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JP2022118591A - Cutting Edge Boundary Judgment System and Program - Google Patents

Cutting Edge Boundary Judgment System and Program Download PDF

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JP2022118591A
JP2022118591A JP2021015210A JP2021015210A JP2022118591A JP 2022118591 A JP2022118591 A JP 2022118591A JP 2021015210 A JP2021015210 A JP 2021015210A JP 2021015210 A JP2021015210 A JP 2021015210A JP 2022118591 A JP2022118591 A JP 2022118591A
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Abstract

【課題】低コストで定量的に刃口境界部を判定する刃口境界部判定システム及びプログラムを提供する。【解決手段】刃口境界部判定システムは、ニューマチックケーソンの下端部に設けられた刃口部と作業室内の堀り残し土との境界である刃口境界部を判定する刃口境界部判定システムにおいて、前記作業室内にあるセンサの位置から、前記刃口境界部を含める対象物までの距離情報を示す点群データを取得する取得手段と、前記取得手段により取得された点群データから、互いに隣接する2以上の点群データの距離情報の差分値を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された差分値が基準値以上を示す互いに隣接する2以上の前記点群データの組み合わせからなるエッジ点群データを抽出する抽出部と、前記抽出部により抽出したエッジ点群データに基づいて、前記刃口境界部を判定する第1判定手段とを備えることを特徴とする。【選択図】図5The present invention provides a blade edge boundary determination system and program that quantitatively determines a blade edge boundary at low cost. [Solution] The cutting edge boundary determination system determines the cutting edge boundary, which is the boundary between the cutting edge provided at the lower end of a pneumatic caisson and the remaining soil in the work chamber. In the system, an acquisition means for acquiring point cloud data indicating distance information from the position of the sensor in the work chamber to the target object including the blade edge boundary, and from the point cloud data acquired by the acquisition means, From a combination of a detection means for detecting a difference value of distance information between two or more mutually adjacent point cloud data, and two or more mutually adjacent point cloud data in which the difference value detected by the detection means is greater than or equal to a reference value. The present invention is characterized by comprising: an extraction section that extracts edge point group data, and a first determination section that determines the edge boundary portion based on the edge point group data extracted by the extraction section. [Selection diagram] Figure 5

Description

本発明は、刃口部を下端部に備えたニューマチックケーソンにおける作業室内の前記刃口部と前記刃口部周辺の堀り残し土との境界である刃口境界部を判定する刃口境界部判定システム及びプログラムに関する。 The present invention is a pneumatic caisson having a cutting edge at its lower end, and a cutting edge boundary for determining a cutting edge boundary that is a boundary between the cutting edge in a working chamber and unexcavated soil around the cutting edge. It relates to a part determination system and a program.

橋梁や建物の基礎、シールドトンネルの発進立坑などの地下構造物を構築する工法として、ニューマチックケーソン工法が知られている。ニューマチックケーソン工法は、ケーソンの本体下部に作業室を設け、その中に圧縮空気を送って高気圧状態にし、掘削作業が行なわれている。この高気圧作業室は、高気圧状態であるため、作業者が立ち入ることができる時間が制限されている。このためニューマチックケーソン工法において、水中や高気圧下の工事においては、作業効率の向上や作業環境の安全性の観点から、地上からの遠隔操作によって施工を行なう無人化施工が採用されている。また、このような無人化施工では、高気圧作業室内に設けられた監視カメラによって撮影された高気圧作業室内の作業状況の画像を、高気圧作業室から離れた陸上の安全な遠隔作業室に設置されたモニタに表示し、オペレータがこの画面を見ながら掘削機等の作業機械を遠隔操作し、施工を行なっている。 A pneumatic caisson construction method is known as a construction method for constructing underground structures such as the foundations of bridges and buildings, and starting shafts for shield tunnels. In the pneumatic caisson construction method, a work chamber is provided at the bottom of the main body of the caisson, and compressed air is sent into it to create a high pressure state, and excavation work is performed. Since the hyperbaric work chamber is in a hyperbaric state, the time during which workers can enter is limited. For this reason, in the pneumatic caisson construction method, unmanned construction that performs construction by remote control from the ground is adopted from the viewpoint of improving work efficiency and safety of the work environment in underwater or high pressure construction. In addition, in such unmanned construction, the image of the work situation in the high-pressure work room taken by the surveillance camera installed in the high-pressure work room is installed in a safe remote work room on land away from the high-pressure work room. The information is displayed on a monitor, and an operator remotely operates a work machine such as an excavator while viewing this screen to carry out construction work.

また、ニューマチックケーソン工法は、有底筒状に形成され筒底の下部に地盤掘削用の作業室を備えたニューマチックケーソンを地盤上に配置し、このケーソンの周壁内側の地盤及び周壁下端の刃口部の下方地盤を掘削しつつ、その自重により又は荷重を加える等して、ケーソンを所定の深さまで徐々に沈下させて設置し、地盤中に基礎や地下構造物等を構築する工法である。この種の工法におけるケーソンの沈設方法では、ケーソンを沈下させる力である沈下力とこの沈下力に抵抗する力である地盤等からの沈下抵抗力とがバランスしている状態では、ケーソンは沈下することなく静止している。この沈下抵抗力は、主に、ケーソンの周壁の外面に作用する周面摩擦力と、ケーソンの刃口部の内周面に作用する地盤からの反力とからなる。詳しくは、刃口部の内周面は刃口部先端から上方に向かうほどケーソンの中心軸側に近づくように傾斜したテーパー状に形成されており、この傾斜した内周面に接する地盤である堀り残し土からの反力が作用している。そして、ケーソンの沈設方法では、例えば、ケーソンがその刃口部を地盤内に貫入させて静止した状態で、刃口部の内周面の下方地盤の一部をケーソンの内側から掘削することにより、ケーソンに作用する地盤からの反力を適度に低減させる。その結果、沈下抵抗力が沈下力より低くなり、ケーソンが沈下し始める。このことから、この種のケーソンの沈設方法において、ケーソンの刃口部に接する堀り残し土の形状を把握することは、ケーソン沈下の施工管理上重要な事項である。 In addition, in the pneumatic caisson construction method, a pneumatic caisson formed in a cylindrical shape with a bottom and equipped with a working chamber for excavating the ground at the bottom of the cylinder is placed on the ground, and the ground inside the peripheral wall of this caisson and the lower end of the peripheral wall A construction method in which the ground below the cutting edge is excavated, and the caisson is gradually lowered to a predetermined depth by its own weight or by applying a load, etc., and foundations and underground structures are constructed in the ground. be. In this type of caisson subsidence method, the caisson subsides when there is a balance between the subsidence force, which is the force that causes the caisson to subside, and the subsidence resistance force from the ground, etc., which is the force that resists this subsidence force. standing still without This subsidence resistance force mainly consists of the peripheral frictional force acting on the outer surface of the caisson peripheral wall and the reaction force from the ground acting on the inner peripheral surface of the cutting edge of the caisson. Specifically, the inner peripheral surface of the cutting edge portion is formed in a tapered shape that is inclined so as to approach the central axis side of the caisson as it goes upward from the tip of the cutting edge portion, and the ground is in contact with this inclined inner peripheral surface. A reaction force from the undrilled soil is acting. Then, in the method of sinking the caisson, for example, while the caisson is standing still with its cutting edge penetrating into the ground, a part of the ground below the inner peripheral surface of the cutting edge is excavated from the inside of the caisson. , to moderately reduce the reaction force from the ground acting on the caisson. As a result, the squat resistance becomes lower than the squat force and the caisson begins to sink. For this reason, in this type of caisson subsidence method, it is important to grasp the shape of the unexcavated soil in contact with the cutting edge of the caisson in terms of construction management of caisson subsidence.

また、ケーソンの刃口部に接する堀り残し土の形状を把握するための情報として、刃口部の内周面における露出領域と作業室内の堀り残し土との境界である刃口境界部を判定する刃口部境界判定装置、及び、これを利用したケーソン沈設方法が開示されている(例えば、特許文献1参照)。 In addition, as information for grasping the shape of the uncut soil in contact with the cutting edge of the caisson, the cutting edge boundary, which is the boundary between the exposed area on the inner peripheral surface of the cutting edge and the uncut soil in the work chamber and a caisson sinking method using the device are disclosed (see, for example, Patent Document 1).

特許文献1の開示技術によれば、刃口境界部の画像の画素毎に所定の波長帯域における光の強度分布に基づいて、反射光についての強度分布のモデルデータを用いて刃口境界部が判定される。これにより、ケーソンの沈設の際に、刃口境界部を判定した判定結果の情報を常時取得できるため、判定結果の情報により、刃口部の地盤への貫入状況をリアルタイムに把握することができ、ひいては、ケーソン沈下の施工管理をより確実且つ安全に行うことができる。 According to the technology disclosed in Patent Document 1, the blade edge boundary is determined using model data of the intensity distribution of reflected light based on the light intensity distribution in a predetermined wavelength band for each pixel of the image of the blade edge boundary. be judged. As a result, when the caisson is laid down, it is possible to constantly acquire information about the judgment results of the cutting edge boundary. In addition, construction management of caisson subsidence can be performed more reliably and safely.

特開2019-218740号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2019-218740

ここで、特許文献1では、刃口境界部の判定のために、予め刃口部の内周面からの反射光についての強度分布のモデルデータを予め生成しておく必要がある。この反射光についての強度分布は、ケーソンの作業室内の状況、特に刃口境界部付近での地盤の形状や、土砂の量によって多様に変化するため、モデルデータを用いて、刃口境界部を判定する場合、モデルデータの生成のために大量のデータが必要となる。そのため、モデルデータの生成に多大なコストと時間を要することが懸念される。このため、予め生成されたモデルデータを必要とせず、低コストで定量的に刃口境界部を判定する方法が必要となる。 Here, in Patent Document 1, it is necessary to generate in advance model data of the intensity distribution of light reflected from the inner peripheral surface of the cutting edge portion in order to determine the cutting edge boundary portion. The intensity distribution of this reflected light varies depending on the conditions inside the caisson work room, especially the shape of the ground near the edge of the cutting edge and the amount of sediment. For determination, a large amount of data is required to generate model data. Therefore, there is concern that generation of model data will require a great deal of cost and time. Therefore, there is a need for a low-cost, quantitative method for determining the cutting edge boundary without requiring model data generated in advance.

そこで本発明は、上述した問題に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、低コストで定量的に刃口境界部を判定する刃口境界部判定システム及びプログラムを提供することにある。 Accordingly, the present invention has been devised in view of the above problems, and its object is to provide a cutting edge boundary determination system and a program for quantitatively determining the cutting edge boundary at low cost. That's what it is.

第1発明に係る刃口境界部判定システムは、ニューマチックケーソンの下端部に設けられた刃口部と作業室内の堀り残し土との境界である刃口境界部を判定する刃口境界部判定システムにおいて、前記作業室内にあるセンサの位置から、前記刃口境界部を含む対象物までの距離情報を示す点群データを取得する取得手段と、前記取得手段により取得された点群データから、互いに隣接する2以上の点群データの距離情報の差分値を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された差分値が基準値以上を示す互いに隣接する2以上の前記点群データの組み合わせからなるエッジ点群データを抽出する抽出手段と、前記抽出手段により抽出したエッジ点群データに基づいて、前記刃口境界部を判定する第1判定手段とを備えることを特徴とする。 A cutting edge boundary portion determination system according to a first aspect of the present invention determines a cutting edge boundary portion that is a boundary between a cutting edge portion provided at the lower end of a pneumatic caisson and undigged soil in a work chamber. In the determination system, an acquisition means for acquiring point cloud data indicating distance information from the position of the sensor in the work chamber to an object including the cutting edge boundary, and from the point cloud data acquired by the acquisition means a detection means for detecting a difference value of distance information of two or more mutually adjacent point cloud data; and a combination of the two or more mutually adjacent point cloud data indicating that the difference value detected by the detection means is equal to or greater than a reference value. and a first determination means for determining the cutting edge boundary portion based on the edge point cloud data extracted by the extraction means.

第2発明に係る刃口境界部判定システムは、ニューマチックケーソンの下端部に設けられた刃口部と作業室内の堀り残し土との境界である刃口境界部を判定する刃口境界部判定システムにおいて、前記作業室内にあるセンサの位置から前記刃口境界部を含む対象物までの距離情報を示す点群データを取得する取得手段と、前記取得手段により取得された点群データを3次元空間上の座標データに座標変換する変換手段と、前記変換手段により座標変換された座標データから、前記3次元空間上の2次元平面上に含まれる2以上の平面座標データを抽出する抽出手段と、前記抽出手段により抽出された平面座標データからなる近似直線と、前記平面座標データとの距離の誤差を算出し、前記誤差が基準値以上となる前記平面座標データに基づいて、前記刃口境界部を判定する第2判定手段とを備えることを特徴とする。 A cutting edge boundary portion determination system according to a second aspect of the present invention determines a cutting edge boundary portion that is a boundary between a cutting edge portion provided at the lower end of a pneumatic caisson and undigged soil in a work chamber. In the determination system, an acquisition means for acquiring point cloud data indicating distance information from the position of the sensor in the work chamber to an object including the cutting edge boundary, and the point cloud data acquired by the acquisition means are collected into three transforming means for transforming coordinates into coordinate data in a dimensional space; and extracting means for extracting two or more plane coordinate data included on a two-dimensional plane in the three-dimensional space from the coordinate data transformed by the transforming means. and calculating the error of the distance between the approximate straight line made up of the plane coordinate data extracted by the extracting means and the plane coordinate data, and based on the plane coordinate data in which the error is equal to or greater than a reference value, the cutting edge and a second determination means for determining the boundary.

第3発明に係る刃口境界部判定システムは、ニューマチックケーソンの下端部に設けられた刃口部と作業室内の堀り残し土との境界である刃口境界部を判定する刃口境界部判定システムにおいて、前記作業室内にあるセンサの位置から前記刃口境界部を含む対象物までの距離情報を示す点群データを取得する取得手段と、前記取得手段により取得された点群データを3次元空間上の座標データに座標変換する変換手段と、前記変換手段により座標変換された座標データから、前記3次元空間上の前記刃口部を示す2以上の前記座標データを含む2次元平面上の平面座標データを抽出する抽出手段と、前記抽出手段により抽出された平面座標データと、前記刃口部を示す2以上の前記平面座標データを含む直線との距離の誤差を算出し、前記誤差が基準値以上となる座標データに基づいて、前記刃口境界部を判定する第3判定手段とを備えることを特徴とする。 A cutting edge boundary portion determination system according to a third aspect of the present invention determines a cutting edge boundary portion that is a boundary between a cutting edge portion provided at the lower end of a pneumatic caisson and undigged soil in a work chamber. In the determination system, an acquisition means for acquiring point cloud data indicating distance information from the position of the sensor in the work chamber to an object including the cutting edge boundary, and the point cloud data acquired by the acquisition means are collected into three a transforming means for transforming coordinates into coordinate data in a dimensional space; and a two-dimensional plane including two or more pieces of coordinate data indicating the cutting edge portion in the three-dimensional space from the coordinate data transformed by the transforming means. an extracting means for extracting the plane coordinate data of, and the plane coordinate data extracted by the extracting means and a straight line containing two or more of the plane coordinate data representing the cutting edge portion; and third determining means for determining the cutting edge boundary portion based on coordinate data in which is equal to or greater than a reference value.

第4発明に係る刃口境界部判定システムは、ニューマチックケーソンの下端部に設けられた刃口部と作業室内の堀り残し土との境界である刃口境界部を判定する刃口境界部判定システムにおいて、前記作業室内にあるセンサの位置から前記刃口境界部を含む対象物までの距離情報を示す点群データを取得する取得手段と、前記取得手段により取得された点群データを3次元空間上の座標データに座標変換する変換手段と、前記変換手段により座標変換された座標データから、前記3次元空間上の前記距離情報を示す方向と垂直な2次元平面上に含まれる平面座標データを抽出する抽出手段と、前記抽出手段により抽出された平面座標データが前記2次元平面上の1直線に全て含まれるときの平面座標データに基づいて、前記刃口境界部を判定する第4判定手段とを備えることを特徴とする。 A cutting edge boundary portion determination system according to a fourth aspect of the present invention determines a cutting edge boundary portion that is a boundary between a cutting edge portion provided at the lower end of a pneumatic caisson and undigged soil in a work chamber. In the determination system, an acquisition means for acquiring point cloud data indicating distance information from the position of the sensor in the work chamber to an object including the cutting edge boundary, and the point cloud data acquired by the acquisition means are collected into three plane coordinates included on a two-dimensional plane perpendicular to the direction indicating the distance information in the three-dimensional space from the coordinate data transformed by the transforming means for coordinate transformation into coordinate data in a dimensional space; (4) Determining the cutting edge boundary portion based on extraction means for extracting data and the plane coordinate data when all the plane coordinate data extracted by the extraction means are included in one straight line on the two-dimensional plane and determination means.

第5発明に係る刃口境界部判定システムは、ニューマチックケーソンの下端部に設けられた刃口部と作業室内の堀り残し土との境界である刃口境界部を判定する刃口境界部判定システムにおいて、前記作業室内にあるセンサの位置から前記刃口境界部を含む対象物までの距離情報を示す点群データを取得する取得手段と、前記取得手段により取得された点群データを3次元空間上の座標データに座標変換する変換手段と、前記ニューマチックケーソンの設計情報に基づいて取得された前記3次元空間上の前記刃口部の内周面を示す方程式を満たす座標の集合からなる数学モデルと、前記変換手段により座標変換された座標データとの位置関係に基づいて、前記刃口境界部を判定する第5判定手段とを備えることを特徴とする。 A cutting edge boundary portion determination system according to a fifth aspect of the present invention determines a cutting edge boundary portion that is a boundary between a cutting edge portion provided at the lower end of a pneumatic caisson and undigged soil in a work chamber. In the determination system, an acquisition means for acquiring point cloud data indicating distance information from the position of the sensor in the work chamber to an object including the cutting edge boundary, and the point cloud data acquired by the acquisition means are collected into three From a transforming means for transforming coordinates into coordinate data in a dimensional space, and a set of coordinates satisfying an equation indicating the inner peripheral surface of the cutting edge in the three-dimensional space acquired based on the design information of the pneumatic caisson and fifth determination means for determining the cutting edge boundary portion based on the positional relationship between the mathematical model and the coordinate data coordinate-transformed by the transformation means.

第6発明に係る刃口境界部判定システムは、ニューマチックケーソンの下端部に設けられた刃口部と作業室内の堀り残し土との境界である刃口境界部を判定する刃口境界部判定システムにおいて、前記作業室内にあるセンサの位置から前記刃口境界部を含む対象物までの距離情報を示す点群データを取得すると共に、前記各点群データと対応する画素で構成される対象物の画像を撮像する取得手段と、前記取得手段により撮像された画像から、前記刃口部の輝度に応じた画素を抽出し、抽出した前記画素に対応する前記点群データをさらに抽出する色抽出手段と、前記色抽出手段により抽出された点群データに基づいて、前記刃口境界部を判定する第4判定手段とを備えることを特徴とする。 A cutting edge boundary portion determination system according to a sixth aspect of the present invention determines a cutting edge boundary portion that is a boundary between a cutting edge portion provided at the lower end of a pneumatic caisson and undigged soil in a work chamber. In the determination system, point cloud data indicating distance information from the position of the sensor in the work chamber to the object including the cutting edge boundary is acquired, and an object composed of pixels corresponding to each point cloud data is obtained. acquisition means for capturing an image of an object; pixels corresponding to the luminance of the cutting edge portion are extracted from the image captured by the acquisition means; and the point cloud data corresponding to the extracted pixels are further extracted. It is characterized by comprising an extracting means and a fourth judging means for judging the cutting edge boundary portion based on the point cloud data extracted by the color extracting means.

第7発明に係る刃口境界部判定システムは、第1発明~第6発明の何れかにおいて、前記刃口境界部に基づいて、前記作業室内の堀り残し土の幅を演算する演算手段とをさらに備えることを特徴とする。 A cutting edge boundary portion determination system according to a seventh invention is a cutting edge boundary portion determination system according to any one of the first to sixth inventions, and calculating means for calculating a width of unexcavated soil in the work chamber based on the cutting edge boundary portion. is further provided.

