JPH1136785A - Tbm切羽画像撮影処理システム - Google Patents

Tbm切羽画像撮影処理システム

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JPH1136785A
JPH1136785A JP19236897A JP19236897A JPH1136785A JP H1136785 A JPH1136785 A JP H1136785A JP 19236897 A JP19236897 A JP 19236897A JP 19236897 A JP19236897 A JP 19236897A JP H1136785 A JPH1136785 A JP H1136785A
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tbm
cutter head
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JP19236897A
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Takuji Yamamoto
本 拓 治 山
Satoru Miura
浦 悟 三
Motohisa Hirose
瀬 素 久 廣
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Kajima Corp
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Kajima Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 TBM本体内部から、1リング毎に連続し
て、切羽の円形画像を迅速に取得することが出来、ま
た、正確なアドレス(位置情報)を持たせることで、1
リング毎に取得した画像を掘進方向につなぎ合わせ処理
し、縦断方向の地質平面図や断面図、切羽前方地質予想
図を作成することの出来るTBM切羽画像撮影処理シス
テムを提供する。 【解決する手段】 TBMのカッターヘッド(1)後方
にラインセンサーカメラ(7、8)を設置して、カッタ
ーヘッドのズリ取り込み用のスリット状開口部を通して
切羽Kの画像を撮影し、前記ラインセンサーカメラ
(7、8)がカッターヘッド(1)と一緒に回転してス
キャンニングすることで、切羽(K)の連続した円形画
像を得、該画像をTBMの本体制御部からの距離データ
及び回転データと共にデータ収録装置に入力し、該収録
装置から記録媒体を経て解析コンピュータに入力して画
像処理し、掘進方向に連続した地質平面図及び断面図を
得、プリント出力するTBM切羽画像撮影処理システ
ム。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、トンネルボーリン
グマシン(以下、これを「TBM」という)を用いてト
ンネル掘削を行う際、掘削切羽の画像を迅速に取得する
技術に関する。
【0002】
【従来の技術】山岳トンネルの施工は、従来より発破工
法が一般的で、発破毎に切羽観察(スケッチ及び写真撮
影)を行い、施工時の記録として、また前方地質の予測
資料として用いてきた。
【0003】しかし、近年実施されるようになってきた
TBMによる施工では、発破工法のように切羽での地質
観察は困難であり、TBMの側壁や後方のわずかな空間
で目視による観察を行わざるを得ない。
【0004】TBM後方の側壁の画像を取得する方法に
ついては、複数のデジタルカメラを設置し掘削壁面の状
況を画像として収録、保存するシステムや、「坑壁の展
開画像作成装置(特許第2562059号)」や、本発
明者等に係るTBM壁面画像解析システムがある。しか
し、これ等は、壁面の画像を撮影し、画像処理により坑
壁の連続した展開画像を得るものであり、TBMのカッ
ターヘッド前面の切羽の画像を撮影するものではない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】TBMによる掘削で
は、TBM本体後方の限られた空間(幅1m程度)や、
掘削がストップしたときに掘削ズリ取り込み用のわずか
な開口部から目視でしか地山の観察ができず、掘削直後
すぐ作業を行うため観察時間(数分程度)も限られてい
る。
【0006】TBM後方の画像を取得する方法について
は、既にいくつかの提案がなされているが、場所と時間
の制約で、少なからず掘削作業に支障を及ぼしている。
そのため、作業に支障を及ぼさず、出来るだけ切羽に近
い位置で地質を観察し迅速に施工にフィードバックでき
る切羽観察システムが必要とされている。しかし、TB
M前方の切羽の映像を撮影する方法は現在まだ提案され
ていない。
【0007】本発明は、従来行われたことがない、TB
M本体内部から、1リング毎に連続して、切羽全面の円
形画像を取得し得る方法を提供しようとするものであ
