JPH01165827A

JPH01165827A - 圧気ケーソン用掘削機

Info

Publication number: JPH01165827A
Application number: JP62323610A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Usui; 臼井　龍男; Yasuo Shimizu; 安雄清水; Tatsuo Ito; 達男伊藤
Original assignee: Mitsui Construction Co Ltd
Current assignee: Mitsui Construction Co Ltd
Priority date: 1987-12-21
Filing date: 1987-12-21
Publication date: 1989-06-29

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（ａ）、産業上の利用分野本発明は、圧気ケーソン内にける掘削作業の無人化に寄
与し得る、圧気ケーソン用掘削機に関する。

（ｂ）、従来の技術従来、圧気ケーソン内の掘削機による掘削作業は、掘削
機に搭乗した作業者の運転操作により行われていた。

（Ｃ）０発明が解決しようとする問題点しかし、圧気さ
れたケーソン内での作業は重労働であり、掘削機の操作
を無人化することが強く望まれている。掘削機の操作を
無人化するためには、ケーソン内において１原則機によ
り掘削された地盤形状を何らかの方法で認識しない限り
、適正な掘削動作の継続が不可能であり、そうしたこと
の再伸な装置の開発が望まれていた。

本発明は上記した事情に鑑み、圧気ケーソン内の掘削機
により掘削された地盤形状を圧気室外で認識することの
可能な圧気ケーソン用掘削機を提供することを目的とす
るものである。

（ｄ）０問題点を解決するための手段即ち、本発明は、ケーソン（２）の圧気室（２ａ）の外
部に設けられたディスプレイ　（２２）を有し、機体（
５）に掘削形状撮像手段（２５，３２）を設け、該掘削
形状撮像手段（２５，３２）からの画像情報（ＩＦ）を
画像処理して一定時間毎に地盤の実際の掘削形状を画像
（３５）としてディスプレイ　（２２）上に表示する画
像処理部（３１）を設け、更に移動部材（３，５，７，
９，１０）の移動量を検出するセンサ（１２，１３，１
５，１６，１７）を複数個設け、それ等センサの出力信
号（３１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５）から各移動部材の
移動量（Ｌｌ、Ｌ２、Ａ１、Ａ２、Ａ３）を演算する姿
勢演算部（２０）を設け、該姿勢演算部（２０）により
演算された移！Ｉｔｈ量に基づいて、バケット（１０）
の位置を演算するバケット位置演算部（２７）を設け、
更に前記バケット位置演算部（２７）により求められた
バケット（１０）の現在位置（ＰＬ）に基づいて、前記
ディスプレイ　（２２）上の画像（３５）を修正する画
像修正手段（２９，３１）を設けて構成される。

なお、括弧内の番号等は、図面における対応する要素を
示す、便宜的なものであり、従って、本記述は図面上の
記載に限定拘束されるものではない。以下のｒ　（ｅｌ
　０作用」の欄についても同様である。

（ｅ）０作用上記した構成により、本発明は、ディスプレイ（２２）
上に、一定時間毎に地盤の画像（３５）が表示され、そ
の間にバケット（１０）の現在位置（ＰＬ）に基づいて
画像（３５）が修正されるように作用する。

（ｆ）、実施例以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。

第１図は本発明による圧気ケーソン用掘削機の制御系の
一例を示す制御ブロック図、第２図は本発明による圧気
ケーソン掘削機の一実施例を示す正面図、第３図は第２図の平面図、第４図は基準格子の投影態様を示す斜視図、第５図はデ
ィスプレイ上での掘削形状の表示態様の一例を示す図で
ある。

圧気ケーソン２は、第２図及び第３図に示すように、大
気圧よりも圧気された状態の圧気室２ａを有しており、
圧気室２ａの天井部２ｂには、図示しないレールが第２
図左右方向、即ち第２図矢印ＡＳＢ方向に設けられてい
る。レールには圧気ケーソン用掘削機１が矢印Ａ、Ｂ方
向に移動駆動自在に設けられており、圧気ケーソン用掘
削機１はレールに懸垂吊下された形のフレーム３を有し
ている。フレーム３には回転フレーム５が軸５ａの軸心
ＣＴを中心にして、第３図矢印Ｃ，Ｄ方向に回転ＷＩＡ
動自在に支持されており、回転フレーム５には運転台６
が設けられている。運転台６の、第２図左方には、テレ
ビカメラ２５が設けられており、テレビカメラ２５はカ
メラ回転装置２５ａを有している。カメラ回転装置２５
ｍには雲台２５ｂがカメラ回転装置２５ａにより、雲台
２５ｂ　　　゛の軸心２５ｃを中心に、水平面内を第３
図矢印に１Ｌ方向に回転自在に設けられており、雲台２
５ｂ上にはスレチオカメラ本体２５ｄが、矢印Ｍ、Ｎ方
向に回動駆動自在に装着されている。スレチオカメラ本
体２５ｄには、２個の撮像レンズ２５ｅ１２５ｅが、人
間の眼と略同様の間隔で設けられており、撮像レンズ２
５ｅの、第２図における高さは、作業者が運転台６に着
座した場合に、作業者の眼の高さ位置となるように設置
されている。また、撮像レンズ２５ｅ１２５ｅの真ん中
には、第３図に示すように、基準格子プロジェクタ３２
が設けられている。