第8発明に係る刃口境界部判定システムは、第1発明~第7発明の何れかにおいて、前記取得手段は、取得した点群データから、前記センサの位置と前記ニューマチックケーソンの設計情報とに基づいて、前記刃口境界部を示す点群データを含む刃口境界範囲点群データを取得することを特徴とする。 A cutting edge boundary portion determination system according to an eighth invention is characterized in that, in any one of the first invention to the seventh invention, the acquisition means acquires the position of the sensor and the design information of the pneumatic caisson from the acquired point cloud data. Based on, the edge boundary range point cloud data including the point cloud data indicating the edge boundary portion is obtained.

第9発明に係る刃口境界部判定プログラムは、ニューマチックケーソンの下端部に設けられた刃口部と作業室内の堀り残し土との境界である刃口境界部を判定する刃口境界部判定プログラムにおいて、前記作業室内にあるセンサの位置から、前記刃口境界部を含む対象物までの距離情報を示す点群データを取得する取得ステップと、前記取得ステップにより取得された点群データから、互いに隣接する2以上の点群データの距離情報の差分値を検出する検出ステップと、前記検出ステップにより検出された差分値が基準値以上を示す互いに隣接する2以上の前記点群データの組み合わせからなるエッジ点群データを抽出する抽出ステップと、前記抽出ステップにより抽出したエッジ点群データに基づいて、前記刃口境界部を判定する第1判定ステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする。 A cutting edge boundary portion determination program according to a ninth aspect of the present invention determines a cutting edge boundary portion that is a boundary between a cutting edge portion provided at the lower end of a pneumatic caisson and unexcavated soil in a work chamber. In the determination program, an acquisition step of acquiring point cloud data indicating distance information from the position of the sensor in the work chamber to an object including the cutting edge boundary, and from the point cloud data acquired by the acquisition step a detection step of detecting a difference value of distance information of two or more mutually adjacent point cloud data; and a combination of the two or more mutually adjacent point cloud data indicating that the difference value detected by the detection step is equal to or greater than a reference value. and a first determination step of determining the cutting edge boundary portion based on the edge point cloud data extracted by the extraction step. .

第10発明に係る刃口境界部判定プログラムは、ニューマチックケーソンの下端部に設けられた刃口部と作業室内の堀り残し土との境界である刃口境界部を判定する刃口境界部判定プログラムにおいて、前記作業室内にあるセンサの位置から前記刃口境界部を含む対象物までの距離情報を示す点群データを取得する取得ステップと、前記取得ステップにより取得された点群データを3次元空間上の座標データに座標変換する変換ステップと、前記変換ステップにより座標変換された座標データから、前記3次元空間上の2次元平面上に含まれる2以上の平面座標データを抽出する抽出ステップと、前記抽出ステップにより抽出された平面座標データからなる近似直線と、前記平面座標データとの距離の誤差を算出し、前記誤差が基準値以上となる前記平面座標データに基づいて、前記刃口境界部を判定する第2判定ステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする。 A cutting edge boundary portion determination program according to a tenth aspect of the present invention determines a cutting edge boundary portion that is a boundary between a cutting edge portion provided at the lower end of a pneumatic caisson and undigged soil in a work chamber. In the determination program, an acquisition step of acquiring point cloud data indicating distance information from the position of the sensor in the work chamber to an object including the cutting edge boundary portion; a transforming step of transforming coordinates into coordinate data on a dimensional space; and an extracting step of extracting two or more plane coordinate data included on a two-dimensional plane on the three-dimensional space from the coordinate data transformed by the transforming step. and calculating the error of the distance between the approximate straight line composed of the plane coordinate data extracted in the extraction step and the plane coordinate data, and calculating the plane coordinate data based on the plane coordinate data where the error is equal to or larger than a reference value, and a second determination step of determining the boundary portion.

第11発明に係る刃口境界部判定プログラムは、ニューマチックケーソンの下端部に設けられた刃口部と作業室内の堀り残し土との境界である刃口境界部を判定する刃口境界部判定プログラムにおいて、前記作業室内にあるセンサの位置から前記刃口境界部を含む対象物までの距離情報を示す点群データを取得する取得ステップと、前記取得ステップにより取得された点群データを3次元空間上の座標データに座標変換する変換ステップと、前記変換ステップにより座標変換された座標データから、前記3次元空間上の前記刃口部を示す2以上の前記座標データを含む2次元平面上の平面座標データを抽出する抽出ステップと、前記抽出ステップにより抽出された平面座標データと、前記刃口部を示す2以上の前記平面座標データを含む直線との距離の誤差を算出し、前記誤差が基準値以上となる座標データに基づいて、前記刃口境界部を判定する第3判定ステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする。 A cutting edge boundary portion determination program according to an eleventh aspect of the present invention determines a cutting edge boundary portion that is a boundary between a cutting edge portion provided at the lower end of a pneumatic caisson and unexcavated soil in a work chamber. In the determination program, an acquisition step of acquiring point cloud data indicating distance information from the position of the sensor in the work chamber to an object including the cutting edge boundary portion; a transformation step of transforming coordinates into coordinate data in a dimensional space; and a two-dimensional plane including two or more pieces of coordinate data representing the cutting edge portion in the three-dimensional space from the coordinate data transformed in the transformation step. an extracting step of extracting the plane coordinate data of; calculating the error of the distance between the plane coordinate data extracted by the extracting step and a straight line including two or more of the plane coordinate data indicating the cutting edge; and a third judgment step for judging the cutting edge boundary portion based on coordinate data in which is equal to or greater than a reference value.

第12発明に係る刃口境界部判定プログラムは、ニューマチックケーソンの下端部に設けられた刃口部と作業室内の堀り残し土との境界である刃口境界部を判定する刃口境界部判定プログラムにおいて、前記作業室内にあるセンサの位置から前記刃口境界部を含む対象物までの距離情報を示す点群データを取得する取得ステップと、前記取得ステップにより取得された点群データを3次元空間上の座標データに座標変換する変換ステップと、前記変換ステップにより座標変換された座標データから、前記3次元空間上の前記距離情報を示す方向と垂直な2次元平面上に含まれる平面座標データを抽出する抽出ステップと、前記抽出ステップにより抽出された平面座標データが前記2次元平面上の1直線に全て含まれるときの平面座標データに基づいて、前記刃口境界部を判定する第4判定ステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする。 A cutting edge boundary portion determination program according to a twelfth aspect of the present invention determines a cutting edge boundary portion that is a boundary between a cutting edge portion provided at the lower end of a pneumatic caisson and undigged soil in a work chamber. In the determination program, an acquisition step of acquiring point cloud data indicating distance information from the position of the sensor in the work chamber to an object including the cutting edge boundary portion; a transformation step of transforming coordinates into coordinate data in a dimensional space; and plane coordinates included on a two-dimensional plane perpendicular to the direction indicating the distance information in the three-dimensional space from the coordinate data transformed by the transformation step. an extraction step of extracting data; and a fourth determination of the cutting edge boundary portion based on the plane coordinate data when all of the plane coordinate data extracted by the extracting step are included in one straight line on the two-dimensional plane. and a determination step are executed by a computer.

第13発明に係る刃口境界部判定プログラムは、ニューマチックケーソンの下端部に設けられた刃口部と作業室内の堀り残し土との境界である刃口境界部を判定する刃口境界部判定プログラムにおいて、前記作業室内にあるセンサの位置から前記刃口境界部を含む対象物までの距離情報を示す点群データを取得する取得ステップと、前記取得ステップにより取得された点群データを3次元空間上の座標データに座標変換する変換ステップと、前記ニューマチックケーソンの設計情報に基づいて取得された前記3次元空間上の前記刃口部の内周面を示す方程式を満たす座標の集合からなる数学モデルと、前記変換ステップにより座標変換された座標データとの位置関係に基づいて、前記刃口境界部を判定する第5判定ステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする。 A cutting edge boundary portion determination program according to a thirteenth aspect of the present invention determines a cutting edge boundary portion that is a boundary between a cutting edge portion provided at the lower end of a pneumatic caisson and undigged soil in a work chamber. In the determination program, an acquisition step of acquiring point cloud data indicating distance information from the position of the sensor in the work chamber to an object including the cutting edge boundary portion; a transforming step of transforming coordinates into coordinate data in a dimensional space; and a fifth determination step of determining the cutting edge boundary portion based on the positional relationship between the mathematical model and the coordinate data coordinate-transformed in the transformation step.

第14発明に係る刃口境界部判定プログラムは、ニューマチックケーソンの下端部に設けられた刃口部と作業室内の堀り残し土との境界である刃口境界部を判定する刃口境界部判定プログラムにおいて、前記作業室内にあるセンサの位置から前記刃口境界部を含む対象物までの距離情報を示す点群データを取得すると共に、前記各点群データと対応する画素で構成される対象物の画像を撮像する取得ステップと、前記取得ステップにより撮像された画像から、前記刃口部の輝度に応じた画素を抽出し、抽出した前記画素に対応する前記点群データをさらに抽出する色抽出ステップと、前記色抽出ステップにより抽出された点群データに基づいて、前記刃口境界部を判定する第4判定ステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする。 A cutting edge boundary portion determination program according to a fourteenth aspect of the present invention determines a cutting edge boundary portion that is a boundary between a cutting edge portion provided at the lower end of a pneumatic caisson and undigged soil in a work chamber. In the determination program, point cloud data indicating distance information from the position of the sensor in the work chamber to an object including the cutting edge boundary is acquired, and an object composed of pixels corresponding to each point cloud data is acquired. an acquisition step of capturing an image of an object; extracting pixels according to the brightness of the cutting edge portion from the image captured by the acquisition step; and further extracting the point cloud data corresponding to the extracted pixels. A computer is caused to execute an extraction step and a fourth determination step of determining the cutting edge boundary portion based on the point cloud data extracted by the color extraction step.

第1発明によれば、本発明の刃口境界部判定システムは、距離情報の差分値が基準値以上を示す互いに隣接する2以上の点群データの組み合わせからなるエッジ点群データに基づいて、刃口境界部を判定する。これによって、モデルデータを用いることなく、刃口境界部を判定することが可能となり、低コストで定量的に刃口境界部を判定することができる。 According to the first aspect of the invention, the cutting edge boundary portion determination system of the present invention, based on edge point cloud data composed of a combination of two or more mutually adjacent point cloud data indicating that the difference value of distance information is equal to or greater than a reference value, Determine the cutting edge boundary. As a result, it is possible to determine the cutting edge boundary portion without using model data, and to quantitatively determine the cutting edge boundary portion at low cost.

第2発明によれば、本発明の刃口境界部判定システムは、抽出手段により抽出された平面座標データからなる近似直線と、平面座標データとの距離の誤差を算出し、誤差が基準値以上となる平面座標データに基づいて、刃口境界部を判定する。これによって、モデルデータを用いることなく、刃口境界部を判定することが可能となり、低コストで定量的に刃口境界部を判定することができる。 According to the second invention, the cutting edge boundary part determination system of the present invention calculates the error of the distance between the approximate straight line composed of the plane coordinate data extracted by the extracting means and the plane coordinate data, and the error is greater than or equal to the reference value. The cutting edge boundary is determined based on the plane coordinate data. As a result, it is possible to determine the cutting edge boundary portion without using model data, and to quantitatively determine the cutting edge boundary portion at low cost.

第3発明によれば、本発明の刃口境界部判定システムは、抽出手段により抽出された平面座標データと、刃口部を示す2以上の平面座標データを含む直線との距離の誤差を算出し、誤差が基準値以上となる座標データに基づいて、刃口境界部を判定する。これによって、モデルデータを用いることなく、刃口境界部を判定することが可能となり、低コストで定量的に刃口境界部を判定することができる。 According to the third aspect of the invention, the cutting edge boundary determination system of the present invention calculates an error in the distance between the plane coordinate data extracted by the extracting means and a straight line including two or more plane coordinate data representing the cutting edge. Then, based on the coordinate data whose error is equal to or greater than the reference value, the cutting edge boundary portion is determined. As a result, it is possible to determine the cutting edge boundary portion without using model data, and to quantitatively determine the cutting edge boundary portion at low cost.

第4発明によれば、本発明の刃口境界部判定システムは、抽出手段により抽出された平面座標データが2次元平面上の1直線に全て含まれるときの平面座標データに基づいて、刃口境界部を判定する。これによって、モデルデータを用いることなく、刃口境界部を判定することが可能となり、低コストで定量的に刃口境界部を判定することができる。 According to the fourth aspect of the invention, the cutting edge boundary determination system of the present invention determines the cutting edge based on the plane coordinate data when all the plane coordinate data extracted by the extracting means are included in one straight line on the two-dimensional plane. Determine boundaries. As a result, it is possible to determine the cutting edge boundary portion without using model data, and to quantitatively determine the cutting edge boundary portion at low cost.

第5発明によれば、本発明の刃口境界部判定システムは、ニューマチックケーソンの設計情報に基づいて取得された3次元空間上の刃口部の内周を示す方程式を満たす座標の集合からなる数学モデルと、変換手段により座標変換された座標データとの位置関係に基づいて、刃口境界部を判定する。これによって、取得が容易なモデルデータを用いて、刃口境界部を判定することが可能となり、低コストで定量的に刃口境界部を判定することができる。 According to the fifth invention, the cutting edge boundary portion determination system of the present invention is based on a set of coordinates satisfying an equation representing the inner circumference of the cutting edge portion in a three-dimensional space obtained based on the design information of the pneumatic caisson. The cutting edge boundary portion is determined based on the positional relationship between the mathematical model and the coordinate data coordinate-transformed by the transforming means. As a result, it is possible to determine the cutting edge boundary portion using model data that is easy to acquire, and to quantitatively determine the cutting edge boundary portion at low cost.

第6発明によれば、本発明の刃口境界部判定システムは、色抽出手段により抽出された点群データに基づいて、刃口境界部を判定する。これによって、モデルデータを用いることなく、刃口境界部を判定することが可能となり、低コストで定量的に刃口境界部を判定することができる。 According to the sixth invention, the cutting edge boundary portion determination system of the present invention determines the cutting edge boundary portion based on the point cloud data extracted by the color extraction means. As a result, it is possible to determine the cutting edge boundary portion without using model data, and to quantitatively determine the cutting edge boundary portion at low cost.

第7発明によれば、本発明の刃口境界部判定システムは、刃口境界部に基づいて、作業室内の堀り残し土の幅を演算する。これによって、モデルデータを用いることなく、刃口境界部を判定することが可能となり、低コストで定量的に刃口境界部を判定した上で、掘り残し土の幅を演算することが可能となる。このため、低コストで定量的に掘り残し土の幅を演算することで、ケーソンに係る沈下抵抗力を低コストで定量的に予測することができ、作業の効率化ができる。 According to the seventh invention, the cutting edge boundary portion determination system of the present invention calculates the width of unexcavated soil in the work chamber based on the cutting edge boundary portion. This makes it possible to determine the cutting edge boundary without using model data, making it possible to determine the cutting edge boundary quantitatively at low cost and then calculate the width of the unexcavated soil. Become. Therefore, by calculating the width of the unexcavated soil quantitatively at low cost, it is possible to predict the subsidence resistance of the caisson quantitatively at low cost, thereby improving work efficiency.

第8発明によれば、本発明の刃口境界部判定システムは、取得した点群データから、センサの位置とニューマチックケーソンの設計情報とに基づいて、刃口境界部を示す点群データを含む刃口境界範囲点群データを取得する。刃口境界部を判定するのに不要な点群データを取り除くことができ、刃口境界部の判定の高速化とさらなる低コスト化を実現することができる。 According to the eighth invention, the cutting edge boundary portion determination system of the present invention generates point cloud data indicating the cutting edge boundary portion based on the position of the sensor and the design information of the pneumatic caisson from the acquired point cloud data. Acquire the point cloud data of the cutting edge boundary range including It is possible to remove unnecessary point cloud data for judging the cutting edge boundary, and it is possible to speed up the judgment of the cutting edge boundary and further reduce the cost.

図1は、ニューマチックケーソン工法の主要設備を示す縦断面図である。FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing the main equipment of the pneumatic caisson construction method. 図2は、刃口部を示す縦断面図である。FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing the cutting edge. 図3は、本発明に係る作業機の一例である掘削機の側面図である。FIG. 3 is a side view of an excavator which is an example of the working machine according to the present invention. 図4は、掘削機における制御系統を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing the control system in the excavator. 図5は、本発明を適用した刃口境界部判定システムの第1実施形態の全体構成を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing the overall configuration of a first embodiment of a cutting edge boundary portion determination system to which the present invention is applied. 図6は、本発明を適用した刃口境界部判定システムの第1実施形態の動作についてのフローチャートである。FIG. 6 is a flow chart of the operation of the first embodiment of the cutting edge boundary determination system to which the present invention is applied. 図7は、刃口境界範囲点群データの抽出方法の一例を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an example of a method for extracting the edge boundary range point cloud data. 図8は、エッジ点群データの抽出方法の一例を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing an example of a method for extracting edge point cloud data. 図9は、本発明を適用した刃口境界部判定システムの第2実施形態の全体構成を示すブロック図である。FIG. 9 is a block diagram showing the overall configuration of a second embodiment of a cutting edge boundary determination system to which the present invention is applied. 図10は、本発明を適用した刃口境界部判定システムの第2実施形態の動作についてのフローチャートである。FIG. 10 is a flow chart of the operation of the second embodiment of the cutting edge boundary determination system to which the present invention is applied. 図11は、第2実施形態における平面座標データの抽出方法の一例を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing an example of a plane coordinate data extraction method according to the second embodiment. 図12は、平面座標データからなる近似直線の一例を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing an example of an approximate straight line made up of plane coordinate data. 図13は、本発明を適用した刃口境界部判定システムの第3実施形態の全体構成を示すブロック図である。FIG. 13 is a block diagram showing the overall configuration of a third embodiment of a cutting edge boundary determination system to which the present invention is applied. 図14は、本発明を適用した刃口境界部判定システムの第3実施形態の動作についてのフローチャートである。FIG. 14 is a flow chart of the operation of the third embodiment of the cutting edge boundary determination system to which the present invention is applied. 図15は、第3実施形態における平面座標データの抽出方法の一例を示す図である。FIG. 15 is a diagram showing an example of a plane coordinate data extraction method according to the third embodiment. 図16は、平面座標データを含む直線の一例を示す図である。FIG. 16 is a diagram showing an example of a straight line containing plane coordinate data. 図17は、本発明を適用した刃口境界部判定システムの第4実施形態の全体構成を示すブロック図である。FIG. 17 is a block diagram showing the overall configuration of a fourth embodiment of a cutting edge boundary determination system to which the present invention is applied. 図18は、本発明を適用した刃口境界部判定システムの第4実施形態の動作についてのフローチャートである。FIG. 18 is a flow chart of the operation of the fourth embodiment of the cutting edge boundary portion determination system to which the present invention is applied. 図19は、第4実施形態における平面座標データの抽出方法の一例を示す図である。FIG. 19 is a diagram showing an example of a plane coordinate data extraction method according to the fourth embodiment. 図20は、平面座標データが2次元平面上の1直線に全て含まれるときの平面座標データの一例を示す図である。FIG. 20 is a diagram showing an example of plane coordinate data when all of the plane coordinate data are included in one straight line on a two-dimensional plane. 図21は、本発明を適用した刃口境界部判定システムの第5実施形態の全体構成を示すブロック図である。FIG. 21 is a block diagram showing the overall configuration of a fifth embodiment of a cutting edge boundary determination system to which the present invention is applied. 図22は、本発明を適用した刃口境界部判定システムの第5実施形態の動作についてのフローチャートである。FIG. 22 is a flow chart of the operation of the cutting edge boundary determination system according to the fifth embodiment of the present invention. 図23は、数学モデルの一例を示す図である。FIG. 23 is a diagram showing an example of a mathematical model. 図24は、本発明を適用した刃口境界部判定システムの第6実施形態の全体構成を示すブロック図である。FIG. 24 is a block diagram showing the overall configuration of a sixth embodiment of a cutting edge boundary determination system to which the present invention is applied. 図25は、本発明を適用した刃口境界部判定システムの第6実施形態の動作についてのフローチャートである。FIG. 25 is a flow chart of the operation of the sixth embodiment of the cutting edge boundary portion determination system to which the present invention is applied. 図26は、色点群データの抽出方法の一例を示す図である。FIG. 26 is a diagram showing an example of a method for extracting color point cloud data.

