JP7519653B2

JP7519653B2 - Shield machine tail clearance measurement system and shield machine tail clearance measurement method

Info

Publication number: JP7519653B2
Application number: JP2020202726A
Authority: JP
Inventors: 政美市川; 幸生安田; 卓人中山; 修小林; 友誉山崎; 裕之 ▲土▼本; 泰史山田; 憲二伊藤
Original assignee: KINSOKU CO.,LTD; Toda Corp
Current assignee: KINSOKU CO.,LTD; Toda Corp
Priority date: 2020-12-07
Filing date: 2020-12-07
Publication date: 2024-07-22
Anticipated expiration: 2040-12-07
Also published as: JP2022090363A

Description

本発明は、回転カッタを有し、スキンプレート内でセグメントを組み立てながら掘進するシールド機において、スキンプレートの内周面とセグメントの外周面との隙間の距離であるテールクリアランスを測定するシールド機のテールクリアランス測定システム及びシールド機のテールクリアランス測定方法に関する。 The present invention relates to a tail clearance measurement system and a tail clearance measurement method for a shield machine that has a rotating cutter and excavates while assembling segments within a skin plate, and that measures the tail clearance, which is the gap distance between the inner surface of the skin plate and the outer surface of the segment.

シールド機が備えるスキンプレートと、その内側で組み立てられるセグメントとの間には環状の隙間が形成される。この隙間の距離であるテールクリアランスは、適切に保たれていないと、シールド機が掘進する際に、セグメントに当たって破損させたり、次のセグメントを組み立てられない等の不具合が発生する。
従って、シールド機を掘進させる際には、テールクリアランスを管理することが非常に重要であるが、その管理には、通常、シールド機の例えば上下左右の４か所などにおいて、人がテールクリアランスをスケールで測定しているので、非常に手間がかかった。 An annular gap is formed between the skin plate of the shield machine and the segments assembled inside it. If the tail clearance, which is the distance of this gap, is not properly maintained, problems will occur when the shield machine hits a segment while excavating, causing damage, or making it impossible to assemble the next segment.
Therefore, when excavating with a shield machine, it is very important to manage the tail clearance. However, this management is usually done by a person measuring the tail clearance with a scale at four points, for example, above, below, left and right, of the shield machine, which is very time-consuming.

この手間を省き、自動的にリアルタイムでテールクリアランスを測定する装置が、特許文献１に開示されている。
特許文献１に記載のシールド機のテールクリアランス測定装置は、シールド機のテール部の延伸方向と平行にレーザー光を照射する照射部を、テール部の内壁に対して垂直方向に移動自在に設け、照射部の内壁に対する距離を検出演算して距離出力信号を出力する距離検出演算部と、セグメントの端面のレーザースポットを撮影して画像信号を出力するカメラと、画像信号からセグメントの端面の側端部を認識して側端部認識信号を出力する側端部認識部と、側端部認識信号及び距離出力信号に基づいて、セグメントの側端部とテール部の内壁との距離を演算出力するクリアランス演算部とを備える。 Patent Document 1 discloses a device that eliminates this hassle and automatically measures tail clearance in real time.
The tail clearance measurement device for a shield machine described in Patent Document 1 is provided with an irradiation unit that irradiates laser light parallel to the extension direction of the tail section of the shield machine and is freely movable vertically to the inner wall of the tail section, a distance detection calculation unit that detects and calculates the distance from the inner wall of the irradiation unit and outputs a distance output signal, a camera that photographs the laser spot on the end face of the segment and outputs an image signal, a side end recognition unit that recognizes the side end of the end face of the segment from the image signal and outputs a side end recognition signal, and a clearance calculation unit that calculates and outputs the distance between the side end of the segment and the inner wall of the tail section based on the side end recognition signal and the distance output signal.

