JP3276344B2 - Segment positioning apparatus and method and tunnel excavator - Google Patents
Segment positioning apparatus and method and tunnel excavatorInfo
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、トンネル内に搬入
されたセグメントをトンネルの内壁面の所定の組付位置
に位置決めするセグメント位置決め装置及びその方法、
並びにこのセグメント位置決め装置を搭載したトンネル
ボーリングマシンやシールド掘削機などのトンネル掘削
機に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a segment positioning apparatus for positioning a segment carried into a tunnel at a predetermined mounting position on an inner wall surface of the tunnel, and a method thereof.
And a tunnel excavator such as a tunnel boring machine or a shield excavator equipped with the segment positioning device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】例えば、従来のシールド掘削機におい
て、円筒形状をなす掘削機本体の前部にはカッタヘッド
が駆動モータによって回転自在に装着され、この掘削機
本体の後部には複数本のシールドジャッキが周方向に沿
って並設されると共に、エレクタ装置が装着されてい
る。従って、駆動モータによってカッタヘッドを回転駆
動させながら、各シールドジャッキを伸長して既設のセ
グメントへの押し付け反力によって掘削機本体を前進さ
せると、カッタヘッドが前方の地盤を掘削する。そし
て、掘削土砂を外部に排出すると共に、エレクタ装置に
よってセグメントを既設トンネルの内壁面にリング状に
組付けることで所定長さのトンネルを構築することがで
きる。2. Description of the Related Art For example, in a conventional shield excavator, a cutter head is rotatably mounted on a front portion of a cylindrical excavator body by a driving motor, and a plurality of shields are provided on a rear portion of the excavator body. The jacks are arranged side by side in the circumferential direction, and the erector device is mounted. Accordingly, when each shield jack is extended and the excavator body is advanced by the reaction force against the existing segment while rotating the cutter head by the drive motor, the cutter head excavates the ground in front. Then, the excavated earth and sand are discharged to the outside, and the segments having a predetermined length can be constructed by attaching the segments to the inner wall surface of the existing tunnel in a ring shape by the erector device.
【０００３】このようなトンネル掘削作業において、エ
レクタ装置は既設トンネル内に搬入されたセグメントを
保持して移動し、既設トンネルの内壁面の所定の位置に
保持したセグメントを組付けていく。この場合、保持し
たセグメントを既設のセグメントに対して適正位置に位
置決めして両者をボルト等によって結合することから、
エレクタ装置を高精度に制御する必要がある。In such a tunnel excavation operation, the erector device moves while holding the segment carried into the existing tunnel, and assembles the segment held at a predetermined position on the inner wall surface of the existing tunnel. In this case, since the held segment is positioned at an appropriate position with respect to the existing segment and both are joined by bolts or the like,
It is necessary to control the erector device with high accuracy.
【０００４】この場合、既設セグメントとエレクタ装置
が保持したセグメントとの相対位置を把握しながら、保
持セグメントを移動して既設セグメントに密着する適正
位置に位置決めする必要がある。この保持セグメントの
位置決め方法としては、例えば、保持セグメントと既設
セグメントとの対向するエッジをカメラによって撮影
し、両エッジの隙間が所定値になるように、エレクタ装
置により保持セグメントを移動するものがある。この各
セグメントのエッジ検出方法を具体的に説明すると、カ
メラによって保持セグメントと既設セグメントとの対向
するエッジを撮影し、その取込画像を微分処理すること
で明暗の変化を多数のラインとし、これを縦方向射影演
算によってグラフ化し、２つの大きなピークを保持セグ
メントと既設セグメントの各エッジとして検出する。[0004] In this case, it is necessary to move the holding segment and position it at an appropriate position in close contact with the existing segment while grasping the relative position between the existing segment and the segment held by the elector device. As a method of positioning the holding segment, for example, there is a method in which an opposite edge between the holding segment and the existing segment is photographed by a camera, and the holding segment is moved by an elector device so that a gap between both edges becomes a predetermined value. . The edge detection method of each segment will be specifically described.When a camera captures an image of an opposite edge between the holding segment and the existing segment, and differentiates the captured image, a change in lightness and darkness is converted into a large number of lines. Is graphed by a vertical projection operation, and two large peaks are detected as edges of the holding segment and the existing segment.
【０００５】ところが、セグメントは下方から組み付け
て最上部を最後に組み付けるのが一般的であり、この場
合、最上部のセグメントはトンネル後方から前方に移動
して組み付けることから平面視が台形状をなしており、
この最上部のセグメントとこれと隣接するセグメントの
各エッジは傾斜している。そのため、前述したエッジ検
出方法では、カメラからの取込画像を微分処理して多数
のラインとすると、各エッジが斜めのラインとして求め
られることから、これを縦方向射影演算によってグラフ
化すると、このグラフがなだらかな２つの山となり、各
セグメントのエッジに対応する大きなピークを検出する
ことができない。また、取込画像を微分処理して求めら
れた斜めのラインに沿って斜め方向射影演算を行うこと
もできるが、複雑な処理が必要となり、また、処理時間
も長くなってしまう。[0005] However, it is common to assemble the segments from below and assemble the uppermost part last. In this case, since the uppermost segment is moved forward from the rear of the tunnel and assembled, the plan view has a trapezoidal shape. And
Each edge of the uppermost segment and the segment adjacent thereto is inclined. Therefore, in the above-described edge detection method, if the captured image from the camera is differentiated into a large number of lines, each edge is obtained as an oblique line, and this is graphed by a vertical projection operation. The graph has two gentle peaks, and a large peak corresponding to the edge of each segment cannot be detected. Further, an oblique projection operation can be performed along an oblique line obtained by differentiating the captured image, but complicated processing is required, and the processing time becomes long.
【０００６】そこで、カメラからの取込画像を微分処理
して求めた多数のラインの長さに基づいて各セグメント
のエッジに対応する２つのラインを選択するようにする
ことが考えられる。図１２に従来のエッジ検出方法を表
すフローチャートを示す。図１２(ａ)(ｂ)に示すよう
に、ステップＳ０１において、カメラにより保持セグメ
ントと既設セグメントとの対向するエッジを撮影し、ス
テップＳ０２にてその取込画像を微分処理して明暗の変
化を多数のラインとし、ステップＳ０３で、エッジ候補
抽出処理によりある程度長いラインだけを残し、ステッ
プＳ０４で、エッジ選択処理により１番長い２つのライ
ンを保持セグメントと既設セグメントの各エッジとし、
ステップ０５でエッジ位置傾き計算処理により各セグメ
ントのエッジを求める。従って、セグメントのエッジが
傾斜していても、適正にエッジを検出できる。Therefore, it is conceivable to select two lines corresponding to the edges of each segment based on the lengths of a large number of lines obtained by differentiating the captured image from the camera. FIG. 12 is a flowchart showing a conventional edge detection method. As shown in FIGS. 12 (a) and 12 (b), in step S01, the camera captures the opposing edges of the holding segment and the existing segment, and in step S02, differentiates the captured image to determine the change in brightness. In step S03, only a certain long line is left by the edge candidate extraction process in step S03, and in step S04, the two longest lines are set as the edges of the holding segment and the existing segment by the edge selection process.
In step 05, the edge of each segment is obtained by the edge position inclination calculation processing. Therefore, even if the edge of the segment is inclined, the edge can be detected properly.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】ところで、トンネルの
壁面に既設された各セグメントは、隣接するもの同志を
ボルトによって接合する必要があるため、セグメントに
ボルト締結用の穴がエッジの近傍に形成されている。ま
た、セグメントのエッジには、セグメント同志の接合部
にシール剤を挿入するためのコーキング溝が形成されて
いる。By the way, since each of the existing segments on the wall surface of the tunnel needs to be joined to each other by bolts, holes for fastening bolts are formed in the segments near the edges. ing. Further, a caulking groove for inserting a sealant into a joint between the segments is formed at the edge of the segment.
【０００８】そのため、前述した従来のエッジの検出方
法にあっては、図１２(ａ)(ｃ)に示すように、ステップ
Ｓ０１で取り込んだ画像にはボルト締結用穴も撮影され
ており、ステップＳ０２で微分処理すると、ステップＳ
０３，Ｓ０４でボルト締結用穴もある程度長いラインと
して抽出される。そして、ステップＳ０５でエッジ選択
処理を行うとき、コーキング溝のことを考慮して３番目
に長いボルト締結用穴のラインを既設セグメントのエッ
ジに対応してしまうことがある。すると、保持セグメン
トと既設セグメントの各エッジを適正に検出できず、既
設セグメントに対する保持セグメントの移動量を実際よ
りも大きく設定し、セグメント同志の接触による破損を
生じてしまう虞がある。For this reason, in the above-described conventional edge detection method, as shown in FIGS. 12A and 12C, the image taken in step S01 also includes a bolt fastening hole. When differentiation processing is performed in S02, step S
At 03 and S04, the bolt fastening holes are also extracted as long lines to some extent. When performing the edge selection processing in step S05, the line of the third longest bolt fastening hole may correspond to the edge of the existing segment in consideration of the caulking groove. Then, each edge of the holding segment and the existing segment cannot be properly detected, and the amount of movement of the holding segment with respect to the existing segment is set to be larger than the actual one, and there is a possibility that the segments may be damaged by contact.
【０００９】本発明はこのような問題を解決するもので
あって、セグメントの位置決め精度の向上並びに作業性
の向上を図ったセグメント位置決め装置及びその方法と
トンネル掘削機を提供することを目的とする。An object of the present invention is to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a segment positioning apparatus, a method thereof, and a tunnel excavator which improve the accuracy of segment positioning and the workability. .
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの請求項１の発明のセグメント位置決め装置は、トン
ネルの壁面にリング状に組付けられた既設のセグメント
に対して、トンネル内に搬入されたセグメントを保持し
て所定の組付位置に位置決めするエレクタ装置におい
て、既設セグメント及び該既設セグメントに近接する保
持セグメントの各エッジを含む所定の領域を撮影する画
像取込手段と、該画像取込手段が取り込んだ画像の中か
ら前記保持セグメントのエッジ周辺領域と前記既設セグ
メントのエッジ周辺領域を別々に限定する領域限定手段
と、該領域限定手段が限定した領域画像を各エッジ周辺
領域ごとに微分処理する微分処理手段と、該微分処理手
段によって形成された複数のラインの中から前記保持セ
グメント及び前記既設セグメントのエッジに対応する２
つのラインを選択するエッジ選択手段と、該エッジ選択
手段が選択した２つのエッジラインの位置及び傾きを演
算するエッジ演算手段と、該エッジ演算手段によって設
定された２つのエッジラインの距離が所定値となるよう
に前記保持セグメントを移動するセグメント移動手段と
を具えたことを特徴とするものである。According to a first aspect of the present invention, there is provided a segment positioning device for carrying an existing segment assembled in a ring shape on a wall surface of a tunnel into a tunnel. An image capturing means for capturing a predetermined area including an existing segment and each edge of the holding segment adjacent to the existing segment, and an image capturing means for positioning the predetermined segment at a predetermined assembly position. From the image captured by the capture unit and the area around the edge of the holding segment and the existing segment.