図1は、本発明に係る作業機の一例である掘削機が用いられるニューマチックケーソン工法の主要設備の一例を示す図である。図1では、ケーソン1の構築途中の状態が示されている。詳しくは、ケーソン1のうちの大半が地盤G内に沈下して静止している状態が示されている。ニューマチックケーソン工法は、掘削設備E1、艤装設備E2、排土設備E3、送気設備E4及び予備・安全設備E5を用いて、鉄筋コンクリート製のケーソン1を地中に沈下させていくことにより、地下構造物を構築するように構成されている。 FIG. 1 is a diagram showing an example of main equipment of a pneumatic caisson construction method using an excavator, which is an example of a work machine according to the present invention. In FIG. 1 the caisson 1 is shown in the process of construction. Specifically, most of the caissons 1 are shown submerged in the ground G and standing still. The pneumatic caisson construction method uses excavation equipment E1, outfitting equipment E2, earth removal equipment E3, air supply equipment E4 and spare/safety equipment E5 to sink a reinforced concrete caisson 1 underground. configured to build structures.

掘削設備E1は、例えば、掘削機100(以下、ケーソンショベル100という)と、土砂自動積込装置11と、地上遠隔操作室13とを備える。ケーソンショベル100は、ケーソン1の底部に設けられた刃口部7の内側に設けられる作業室2内に設置される。土砂自動積込装置11は、ケーソンショベル100により掘削された土砂を円筒状のアースバケット31に積み込む。地上遠隔操作室13は、ケーソンショベル100の作動を地上から遠隔操作する遠隔操作装置12を備える。 The excavation equipment E1 includes, for example, an excavator 100 (hereinafter referred to as a caisson excavator 100), an automatic earth and sand loading device 11, and a remote control room 13 on the ground. A caisson shovel 100 is installed in a work chamber 2 provided inside a cutting edge 7 provided at the bottom of the caisson 1 . The automatic earth and sand loading device 11 loads earth and sand excavated by the caisson shovel 100 into a cylindrical earth bucket 31 . The ground remote control room 13 includes a remote control device 12 for remotely controlling the operation of the caisson excavator 100 from the ground.

艤装設備E2は、例えば、マンシャフト21と、マンロック22(エアロック)と、マテリアルシャフト23と、マテリアルロック24(エアロック)とを備える。マンシャフト21は、作業者が作業室2へ出入りするために地上と作業室2とを繋ぐ円筒状の通路であり、例えば、螺旋階段25が設けられている。マンロック22は、マンシャフト21に設けられ地上の大気圧と作業室2内の圧力差を調節する二重扉構造の気密扉である。マテリアルシャフト23は、土砂自動積込装置11により土砂が積み込まれたアースバケット31を地上に運び出すために地上と作業室2とを繋ぐ円筒状の通路である。マテリアルロック24は、マテリアルシャフト23と、材料等を搬出入するためのマテリアルシャフト23に設けられた地上の大気圧と作業室2内の圧力差を調節する二重扉構造の気密扉である。マンロック22およびマテリアルロック24は、作業室2内の気圧が変化することを抑えて作業者やアースバケット31を作業室2へ出入りさせることが可能になるように構成されている。 The outfitting facility E2 includes, for example, a man shaft 21, a man lock 22 (air lock), a material shaft 23, and a material lock 24 (air lock). The man shaft 21 is a cylindrical passage that connects the work room 2 with the ground for the worker to enter and exit the work room 2, and is provided with a spiral staircase 25, for example. The manlock 22 is an airtight door with a double-door structure that is provided on the manshaft 21 and adjusts the pressure difference between the atmospheric pressure on the ground and the inside of the working chamber 2 . The material shaft 23 is a cylindrical passage that connects the work room 2 with the ground for carrying the earth bucket 31 loaded with the soil by the automatic soil loading device 11 to the ground. The material lock 24 is an airtight door with a double door structure that is provided on the material shaft 23 and the material shaft 23 for carrying in and out materials and adjusts the pressure difference between the atmospheric pressure on the ground and the pressure inside the work chamber 2 . The man lock 22 and the material lock 24 are configured to prevent changes in the atmospheric pressure in the work chamber 2 and allow the worker and the earth bucket 31 to enter and leave the work chamber 2 .

排土設備E3は、例えば、アースバケット31と、キャリア装置32と、土砂ホッパー33とを備える。アースバケット31は、ケーソンショベル100により掘削された土砂が積み込まれる有底円筒状の筒容器である。キャリア装置32は、アースバケット31を、マテリアルシャフト23を介して地上まで引き上げて運び出す装置である。土砂ホッパー33は、アースバケット31及びキャリア装置32により地上に運び出された土砂を一時的に貯めておく設備である。 The earth removal facility E3 includes, for example, an earth bucket 31, a carrier device 32, and an earth and sand hopper 33. The earth bucket 31 is a bottomed cylindrical container into which earth and sand excavated by the caisson shovel 100 are loaded. The carrier device 32 is a device that pulls up the earth bucket 31 to the ground via the material shaft 23 and carries it out. The earth and sand hopper 33 is equipment for temporarily storing the earth and sand carried out to the ground by the earth bucket 31 and the carrier device 32 .

送気設備E4は、例えば、空気圧縮機42と、空気清浄装置43と、送気圧力調整装置44と、自動減圧装置45とを備える。空気圧縮機42は、送気管41及びケーソン1に形成された送気路3を介して作業室2内に圧縮空気を送る装置である。空気清浄装置43は、空気圧縮機42により送り込む圧縮空気を浄化する装置である。送気圧力調整装置44は、作業室2内の気圧が地下水圧と等しくなるように空気圧縮機42から作業室2内へ送る圧縮空気の量(圧力)を調整する装置である。自動減圧装置45は、マンロック22内の気圧を減圧する装置である。 The air supply facility E4 includes, for example, an air compressor 42, an air cleaning device 43, an air supply pressure adjustment device 44, and an automatic pressure reducing device 45. The air compressor 42 is a device that sends compressed air into the work chamber 2 via the air pipe 41 and the air supply path 3 formed in the caisson 1 . The air purifier 43 is a device that purifies the compressed air sent by the air compressor 42 . The air supply pressure adjusting device 44 is a device that adjusts the amount (pressure) of compressed air sent from the air compressor 42 into the working chamber 2 so that the atmospheric pressure in the working chamber 2 becomes equal to the underground water pressure. The automatic pressure reducing device 45 is a device for reducing the pressure inside the manlock 22 .

予備・安全設備E5は、例えば、非常用空気圧縮機51と、ホスピタルロック53とを備える。非常用空気圧縮機51は、空気圧縮機42の故障又は点検などの時に空気圧縮機42に代わって作業室2内に圧縮空気を送ることが可能な装置である。ホスピタルロック53は、作業室2内で作業を行った作業者が入り、当該作業者の身体を徐々に大気圧に慣らしていくための減圧室である。 The standby/safety equipment E5 includes an emergency air compressor 51 and a hospital lock 53, for example. The emergency air compressor 51 is a device capable of sending compressed air into the working chamber 2 instead of the air compressor 42 when the air compressor 42 fails or is inspected. The hospital lock 53 is a decompression chamber into which a worker who has worked in the work chamber 2 enters and gradually adjusts the body of the worker to the atmospheric pressure.

次に、本発明における刃口部7について、図2を用いて説明する。刃口部7は、ケーソン1の下端部の備えられるものである。刃口部7は、図2に示すように、ケーソン沈下時に地盤8に貫入する部位であり、概ね円筒状に形成されている。刃口部7の内周面71は、刃口部先端72から上方に向かうほどケーソン1の中心側に近づくように傾斜したテーパー状に形成されている。詳しくは、刃口部7の最下端部における内周面71の傾斜角は、その上側の内周面71における上述した傾斜角よりも大きくなるように設定されている。 Next, the cutting edge portion 7 according to the present invention will be described with reference to FIG. A cutting edge 7 is provided at the lower end of the caisson 1 . As shown in FIG. 2, the cutting edge 7 is a part that penetrates into the ground 8 when the caisson subsides, and is formed in a generally cylindrical shape. An inner peripheral surface 71 of the cutting edge portion 7 is tapered so as to approach the center side of the caisson 1 as it goes upward from the tip end 72 of the cutting edge portion. Specifically, the inclination angle of the inner peripheral surface 71 at the lowermost end of the cutting edge portion 7 is set to be larger than the above-described inclination angle of the upper inner peripheral surface 71 .

ここで、ケーソン沈設施工の際に、刃口部7は、図2に示すように、掘り残し土80に貫入する。掘り残し土80は、刃口部7に掛かる地盤反力を弱めてケーソン1の沈降を制限する目的で刃口部7近傍に設ける土砂の堀り残しである。掘り残し土80が内周面71に達しているときには内周面71が地盤反力を受けるため、ケーソン1の沈降を抑えることができる。特に軟弱地盤においては、掘り残し土80を大きくすることにより刃口部7が受ける地盤反力を低減させることにより、ケーソン1の沈降を抑えることができる。また、刃口境界部70は、刃口部7の内周面71のうちの作業室2に露出している部分と内周面71のうちの掘り残し土80内に貫入している部分との境界である。刃口境界部70を判定することにより、掘り残し土幅81の算出が可能となる。 Here, at the time of caisson sinking construction, the cutting edge part 7 penetrates the undigged soil 80 as shown in FIG. The undigged soil 80 is leftover earth and sand provided in the vicinity of the cutting edge 7 for the purpose of weakening the ground reaction force applied to the cutting edge 7 and limiting the sedimentation of the caisson 1 . When the undigged soil 80 reaches the inner peripheral surface 71, the inner peripheral surface 71 receives ground reaction force, so that the sedimentation of the caisson 1 can be suppressed. In particular, on soft ground, settling of the caisson 1 can be suppressed by enlarging the undigged soil 80 to reduce ground reaction force applied to the cutting edge portion 7 . In addition, the cutting edge boundary portion 70 consists of a portion of the inner peripheral surface 71 of the cutting edge portion 7 that is exposed to the work chamber 2 and a portion of the inner peripheral surface 71 that penetrates into the undigged soil 80 . is the boundary of By judging the cutting edge boundary portion 70, the uncut soil width 81 can be calculated.

次に、本発明に係るケーソンショベル100について図3~図4を用いて説明する。ケーソンショベル100は、図3に示すように、例えば、走行体110と、ブーム130と、バケットアタッチメント150とを備える。走行体110は、作業室2の天井部に設けられた左右一対の走行レール4に取り付けられ、左右の走行レール4に懸下された状態で走行レール4に沿って走行移動する。ブーム130は、走行体110の旋回フレーム121に上下方向に揺動可能に枢結される。バケットアタッチメント150は、ブーム130の先端部に取り付けられる。 Next, the caisson excavator 100 according to the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4. FIG. The caisson excavator 100 includes, for example, a traveling body 110, a boom 130, and a bucket attachment 150, as shown in FIG. The traveling body 110 is attached to a pair of left and right traveling rails 4 provided on the ceiling of the working room 2 and travels along the traveling rails 4 while suspended from the left and right traveling rails 4 . The boom 130 is pivotally connected to the revolving frame 121 of the traveling body 110 so as to be vertically swingable. Bucket attachment 150 is attached to the tip of boom 130 .

走行体110は、走行フレーム111と、旋回フレーム121と、走行ローラ113とを備える。旋回フレーム121は、走行フレーム111の下面側に旋回自在に設けられる。走行ローラ113は、走行フレーム111の上面側前後に、設けられている前後左右の4個のローラである。走行体110は、前後左右の走行ローラ113を回転駆動させて左右の走行レール4に沿って走行移動するように構成されている。 The traveling body 110 includes a traveling frame 111 , a revolving frame 121 and traveling rollers 113 . The swivel frame 121 is rotatably provided on the lower surface side of the travel frame 111 . The running rollers 113 are four rollers arranged on the upper surface side of the running frame 111 . The traveling body 110 is configured to travel along the left and right traveling rails 4 by rotationally driving the front, rear, left, and right traveling rollers 113 .

ブーム130は、例えば、基端ブーム131と、先端ブーム132と、伸縮シリンダ133と、起伏シリンダ134とを備える。基端ブーム131は、旋回フレーム121に起伏自在又は上下方向に揺動自在に取り付けられる。先端ブーム132は、基端ブーム131に入れ子式に組み合わされ、構成される。伸縮シリンダ133は、基端ブーム131内に設けられている。起伏シリンダ134は、基端ブーム131の左右に2個設けられている。ブーム130は、伸縮シリンダ133を伸縮させると、基端ブーム131に対して先端ブーム132が長手方向に移動し、これによりブーム130が伸縮するように構成されている。2個の起伏シリンダ134の基端部は基端ブーム131の左右側部にそれぞれ回動自在に取り付けられている。 Boom 130 includes, for example, proximal boom 131 , distal boom 132 , telescopic cylinder 133 , and luffing cylinder 134 . The base end boom 131 is attached to the revolving frame 121 so that it can be raised and lowered or can swing vertically. The distal boom 132 is telescopically assembled with the proximal boom 131 . The telescopic cylinder 133 is provided inside the base end boom 131 . Two hoisting cylinders 134 are provided on the left and right sides of the base end boom 131 . The boom 130 is configured such that when the telescopic cylinder 133 is extended and retracted, the distal end boom 132 moves in the longitudinal direction with respect to the proximal end boom 131 , thereby extending and retracting the boom 130 . The base ends of the two hoisting cylinders 134 are rotatably attached to the left and right sides of the base end boom 131, respectively.

バケットアタッチメント150は、ベース部材151と、バケット152と、バケットシリンダ153とを備える。ベース部材151は、先端ブーム132に取り付けられる。バケット152は、ベース部材151の先端部に上下揺動自在に取り付けられる。バケットシリンダ153は、ベース部材151に対してバケット152を上下揺動させるように構成される。 Bucket attachment 150 includes base member 151 , bucket 152 , and bucket cylinder 153 . Base member 151 is attached to tip boom 132 . The bucket 152 is attached to the tip of the base member 151 so as to be vertically swingable. The bucket cylinder 153 is configured to vertically swing the bucket 152 with respect to the base member 151 .

コントロールユニット165は、図4に示すように、メインコントローラ165aと、走行体用コントローラ165bと、ブーム・バケット用コントローラ165cとを備える。また、コントロールユニット165は、ケーソンショベル100と、遠隔操作装置12と接続されていてもよい。コントロールユニット165は、遠隔操作装置12に内蔵されていてもよい。メインコントローラ165aは、走行体用コントローラ165bと、ブーム・バケット用コントローラ165cとに接続され、遠隔操作装置12からの操作信号を受けて、その操作信号に応じた駆動制御信号を走行体用コントローラ165bと、ブーム・バケット用コントローラ165cとに出力する。走行体用コントローラ165bは、メインコントローラ165aから出力された駆動制御信号に応じて、走行体110を駆動させるように構成されている。メインコントローラ165aおよび走行体用コントローラ165bは、走行体110の旋回フレーム121に配設されている。ブーム・バケット用コントローラ165cは、メインコントローラ165aから出力された駆動制御信号に応じて、ブーム130及びバケットアタッチメント150を駆動させるように構成されている。ブーム・バケット用コントローラ165cは、ブーム130の基端ブーム131の側部に配設されている。 As shown in FIG. 4, the control unit 165 includes a main controller 165a, a traveling object controller 165b, and a boom/bucket controller 165c. Also, the control unit 165 may be connected to the caisson excavator 100 and the remote control device 12 . The control unit 165 may be built into the remote control device 12 . The main controller 165a is connected to the traveling body controller 165b and the boom/bucket controller 165c, receives an operation signal from the remote control device 12, and outputs a drive control signal corresponding to the operation signal to the traveling body controller 165b. and the boom/bucket controller 165c. The traveling body controller 165b is configured to drive the traveling body 110 according to the drive control signal output from the main controller 165a. The main controller 165 a and the traveling body controller 165 b are arranged on the revolving frame 121 of the traveling body 110 . The boom/bucket controller 165c is configured to drive the boom 130 and the bucket attachment 150 according to the drive control signal output from the main controller 165a. The boom/bucket controller 165 c is arranged on the side of the base end boom 131 of the boom 130 .

ケーソンショベル100は、図4に示すように、走行体位置センサ201と、旋回角度センサ202と、ブーム起伏角度センサ203と、ブーム伸長量センサ204と、バケット揺動角度センサ205と、外界センサ206とを備える。走行体位置センサ201は、走行体110が走行レール4の何処の位置に位置しているかを検出する。旋回角度センサ202は、走行フレーム111に対する旋回フレーム121の旋回角度を検出する。ブーム起伏角度センサ203は、旋回フレーム121に対するブーム130の起伏角度を検出する。ブーム伸長量センサ204は、ブーム130の伸長量を検出する。バケット揺動角度センサ205は、ブーム130又はバケットアタッチメント150のベース部材151に対するバケット152の揺動角度を検出する。外界センサ206は、走行体110に設けられて作業室2内の掘削地面までの距離、地面の形状などの情報を取得する。また、ケーソンショベル100は、遠隔操作装置12と、コントロールユニット165と通信を行い、各センサ201~206で得たデータを、遠隔操作装置12と、コントロールユニット165とに送信してもよい。 As shown in FIG. 4, the caisson excavator 100 includes a traveling body position sensor 201, a turning angle sensor 202, a boom hoisting angle sensor 203, a boom extension amount sensor 204, a bucket swinging angle sensor 205, and an external sensor 206. and The traveling object position sensor 201 detects where on the traveling rail 4 the traveling object 110 is positioned. The turning angle sensor 202 detects the turning angle of the turning frame 121 with respect to the travel frame 111 . A boom hoisting angle sensor 203 detects the hoisting angle of the boom 130 with respect to the revolving frame 121 . A boom extension amount sensor 204 detects the extension amount of the boom 130 . Bucket swing angle sensor 205 detects the swing angle of bucket 152 with respect to boom 130 or base member 151 of bucket attachment 150 . The external sensor 206 is provided on the traveling body 110 and acquires information such as the distance to the excavated ground in the work chamber 2 and the shape of the ground. Also, the caisson excavator 100 may communicate with the remote control device 12 and the control unit 165 and transmit data obtained by the sensors 201 to 206 to the remote control device 12 and the control unit 165 .

走行体位置センサ201は、例えば、走行体110の走行フレーム111に配設されたレーザセンサによって構成される。走行体位置センサ201は、レーザ光を走行レール4の端部又は作業室2の壁部に向けて照射して走行レール4の端部又は作業室2の壁部において反射して戻ってくるまでの時間を測定する。走行体位置センサ201は、この時間に基づいて走行レール4の端部又は作業室2の壁部から走行体110までの距離を検出する。旋回角度センサ202は、例えば、走行体110の旋回フレーム121に配設された光学式のロータリーエンコーダによって構成される。旋回角度センサ202は、走行フレーム111に対する旋回フレーム121の旋回量を電気信号に変換する。旋回角度センサ202は、その信号を演算処理して旋回フレーム121の旋回方向及び位置を含む旋回角度を検出する。なお、走行体位置センサ201及び旋回角度センサ202は一例を説明したもので、走行体110の二次元的な位置を検出する他のセンサ、旋回フレーム121の旋回角度を検出する他のセンサをそれぞれ用いてもよい。 The traveling object position sensor 201 is configured by, for example, a laser sensor arranged on the traveling frame 111 of the traveling object 110 . The traveling object position sensor 201 irradiates the laser light toward the end of the traveling rail 4 or the wall of the working room 2 until the laser light is reflected at the end of the traveling rail 4 or the wall of the working room 2 and returns. to measure the time of The running body position sensor 201 detects the distance from the end of the running rail 4 or the wall of the working room 2 to the running body 110 based on this time. The turning angle sensor 202 is composed of, for example, an optical rotary encoder arranged on the turning frame 121 of the traveling body 110 . The turning angle sensor 202 converts the turning amount of the turning frame 121 with respect to the traveling frame 111 into an electric signal. The turning angle sensor 202 arithmetically processes the signal to detect the turning angle including the turning direction and position of the turning frame 121 . Note that the traveling object position sensor 201 and the turning angle sensor 202 are only examples, and another sensor for detecting the two-dimensional position of the traveling object 110 and another sensor for detecting the turning angle of the turning frame 121 are provided. may be used.

