JPH07229740A - Method for measuring segment position, and device for measuring segment position using the method - Google Patents

Method for measuring segment position, and device for measuring segment position using the method

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JPH07229740A
JPH07229740A JP6022533A JP2253394A JPH07229740A JP H07229740 A JPH07229740 A JP H07229740A JP 6022533 A JP6022533 A JP 6022533A JP 2253394 A JP2253394 A JP 2253394A JP H07229740 A JPH07229740 A JP H07229740A
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Shuichiro Nomura
修一郎 野村
Tomoaki Sato
友章 佐藤
Kenichi Murano
健一 村野
Junichi Shibano
潤一 柴野
Takeshi Yanagisawa
岳嗣 柳沢
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Nippon Kokan Ltd
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Abstract

PURPOSE:To provide a method for measuring the segment position capable of measuring the relative position between all segments necessary for the automatic assembly by detecting means of a small number. CONSTITUTION:The method for measuring the segment position to measure the relative position of a segment 35 to be installed and an existing segment 36 in an automatic segment assembly system consists of a process to scan the parts where detecting grooves 1a, 1b, 2a, 2b are formed between the segment 35 to be installed and the existing segment 36 by a detecting means 30 by using segments provided with the detecting grooves 1a, 1b, 2a, 2b formed with prescribed angle beta relative to the side edge in the longitudinal direction of the segment, and the process to operate the relative position of both segments based on the data obtained through the scanning.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、トンネルを掘削するシ
ールド掘進機のセグメント自動組立システムにおけるセ
グメント位置計測方法及び該方法に使用するセグメント
位置計測装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a segment position measuring method in a segment automatic assembly system of a shield machine for excavating a tunnel, and a segment position measuring device used in the method.

【0002】[0002]

【従来の技術】シールド掘進機におけるセグメント組立
作業を自動化する場合、自動組立システムの制御を正確
かつ迅速に行うためには、既に組立が完了しているセグ
メント(以下、「既設セグメント」という。)に対す
る、エレクタにより把持されていて、これから組立を行
おうとしているセグメント(以下、「布設セグメント」
という。)の位置関係を正確に計測することが重要であ
る。この既設セグメントと布設セグメントとの位置関係
の測定法としては、例えば特開平4−149398号公
報に開示されているように、両セグメント上にあらかじ
め位置検出用の検出溝を形成しておき、この検出溝を光
切断法によって検出することによって両セグメント間の
相対的な位置関係を測定する方法がある。
2. Description of the Related Art In the case of automating segment assembly work in a shield machine, a segment that has already been assembled (hereinafter referred to as an "existing segment") in order to accurately and quickly control an automatic assembly system. , Which is being held by the erector and is about to be assembled (hereinafter, "laying segment").
Say. It is important to measure the positional relationship of). As a method of measuring the positional relationship between the existing segment and the laid segment, for example, as disclosed in JP-A-4-149398, detection grooves for position detection are formed in advance on both segments, and There is a method of measuring the relative positional relationship between both segments by detecting the detection groove by a light section method.

【0003】図6は上記公報に記載された方法に使用す
る装置の説明図である。図6において、30はセグメン
ト31の表面に形成された検出溝32を検出するための
検出手段30であり、駆動手段33に取り付けられてセ
グメント31の表面を走査可能に構成されている。上記
のように構成された装置の基本動作を説明すると、検出
手段30は駆動手段33により一定角度回動し、測定点
34をセグメント上で連続的に移動させ、検出手段30
が検出溝32を検出したときの角変位量と被検出部まで
の距離を読み取ることによって位置検出を行うというも
のである。
FIG. 6 is an explanatory view of an apparatus used in the method described in the above publication. In FIG. 6, reference numeral 30 denotes a detection means 30 for detecting the detection groove 32 formed on the surface of the segment 31, which is attached to the drive means 33 so that the surface of the segment 31 can be scanned. The basic operation of the apparatus configured as described above will be described. The detecting means 30 is rotated by a certain angle by the driving means 33, the measuring point 34 is continuously moved on the segment, and the detecting means 30 is detected.
The position detection is performed by reading the amount of angular displacement when the detection groove 32 is detected and the distance to the detected portion.

