JPH0251048A

JPH0251048A - トンネル壁面観察装置

Info

Publication number: JPH0251048A
Application number: JP20172088A
Authority: JP
Inventors: Toshiharu Murai; 俊治村井; Chikanori Tanimoto; 谷本　親伯; Yoshitaka Matsumoto; 松本　好高; Osamu Murakami; 治村上
Original assignee: Koa Corp
Current assignee: Koa Corp
Priority date: 1988-08-12
Filing date: 1988-08-12
Publication date: 1990-02-21

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】（産業上の利用分野）本発明は、鉄道や自動車用等のトンネル内の変状調査、
横坑内の地質調査などに使用するトンネル壁面調査装置
に関する。

（従来の技術）従来、トンネルの変状調査は、調査員が坑内に入って肉
眼でその壁面を観察し、割れ目の有無、湧水のポイント
の確認、および噴泥の有無などを確認していた。

また、トンネル壁面の写真撮影を行い、その写真を貼り
合わせてトンネル内の展開写真を作成する方法も知られ
ている。

（発明が解決しようとする問題点）ところが、近年、トンネルの長さが数１０ｋｍにも及ぶ
ようになり、このようなトンネルにおいては、：Ａ売買
が肉眼で観察する方法では調査に長時間を要し、時間的
に調査が難しい状況になってきた。

また写真撮影による方法では、撮影技術上の困難や撮影
に長時間を要するなどの問題があるとともに、撮影後、
写真を貼り合わせて壁面の全体像を再現するのに時間が
かかり、作業効率が悪いという問題があった。

そこで、本発明は、上述の点に鑑み、トンネルなどの横
坑の観察における作業効率の向上を図るとともに、その
観察の再現性を図ることを目的とする。

（問題点を解決するための手段）かかる目的を達成するために、本発明は以下のような構
成とした。

請求項１の発明は、光ビームをトンネル壁面に照射する
光源と、その光ビームのトンネル壁面からの反射光を受け、その
反射光に応じた時系列の画像信号を出力する光電変換器
と、トンネル壁面に当たる光ビームの走査位置を検出する走
査位置センサと、これらを搭載してトンネル内を走行する走行車と、トンネル壁面の基準位置に対する前記走行車の傾斜角を
検出する傾斜計と、前記走査位置センサおよび前記傾斜計の各出力信号に基
づき、前記画像信号を前記光ビームが前記トンネル壁面
の基準位置にくるたびに同期して画像を形成する画像形
成手段と、からなる。

請求項２の発明は、光ビームをトンネル壁面に照射する
光源と、この光ビームのトンネル壁面からの反射光を受
け、その反射光に応じた時系列の画像信号を出力する光
電変換器と、トンネル壁面に当たる前記光ビームの走査位置を検出す
る走査位置センサと、これらを搭載してトンネル内を走行する走行車と、前記走査位置センサの出力に基づき、前記画像信号を一
定の走査位置に来るたびに同期して画像を形成する画像
形成手段と、前記画像を解析して走行車の動揺に起因する画像の歪み
を画像に映ったトンネル内の基準物体像にもとづいて修
正する画像−正手段と、から成る。

（作用）本発明の作用を実施例の図面を参照して説明すると、光
源２の光ビームｂは、スキャナ１の駆動および走行車１
０の走行により、トンネル壁面ａを照射しつつ、トンネ
ルの長さ方向に走査される。そして、この走査は高速で
行うことができ、その走査に応じて光電変換器６からは
時系列の画像信号が出力される。

その画像信号は、たとえば光ビームｂが第２図に示すよ
うにトンネルの基準位置（例えば真上）Ｘｌにきたとき
に同期がとられ、表示装置１６や印刷装置１７に供給さ
れる。従って、表示装置１６や印刷装置１７では、その
走査起点にトンネルの基準位Ｍｘ１を同期させて画像を
常に再現できるので、その再現されるトンネル壁面の展
開画像はゆがんだりずれたりするようなことはない。

（実施例）以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

図において、ｌは照明ランプなどの光源２からの光ビー
ムｂを、トンネル壁面ａの周方向に走査するスキャナで
あり、以下のように構成する。

すなわち、スキャナ１は、光源２からの光をレンズ３で
集光させて光ビームｂとし、その光ビームｂをトンネル
壁面ａに向けて偏向する第１反射鏡４と、トンネル壁面
ａから反射する反射光を偏向する第２反射鏡５と、その
偏向された反射光を光電変換器６上に集束させるレンズ
７とからなる。そして、第１反射鏡４および第２反射鏡
５は、図示のように各スリットを有する回転自在な筐体
の内部に固定し、この筐体８をモータ９で定速回転する
。ここで、光源２から発射する光ビーム及びレンズ７を
通過する光ビームを、筐体８の回転中心の軸線上に一致
させることはいうまでもない。

