JP7090981B2 - Tunnel construction management system, judgment method and construction management system - Google Patents
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Description
本発明は、トンネルの施工を管理するトンネル施工管理システムおよびトンネル内の施工が必要な箇所を判定する方法に関する。 The present invention relates to a tunnel construction management system for managing tunnel construction and a method for determining a location in the tunnel where construction is required.
NATM(New Austrian Tunneling Method)工法によるトンネルの掘削工事では、トンネル切羽に装薬した爆薬により発破を行い、発破により発生したズリを搬出した後、アタリ取りと呼ばれる、その後の覆工に支障を生じる出っ張り(アタリ)を取り除く作業が行われる。 In tunnel excavation work by the NATM (New Austrian Tunneling Method) method, blasting is performed by the explosive charged on the tunnel face, and after the blasting is carried out, the subsequent lining work, which is called atari removal, is hindered. Work is done to remove the bulge (atari).
従来、アタリ取りでは、作業員がトンネル切羽直下に立ち入り、設計断面に対して堀り足りていない箇所を目視にて確認し、レーザーポインタ等で指示し、指示された箇所をブレーカー掘削している。これでは、地山の崩落等により作業員に危険を生じ、作業に時間を要するという問題があった。 Conventionally, in Atari removal, a worker enters directly under the tunnel face, visually confirms the part that is not dug with respect to the design cross section, gives an instruction with a laser pointer, etc., and excavates the instructed part with a breaker. .. This causes a danger to the workers due to the collapse of the ground and the like, and there is a problem that the work takes time.
そこで、作業員による目視判定を不要にし、工期を短縮するべく、三次元スキャナを用いて掘削壁面の計測を行い、基準断面と比較し、比較結果に基づきアタリ取りを行う技術が提案されている(例えば、特許文献1および2参照)。 Therefore, in order to eliminate the need for visual judgment by workers and shorten the construction period, a technique has been proposed in which the excavated wall surface is measured using a three-dimensional scanner, compared with the reference cross section, and atari is removed based on the comparison result. (See, for example, Patent Documents 1 and 2).
上記特許文献1および2に記載された技術では、トンネル内を細かく計測して三次元スキャナの絶対座標を取得するため、その絶対座標の取得までに時間がかかり、その結果、掘削が必要な箇所の判定に時間がかかるという問題があった。また、三次元スキャナを三脚上に設置すると、その位置がアタリ取り作業の支障になる場合、三次元スキャナと三脚を移動して、再度その絶対位置を取得する作業が必要となるため、さらに多くの労力と時間を要するという問題もあった。 In the techniques described in Patent Documents 1 and 2, since the inside of the tunnel is measured in detail and the absolute coordinates of the three-dimensional scanner are acquired, it takes time to acquire the absolute coordinates, and as a result, the location where excavation is required. There was a problem that it took a long time to judge. In addition, if the 3D scanner is installed on a tripod and its position interferes with the work of removing atari, it is necessary to move the 3D scanner and the tripod to acquire the absolute position again, which is even more. There was also the problem that it took labor and time.
そこで、トンネル内の掘削等の施工が必要な箇所の判定を短時間で実施することが可能でアタリ取り作業の支障にならないシステムや方法の提供が望まれていた。 Therefore, it has been desired to provide a system and a method that can determine a part requiring construction such as excavation in a tunnel in a short time and do not hinder the work of removing atari.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、トンネルの施工を管理するトンネル施工管理システムであって、
トンネル内を三次元計測する計測手段と、
トンネル内に配置され、予め計測された位置座標を有する3以上の球状ターゲットと、
トンネル内の1以上の箇所の位置座標を計算する演算手段とを含み、
計測手段は、3以上の球状ターゲットを含むトンネル内を、計測点間隔および計測範囲を変えて三次元計測し、
演算手段は、計測点間隔および計測範囲を変えて三次元計測された計測結果に基づき、計測手段の位置座標を計算し、計算した計測手段の位置座標と計測手段の計測結果とに基づき、トンネル内の複数の箇所の位置座標を計算する、トンネル施工管理システムが提供される。
The present invention has been made in view of the above problems, and is a tunnel construction management system for managing tunnel construction.