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、TBM
のカッターヘッド後方にラインセンサーカメラを設置し
て、カッターヘッドのズリ取り込み用のスリット状開口
部を通して切羽画像を撮影し、前記ラインセンサーカメ
ラがカッターヘッドと一緒に回転してスキャンニングす
ることで、切羽の連続した円形画像を得、該画像をTB
Mの本体制御部からの距離データ及び回転データと共に
データ収録装置に入力し、該収録装置から記録媒体を経
て解析コンピュータに入力して画像処理し、掘進方向に
連続した地質平面図及び断面図を得、プリント出力す
る。
【0009】また、撮影した切羽のに連続した円形画像
を、データ収録装置を経てTBM本体の坑内モニタに出
力する。
【0010】TBM本体内部から、1リング毎に連続し
て、切羽の円形画像を迅速に取得することが出来る。ま
た、正確なアドレス(位置情報)を持っているので、1
リング毎に取得した画像を掘進方向につなぎ合わせるこ
とにより、縦断方向の地質状況変化図を作成することが
出来る。
【0011】または、TBMのカッターヘッド後方にラ
インセンサーカメラを設置して、カッターヘッドのズリ
取り込み用のスリット状開口部を通して切羽画像を撮影
し、前記ラインセンサーカメラがカッターヘッドと一緒
に回転してそのスキャンタイミングをTBMカッタヘッ
ド部の回転角を検出するエンコーダーに同期して画像デ
ータを取得し、該画像データを伝送ユニットを介して解
析コンピュータに伝送し、画像処理によって座標変換し
切羽の画像を得て、プリント出力する。
【0012】そして、前記解析コンピュータの画像処理
で得た切羽の画像をモニタ及び/または記録媒体に出力
する。
【0013】この処理システムでは、カメラから得られ
る画像データは、カッターヘッドの回転角に同期してス
キャンされているので、解析コンピュータで座標変換す
ることで、容易に切羽の円形画像が得られる。そして、
解析コンピュータを介してモニタあるいは記録媒体に出
力される。
【0014】
【発明の実施の形態】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1及び図2において、カッ
ターヘッド1の前面には、ローラービット2及びスクレ
ーパ3等を備え、ズリ取り込み用のスリット状の開口部
4が設けられている。また、カッターヘッド1の後方の
TBM本体内には、カッター駆動電動機5及びズリ搬出
コンベア6等を備えている。
【0015】以上は従来のTBMである。TBMのカッ
ターヘッド1後方の空間にラインセンサーカメラ7及び
照明器8が設置されており、ラインセンサーカメラ7及
び照明器8はカッターヘッド1と一緒に回転する。
【0016】画像の取得方法は、ラインセンサーカメラ
7により、カッターヘッド1のスリット状の開口部4を
通して切羽Kの画像を撮影する。カッターヘッド1を回
転すれば、カメラ7はカッターヘッド1と一緒に回転し
スキャンニングするので、図3に示すように、切羽全面
に連続した円形の画像を得ることができる。図3におい
て、矢印Aは、カッターヘッド1、従ってラインセンサ
ーカメラ7の回転方向を示し、矢印Bは、1画像データ
を示す。
【0017】また、この画像は、詳細を後述するよう
に、正確なアドレス(位置情報)を持っているので、1
リング毎(約1m〜1.5m程度)に取得した画像を掘
進方向につなぎ合わせることにより、縦断方向の地質状
況変化図を作成することが出来る。
【0018】図4に本システムの構成図を示し、カッタ
ーヘッド1及び切羽画像撮影装置(ラインセンサーカメ
ラ7及び照明装置8)の回転制御は、TBM本体の制御
器9を用いる。掘進方向の距離データも、TBM本体の
制御器9からの移動量データを用いる。これにより、ラ
インセンサーカメラ7で得た切羽画像は、切羽円周方向
及び掘進方向において正確なアドレス(位置情報)を持
つ。
【0019】ラインセンサーカメラ7からの切羽の連続
した円形画像は、TBMの本体制御部9からの距離デー
タ10及び回転データ11と共にデータ収録装置12に
入力され、TBM本体の坑内モニタ13に出力され、そ
れと共に、データ収録装置12から記録媒体14を経て
解析コンピュータ(切羽画像処理ソフトを備えたパソコ
ン)15に入力される。入力された画像は、中心軸の矯
正及び絶対位置の修正を行うと共に、画像処理ソフトを
用いて、色彩等の調整を行う。そして、プリンタ出力1
6する。
【0020】更に、この切羽画像に対し「切羽画像処理
システム」を用い、画像上でマウスを使い割れ目や地層
境界をトレースし、幾何学的データ処理を行うことによ
り、図5に示すような、地質断面図(図5において上方
の図)や地質平面図、切羽前方地質予想図(点線部分)
(図5において下方の図)を作成することが出来る。こ
れに岩種や割れ目の種類(開口、密着、充填、鉱物脈
等)に関するコメント及びディスクカッターの軌跡、岩