このように構成するスキャナ１の回転中心を、トンネル
Ａ内の中心軸にほぼ一致するように、トンネルｂ内を走
行する走行車１０に搭載する。こうすると、光源２から
の光ビームｂがトンネル壁面ａに均一の強さで照射され
る。光ビームｂは、走行車１０の走行に伴ってトンネル
Ａの長さ方向に走査されるから、スキャナ１による周方
向の走査と相俟って光ビームｂはトンネル壁面ａをラセ
ン状に走査される。

光電変換器６は、トンネル壁面ａからの反射光を受光し
、その受光量に応じた電気信号を画像信号として出力す
るものであり、光電管、シリコンホトダイオード、また
は水銀カドミウムΦテリリウム素子などが好適である。

なお、この光電変換器６の種類を選択することにより、
トンネル壁面の割れ目や漏れの抽出の他に、その温度分
布などを観察できる。

１１はモータ９の軸に設け、スキャナ１に固定した第１
反射鏡４の回転位置、つまりトンネル壁面を照らす光ビ
ームの位置つまり走査位置を検出する走査位置センサで
あり、ロータリエンコーダなどが好適である。

１２は走行車１０の傾斜角、すなわち絶対的な基準位置
に対するスキャナ１の傾斜角を測定する傾斜計であり、
その傾斜角の大きさに応じた電気信号を出力する。

１３は走行車１０の移動距離を、その車輪１４の回輔数
に基いて測定する距離計であり、その移動距離に応じた
距離信号を出力する。

１５はコントローラであり、光電変換器６から順次出力
される時系列の画像信号を、走査位置センサ１１および
傾斜計１２からの各出力信号に同期して出力する。すな
わち、この時系列の画像信号は、第２図に示すように光
ビームｂがトンネルＡの周方向の基準位置（真上の位置
）Ｘｌにくるたびに同期がとられる。

このように同期する画像信号は、モニタテレビのような
表示装置１６やプリンタのような印刷装置エフに供給さ
れ、トンネル壁面ａの展開画像を再現する。

１８はＶＴＲや光デイスク装置などからなり、上記画像
信号を記録する記録装置であり、これによりトンネル壁
面ａの展開画像を再現できる。また、コントローラ１５
は上記の機能の他にスキャナｌの回転や走行車１０の走
行をＭ′４Ｂする。

次に、このように構成する実施例の動作例について説明
する。

光源２からの光はレンズ３で集束されて光ビームｂとな
り、この光ビームｂは第１反射鏡４を経由してトンネル
壁面ａで反射されたのち、その反射ビームは第２反射鏡
５およびレンズ７を経由して光電変換器６で受光される
。

一方、モータ９によって第１反射鏡４および第２反射鏡
５は等速回転するとともに、走行車１０を一定の速度で
走行することにより、光ビームｂは、トンネルＡ内を周
方向および長さ方向にラセン状に走査される。

ところで、第２図の実線で示すように走行車１０が傾斜
しないときには、光ビームｂの走査起点は、トンネルＡ
（７）基準位置ｘ１に一致する。他方、第２図の点線で
示すように走行車１０が角度０だけ傾斜するときには、
光ビームｂの走査起点は、トンネルＡの基準位置ｘ１か
ら位置ｘ２まで移動する。

ここで、走査位置センサＩｆの出力信号に基づき、光ビ
ームｂがトンネルＡ内の位置ｘ２を走査するタイミング
が検出され、また、傾斜計１２の出力する傾斜角θより
位置ｘ２とｘｉの間のずれが検出される。

そこで、コントローラ１５は、走査位置センサ１１およ
び傾斜計１２からの各出力信号に基づき、光電変換器６
の画像信号を光ビームｂがトンネルＡの基準位１１ｘｌ
にくるたびに同期をとって出力する。従って、画像信号
は、走行車１０の傾斜の有無にかかわらず、光ビームｂ
がトンネルの基準位置ｘ１にくるたびに同期する。