【0004】次に、上記装置を実際のセグメント自動組
立システムに使用した場合のセグメント位置計測方法に
ついて説明する。図7は従来のセグメント位置計測方法
を説明する説明図である。まず、装置について説明する
と、図7において、35は既設セグメント、36は布設
セグメントであり、把持機構37に把持されている。3
8は把持機構37に取り付けられた角変位駆動装置であ
り、その回転軸の一端側には2つのレーザ変位計39,
40が所定距離離して取り付けられている。また、角変
位駆動装置38の回転軸の他端にはロータリーエンコー
ダ41が取り付けられており、レーザ変位計39,40
の角度変位量を検出する。また、既設セグメントと布設
セグメントにはそれぞれ検出溝42,43が形成されて
いる。
Next, a segment position measuring method when the above apparatus is used in an actual automatic segment assembly system will be described. FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating a conventional segment position measuring method. First, the device will be described. In FIG. 7, 35 is an existing segment and 36 is a laying segment, which is gripped by a gripping mechanism 37. Three
Reference numeral 8 denotes an angular displacement driving device attached to the gripping mechanism 37. Two laser displacement meters 39,
40 are attached at a predetermined distance. Further, a rotary encoder 41 is attached to the other end of the rotary shaft of the angular displacement driving device 38, and laser displacement meters 39, 40 are provided.
The angular displacement amount of is detected. Further, detection grooves 42 and 43 are formed in the existing segment and the laid segment, respectively.

【0005】次に、上記装置によるセグメント位置計測
方法を説明する。角変位駆動装置38を駆動してレーザ
変位計39,40を一定角度θ回動し、既設セグメント
35及び布設セグメント36上をレーザ44,45で走
査して検出溝42,43を検出する。そして、レーザ変
位計39,40により測定されたレーザ変位計39,4
0から各検出溝42,43までの距離およびロータリー
エンコーダ41により検出されたレーザ変位計39,4
0の回動角度θの各データをデータ処理することによっ
て、図8に示すような既設側、布設側のそれぞれのセグ
メントの断面形状46,47を得る。次に、セグメント
の断面形状46,47の検出溝48,49の位置ずれ量
50を読み取ることによって、既設セグメント35と布
設セグメント36の相対的な位置が計測される。
Next, a segment position measuring method using the above device will be described. The angular displacement driving device 38 is driven to rotate the laser displacement meters 39 and 40 by a certain angle θ, and the existing segments 35 and the laid segments 36 are scanned by the lasers 44 and 45 to detect the detection grooves 42 and 43. Then, the laser displacement meters 39, 4 measured by the laser displacement meters 39, 40
Laser displacement meters 39, 4 detected by the rotary encoder 41 and the distance from 0 to the respective detection grooves 42, 43
By processing the respective data of the turning angle θ of 0, the cross-sectional shapes 46 and 47 of the segments on the existing side and the laying side as shown in FIG. 8 are obtained. Next, the relative position between the existing segment 35 and the laying segment 36 is measured by reading the positional deviation amount 50 of the detection grooves 48, 49 of the cross-sectional shapes 46, 47 of the segment.

【0006】上記の方法で測定されるのは既設セグメン
ト35に対する布設セグメント36の円周方向の位置ず
れ量だけであるが、実際にセグメントの自動組立システ
ムの制御においては、布設セグメント36の自由度が6
であるので、布設セグメント36の既設セグメント35
に対する相対位置を一義的に決めるには上記円周方向の
位置ずれ量50の他、図9に示すようなヨーイング5
1、ピッチング52、ローリング53といった既設セグ
メント35に対する布設セグメント36の姿勢、および
図10に示すような既設セグメントと布設セグメント間
の軸方向距離54、段差55、といった両セグメント間
の相対的な位置関係を計測することが必要となる。な
お、図10において、56は布設セグメント36の中
心、57は布設セグメント36の中心56の制御目標位
置を示している。図11は上述した両セグメント間の相
対的な位置関係を一義的に決めるために必要な量の測定
箇所を説明する説明図である。図11に示すように、検
出溝の測定に加えて両セグメント間に亘る2箇所58,
59で図中矢印に示す走査をする必要がある。ただし、
測定箇所58,59では被検出用の溝は必要ない。
Although only the amount of positional deviation of the laying segment 36 in the circumferential direction with respect to the existing segment 35 is measured by the above method, the degree of freedom of the laying segment 36 is actually controlled in the control of the automatic segment assembly system. Is 6
Therefore, the existing segment 35 of the laying segment 36
In order to uniquely determine the relative position with respect to, the position deviation amount 50 in the circumferential direction as well as the yawing 5 as shown in FIG.
1, the posture of the laying segment 36 with respect to the existing segment 35 such as the pitching 52 and the rolling 53, and the relative positional relationship between the existing segment and the laying segment as shown in FIG. It is necessary to measure In FIG. 10, reference numeral 56 indicates the center of the laying segment 36, and 57 indicates the control target position of the center 56 of the laying segment 36. FIG. 11 is an explanatory diagram for explaining the measurement points of the amount necessary to uniquely determine the relative positional relationship between the above-described two segments. As shown in FIG. 11, in addition to the measurement of the detection groove, two points 58 extending between both segments,
At 59, it is necessary to perform the scanning indicated by the arrow in the figure. However,
Grooves for detection are not required at the measurement points 58 and 59.