ブーム起伏角度センサ203は、例えば、起伏シリンダ134のシリンダボトムの側部に配設されたレーザセンサによって構成される。ブーム起伏角度センサ203は、レーザ光を旋回フレーム121に向けて照射して旋回フレーム121において反射して戻ってくるまでの時間を測定する。ブーム起伏角度センサ203は、この時間に基づいて起伏シリンダ134の伸長量を検出し、その起伏シリンダ134の伸長量に基づいて旋回フレーム121に対するブーム130の起伏角度又は起伏位置を検出する。ブーム起伏角度センサ203も一例を説明したものであり、光学式ロータリーエンコーダ、ポテンショメータなどによりブーム130の起伏角を直接検出する他のセンサを用いてもよい。 The boom hoisting angle sensor 203 is composed of, for example, a laser sensor arranged on the side of the cylinder bottom of the hoisting cylinder 134 . The boom hoisting angle sensor 203 measures the time it takes for the laser light to irradiate the revolving frame 121, reflect on the revolving frame 121, and return. The boom hoisting angle sensor 203 detects the extension amount of the hoisting cylinder 134 based on this time, and detects the hoisting angle or the hoisting position of the boom 130 with respect to the revolving frame 121 based on the extension amount of the hoisting cylinder 134 . The boom hoisting angle sensor 203 is also an example, and another sensor that directly detects the hoisting angle of the boom 130 by an optical rotary encoder, potentiometer, or the like may be used.

ブーム伸長量センサ204は、例えば、ブーム130の基端ブーム131に配設されたレーザセンサによって構成される。ブーム伸長量センサ204は、レーザ光を先端ブーム132の先端部に取り付けられたバケットアタッチメント150のベース部材151に向けて照射してベース部材151において反射して戻ってくるまでの時間を測定する。ブーム伸長量センサ204は、この時間に基づいて、ブーム130の伸長量として基端ブーム131に対する先端ブーム132の伸長量を検出する。ブーム伸長量センサ204も一例を説明したものであり、ブーム伸縮と共に伸縮するケーブルの伸長量を直接測定する他のセンサを用いてもよい。 The boom extension amount sensor 204 is configured by, for example, a laser sensor arranged on the base end boom 131 of the boom 130 . The boom extension amount sensor 204 measures the time it takes for the laser light to irradiate the base member 151 of the bucket attachment 150 attached to the tip of the tip boom 132, reflect on the base member 151, and return. The boom extension amount sensor 204 detects the extension amount of the tip boom 132 with respect to the base end boom 131 as the extension amount of the boom 130 based on this time. The boom extension amount sensor 204 is also described as an example, and other sensors that directly measure the extension amount of a cable that expands and contracts along with the expansion and contraction of the boom may be used.

バケット揺動角度センサ205は、例えば、バケットシリンダ153の油路に配設された流量センサによって構成される。バケット揺動角度センサ205は、バケットシリンダ153に供給される作動油の流量を検出し、その流量の積分値を算出する。バケット揺動角度センサ205は、この流量積分値に基づいてバケットシリンダ153のピストンロッドの伸長量を求め、そのバケットシリンダ153の伸長量に基づいて、バケットアタッチメント150のベース部材151又はブーム130に対するバケット152の揺動角度又は揺動位置を検出する。バケット揺動角度センサ205も一例を説明したものであり、光学式ロータリーエンコーダ、ポテンショメータなどによりバケット152の揺動角度を直接検出他のセンサや、レーザセンサによりバケットシリンダ153の伸長量を求める他のセンサを用いてもよい。 The bucket swing angle sensor 205 is configured by, for example, a flow rate sensor arranged in the oil passage of the bucket cylinder 153 . Bucket swing angle sensor 205 detects the flow rate of hydraulic oil supplied to bucket cylinder 153 and calculates the integrated value of the flow rate. Bucket swing angle sensor 205 obtains the amount of extension of the piston rod of bucket cylinder 153 based on this flow rate integral value, and based on the amount of extension of bucket cylinder 153, adjusts bucket relative to base member 151 of bucket attachment 150 or boom 130. 152 swing angle or swing position is detected. The bucket swing angle sensor 205 is also an example, and other sensors that directly detect the swing angle of the bucket 152 by an optical rotary encoder, a potentiometer, etc., or other sensors that determine the amount of extension of the bucket cylinder 153 by a laser sensor. A sensor may be used.

外界センサ206は、例えば、走行体110の旋回フレーム121に配設されたRGB-Dセンサによって構成される。外界センサ206は、掘削地面のRGB画像又はカラー画像、及び距離画像又は点群データを取得し、それらの画像に基づいて掘削地面までの距離情報、掘削地面の形状情報又は刃口境界部70を含む点群データ73を取得する。外界センサ206は、RGB-Dセンサの他の例として、ステレオカメラや超音波距離計、レーザセンサなどを用いてもよい。 The external sensor 206 is composed of, for example, an RGB-D sensor arranged on the revolving frame 121 of the traveling body 110 . The external sensor 206 acquires an RGB image or a color image of the excavated ground and a distance image or point group data, and based on these images, obtains distance information to the excavated ground, shape information of the excavated ground, or the cutting edge boundary 70. Acquire point cloud data 73 including The external sensor 206 may use a stereo camera, an ultrasonic distance meter, a laser sensor, or the like as another example of an RGB-D sensor.

走行体位置センサ201、旋回角度センサ202、ブーム起伏角度センサ203、ブーム伸長量センサ204、バケット揺動角度センサ205及び外界センサ206により検出されたそれぞれの情報は、コントロールユニット165のメインコントローラ165aに送信される。メインコントローラ165aは、走行体位置測定部211と、バケット位置測定部212と、地盤形状測定部213とを備える。 Information detected by the traveling object position sensor 201, turning angle sensor 202, boom hoisting angle sensor 203, boom extension amount sensor 204, bucket swing angle sensor 205, and external sensor 206 is sent to the main controller 165a of the control unit 165. sent. The main controller 165 a includes a traveling body position measuring section 211 , a bucket position measuring section 212 and a ground shape measuring section 213 .

走行体位置測定部211は、走行体位置センサ201により検出された走行レール4の端部又は作業室2の壁部から走行体110までの距離情報と、当該走行レール4が作業室2内の何処の位置に設けられた走行レールであるかという情報とを用いて、走行体110が作業室2内のどこに位置しているかを算出する。また、走行レール4が作業室2内の何処の位置に設けられた走行レールであるかという情報は、走行体110が取り付けられた走行レール4の情報であり、走行体110が取り付けられたときに走行体位置測定部211に設定されてもよい。また、走行体位置センサ201による距離情報の検出を周囲複数箇所に対して検出することにより、走行体110の天井内における二次元的な位置又は走行体110の向きを含む位置を検出してもよい。 The traveling object position measuring unit 211 measures the distance from the end of the traveling rail 4 or the wall of the working room 2 to the traveling object 110 detected by the traveling object position sensor 201 and The position of the running body 110 in the working room 2 is calculated using the information as to where the running rail is located. Further, the information as to where the running rail 4 is provided in the working room 2 is the information of the running rail 4 to which the running body 110 is attached. may be set in the traveling body position measuring unit 211. Further, by detecting the distance information detected by the traveling body position sensor 201 for a plurality of surrounding locations, the two-dimensional position in the ceiling of the traveling body 110 or the position including the direction of the traveling body 110 can be detected. good.

バケット位置測定部212は、旋回角度センサ202により検出された走行フレーム111に対する旋回フレーム121の旋回方向及び位置を含む旋回角度と、ブーム起伏角度センサ203により検出された旋回フレーム121に対するブーム130の起伏角度又は起伏位置と、ブーム伸長量センサ204により検出されたブーム130の伸長量と、バケット揺動角度センサ205により検出されたブーム130に対するバケット152の揺動角度又は揺動位置とを用いて、走行体110の走行フレーム111に対するバケット152の位置を算出する。 The bucket position measuring unit 212 measures the turning angle including the turning direction and position of the turning frame 121 with respect to the travel frame 111 detected by the turning angle sensor 202 and the hoisting angle of the boom 130 with respect to the turning frame 121 detected by the boom hoisting angle sensor 203 . Using the angle or hoisting position, the extension amount of the boom 130 detected by the boom extension amount sensor 204, and the swing angle or swing position of the bucket 152 with respect to the boom 130 detected by the bucket swing angle sensor 205, The position of the bucket 152 with respect to the traveling frame 111 of the traveling body 110 is calculated.

地盤形状測定部213は、走行体位置測定部211により求められた作業室2内における走行体110の位置と、旋回角度センサ202により検出された走行フレーム111に対する旋回フレーム121の旋回方向および位置を含む旋回角度とを用いて、旋回フレーム121に設けられた外界センサ206の位置と、外界センサ206により距離情報を取得する方向と、外界センサ206により取得した距離情報を用いて、掘削地面の位置とを算出する。また、地盤形状測定部213は、掘り残し土80の形状を算出してもよい。掘り残し土80の形状とは、掘り残し土法面82と形状と、掘り残し土80が内周面71に接する面の水平面での形状との両方を含む。 The ground shape measuring unit 213 measures the position of the traveling object 110 in the work chamber 2 obtained by the traveling object position measuring unit 211, and the turning direction and position of the turning frame 121 relative to the traveling frame 111 detected by the turning angle sensor 202. Using the turning angle including the position of the external sensor 206 provided on the turning frame 121, the direction in which the distance information is acquired by the external sensor 206, and the distance information acquired by the external sensor 206, the position of the excavation ground and Further, the ground shape measuring unit 213 may calculate the shape of the undigged soil 80 . The shape of the unexcavated soil 80 includes both the shape of the unexcavated soil slope surface 82 and the shape of the surface of the unexcavated soil 80 in contact with the inner peripheral surface 71 in the horizontal plane.

〈第1実施形態〉
以下、本発明の第1実施形態について図面を参照しながら説明する。図5は、本発明の第1実施形態を適用した刃口境界部判定システム6の全体構成を示すブロック図である。刃口境界部判定システム6は、刃口境界部70を判定する。刃口境界部判定システム6は、上述した外界センサ206と、外界センサ206を備えるケーソンショベル100に接続された遠隔操作装置12を備えている。
<First embodiment>
A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 5 is a block diagram showing the overall configuration of a cutting edge boundary determination system 6 to which the first embodiment of the present invention is applied. The cutting edge boundary portion determination system 6 determines the cutting edge boundary portion 70 . The cutting edge boundary portion determination system 6 includes the above-described external sensor 206 and the remote control device 12 connected to the caisson excavator 100 including the external sensor 206 .

遠隔操作装置12は、例えば、パーソナルコンピュータ(PC)等を始めとした電子機器で構成されているが、PC以外に、携帯電話、スマートフォン、タブレット型端末、ウェアラブル端末等、他のあらゆる電子機器で具現化されるものであってもよい。外界センサ206から入力されたデータに基づいて、遠隔操作装置12は、刃口境界部70を判定してもよい。 The remote control device 12 is composed of an electronic device such as a personal computer (PC), for example. It may be embodied. Based on data input from the external sensor 206 , the remote controller 12 may determine the edge boundary 70 .

遠隔操作装置12は、削除部610と、削除部610に接続された検出部611と、検出部611に接続された抽出部612と、抽出部612に接続された第1判定部613と、第1判定部613に接続された演算部614と、を備える。 The remote control device 12 includes a deletion unit 610, a detection unit 611 connected to the deletion unit 610, an extraction unit 612 connected to the detection unit 611, a first determination unit 613 connected to the extraction unit 612, a first and a calculation unit 614 connected to the 1 determination unit 613 .

削除部610は、外界センサ206の位置情報と、ケーソン1の設計情報とに基づいて、外界センサ206により取得された外界センサ206から刃口境界部70を含む対象物までの距離情報を示す点群データ73から、刃口境界部70の周辺の点群データである刃口境界範囲点群データ74を抽出する。削除部610は、抽出した刃口境界範囲点群データ74を検出部611に出力する。 Based on the position information of the external sensor 206 and the design information of the caisson 1, the deletion unit 610 indicates the distance information from the external sensor 206 to the object including the cutting edge boundary 70, which is acquired by the external sensor 206. From the group data 73, cutting edge boundary range point cloud data 74, which is point cloud data around the cutting edge boundary portion 70, is extracted. The deletion unit 610 outputs the extracted cutting edge boundary range point cloud data 74 to the detection unit 611 .

検出部611は、削除部610から入力された刃口境界範囲点群データ74から、互いに隣接する2以上の点群データの距離情報の差分値を検出する。検出部611は、検出した差分値を抽出部612に出力する。 The detection unit 611 detects the difference value of the distance information of two or more adjacent point cloud data from the cutting edge boundary range point cloud data 74 input from the deletion unit 610 . The detection unit 611 outputs the detected difference value to the extraction unit 612 .

抽出部612は、検出部611から入力された基準値以上の差分値を示す互いに隣接する2以上の点群データの組み合わせからなるエッジ点群データ78を抽出する。抽出部612は、抽出した第1エッジ部を第1判定部83に出力する。 The extraction unit 612 extracts edge point cloud data 78 that is a combination of two or more adjacent point cloud data indicating difference values equal to or greater than the reference value input from the detection unit 611 . Extraction section 612 outputs the extracted first edge portion to first determination section 83 .

第1判定部613は、抽出部612で抽出した第1エッジ部の位置に基づいて、刃口境界部70を判定する。第1判定部613は、判定した刃口境界部70の結果を演算部614に出力する。 The first determination unit 613 determines the cutting edge boundary portion 70 based on the position of the first edge portion extracted by the extraction unit 612 . The first determination unit 613 outputs the determined result of the cutting edge boundary portion 70 to the calculation unit 614 .

演算部614は、第1判定部613による刃口境界部70の判定結果に基づいて、刃口部7周辺の堀り残し土幅81を演算する。 The calculation unit 614 calculates an unexcavated soil width 81 around the cutting edge portion 7 based on the determination result of the cutting edge boundary portion 70 by the first determination portion 613 .

次に、本発明の第1実施形態を適用した刃口境界部判定システム6の動作について説明をする。図6に示すようにステップS11において、外界センサ206は、外界センサ206から刃口境界部70を含む対象物までの距離情報を示す点群データ73を取得する。点群データは、3次元空間上の位置情報をもつ点の集まりからなるデータである。位置情報は、位置を判定し得る情報であり、例えば3次元空間上の座標又は距離情報のことを指す。距離情報は、対象までの距離を示す情報である。点群データは、例えば、距離情報を色で示した平面上の点群の集まりからなるデータでもよい。また、点群データは、距離情報を数字で示した平面上の点群の集まりからなるデータでもよい。 Next, the operation of the cutting edge boundary determination system 6 to which the first embodiment of the present invention is applied will be described. As shown in FIG. 6, in step S11, the external sensor 206 acquires point cloud data 73 indicating distance information from the external sensor 206 to an object including the cutting edge boundary portion 70 . Point cloud data is data consisting of a collection of points having position information in a three-dimensional space. Position information is information that can determine a position, and refers to coordinates or distance information in a three-dimensional space, for example. The distance information is information indicating the distance to the object. The point cloud data may be, for example, data consisting of a collection of point clouds on a plane in which distance information is indicated by color. Also, the point cloud data may be data consisting of a collection of point clouds on a plane in which distance information is indicated numerically.

次に、ステップS12において、削除部610は、図7に示すように、外界センサ206の位置情報と、ケーソン1の設計情報とに基づいて、外界センサ206により取得された点群データ73から、刃口境界部70の周辺の点群データである刃口境界範囲点群データ74を抽出する。外界センサの位置情報は、例えば、走行体位置測定部211により走行レール4のどこに位置するか、又は地盤形状測定部213によって、外界センサ206が地盤8からどれだけ距離があるかを測定してもよい。具体的な刃口境界範囲点群データ74の抽出方法として、例えば、ケーソン1の設計情報に基づいて、刃口部7の長さを判定することが可能である。刃口部7の長さと、地盤形状測定部213により測定した外界センサ206と地盤8との距離との差分から、刃口境界部70と地盤との距離の概算が可能である。この概算結果に基づいて、点群データ73において、刃口境界部70を概算し、その周辺の点群データを含めた点群データを刃口境界範囲点群データ74として抽出する。これによって、刃口境界部70の判定に不要な点群データを削除することが可能となり、判定速度の高速化及び計算の負担の抑制ができる。削除部610は、抽出した刃口境界範囲点群データ74を検出部611に出力する。 Next, in step S12, the deleting unit 610, as shown in FIG. Cutting edge boundary range point cloud data 74, which is point cloud data around the cutting edge boundary portion 70, is extracted. The positional information of the external sensor is obtained by measuring, for example, where the traveling object position measuring unit 211 is located on the running rail 4 or how far the external sensor 206 is from the ground 8 by the ground shape measuring unit 213. good too. As a specific method of extracting the cutting edge boundary range point cloud data 74, for example, the length of the cutting edge portion 7 can be determined based on the design information of the caisson 1. FIG. From the difference between the length of the cutting edge portion 7 and the distance between the external sensor 206 and the ground 8 measured by the ground shape measuring section 213, it is possible to roughly estimate the distance between the cutting edge boundary portion 70 and the ground. Based on this estimation result, the cutting edge boundary portion 70 is roughly estimated in the point cloud data 73 , and the point cloud data including the point cloud data around it is extracted as the cutting edge boundary range point cloud data 74 . This makes it possible to delete point cloud data unnecessary for determining the cutting edge boundary portion 70, thereby increasing the determination speed and reducing the computational load. The deletion unit 610 outputs the extracted cutting edge boundary range point cloud data 74 to the detection unit 611 .

次に、ステップS13において、検出部611は、削除部610から入力された刃口境界範囲点群データ74から、互いに隣接する2以上の点群データの距離情報の差分値を検出する。例えば、点群データが距離情報を色で示した平面上の点群の集まりからなるデータである場合、上述した色に基づいて、それぞれの点群に距離情報を示す数値を付与する。その後、図8のように、互いに隣接する2以上の点群データの上述した数値の差分値を検出する。点群データの取得対象が滑らかな平面な場合、互いに隣接する点群データの距離情報がほとんど等しくなるため、取得対象が凹凸のある荒い表面である場合に比べて、この差分値の大きさは小さくなる。このことから、上述した差分値の大きさから、取得対象の表面状態の推定が可能となる。検出部611は、検出した差分値を抽出部612に出力する。 Next, in step S<b>13 , the detection unit 611 detects the difference value of the distance information of two or more adjacent point cloud data from the cutting edge boundary range point cloud data 74 input from the deletion unit 610 . For example, when the point cloud data is data consisting of a collection of point clouds on a plane in which distance information is indicated by color, a numerical value indicating distance information is given to each point cloud based on the color described above. After that, as shown in FIG. 8, the difference values of the above-described numerical values of two or more point cloud data adjacent to each other are detected. When the point cloud data acquisition target is a smooth plane, the distance information of adjacent point cloud data is almost the same. become smaller. Therefore, it is possible to estimate the surface state of the acquisition target from the magnitude of the difference value described above. The detection unit 611 outputs the detected difference value to the extraction unit 612 .