盤の硬度等のコメントを合わせて、地質観察図として表
示する。
【0021】図6には、本発明の別の実施例が示されて
いる。TBM回転角検出装置であるエンコーダ17の出
力によって外部トリガー発生装置18は回転角に応じて
外部トリガー(パルス)を発生し、その外部トリガーに
同期してラインセンサーカメラ7Aは、1ラインの画像
データを取得する。その画像データは画像データ伝送ユ
ニット19によってデータ収録装置12を介して解析コ
ンピュータ15に伝送される。解析コンピュータ15に
おいては、ラインセンサーカメラ4Aで回転しながら1
ラインづつ撮り込んだ画像データは、図7に示すように
横軸が回転角Θ、縦軸が半径方向の1ラインのデータで
あるので、切羽画像処理ソフトによって直交座標に座標
変換し、切羽全体の画像が得られる。その結果は、カラ
ープリンタ16で出力され、また、モニタ13で観察さ
れる。そして、記録媒体14に記録され、また、その媒
体14から解析コンピュータ15に入力して再生、ある
いは別の解析をすることができる。画像処理ソフトで
は、その他、レンズひずみの補正、照度補正、画像密度
の補正等を行うことができる。
【0022】
【発明の効果】以上に説明した本発明に係るTBM切羽
画像撮影処理システムによれば、TBM本体内部から、
1リンク毎に連続して、切羽の円形画像を迅速に取得す
ることが出来る。また、正確なアドレス(位置情報)を
持っているので、1リンク毎に取得した画像を掘進方向
につなぎ合わせ処理することで、縦断方向の地質平面図
や断面図、切羽前方地質予想図を作成することが出来
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】TBMのカッターディスク前方より見た正面
図。
【図2】切羽画像撮影装置を設けた図1のB−B線断面
図。
【図3】撮影した切羽全面に連続した円形画像図。
【図4】切羽画像処理システムのブロック図。
【図5】縦断方向の地質状況変化図で、下方は地質平面
図、上方は下方の地質平面図の各矢印方向より見た断面
図。
【図6】切羽画像処理システムの別の実施例のブロック
図。
【図7】図6のシステムで取得した画像の説明図。
【符号の説明】
1・・・カッターヘッド 2・・・ローラービット 3・・・スクレーパ 4・・・開口部 5・・・カッター駆動電動機 6・・・コンベア 7・・・ラインセンサーカメラ 8・・・照明器 9・・・TBM本体制御器 10・・・距離データ 11・・・回転データ 12・・・データ収録装置 13・・・坑内モニタ 14・・・記録媒体 15・・・解析コンピュータ 16・・・プリンタ出力 17・・・エンコーダ 18・・・外部トリガー発生装置 19・・・画像データ伝送ユニット

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 TBMのカッターヘッド後方にラインセ
    ンサーカメラを設置して、カッターヘッドのズリ取り込
    み用のスリット状開口部を通して切羽画像を撮影し、前
    記ラインセンサーカメラがカッターヘッドと一緒に回転
    してスキャンニングすることで、切羽の連続した円形画
    像を得、該画像をTBMの本体制御部からの距離データ
    及び回転データと共にデータ収録装置に入力し、該収録
    装置から記録媒体を経て解析コンピュータに入力して画
    像処理し、掘進方向に連続した地質平面図及び断面図を
    得、プリント出力することを特徴とするTBM切羽画像
    撮影処理システム。
  2. 【請求項2】 撮影した切羽の連続した円形画像をTB
    M本体の坑内モニターに出力することを特徴とする請求
    項1に記載のTBM切羽画像撮影処理システム。
  3. 【請求項3】 TBMのカッターヘッド後方にラインセ
    ンサーカメラを設置して、カッターヘッドのズリ取り込
    み用のスリット状開口部を通して切羽画像を撮影し、前
    記ラインセンサーカメラがカッターヘッドと一緒に回転
    してそのスキャンタイミングをTBMカッタヘッド部の
    回転角を検出するエンコーダーに同期して画像データを
    取得し、該画像データを伝送ユニットを介して解析コン
    ピュータに伝送し、画像処理によって座標変換し切羽の
    画像を得て、プリント出力することを特徴とするTBM
    切羽画像撮影処理システム。
  4. 【請求項4】 前記解析コンピュータの画像処理で得た
    切羽の画像をモニタ及び/または記録媒体に出力するこ
    とを特徴とする請求項3に記載のTBM切羽画像撮影処
    理システム。
JP19236897A 1997-07-17 1997-07-17 Tbm切羽画像撮影処理システム Expired - Lifetime JP3031542B2 (ja)

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