【0007】測定箇所58,59における測定および位
置演算方法を具体的に説明する。測定に使用する装置は
図7に示したものと同様のものを使用し、同様の方法で
レーザ変位計から既設セグメントと布設セグメントの上
面までの距離およびそれぞれのセグメントの長手方向側
縁部の位置を検出することによって、図12に示すよう
に測定箇所58,59における両セグメントの断面形状
が得られる。なお、図12において、62,63はそれ
ぞれ既設セグメント35における測定箇所58,59に
おける断面形状を示し、64、65はそれぞれ布設セグ
メント36における測定箇所58,59における測定さ
れた断面形状を示している。
The method of measuring and calculating the position at the measuring points 58 and 59 will be specifically described. The device used for measurement is the same as that shown in FIG. 7, and the distance from the laser displacement meter to the upper surface of the existing segment and the installed segment and the position of the longitudinal side edge of each segment are measured in the same manner. Is detected, the cross-sectional shapes of both segments at the measurement points 58 and 59 are obtained as shown in FIG. In FIG. 12, reference numerals 62 and 63 denote cross-sectional shapes at the measurement points 58 and 59 in the existing segment 35, and 64 and 65 denote measured cross-sectional shapes at the measurement points 58 and 59 in the laying segment 36, respectively. .

【0008】次に、測定された断面形状62,63,6
4,65からの両セグメント間の相対位置関係を特定す
る3つのパラメターα,K,Lを求める。ここで、各パ
ラメターα,K,Lを定義するに当たり、3つの補助線
E,F,Gを定義する。補助線Eは布設セグメントの断
面形状64,65の上面64a,65aの延長線であ
り、補助線Fは既設セグメントのエッジ部62b,63
bに既設セグメントの上面62a,63aに対して垂直
に立てた直線であり、補助線Gは布設セグメントのエッ
ジ部64b,65bから補助線Fに下ろした垂線であ
る。これらの補助線E,F,Gを用いて各パラメター
α,K,Lを定義すると、αは補助線Eと既設セグメン
トの断面形状62,63の上面62a,63aとの成す
角度であり、Kは布設セグメントのエッジ部64b,6
5bから補助線Fと補助線Gの交点Pまでの距離、Lは
既設セグメントのエッジ部62b,63bと交点Pとの
距離である。なお、図12においては、各パラメター
α,K,Lのうち測定箇所58に関するものには添字1
を付し、測定箇所59に関するものには添字2を付して
ある。
Next, the measured cross-sectional shapes 62, 63, 6
Three parameters α, K, and L that specify the relative positional relationship between both segments from 4, 65 are obtained. Here, in defining each parameter α, K, L, three auxiliary lines E, F, G are defined. The auxiliary line E is an extension line of the upper surfaces 64a and 65a of the cross-sectional shapes 64 and 65 of the installed segment, and the auxiliary line F is the edge portions 62b and 63 of the existing segment.
b is a straight line that stands perpendicular to the upper surfaces 62a and 63a of the existing segments, and the auxiliary line G is a perpendicular line that is drawn from the edge portions 64b and 65b of the laid segment to the auxiliary line F. When each parameter α, K, L is defined using these auxiliary lines E, F, G, α is the angle between the auxiliary line E and the upper surfaces 62a, 63a of the cross-sectional shapes 62, 63 of the existing segment, and K Is the edge portions 64b, 6 of the laying segment
5b to the intersection point P of the auxiliary line F and the auxiliary line G, and L is the distance between the edge points 62b and 63b of the existing segment and the intersection point P. In FIG. 12, the subscript 1 is attached to the parameter α, K, and L relating to the measurement point 58.
Is attached, and those relating to the measurement point 59 are attached with the subscript 2.