Area limiting means for separately limiting the edge peripheral area of the segment, and the area image limited by the area limiting means is defined around each edge.
Differential processing means for performing differential processing for each area ; and a plurality of lines corresponding to edges of the holding segment and the existing segment among a plurality of lines formed by the differential processing means.
Edge selecting means for selecting one line, edge calculating means for calculating the position and inclination of the two edge lines selected by the edge selecting means, and a distance between the two edge lines set by the edge calculating means being a predetermined value. And a segment moving means for moving the holding segment such that
【００１１】また、請求項２の発明のセグメント位置決
め装置では、前記領域限定手段は、取込画像に対して２
値化処理を施すことを特徴としている。[0011] In the segment positioning apparatus according to the second aspect of the present invention, the area limiting means may determine whether or not the captured image is to be scanned.
It is characterized by performing a value conversion process.
【００１２】また、請求項３の発明のセグメント位置決
め装置では、前記微分処理手段及び前記エッジ選択手段
及び前記エッジ演算手段は、前記保持セグメントのエッ
ジ周辺領域の処理と、前記既設セグメントのエッジ周辺
領域の処理を並行して行うことを特徴としている。Further, the segment positioning device of the invention of claim 3, pre Symbol differential processing means and the edge selection means and said edge calculating means, edge of the holding segments
Processing of the peripheral area and the periphery of the edge of the existing segment
It is characterized in that processing of regions is performed in parallel .
【００１３】また、請求項４の発明のセグメント位置決
め装置では、取込画像に対して間引処理を施す間引処理
手段を設けたことを特徴としている。The segment positioning apparatus according to a fourth aspect of the present invention is characterized in that a thinning processing means for performing a thinning process on a captured image is provided.
【００１４】また、請求項５の発明のセグメント位置決
め方法は、トンネルの壁面にリング状に組付けられた既
設のセグメントに対して、トンネル内に搬入されたセグ
メントを保持して所定の組付位置に移動するとき、既設
セグメントと該既設セグメントに近接する保持セグメン
トの各エッジを含む所定の領域の画像を撮影し、該取込
画像の中から前記保持セグメントのエッジ周辺領域と前
記既設セグメントのエッジ周辺領域を別々に限定し、領
域画像を各エッジ周辺領域ごとに微分処理して保持セグ
メント及び前記既設セグメントのエッジに対応する２つ
のラインを選択し、該２つのエッジラインの位置及び傾
きを演算し、該設定された２つのエッジラインの距離が
所定値となるように前記保持セグメントを移動して位置
決めすることを特徴とするものである。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the segment positioning method, wherein the segment carried in the tunnel is held at a predetermined assembling position with respect to the existing segment assembled in a ring shape on the wall surface of the tunnel. When moving to the existing segment, an image of a predetermined region including each edge of the existing segment and the holding segment close to the existing segment is taken, and the edge peripheral region of the holding segment and the front region are extracted from the captured image.
The edge peripheral areas of the existing segment are separately limited, and the area image is differentiated for each edge peripheral area to select a holding segment and two lines corresponding to the edges of the existing segment. A position and a tilt are calculated, and the holding segment is moved and positioned so that the distance between the two set edge lines becomes a predetermined value.
【００１５】また、請求項６の発明のトンネル掘削機
は、筒状をなす掘削機本体と、該掘削機本体を前進させ
る推進ジャッキと、前記掘削機本体の前部に回転自在に
装着されたカッタヘッドと、該カッタヘッドを駆動回転
するカッタヘッド駆動手段と、トンネル内に搬入された
セグメントを保持して姿勢調整しながら既設セグメント
に対して組み付けるエレクタ装置と、前記既設セグメン
ト及び該既設セグメントに近接する保持セグメントの各
エッジを含む所定の領域を撮影する画像取込手段と、該
画像取込手段が取り込んだ画像の中から前記保持セグメ
ントのエッジ周辺領域と前記既設セグメントのエッジ周
辺領域を別々に限定する領域限定手段と、該領域限定手
段が限定した領域画像を各エッジ周辺領域ごとに微分処
理する微分処理手段と、該微分処理手段によって形成さ
れた複数のラインの中から前記保持セグメント及び前記
既設セグメントのエッジに対応する２つのラインを選択
するエッジ選択手段と、該エッジ選択手段が選択した２
つのエッジラインの位置及び傾きを演算するエッジ演算
手段と、該エッジ演算手段によって設定された２つのエ
ッジラインの距離が所定値となるように前記エレクタ装
置を駆動制御する駆動制御手段と、前記カッタヘッドの
掘削によって発生した掘削土砂を外部に排出する排土手
段とを具えたことを特徴とするものである。According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a tunnel excavator having a cylindrical excavator main body, a propulsion jack for advancing the excavator main body, and a rotatably mounted front part of the excavator main body. A cutter head, a cutter head driving means for driving and rotating the cutter head, an erector device for holding the segment carried in the tunnel and assembling the same with the existing segment while adjusting the posture, and the existing segment and the existing segment. an image capturing means for capturing a predetermined region including the respective edges of the retaining segment adjacent the holding from the images captured by the image capturing means segment
Area around the edge of the existing segment and around the edge of the existing segment.
Area limiting means for separately defining the side areas, differential processing means for differentiating the area image limited by the area limiting means for each edge peripheral area, and a plurality of lines formed by the differential processing means Edge selection means for selecting two lines corresponding to the edges of the holding segment and the existing segment;
Edge calculation means for calculating the position and inclination of the two edge lines; drive control means for controlling the drive of the electr device so that the distance between the two edge lines set by the edge calculation means is a predetermined value; And a discharging means for discharging excavated earth and sand generated by excavation of the head to the outside.
【００１６】[0016]
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を詳細に説明する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【００１７】図１に本発明の第１実施形態に係るセグメ
ント位置決め装置の概略構成、図２に各種センサの取付
位置を表すセグメントサポートの平面視、図３にセグメ
ント位置決め方法のフローチャート、図４に２値化処理
を説明するための画像概略、図５にエッジ検出処理を説
明するための画像概略、図６にセグメント位置決め装置
による保持セグメントと既設セグメントとの段差及び距
離の算出方法を表す概略、図７エレクタ装置の概略、図
８にエレクタ装置の正面視、図９にエレクタ装置の側面
視、図１０にセグメントの組付状態を表す概略を示す。FIG. 1 is a schematic configuration of a segment positioning device according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view of a segment support showing mounting positions of various sensors, FIG. 3 is a flowchart of a segment positioning method, and FIG. FIG. 5 schematically illustrates an image for explaining a binarization process, FIG. 5 schematically illustrates an image for describing an edge detection process, FIG. 6 schematically illustrates a method of calculating a step and a distance between a holding segment and an existing segment using a segment positioning device; FIG. 7 shows an outline of the erector device, FIG. 8 shows a front view of the erector device, FIG. 9 shows a side view of the erector device, and FIG.
【００１８】本実施形態のシールド掘削機において、掘
削機本体は円筒形状をなし、前部に円盤形状のカッタヘ
ッドが回転自在に装着され、駆動モータによって回転駆
動可能となっており、前面部に多数のカッタビットが取
付けられている。そして、この掘削機本体の後部に複数
本のシールドジャッキが周方向に沿って並設されると共
に、セグメントを既設トンネルの内壁面に組み付けるエ
レクタ装置が装着されている。In the shielded excavator of the present embodiment, the excavator body has a cylindrical shape, a disk-shaped cutter head is rotatably mounted at the front part, and can be driven to rotate by a drive motor, and the front part is rotatable. A number of cutter bits are installed. A plurality of shield jacks are arranged in the rear part of the excavator main body along the circumferential direction, and an erector device for mounting a segment to an inner wall surface of an existing tunnel is mounted.
【００１９】ここで、このエレクタ装置について説明す
る。図７乃至図９に示すように、エレクタ装置１１は、
掘削機本体１２の後部に設けられており、このエレクタ
装置１１はシールドジャッキ１３によって前進した掘削
機本体１２と既設セグメントとの間の空所に新しいセグ
メントを組み付けるものである。Here, the elector device will be described. As shown in FIG. 7 to FIG.
The erector device 11 is provided at a rear portion of the excavator body 12, and assembles a new segment into a space between the excavator body 12 advanced by the shield jack 13 and the existing segment.
【００２０】即ち、掘削機本体１２の後部に設けられた
支持リング１４には回転リング１５が回転自在に支持さ
れ、この回転リング１５は複数の油圧モータ１６によっ
て回転可能となっている。この回転リング１５の外周部
には昇降台１７がガイドロッド１８により既設トンネル
の径方向となるＺ軸方向に沿って昇降自在に支持され、
昇降ジャッキ１９によって昇降可能となっている。そし
て、この昇降台１７の左右には制御装置２０や油圧ユニ
ット２１が設置されると共に、上部にはカウンタウエイ
ト２２が取付けられている。That is, a rotating ring 15 is rotatably supported by a support ring 14 provided at the rear portion of the excavator body 12, and the rotating ring 15 is rotatable by a plurality of hydraulic motors 16. An elevating table 17 is supported on the outer peripheral portion of the rotating ring 15 by a guide rod 18 so as to be able to move up and down along the Z-axis direction which is the radial direction of the existing tunnel.
It can be moved up and down by a lifting jack 19. A control device 20 and a hydraulic unit 21 are installed on the left and right of the lift 17, and a counterweight 22 is mounted on the upper part.