また、回転フレーム５には第１ブーム７が矢印ＥＸＦ方
向に中心ＣＴＩを中心に、油圧アクチエータ１１により
回動自在に設けられており、第１ブーム７には第２ブー
ム９が第１ブーム７に対して矢印Ｇ、Ｈ方向に伸縮自在
に設けられている。

なお、第２ブーム９の先端にはバケット１ｏがピン１０
ａを介して矢印１．Ｊ方向に回動自在に設けられている
。また、フレーム３には走行距離センサ１２が、回転フ
レーム５、第１ブーム７及び第２１−ム９には回転角度
センサ１３．１５．１６が設けられ、更、に第１ブーム
７の先端には伸縮距離センサ１７が設けられている。な
お、第２ブーム９には、バケット１０内に採取された１
屈削土砂を検知することの出来る荷重センサ２６が内蔵
されている。

また、各センサ１２．１３．１５．１６．１７には、第
１図に示すように、姿勢演算部２０が接続しており、姿
勢演算部２０には表示演算部２１を介してディスプレイ
２２が接続している。また、姿勢演算部２０には、バケ
ット位置演算部２７が接続しており、バケット位置演算
部２７には、ｊ屈前形状演算部２９が接続している。掘
削形状演算部２９には画像処理部３゛１及び荷重センサ
２６が接続しており、画像処理部３１にはタイマ３０、
前述のテレビカメラ２５及びディスプレイ２２が接続し
ている。

圧気ケーソン用ｔｇ削機１等は、以上のような構成を有
するので、圧気室２ａ内の地盤２３の掘削に際しては、
フレーム３をレールに沿って矢印Ａ１Ｂ方向に移動させ
ると共に、回転フレーム５を軸心ＣＴを中心にして矢印
Ｃ，Ｄ方向に旋回させ、更に第２ブーム９を矢印Ｇ１Ｈ
方向に突出後退させて、バケット１０を地盤２３上のこ
れから１！！削すべき位置に位置決めする。次いで、第
１ブーム７を中心ＣＴ１を中心ｌζして矢印Ｅ、Ｆ方向
に旋回させると共に、バケット１０をピン１０ａを′中
心にして矢印１．Ｊ方向に旋回させて、バケット１０に
より地盤２３を掘削する。こうした操作は、すべて圧気
室２ａ外から、作業者がディスプレイ２２上に表示され
たテレビカメラ２５で捕えた画像を見ながら遠隔操作で
行われるが、その場合、現在圧気ケーソン用１屈削ａ１
１が地盤２３をどのように１屈削しているかを認識する
乙とが出来なければ、適正な操作を行うことが出来なく
なる。

そこで、まず、走行距離センサ１２、回転角度センサ１
３．１５．１６及び伸縮距離センサ１７を介して、圧気
ケーソン用１屈削機１の圧気室２ａ内での位置及び姿勢
を検出し、ディスプレイ２２上に表示する。即ち、走行
距離センサ１２は、フレーム３に装着されており、該フ
レーム３がレール上を原点ＺＰから移動した距離Ｌ１を
検出し、出力信号Ｓ１として姿勢演算部２０に出力する
。