【0009】各パラメターα,K,Lの値が求まると、
セグメントの寸法をa、b(図13に示すようにaはセ
グメントの断面における幅の半分の長さ、bは同じくセ
グメントの断面における高さの半分の長さである。)、
測定箇所58,59間の直線距離をcとして、下式によ
って、両セグメント間の相対的な位置関係を求めること
ができる。なお、下式において、αはα1 ,α2 の平均
値を示している。 H(軸方向の距離)=a・cosα+b・sinα−a
+(K1+K2)/2 N(段差)=a・sinα−b・cosα+b+(L1
+L2)/2 P(ピッチング)=α R(ローリング)=tan-1((L1−L2)/c) Y(ヨーイング)=tan-1((K1−K2)/c) なお、実際の施工に際しては、図11に示すような千鳥
組と呼ばれる施工が行われ、布設セグメン36が2つの
既設セグメレント35間にまたがるように配置される組
立が行われるため、既設セグメント35の組立誤差を考
慮して円周方向の位置検出を測定箇所60,61の2箇
所で行うことが一般的である。
When the values of the parameters α, K and L are obtained,
The dimensions of the segments are a and b (as shown in FIG. 13, a is half the width in the cross section of the segment, and b is half the height in the cross section of the segment).
With the straight line distance between the measurement points 58 and 59 being c, the relative positional relationship between both segments can be obtained by the following equation. In the equation below, α represents the average value of α 1 and α 2 . H (distance in the axial direction) = a · cos α + b · sin α−a
+ (K1 + K2) / 2 N (step) = a · sin α−b · cos α + b + (L1
+ L2) / 2 P (pitching) = α R (rolling) = tan -1 ((L1-L2) / c) Y (yawing) = tan -1 ((K1-K2) / c) In actual construction 11 is performed as a zigzag set as shown in FIG. 11, and the laying segment 36 is arranged so as to straddle the two existing segment 35, so that the assembly error of the existing segment 35 is taken into consideration. Position detection in the circumferential direction is generally performed at two measurement points 60 and 61.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】以上のように従来のセ
グメント位置計測方法によれば、自動組立に必要な両セ
グメント間の位置関係を特定するために必要なレーザ変
位計の数は、図12に示した4つの断面形状62,6
3,64を得るのに必要な2個及び測定箇所60,61
における円周方向の位置検出に必要な4個の合計6個と
なる。そのため、レーザ変位計を設置するためにかなり
大きなスペースを確保する必要がある。また、レーザ変
位計の数が多いので、その分故障の発生率も高く、さら
に制御やデータ処理等も複雑になるという課題があっ
た。
As described above, according to the conventional segment position measuring method, the number of laser displacement gauges required to specify the positional relationship between both segments necessary for automatic assembly is as shown in FIG. 4 cross-sectional shapes 62, 6 shown in
Two required to obtain 3,64 and measurement points 60,61
There are a total of 6 required for position detection in the circumferential direction at. Therefore, it is necessary to secure a considerably large space for installing the laser displacement meter. Further, since the number of laser displacement gauges is large, there is a problem that the failure rate is high and the control and data processing are complicated.

【0011】本発明は、かかる課題を解決するためにな
されたもので、少ない数の検出手段で、自動組立に必要
な全てのセグメント間の相対位置を計測できるセグメン
ト位置計測方法及び該方法に使用するセグメント位置計
測装置を得ることを目的としている。
The present invention has been made to solve the above problems, and is used for a segment position measuring method and a method for measuring the relative position between all segments required for automatic assembly with a small number of detecting means. It is intended to obtain a segment position measuring device that performs

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明に係るセグメント
位置計測方法は、布設セグメントと既設セグメントの内
周面に形成された検出溝を検出することによって、前記
両セグメントの相対位置を計測するセグメント自動組立
システムにおけるセグメント位置計測方法において、前
記検出溝を予め前記両セグメント長手方向側縁に対して
所定の傾斜角で形成したセグメントを用いて、該セグメ
ントの前記検出溝が形成された部位を、検出手段によっ
て、布設セグメントと既設セグメントの両セグメント間
に亘って走査する工程と、走査によって得られたデータ
に基づいて両セグメントの相対位置を演算する工程とを
備えたものである。
A segment position measuring method according to the present invention is a segment for measuring a relative position of both a laid segment and an existing segment by detecting a detection groove formed in the inner circumferential surface of the segment. In the segment position measuring method in the automatic assembly system, the segment where the detection groove of the segment is formed by using a segment in which the detection groove is formed in advance at a predetermined inclination angle with respect to the side edges in the longitudinal direction of both segments, The detecting means includes a step of scanning over both the laid segment and the existing segment, and a step of calculating the relative position of both segments based on the data obtained by the scanning.

【0013】また、本発明に係るセグメント位置計測装
置は、予め布設セグメントと既設セグメントの内面に設
けられ、両セグメント長手方向側縁に対して所定の傾斜
角で形成された検出溝と、該検出溝が形成された部位を
布設セグメントと既設セグメントの両セグメント間に亘
って走査する検出手段と、該検出手段の検出データに基
づいて前記両セグメントの相対位置を演算する演算手段
とを備えたものである。
Further, the segment position measuring device according to the present invention has a detection groove which is provided in advance on the inner surfaces of the laid segment and the existing segment and which is formed at a predetermined inclination angle with respect to the side edges in the longitudinal direction of both segments, and the detection groove. A detection means for scanning the portion where the groove is formed between both the laid segment and the existing segment, and a calculation means for calculating the relative position of the two segments based on the detection data of the detection means. Is.