【００２１】この昇降台１７には既設トンネルの長手方
向となるＸ軸方向に沿って第１移動体２３が移動自在に
支持され、移動ジャッキ２４によって移動可能となって
いる。この第１移動体２３には既設トンネルの周方向と
なるＹ軸方向に沿って第２移動体２５が移動自在に支持
され、移動ジャッキ２６によって移動可能となってい
る。この第２移動体２５には回転筒２７が回転自在に支
持され、この回転筒２７の下部にはサポート部材として
のセグメントサポート２８が揺動自在に支持されてい
る。そして、第２移動体２５と回転筒２７との間にはセ
グメントサポート２８をＺ軸回りに揺動させる左右一対
のヨーイングジャッキ２９が架設されている。また、回
転筒２７とセグメントサポート２８との間にはこのセグ
メントサポート２８をＸ軸回りに揺動させる左右一対の
ローリングジャッキ３０が架設され、回転筒２８とセグ
メントサポート２８との間にはこのセグメントサポート
２８をＹ軸回りに揺動させる左右一対のピッチングジャ
ッキ３１が架設されている。A first moving body 23 is movably supported on the lift 17 along the X-axis direction which is the longitudinal direction of the existing tunnel, and can be moved by a moving jack 24. A second moving body 25 is movably supported by the first moving body 23 along a Y-axis direction which is a circumferential direction of the existing tunnel, and is movable by a moving jack 26. A rotary cylinder 27 is rotatably supported by the second moving body 25, and a segment support 28 as a support member is swingably supported below the rotary cylinder 27. A pair of left and right yawing jacks 29 for swinging the segment support 28 around the Z axis is provided between the second moving body 25 and the rotary cylinder 27. A pair of left and right rolling jacks 30 for swinging the segment support 28 around the X-axis is provided between the rotary cylinder 27 and the segment support 28, and the segment is provided between the rotary cylinder 28 and the segment support 28. A pair of left and right pitching jacks 31 for swinging the support 28 around the Y axis is provided.
【００２２】そして、セグメントサポート２８には既設
トンネル内に搬入されたセグメントを保持するセグメン
ト保持機構３２が装着されている。このセグメント保持
機構３２はセグメントの中心部に固定されたボルト３３
を係止部３４が掴持し、保持ジャッキ３５を収縮してセ
グメントをセグメントサポート２８に押し付けること
で、このセグメントを保持できるようになっている。ま
た、このセグメントサポート２８にはセグメント同志を
連結固定するためのボルト締結機３６が装着されてい
る。The segment support 28 is provided with a segment holding mechanism 32 for holding a segment carried into the existing tunnel. The segment holding mechanism 32 includes a bolt 33 fixed to the center of the segment.
Is held by the locking portion 34, the holding jack 35 is contracted, and the segment is pressed against the segment support 28, so that the segment can be held. Further, a bolt fastening machine 36 for connecting and fixing the segments is attached to the segment support 28.
【００２３】従って、保持機構３２がセグメントを保持
した状態で、昇降ジャッキ１９を伸縮すると保持セグメ
ントをＺ軸方向に移動でき、移動ジャッキ２４を伸縮す
ると保持セグメントをＸ軸方向に移動でき、移動ジャッ
キ２６を伸縮すると保持セグメントをＹ軸方向に移動で
きる。また、ローリングジャッキ３０を伸縮すると保持
セグメントをＸ軸回りに揺動でき、ピッチングジャッキ
３１を伸縮すると保持セグメントをＹ軸回りに揺動で
き、ヨーイングジャッキ２９を伸縮すると保持セグメン
トをＺ軸回りに揺動できる。即ち、各ジャッキにより、
保持したセグメントの姿勢を調整しながら既設のセグメ
ントに対して組み付けるセグメント移動手段を構成して
いる。Accordingly, with the holding mechanism 32 holding the segment, the holding segment can be moved in the Z-axis direction when the lifting jack 19 is expanded and contracted, and when the moving jack 24 is expanded and contracted, the holding segment can be moved in the X-axis direction. By expanding and contracting 26, the holding segment can be moved in the Y-axis direction. When the rolling jack 30 is extended and contracted, the holding segment can be pivoted around the X axis, when the pitching jack 31 is extended and contracted, the holding segment can be pivoted around the Y axis, and when the yaw jack 29 is extended and contracted, the holding segment is pivoted around the Z axis. Can move. That is, by each jack
A segment moving means for assembling the existing segment while adjusting the posture of the held segment is configured.
【００２４】なお、本実施形態では、図１０に示すよう
に、６つのセグメントをトンネルの周方向に接合するこ
とで１つのリングセグメントを組み立てることができる
ようになっている。この場合、各セグメントは下方から
順に組み付けていくものであり、最下部にＡ１セグメン
ト、その両側にＡ２セグメント及びＡ３セグメント、そ
の上部にＢ１セグメント及びＢ２セグメント、そして、
最上部にＫセグメントを組み付ける。各セグメントはそ
の形状が異なっており、特に、Ｋセグメントは平面視が
台形状をなし、トンネルの前方から後方に移動しながら
組付けを行うようにようになっており、Ｂ１、Ｂ２セグ
メントはこのＫセグメントに合わせた形状となってい
る。隣接するリングセグメント同志で周方向の接合部を
所定距離ずらしてトンネルの強度が低下しないようにし
ている。In the present embodiment, as shown in FIG. 10, one ring segment can be assembled by joining six segments in the circumferential direction of the tunnel. In this case, the segments are assembled in order from the bottom, with the A1 segment at the bottom, the A2 and A3 segments on both sides, the B1 and B2 segments on the top, and
Attach the K segment at the top. Each segment has a different shape. In particular, the K segment has a trapezoidal shape in plan view, and is designed to be assembled while moving from the front to the back of the tunnel. It has a shape that matches the K segment. Adjacent ring segments are shifted by a predetermined distance in the circumferential direction between adjacent ring segments so that the strength of the tunnel does not decrease.
【００２５】以下、上述したエレクタ装置１１を駆動制
御する本実施形態のセグメント位置決め装置について説
明する。A description will now be given of a segment positioning device according to the present embodiment for controlling the drive of the above-mentioned erector device 11.
【００２６】本実施形態のセグメント位置決め装置は、
図１及び図２に示すように、セグメントサポート２８の
外周部から５つのブラケット４１〜４５が外方に延設さ
れ、各ブラケット４１〜４５に第１〜第５センサヘッド
４６〜５０が装着されている。第１センサヘッド４６は
セグメントサポート２８の中央部から掘進方向後方に延
設されたブラケット４１に装着され、セグメントまでの
高さを測定する超音波センサ５１と、セグメント同志の
接合部あるいはセグメントの表面に貼り付けられたマー
カを撮影するＣＣＤカメラ６１とから構成されており、
この超音波センサ５１とＣＣＤカメラ６１とで周方向位
置検出手段を構成している。なお、この第１センサヘッ
ド４６はセグメントサポート２８のトンネル周方向長さ
における中央部に位置している。The segment positioning device of the present embodiment
As shown in FIGS. 1 and 2, five brackets 41 to 45 extend outward from the outer periphery of the segment support 28, and first to fifth sensor heads 46 to 50 are mounted on the brackets 41 to 45, respectively. ing. The first sensor head 46 is mounted on a bracket 41 extending backward from the center of the segment support 28 in the digging direction, and an ultrasonic sensor 51 for measuring the height to the segment, and a joint between the segments or the surface of the segment. And a CCD camera 61 for photographing the marker attached to the
The ultrasonic sensor 51 and the CCD camera 61 constitute a circumferential position detecting means. The first sensor head 46 is located at the center of the length of the segment support 28 in the tunnel circumferential direction.
【００２７】また、第２〜第４センサヘッド４７〜５０
はほぼ同様の構造をなしており、第２及び第３センサヘ
ッド４７，４８は、セグメントサポート２８の両隅部か
ら掘進方向後方に延設されたブラケット４２，４３にそ
れぞれ装着され、保持セグメントまでの高さを測定する
超音波センサ５２ａ，５３ａと、保持セグメントとトン
ネル長手方向に隣接する既設セグメントまでの高さを測
定する超音波センサ５２ｂ，５３ｂと、保持セグメント
と既設セグメントとのエッジを撮影するＣＣＤカメラ６
２，６３とから構成されており、超音波センサ５２ａ，
５２ｂと超音波センサ５３ａ，５３ｂがそれぞれ高さ測
定手段を構成し、ＣＣＤカメラ６２，６３が撮影手段を
構成している。The second to fourth sensor heads 47 to 50
Have substantially the same structure. The second and third sensor heads 47 and 48 are respectively mounted on brackets 42 and 43 extending rearward in the digging direction from both corners of the segment support 28 and extend to the holding segment. Ultrasonic sensors 52a and 53a for measuring the height of the holding segment, ultrasonic sensors 52b and 53b for measuring the height to the existing segment adjacent to the holding segment in the longitudinal direction of the tunnel, and photographing the edges of the holding segment and the existing segment. CCD camera 6
2 and 63, and the ultrasonic sensors 52a,
52b and the ultrasonic sensors 53a and 53b constitute height measuring means, respectively, and the CCD cameras 62 and 63 constitute photographing means.
【００２８】更に、第３及び第４センサヘッド４９，５
０は、セグメントサポート２８の両側部からトンネル周
方向に延設されたブラケット４４，４５にそれぞれ装着
され、保持セグメントまでの高さを測定する超音波セン
サ５４ａ，５５ａと、保持セグメントとトンネル周方向
に隣接する既設セグメントまでの高さを測定する超音波
センサ５４ｂ，５５ｂと、保持セグメントと既設セグメ
ントとのエッジを撮影するＣＣＤカメラ６４，６５とか
ら構成されており、超音波センサ５４ａ，５４ｂと超音
波センサ５５ａ，５５ｂがそれぞれ高さ測定手段を構成
し、ＣＣＤカメラ６４，６５が撮影手段を構成してい
る。なお、この第４、第５センサヘッド４９，５０はセ
グメントサポート２８のトンネル長手方向長さにおける
中央部に位置している。Further, the third and fourth sensor heads 49, 5
Numerals 0 are ultrasonic sensors 54a and 55a respectively mounted on brackets 44 and 45 extending from both sides of the segment support 28 in the circumferential direction of the tunnel and measuring the height to the holding segment, and the holding segments and the circumferential direction of the tunnel. And ultrasonic sensors 54b and 55b for measuring the height to the existing segment adjacent to the CCD, and CCD cameras 64 and 65 for photographing the edges of the holding segment and the existing segment. The ultrasonic sensors 55a and 55b constitute height measuring means, respectively, and the CCD cameras 64 and 65 constitute photographing means. The fourth and fifth sensor heads 49 and 50 are located at the center of the length of the segment support 28 in the longitudinal direction of the tunnel.
【００２９】また、第２及び第３センサヘッド４７，４
８の各ブラケット４２，４３にはトンネル周方向に分岐
ブラケット４２ａ，４３ａがそれぞれ延設され、各分岐
ブラケット４２ａ，４３ａには超音波センサ５２ａ，５
２ｂと対をなすように、保持セグメントとトンネル周方
向に隣接する既設セグメントまでの高さを測定する超音
波センサ５２ｃ，５３ｃが装着されている。Further, the second and third sensor heads 47, 4
8, branch brackets 42a and 43a extend in the tunnel circumferential direction, respectively, and the branch brackets 42a and 43a respectively include ultrasonic sensors 52a and 5a.