次に、ステップS14において、抽出部612は、検出部611から入力された差分値から、基準値以上の差分値を示す互いに隣接する2以上の点群データの組み合わせからなるエッジ点群データ78を抽出する。エッジ点群データ78は、刃口境界部70を判定するための2以上の点群データからなるデータである。抽出部612は、図8に示すように、例えば基準値を3に設定した場合、3以上の差分値を示す隣接する2以上の点群データを抽出し、上述した点群データの組み合わせることでエッジ点群データ78を抽出する。これによって、刃口部7の内周面71に比べて、掘り残し土法面82は凹凸が多く荒いため、エッジ点群データ78として、刃口境界部70を含む掘り残し土法面82の点群データの組が抽出される。 Next, in step S14, the extraction unit 612 extracts edge point cloud data 78, which is a combination of two or more mutually adjacent point cloud data indicating difference values equal to or greater than the reference value, from the difference values input from the detection unit 611. Extract. The edge point cloud data 78 is data composed of two or more point cloud data for determining the cutting edge boundary portion 70 . As shown in FIG. 8, when the reference value is set to 3, for example, the extraction unit 612 extracts two or more adjacent point cloud data showing a difference value of 3 or more, and combines the above-described point cloud data. Edge point cloud data 78 is extracted. As a result, compared to the inner peripheral surface 71 of the cutting edge portion 7, the unexcavated soil slope surface 82 has many irregularities and is rough. A point cloud data set is extracted.

次に、ステップS15において、第1判定部613は、抽出部612で抽出したエッジ点群データ78に基づいて、刃口境界部70を判定する。第1判定部613は、例えば図8に示すように、エッジ点群データ78に含まれる1以上の点群データの位置情報を刃口境界部70としてもよい。また、1組のエッジ点群データ78に含まれる2以上の点群データを結ぶ線及び上述した2以上の点群データを結ぶ線の垂直二等分線等の2以上の点群データを結ぶ線と交わる直線又は上述した線に囲まれた領域を刃口境界部70としてもよい。エッジ点群データ78は、上述したように刃口境界部70を含む掘り残し土法面82の点群データの組が抽出されるので、例えば、エッジ点群データ78の内、最も外側にある点群データを刃口境界部70としてもよい。 Next, in step S<b>15 , the first determination section 613 determines the cutting edge boundary portion 70 based on the edge point group data 78 extracted by the extraction section 612 . For example, as shown in FIG. 8 , the first determination unit 613 may use the position information of one or more point cloud data included in the edge point cloud data 78 as the cutting edge boundary portion 70 . Also, two or more point cloud data such as a line connecting two or more point cloud data included in one set of edge point cloud data 78 and the perpendicular bisector of the above-described line connecting two or more point cloud data are connected. A straight line that intersects with the line or a region surrounded by the above-described line may be used as the cutting edge boundary portion 70 . As for the edge point cloud data 78, since a set of point cloud data of the uncut soil slope surface 82 including the cutting edge boundary 70 is extracted as described above, the edge point cloud data 78 is, for example, the outermost edge point cloud data 78. The point cloud data may be used as the cutting edge boundary portion 70 .

次に、ステップS16において、演算部614は、第1判定部613による刃口境界部70に基づいて、刃口部7周辺の堀り残し土幅81を演算する。演算部614は、例えば、地盤形状測定部213で測定した外界センサ206から平坦な地盤までの距離と、刃口境界部70から判定した外界センサ206から刃口境界部70までの距離の差から刃口境界部70から地盤8までの高さHを演算してもよい。また、例えば、高さHと、ケーソン1の設計情報から判定した刃口部7の傾きと、地盤形状測定部213で測定した掘り残し土法面82の傾きとから、掘り残し土幅81を演算してもよい。また、高さHと、掘り残し土幅81とから掘り残し土80の断面の面積を演算し、断面の面積及びケーソン1の設計情報等から、掘り残し土80の体積を演算してもよい。また、掘り残し土80の体積を掘り残し土80の土量としてもよい。これによって、掘り残し土80の土量を演算することが可能となり、掘り残し土80の形状がより詳細に判定することができるため、ケーソン1の沈下抵抗力を精度よく判定することができる。 Next, in step S<b>16 , the calculation unit 614 calculates the unexcavated soil width 81 around the cutting edge 7 based on the cutting edge boundary 70 obtained by the first determination unit 613 . For example, the calculation unit 614 calculates a A height H from the cutting edge boundary portion 70 to the ground 8 may be calculated. Further, for example, from the height H, the inclination of the cutting edge portion 7 determined from the design information of the caisson 1, and the inclination of the unexcavated soil slope 82 measured by the ground shape measurement unit 213, the unexcavated soil width 81 is calculated. can be calculated. Alternatively, the cross-sectional area of the unexcavated soil 80 may be calculated from the height H and the unexcavated soil width 81, and the volume of the unexcavated soil 80 may be calculated from the cross-sectional area and the design information of the caisson 1. . Also, the volume of the uncut soil 80 may be used as the volume of the uncut soil 80 . As a result, it is possible to calculate the volume of the unexcavated soil 80 and determine the shape of the unexcavated soil 80 in more detail.

上述したステップS11~16によって、予め生成されたモデルを用いることなく、低コストで定量的に刃口境界部70を判定することが可能となる。 Through steps S11 to S16 described above, it is possible to quantitatively determine the cutting edge boundary portion 70 at low cost without using a pre-generated model.

〈第2実施形態〉
以下、本発明の第2実施形態について図面を参照しながら説明する。図9は、本発明の第2実施形態を適用した刃口境界部判定システム6の全体構成を示すブロック図である。刃口境界部判定システム6は、刃口境界部70を判定する。刃口境界部判定システム6は、上述した外界センサ206と、外界センサ206を備えるケーソンショベル100に接続された遠隔操作装置12を備えている。以下、第1実施形態と同様なものの説明は省略する。
<Second embodiment>
A second embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 9 is a block diagram showing the overall configuration of a cutting edge boundary determination system 6 to which the second embodiment of the present invention is applied. The cutting edge boundary portion determination system 6 determines the cutting edge boundary portion 70 . The cutting edge boundary portion determination system 6 includes the above-described external sensor 206 and the remote control device 12 connected to the caisson excavator 100 including the external sensor 206 . Hereinafter, description of the same components as in the first embodiment will be omitted.

遠隔操作装置12は、変換部620と、変換部620に接続された座標抽出部621と、座標抽出部621に接続された第2判定部622とを備える。 The remote control device 12 includes a conversion section 620 , a coordinate extraction section 621 connected to the conversion section 620 , and a second determination section 622 connected to the coordinate extraction section 621 .

変換部620は、外界センサ206により取得された点群データ73を3次元空間上の座標データ75に座標変換する。変換部620は、座標変換した座標データ75を座標抽出部621に出力する。 The transformation unit 620 coordinates-transforms the point cloud data 73 acquired by the external sensor 206 into coordinate data 75 in a three-dimensional space. The conversion unit 620 outputs the coordinate data 75 after the coordinate conversion to the coordinate extraction unit 621 .

座標抽出部621は、変換部620から入力された座標データ75から、3次元空間上の2次元平面701上に含まれる座標データを平面座標データとして抽出する。座標抽出部621は、平面座標データを第2判定部622に出力する。 The coordinate extraction unit 621 extracts coordinate data included on the two-dimensional plane 701 in the three-dimensional space from the coordinate data 75 input from the conversion unit 620 as plane coordinate data. The coordinate extraction section 621 outputs the plane coordinate data to the second determination section 622 .

第2判定部622は、座標抽出部621から入力された平面座標データからなる近似直線76と、平面座標データとの距離の誤差である第1誤差を算出し、誤差が基準値以上となる平面座標データに基づいて、刃口境界部70を判定する。 The second determination unit 622 calculates the first error, which is the error in the distance between the approximate straight line 76 made up of the plane coordinate data input from the coordinate extraction unit 621 and the plane coordinate data, and calculates the plane coordinate data whose error is equal to or greater than the reference value. A cutting edge boundary portion 70 is determined based on the coordinate data.

次に、本発明の第2実施形態を適用した刃口境界部判定システム6の動作について説明をする。図10に示すようにステップS21において、ステップS11と同様に外界センサ206は、点群データ73を取得する。 Next, the operation of the cutting edge boundary determination system 6 to which the second embodiment of the present invention is applied will be described. As shown in FIG. 10, in step S21, the external sensor 206 acquires the point cloud data 73 as in step S11.

次に、ステップS22において、変換部620は、外界センサ206により取得された点群データ73を3次元空間上の座標データ75に座標変換する。また、変換部620は、DEM(Digital Elevation Model)等の地表面の地形のデジタル表現を座標データ75としてもよい。変換部620は、座標変換した座標データ75を座標抽出部621に出力する。 Next, in step S22, the conversion unit 620 coordinates-converts the point group data 73 acquired by the external sensor 206 into coordinate data 75 in a three-dimensional space. In addition, the conversion unit 620 may use a digital representation of the topography of the ground surface, such as a DEM (Digital Elevation Model), as the coordinate data 75 . The conversion unit 620 outputs the coordinate data 75 after the coordinate conversion to the coordinate extraction unit 621 .

次に、ステップS23において、座標抽出部621は、変換部620から入力された座標データ75から、3次元空間上の2次元平面701上に含まれる座標データ75を平面座標データとして抽出する。座標抽出部621は、例えば図11に示すように、作業室2の天井と平行なxy面を2次元平面90aとして、2次元平面90aに含まれる座標データ75を平面座標データとして抽出する。また、座標抽出部621は、2次元平面90aとして、例えばxz面、又はyz面と平行な平面を選択してもよい。また、座標抽出部621は、複数の2次元平面90a上に含まれる座標データ75を各2次元平面90aに1組の平面座標データとして抽出してもよい。この場合上述した複数の2次元平面90aは平行であることが好ましいが、この限りではない。座標抽出部621は、平面座標データを第2判定部622に出力する。 Next, in step S23, the coordinate extraction unit 621 extracts the coordinate data 75 included on the two-dimensional plane 701 in the three-dimensional space from the coordinate data 75 input from the conversion unit 620 as plane coordinate data. For example, as shown in FIG. 11, the coordinate extractor 621 extracts the coordinate data 75 included in the two-dimensional plane 90a as plane coordinate data, with the xy plane parallel to the ceiling of the working room 2 as the two-dimensional plane 90a. Alternatively, the coordinate extraction unit 621 may select, for example, the xz plane or a plane parallel to the yz plane as the two-dimensional plane 90a. Further, the coordinate extraction unit 621 may extract the coordinate data 75 included on a plurality of two-dimensional planes 90a as one set of plane coordinate data for each two-dimensional plane 90a. In this case, the plurality of two-dimensional planes 90a described above are preferably parallel, but this is not the only option. The coordinate extraction section 621 outputs the plane coordinate data to the second determination section 622 .

次に、ステップS24において、第2判定部622は、座標抽出部621から入力された平面座標データの近似直線91aを算出する。第2判定部622は、例えば、図12に示すように、xy面に平行な2次元平面90aに含まれる座標データ75を平面座標データとして、平面座標データに近似を行い、近似直線91aを算出する。さらにステップS24において、近似直線91aと平面座標データとの最小二乗法などで算出した距離を第1誤差として算出する。さらにステップS24において、誤差が基準値以上となる座標データ75に基づいて、刃口境界部70を判定する。第1誤差は、平面座標データが表す表面が荒いと大きくなり、表面が滑らかであると小さくなるため、内周面71を示す平面座標データとの距離の誤差と比べると、掘り残し土法面82を示す平面座標データとの距離の誤差は大きくなる。このことから、誤差の大きさが基準値を超えた場所の座標データ75が刃口境界部70であると判定することができる。 Next, in step S<b>24 , the second determination section 622 calculates the approximate straight line 91 a of the planar coordinate data input from the coordinate extraction section 621 . For example, as shown in FIG. 12, the second determination unit 622 uses coordinate data 75 included in a two-dimensional plane 90a parallel to the xy plane as plane coordinate data, approximates the plane coordinate data, and calculates an approximate straight line 91a. do. Further, in step S24, the distance calculated by the method of least squares or the like between the approximate straight line 91a and the plane coordinate data is calculated as the first error. Further, in step S24, the cutting edge boundary portion 70 is determined based on the coordinate data 75 with the error equal to or greater than the reference value. The first error increases when the surface represented by the plane coordinate data is rough, and decreases when the surface is smooth. The error of the distance from the plane coordinate data indicating 82 becomes large. From this, it can be determined that the coordinate data 75 of the location where the magnitude of the error exceeds the reference value is the cutting edge boundary portion 70 .

上述したステップS21~24によって、予め生成されたモデルを用いることなく、低コストで定量的に刃口境界部70を判定することが可能となる。 Through steps S21 to S24 described above, it is possible to quantitatively determine the cutting edge boundary portion 70 at low cost without using a pre-generated model.

〈第3実施形態〉
以下、本発明の第3実施形態について図面を参照しながら説明する。図13は、本発明の第3実施形態を適用した刃口境界部判定システム6の全体構成を示すブロック図である。刃口境界部判定システム6は、刃口境界部70を判定する。刃口境界部判定システム6は、上述した外界センサ206と、外界センサ206を備えるケーソンショベル100に接続された遠隔操作装置12を備えている。また、第3実施形態は、平面座標データを用いた刃口境界部70の判定方法が第2実施形態と異なる。以下、第1実施形態及び第2実施形態と同様なものの説明は省略する。
<Third embodiment>
A third embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 13 is a block diagram showing the overall configuration of a cutting edge boundary determination system 6 to which the third embodiment of the present invention is applied. The cutting edge boundary portion determination system 6 determines the cutting edge boundary portion 70 . The cutting edge boundary portion determination system 6 includes the above-described external sensor 206 and the remote control device 12 connected to the caisson excavator 100 including the external sensor 206 . Further, the third embodiment differs from the second embodiment in the method of determining the cutting edge boundary portion 70 using plane coordinate data. Hereinafter, descriptions of the same components as in the first and second embodiments will be omitted.

遠隔操作装置12は、変換部630と、変換部630に接続された座標抽出部631と、座標抽出部631に接続された第3判定部632とを備える。 The remote control device 12 includes a conversion section 630 , a coordinate extraction section 631 connected to the conversion section 630 , and a third determination section 632 connected to the coordinate extraction section 631 .

第3判定部632は、座標抽出部631から入力された平面座標データと、刃口部7を示す2以上の平面座標データを含む直線91bとの距離の誤差である第2誤差を算出し、誤差が基準値以上となる平面座標データに基づいて、刃口境界部70を判定する。 The third determination unit 632 calculates a second error, which is an error in the distance between the plane coordinate data input from the coordinate extraction unit 631 and the straight line 91b including two or more plane coordinate data indicating the cutting edge 7, The cutting edge boundary portion 70 is determined based on the plane coordinate data whose error is equal to or greater than the reference value.

次に、本発明の第3実施形態を適用した刃口境界部判定システム6の動作について説明をする。図14に示すようにステップS31において、ステップS11と同様に外界センサ206は、点群データ73を取得する。 Next, the operation of the cutting edge boundary determination system 6 to which the third embodiment of the present invention is applied will be described. As shown in FIG. 14, in step S31, the external sensor 206 acquires the point cloud data 73 as in step S11.

次に、ステップS32において、変換部630は、外界センサ206により取得された点群データ73を3次元空間上の座標データ75に座標変換する。また、変換部630は、DEM(Digital Elevation Model)等の地表面の地形のデジタル表現を座標データ75としてもよい。変換部630は、座標変換した座標データ75を座標抽出部631に出力する。 Next, in step S32, the transformation unit 630 coordinates-transforms the point cloud data 73 acquired by the external sensor 206 into coordinate data 75 in a three-dimensional space. In addition, the conversion unit 630 may use a digital representation of the topography of the ground surface, such as a DEM (Digital Elevation Model), as the coordinate data 75 . The conversion unit 630 outputs the coordinate data 75 after the coordinate conversion to the coordinate extraction unit 631 .

次に、ステップS33において、座標抽出部631は、変換部630から入力された座標データ75から、3次元空間上の刃口部7を示す2以上の座標データ75を含む2次元平面90b上に含まれる座標データ75を平面座標データとして抽出する。座標抽出部631は、例えば図15に示すように、作業室2の高さ方向をz方向としたときのxz面に平行な2次元平面90bに含まれる座標データ75を平面座標データとして抽出するのが好ましいがこの限りではない。また、座標抽出部631は、複数の2次元平面90b上に含まれる座標データ75を各2次元平面90bに1組の平面座標データとして抽出してもよい。この場合上述した複数の2次元平面90bは平行であることが好ましいが、この限りではない。座標抽出部631は、平面座標データを第3判定部632に出力する。 Next, in step S33, the coordinate extraction unit 631 converts the coordinate data 75 input from the conversion unit 630 onto a two-dimensional plane 90b including two or more pieces of coordinate data 75 indicating the cutting edge 7 in the three-dimensional space. The included coordinate data 75 is extracted as plane coordinate data. For example, as shown in FIG. 15, the coordinate extraction unit 631 extracts the coordinate data 75 included in the two-dimensional plane 90b parallel to the xz plane when the height direction of the work chamber 2 is the z direction as plane coordinate data. is preferred, but not limited to this. Further, the coordinate extraction unit 631 may extract the coordinate data 75 included on a plurality of two-dimensional planes 90b as one set of plane coordinate data for each two-dimensional plane 90b. In this case, the plurality of two-dimensional planes 90b described above are preferably parallel, but this is not the only option. The coordinate extraction section 631 outputs the plane coordinate data to the third determination section 632 .

次に、ステップS34において、第3判定部632は、座標抽出部631から入力された刃口部7を示す2以上の平面座標データを2以上含む直線91bを算出する。第3判定部632は、例えば、図16に示すように、xz面に平行な2次元平面に含まれる座標データ75を平面座標データとして、刃口部7を示す平面座標データを2以上含む直線91bを算出する。また、かかる場合、xz面に平行な2次元平面91bに含まれる座標データ75を平面座標データの中で、z方向の成分が最も大きな平面座標データから順に2以上の平面座標データを抽出し、抽出した平面座標データを含む直線91bを決定してもよい。さらにステップS34において、直線91bと平面座標データとの距離を第2誤差として算出する。さらにステップS34において、第2誤差が基準値以上となる座標データ75に基づいて、刃口境界部70を判定する。第2誤差は、平面座標データが、内周面71を示す場合、第2誤差が小さくなり、掘り残し土法面82を示す場合、第2誤差が大きくなる。このことから、第2誤差の大きさが基準値を超えた場所の座標データ75が刃口境界部70であると判定することができる。 Next, in step S<b>34 , the third determination section 632 calculates a straight line 91 b including two or more pieces of plane coordinate data representing the cutting edge portion 7 input from the coordinate extraction section 631 . For example, as shown in FIG. 16 , the third determination unit 632 uses coordinate data 75 included in a two-dimensional plane parallel to the xz plane as plane coordinate data, and determines a straight line including two or more plane coordinate data indicating the cutting edge 7 . Calculate 91b. In this case, two or more plane coordinate data are extracted in order from the plane coordinate data having the largest z-direction component among the coordinate data 75 included in the two-dimensional plane 91b parallel to the xz plane, A straight line 91b containing the extracted plane coordinate data may be determined. Furthermore, in step S34, the distance between the straight line 91b and the plane coordinate data is calculated as a second error. Furthermore, in step S34, the cutting edge boundary portion 70 is determined based on the coordinate data 75 in which the second error is equal to or greater than the reference value. As for the second error, when the plane coordinate data indicates the inner peripheral surface 71 , the second error is small, and when the undigged soil slope 82 is indicated, the second error is large. From this, it can be determined that the coordinate data 75 of the location where the magnitude of the second error exceeds the reference value is the cutting edge boundary portion 70 .

上述したステップS31~34によって、予め生成されたモデルを用いることなく、低コストで定量的に刃口境界部70を判定することが可能となる。 Through steps S31 to S34 described above, it is possible to quantitatively determine the cutting edge boundary portion 70 at low cost without using a pre-generated model.