A measuring means that measures the inside of a tunnel in three dimensions,
With three or more spherical targets placed in the tunnel and having pre-measured position coordinates,
Including arithmetic means for calculating the position coordinates of one or more points in the tunnel.
The measuring means three-dimensionally measures the inside of the tunnel including three or more spherical targets by changing the measurement point interval and the measurement range.
The calculation means calculates the position coordinates of the measurement means based on the measurement results measured three-dimensionally by changing the measurement point interval and the measurement range, and the tunnel is based on the calculated position coordinates of the measurement means and the measurement results of the measurement means. A tunnel construction management system is provided that calculates the position coordinates of multiple points within.
本発明によれば、施工が必要な箇所の判定を短時間で実施することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to determine a location requiring construction in a short time.
図1は、トンネル施工管理システムの構成例を示した図である。トンネル施工管理システムは、トンネルの施工管理、例えばトンネルの形状の把握、情報の収集、工事の安全・安心、重機等の工事車両の姿勢制御のために使用される。トンネルの形状の把握には、切羽側の一次覆工前の掘削壁面におけるアタリ取りのモニタリング等があり、情報の収集には、掘削土量や吹付量等の施工量の情報、ロックボルトや鋼製支保工等の位置の情報等の収集があり、安全・安心には、切羽面や側壁の変位の計測等がある。ここでは、トンネル施工管理システムは、アタリ取りが必要な箇所を判定し、アタリ取りを実施することができるシステムとして説明する。 FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a tunnel construction management system. The tunnel construction management system is used for tunnel construction management, for example, grasping the shape of a tunnel, collecting information, safety and security of construction, and controlling the attitude of construction vehicles such as heavy machinery. Understanding the shape of the tunnel includes monitoring the removal of atari on the excavated wall surface before the primary lining on the face side, and collecting information includes information on the amount of excavated soil and the amount of sprayed soil, rock bolts and steel. Information on the position of the support work, etc. is collected, and for safety and security, there is measurement of displacement of the face surface and side walls. Here, the tunnel construction management system will be described as a system capable of determining a location where atari removal is necessary and carrying out atari removal.
NATM工法によるトンネルは、爆薬による発破や自由断面掘削機等の掘削機を使用し、地山や地中を掘削することにより形成される。トンネル出入口は、トンネル坑口と呼ばれ、掘削方向における掘削面は、切羽10と呼ばれる。一次覆工は、掘削したままの状態では崩落の危険性があるため、アーチ状の鋼製の支保工11を一定間隔で設置し、コンクリートを吹き付け、トンネル壁面を補強する作業である。一次覆工後は、ロックボルト12を打ち込み、防水シートでコンクリート壁面を覆い、二次覆工として、さらに内側にコンクリートの打設が行われる。なお、図1中、「S.L」は、Spring Lineで、トンネル内空断面で、上半アーチの始まる線である。
The tunnel by the NATM method is formed by blasting with explosives or excavating the ground or the ground using an excavator such as a roadheader. The tunnel entrance / exit is called a tunnel entrance, and the excavation surface in the excavation direction is called a
トンネルは、一定距離掘削するたびに一次覆工が行われる。トンネル施工管理システムは、一定距離掘削した後にアタリ取りが必要な箇所を判定し、アタリ取りを実施する。このアタリ取りが完了した後、一次覆工が行われる。すなわち、発破や掘削機による掘削、アタリ取り、一次覆工の繰り返しにより、トンネルが形成される。 The tunnel is primarily lining every time it is excavated a certain distance. The tunnel construction management system determines the points where atari removal is necessary after excavating a certain distance, and carries out atari removal. After this atari removal is completed, the primary lining is performed. That is, a tunnel is formed by repeating blasting, excavation with an excavator, atari removal, and primary lining.