【0014】[0014]

【作用】上記のように構成された本発明においては、布
設セグメント及び既設セグメントに設けられた検出溝が
各セグメントの長手方向側縁に対して所定の傾斜を成し
て形成されているので、この検出溝を単一の検出手段に
よって両セグメントに亘って走査して検出溝の位置を検
出することができる。そして、この検出溝の位置に基づ
いて両セグメントの円周方向の相対位置を測定できる。
また、検出溝の検出を両セグメント間亘って走査するこ
とによって行うので、検出溝の検出と両セグメントの長
辺のエッジ部の位置検出を単一の検出手段によって同時
に行うことができる。
In the present invention constructed as described above, the detection grooves provided in the laid segment and the existing segment are formed with a predetermined inclination with respect to the longitudinal side edges of each segment. The position of the detection groove can be detected by scanning the detection groove over both segments with a single detection means. Then, the relative position in the circumferential direction of both segments can be measured based on the position of the detection groove.
Further, since the detection groove is detected by scanning between both segments, the detection groove and the position of the edge portion of the long side of both segments can be simultaneously detected by a single detecting means.

【0015】[0015]

【実施例】図1は本発明の一実施例の概要を説明する説
明図であり、従来技術における装置の説明図である図6
または従来のセグメント位置計測方法の説明図である図
7,図11と同一部分には同一符号を付して説明を省略
する。図において、1a,1bは既設セグメント35に
設けられた検出溝であり、セグメントの長手方向側縁に
対して所定の傾斜角βを成してセグメクトの長手方向側
縁からセグメント幅方向内側に向かって所定の長さに形
成されている。2a,2bは布設セグメント36に設け
られた検出溝であり、その形状等は検出溝1a,1bと
同様である。なお、検出溝は各セグメント上に少なくと
も2箇所以上形成しておくことが必要であり、また、既
設セグメント35に対して布設セグメント36が組立目
標位置に達したときに、両セグメント上の検出溝の位置
が一致するように検出溝を形成すると、後のデータ処理
が容易になる。ここで、両セグメント上の検出溝の位置
が一致するとは、既設セグメント35の検出溝1bのセ
グメント側縁側先端と布設セグメント36の検出溝2a
のセグメント中央側先端とを結んだ直線が各セグメント
の長手方向側縁に直角になることをいう。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is an explanatory view for explaining the outline of an embodiment of the present invention, and an explanatory view of an apparatus in the prior art.
Alternatively, the same parts as those of the conventional segment position measuring method shown in FIGS. 7 and 11 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. In the figure, 1a and 1b are detection grooves provided in the existing segment 35, which form a predetermined inclination angle β with respect to the longitudinal side edge of the segment and are directed from the longitudinal side edge of the segment to the inside of the segment width direction. Is formed into a predetermined length. Reference numerals 2a and 2b are detection grooves provided in the laying segment 36, and their shapes and the like are similar to those of the detection grooves 1a and 1b. It is necessary to form at least two detection grooves on each segment, and when the laying segment 36 reaches the assembly target position with respect to the existing segment 35, the detection grooves on both segments must be formed. If the detection groove is formed so that the positions of 1 and 2 match, the subsequent data processing becomes easy. Here, the fact that the positions of the detection grooves on both segments match means that the tip of the existing segment 35 on the side of the segment side edge of the detection groove 1b and the detection groove 2a of the laid segment 36.
It means that the straight line connecting the tip of the segment to the center side is perpendicular to the longitudinal side edge of each segment.