〈第4実施形態〉
以下、本発明の第3実施形態について図面を参照しながら説明する。図17は、本発明の第3実施形態を適用した刃口境界部判定システム6の全体構成を示すブロック図である。刃口境界部判定システム6は、刃口境界部70を判定する。刃口境界部判定システム6は、上述した外界センサ206と、外界センサ206を備えるケーソンショベル100に接続された遠隔操作装置12を備えている。以下、第1実施形態、第2実施形態、及び第3実施形態と同様なものの説明は省略する。
<Fourth embodiment>
A third embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 17 is a block diagram showing the overall configuration of a cutting edge boundary determination system 6 to which the third embodiment of the present invention is applied. The cutting edge boundary portion determination system 6 determines the cutting edge boundary portion 70 . The cutting edge boundary portion determination system 6 includes the above-described external sensor 206 and the remote control device 12 connected to the caisson excavator 100 including the external sensor 206 . Hereinafter, the description of the same as the first embodiment, second embodiment, and third embodiment will be omitted.

遠隔操作装置12は、外界センサ206に接続される変換部640と、変換部640に接続される座標抽出部641と、座標抽出部641に接続される第4判定部642を備える。 The remote control device 12 includes a conversion section 640 connected to the external sensor 206 , a coordinate extraction section 641 connected to the conversion section 640 , and a fourth determination section 642 connected to the coordinate extraction section 641 .

第4判定部642は、座標抽出部641により抽出された平面座標データが2次元平面90c上の1直線91cに全て含まれるときの平面座標データに基づいて、刃口境界部70を判定する。 The fourth determining section 642 determines the cutting edge boundary portion 70 based on the plane coordinate data extracted by the coordinate extracting section 641 when all of the plane coordinate data are included in one straight line 91c on the two-dimensional plane 90c.

次に、本発明の第4実施形態を適用した刃口境界部判定システム6の動作について説明をする。図18に示すようにステップS41において、ステップS11と同様に外界センサ206は、点群データ73を取得する。
次に、ステップS42において、変換部640は、外界センサ206により取得された点群データ73を3次元空間上の座標データ75に座標変換する。また、変換部630は、DEM(Digital Elevation Model)等の地表面の地形のデジタル表現を座標データ75としてもよい。変換部640は、座標変換した座標データ75を座標抽出部641に出力する。
Next, the operation of the cutting edge boundary determination system 6 to which the fourth embodiment of the present invention is applied will be described. As shown in FIG. 18, in step S41, the external sensor 206 acquires the point cloud data 73 as in step S11.
Next, in step S42, the conversion unit 640 coordinates-converts the point group data 73 acquired by the external sensor 206 into coordinate data 75 in a three-dimensional space. In addition, the conversion unit 630 may use a digital representation of the topography of the ground surface, such as a DEM (Digital Elevation Model), as the coordinate data 75 . The conversion unit 640 outputs the coordinate data 75 subjected to the coordinate conversion to the coordinate extraction unit 641 .

次に、ステップS43において、座標抽出部641は、変換部640から入力された座標データ75から、3次元空間上の距離情報を示す方向と垂直な2次元平面90d上に含まれる座標データ75を平面座標データとして抽出する。座標抽出部641は、例えば図19に示すように、距離情報を示す方向をx方向としたときのyz面に平行な2次元平面90dに含まれる座標データ75を平面座標データとして抽出する。また、座標抽出部641は、複数の2次元平面90d上に含まれる座標データ75を各2次元平面90dに1組の平面座標データとして抽出してもよい。この場合上述した複数の2次元平面90dは平行であることが好ましいが、この限りではない。座標抽出部641は、平面座標データを第4判定部642に出力する。 Next, in step S43, the coordinate extraction unit 641 extracts the coordinate data 75 included on the two-dimensional plane 90d perpendicular to the direction indicating the distance information in the three-dimensional space from the coordinate data 75 input from the conversion unit 640. Extract as plane coordinate data. For example, as shown in FIG. 19, the coordinate extraction unit 641 extracts coordinate data 75 included in a two-dimensional plane 90d parallel to the yz plane when the direction indicating the distance information is the x direction, as plane coordinate data. Further, the coordinate extractor 641 may extract the coordinate data 75 included on a plurality of two-dimensional planes 90d as one set of plane coordinate data for each two-dimensional plane 90d. In this case, the plurality of two-dimensional planes 90d described above are preferably parallel, but this is not the only option. The coordinate extraction section 641 outputs the plane coordinate data to the fourth determination section 642 .

次に、ステップS44において、座標抽出部641により抽出された平面座標データが2次元平面90c上の1直線91cに全て含まれるときの平面座標データに基づいて、刃口境界部70を判定する。距離情報は、刃口境界部70に近くなるにつれ、大きくなり、離れるにつれ、小さくなる。このため、図20に示すように、刃口境界部70から離れた位置を示す平面座標データは、不連続な2直線91cとなる。これに対して、刃口境界部70を示す平面座標データは連続した一つの直線91cとなる。このことから、平面座標データが1直線となる平面座標データに基づいて、刃口境界部70を判定することが可能となる。 Next, in step S44, the cutting edge boundary portion 70 is determined based on the plane coordinate data extracted by the coordinate extraction section 641 when all of the plane coordinate data are included in one straight line 91c on the two-dimensional plane 90c. The distance information increases as it gets closer to the cutting edge boundary 70, and decreases as it moves away. Therefore, as shown in FIG. 20, the plane coordinate data indicating the position away from the cutting edge boundary portion 70 is two discontinuous straight lines 91c. On the other hand, the plane coordinate data indicating the cutting edge boundary portion 70 is one continuous straight line 91c. Therefore, it is possible to determine the cutting edge boundary portion 70 based on the plane coordinate data in which the plane coordinate data is a straight line.

上述したステップS41~44によって、予め生成されたモデルを用いることなく、低コストで定量的に刃口境界部70を判定することが可能となる。 Through steps S41 to S44 described above, it is possible to quantitatively determine the cutting edge boundary portion 70 at low cost without using a pre-generated model.

〈第5実施形態〉
以下、本発明の第5実施形態について図面を参照しながら説明する。図21は、本発明の第5実施形態を適用した刃口境界部判定システム6の全体構成を示すブロック図である。刃口境界部判定システム6は、刃口境界部70を判定する。刃口境界部判定システム6は、上述した外界センサ206と、外界センサ206を備えるケーソンショベル100に接続された遠隔操作装置12を備えている。以下、第1実施形態及び第2実施形態と同様なものの説明は省略する。
<Fifth Embodiment>
A fifth embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 21 is a block diagram showing the overall configuration of a cutting edge boundary determination system 6 to which the fifth embodiment of the present invention is applied. The cutting edge boundary portion determination system 6 determines the cutting edge boundary portion 70 . The cutting edge boundary portion determination system 6 includes the above-described external sensor 206 and the remote control device 12 connected to the caisson excavator 100 including the external sensor 206 . Hereinafter, descriptions of the same components as in the first and second embodiments will be omitted.

遠隔操作装置12は、変換部650と、変換部630に接続された第5判定部651とを備える。 The remote control device 12 includes a conversion section 650 and a fifth determination section 651 connected to the conversion section 630 .

第5判定部651は、ニューマチックケーソンの設計情報に基づいて取得された3次元空間上の刃口部7の内周面71を示す方程式を満たす座標の集合からなる数学モデルと、変換部650により座標変換された座標データ75との位置関係に基づいて、刃口境界部70を判定する。 The fifth determination unit 651 uses a mathematical model consisting of a set of coordinates that satisfy the equation representing the inner peripheral surface 71 of the cutting edge 7 in the three-dimensional space acquired based on the design information of the pneumatic caisson, and the conversion unit 650 The cutting edge boundary portion 70 is determined based on the positional relationship with the coordinate data 75 coordinate-transformed by .

次に、本発明の第5実施形態を適用した刃口境界部判定システム6の動作について説明をする。図22に示すようにステップS51において、ステップS11と同様に外界センサ206は、点群データ73を取得する。 Next, the operation of the cutting edge boundary determination system 6 to which the fifth embodiment of the present invention is applied will be described. As shown in FIG. 22, in step S51, the external sensor 206 acquires the point cloud data 73 as in step S11.

次に、ステップS52において、変換部650は、外界センサ206により取得された点群データ73を3次元空間上の座標データ75に座標変換する。また、変換部650は、DEM(Digital Elevation Model)等の地表面の地形のデジタル表現を座標データ75としてもよい。変換部650は、座標変換した座標データ75を第5判定部631に出力する。 Next, in step S52, the transformation unit 650 coordinates-transforms the point group data 73 acquired by the external sensor 206 into coordinate data 75 in a three-dimensional space. In addition, the conversion unit 650 may use a digital representation of the topography of the ground surface, such as a DEM (Digital Elevation Model), as the coordinate data 75 . The conversion unit 650 outputs the coordinate data 75 after the coordinate conversion to the fifth determination unit 631 .

次に、ステップS53において、第5判定部652は、ニューマチックケーソンの設計情報に基づいて取得された3次元空間上の刃口部7の内周面71を示す方程式を満たす座標の集合からなる数学モデルと、変換部650により座標変換された座標データ75との位置関係に基づいて、刃口境界部70を判定する。数学モデルは、例えば図23に示すように、作業室2の高さ方向をz方向、作業室2の天井と平行な面がxy面とした3次元空間上の刃口部7の内周面71を示す方程式を満たす座標の集合からなる。かかる場合、刃口部7の内周面71は、刃口部の内周面71を示す平面71a、平面71b、平面71c及び平面71dからなる面であってもよい。また、作業室2の天井を示す平面を加えてもよい。これらの平面は式1で表される。

Figure 2022118591000002
各平面を示す式1に座標データ75を代入することで、式1の左辺の値が0よりも大きくなるか小さくなるかによって、座標データ75と、数学モデルとの位置関係を判断することができる。 Next, in step S53, the fifth determination unit 652 consists of a set of coordinates that satisfy the equation representing the inner peripheral surface 71 of the cutting edge 7 in the three-dimensional space acquired based on the design information of the pneumatic caisson. The cutting edge boundary portion 70 is determined based on the positional relationship between the mathematical model and the coordinate data 75 coordinate-transformed by the transformation portion 650 . For example, as shown in FIG. 23, the mathematical model is the inner peripheral surface of the cutting edge 7 in a three-dimensional space where the height direction of the work chamber 2 is the z direction and the plane parallel to the ceiling of the work chamber 2 is the xy plane. It consists of a set of coordinates that satisfy the equations shown in 71. In such a case, the inner peripheral surface 71 of the cutting edge portion 7 may be a plane consisting of planes 71a, 71b, 71c and 71d indicating the inner peripheral surface 71 of the cutting edge portion. Also, a plane showing the ceiling of the working room 2 may be added. These planes are represented by Equation 1.
Figure 2022118591000002
By substituting the coordinate data 75 into Equation 1 representing each plane, the positional relationship between the coordinate data 75 and the mathematical model can be determined depending on whether the value on the left side of Equation 1 is greater or smaller than 0. can.

ステップS53において、第5判定部652は、式1により判断した位置関係が、例えば上述した数学モデルの外側又は数学モデルと重なる位置関係にある座標データ75を除外することで、上述した数学モデルの内側にある座標データ75、つまりは作業室2内の掘り残し土80を含む地盤8を示す座標データ75を抽出することが可能となる。かかる場合、抽出した作業室2内の掘り残し土80を含む地盤8を示す座標データ75の外周に位置する座標データ75が刃口境界部70を示す座標データ75であることが判断できる。 In step S53, the fifth determination unit 652 removes the coordinate data 75 whose positional relationship determined by Equation 1 is outside or overlaps the mathematical model described above, for example. It is possible to extract the coordinate data 75 on the inner side, that is, the coordinate data 75 indicating the ground 8 including the unexcavated soil 80 in the working room 2 . In such a case, it can be determined that the coordinate data 75 positioned on the outer periphery of the coordinate data 75 indicating the ground 8 including the extracted undigged soil 80 in the work chamber 2 is the coordinate data 75 indicating the cutting edge boundary portion 70 .

また、ステップS53において、式1により判断した位置関係が、例えば数学モデルと重なる位置関係にある座標データ75を抽出してもよい。かかる場合、抽出した座標データ75の外周に位置する座標データ75が刃口境界部70を示す座標データ75であることが判断できる。 Further, in step S53, the coordinate data 75 having the positional relation determined by the formula 1, for example, overlapping with the mathematical model may be extracted. In such a case, it can be determined that the coordinate data 75 located on the outer circumference of the extracted coordinate data 75 is the coordinate data 75 indicating the cutting edge boundary portion 70 .

上述したステップS51~53により、取得が容易なモデルデータを用いて、刃口境界部70を判定することが可能となり、低コストで定量的に刃口境界部70を判定することができる。 Through steps S51 to S53 described above, it is possible to determine the cutting edge boundary portion 70 using easily obtainable model data, and to quantitatively determine the cutting edge boundary portion 70 at low cost.

〈第6実施形態〉
以下、本発明の第6実施形態について図面を参照しながら説明する。図24は、本発明の第6実施形態を適用した刃口境界部判定システム6の全体構成を示すブロック図である。刃口境界部判定システム6は、刃口境界部70を判定する。刃口境界部判定システム6は、上述した外界センサ206と、外界センサ206を備えるケーソンショベル100に接続された遠隔操作装置12を備えている。以下、第1実施形態と同様なものの説明は省略する。
<Sixth Embodiment>
A sixth embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 24 is a block diagram showing the overall configuration of a cutting edge boundary determination system 6 to which the sixth embodiment of the present invention is applied. The cutting edge boundary portion determination system 6 determines the cutting edge boundary portion 70 . The cutting edge boundary portion determination system 6 includes the above-described external sensor 206 and the remote control device 12 connected to the caisson excavator 100 including the external sensor 206 . Hereinafter, description of the same components as in the first embodiment will be omitted.

遠隔操作装置124は、色抽出部660と、色抽出部660に接続された第6判定部661とを備える。 The remote control device 124 includes a color extraction section 660 and a sixth determination section 661 connected to the color extraction section 660 .

色抽出部660は、外界カメラ206により撮像された画像から、刃口部7の輝度に応じた画素を抽出し、抽出した画素に対応する点群データを色点群データとして抽出する。色抽出部660は、抽出した色点群データを第6判定部661に出力する。 The color extraction unit 660 extracts pixels according to the brightness of the cutting edge 7 from the image captured by the external camera 206, and extracts point cloud data corresponding to the extracted pixels as color point cloud data. Color extraction section 660 outputs the extracted color point cloud data to sixth determination section 661 .

第6判定部661は、色抽出部660により抽出された色点群データに基づいて、刃口境界部70を判定する。 The sixth determination section 661 determines the cutting edge boundary portion 70 based on the color point cloud data extracted by the color extraction section 660 .

次に、本発明の第6実施形態を適用した刃口境界部判定システム6の動作について説明をする。図17に示すようにステップS61において、ステップS11と同様に外界センサ206は、点群データ73を取得する。また、ステップS61において、外界センサ206は、刃口部7の内周面71を作業室2内の何れとも異なる色に着色し、上述した点群データ73の取得と同時に画像を撮像してもよい。このとき、例えばRGB-Dセンサを用いることで、点群データ73を取得したときのRGB-Dセンサの位置やRGB-Dセンサの角度や方向と、同じRGB-Dセンサの位置やRGB-Dセンサの角度や方向を用いて、画像を同時に撮像することが可能となる。これによって、点群データ73の各点群データと、上述した画像内の各画素が対応し、各点群データと各画素が同一の対象物を示すものとなる。外界センサ206は、取得した点群データ73及び撮像した画像を色抽出部660に出力する。 Next, the operation of the cutting edge boundary determination system 6 to which the sixth embodiment of the present invention is applied will be described. As shown in FIG. 17, in step S61, the external sensor 206 acquires the point cloud data 73 as in step S11. Further, in step S61, the external sensor 206 colors the inner peripheral surface 71 of the cutting edge 7 in a color different from that of the inside of the work chamber 2, and captures an image at the same time as acquiring the point cloud data 73 described above. good. At this time, for example, by using an RGB-D sensor, the position of the RGB-D sensor and the angle and direction of the RGB-D sensor when the point cloud data 73 was acquired, and the position and the direction of the same RGB-D sensor. The angle and orientation of the sensor can be used to capture images simultaneously. As a result, each point cloud data of the point cloud data 73 corresponds to each pixel in the image described above, and each point cloud data and each pixel indicate the same object. The external sensor 206 outputs the acquired point cloud data 73 and the captured image to the color extractor 660 .

次に、ステップS62において、色抽出部660は、図18のように、撮像された画像から、刃口部7の輝度に応じた画素を抽出し、抽出した画素に対応する点群データを色点群データとして抽出する。例えば、画像内の内周面71に着色した色と同一の色を抜き出し、抜き出した画像の位置と同じ位置に当たる点群データ73を、色点群データとして抽出する。これによって、色点群データは刃口部7の内周面71の点群データとすることができる。色抽出部660は、抽出した色点群データを第6判定部661に出力する。 Next, in step S62, as shown in FIG. 18, the color extraction unit 660 extracts pixels corresponding to the brightness of the cutting edge 7 from the captured image, and converts the point cloud data corresponding to the extracted pixels into color. Extract as point cloud data. For example, the same color as that colored on the inner peripheral surface 71 in the image is extracted, and point cloud data 73 corresponding to the same position as the extracted image is extracted as color point cloud data. As a result, the point cloud data of the inner peripheral surface 71 of the cutting edge portion 7 can be used as the color point cloud data. Color extraction section 660 outputs the extracted color point cloud data to sixth determination section 661 .

次に、ステップS63において、色抽出部660により抽出された色点群データに基づいて、刃口境界部70を判定する。例えば、色点群データは、内周面71の点群データを示すので、色点群データの外周の点群データを刃口境界部70の点群データとして、上述した点群データの位置から、刃口境界部70を判定してもよい。 Next, in step S63, the cutting edge boundary portion 70 is determined based on the color point group data extracted by the color extractor 660. FIG. For example, since the color point cloud data indicates the point cloud data of the inner peripheral surface 71, the point cloud data of the outer circumference of the color point cloud data is used as the point cloud data of the cutting edge boundary portion 70, and from the position of the point cloud data described above. , the edge boundary 70 may be determined.

上述したステップS61~63によって、予め生成されたモデルを用いることなく、低コストで定量的に刃口境界部70を判定することが可能となる。 Through steps S61 to S63 described above, it is possible to quantitatively determine the cutting edge boundary portion 70 at low cost without using a pre-generated model.

本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 While embodiments of the invention have been described, the embodiments have been presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and modifications can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are included in the scope of the invention described in the claims and equivalents thereof.