トンネル施工管理システムは、アタリ取りが必要な箇所を判定し、アタリ取りを実施するため、掘削が必要な箇所を掘削する掘削手段を備える車両を含む。掘削手段を備える車両としては、アタリを削り、取り除く作業(はつり)に用いる鏨(チゼル)を連続的に打撃するブレーカー20を採用することができる。
The tunnel construction management system includes a vehicle equipped with an excavation means for excavating a part requiring excavation in order to determine a part requiring atari removal and carry out the atari removal. As the vehicle provided with the excavation means, a
トンネル施工管理システムは、アタリ取りが必要か否かを判定するために、トンネル内を三次元計測する計測手段として、例えば三次元(3D)スキャナ21を備える。3Dスキャナ21は、レーザー光を照射してからレーザー光が返ってくる時間を計測し、距離に換算する。3Dスキャナ21は、レーザー光の照射角度も計測し、換算した距離および計測した照射角度に基づき、3Dスキャナ21に対する計測対象の相対位置の座標を算出する。相対位置の座標は、3Dスキャナ21の座標を(0,0,0)とした場合の計測対象の座標である。3Dスキャナ21は、ブレーカー20の運転席の屋根(ルーフ)上に免震架台を介して搭載される。免震架台は、免震装置を備える架台であり、免震装置としては、積層ゴム、転がり支承、すべり支承を含むものや、これらとダンパーとから構成されるものを用いることができる。
The tunnel construction management system includes, for example, a three-dimensional (3D)
3Dスキャナ21は、3つの計測モードを有する。3つの計測モードは、広範囲を低密度で計測する第1モードと、第1モードより狭い特定の範囲を、第1モードより高い密度(中密度)で計測する第2モードと、第2モードよりさらに狭い範囲を、第2モードより高い密度(高密度)で計測する第3モードである。各モードの詳細や各モードの使用方法については後述する。
The
トンネル施工管理システムは、三次元計測した計測結果に基づき、トンネル内の切羽10上の1以上の箇所の位置座標を計算する演算手段を含む。演算手段は、位置座標の計算に加えて、設計データと比較して施工、例えば掘削が必要な箇所や施工量を判定する。演算手段は、上記の位置座標の計算、設計データとの比較に基づく判定を実施することができる装置であればいかなる装置であってもよく、例えばPC22やタブレット端末等を挙げることができる。PC22は、3Dスキャナ21とケーブルや無線LAN等により通信可能に接続され、ブレーカー20内の運転席に配置される。ここでは、演算手段を運転席から持ち運び自在なPC22として説明するが、演算手段は、運転席に備え付けられたモニタ付きコンピュータ等であってもよい。施工量は、上述した掘削土量や吹付量等である。
The tunnel construction management system includes a calculation means for calculating the position coordinates of one or more points on the
トンネル施工管理システムは、3Dスキャナ21の位置座標を計算するために、トンネル内に予め計測された位置座標を有する3以上の球状ターゲットを備え、3以上の球状ターゲットは、例えばブレーカー20よりトンネル坑口側に配置される。球状ターゲットは、例えば図2に示すような基準球23であり、球状面24と、内部に再帰反射する反射手段を有する切り欠き部25とを備える。図2(a)は、基準球23を一方の側から見た図で、図2(b)は、その裏側から見た図である。
The tunnel construction management system is provided with three or more spherical targets having pre-measured position coordinates in the tunnel in order to calculate the position coordinates of the
球状面24は、反射機能を高めるためにガラスの粉等を含む特殊な塗料が塗布されている。切り欠き部25は、基準球23の一部に円形に、表面に向けてその径が拡張するようにくり抜かれた部分で、基準球23の中心であって、切り欠き部25の内部に、再帰反射する反射手段としてプリズム26が配設されている。切り欠き部25の開口からプリズム26までの通路27は、光の反射機能を高めるために白色で、滑らかな表面(曲面)とされている。
The
基準球23の切り欠き部25内のプリズム26は、光波測距儀で基準球23の位置を測量するときのみ使用される。3Dスキャナ21で三次元計測する際は、球状面24が使用されるため、球状面24が3Dスキャナ21に向けられるように配置される。
The
基準球23の内部であって、その中心に設けられるプリズム26の位置座標は、予め光波測距儀により測量され、その座標値が与えられている。位置座標は、絶対座標であり、その座標値は、例えば緯度、経度、標高からなる値である。3Dスキャナ21で計測される計測点までの距離は、球状面24までの距離となるが、基準球23の半径が既知であるため、球状面24までの距離に基準球23の半径を加算することで、基準球23の中心までの距離を求めることができ、その距離に基づいて、その中心の位置座標を求めることができる。
The position coordinates of the
再び図1を参照して、3Dスキャナ21は、最初に、3以上の基準球23が存在するトンネル坑口側を三次元計測する。そして、PC22は、トンネル坑口側を三次元計測した計測結果と、3以上の基準球23の位置座標とに基づいて3Dスキャナ21の位置座標を計算する。
With reference to FIG. 1 again, the
その後、3Dスキャナ21は、切羽側を三次元計測する。PC22は、切羽側を三次元計測した計測結果と、先に計算した3Dスキャナ21の位置座標とに基づいて切羽10上の複数の箇所の位置座標を計算し、それらを点群データとして取得する。点群データは、PC22が備えるHDD等の記憶装置に記憶される。