【0016】次に、計測方法について説明する。まず、
検出溝1b,2a上を検出手段30によってを走査する
ことにより、図2に示す既設セグメント35の断面形状
3と布設セグメント36の断面形状4を得る。この断面
形状3,4により、既設セグメント35と布設セグメン
ト36における各長手方向側縁から各検出溝5,6まで
の距離m,nを計測し、これらを比較することによっ
て、円周方向の位置ずれ量を求める。なお、検出溝1
b,2aの各セグメント長手方向側縁に対する角度βは
大きい方が計測精度が向上するが、測定可能な最大の位
置ずれ量は溝長をrとするとr・cosβで決まるた
め、測定レンジを大きく取る為には角度βが小さい方が
有利であるため、計測精度と測定レンジの必要度に応じ
て設定する必要がある。また、円周方向以外のセグメン
ト間の位置ずれ量の測定方法については、断面形状3,
4及び測定箇所58における検出手段30の走査によっ
て得られる断面形状から図12に示したのと全く同様に
行う。
Next, the measuring method will be described. First,
By scanning the detection grooves 1b and 2a with the detection means 30, the cross-sectional shape 3 of the existing segment 35 and the cross-sectional shape 4 of the laid segment 36 shown in FIG. 2 are obtained. With the cross-sectional shapes 3 and 4, the distances m and n from the longitudinal side edges of the existing segment 35 and the laying segment 36 to the detection grooves 5 and 6 are measured, and compared with each other to determine the position in the circumferential direction. Find the amount of deviation. In addition, the detection groove 1
The larger the angle β of b and 2a with respect to the side edge in the longitudinal direction of each segment, the higher the measurement accuracy. However, the maximum measurable position deviation amount is determined by r · cos β when the groove length is r, so the measurement range is increased. Since the smaller the angle β is, the more advantageous it is, it is necessary to set it according to the measurement accuracy and the necessity of the measurement range. In addition, regarding the method of measuring the amount of positional deviation between segments other than in the circumferential direction, see
4 and the cross-sectional shape obtained by the scanning of the detection means 30 at the measurement point 58, exactly the same as shown in FIG.

【0017】図3は本実施例をさらに具体的に説明する
説明図である。図において、従来例を示した図6〜図1
3及び本実施例の概要の説明図である図1と同一部分に
は同一符号を付して、説明を省略する。7,8は把持機
構37に所定間隔離して取り付けられた駆動装置であ
り、駆動装置7,8の駆動軸7a,8aはトンネルの掘
進方向に伸縮可能に構成されている。そして、駆動軸7
a,8aの先端にはレーザ変位計9,10が取り付けら
れている。なお、本実施例では検出溝1b,2aの各セ
グメント長手方向側縁に対して成す角度βは45度に形
成されている。ただし、この角度βは必ずしも45度で
ある必要はなく、溝を形成する上でのセグメントの構造
上の制約を考慮した上で、計測精度を上げたいときには
βを大きくし、測定レンジを広くしたいときにはβを小
さくすればよい。
FIG. 3 is an explanatory view for explaining the present embodiment more specifically. 6 to 1 showing a conventional example in the drawings.
3 and FIG. 1, which is an explanatory view of the outline of the present embodiment, are assigned the same reference numerals and explanations thereof will be omitted. Drive devices 7 and 8 are attached to the gripping mechanism 37 so as to be separated from each other by a predetermined distance, and drive shafts 7a and 8a of the drive devices 7 and 8 are configured to be extendable / contractible in the tunnel advancing direction. And the drive shaft 7
Laser displacement gauges 9 and 10 are attached to the tips of a and 8a. In this embodiment, the angle β formed by the detection grooves 1b and 2a with respect to the side edges in the longitudinal direction of each segment is 45 degrees. However, this angle β does not necessarily have to be 45 degrees, and in consideration of structural restrictions of the segment in forming the groove, when the measurement accuracy is desired to be increased, β should be increased to increase the measurement range. Sometimes β should be reduced.

【0018】次に、上記装置によるセグメント位置計測
方法を説明する。駆動装置7,8を駆動してレーザ変位
計9,10をトンネルの掘進方向に一定の距離だけ伸縮
駆動し、既設セグメント35及び布設セグメント36上
を走査して検出溝1b,2a及び1a,2bを検出す
る。そして、レーザ変位計9,10により測定されたレ
ーザ変位計9,10から検出溝1b,2a及び1a,2
bまでの距離のデータをデータ処理することによって、
図4に示すような既設側、布設側のそれぞれのセグメン
トの断面形状11,12,13,14を得る。次に、セ
グメントの断面形状11,12,13,14における検
出溝15,16,17,18の位置から既設セグメント
35と布設セグメント36の円周方向の相対位置のずれ
量Jを計測する。すなわち、既設セグメント35の断面
形状11と布設セグメントの断面形状13を例に挙げて
説明すると、断面形状11のエッジ部11aから検出溝
15までの距離がm1、断面形状13のエッジ部13a
から検出溝17までの距離がn1であったとすると、検
出溝1b,2aの長さをrとして、ずれ量Jは下式によ
って求められる(図5参照)。J=rcosβ−M1/
tanβ−N1/tanβただし、M1,N1は断面形
状における測定値m1,n1を実寸法に変換した値であ
る。
Next, a segment position measuring method using the above apparatus will be described. The driving devices 7 and 8 are driven to extend and retract the laser displacement gauges 9 and 10 by a predetermined distance in the tunnel excavation direction, and the existing segments 35 and the laying segments 36 are scanned to detect grooves 1b, 2a and 1a, 2b. To detect. Then, from the laser displacement meters 9 and 10 measured by the laser displacement meters 9 and 10, the detection grooves 1b and 2a and 1a and 2 are detected.
By processing the data of the distance to b,
The cross-sectional shapes 11, 12, 13, 14 of the existing side and the laying side segments as shown in FIG. 4 are obtained. Next, the shift amount J of the relative position in the circumferential direction between the existing segment 35 and the laying segment 36 is measured from the positions of the detection grooves 15, 16, 17, 18 in the cross-sectional shapes 11, 12, 13, 14 of the segments. That is, when the cross-sectional shape 11 of the existing segment 35 and the cross-sectional shape 13 of the laid segment are taken as examples, the distance from the edge portion 11a of the cross-sectional shape 11 to the detection groove 15 is m1, and the edge portion 13a of the cross-sectional shape 13 is described.
Assuming that the distance from the detection groove 17 to the detection groove 17 is n1, the deviation amount J is calculated by the following equation, where r is the length of the detection grooves 1b and 2a (see FIG. 5). J = rcosβ-M1 /
tanβ-N1 / tanβ where M1 and N1 are values obtained by converting the measured values m1 and n1 in the cross-sectional shape into actual dimensions.