Ultrasonic sensors 52c and 53c for measuring the height to the existing segment adjacent to the holding segment in the circumferential direction of the tunnel are mounted so as to form a pair with 2b.
【００３０】そして、各センサヘッド４６〜５０は演算
手段としての演算処理装置７０に接続され、超音波セン
サ５１，５２ａ，５２ｂ・・・５５ａ，５５ｂの検出結
果やＣＣＤカメラ６１，６２・・６５の撮影画像が演算
処理装置７０に入力する。この演算処理装置７０では、
各検出結果と撮影画像に基づいて既設セグメントと保持
セグメントとの段差及び距離を算出し、算出結果を駆動
制御手段としての前述した制御装置２０に出力し、この
制御装置２０が段差及び距離に基づいて各ジャッキ１
９，２４，２６，２９，３０，３１を駆動制御し、保持
したセグメントを既設セグメントに適正に密着した位置
に位置決めする。Each of the sensor heads 46 to 50 is connected to an arithmetic processing unit 70 as arithmetic means, and the detection results of the ultrasonic sensors 51, 52a, 52b... 55a, 55b and the CCD cameras 61, 62,. Are input to the arithmetic processing unit 70. In this arithmetic processing unit 70,
A step and a distance between the existing segment and the holding segment are calculated based on each detection result and the captured image, and the calculation result is output to the above-described control device 20 as drive control means. Each jack 1
9, 24, 26, 29, 30, 31 are driven and controlled, and the held segment is positioned at a position where it is in close contact with the existing segment.
【００３１】ここで、演算処理装置７０による既設セグ
メントと保持セグメントとの段差及び距離の算出方法に
ついて説明する。各超音波センサ５１，５２ａ，５２ｂ
・・・５５ａ，５５ｂは、保持セグメントあるいは既設
セグメントに向けた超音波の発射と反射との時間差から
その距離を検出している。一方、ＣＣＤカメラ６１，６
２・・６５は、撮影した取込画像から保持セグメントと
既設セグメントとの対向するエッジを検出している。Here, a method of calculating the step and the distance between the existing segment and the holding segment by the arithmetic processing unit 70 will be described. Each ultrasonic sensor 51, 52a, 52b
.., 55a and 55b detect the distance from the time difference between the emission and reflection of the ultrasonic wave toward the holding segment or the existing segment. On the other hand, the CCD cameras 61 and 6
.. 65 detect the opposite edges of the holding segment and the existing segment from the captured image.
【００３２】まず、このＣＣＤカメラによる保持セグメ
ントと既設セグメントのエッジ検出方法について説明す
るが、ここでは、センサヘッド５０のＣＣＤカメラ６５
による保持したＡ２セグメントと既設のＡ１セグメント
の各エッジの検出方法について説明する。図３に示すよ
うに、ステップＳ１において、ＣＣＤカメラ（画像取込
手段）６５により保持セグメント（Ａ２セグメント）と
既設セグメント（Ａ１セグメント）との対向するエッジ
を撮影（画像の取込）し、ステップＳ２にて、取込画像
の２値化パラメータの計算を行う。つまり、図４(ａ)に
示すように、保持セグメントＡ２が既設セグメントＡ１
にある程度接近していれば、ＣＣＤカメラ６５は各セグ
メントＡ２，Ａ１のエッジを撮影することができる。そ
して、取込画像において、トンネル内の照明により各セ
グメントＡ２，Ａ１の表面は明るく、それ以外の部分は
暗くなっている。従って、明と暗との境界が各セグメン
トＡ２，Ａ１のエッジであることが推測できるが、セグ
メントのエッジにはセグメント同志の接合部にシール剤
を挿入するためのコーキング溝が形成されている。その
ため、このステップＳ２では、図４(ｂ)に示すように、
明るさの度合に対する取込画像内の面積の和を求め、セ
グメントＡ２，Ａ１のエッジに対応する明と暗との境界
の明るさＰを決定する。First, a method for detecting the edge of the holding segment and the existing segment by the CCD camera will be described. Here, the CCD camera 65 of the sensor head 50 will be described.
A method of detecting each edge of the A2 segment held by the method and the existing A1 segment will be described. As shown in FIG. 3, in step S1, a CCD camera (image capturing means) 65 captures an image of an opposite edge between the holding segment (A2 segment) and the existing segment (A1 segment) (image capturing). In S2, a binarization parameter of the captured image is calculated. That is, as shown in FIG. 4A, the holding segment A2 is
, The CCD camera 65 can capture the edge of each segment A2, A1. In the captured image, the surface of each of the segments A2 and A1 is bright due to illumination in the tunnel, and the other portions are dark. Therefore, it can be inferred that the boundary between light and dark is the edge of each of the segments A2 and A1, but a caulking groove is formed at the edge of each segment for inserting a sealant into a joint between the segments. Therefore, in this step S2, as shown in FIG.
The sum of the areas in the captured image with respect to the degree of brightness is determined, and the brightness P at the boundary between light and dark corresponding to the edges of the segments A2 and A1 is determined.
【００３３】ステップＳ３にて、この明るさの判定値Ｐ
が基準値範囲かどうかを判定する。例えば、ＣＣＤカメ
ラ６５の検出面への泥土などの付着や故障等により取込
画像内の明や暗の部分が異常に多かったときには、明る
さの判定値Ｐが低すぎたり、あるいは高すぎたりしてし
まう。そして、ステップＳ４では、このようにして求め
た明るさの判定値Ｐに基づいて取込画像の２値化処理
（領域限定手段）を行うと、図４(ｃ)に示すように、取
込画像が明と暗の２つの部分に区画される。In step S3, the brightness determination value P
Is in the reference value range. For example, when the number of light and dark portions in the captured image is abnormally large due to adhesion of mud or the like on the detection surface of the CCD camera 65 or a failure, the brightness determination value P is too low or too high. Resulting in. Then, in step S4, when the binarization process (region limiting means) of the captured image is performed based on the brightness determination value P obtained in this way, the captured image is acquired as shown in FIG. The image is partitioned into two parts, bright and dark.
【００３４】ステップＳ５では、既設セグメントＡ１が
ＣＣＤカメラ６５の視野内にあるかどうかを確認してい
る。ＣＣＤカメラ６５はセグメント保持機構３２のセグ
メントサポート２８に装着されているため、保持セグメ
ントＡ２のエッジは常時検出している。そのため、既設
セグメントＡ１がＣＣＤカメラ６５の視野外にあるとき
は、図５(ａ)に示すように、保持セグメントＡ２のエッ
ジだけを確認しており、ステップＳ６にて視野外と判定
する。そして、ＣＣＤカメラ６５が移動、つまり、保持
セグメントＡ２が既設セグメントＡ１にある程度接近す
ると、図５(ｂ)に示すように、保持セグメントＡ２と既
設セグメントＡ１のエッジがＣＣＤカメラ６５の視野内
にあると確認し、ステップＳ７ａ，Ｓ７ｂのステップに
移行する。In step S5, it is confirmed whether or not the existing segment A1 is within the field of view of the CCD camera 65. Since the CCD camera 65 is mounted on the segment support 28 of the segment holding mechanism 32, the edge of the holding segment A2 is always detected. Therefore, when the existing segment A1 is out of the field of view of the CCD camera 65, as shown in FIG. 5A, only the edge of the holding segment A2 has been confirmed, and it is determined in step S6 that it is outside the field of view. Then, when the CCD camera 65 moves, that is, when the holding segment A2 approaches the existing segment A1 to some extent, the edges of the holding segment A2 and the existing segment A1 are within the field of view of the CCD camera 65 as shown in FIG. And the process proceeds to steps S7a and S7b.
【００３５】このように保持セグメントＡ２のエッジと
既設セグメントＡ１のエッジとがそれぞれ確認される
と、ステップＳ７ａ，Ｓ７ｂ以降では各エッジを別々に
処理する。つまり、図５(ｃ)に示すように、ステップＳ
７ａ〜Ｓ１１ａでは、保持セグメントＡ２のエッジがあ
ると推測される領域だけを処理し、Ｓ７ｂ〜Ｓ１１ｂ
では、既設セグメントＡ１のエッジがあると推測される
領域だけを処理する。そのため、セグメント同志を接
合するためのボルト締結穴をエッジと誤認することがな
くなる。When the edge of the holding segment A2 and the edge of the existing segment A1 are confirmed as described above, each edge is processed separately in steps S7a and S7b. That is, as shown in FIG.
In steps 7a to S11a, only the area where the edge of the holding segment A2 is presumed to be processed is processed,
Then, only the region in which it is assumed that the edge of the existing segment A1 is present is processed. Therefore, the bolt fastening hole for joining the segments is not mistaken for the edge.
【００３６】即ち、ステップＳ７ａ，Ｓ７ｂでは、取込
画像の各領域をそれぞれ微分処理（微分処理手段）
して明暗の変化を多数のラインとし、ステップＳ８ａ，
Ｓ８ｂでは、エッジ候補抽出処理（エッジ選択手段）に
よりある程度長いラインだけを残し、ステップＳ９ａ，
Ｓ９ｂで、エッジ選択処理により１番長いラインのみを
保持セグメントＡ２と既設セグメントＡ１の各エッジと
設定する。そして、ステップＳ１０ａ，Ｓ１０ｂではエ
ッジと選択が成功したかどうかを判定し、適正でなかっ
たらステップＳ８ａ〜Ｓ１０ａ，ステップＳ８ｂ〜Ｓ１
０ｂの処理を繰り返す。ステップＳ１１ａ，Ｓ１１ｂで
は、ハフ変換などのエッジ位置傾き計算処理（エッジ演
算手段）により各セグメントＡ２，Ａ１のエッジを求め
る。That is, in steps S7a and S7b, each area of the captured image is differentiated (differential processing means).
Then, the change in light and darkness is made into a large number of lines, and steps S8a,
In S8b, only a relatively long line is left by the edge candidate extraction processing (edge selection means), and steps S9a,
In S9b, only the longest line is set as the edges of the holding segment A2 and the existing segment A1 by the edge selection processing. Then, in steps S10a and S10b, it is determined whether or not the edge and the selection are successful. If the selection is not appropriate, steps S8a to S10a and steps S8b to S1 are performed.
0b is repeated. In steps S11a and S11b, edges of each of the segments A2 and A1 are obtained by edge position inclination calculation processing (edge calculation means) such as Hough transform.