After that, the
PC22は、記憶装置にトンネルの設計データも記憶する。設計データには、図1に破線で示す設計上の掘削壁面(設計断面)13における各点の位置座標が含まれる。このため、PC22は、取得した点群データを設計データと比較し、トンネルの内側方向に閾値以上に突出する箇所を特定し、その特定した箇所を掘削が必要な箇所と判定する。閾値は、任意に設定することができる。
The
PC22は、表示手段としてのモニタを有し、そのモニタに判定した結果を表示する。具体的には、PC22は、掘削が必要な箇所として判定した部分を、掘削が不要な他の部分とは区別可能に表示し、作業員に対してアタリ取りを実施する箇所を提示する。区別可能に表示する方法としては、その部分に色付けする方法や色を変更する方法等を挙げることができる。これは一例であるため、この方法に限定されるものではない。
The
次に、図3を参照して、トンネル施工管理システムにより実施される掘削作業について詳細に説明する。トンネル内の任意の位置にブレーカー20を停止させる(S300)。このとき、ブレーカー20のエンジンは停止しなくてもよい。エンジンによる振動は、免震架台により吸収することができるからである。ブレーカー20上に搭載された3Dスキャナ21により基準球23をスキャンし、PC22により3Dスキャナ21の位置座標を計算した後、切羽側をスキャンし、切羽10上の複数の箇所を計測し、点群データを取得する(S301)。ここでは、S301の作業を地山計測と呼ぶ。
Next, with reference to FIG. 3, the excavation work carried out by the tunnel construction management system will be described in detail. The
点群データを取得した後、設計データと比較する(S302)。すなわち、三次元計測した切羽10の地山断面と設計断面とを比較する。これにより、アタリ取りの必要がある箇所を判定する。判定した結果を、PC22のモニタに比較結果として表示する(S303)。アタリ取りの必要がある箇所を色付けする等して他の箇所と区別可能に表示することで比較結果を表示する。
After acquiring the point cloud data, it is compared with the design data (S302). That is, the ground cross section of the
色付けする等して区別可能に表示された部分の有無により、掘削不足の箇所の有無を確認することができ(S304)、掘削不足の箇所がある場合、モニタ上で確認しながら、区別可能に表示された部分を掘削し、アタリ取りを実施する(S305)。この間、数回程度アタリ取りの動作を停止し、3Dスキャナ21での三次元計測、設計断面との比較を行い、比較結果の表示を更新する。一方、掘削不足の箇所がない場合、掘削を完了し、一次覆工を行う(S307)。
It is possible to confirm the presence or absence of insufficient excavation by checking the presence or absence of the part that is clearly displayed by coloring (S304), and if there is an insufficient excavation, it is possible to distinguish while checking on the monitor. Excavate the displayed part and remove the atari (S305). During this period, the operation of removing atari is stopped several times, three-dimensional measurement by the
ブレーカー20のアームの長さ等の制約により切羽10の全体についてアタリ取りを実施できない場合、ブレーカー20を移動する(S306)。移動後、S300の作業に戻り、アームを下げて動作を停止し、S301の地山計測を行う。
If it is not possible to remove atari on the
S301の地山計測では、初回の計測のみ、基準球23をスキャンし、3Dスキャナ21の位置座標を計算する。ブレーカー20を移動した後の2回目以降の計測では、切羽側のスキャンにより得られた移動前後の形状パターンのパターンマッチングにより3Dスキャナ21の位置を特定し、その位置の位置座標を計算する。
In the ground measurement of S301, the
図4を参照して、パターンマッチングについて説明する。パターンマッチングは、移動前後でスキャンし、得られた点群データから形成される切羽10の形状パターンの中の同一の特徴部分を抽出し、その特徴部分に基づき、3Dスキャナ21の位置を特定する。具体的には、移動前の3Dスキャナ21の位置座標に基づき、特徴部分の位置座標を計算し、ブレーカー20の移動後、特徴部分の位置座標は変化しないので、その特徴部分の位置座標に基づき、3Dスキャナ21の位置座標を計算する。特徴部分としては、ブレーカー20より切羽側に、一次覆工により設置された支保工11aやロックボルト12a等とすることができる。
Pattern matching will be described with reference to FIG. In pattern matching, scanning is performed before and after movement, the same characteristic portion in the shape pattern of the
トンネルの掘削が継続する間は、一次覆工を行い、一定距離掘削した後、再びS300からS306の作業が行われる。 While the tunnel excavation continues, the primary lining is performed, the excavation is performed for a certain distance, and then the work of S300 to S306 is performed again.