1 ケーソン
2 作業室
3 送気路
4 走行レール
6 刃口境界部判定システム
7 刃口部
8 地盤
11 土砂自動積込装置
12 遠隔操作装置
13 地上遠隔操作室
21 マンシャフト
22 マンロック
23 マテリアルシャフト
24 マテリアルロック
25 螺旋階段
31 アースバケット
32 キャリア装置
33 土砂ホッパー
41 送気管
42 空気圧縮機
43 空気清浄装置
44 送気圧力調整装置
45 自動減圧装置
51 非常用空気圧縮機
53 ホスピタルロック
70 刃口境界部
71 内周面
72 刃口部先端
73 外界センサから刃口境界部を含む対象物までの距離情報を示す点群データ
74 刃口境界範囲点群データ
75 座標データ
76 横関数
77 縦関数
78 エッジ点群データ
80 掘り残し土
81 掘り残し土幅
82 掘り残し土法面
90 2次元平面
91 直線
100 ケーソンショベル
110 走行体
111 走行フレーム
113 走行ローラ
121 旋回フレーム
130 ブーム
131 基端ブーム
132 先端ブーム
133 伸縮シリンダ
134 起伏シリンダ
150 バケットアタッチメント
151 ベース部材
152 バケット
153 バケットシリンダ
165 コントロールユニット
165a メインコントローラ
165b 走行体用コントローラ
165c ブーム・バケット用コントローラ
201 走行体位置センサ
202 旋回角度センサ
203 ブーム起伏角度センサ
204 ブーム伸長量センサ
205 バケット揺動角度センサ
206 外界センサ
211 走行体位置測定部
212 バケット位置測定部
213 地盤形状測定部
610 削除部
611 検出部
612 抽出部
613 第1判定部
614 演算部
620 変換部
621 点群抽出部
622 第2判定部
620 変換部
621 座標抽出部
622 第2判定部
630 変換部
631 座標抽出部
632 第3判定部
640 変換部
641 座標抽出部
642 第4判定部
650 変換部
651 第5判定部
660 色抽出部
661 第6判定部
1 caisson 2 working room 3 air supply path 4 running rail 6 cutting edge boundary determination system 7 cutting edge 8 ground 11 automatic earth and sand loading device 12 remote control device 13 ground remote control room 21 man shaft 22 man lock 23 material shaft 24 Material lock 25 Spiral staircase 31 Earth bucket 32 Carrier device 33 Earth and sand hopper 41 Air pipe 42 Air compressor 43 Air cleaning device 44 Air pressure adjustment device 45 Automatic decompression device 51 Emergency air compressor 53 Hospital lock 70 Cutting edge boundary 71 Inner peripheral surface 72 Blade tip 73 Point cloud data 74 showing distance information from an external sensor to an object including the blade boundary part Blade boundary range point cloud data 75 Coordinate data 76 Horizontal function 77 Vertical function 78 Edge point cloud Data 80 Leftover soil 81 Leftover soil width 82 Leftover soil slope 90 Two-dimensional plane 91 Straight line 100 Caisson excavator 110 Traveling body 111 Traveling frame 113 Traveling roller 121 Revolving frame 130 Boom 131 Base end boom 132 Tip boom 133 Telescopic cylinder 134 Elevating cylinder 150 Bucket attachment 151 Base member 152 Bucket 153 Bucket cylinder 165 Control unit 165a Main controller 165b Traveling body controller 165c Boom/bucket controller 201 Traveling body position sensor 202 Turning angle sensor 203 Boom hoisting angle sensor 204 Boom extension amount sensor 205 Bucket swing angle sensor 206 External sensor 211 Traveling object position measuring unit 212 Bucket position measuring unit 213 Ground shape measuring unit 610 Deleting unit 611 Detecting unit 612 Extracting unit 613 First determining unit 614 Calculating unit 620 Converting unit 621 Point group extracting unit 622 Second determining unit 620 Transforming unit 621 Coordinate extracting unit 622 Second determining unit 630 Transforming unit 631 Coordinate extracting unit 632 Third determining unit 640 Transforming unit 641 Coordinate extracting unit 642 Fourth determining unit 650 Transforming unit 651 Fifth determining unit 660 Color Extraction unit 661 Sixth determination unit

発明に係る刃口境界部判定システムは、ニューマチックケーソンの下端部に設けられた刃口部と作業室内の堀り残し土との境界である刃口境界部を判定する刃口境界部判定システムにおいて、前記作業室内にあるセンサの位置から前記刃口境界部を含む対象物までの距離情報を示す点群データを取得する取得手段と、前記取得手段により取得された点群データを3次元空間上の座標データに座標変換する変換手段と、前記変換手段により座標変換された座標データから、前記3次元空間上の2次元平面上に含まれる2以上の平面座標データを抽出する抽出手段と、前記抽出手段により抽出された平面座標データからなる最小二乗法により算出した近似直線と、前記平面座標データとの距離の誤差を算出し、前記誤差が基準値以上となる前記堀り残し土を示す平面座標データに基づいて、前記刃口境界部を判定する第2判定手段とを備えることを特徴とする。 A cutting edge boundary portion determination system according to a first aspect of the present invention determines a cutting edge boundary portion that is a boundary between a cutting edge portion provided at the lower end of a pneumatic caisson and undigged soil in a work chamber. In the determination system, an acquisition means for acquiring point cloud data indicating distance information from the position of the sensor in the work chamber to an object including the cutting edge boundary, and the point cloud data acquired by the acquisition means are collected into three transforming means for transforming coordinates into coordinate data in a dimensional space; and extracting means for extracting two or more plane coordinate data included on a two-dimensional plane in the three-dimensional space from the coordinate data transformed by the transforming means. and calculating the error of the distance between the approximate straight line calculated by the least squares method consisting of the planar coordinate data extracted by the extracting means and the planar coordinate data, and the unexcavated soil in which the error is equal to or greater than a reference value. and second determination means for determining the cutting edge boundary portion based on the plane coordinate data indicating .

発明に係る刃口境界部判定システムは、ニューマチックケーソンの下端部に設けられた刃口部と作業室内の堀り残し土との境界である刃口境界部を判定する刃口境界部判定システムにおいて、前記作業室内にあるセンサの位置から前記刃口境界部を含む対象物までの距離情報を示す点群データを取得する取得手段と、前記取得手段により取得された点群データを3次元空間上の座標データに座標変換する変換手段と、前記変換手段により座標変換された座標データから、前記3次元空間上の前記刃口部を示す2以上の前記座標データを含む2次元平面上の平面座標データを抽出する抽出手段と、前記抽出手段により抽出された平面座標データと、前記刃口部を示す2以上の前記平面座標データを含む直線との距離の誤差を算出し、前記誤差が基準値以上となる前記堀り残し土を示す座標データに基づいて、前記刃口境界部を判定する第3判定手段とを備えることを特徴とする。 A cutting edge boundary portion determination system according to a second aspect of the present invention determines a cutting edge boundary portion that is a boundary between a cutting edge portion provided at the lower end of a pneumatic caisson and undigged soil in a work chamber. In the determination system, an acquisition means for acquiring point cloud data indicating distance information from the position of the sensor in the work chamber to an object including the cutting edge boundary, and the point cloud data acquired by the acquisition means are collected into three a transforming means for transforming coordinates into coordinate data in a dimensional space; and a two-dimensional plane including two or more pieces of coordinate data indicating the cutting edge portion in the three-dimensional space from the coordinate data transformed by the transforming means. an extracting means for extracting the plane coordinate data of, and the plane coordinate data extracted by the extracting means and a straight line containing two or more of the plane coordinate data representing the cutting edge portion; and third determining means for determining the cutting edge boundary portion based on coordinate data indicating the unexcavated soil having a value equal to or greater than a reference value.

発明に係る刃口境界部判定システムは、ニューマチックケーソンの下端部に設けられた刃口部と作業室内の堀り残し土との境界である刃口境界部を判定する刃口境界部判定システムにおいて、前記作業室内にあるセンサの位置から前記刃口境界部を含む対象物までの距離情報を示す点群データを取得する取得手段と、前記取得手段により取得された点群データを3次元空間上の座標データに座標変換する変換手段と、前記変換手段により座標変換された座標データから、前記3次元空間上の前記距離情報を示す方向と垂直な2次元平面上に含まれる平面座標データを抽出する抽出手段と、前記抽出手段により抽出された平面座標データが前記2次元平面上の1直線に全て含まれるときの前記刃口部を示す平面座標データに基づいて、前記刃口境界部を判定する第4判定手段とを備えることを特徴とする。 A cutting edge boundary portion determination system according to a third aspect of the present invention determines a cutting edge boundary portion that is a boundary between a cutting edge portion provided at the lower end of a pneumatic caisson and undigged soil in a work chamber. In the determination system, an acquisition means for acquiring point cloud data indicating distance information from the position of the sensor in the work chamber to an object including the cutting edge boundary, and the point cloud data acquired by the acquisition means are collected into three plane coordinates included on a two-dimensional plane perpendicular to the direction indicating the distance information in the three-dimensional space from the coordinate data transformed by the transforming means for coordinate transformation into coordinate data in a dimensional space; an extracting means for extracting data; and the cutting edge boundary based on the plane coordinate data indicating the cutting edge portion when all the plane coordinate data extracted by the extracting means are included in one straight line on the two-dimensional plane. and a fourth determination means for determining the part.

発明に係る刃口境界部判定システムは、第1発明~第発明の何れかにおいて、前記刃口境界部に基づいて、前記作業室内の堀り残し土の幅を演算する演算手段とをさらに備えることを特徴とする。 A cutting edge boundary portion determination system according to a fourth invention is a cutting edge boundary portion determination system according to any one of the first to third inventions, and calculating means for calculating a width of unexcavated soil in the work chamber based on the cutting edge boundary portion. is further provided.

発明に係る刃口境界部判定システムは、第1発明~第発明の何れかにおいて、前記取得手段は、取得した点群データから、前記センサの位置と前記ニューマチックケーソンの設計情報とに基づいて、前記刃口境界部を示す点群データを含む刃口境界範囲点群データを取得することを特徴とする。 A cutting edge boundary portion determination system according to a fifth invention is the cutting edge boundary portion determination system according to any one of the first to fourth inventions, wherein the acquisition means acquires the position of the sensor and the design information of the pneumatic caisson from the acquired point cloud data. Based on, the edge boundary range point cloud data including the point cloud data indicating the edge boundary portion is obtained.

発明に係る刃口境界部判定プログラムは、ニューマチックケーソンの下端部に設けられた刃口部と作業室内の堀り残し土との境界である刃口境界部を判定する刃口境界部判定プログラムにおいて、前記作業室内にあるセンサの位置から前記刃口境界部を含む対象物までの距離情報を示す点群データを取得する取得ステップと、前記取得ステップにより取得された点群データを3次元空間上の座標データに座標変換する変換ステップと、前記変換ステップにより座標変換された座標データから、前記3次元空間上の2次元平面上に含まれる2以上の平面座標データを抽出する抽出ステップと、前記抽出ステップにより抽出された平面座標データからなる最小二乗法により算出した近似直線と、前記平面座標データとの距離の誤差を算出し、前記誤差が基準値以上となる前記堀り残し土を示す平面座標データに基づいて、前記刃口境界部を判定する第2判定ステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする。 A cutting edge boundary portion determination program according to a sixth aspect of the present invention determines a cutting edge boundary portion that is a boundary between a cutting edge portion provided at the lower end of a pneumatic caisson and unexcavated soil in a work chamber. In the determination program, an acquisition step of acquiring point cloud data indicating distance information from the position of the sensor in the work chamber to an object including the cutting edge boundary portion; a transforming step of transforming coordinates into coordinate data on a dimensional space; and an extracting step of extracting two or more plane coordinate data included on a two-dimensional plane on the three-dimensional space from the coordinate data transformed by the transforming step. and calculating the error of the distance between the approximate straight line calculated by the least-squares method consisting of the plane coordinate data extracted in the extraction step and the plane coordinate data, and the unexcavated soil in which the error is equal to or greater than a reference value. and a second judgment step of judging the cutting edge boundary portion based on the plane coordinate data indicating .

発明に係る刃口境界部判定プログラムは、ニューマチックケーソンの下端部に設けられた刃口部と作業室内の堀り残し土との境界である刃口境界部を判定する刃口境界部判定プログラムにおいて、前記作業室内にあるセンサの位置から前記刃口境界部を含む対象物までの距離情報を示す点群データを取得する取得ステップと、前記取得ステップにより取得された点群データを3次元空間上の座標データに座標変換する変換ステップと、前記変換ステップにより座標変換された座標データから、前記3次元空間上の前記刃口部を示す2以上の前記座標データを含む2次元平面上の平面座標データを抽出する抽出ステップと、前記抽出ステップにより抽出された平面座標データと、前記刃口部を示す2以上の前記平面座標データを含む直線との距離の誤差を算出し、前記誤差が基準値以上となる前記堀り残し土を示す座標データに基づいて、前記刃口境界部を判定する第3判定ステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする。 A cutting edge boundary portion determination program according to a seventh aspect of the present invention determines a cutting edge boundary portion that is a boundary between a cutting edge portion provided at the lower end of a pneumatic caisson and unexcavated soil in a work chamber. In the determination program, an acquisition step of acquiring point cloud data indicating distance information from the position of the sensor in the work chamber to an object including the cutting edge boundary portion; a transformation step of transforming coordinates into coordinate data in a dimensional space; and a two-dimensional plane including two or more pieces of coordinate data representing the cutting edge portion in the three-dimensional space from the coordinate data transformed in the transformation step. an extracting step of extracting the plane coordinate data of; calculating the error of the distance between the plane coordinate data extracted by the extracting step and a straight line including two or more of the plane coordinate data indicating the cutting edge; and a third judgment step for judging the cutting edge boundary portion based on the coordinate data indicating the unexcavated soil with a value equal to or greater than a reference value.

発明に係る刃口境界部判定プログラムは、ニューマチックケーソンの下端部に設けられた刃口部と作業室内の堀り残し土との境界である刃口境界部を判定する刃口境界部判定プログラムにおいて、前記作業室内にあるセンサの位置から前記刃口境界部を含む対象物までの距離情報を示す点群データを取得する取得ステップと、前記取得ステップにより取得された点群データを3次元空間上の座標データに座標変換する変換ステップと、前記変換ステップにより座標変換された座標データから、前記3次元空間上の前記距離情報を示す方向と垂直な2次元平面上に含まれる平面座標データを抽出する抽出ステップと、前記抽出ステップにより抽出された平面座標データが前記2次元平面上の1直線に全て含まれるときの前記刃口部を示す平面座標データに基づいて、前記刃口境界部を判定する第4判定ステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする。 A cutting edge boundary portion determination program according to an eighth aspect of the present invention determines a cutting edge boundary portion that is a boundary between a cutting edge portion provided at the lower end of a pneumatic caisson and undigged soil in a work chamber. In the determination program, an acquisition step of acquiring point cloud data indicating distance information from the position of the sensor in the work chamber to an object including the cutting edge boundary portion; a transformation step of transforming coordinates into coordinate data in a dimensional space; and plane coordinates included on a two-dimensional plane perpendicular to the direction indicating the distance information in the three-dimensional space from the coordinate data transformed by the transformation step. an extraction step of extracting data; and the cutting edge boundary based on the plane coordinate data indicating the cutting edge portion when all of the plane coordinate data extracted by the extracting step are included in one straight line on the two-dimensional plane. and a fourth determination step of determining the part.

発明によれば、本発明の刃口境界部判定システムは、抽出手段により抽出された平面座標データからなる最小二乗法により算出した近似直線と、平面座標データとの距離の誤差を算出し、誤差が基準値以上となる堀り残し土を示す平面座標データに基づいて、刃口境界部を判定する。これによって、モデルデータを用いることなく、刃口境界部を判定することが可能となり、低コストで定量的に刃口境界部を判定することができる。 According to the first invention, the cutting edge boundary part determination system of the present invention calculates the error of the distance between the approximate straight line calculated by the least squares method consisting of the plane coordinate data extracted by the extracting means and the plane coordinate data. , the cutting edge boundary portion is determined based on the plane coordinate data indicating the uncut soil whose error is equal to or greater than the reference value. As a result, it is possible to determine the cutting edge boundary portion without using model data, and to quantitatively determine the cutting edge boundary portion at low cost.

発明によれば、本発明の刃口境界部判定システムは、抽出手段により抽出された平面座標データと、刃口部を示す2以上の平面座標データを含む直線との距離の誤差を算出し、誤差が基準値以上となる堀り残し土を示す座標データに基づいて、刃口境界部を判定する。これによって、モデルデータを用いることなく、刃口境界部を判定することが可能となり、低コストで定量的に刃口境界部を判定することができる。 According to the second invention, the cutting edge boundary portion determination system of the present invention calculates the error in the distance between the plane coordinate data extracted by the extracting means and a straight line including two or more plane coordinate data representing the cutting edge portion. Then, based on the coordinate data indicating the unexcavated soil whose error is equal to or greater than the reference value, the cutting edge boundary portion is determined. As a result, it is possible to determine the cutting edge boundary portion without using model data, and to quantitatively determine the cutting edge boundary portion at low cost.

発明によれば、本発明の刃口境界部判定システムは、抽出手段により抽出された平面座標データが2次元平面上の1直線に全て含まれるときの前記刃口部を示す平面座標データに基づいて、刃口境界部を判定する。これによって、モデルデータを用いることなく、刃口境界部を判定することが可能となり、低コストで定量的に刃口境界部を判定することができる。 According to the third aspect of the present invention, the cutting edge boundary portion determination system of the present invention provides plane coordinate data representing the cutting edge portion when all of the plane coordinate data extracted by the extracting means are included in one straight line on a two-dimensional plane. Based on, the cutting edge boundary is determined. As a result, it is possible to determine the cutting edge boundary portion without using model data, and to quantitatively determine the cutting edge boundary portion at low cost.

発明によれば、本発明の刃口境界部判定システムは、刃口境界部に基づいて、作業室内の堀り残し土の幅を演算する。これによって、モデルデータを用いることなく、刃口境界部を判定することが可能となり、低コストで定量的に刃口境界部を判定した上で、掘り残し土の幅を演算することが可能となる。このため、低コストで定量的に掘り残し土の幅を演算することで、ケーソンに係る沈下抵抗力を低コストで定量的に予測することができ、作業の効率化ができる。 According to the fourth invention, the cutting edge boundary portion determination system of the present invention calculates the width of unexcavated soil in the work chamber based on the cutting edge boundary portion. This makes it possible to determine the cutting edge boundary without using model data, making it possible to determine the cutting edge boundary quantitatively at low cost and then calculate the width of the unexcavated soil. Become. Therefore, by calculating the width of the unexcavated soil quantitatively at low cost, it is possible to predict the subsidence resistance of the caisson quantitatively at low cost, thereby improving work efficiency.

発明によれば、本発明の刃口境界部判定システムは、取得した点群データから、センサの位置とニューマチックケーソンの設計情報とに基づいて、刃口境界部を示す点群データを含む刃口境界範囲点群データを取得する。刃口境界部を判定するのに不要な点群データを取り除くことができ、刃口境界部の判定の高速化とさらなる低コスト化を実現することができる。 According to the fifth invention, the cutting edge boundary portion determination system of the present invention generates point cloud data indicating the cutting edge boundary portion from the obtained point cloud data based on the position of the sensor and the design information of the pneumatic caisson. Acquire the point cloud data of the cutting edge boundary range including It is possible to remove unnecessary point cloud data for judging the cutting edge boundary, and it is possible to speed up the judgment of the cutting edge boundary and further reduce the cost.