【００３７】そして、ステップＳ１２では、保持セグメ
ントＡ２及び既設セグメントＡ１の各エッジが適正であ
るかどうか、例えば、エッジ同志が交差などしていない
かどうかを確認し、適正であればステップＳ１３でこの
データを出力するが、適正でなければステップＳ１４で
検出エラーと判定してやり直す。In step S12, it is checked whether each edge of the holding segment A2 and the existing segment A1 is proper, for example, whether the edges do not cross each other. The data is output, but if it is not appropriate, a detection error is determined in step S14 and the process is repeated.
【００３８】次に、既設セグメントと保持セグメントと
の段差及び距離の算出方法は、図１及び図６に示すよう
に、例えば、第５センサヘッド５０の場合について、Ｃ
ＣＤカメラ６５のカメラ撮影中心Ｏから光軸が既設セグ
メント側に角度φずれ、その画角が２θ0 であって画像
メモリ画素数が２ｗ0 であり、一方、超音波センサ５５
ａ，５５ｂの原点とＣＣＤカメラ６５のカメラ撮影中心
Ｏと高さ差がｈ0 であるとする。Next, the method of calculating the step and the distance between the existing segment and the holding segment is, for example, as shown in FIGS.
The optical axis is shifted from the camera shooting center O of the CD camera 65 toward the existing segment by an angle φ, the angle of view is 2θ 0 , the number of image memory pixels is 2w 0 , while the ultrasonic sensor 55
a, a camera shooting center O and the height difference between the origin and the CCD camera 65 and 55b is assumed to be h 0.
【００３９】このような設定で、まず、各超音波センサ
５５ａ，５５ｂにより保持セグメントまでの距離ｈ1 が
測定されると共に、既設セグメントまでの距離ｈ2 が測
定される。また、ＣＣＤカメラ６５によって保持セグメ
ントと既設セグメントとの対向するエッジが撮影され、
画像上での隙間Δｉが画素数として検出される。そし
て、この隙間Δｉに基づいてＣＣＤカメラ６５の光軸
（画像メモリの中心）から保持セグメントのエッジまで
の画角θ1 と画素数ｗ1 が求められると共に、ＣＣＤカ
メラ６５の光軸（画像メモリの中心）から既設セグメン
トのエッジまでの画角θ2 と画素数ｗ2 が求められる。With such a setting, first, the distance h 1 to the holding segment and the distance h 2 to the existing segment are measured by each of the ultrasonic sensors 55a and 55b. Further, the opposite edge of the holding segment and the existing segment is photographed by the CCD camera 65,
The gap Δi on the image is detected as the number of pixels. Then, based on the gap Δi, the angle of view θ 1 and the number of pixels w 1 from the optical axis (center of the image memory) of the CCD camera 65 to the edge of the holding segment are obtained, and the optical axis (image memory) of the CCD camera 65 is determined. angle theta 2 and the number of pixels w 2 from the center) to the edge of the existing segments are determined.
【００４０】このように求められた各データから下記式
（１）を用いて保持セグメントと既設セグメントとの段
差ｈと保持セグメントと既設セグメントとの距離ｄを算
出することができる。From the data thus obtained, the step h between the holding segment and the existing segment and the distance d between the holding segment and the existing segment can be calculated using the following equation (1).
【数１】 (Equation 1)
【００４１】ここで、tan θi ＝（ｗi／ｗ0）tan θ0
であることから、これを上記式（１）に代入すると、下
記式（２）となる。なお、tan θ0 、tan φ、ｈ0 は未
知数であり、キャリブレーションにより決定する。Here, tan θ i = (w i / w 0 ) tan θ 0
Therefore, when this is substituted into the above equation (1), the following equation (2) is obtained. Note that tan θ 0 , tan φ, and h 0 are unknown numbers, and are determined by calibration.
【数２】 (Equation 2)
【００４２】以下、このように構成された本実施形態の
セグメント位置決め装置によるセグメントの位置決め組
付方法について説明するが、ここではＡ２セグメントに
ついてのみ説明する。Hereinafter, a method for assembling and positioning segments by the segment positioning apparatus of the present embodiment configured as described above will be described. Here, only the A2 segment will be described.
【００４３】図１及び図７に示すように、まず、トンネ
ル内にＡ２セグメントが搬入されてエレクタ装置１１の
セグメント保持機構３２がこれを保持すると、油圧モー
タ１６や各ジャッキ１９，２４，２６を駆動すること
で、Ａ２セグメントの粗位置決めを行う（図１に示す位
置）。次に、このＡ２セグメントの精位置決めを行う
が、ここで使用するセンサヘッドは第２、第３、第５セ
ンサヘッド４７，４８，５０のみであり、この各センサ
ヘッド４７，４８，５０を作動して超音波センサ５２
ａ，５２ｂ，５３ａ，５３ｂ，５５ａ，５５ｂの検出結
果とＣＣＤカメラ６２，６３，６５の撮影画像を演算処
理装置７０に入力する。As shown in FIGS. 1 and 7, first, when the A2 segment is carried into the tunnel and held by the segment holding mechanism 32 of the erector device 11, the hydraulic motor 16 and the jacks 19, 24 and 26 are moved. By driving, coarse positioning of the A2 segment is performed (the position shown in FIG. 1). Next, the precise positioning of the A2 segment is performed. The sensor heads used here are only the second, third, and fifth sensor heads 47, 48, and 50, and these sensor heads 47, 48, and 50 are operated. Ultrasonic sensor 52
The detection results of a, 52b, 53a, 53b, 55a, 55b and the images captured by the CCD cameras 62, 63, 65 are input to the arithmetic processing unit 70.
【００４４】即ち、第２、第３センサヘッド４７，４８
の各超音波センサ５２ａ，５３ａが保持セグメント（Ａ
２セグメント）の高さを検出すると共に、各超音波セン
サ５２ｂ，５３ｂが既設セグメント（Ａ１セグメント、
Ａ２セグメント）の高さを検出し、また、ＣＣＤカメラ
６２，６３が保持セグメント（Ａ１セグメント）と既設
セグメント（Ａ１セグメントとＡ２セグメント）とのエ
ッジを撮影し、演算処理装置７０に入力する。一方、第
３、第５センサヘッド４８，５０の超音波センサ５３
ａ，５５ａが保持セグメント（Ａ２セグメント）の高さ
を検出すると共に、超音波センサ５３ｃ，５５ｂが周方
向に隣接する既設セグメント（Ａ１セグメント）の高さ
を検出し、ＣＣＤカメラ６５が保持セグメント（Ａ２セ
グメント）と既設セグメント（Ａ１セグメント）とのエ
ッジを撮影し、演算処理装置７０に入力する。演算処理
装置７０では、前述した演算方法により、各位置での既
設セグメントと保持セグメントとの段差ｈ及び距離ｄを
算出し、制御装置２０がこの段差ｈ及び距離ｄに基づい
てエレクタ装置１１を駆動制御し、保持したＡ２セグメ
ントを所定の位置に位置決めし、ボルト締結機３６によ
ってボルト締結する。That is, the second and third sensor heads 47, 48
Each of the ultrasonic sensors 52a, 53a of the holding segment (A
While detecting the height of two segments, each of the ultrasonic sensors 52b and 53b is connected to an existing segment (A1 segment,
The height of the A2 segment is detected, and the CCD cameras 62 and 63 photograph the edges of the holding segment (A1 segment) and the existing segments (A1 segment and A2 segment), and input them to the arithmetic processing unit 70. On the other hand, the ultrasonic sensors 53 of the third and fifth sensor heads 48, 50
a and 55a detect the height of the holding segment (A2 segment), the ultrasonic sensors 53c and 55b detect the height of the existing segment (A1 segment) adjacent in the circumferential direction, and the CCD camera 65 detects the height of the holding segment (A1 segment). An edge between the A2 segment) and the existing segment (A1 segment) is photographed and input to the arithmetic processing unit 70. In the arithmetic processing device 70, the step h and the distance d between the existing segment and the holding segment at each position are calculated by the above-described arithmetic method, and the control device 20 drives the erector device 11 based on the step h and the distance d. The controlled and held A2 segment is positioned at a predetermined position, and is bolted by the bolting machine 36.
【００４５】なお、上述の実施形態では、既設セグメン
トと保持セグメントとの各位置での段差ｈ及び距離ｄが
所定値になるように保持セグメントを移動したが、セグ
メントのエッジにはセグメント同志の接合部にシール剤
を挿入することから、コーキング溝が形成されており、
エッジ同志は完全には密着しないため、段差ｈ及び距離
ｄが所定値となるまで保持セグメントを移動するように
している。In the above-described embodiment, the holding segment is moved so that the step h and the distance d at the respective positions of the existing segment and the holding segment become predetermined values. Since the sealant is inserted into the part, a caulking groove is formed,
Since the edges do not completely adhere to each other, the holding segment is moved until the step h and the distance d reach predetermined values.
【００４６】また、上述の実施形態では、既設セグメン
トを保持セグメントに対して１／２だけ周方向にずれた
位置に位置決めしたが、リングセグメントの強度を考慮
すると、１／３あるいは１／４ずらすことが望ましい。
この場合、既設セグメントに予めマーカＭを貼り付けて
おき、このマーカＭをＣＣＤカメラ６１が検出するよう
にすると良い。In the above-described embodiment, the existing segment is positioned at a position shifted in the circumferential direction by 1/2 with respect to the holding segment. However, in consideration of the strength of the ring segment, the existing segment is shifted by 1/3 or 1/4. It is desirable.
In this case, it is preferable that a marker M is pasted on an existing segment in advance, and the marker M is detected by the CCD camera 61.
【００４７】同様に、Ａ１セグメント、Ａ３セグメン
ト、Ｂ１セグメント、Ｂ２セグメント、Ｋセグメントの
精位置決めをそれぞれ行うが、使用するセンサヘッド４
６〜５０が異なるだけで、作動は前述のものと同じであ
る。Similarly, fine positioning of the A1 segment, A3 segment, B1 segment, B2 segment, and K segment is performed.
The operation is the same as described above, with the only difference being 6 to 50.
【００４８】このようにしてＫセグメントが組付けられ
ると、６つのセグメントによってリングセグメントが組
み立てられる。この繰り返しによってリングセグメント
を連続して組み立てることで、所定長さのトンネルを構
築することができる。When the K segment is assembled in this way, a ring segment is assembled by six segments. By continuously assembling the ring segments by this repetition, a tunnel having a predetermined length can be constructed.