表示装置１６や印刷装置１７などの画像形成装置は、そ
の画像信号を用いてトンネル壁面の展開画像を再現する
が、走査起点にトンネルの基準位置を一致させて画像を
形成するので、その展開画像がゆがんだりずれたりする
ようなことがない。

また傾斜計１２を省略し、画像信号が一定の走査位置に
来るたびに同期して一旦１画像を作り、後からこの画像
を修正してもよい。

傾斜計１２を省略すると、走行車が傾いたり横揺れした
場合、できた画像はゆがむ、たとえば、本来−直線の鉄
道レールや道路面に表示したセンターラインのような白
線も画像ではゆがんで映る。

この場合は、画像中の基準物体像たとえば鉄道レールや
道路の白線が、−直線になるように画像修正手段により
画像を解析して修正する。

次に、本発明の他の実施例について第３図を参照して説
明する。

この実施例は、第１図で示したスキャナ１の回転筐体８
を左右一対の五角錐１Ｉ１２１．２２に置き換え、光源
２からの光を三角錐鏡２１によってトンネル壁面ａの周
方向に一挙に照射するとともに、その反射光を三角錐鏡
２２で受光し、その光を多数の光ファイバ２３を束ねて
先端を環状に配列した環状先端部２３Ａに導くようにし
たものである。そして、各光ファイバ２３の後端部を直
線上に配列し、これらをＣＯＤイメージセンサのような
固体撮像素子２４の受光部に対向し、光ファイバの光量
に応じた電気信号に変換する。

そして素子２４の出力信号を回路的にスキャニングし時
系列の画像信号を作り、これを第１図の実施例と同様に
基準位置に合せて同期してトンネル壁面の展開画像を得
る。

図中の２５．２６はそれぞれ集光用のレンズである。

このように構成する実施例によれば、スキャナ１を回転
する機構が必要ないため、機械的な摩擦による故障がな
く信頼性が高いという利点がある。

なお１以上の実施例では、観察対象をトンネルとしたが
、本発明は、トンネルに限らずトンネルと同様の横坑に
適用できること勿論である。

（発明の効果）以上のように本発明では、光ビームを照射する光源を走
行車に搭載するとともに、走行車を走行して光ビームを
トンネル壁面上に走査し、トンネル壁面の展開画像を形
成するようにしたので、数１０　ｋｍにも及ぶトンネル
の観察も単時間で画像形成が実現でき、作業効率が向上
する。

また、本発明では、光電変換器から出力される画像信号
を、光ビームがトンネルの基準位置にくるたびに同期さ
せ、その画像信号により表示装置や印刷装置でトンネル
壁面の展開画像を形成するようにしたので、正確に画像
を再現でき、その再現画像がゆがんだりひずんだりする
ことがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の全体構成図、第２図はその動作
を説明する図、第３図は本発明の他の実施例の要部を示
す図である。Ａはトンネル、ａはトンネル壁面、ｂは光ビーム、１は
スキャナ、２は光源、６は光電変換器、１１は走査位置
センサ、１２は傾斜計、１３は距離計、１５はコントロ
ーラ、１６は表示装置、１７は印刷装置、１８は記録装
置。特許出願人　　株式会社　コ　ア代　理　人　　牧　舌部（ほか３名）

Claims

【特許請求の範囲】１、光ビームをトンネル壁面に照射する光源と、この光ビームのトンネル壁面からの反射光を受け、その反射光に応じた時系列の画像信号を出力す
る光電変換器と、トンネル壁面に当たる前記光ビームの走査位置を検出する走査位置センサと、これらを搭載してトンネル内を走行する走行車と、トンネル壁面の基準位置に対する前記走行車の傾斜角を検出する傾斜計と、前記走査位置センサおよび前記傾斜計の各出力信号に基づき、前記画像信号を前記光ビームが前記トンネル壁面の基準位置にくるたびに同期
して画像を形成する画像形成手段からなるトンネル壁面
観察装置。２、光ビームをトンネル壁面に照射する光源と、この光ビームのトンネル壁面からの反射光を受け、その反射光に応じた時系列の画像信号を出力す
る光電変換器と、トンネル壁面に当たる前記光ビームの走査位置を検出する走査位置センサと、これらを搭載してトンネル内を走行する走行車と、前記走査位置センサの出力に基づき、前記画像信号を一定の走査位置に来るたびに同期して画像を
形成する画像形成手段と、前記画像を解析して、走行車の動揺に起因する画像の歪みを画像に映ったトンネル内の基準物体像
にもとづいて修正する画像修正手段と、から成るトンネル壁面観察装置。