コンピュータ３１が、選択した点から、スキンプレート１１の内面１１ａの点群の各点までの距離を算出する。このような距離算出のアルゴリズムは、三平方の定理を利用したものであって、簡便である。よって、コンピュータ３１の処理負荷が低い。
次に、コンピュータ３１が、算出した距離の一群から最小値を取得する。この最小値は、スキンプレート１１の内面１１ａとセグメントリング２０の内面２０ａとの距離を最適に表したものである。
次に、コンピュータ３１が、取得した最小値からセグメントリング２０の厚さＴを減算する。減算処理により得られた差がテールクリアランス２１の幅である。 (6) The "(3) plane specification process", "(4) distance calculation process", and "(5) thickness subtraction process" of the above embodiment may be changed to the following processes.
After the extraction process (2) described above, the computer 31 selects one point from the point cloud of the inner surface 20a of the segment ring 20.
Next, the computer 31 calculates the distance from the selected point to each point in the point cloud on the inner surface 11a of the skin plate 11. Such a distance calculation algorithm uses the three-square theorem and is simple. Therefore, the processing load of the computer 31 is low.
Next, the computer 31 acquires the minimum value from the set of calculated distances. This minimum value optimally represents the distance between the inner surface 11a of the skin plate 11 and the inner surface 20a of the segment ring 20.
Next, the computer 31 subtracts the thickness T of the segment ring 20 from the acquired minimum value. The difference obtained by the subtraction process is the width of the tail clearance 21.

１０…シールドマシン
１１…スキンプレート
１１ａ…スキンプレートの内面
２０…セグメントリング
２０ａ…セグメントリングの内面
２０ｂ…セグメントリングの外面
２１…テールクリアランス
３０…テールクリアランス計測装置
３１…コンピュータ
３４…記憶部
３５…三次元計測器 10 ... Shield machine 11 ... Skin plate 11a ... Skin plate inner surface 20 ... Segment ring 20a ... Segment ring inner surface 20b ... Segment ring outer surface 21 ... Tail clearance 30 ... Tail clearance measuring device 31 ... Computer 34 ... Storage 35 ... Tertiary Former measuring instrument

Claims (4)