【００４９】なお、掘削形成したトンネル内は、工事を
行うための照明設備が設けられており、ＣＣＤカメラ６
１〜６５が保持セグメントと既設セグメントとの対向す
るエッジを撮影することは可能であるが、撮影精度を向
上させるために別途各センサヘッド４６〜５０に照明設
備を設けてもよい。In the tunnel formed by excavation, lighting equipment for construction is provided.
Although it is possible for 1 to 65 to photograph the opposite edge of the holding segment and the existing segment, lighting equipment may be separately provided in each of the sensor heads 46 to 50 in order to improve the photographing accuracy.
【００５０】このように本実施形態のセグメント位置決
め装置にあっては、エレクタ装置１１が保持セグメント
を粗位置決めを行った後、精位置決めを行うとき、保持
セグメントとトンネル長手方向に隣接する既設セグメン
トとの段差及び距離を第１〜第３センサヘッド４６〜４
８によって検出すると共に、トンネル周方向に隣接する
既設セグメントとの段差及び距離を第２、第３センサヘ
ッド４９，５０によって検出しながら、この段差及び距
離が所定値となるように保持セグメントを６自由度の範
囲で姿勢制御し、所定の位置に移動して位置決めを行っ
ている。そして、各センサヘッド４６〜４８を超音波セ
ンサとＣＣＤカメラにより構成し、非接触でオンライン
視覚によりフィードバック制御している。As described above, in the segment positioning device of the present embodiment, when the erector device 11 performs the rough positioning of the holding segment and then performs the fine positioning, the existing segment adjacent to the holding segment in the longitudinal direction of the tunnel is not aligned with the existing segment. Steps and distances of the first to third sensor heads 46 to 4
8 while detecting the step and the distance from the existing segment adjacent in the tunnel circumferential direction by the second and third sensor heads 49 and 50, while holding the holding segment 6 so that the step and the distance become a predetermined value. The posture is controlled within the range of the degree of freedom, and the positioning is performed by moving to a predetermined position. Each of the sensor heads 46 to 48 is constituted by an ultrasonic sensor and a CCD camera, and is feedback-controlled in a non-contact and online manner.
【００５１】従って、エレクタ装置１１は保持セグメン
トを所定の組付位置に移動しながら既設セグメントとの
段差及び距離を把握しており、保持セグメントが不用意
に既設セグメントに接触して破損することはない。ま
た、超音波センサとＣＣＤカメラの検出結果により、保
持セグメントと既設セグメントとの段差及び距離を求め
ているため、保持セグメントや既設セグメントの外周部
に欠けがあったとしても各セグメントのエッジを確実に
検出して精度良く段差及び距離を求めることができる。Accordingly, the erector device 11 grasps the step and the distance from the existing segment while moving the holding segment to the predetermined assembling position, and it is possible that the holding segment may be inadvertently brought into contact with the existing segment and damaged. Absent. Also, since the step and the distance between the holding segment and the existing segment are obtained based on the detection results of the ultrasonic sensor and the CCD camera, even if the outer periphery of the holding segment or the existing segment is chipped, the edge of each segment can be reliably detected. And the step and the distance can be obtained with high accuracy.
【００５２】また、本実施形態のセグメント位置決め装
置では、ＣＣＤカメラの取込画像に対して２値化処理を
行うことで、保持セグメントのエッジ周辺領域と既設セ
グメントのエッジ周辺領域をそれぞれ限定し、各領域だ
けを微分処理してからエッジ選択処理、エッジ設定処理
を行い、エッジ位置傾き計算処理により各セグメントの
エッジを求めている。Further, in the segment positioning device of this embodiment, by performing binarization processing on the image captured by the CCD camera, the edge peripheral area of the holding segment and the edge peripheral area of the existing segment are respectively limited. The edge selection processing and the edge setting processing are performed after differentiating only each area, and the edge of each segment is obtained by the edge position inclination calculation processing.
【００５３】従って、セグメントのコーキング溝に関係
なく、また、ボルト締結用穴を誤認することなく、適正
にセグメントのエッジを検出することができ、既設セグ
メントに対して保持セグメントの移動量を的確に設定
し、保持セグメントを所定の位置に精度良く位置決めす
ることができ、セグメント同志の接触による破損を防止
できる。Therefore, the edge of the segment can be detected properly regardless of the caulking groove of the segment and without erroneously recognizing the bolt fastening hole, and the moving amount of the holding segment with respect to the existing segment can be accurately determined. By setting, the holding segment can be accurately positioned at a predetermined position, and damage due to contact between the segments can be prevented.
【００５４】図１１に本発明の第２実施形態に係るセグ
メント位置決め方法のフローチャートを示す。なお、前
述した実施形態で説明したものと同様の機能を有する部
材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。FIG. 11 shows a flowchart of a segment positioning method according to the second embodiment of the present invention. Note that members having the same functions as those described in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
【００５５】ＣＣＤカメラによる保持セグメントと既設
セグメントのエッジ検出方法において、図１及び図１１
に示すように、ステップＴ１において、ＣＣＤカメラ６
５により保持セグメント（Ａ２セグメント）と既設セグ
メント（Ａ１セグメント）との対向するエッジの画像の
取り込んだかどうかを判定するが、始めは画像が取り込
まれていないので、ステップＴ２に移行して各セグメン
トＡ２，Ａ１のエッジの画像を取り込む。そして、ステ
ップＴ３では、間引率データが入力されているかどうか
を判定するが、始めは間引率データが入力されていない
ので、ステップＴ４に移行して取込画像の２値化パラメ
ータの計算を行うが、この処理は前述の実施形態と同様
であるため省略する。FIGS. 1 and 11 show a method for detecting an edge between a holding segment and an existing segment using a CCD camera.
As shown in FIG.
5, it is determined whether or not an image of the opposite edge of the holding segment (A2 segment) and the existing segment (A1 segment) has been captured. Since the image has not been captured at first, the process proceeds to step T2 and each segment A2 , A1. Then, in step T3, it is determined whether or not the thinning rate data has been input. However, since the thinning rate data has not been input at first, the process proceeds to step T4 to calculate the binarization parameter of the captured image. However, this processing is the same as that of the above-described embodiment, and thus will not be described.
【００５６】ステップＴ５にて、この明るさの判定値Ｐ
が基準値範囲内であると判定されると、ステップＴ６に
て、明るさの判定値Ｐに基づいて取込画像の２値化処理
を行う。そして、ステップＴ７で、既設セグメントＡ１
がＣＣＤカメラ６５の視野内にあるときは、ステップＴ
９ａ，Ｔ９ｂのステップに移行する。このステップＴ９
ａ，Ｔ９ｂでは、取込画像における保持セグメントＡ２
と既設セグメントＡ１の各エッジに対応する２つの領域
をそれぞれ微分処理して多数のラインを求め、ステップ
Ｔ１０ａ，Ｔ１０ｂにて、エッジ候補抽出処理によりあ
る程度長いラインだけを残し、ステップＴ１１ａ，Ｔ１
１ｂで、エッジ選択処理により１番長いラインのみを保
持セグメントＡ２と既設セグメントＡ１の各エッジと設
定する。そして、ステップＴ１２ａ，Ｔ１２ｂでエッジ
が適正であれば、ステップＴ１３ａ，Ｔ１３ｂにて、ハ
フ変換などのエッジ位置傾き計算処理により各セグメン
トＡ２，Ａ１のエッジを求める。At step T5, the brightness determination value P
Is determined to be within the reference value range, in step T6, the captured image is binarized based on the brightness determination value P. Then, in step T7, the existing segment A1
Is within the field of view of the CCD camera 65, step T
The process proceeds to steps 9a and T9b. This step T9
a, T9b, the holding segment A2 in the captured image
And two regions corresponding to the respective edges of the existing segment A1 are respectively differentiated to obtain a large number of lines. In steps T10a and T10b, only a relatively long line is left by the edge candidate extraction processing, and steps T11a and T1 are left.
In step 1b, only the longest line is set as the edges of the holding segment A2 and the existing segment A1 by the edge selection processing. If the edges are appropriate in steps T12a and T12b, the edges of the segments A2 and A1 are obtained in steps T13a and T13b by edge position inclination calculation processing such as Hough transform.
【００５７】そして、ステップＴ１４で、保持セグメン
トＡ２及び既設セグメントＡ１の各エッジが適正である
と確認されれば、ステップＴ１５でこのデータを出力
し、ステップＴ１７で取込画像の間引設定を行う。即
ち、ＣＣＤカメラによる取込画像は縦と横の明るさの情
報によって構成されており、１度保持セグメントＡ２及
び既設セグメントＡ１の各エッジが検出できれば、２度
目からは取込画像内の縦と横の全ての明るさの情報を取
り込む必要がなくなる。そのため、取込画像内の明るさ
の情報を間引いて取込率を低下させる。ステップＴ１５
では、各セグメントＡ２，Ａ１の各エッジの検出情報に
基づいて次の取込画像の間引率を設定している。If it is confirmed in step T14 that the edges of the holding segment A2 and the existing segment A1 are appropriate, this data is output in step T15, and the thinning setting of the captured image is performed in step T17. . That is, the image captured by the CCD camera is composed of information on the vertical and horizontal brightness, and once the edges of the holding segment A2 and the existing segment A1 can be detected once, the vertical and horizontal in the captured image are obtained from the second time. There is no need to capture information on all the horizontal brightness. For this reason, the brightness information in the captured image is thinned out to reduce the capture rate. Step T15
In, the thinning rate of the next captured image is set based on the detection information of each edge of each of the segments A2 and A1.
【００５８】そのため、２度目以降のエッジ検出方法の
処理では、ステップＴ１において、ＣＣＤカメラ６５に
よるエッジの画像取込を実行しているため、ステップＴ
１８にて、ステップＴ１５で設定した取込画像の間引率
に基づいて画像の取込領域を限定してから、ステップＴ
２で各セグメントＡ２，Ａ１のエッジの画像を取り込
む。そして、ステップＴ３にて、間引率データが入力さ
れていることを確認してから、ステップＴ１９にて取込
画像の間引処理を実行し、ステップＴ４以降を処理を行
う。Therefore, in the processing of the edge detection method for the second time and thereafter, the image of the edge is captured by the CCD camera 65 in step T1, so that
At 18, the image capturing area is limited based on the thinning rate of the captured image set at step T15,
In step 2, the image of the edge of each of the segments A2 and A1 is captured. Then, in step T3, after confirming that the thinning-out rate data has been input, the thinning processing of the captured image is executed in step T19, and the processing after step T4 is performed.