Claims (14)

ニューマチックケーソンの下端部に設けられた刃口部と作業室内の堀り残し土との境界である刃口境界部を判定する刃口境界部判定システムにおいて、
前記作業室内にあるセンサの位置から、前記刃口境界部を含む対象物までの距離情報を示す点群データを取得する取得手段と、
前記取得手段により取得された点群データから、互いに隣接する2以上の点群データの距離情報の差分値を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された差分値が基準値以上を示す互いに隣接する2以上の前記点群データの組み合わせからなるエッジ点群データを抽出する抽出手段と、
前記抽出手段により抽出したエッジ点群データに基づいて、前記刃口境界部を判定する第1判定手段とを備えること
を特徴とする刃口境界部判定システム。
In the cutting edge boundary part determination system that determines the cutting edge boundary part, which is the boundary between the cutting edge part provided at the lower end of the pneumatic caisson and the unexcavated soil in the work room,
Acquisition means for acquiring point cloud data indicating distance information from the position of the sensor in the work chamber to an object including the cutting edge boundary;
a detection means for detecting a difference value of distance information of two or more adjacent point cloud data from the point cloud data acquired by the acquisition means;
an extraction means for extracting edge point cloud data consisting of a combination of two or more of the point cloud data adjacent to each other indicating that the difference value detected by the detection means is equal to or greater than a reference value;
A cutting edge boundary part determination system, comprising: a first determination means for determining the cutting edge boundary part based on the edge point cloud data extracted by the extraction means.
ニューマチックケーソンの下端部に設けられた刃口部と作業室内の堀り残し土との境界である刃口境界部を判定する刃口境界部判定システムにおいて、
前記作業室内にあるセンサの位置から前記刃口境界部を含む対象物までの距離情報を示す点群データを取得する取得手段と、
前記取得手段により取得された点群データを3次元空間上の座標データに座標変換する変換手段と、
前記変換手段により座標変換された座標データから、前記3次元空間上の2次元平面上に含まれる2以上の平面座標データを抽出する抽出手段と、
前記抽出手段により抽出された平面座標データからなる近似直線と、前記平面座標データとの距離の誤差を算出し、前記誤差が基準値以上となる前記平面座標データに基づいて、前記刃口境界部を判定する第2判定手段とを備えること
を特徴とする刃口境界部判定システム。
In the cutting edge boundary part determination system that determines the cutting edge boundary part, which is the boundary between the cutting edge part provided at the lower end of the pneumatic caisson and the unexcavated soil in the work room,
Acquisition means for acquiring point cloud data indicating distance information from the position of the sensor in the work chamber to an object including the cutting edge boundary;
transforming means for transforming the point cloud data acquired by the acquiring means into coordinate data in a three-dimensional space;
extracting means for extracting two or more plane coordinate data included on a two-dimensional plane in the three-dimensional space from the coordinate data coordinate-transformed by the transforming means;
An error in the distance between the approximate straight line composed of the plane coordinate data extracted by the extracting means and the plane coordinate data is calculated, and based on the plane coordinate data in which the error is equal to or greater than a reference value, the cutting edge boundary portion is calculated. A cutting edge boundary portion determination system comprising: a second determination means for determining
ニューマチックケーソンの下端部に設けられた刃口部と作業室内の堀り残し土との境界である刃口境界部を判定する刃口境界部判定システムにおいて、
前記作業室内にあるセンサの位置から前記刃口境界部を含む対象物までの距離情報を示す点群データを取得する取得手段と、
前記取得手段により取得された点群データを3次元空間上の座標データに座標変換する変換手段と、
前記変換手段により座標変換された座標データから、前記3次元空間上の前記刃口部を示す2以上の前記座標データを含む2次元平面上の平面座標データを抽出する抽出手段と、
前記抽出手段により抽出された平面座標データと、前記刃口部を示す2以上の前記平面座標データを含む直線との距離の誤差を算出し、前記誤差が基準値以上となる前記平面座標データに基づいて、前記刃口境界部を判定する第3判定手段とを備えること
を特徴とする刃口境界部判定システム。
In the cutting edge boundary part determination system that determines the cutting edge boundary part, which is the boundary between the cutting edge part provided at the lower end of the pneumatic caisson and the unexcavated soil in the work room,
Acquisition means for acquiring point cloud data indicating distance information from the position of the sensor in the work chamber to an object including the cutting edge boundary;
transforming means for transforming the point cloud data acquired by the acquiring means into coordinate data in a three-dimensional space;
extracting means for extracting plane coordinate data on a two-dimensional plane containing two or more of the coordinate data representing the cutting edge portion in the three-dimensional space from the coordinate data coordinate-transformed by the transforming means;
calculating an error in the distance between the plane coordinate data extracted by the extracting means and a straight line containing two or more of the plane coordinate data representing the cutting edge, and a third determination means for determining the cutting edge boundary portion based on the cutting edge boundary portion determination system.
ニューマチックケーソンの下端部に設けられた刃口部と作業室内の堀り残し土との境界である刃口境界部を判定する刃口境界部判定システムにおいて、
前記作業室内にあるセンサの位置から前記刃口境界部を含む対象物までの距離情報を示す点群データを取得する取得手段と、
前記取得手段により取得された点群データを3次元空間上の座標データに座標変換する変換手段と、
前記変換手段により座標変換された座標データから、前記3次元空間上の前記距離情報を示す方向と垂直な2次元平面上に含まれる平面座標データを抽出する抽出手段と、
前記抽出手段により抽出された平面座標データが前記2次元平面上の1直線に全て含まれるときの平面座標データに基づいて、前記刃口境界部を判定する第4判定手段とを備えること
を特徴とする刃口境界部判定システム。
In the cutting edge boundary part determination system that determines the cutting edge boundary part, which is the boundary between the cutting edge part provided at the lower end of the pneumatic caisson and the unexcavated soil in the work room,
Acquisition means for acquiring point cloud data indicating distance information from the position of the sensor in the work chamber to an object including the cutting edge boundary;
transforming means for transforming the point cloud data acquired by the acquiring means into coordinate data in a three-dimensional space;
extracting means for extracting plane coordinate data included on a two-dimensional plane perpendicular to the direction indicating the distance information in the three-dimensional space from the coordinate data coordinate-transformed by the transforming means;
and fourth determining means for determining the cutting edge boundary portion based on the plane coordinate data when all the plane coordinate data extracted by the extracting means are included in one straight line on the two-dimensional plane. Cutting Edge Boundary Judgment System.
ニューマチックケーソンの下端部に設けられた刃口部と作業室内の堀り残し土との境界である刃口境界部を判定する刃口境界部判定システムにおいて、
前記作業室内にあるセンサの位置から前記刃口境界部を含む対象物までの距離情報を示す点群データを取得する取得手段と、
前記取得手段により取得された点群データを3次元空間上の座標データに座標変換する変換手段と、
前記ニューマチックケーソンの設計情報に基づいて取得された前記3次元空間上の前記刃口部の内周面を示す方程式を満たす座標の集合からなる数学モデルと、前記変換手段により座標変換された座標データとの位置関係に基づいて、前記刃口境界部を判定する第5判定手段とを備えること
を特徴とする刃口境界部判定システム。
In the cutting edge boundary part determination system that determines the cutting edge boundary part, which is the boundary between the cutting edge part provided at the lower end of the pneumatic caisson and the unexcavated soil in the work room,
Acquisition means for acquiring point cloud data indicating distance information from the position of the sensor in the work chamber to an object including the cutting edge boundary;
transforming means for transforming the point cloud data acquired by the acquiring means into coordinate data in a three-dimensional space;
A mathematical model consisting of a set of coordinates satisfying an equation indicating the inner peripheral surface of the cutting edge in the three-dimensional space acquired based on the design information of the pneumatic caisson, and the coordinates transformed by the transformation means. A cutting edge boundary portion determination system, comprising: fifth determination means for determining the cutting edge boundary portion based on a positional relationship with data.
ニューマチックケーソンの下端部に設けられた刃口部と作業室内の堀り残し土との境界である刃口境界部を判定する刃口境界部判定システムにおいて、
前記作業室内にあるセンサの位置から前記刃口境界部を含む対象物までの距離情報を示す点群データを取得すると共に、前記各点群データと対応する画素で構成される対象物の画像を撮像する取得手段と、
前記取得手段により撮像された画像から、前記刃口部の輝度に応じた画素を抽出し、抽出した前記画素に対応する前記点群データをさらに抽出する色抽出手段と、
前記色抽出手段により抽出された点群データに基づいて、前記刃口境界部を判定する第4判定手段とを備えること
を特徴とする刃口境界部判定システム。
In the cutting edge boundary part determination system that determines the cutting edge boundary part, which is the boundary between the cutting edge part provided at the lower end of the pneumatic caisson and the unexcavated soil in the work room,
Acquiring point cloud data indicating distance information from the position of the sensor in the work chamber to an object including the cutting edge boundary, and obtaining an image of the object composed of pixels corresponding to each of the point cloud data. an acquisition means for imaging;
a color extracting means for extracting pixels according to the brightness of the cutting edge portion from the image captured by the acquiring means, and further extracting the point cloud data corresponding to the extracted pixels;
A cutting edge boundary part determination system, comprising: fourth determining means for determining the cutting edge boundary part based on the point cloud data extracted by the color extracting means.
前記刃口境界部に基づいて、前記作業室内の堀り残し土の幅を演算する演算手段とをさらに備えること
を特徴とする請求項1~6の何れか1項記載の刃口境界部判定システム。
The cutting edge boundary portion determination according to any one of claims 1 to 6, further comprising calculating means for calculating a width of unexcavated soil in the work chamber based on the cutting edge boundary portion. system.
前記取得手段は、取得した点群データから、前記センサの位置と前記ニューマチックケーソンの設計情報とに基づいて、前記刃口境界部を示す点群データを含む刃口境界範囲点群データを取得すること
を特徴とする請求項1~7の何れか1項記載の刃口境界部判定システム。
The acquiring means acquires cutting edge boundary range point cloud data including point cloud data indicating the cutting edge boundary portion based on the position of the sensor and the design information of the pneumatic caisson from the acquired point cloud data. The cutting edge boundary portion determination system according to any one of claims 1 to 7, characterized in that:
ニューマチックケーソンの下端部に設けられた刃口部と作業室内の堀り残し土との境界である刃口境界部を判定する刃口境界部判定プログラムにおいて、
前記作業室内にあるセンサの位置から、前記刃口境界部を含む対象物までの距離情報を示す点群データを取得する取得ステップと、
前記取得ステップにより取得された点群データから、互いに隣接する2以上の点群データの距離情報の差分値を検出する検出ステップと、
前記検出ステップにより検出された差分値が基準値以上を示す互いに隣接する2以上の前記点群データの組み合わせからなるエッジ点群データを抽出する抽出ステップと、
前記抽出ステップにより抽出したエッジ点群データに基づいて、前記刃口境界部を判定する第1判定ステップとをコンピュータに実行させること
を特徴とする刃口境界部判定プログラム。
In the cutting edge boundary portion determination program for determining the cutting edge boundary portion, which is the boundary between the cutting edge portion provided at the lower end of the pneumatic caisson and the unexcavated soil in the work chamber,
an acquisition step of acquiring point cloud data indicating distance information from the position of the sensor in the work chamber to an object including the cutting edge boundary;
a detection step of detecting a difference value of distance information between two or more adjacent point cloud data from the point cloud data acquired by the acquisition step;
an extraction step of extracting edge point cloud data consisting of a combination of two or more of the point cloud data adjacent to each other indicating that the difference value detected by the detection step is equal to or greater than a reference value;
A cutting edge boundary determination program for causing a computer to execute a first determination step of determining the cutting edge boundary based on the edge point cloud data extracted in the extraction step.
ニューマチックケーソンの下端部に設けられた刃口部と作業室内の堀り残し土との境界である刃口境界部を判定する刃口境界部判定プログラムにおいて、
前記作業室内にあるセンサの位置から前記刃口境界部を含む対象物までの距離情報を示す点群データを取得する取得ステップと、
前記取得ステップにより取得された点群データを3次元空間上の座標データに座標変換する変換ステップと、
前記変換ステップにより座標変換された座標データから、前記3次元空間上の2次元平面上に含まれる2以上の平面座標データを抽出する抽出ステップと、
前記抽出ステップにより抽出された平面座標データからなる近似直線と、前記平面座標データとの距離の誤差を算出し、前記誤差が基準値以上となる前記平面座標データに基づいて、前記刃口境界部を判定する第2判定ステップとをコンピュータに実行させること
を特徴とする刃口境界部判定プログラム。
In the cutting edge boundary portion determination program for determining the cutting edge boundary portion, which is the boundary between the cutting edge portion provided at the lower end of the pneumatic caisson and the unexcavated soil in the work chamber,
an acquisition step of acquiring point cloud data indicating distance information from the position of the sensor in the work chamber to an object including the cutting edge boundary;
a conversion step of coordinate-converting the point cloud data acquired by the acquisition step into coordinate data in a three-dimensional space;
an extracting step of extracting two or more plane coordinate data included on a two-dimensional plane in the three-dimensional space from the coordinate data coordinate-transformed by the transforming step;
An error in the distance between the approximate straight line composed of the plane coordinate data extracted in the extraction step and the plane coordinate data is calculated, and based on the plane coordinate data in which the error is equal to or greater than a reference value, the cutting edge boundary portion A cutting edge boundary judgment program characterized by causing a computer to execute a second judgment step of judging
ニューマチックケーソンの下端部に設けられた刃口部と作業室内の堀り残し土との境界である刃口境界部を判定する刃口境界部判定プログラムにおいて、
前記作業室内にあるセンサの位置から前記刃口境界部を含む対象物までの距離情報を示す点群データを取得する取得ステップと、
前記取得ステップにより取得された点群データを3次元空間上の座標データに座標変換する変換ステップと、
前記変換ステップにより座標変換された座標データから、前記3次元空間上の前記刃口部を示す2以上の前記座標データを含む2次元平面上の平面座標データを抽出する抽出ステップと、
前記抽出ステップにより抽出された平面座標データと、前記刃口部を示す2以上の前記平面座標データを含む直線との距離の誤差を算出し、前記誤差が基準値以上となる前記平面座標データに基づいて、前記刃口境界部を判定する第3判定ステップとをコンピュータに実行させること
を特徴とする刃口境界部判定プログラム。
In the cutting edge boundary portion determination program for determining the cutting edge boundary portion, which is the boundary between the cutting edge portion provided at the lower end of the pneumatic caisson and the unexcavated soil in the work chamber,
an acquisition step of acquiring point cloud data indicating distance information from the position of the sensor in the work chamber to an object including the cutting edge boundary;
a conversion step of coordinate-converting the point cloud data acquired by the acquisition step into coordinate data in a three-dimensional space;
an extracting step of extracting plane coordinate data on a two-dimensional plane containing two or more of the coordinate data representing the cutting edge portion on the three-dimensional space from the coordinate data coordinate-transformed by the transforming step;
calculating an error in the distance between the plane coordinate data extracted by the extracting step and a straight line containing two or more of the plane coordinate data representing the cutting edge, and a third determination step of determining the cutting edge boundary portion based on the program.
ニューマチックケーソンの下端部に設けられた刃口部と作業室内の堀り残し土との境界である刃口境界部を判定する刃口境界部判定プログラムにおいて、
前記作業室内にあるセンサの位置から前記刃口境界部を含む対象物までの距離情報を示す点群データを取得する取得ステップと、
前記取得ステップにより取得された点群データを3次元空間上の座標データに座標変換する変換ステップと、
前記変換ステップにより座標変換された座標データから、前記3次元空間上の前記距離情報を示す方向と垂直な2次元平面上に含まれる平面座標データを抽出する抽出ステップと、
前記抽出ステップにより抽出された平面座標データが前記2次元平面上の1直線に全て含まれるときの平面座標データに基づいて、前記刃口境界部を判定する第4判定ステップとをコンピュータに実行させること
を特徴とする刃口境界部判定プログラム。
In the cutting edge boundary portion determination program for determining the cutting edge boundary portion, which is the boundary between the cutting edge portion provided at the lower end of the pneumatic caisson and the unexcavated soil in the work chamber,
an acquisition step of acquiring point cloud data indicating distance information from the position of the sensor in the work chamber to an object including the cutting edge boundary;
a conversion step of coordinate-converting the point cloud data acquired by the acquisition step into coordinate data in a three-dimensional space;
an extracting step of extracting plane coordinate data included on a two-dimensional plane perpendicular to the direction indicating the distance information in the three-dimensional space from the coordinate data coordinate-transformed by the transforming step;
causing a computer to execute a fourth determination step of determining the cutting edge boundary portion based on the plane coordinate data when all the plane coordinate data extracted by the extracting step are included in one straight line on the two-dimensional plane; A cutting edge boundary judgment program characterized by:
ニューマチックケーソンの下端部に設けられた刃口部と作業室内の堀り残し土との境界である刃口境界部を判定する刃口境界部判定プログラムにおいて、
前記作業室内にあるセンサの位置から前記刃口境界部を含む対象物までの距離情報を示す点群データを取得する取得ステップと、
前記取得ステップにより取得された点群データを3次元空間上の座標データに座標変換する変換ステップと、
前記ニューマチックケーソンの設計情報に基づいて取得された前記3次元空間上の前記刃口部の内周面を示す方程式を満たす座標の集合からなる数学モデルと、前記変換ステップにより座標変換された座標データとの位置関係に基づいて、前記刃口境界部を判定する第5判定ステップとをコンピュータに実行させること
を特徴とする刃口境界部判定プログラム。
In the cutting edge boundary portion determination program for determining the cutting edge boundary portion, which is the boundary between the cutting edge portion provided at the lower end of the pneumatic caisson and the unexcavated soil in the work chamber,
an acquisition step of acquiring point cloud data indicating distance information from the position of the sensor in the work chamber to an object including the cutting edge boundary;
a conversion step of coordinate-converting the point cloud data acquired by the acquisition step into coordinate data in a three-dimensional space;
A mathematical model consisting of a set of coordinates satisfying an equation indicating the inner peripheral surface of the cutting edge in the three-dimensional space obtained based on the design information of the pneumatic caisson, and the coordinates transformed by the transformation step. and a fifth determination step for determining the cutting edge boundary portion based on the positional relationship with the data.
ニューマチックケーソンの下端部に設けられた刃口部と作業室内の堀り残し土との境界である刃口境界部を判定する刃口境界部判定プログラムにおいて、
前記作業室内にあるセンサの位置から前記刃口境界部を含む対象物までの距離情報を示す点群データを取得すると共に、前記各点群データと対応する画素で構成される対象物の画像を撮像する取得ステップと、
前記取得ステップにより撮像された画像から、前記刃口部の輝度に応じた画素を抽出し、抽出した前記画素に対応する前記点群データをさらに抽出する色抽出ステップと、
前記色抽出ステップにより抽出された点群データに基づいて、前記刃口境界部を判定する第4判定ステップとをコンピュータに実行させること
を特徴とする刃口境界部判定プログラム。
In the cutting edge boundary portion determination program for determining the cutting edge boundary portion, which is the boundary between the cutting edge portion provided at the lower end of the pneumatic caisson and the unexcavated soil in the work chamber,
Acquiring point cloud data indicating distance information from the position of the sensor in the work chamber to an object including the cutting edge boundary, and obtaining an image of the object composed of pixels corresponding to each of the point cloud data. an acquisition step of imaging;
a color extraction step of extracting pixels according to the brightness of the cutting edge portion from the image captured in the acquisition step, and further extracting the point cloud data corresponding to the extracted pixels;
and a fourth judgment step for judging the blade edge boundary portion based on the point cloud data extracted by the color extraction step.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0223039U (en) * 1988-07-27 1990-02-15
JPH03221617A (en) * 1990-01-25 1991-09-30 Kajima Corp Method for managing execution in pneumatic caisson method
JP2001317927A (en) * 2000-05-11 2001-11-16 Mitsubishi Electric Corp Device and method for inspecting slit-shaped groove
JP2002328022A (en) * 2001-05-02 2002-11-15 Komatsu Ltd System for measuring topographical form and guidance system
JP2015229826A (en) * 2014-06-03 2015-12-21 清水建設株式会社 Caisson sinking management system and caisson sinking management method
JP2017503164A (en) * 2013-12-24 2017-01-26 エルジー・シルトロン・インコーポレーテッド Wafer shape analysis method and apparatus
JP2017082463A (en) * 2015-10-27 2017-05-18 大成建設株式会社 Drilling situation management system
JP2019049142A (en) * 2017-09-11 2019-03-28 大成建設株式会社 Caisson aperture ratio calculation system, aperture ratio calculation method and aperture ratio calculation program
JP2019218728A (en) * 2018-06-18 2019-12-26 鹿島建設株式会社 Cutting edge part intrusion width measurement system and caisson immersion method
JP2019218740A (en) * 2018-06-19 2019-12-26 鹿島建設株式会社 Cutting edge part boundary identification device and caisson immersion method

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0223039U (en) * 1988-07-27 1990-02-15
JPH03221617A (en) * 1990-01-25 1991-09-30 Kajima Corp Method for managing execution in pneumatic caisson method
JP2001317927A (en) * 2000-05-11 2001-11-16 Mitsubishi Electric Corp Device and method for inspecting slit-shaped groove
JP2002328022A (en) * 2001-05-02 2002-11-15 Komatsu Ltd System for measuring topographical form and guidance system
JP2017503164A (en) * 2013-12-24 2017-01-26 エルジー・シルトロン・インコーポレーテッド Wafer shape analysis method and apparatus
JP2015229826A (en) * 2014-06-03 2015-12-21 清水建設株式会社 Caisson sinking management system and caisson sinking management method
JP2017082463A (en) * 2015-10-27 2017-05-18 大成建設株式会社 Drilling situation management system
JP2019049142A (en) * 2017-09-11 2019-03-28 大成建設株式会社 Caisson aperture ratio calculation system, aperture ratio calculation method and aperture ratio calculation program
JP2019218728A (en) * 2018-06-18 2019-12-26 鹿島建設株式会社 Cutting edge part intrusion width measurement system and caisson immersion method
JP2019218740A (en) * 2018-06-19 2019-12-26 鹿島建設株式会社 Cutting edge part boundary identification device and caisson immersion method

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