次に、3Dスキャナ21の位置を特定する方法を図5および図6を参照して説明する。図5は、3Dスキャナ21の位置を特定する作業の流れを示したフローチャートで、図6は、その作業を説明する図である。
Next, a method of specifying the position of the
この作業では、3Dスキャナ21のモードを第1モードにし、トンネル内を低密度計測し、トンネル軸方向を特定する(S500)。低密度計測では、図6に示すように、ブレーカー20を切羽方向に向けた状態でトンネル内の広範囲を粗く三次元計測する。粗くとは、計測点間隔を大きくし、単位面積当たりの計測点の数を少なくすることをいう。低密度計測では、例えば3Dスキャナ21からの距離が30mの位置で、計測点間隔が水平方向に約60mm、垂直方向に約420mm間隔となるように、ブレーカー20の後方の水平方向に約90°、鉛直方向に約4°の角度の範囲内で方向を変えて三次元計測する。これにより、トンネル軸方向が特定され、どの方向が切羽側か、トンネル坑口側かを特定することができる。低密度計測では、広範囲であるが、計測する箇所がまばらで、その数が少ないことから、短時間(数秒)で計測が完了する。ちなみに、トンネルの中心方向を計測する際にかかる時間は、1~2秒程度である。トンネル軸方向の特定のみであるため、短時間で完了する第1モードが使用される。
In this work, the mode of the
トンネル軸方向の特定後、ブレーカー20よりトンネル坑口側に配置された基準球23の位置を特定する(S501)。基準球23の位置を特定する際、3Dスキャナ21のモードを第2モードにし、基準球23の球状面24を含むトンネル坑口側を中密度計測する。中密度計測では、トンネル軸方向が特定されているため、図6に示すように、低密度計測より範囲を絞り、基準球23が存在する方向に限定して低密度計測より密に三次元計測する。密とは、計測点間隔を小さくし、単位面積当たりの計測点の数を多くすることをいう。基準球23の直径を、例えば約150mmとすると、1つの基準球23につき、4点以上計測するために、中密度計測では、例えば3Dスキャナ21からの距離が30mの位置で、計測点間隔が水平方向に約50mm、垂直方向に約50mm間隔となるように、トンネル軸に対して水平方向に±12°、水平面に対して鉛直方向に±2°の角度の範囲内で方向を変えて三次元計測する。これにより基準球23の位置が特定される。ちなみに、3つの基準球23の位置を特定するのにかかる時間は、6~7秒程度である。基準球23を検出し、その位置を特定するためには、ある程度の精度が必要となるため、第2モードが使用される。
After specifying the tunnel axial direction, the position of the
基準球23の位置を特定した後、3Dスキャナ21に対する基準球23の相対座標を計算する(S502)。相対座標は、基準球23の中心座標である。基準球23の中心座標の計算において、3Dスキャナ21のモードを第3モードにし、基準球23の球状面24の周辺を高密度計測する。高密度計測では、図6に示すように、中密度計測より範囲をさらに絞り、基準球23に限定してより密に三次元計測する。高密度計測では、球状面24の周辺を細かく計測するために、例えば3Dスキャナ21からの距離が30mの位置で、計測点間隔が水平方向に約5mm、垂直方向に約5mm間隔となるように基準球23の球状面24の周辺を水平方向に0.6°、鉛直方向に0.6°の角度の範囲内で方向を変えて三次元計測する。これにより基準球23の球状面24の中心までの距離が特定され、基準球23の半径を加算することで、基準球23の相対座標が計算される。ちなみに、3つの基準球23を計測する際にかかる時間は、3~4秒程度である。座標を計算するためには、高い精度が必要となるため、第3モードが使用される。
After specifying the position of the
以上のように、第1モード、第2モード、第3モードに順に変えて、トンネル軸方向の特定から3つの基準球23の計測を行うと、その計測時間は、10~13秒程度となる。ちなみに、第3モードの高密度計測で、第2モードの計測範囲を細かく計測すると、190~200秒程度かかることから、このようにモードを切り替えて計測を行うことにより、基準球23の絶対座標を短時間で取得することができる。これらの例では、3Dスキャナ21と基準球23の位置が同程度の高さにあり、離隔が30mの場合としたが、3Dスキャナ21と基準球23の設置高さや離隔に応じて計測密度や計測範囲は任意に設定できる。
As described above, when the three
各基準球23の中心座標を計算した後、各基準球23につき予め計測された位置座標(絶対座標)と、計算した中心座標とに基づき、3Dスキャナ21の位置座標(絶対座標)を計算する(S503)。
After calculating the center coordinates of each