シールドマシンのスキンプレートの内側にあるセグメントリングの外面と前記スキンプレートの内面との間のテールクリアランスの幅を計測するテールクリアランス計測装置であって、
前記スキンプレートの内面上の各点の三次元座標と前記セグメントリングの内面上の各点の三次元座標を計測する三次元計測器と、
前記三次元計測器によって計測された各点の三次元座標から、前記テールクリアランスの幅を算出するコンピュータと、
を備え、
前記コンピュータが、
前記三次元計測器によって計測された前記スキンプレートの内面上の各点の三次元座標から平面を特定する平面特定処理と、
前記平面特定処理によって特定された前記平面と、前記三次元計測器によって計測された前記セグメントリングの内面上の点の三次元座標とから、その点から前記平面までの距離を算出する距離算出処理と、
前記距離算出処理によって算出された前記距離から前記セグメントリングの厚さを減算することによって、その差を前記テールクリアランスの幅として得る減算処理と、を実行する
テールクリアランス計測装置。 A tail clearance measuring device that measures the width of the tail clearance between the outer surface of the segment ring inside the skin plate of the shield machine and the inner surface of the skin plate.
A three-dimensional measuring instrument that measures the three-dimensional coordinates of each point on the inner surface of the skin plate and the three-dimensional coordinates of each point on the inner surface of the segment ring.
A computer that calculates the width of the tail clearance from the three-dimensional coordinates of each point measured by the three-dimensional measuring instrument, and
Equipped with
The computer
A plane identification process that identifies a plane from the three-dimensional coordinates of each point on the inner surface of the skin plate measured by the three-dimensional measuring instrument.
Distance calculation processing for calculating the distance from the point to the plane from the plane specified by the plane specifying process and the three-dimensional coordinates of a point on the inner surface of the segment ring measured by the three-dimensional measuring instrument. When,
By subtracting the thickness of the segment ring from the distance calculated by the distance calculation processing, to run a subtraction to obtain the difference as the width of the tail clearance, the
Te Lumpur clearance measuring device. シールドマシンのスキンプレートの内側にあるセグメントリングの外面と前記スキンプレートの内面との間のテールクリアランスの幅を計測するテールクリアランス計測装置であって、
前記スキンプレートの内面上の各点の三次元座標と前記セグメントリングの内面上の各点の三次元座標を計測する三次元計測器と、
前記三次元計測器によって計測された各点の三次元座標から、前記テールクリアランスの幅を算出するコンピュータと、
を備え、
前記コンピュータが、
前記三次元計測器によって計測された前記セグメントリングの内面上の各点の三次元座標から平面を特定する平面特定処理と、
前記平面特定処理によって特定された前記平面と、前記三次元計測器によって計測された前記スキンプレートの内面上の点の三次元座標とから、その点から前記平面までの距離を算出する距離算出処理と、
前記距離算出処理によって算出された前記距離から前記セグメントリングの厚さを減算することによって、その差を前記テールクリアランスの幅として得る減算処理と、を実行する
テールクリアランス計測装置。 A tail clearance measuring device that measures the width of the tail clearance between the outer surface of the segment ring inside the skin plate of the shield machine and the inner surface of the skin plate.
A three-dimensional measuring instrument that measures the three-dimensional coordinates of each point on the inner surface of the skin plate and the three-dimensional coordinates of each point on the inner surface of the segment ring.
A computer that calculates the width of the tail clearance from the three-dimensional coordinates of each point measured by the three-dimensional measuring instrument, and
Equipped with
The computer
A plane identification process that identifies a plane from the three-dimensional coordinates of each point on the inner surface of the segment ring measured by the three-dimensional measuring instrument.
Distance calculation processing for calculating the distance from the point to the plane from the plane specified by the plane specifying process and the three-dimensional coordinates of a point on the inner surface of the skin plate measured by the three-dimensional measuring instrument. When,
By subtracting the thickness of the segment ring from the distance calculated by the distance calculation processing, to run a subtraction to obtain the difference as the width of the tail clearance, the
Te Lumpur clearance measuring device. シールドマシンのスキンプレートの内側にあるセグメントリングの外面と前記スキンプレートの内面との間のテールクリアランスの幅を計測するテールクリアランス計測装置であって、
前記スキンプレートの内面上の各点の三次元座標と前記セグメントリングの内面上の各点の三次元座標を計測する三次元計測器と、
前記三次元計測器によって計測された各点の三次元座標から、前記テールクリアランスの幅を算出するコンピュータと、
を備え、
前記コンピュータが、
前記三次元計測器によって計測された前記スキンプレートの内面上の各点の中から何れかの点を選択する選択処理と、
前記選択処理により選択した前記点から、前記三次元計測器によって計測された前記セグメントリングの内面上の各点までの距離を算出する距離算出処理と、
前記距離算出処理により算出した前記距離の一群から最小値を取得する最小値取得処理と、
前記最小値取得処理によって取得された前記最小値から前記セグメントリングの厚さを減算することによって、その差を前記テールクリアランスの幅として得る減算処理と、を実行する
テールクリアランス計測装置。 A tail clearance measuring device that measures the width of the tail clearance between the outer surface of the segment ring inside the skin plate of the shield machine and the inner surface of the skin plate.
A three-dimensional measuring instrument that measures the three-dimensional coordinates of each point on the inner surface of the skin plate and the three-dimensional coordinates of each point on the inner surface of the segment ring.
A computer that calculates the width of the tail clearance from the three-dimensional coordinates of each point measured by the three-dimensional measuring instrument, and
Equipped with
The computer
A selection process for selecting any point from each point on the inner surface of the skin plate measured by the three-dimensional measuring instrument, and
A distance calculation process for calculating the distance from the point selected by the selection process to each point on the inner surface of the segment ring measured by the three-dimensional measuring instrument, and a distance calculation process.
The minimum value acquisition process for acquiring the minimum value from the group of the distances calculated by the distance calculation process, and
By subtracting the thickness of the segment ring from the minimum value obtained by the minimum value obtaining process, to run a subtraction to obtain the difference as the width of the tail clearance, the
Te Lumpur clearance measuring device. シールドマシンのスキンプレートの内側にあるセグメントリングの外面と前記スキンプレートの内面との間のテールクリアランスの幅を計測するテールクリアランス計測装置であって、
前記スキンプレートの内面上の各点の三次元座標と前記セグメントリングの内面上の各点の三次元座標を計測する三次元計測器と、
前記三次元計測器によって計測された各点の三次元座標から、前記テールクリアランスの幅を算出するコンピュータと、
を備え、
前記コンピュータが、
前記三次元計測器によって計測された前記セグメントリングの内面上の各点の中から何れかの点を選択する選択処理と、
前記選択処理により選択した前記点から、前記三次元計測器によって計測された前記スキンプレートの内面上の各点までの距離を算出する距離算出処理と、
前記距離算出処理により算出した前記距離の一群から最小値を取得する最小値取得処理と、
前記最小値取得処理によって取得された前記最小値から前記セグメントリングの厚さを減算することによって、その差を前記テールクリアランスの幅として得る減算処理と、を実行する
テールクリアランス計測装置。 A tail clearance measuring device that measures the width of the tail clearance between the outer surface of the segment ring inside the skin plate of the shield machine and the inner surface of the skin plate.
A three-dimensional measuring instrument that measures the three-dimensional coordinates of each point on the inner surface of the skin plate and the three-dimensional coordinates of each point on the inner surface of the segment ring.
A computer that calculates the width of the tail clearance from the three-dimensional coordinates of each point measured by the three-dimensional measuring instrument, and
Equipped with
The computer
A selection process for selecting any point from each point on the inner surface of the segment ring measured by the three-dimensional measuring instrument, and
A distance calculation process for calculating the distance from the point selected by the selection process to each point on the inner surface of the skin plate measured by the three-dimensional measuring instrument, and a distance calculation process.
The minimum value acquisition process for acquiring the minimum value from the group of the distances calculated by the distance calculation process, and
By subtracting the thickness of the segment ring from the minimum value obtained by the minimum value obtaining process, to run a subtraction to obtain the difference as the width of the tail clearance, the
Te Lumpur clearance measuring device.
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