【0019】また、両セグメント間の相対的な位置関係
を求めるのに必要な他の量、すなわち軸方向の距離H、
段差N、ピッチングP、ローリングRおよびヨーイング
Yは断面形状11,12,13,14に基づいて従来例
で説明したのと全く同様に、下式によって求めることが
できる。 H=a・cosα+b・sinα−a+(K1+K2)
/2 N=a・sinα−b・cosα+b+(L1+L2)
/2 P=α R=tan-1((L1−L2)/c) Y=tan-1((K1−K2)/c) ただし、上式において、αはα1 ,α2 の平均値を示し
ている。
Further, another amount necessary for obtaining the relative positional relationship between the two segments, that is, the axial distance H,
The step N, the pitching P, the rolling R, and the yawing Y can be obtained by the following equations in exactly the same manner as described in the conventional example based on the sectional shapes 11, 12, 13, and 14. H = a · cos α + b · sin α−a + (K1 + K2)
/ 2 N = a · sin α−b · cos α + b + (L1 + L2)
/ 2 P = α R = tan -1 ((L1-L2) / c) Y = tan -1 ((K1-K2) / c) However, in the above formula, α is the average value of α 1 and α 2. Shows.

【0020】なお、上記実施例ではレーザ変位計9,1
0をトンネルの掘進方向に伸縮させて走査する例を示し
たが、本発明はこれに限られるものではなく、従来例で
示した角変位駆動装置を用いてもよい。この場合には、
レーザ変位計9,10を既設セグメント35と布設セグ
メント36の間に配置して測定するようにすればよい。
In the above embodiment, the laser displacement meters 9 and 1
An example in which 0 is expanded and contracted in the tunnel advancing direction for scanning has been shown, but the present invention is not limited to this, and the angular displacement driving device shown in the conventional example may be used. In this case,
The laser displacement gauges 9 and 10 may be arranged between the existing segment 35 and the laid segment 36 for measurement.

【0021】[0021]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、両セグメ
ントの内周面に各セグメクトの長手方向側縁に対して所
定の傾斜角で形成された検出溝上を両セグメントに亘っ
て走査し、走査によって得られたデータに基づいて両セ
グメントの相対位置を演算するようにしたので、検出溝
の検出と両セグメントの長辺のエッジ部の位置検出を単
一の検出手段によって同時に行うことができ、少ない数
の検出手段で、自動組立に必要な全てのセグメント間の
相対位置を計測できる。その結果、セグメントの自動組
立を行うのに必要な既設セグメントと布設セグメントの
全ての位置関係を簡便な装置構成で計測することができ
るようになり、より安価で省スペースな計測システムを
構築することができるのみならず、故障の発生率の低減
と制御やデータ処理の容易化を実現できる。
As described above, according to the present invention, the detection grooves formed on the inner peripheral surfaces of both segments at a predetermined inclination angle with respect to the side edges in the longitudinal direction of each segment are scanned over both segments. Since the relative positions of both segments are calculated based on the data obtained by scanning, it is possible to simultaneously detect the detection groove and the position of the long side edge portion of both segments by a single detecting means. It is possible to measure the relative position between all the segments required for automatic assembly with a small number of detection means. As a result, it becomes possible to measure all the positional relationships of existing segments and laying segments required for automatic segment assembly with a simple device configuration, and to build a cheaper and space-saving measurement system. In addition to the above, it is possible to reduce the occurrence rate of failures and facilitate control and data processing.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例の概要を説明する説明図であ
る。
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating an outline of an embodiment of the present invention.