このように範囲の絞り込みを行って基準球23の中心座標を短時間で計算し、短時間で3Dスキャナ21の位置座標を求めることができ、また、3Dスキャナ21で計測した切羽10上の複数の箇所の座標を絶対座標として計算し、設計データとそのまま比較できるので、掘削が必要な箇所の判定を短時間で実施することが可能となる。
By narrowing down the range in this way, the center coordinates of the
また、切羽直下に作業員が入ることなく、アタリ取りを行うことができるため、地山の崩落等による災害を防止できる。また、アタリ取りが必要な箇所について、作業員の目視による確認から、3Dスキャナ21によるスキャンおよびPC22による判定に代わるため、作業員の技量によらず、定量的に掘削を行うことができる。
In addition, since it is possible to remove atari without a worker entering directly under the face, it is possible to prevent disasters due to the collapse of the ground. Further, since the location where the atari needs to be removed is replaced with the scan by the
また、どの程度掘削すればよいか、モニタ上で確認しながら掘削できるので、余堀りを低減し、残土搬出量を削減することができる。適切にアタリ取りを行うことができるため、掘削壁面の凹凸が小さくなり、余吹きを減らし、吹付けコンクリート量を削減することができる。 In addition, since excavation can be performed while checking on the monitor how much excavation should be performed, it is possible to reduce the amount of surplus soil carried out. Since the atari can be appropriately removed, the unevenness of the excavated wall surface can be reduced, the residual blowing can be reduced, and the amount of sprayed concrete can be reduced.
上記の定量的な掘削、余堀りや余吹きの低減により、掘削土量、コンクリート吹付け量、余吹き率、掘削出来形、覆工コンクリート打設予定数等の管理も可能となる。 By the above-mentioned quantitative excavation and reduction of surplus digging and surplus blowing, it is possible to manage the amount of excavated soil, the amount of concrete sprayed, the surplus blowing rate, the excavated form, the planned number of lining concrete to be placed, and the like.
3Dスキャナ21で随時三次元計測し、PC22で設計データと比較し、その比較結果の表示を更新することで、切羽10の変状を監視することができ、切羽面の移動量に応じて警報を発することができる。警報は、警報音として、PC22が備えるスピーカーから発してもよいし、別途運転席に設けられるスピーカーから発してもよい。
By measuring three-dimensionally with the
なお、押出し性を有する地山や長期的な劣化が生じる地山等では、変状対策としてトンネル底面を逆アーチ状に仕上げられた覆工部分としてインバートが設けられるが、掘削出来形や壁面の変状の監視等は、インバートに対しても実施することができる。 In addition, in the ground with extrudability and the ground where long-term deterioration occurs, an invert is provided as a lining part where the bottom of the tunnel is finished in a reverse arch shape as a countermeasure against deformation. Deformation monitoring and the like can also be carried out for inverts.