【００５９】従って、２度目以降のエッジ検出方法の処
理では、ＣＣＤカメラ６５による画像の取込領域を限定
すると共に、間引率データに基づいて取込画像の間引処
理を行うため、演算処理装置７０は取扱うデータ数が減
少し、処理の高速化を図ることができる。Therefore, in the processing of the edge detection method for the second time and thereafter, the area for capturing the image by the CCD camera 65 is limited, and the thinning processing of the captured image is performed based on the thinning rate data. In the case of 70, the number of data to be handled is reduced, and the processing can be speeded up.
【００６０】なお、上述の各実施形態において、領域限
定手段として２値化処理を用いたが、この処理方法に限
らず、例えば、ＣＣＤカメラの視野内に既設セグメント
が入ってきたときに、画像が暗から初めて明に変化した
ところがエッジであることを記憶させておきことで、領
域を限定することができる。等であってもよい。In each of the above embodiments, the binarization processing is used as the area limiting means. However, the present invention is not limited to this processing method. For example, when an existing segment comes into the field of view of the CCD camera, an image It is possible to limit the area by memorizing that the point where the first change from dark to bright is an edge. And so on.
【００６１】[0061]
【発明の効果】以上、実施形態において詳細に説明した
ように請求項１の発明のセグメント位置決め装置によれ
ば、既設セグメント及び保持セグメントの各エッジを含
む所定の領域を撮影する画像取込手段と、取込画像の中
から保持セグメントのエッジ周辺領域と既設セグメント
のエッジ周辺領域を別々に限定する領域限定手段と、領
域限定画像を各エッジ周辺領域ごとに微分処理する微分
処理手段と、微分処理手段によって形成された複数のラ
インの中から保持セグメント及び既設セグメントのエッ
ジに対応する２つのラインを選択するエッジ選択手段
と、２つのエッジラインの位置及び傾きを演算するエッ
ジ演算手段と、設定された２つのエッジラインの距離が
所定値となるように保持セグメントを移動するセグメン
ト移動手段とを設けたので、取込画像に対して保持セグ
メントのエッジ周辺領域と既設セグメントのエッジ周辺
領域を別々に限定処理し、各エッジ周辺領域ごとに微分
処理してから各セグメントのエッジを求めており、セグ
メントのコーキング溝に関係なく、また、ボルト締結用
穴を誤認することなく、適正にセグメントのエッジを検
出することができ、既設セグメントに対して保持セグメ
ントの移動量を的確に設定し、保持セグメントを所定の
位置に精度良く位置決めすることができ、セグメント同
志の接触による破損を防止できる。その結果、セグメン
トの位置決め精度の向上並びに作業性の向上を図ること
ができる。As described in detail in the above embodiment, according to the segment positioning apparatus of the first aspect, there is provided an image capturing means for capturing a predetermined area including each edge of the existing segment and the holding segment. From the captured image, the area around the edge of the retained segment and the existing segment
Area limiting means for separately limiting the edge peripheral area of the image, differential processing means for differentiating the area limited image for each edge peripheral area, and a holding segment and an existing segment from among a plurality of lines formed by the differential processing means. Edge selection means for selecting two lines corresponding to the edge of the edge, edge calculation means for calculating the position and inclination of the two edge lines, and a holding segment so that the distance between the two set edge lines becomes a predetermined value. since there is provided a segment moving means for moving the holding segment relative to the sample image
Around the edge of the segment and around the edge of the existing segment
The area is separately limited, and the edge of each segment is obtained after differentiating each area around the edge, so that regardless of the caulking groove of the segment, and without misidentifying the bolt fastening hole, The edge of the segment can be detected, the amount of movement of the holding segment can be accurately set with respect to the existing segment, the holding segment can be accurately positioned at a predetermined position, and damage due to contact between segments can be prevented. . As a result, it is possible to improve the segment positioning accuracy and the workability.
【００６２】また、請求項２の発明のセグメント位置決
め装置によれば、領域限定手段を取込画像に対して２値
化処理を施すものとしたので、簡単な手段で取込画像の
中から既設セグメント及び保持セグメントの各エッジ周
辺領域を限定することができる。Further, according to the segment positioning apparatus of the second aspect of the present invention, since the area limiting means performs the binarization processing on the captured image, the existing means can be installed from the captured image by simple means. The area around each edge of the segment and the holding segment can be limited.
【００６３】また、請求項３の発明のセグメント位置決
め装置によれば、微分処理手段及びエッジ選択手段及び
エッジ演算手段が保持セグメントのエッジ周辺領域の処
理と、既設セグメントのエッジ周辺領域の処理を並行し
て行うようにしたので、ボルト締結用穴をエッジと誤認
することなく、各セグメントのエッジを適正を求めるこ
とができる。[0063] Further, according to the segment positioning device of the invention of claim 3, treatment of the fine frequency processing means and an edge selection means and the edge calculation unit edge peripheral area of the holding segments
And the processing of the area around the edge of the existing segment in parallel.
The bolt holes are mistaken for edges.
Without determining the edge of each segment.
【００６４】また、請求項４の発明のセグメント位置決
め装置によれば、画像に対して間引処理を施す間引処理
手段を設けたので、エッジ検出処理にて取扱うデータ数
が減少し、処理の高速化を図ることができる。According to the segment positioning apparatus of the fourth aspect of the present invention, since the thinning processing means for performing the thinning processing on the image is provided, the number of data to be handled in the edge detection processing is reduced, and the processing is reduced. Higher speed can be achieved.
【００６５】また、請求項５の発明のセグメント位置決
め方法によれば、トンネルの壁面にリング状に組付けら
れた既設のセグメントに対して、トンネル内に搬入され
たセグメントを保持して所定の組付位置に移動すると
き、既設セグメントと近接する保持セグメントの各エッ
ジを含む所定の領域の画像を撮影し、取込画像の中から
保持セグメントのエッジ周辺領域と既設セグメントのエ
ッジ周辺領域を別々に限定し、領域画像を各エッジ周辺
領域ごとに微分処理して保持セグメント及び既設セグメ
ントのエッジに対応する２つのラインを選択し、２つの
エッジラインの位置及び傾きを演算し、設定された２つ
のエッジラインの距離が所定値となるように保持セグメ
ントを移動して位置決めするようにしたので、セグメン
トのコーキング溝に関係なく、また、ボルト締結用穴を
誤認することなく、適正にセグメントのエッジを検出す
ることができ、既設セグメントに対して保持セグメント
の移動量を的確に設定し、保持セグメントを所定の位置
に精度良く位置決めすることができ、セグメント同志の
接触による破損を防止できる。その結果、セグメントの
位置決め精度の向上並びに作業性の向上を図ることがで
きる。Further, according to the segment positioning method of the present invention, the predetermined segment is set by holding the segment carried into the tunnel with respect to the existing segment which is assembled in a ring shape on the wall surface of the tunnel. When moving to the attached position, an image of a predetermined area including each edge of the existing segment and the adjacent holding segment is captured, and from among the captured images,
The area around the edge of the holding segment and the
Area around the edge separately, and the area image around each edge
Differential processing is performed for each area to select two lines corresponding to the edges of the holding segment and the existing segment, calculate the position and inclination of the two edge lines, and the set distance between the two edge lines becomes a predetermined value. As the holding segment is moved and positioned as described above, the edge of the segment can be detected properly regardless of the caulking groove of the segment and without misidentifying the bolt fastening hole. On the other hand, the amount of movement of the holding segment can be accurately set, the holding segment can be accurately positioned at a predetermined position, and damage due to contact between the segments can be prevented. As a result, it is possible to improve the segment positioning accuracy and the workability.
【００６６】また、請求項６の発明のトンネル掘削機に
よれば、掘削機本体の前部にカッタヘッドを装着してカ
ッタヘッド駆動手段により駆動回転可能とすると共に、
推進ジャッキによって前進可能とし、エレクタ装置によ
ってセグメントを保持して姿勢調整しながら既設セグメ
ントに対して組み付け可能とし、既設セグメント及び保
持セグメントの各エッジを含む所定の領域を撮影する画
像取込手段と、取込画像の中から保持セグメントのエッ
ジ周辺領域と既設セグメントのエッジ周辺領域を別々に
限定する領域限定手段と、領域限定画像を各エッジ周辺
領域ごとに微分処理する微分処理手段と、微分処理手段
によって形成された複数のラインの中から保持セグメン
ト及び既設セグメントのエッジに対応する２つのライン
を選択するエッジ選択手段と、２つのエッジラインの位
置及び傾きを演算するエッジ演算手段と、設定された２
つのエッジラインの距離が所定値となるようにエレクタ
装置を駆動制御する駆動制御手段とを設けたので、各エ
ッジの取込画像に対して領域限定処理を行うことでエッ
ジ周辺領域を限定し、限定領域だけを微分処理してから
各セグメントのエッジを求めており、セグメントのコー
キング溝に関係なく、また、ボルト締結用穴を誤認する
ことなく、適正にセグメントのエッジを検出することが
でき、既設セグメントに対して保持セグメントの移動量
を的確に設定し、保持セグメントを所定の位置に精度良
く位置決めすることができ、セグメント同志の接触によ
る破損を防止できる。その結果、セグメントの位置決め
精度の向上並びに作業性の向上を図ることができ、トン
ネル掘削作業効率を向上することができる。Further, according to the tunnel excavator of the present invention, a cutter head is mounted on the front portion of the excavator body so that the cutter excavator can be driven and rotated by cutter head driving means.
Image capturing means for enabling advancement by a propulsion jack, enabling attachment to an existing segment while adjusting the posture while holding the segment by an erector device, and photographing a predetermined area including each edge of the existing segment and the holding segment, Edge of retained segment from captured image
A region limiting means for separately <br/> limit the edge peripheral area of the di-peripheral region and the existing segment, the area limited image each edge around
Differentiation processing means for differentiating each area, edge selection means for selecting two lines corresponding to the edges of the holding segment and the existing segment from a plurality of lines formed by the differentiation processing means, Edge calculating means for calculating the position and the inclination;
Drive control means for driving and controlling the erector device so that the distance between the two edge lines becomes a predetermined value, so that the area around the captured image of each edge is limited by limiting the area around the edge, The edge of each segment is obtained after differentiating only the limited area, and the edge of the segment can be properly detected regardless of the caulking groove of the segment and without misidentifying the bolt fastening hole, The amount of movement of the holding segment is accurately set with respect to the existing segment, the holding segment can be accurately positioned at a predetermined position, and damage due to contact between the segments can be prevented. As a result, the accuracy of segment positioning and the workability can be improved, and the tunnel excavation work efficiency can be improved.