また、回転角度センサ１３は回転フレーム５のフレーム
３に対する回転角度Ａ３を検出して、出力信号Ｓ２とし
て姿勢演算部２０に出力する。更に、回転角度センサ１
５は第１ブーム７の回転フレーム５に対する回転角度Ａ
１を検出して、出力信号Ｓ３として、回転角度センサ１
６はバケット１０の第２ブーム９に対する回転角度Ａ２
を検出して、出力信号Ｓ４として、更に伸縮距離センサ
１７は第２ブーム９の第１ブーム７に対する矢印Ｇ、Ｈ
方向の伸縮距ｆｉＬ２を検出して出力信号Ｓ５として姿
勢演算部２０にそれぞれ出力する。これを受けて、姿勢
演算部２０はフレーム３、回転フレーム５、第１ブーム
７、第２ブーム９及びバケット１０等の移動部材の現在
の移動量、即ち距離Ｌ１、Ｌ２、角度Ａ１、Ａ２、Ａ３
を演算して求め、表示演算部２１に出力する。表示演算
部２１はこれを受けて、ディスプレイ２２上に、第１図
に示すように、圧気ケーソン用掘削機１の影像２２ａを
各移動部材の移動量を反映する形で、平面図及び正面図
として表示する。また、同時に、ディスプレイ２２上に
は、姿勢演算部２０により演算された各移動量が、姿勢
情報ＩＮＦとしても表示され、作業者はディスプレイ２
２上の姿勢情報ＩＮＦ及び影像２２ａから圧気室２ａ内
の圧気ケーソン用１屈削機１の位置及びその姿勢を直ち
に認識し、的確な操作指令を圧気ケーソン用１屈削機１
に対して行うことが出来る。

更に、姿勢演算部２０により演算された距離Ｌ１、Ｌ２
、角度Ａ１、Ａ２、Ａ３等は、バケット位置演算部部２
７にも同時に出力され、バケット位置演算部２７はそれ
等のデータから、掘削機１のバケット１０の現在位置が
、圧気室２ａ内のどの位置にあるかを演算する。こうし
て求められたバケット１０の現在位置ＰＬは、直ちに掘
削形状演算部２９に出力される。

一方、テレビカメラ２５の、ｉ準格子プロジェクタ３２
からは、第４図１と示すように、掘削すべき地盤２３に
対して縦横に等間隔に形成された基準格子ＳＧが投影さ
れ、それ等投影された基準格子ＳＧは、一対の撮像レン
ズ２５ｅ、２５ｅにより捕捉され、画像情報ＩＦとして
画像処理部３１に取り込まれる。画像処理部３１は、該
画像情報ＩＦから、公知手法で、地盤２３の立体形状を
演算して、第５図に示すように、ディスプレイ２２上に
表示する。

しかし、ディスプレイ２２上に表示される掘削形状は、
テレビカメラ２５が掘削形状を測定するために撮影した
時点の画像であるが、その後時間の経過と共に、バケッ
ト１０により地盤が掘削されてゆき、ディスプレイ２２
上に表示された画像は、正確な形状を反映しくなる。し
かし、画像処理部３１での画像情報ＩＦの処理には、多
くの時間を必要とするので、常時ディスプレイ２２上に
テレビカメラ２５からの画像を基にした影像をリアルタ
イムで表示することは出来ない。そこで、タイマ３０で
一定時間毎（例えば、１時間毎）に、テレビカメラ２５
からの画像情報ＩＦを画像処理してディスプレイ２２上
に表示すると共に、その間の地盤形状の変化はバケット
位置演算部２７からのバケット１０の現在位ｆｉＰＬに
基づいた掘削位置から、ディスプレイ２２上に表示され
た、第５図に示す画像３５を修正する形で表示する。

即ち、画像処理部３１がある時点におけろ地盤２３の掘
削形状を画像情報ＩＦから演算してディスプレイ２２上
に表示した後は、作業者がバケット１０を操作して開削
動作を行う度に、荷重センサ２６からの土砂検出信号８
６に基づいて、当該信号Ｓ６が掘削形状演算部２９に入
力した時点のバケット位置演算部２７から出力されるバ
ケットの現在位ｆｉＰＬをホルトして、直ちに画像処理
部３１に対して、ディスプレイ２２上の画像３５に対す
る修正を指令する。これを受けて、画像処理部３１は、
現在位置ＰＬに対応した画像３５上の所定位置に、第５
図に示すように、掘削済み領域ＣＡを表示する表示をし
、作業者に掘削済みの位置を告知する。これにより、作
業者は、ディスプレイ２２上で地盤の掘削形状を、概略
的に認識することが出来る。また、タイマ３０が一定時
間経過したことを画像処理部３１に告知すると、画像処
理部３１は再度テレビカメラ２５からの画像情報ＩＦを
取り込んで、その時点における地盤の１屈削状況を正確
にディスプレイ２２上に表示し、前回の表示との間に生
じた誤差を修正する。こうすることにより、ケーソン２
外の作業者は、ディスプレイ２２上で地盤２３の１屈削
状態を略正確に把握することが出来、掘削機１の的確な
操作が可能となる。