【図2】セグメント断面形状を説明する説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a segment cross-sectional shape.

【図3】図1の実施例をさらに具体的に説明する説明図
である。
FIG. 3 is an explanatory diagram for more specifically explaining the embodiment of FIG.

【図4】図3の装置によって得られる断面形状の説明図
である。
4 is an explanatory view of a cross-sectional shape obtained by the device of FIG.

【図5】本発明の実施例における円周方向のずれ量の演
算方法を説明する説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating a method of calculating a shift amount in the circumferential direction according to the embodiment of this invention.

【図6】従来のセグメント位置計測方法に使用する装置
の説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram of an apparatus used in a conventional segment position measuring method.

【図7】従来のセグメント位置計測方法を説明する説明
図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating a conventional segment position measuring method.

【図8】図7の方法で測定されたセグメント断面形状の
説明図である。
8 is an explanatory diagram of a segment cross-sectional shape measured by the method of FIG.

【図9】セグメントの姿勢を特定するのに必要な量を説
明する説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating an amount required to specify a posture of a segment.

【図10】既設セグメントと布設セグメントの相対位置
を特定するのに必要な量を説明する説明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating an amount required to specify a relative position between an existing segment and a laid segment.

【図11】既設セグメントと布設セグメントの相対的な
位置関係を一義的に決めるために必要な量の測定箇所を
説明する説明図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram illustrating measurement points of an amount necessary to uniquely determine the relative positional relationship between the existing segment and the laid segment.

【図12】従来方法で測定されたセグメント断面形状の
説明図である。
FIG. 12 is an explanatory diagram of a segment cross-sectional shape measured by a conventional method.

【図13】セグメント寸法及び検出溝の配置を説明する
説明図である。
FIG. 13 is an explanatory diagram illustrating a segment size and an arrangement of detection grooves.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1a,1b,2a,2b 検出溝 7,8 駆動装置 9,10 レーザ変位計 30 検出手段 35 既設セグメント 36 布設セグメント 58,59 検出箇所 1a, 1b, 2a, 2b Detection groove 7,8 Driving device 9,10 Laser displacement meter 30 Detection means 35 Existing segment 36 Laying segment 58,59 Detection location

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柴野 潤一 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 柳沢 岳嗣 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Junichi Shibano 1-2-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Nihon Kokan Co., Ltd. (72) Inventor Taketsugu Yanagisawa 1-2-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Nippon Steel Tube Co., Ltd.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 布設セグメントと既設セグメントの内周
面に形成された検出溝を検出することによって、前記両
セグメントの相対位置を計測するセグメント自動組立シ
ステムにおけるセグメント位置計測方法において、 前記検出溝を予め前記両セグメント長手方向側縁に対し
て所定の傾斜角で形成したセグメントを用いて、該セグ
メントの前記検出溝が形成された部位を、検出手段によ
って、布設セグメントと既設セグメントの両セグメント
間に亘って走査する工程と、 走査によって得られたデータに基づいて両セグメントの
相対位置を演算する工程とを備えたことを特徴とするセ
グメント位置計測方法。
1. A segment position measuring method in a segment automatic assembly system for measuring the relative position of both the segments by detecting the detection grooves formed on the inner peripheral surfaces of the laid segment and the existing segment. By using a segment formed in advance with a predetermined inclination angle with respect to the side edges in the longitudinal direction of both the segments, the portion of the segment where the detection groove is formed is detected by the detection means between the laying segment and the existing segment. A segment position measuring method comprising: a step of scanning over; and a step of calculating a relative position of both segments based on data obtained by scanning.
【請求項2】 予め布設セグメントと既設セグメントの
内面に設けられ、両セグメント長手方向側縁に対して所
定の傾斜角で形成された検出溝と、 該検出溝が形成された部位を布設セグメントと既設セグ
メントの両セグメント間に亘って走査する検出手段と、 該検出手段の検出データに基づいて前記両セグメントの
相対位置を演算する演算手段とを備えたことを特徴とす
るセグメント位置計測装置。
2. A detection groove which is previously provided on the inner surfaces of the installed segment and the existing segment and which is formed at a predetermined inclination angle with respect to the side edges in the longitudinal direction of both segments, and a portion where the detection groove is formed is the installed segment. A segment position measuring device comprising: a detection unit that scans between both segments of an existing segment; and a calculation unit that calculates a relative position of the both segments based on detection data of the detection unit.
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