【図１】本発明の第１実施形態に係るセグメント位置決
め装置の概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a segment positioning device according to a first embodiment of the present invention.
【図２】各種センサの取付位置を表すセグメントサポー
トの平面図である。FIG. 2 is a plan view of a segment support showing mounting positions of various sensors.
【図３】セグメント位置決め方法のフローチャートであ
る。FIG. 3 is a flowchart of a segment positioning method.
【図４】２値化処理を説明するための画像概略図であ
る。FIG. 4 is a schematic image diagram for explaining a binarization process.
【図５】エッジ検出処理を説明するための画像概略図で
ある。FIG. 5 is a schematic diagram of an image for explaining edge detection processing.
【図６】セグメント位置決め装置による保持セグメント
と既設セグメントとの段差及び距離の算出方法を表す概
略図である。FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a method of calculating a step and a distance between a holding segment and an existing segment by a segment positioning device.
【図７】エレクタ装置の概略図である。FIG. 7 is a schematic view of an elector apparatus.
【図８】エレクタ装置の正面図である。FIG. 8 is a front view of the erector device.
【図９】エレクタ装置の側面図である。FIG. 9 is a side view of the elector device.
【図１０】セグメントの組付状態を表す概略図である。FIG. 10 is a schematic diagram illustrating an assembled state of segments.
【図１１】本発明の第１実施形態に係るセグメント位置
決め装置によるセグメント位置決め方法のフローチャー
トである。FIG. 11 is a flowchart of a segment positioning method by the segment positioning device according to the first embodiment of the present invention.
【図１２】従来のセグメント位置決め方法のフローチャ
ートである。FIG. 12 is a flowchart of a conventional segment positioning method.
１１ エレクタ装置 １２ 掘削機本体 １３ シールドジャッキ １７ 昇降台 １９ 昇降ジャッキ（セグメント移動手段） ２０ 制御装置（駆動制御手段） ２３ 第１移動体 ２４ 移動ジャッキ（セグメント移動手段） ２５ 第２移動体 ２６ 移動ジャッキ（セグメント移動手段） ２８ セグメントサポート（サポート部材） ２９ ヨーイングジャッキ（セグメント移動手段） ３０ ローリングジャッキ（セグメント移動手段） ３１ ピッチングジャッキ（セグメント移動手段） ３２ セグメント保持機構 ３６ ボルト締結機 ４６，４７，４８，４９，５０ センサヘッド ５１，５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５３ａ，５３ｂ，５３
ｃ，５４ａ，５４ｂ，５５ａ，５５ｂ 超音波センサ ６１，６２，６３，６４，６５ ＣＣＤカメラ（画像取
込手段） ７０ 演算処理装置（領域限定手段、微分処理手段、エ
ッジ選択手段、エッジ設定手段）DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Electa apparatus 12 Excavator main body 13 Shield jack 17 Elevating stand 19 Elevating jack (segment moving means) 20 Control device (drive control means) 23 1st moving body 24 Moving jack (segment moving means) 25 2nd moving body 26 Moving jack (Segment moving means) 28 Segment support (support member) 29 Yawing jack (Segment moving means) 30 Rolling jack (Segment moving means) 31 Pitching jack (Segment moving means) 32 Segment holding mechanism 36 Bolt fastener 46, 47, 48, 49, 50 Sensor heads 51, 52a, 52b, 52c, 53a, 53b, 53
c, 54a, 54b, 55a, 55b Ultrasonic sensor 61, 62, 63, 64, 65 CCD camera (image capturing means) 70 Arithmetic processing unit (region limiting means, differential processing means, edge selecting means, edge setting means)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中山 博之 兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目１番１号 三菱重工業株式会社 高砂研究所内 (56)参考文献 特開 平８−60995（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−25998（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−199599（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−326497（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) E21D 11/40 G01C 15/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Hiroyuki Nakayama 2-1-1, Shinhama, Arai-machi, Takasago-shi, Hyogo Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Inside Takasago Research Laboratory (56) References JP-A-8-60995 (JP, A) JP-A-10-25998 (JP, A) JP-A-3-199599 (JP, A) JP-A-8-326497 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) E21D 11 / 40 G01C 15/00
Claims (6)
た既設のセグメントに対して、トンネル内に搬入された
セグメントを保持して所定の組付位置に位置決めするエ
レクタ装置において、既設セグメント及び該既設セグメ
ントに近接する保持セグメントの各エッジを含む所定の
領域を撮影する画像取込手段と、該画像取込手段が取り
込んだ画像の中から前記保持セグメントのエッジ周辺領
域と前記既設セグメントのエッジ周辺領域を別々に限定
する領域限定手段と、該領域限定手段が限定した領域画
像を各エッジ周辺領域ごとに微分処理する微分処理手段
と、該微分処理手段によって形成された複数のラインの
中から前記保持セグメント及び前記既設セグメントのエ
ッジに対応する２つのラインを選択するエッジ選択手段
と、該エッジ選択手段が選択した２つのエッジラインの
位置及び傾きを演算するエッジ演算手段と、該エッジ演
算手段によって設定された２つのエッジラインの距離が
所定値となるように前記保持セグメントを移動するセグ
メント移動手段とを具えたことを特徴とするセグメント
位置決め装置。1. An erector device for holding a segment carried into a tunnel and positioning the segment at a predetermined assembly position with respect to an existing segment assembled in a ring shape on a wall surface of a tunnel. Image capturing means for capturing a predetermined area including each edge of the holding segment adjacent to the existing segment; and a peripheral area of the edge of the holding segment from an image captured by the image capturing means.
Area limiting means for separately limiting an area and an edge peripheral area of the existing segment ; differential processing means for differentiating the area image limited by the area limiting means for each edge peripheral area; and differential processing means. Edge selecting means for selecting two lines corresponding to the edges of the holding segment and the existing segment from the plurality of lines, and an edge calculation for calculating the position and inclination of the two edge lines selected by the edge selecting means And a segment moving means for moving the holding segment such that a distance between two edge lines set by the edge calculating means becomes a predetermined value.
において、前記領域限定手段は、取込画像に対して２値
化処理を施すことを特徴とするセグメント位置決め装
置。2. The segment positioning apparatus according to claim 1, wherein said area limiting means performs a binarization process on the captured image.
において、前記微分処理手段及び前記エッジ選択手段及
び前記エッジ演算手段は、前記保持セグメントのエッジ
周辺領域の処理と、前記既設セグメントのエッジ周辺領
域の処理を並行して行うことを特徴とするセグメント位
置決め装置。3. A segment positioning device according to claim 1, pre-Symbol differential processing means and the edge selection means and said edge calculating means, an edge of the holding segments
Peripheral area processing and edge peripheral area of the existing segment
A segment positioning device characterized in that processing of areas is performed in parallel .
において、取込画像に対して間引処理を施す間引処理手
段を設けたことを特徴とするセグメント位置決め装置。4. The segment positioning apparatus according to claim 1, further comprising a thinning processing means for performing a thinning process on the captured image.
た既設のセグメントに対して、トンネル内に搬入された
セグメントを保持して所定の組付位置に移動するとき、
既設セグメントと該既設セグメントに近接する保持セグ
メントの各エッジを含む所定の領域の画像を撮影し、該
取込画像の中から前記保持セグメントのエッジ周辺領域
と前記既設セグメントのエッジ周辺領域を別々に限定
し、領域画像を各エッジ周辺領域ごとに微分処理して保
持セグメント及び前記既設セグメントのエッジに対応す
る２つのラインを選択し、該２つのエッジラインの位置
及び傾きを演算し、該設定された２つのエッジラインの
距離が所定値となるように前記保持セグメントを移動し
て位置決めすることを特徴とするセグメント位置決め方
法。5. When an existing segment assembled in a ring shape on a wall of a tunnel is moved to a predetermined assembly position while holding a segment carried into the tunnel,
An image of a predetermined area including the existing segment and each edge of the holding segment adjacent to the existing segment is taken, and an edge peripheral area of the holding segment is selected from the captured image.
And an edge peripheral region of the existing segment are separately defined, and a region image is differentiated for each edge peripheral region to select a holding segment and two lines corresponding to the edge of the existing segment, and the two edge lines And calculating the position and inclination of the holding segment so that the distance between the two set edge lines becomes a predetermined value.
を前進させる推進ジャッキと、前記掘削機本体の前部に
回転自在に装着されたカッタヘッドと、該カッタヘッド
を駆動回転するカッタヘッド駆動手段と、トンネル内に
搬入されたセグメントを保持して姿勢調整しながら既設
セグメントに対して組み付けるエレクタ装置と、前記既
設セグメント及び該既設セグメントに近接する保持セグ
メントの各エッジを含む所定の領域を撮影する画像取込
手段と、該画像取込手段が取り込んだ画像の中から前記
保持セグメントのエッジ周辺領域と前記既設セグメント
のエッジ周辺領域を別々に限定する領域限定手段と、該
領域限定手段が限定した領域画像を各エッジ周辺領域ご
とに微分処理する微分処理手段と、該微分処理手段によ
って形成された複数のラインの中から前記保持セグメン
ト及び前記既設セグメントのエッジに対応する２つのラ
インを選択するエッジ選択手段と、該エッジ選択手段が
選択した２つのエッジラインの位置及び傾きを演算する
エッジ演算手段と、該エッジ演算手段によって設定され
た２つのエッジラインの距離が所定値となるように前記
エレクタ装置を駆動制御する駆動制御手段と、前記カッ
タヘッドの掘削によって発生した掘削土砂を外部に排出
する排土手段とを具えたことを特徴とするトンネル掘削
機。6. An excavator body having a tubular shape, a propulsion jack for advancing the excavator body, a cutter head rotatably mounted on a front portion of the excavator body, and driving and rotating the cutter head. Cutter head driving means, an erector device for holding the segment carried into the tunnel and assembling it with the existing segment while adjusting the posture, and a predetermined including the existing segment and each edge of the holding segment adjacent to the existing segment. an image capturing means for capturing a region, said from the captured image is the image capturing means
Edge area around holding segment and existing segment
Area limiting means for separately limiting the edge peripheral area of the image, and the area image defined by the area limiting means is divided into each edge peripheral area.
A differential processing unit for differential processing bets, the edge selection means, the edge selection for selecting two lines corresponding to the retaining segments and the edge of the existing segment from among a plurality of lines formed by the fine fraction processing means Edge calculating means for calculating the position and inclination of the two edge lines selected by the means; and drive control for driving and controlling the erector device such that the distance between the two edge lines set by the edge calculating means is a predetermined value. A tunneling excavator comprising: means for discharging excavated earth and sand generated by excavating the cutter head.
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