なお、上述した実施例は、本掘削機を圧気ケーソン内で
の掘削に使用した場合について述べたが、本掘削機は圧
気ケーソン内の掘削に限らず、通常のケーソンにおける
掘削や、その他通常の厄前作業一般にも使用することが
出来ることは勿論である。

（ｇ）１発明の効果以上、説明したように、本発明によれば、ケーソン２の
圧気室２ａの外部に設けられたディスプレイ２２を有し
、回転フレーム５等の機体にテレビカメラ２５、基準格
子プロジェクタ３２等の掘削形状撮像手段を設け、該掘
削形状撮像手段からの画像情報ＩＦを画像処理して一定
時間毎に地盤の実際の掘削形状を画像３５としてディス
プレイ２２上に表示する画像処理部３１を設け、更にフ
レーム３、回転フレーム５、第１ブーム７、第２ブーム
９及びバケット１０等の移動部材の移動量を検出する走
行距離センサ１２、回転角度センサ１３．１５．１６及
び伸縮距離センサ１７等のセンサを複数個設け、それ等
センサの出力信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５から各
移動部材の、距１１ｉＬ１、Ｌ２、角度Ａ１、Ａ２、Ａ
３等の移動量を演算する姿勢演算部２０を設け、該姿勢
演算部２０により演算された移動量に基づいて、バケッ
ト１０の位置を演算するバケット位置演算部２７を設け
、更に前記バケット位置演算部２７により求められたバ
ケット１０の現在位置ＰＬに基づいて、前記ディスプレ
イ２２上の画像３５を修正する掘削形状演算部２９及び
画像処理部３１等の画像修正手段を設羞すて構成したの
で、ディスプレイ２２上に、掘削地盤の概略形状が、バ
ケット１０による１原則動作を加味した形で表示され、
作業者は的確に掘削機１を操作することが可能となり、
圧気ケーソン内における掘削作業の無人化に寄与するこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による圧気ケーソン用を原則機の制御系
の一例を示す制御ブロック図、第２図は本発明による圧
気ケーソン掘削機の一実施例を示す正面図、第３図は第２図の平面図、第４図は基準格子の投影態様を示す斜視図、第５図はデ
ィスプレイ上での開削形状の表示態様の一例を示す図で
ある。１・・・・・圧気ケーソン用＋ｇ削機２・・・・・・ケーンソ２ａ・・・・・・圧気室３・・・・・・移’ｆｌｊＪ部材（フレーム）５・・・
・・・機体、活動部材（回転フレーム）７・・・・・・
移動部材（第１ブーム）９・・・・・移動部材（第２ブ
ーム）１０・・・・・・移動部材（バケット）１２・・・・・
・センサ（走行距離センサ）１３．１５．１６・・・・
・・センサ（回転角度センサ）１７・・・・・・センサ（伸縮距離センサ）２０・・・
・・・姿勢演算部２２・・・・・・ディスプレイ２５・・・・・１原則形状撮像手段（テレビカメラ）２
７・・・・・バケット位置演算部２９・・・・・・画像修正手段（掘削形状演算部）３１
・・・・・・画像修正手段（画像処理部）３２・・　掘
削形状撮像手段（基準格子プロジェクタ）３５・・・・・画像１Ｆ・・・・・・画像情報ＰＬ・・・・・現在位置Ｌｌ、Ｌ２・・・・・・移動量（距１ｌｉＩ）Ａ１、Ａ
２、Ａ３・・・・・・移動量（角度）Ｓｌ、Ｓ２、Ｓ３
、Ｓ４、Ｓ５・・・・・・出力信号出願人　　　　　三
井建設株式会社代理人　　　弁理士　　相１）伸二（ほか２名）五＼−ノ」箔

Claims

【特許請求の範囲】ケーソンの圧気室の外部に設けられたディスプレイを有し、機体に掘削形状撮像手段を設け、該掘削形状撮像手段からの画像情報を画像処理して一定時間毎に地盤の実際の掘削形状を画像とし
てディスプレイ上に表示する画像処理部を設け、更に移動部材の移動量を検出するセンサを複数個設け、それ等センサの出力信号から各移動部材の、移動量を演
算する姿勢演算部を設け、該姿勢演算部により演算された移動量に基づいて、バケットの位置を演算するバケット位置演算部
を設け、更に前記バケット位置演算部により求められたバケットの現在位置に基づいて、前記ディスプレイ
上の画像を修正する画像修正手段を設けて構成した圧気
ケーソン用掘削機。