トンネル内の1以上の箇所の位置座標を計算することができるので、重機から近隣にいる作業員までの距離を算出することができる。これにより、重機が作業員に接近していることを検知することができ、接近を防止するために警報を発することができる。また、重機のアーム等の位置座標も計算することができるので、その姿勢を検出することができ、姿勢制御を行うことも可能である。 Since the position coordinates of one or more points in the tunnel can be calculated, the distance from the heavy machine to the nearby worker can be calculated. As a result, it is possible to detect that the heavy equipment is approaching the worker, and it is possible to issue an alarm to prevent the approach. Further, since the position coordinates of the arm and the like of the heavy machine can be calculated, the posture can be detected and the posture can be controlled.
これまで本発明のトンネル施工管理システムにより実施される掘削作業および判定方法について図面に示した実施形態を参照しながら詳細に説明してきたが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態や、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。 So far, the excavation work and the determination method carried out by the tunnel construction management system of the present invention have been described in detail with reference to the embodiments shown in the drawings, but the present invention is not limited to the above-described embodiments. However, other embodiments, additions, changes, deletions, etc. can be made within the range that can be conceived by those skilled in the art, and the present invention can be used as long as the actions and effects of the present invention are exhibited in any of the embodiments. It is included in the range.
10…切羽
11、11a…支保工
12、12a…ロックボルト
20…ブレーカー
21…3Dスキャナ
22…PC
23…基準球
24…球状面
25…切り欠き部
26…プリズム
27…通路
10 ...
23 ...
Claims (11)
トンネル内を三次元計測する計測手段と、
トンネル内に配置され、予め計測された位置座標を有する3以上の球状ターゲットと、
トンネル内の1以上の箇所の位置座標を計算する演算手段とを含み、
前記計測手段は、該計測手段に対して施工対象とは異なる、前記3以上の球状ターゲットが配置される側のトンネル内を、計測点間隔および計測範囲を変えて三次元計測し、
前記演算手段は、前記計測点間隔および計測範囲を変えて三次元計測された計測結果に基づいて前記計測手段の位置座標を計算し、計算した前記計測手段の位置座標と前記計測手段が前記施工対象を三次元計測した計測結果とに基づいて前記トンネル内の前記施工対象の1以上の箇所の位置座標を計算する、トンネル施工管理システム。 It is a tunnel construction management system that manages the construction of tunnels.
A measuring means that measures the inside of a tunnel in three dimensions,
With three or more spherical targets placed in the tunnel and having pre-measured position coordinates,
Including arithmetic means for calculating the position coordinates of one or more points in the tunnel.
The measuring means three-dimensionally measures the inside of the tunnel on the side where the three or more spherical targets are arranged , which is different from the construction target for the measuring means, by changing the measurement point interval and the measurement range.
The calculation means calculates the position coordinates of the measurement means based on the measurement results measured three-dimensionally by changing the measurement point interval and the measurement range, and the calculated position coordinates of the measurement means and the measurement means perform the construction. A tunnel construction management system that calculates the position coordinates of one or more points of the construction target in the tunnel based on the measurement result of three-dimensional measurement of the target.
前記計測手段は、前記車両に免震架台を介して搭載される、請求項2または3に記載のトンネル施工管理システム。 Including vehicles equipped with means for constructing the parts requiring construction.
The tunnel construction management system according to claim 2 or 3, wherein the measuring means is mounted on the vehicle via a seismic isolation frame.
前記表示手段は、前記施工が必要な箇所を他の箇所と区別可能に表示する、請求項2~6のいずれか1項に記載のトンネル施工管理システム。 A display means for displaying the determination result of the calculation means is included.
The tunnel construction management system according to any one of claims 2 to 6, wherein the display means displays a portion requiring construction so as to be distinguishable from other locations.
前記演算手段は、前記第1の計測点間隔で前記第1の計測範囲を三次元計測した計測結果に基づいて前記各球状ターゲットの位置を特定し、
前記計測手段は、前記第1の計測点間隔とは異なる第2の計測点間隔で、前記第1の計測点間隔とは異なる第2の計測範囲を三次元計測し、
前記演算手段は、前記第2の計測点間隔で前記第2の計測範囲を三次元計測した計測結果に基づいて前記各球状ターゲットの位置座標を計算し、前記各球状ターゲットの位置座標に基づいて前記計測手段の位置座標を計算する、請求項1~7のいずれか1項に記載のトンネル施工管理システム。 The measuring means three-dimensionally measures the first measuring range including the three or more spherical targets at the first measuring point interval.
The calculation means identifies the position of each spherical target based on the measurement result of three-dimensionally measuring the first measurement range at the first measurement point interval.
The measuring means three-dimensionally measures a second measurement range different from the first measurement point interval at a second measurement point interval different from the first measurement point interval.
The calculation means calculates the position coordinates of each spherical target based on the measurement result of three-dimensionally measuring the second measurement range at the second measurement point interval, and based on the position coordinates of each spherical target. The tunnel construction management system according to any one of claims 1 to 7, which calculates the position coordinates of the measuring means.
前記演算手段は、三次元計測した計測結果に基づいてトンネル軸方向を特定する、請求項8に記載のトンネル施工管理システム。 The measuring means has a third measurement point interval different from the first measurement point interval and the second measurement point interval, and a third measurement range different from the first measurement range and the second measurement range. Three-dimensional measurement of the measurement range,
The tunnel construction management system according to claim 8, wherein the calculation means specifies a tunnel axial direction based on a measurement result measured three-dimensionally.
施工対象とは異なる、予め計測された位置座標を有する3以上の球状ターゲットが配置される側のトンネル内を、計測点間隔および計測範囲を変えて計測手段により三次元計測するステップと、
前記計測点間隔および計測範囲を変えて三次元計測された計測結果に基づいて前記計測手段の位置座標を計算するステップと、
トンネル内の前記施工対象を前記計測手段により三次元計測するステップと、
トンネル内の前記施工対象を三次元計測した計測結果と、計算された前記計測手段の位置座標とに基づいてトンネル内の前記施工対象の複数の箇所の位置座標を計算するステップと、
前記複数の箇所の位置座標を、設計データと比較して前記施工が必要な箇所を判定するステップとを含む、判定方法。 It is a method to determine the part that needs to be constructed in the tunnel.
A step of three-dimensionally measuring the inside of the tunnel on the side where three or more spherical targets having pre-measured position coordinates, which are different from the construction target, are placed by the measuring means by changing the measurement point interval and the measurement range.
A step of calculating the position coordinates of the measuring means based on the measurement result measured three-dimensionally by changing the measurement point interval and the measurement range, and
A step of three-dimensionally measuring the construction target in the tunnel by the measuring means,
A step of calculating the position coordinates of a plurality of places of the construction object in the tunnel based on the measurement result of three-dimensional measurement of the construction object in the tunnel and the calculated position coordinates of the measurement means.
A determination method including a step of comparing the position coordinates of the plurality of locations with design data to determine a location requiring construction.
施工対象を三次元計測する計測手段と、
予め計測された位置座標を有する3以上の球状ターゲットと、
施工対象の1以上の箇所の位置座標を計算する演算手段とを含み、
前記計測手段は、該計測手段に対して前記施工対象とは異なる、前記3以上の球状ターゲットが配置される側を、計測点間隔および計測範囲を変えて三次元計測し、
前記演算手段は、前記計測点間隔および計測範囲を変えて三次元計測された計測結果に基づいて前記計測手段の位置座標を計算し、計算した前記計測手段の位置座標と前記計測手段が前記施工対象を三次元計測した計測結果とに基づいて前記施工対象の1以上の箇所の位置座標を計算する、施工管理システム。 It is a system that manages excavation work.
A measuring means that measures the construction target in three dimensions,
With 3 or more spherical targets with pre-measured position coordinates,
Including a calculation means for calculating the position coordinates of one or more points to be constructed.
The measuring means three-dimensionally measures the side on which the three or more spherical targets , which are different from the construction target, are arranged with respect to the measuring means by changing the measurement point interval and the measurement range.
The calculation means calculates the position coordinates of the measurement means based on the measurement results measured three-dimensionally by changing the measurement point interval and the measurement range, and the calculated position coordinates of the measurement means and the measurement means perform the construction. A construction management system that calculates the position coordinates of one or more points of the construction target based on the measurement result of three-dimensional measurement of the target.
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