特開平８-１２１０８７号公報Japanese Patent Application Publication No. 8-121087

特許文献１に記載のようなシールド機のテールクリアランス測定装置は、セグメントの側端部にレーザー光を照射している状態の照射部と、テール部の内壁との距離を実際に測定してテールクリアランスを検出しているので、照射部を案内するガイドレールが短いと、測定結果も不正確になる。一方、ガイドレールが長いと装置全体が大型となり、設置個所が限られてしまうため、セグメントの組み立ての邪魔になる恐れがあるだけでなく、洗い水をかぶったり、セグメントが衝突して測定不能となりかねない。
本発明が解決しようとする課題は、シールド機に搭載される部分がコンパクトで、邪魔にならない位置に取り付け可能であり、テールクリアランスを自動的に正確に測定できるシールド機のテールクリアランス測定システム及びシールド機のテールクリアランス測定方法を提供することにある。 The tail clearance measurement device for shield machines as described in Patent Document 1 detects the tail clearance by actually measuring the distance between the irradiation part, which is irradiating the side end of the segment with laser light, and the inner wall of the tail part, so if the guide rail that guides the irradiation part is short, the measurement results will be inaccurate. On the other hand, if the guide rail is long, the entire device will be large and the installation location will be limited, which not only may interfere with the assembly of the segments, but may also cause the device to be covered in wash water or collide with the segments, making it impossible to measure.
The problem that the present invention aims to solve is to provide a tail clearance measurement system and a tail clearance measurement method for a shield machine, the part mounted on the shield machine is compact, can be installed in a position that does not get in the way, and can automatically and accurately measure the tail clearance.

請求項１に係る発明は、スキンプレートの内周面とセグメントの外周面との距離を測定するシールド機のテールクリアランス測定システムであって、前記セグメントの前端面と、前記スキンプレートの内周面とに向けてレーザーライン光を照射するレーザー照射手段と、前記セグメントの前端面及び前記スキンプレートの内周面に照射された前記レーザーライン光を、前記セグメントの前端面に照射された前記レーザーライン光と前記スキンプレートの内周面に照射された前記レーザーライン光とが、一直線にならないように撮像する撮像手段と、前記撮像手段が撮像した画像において、前記セグメントの前端面及び前記スキンプレートの内周面に照射されたレーザーライン光をそれぞれ径方向ライン及び軸方向ラインとして検出するライン検出手段と、前記径方向ラインと前記軸方向ラインとの交点を求める交点検出手段と、前記径方向ラインの所定位置から前記交点検出手段が求めた交点までの延長部分の距離に基づいて、前記スキンプレートの内周面と前記セグメントの外周面との距離を求める距離測定手段と、前記撮像手段が前記径方向ラインと前記軸方向ラインとともに撮像可能な位置に配置され基準寸法が設定されたスケールマーカーと、を備え、前記スケールマーカーは、シールド機のシールドジャッキのスプレッダに設けられており、前記距離測定手段は、前記撮像手段が撮影した画像において、前記スケールマーカーの基準寸法に対応する画素数と前記延長部分の距離に対応する画素数との比率に基づいて、スキンプレートの内周面とセグメントの外周面との距離を求めることを特徴とするシールド機のテールクリアランス測定システムである。
請求項２に係る発明は、前記スケールマーカーは、さらに前記セグメントの前端面に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のシールド機のテールクリアランス測定システムである。
請求項３に係る発明は、前記セグメントの前端面に設けられている前記スケールマーカーの前記基準寸法は、前記セグメントの厚みに基づいて設定されていることを特徴とする請求項２に記載のシールド機のテールクリアランス測定システムである。
請求項４に係る発明は、前記径方向ラインの前記所定位置は、前記セグメントの前端面のエッジ部分との交点であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項に記載のシールド機のテールクリアランス測定システムである。
請求項５に係る発明は、前記径方向ラインの前記所定位置は、前記セグメントの前端面に設けられたシール溝の段部との交点であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちいずれか１項に記載のシールド機のテールクリアランス測定システムである。
請求項６に係る発明は、前記径方向ラインの前記所定位置は、前記セグメントの前端面に設けられた前記セグメントの外周面からの距離が既知であるマーキングとの交点であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のうちいずれか１項に記載のシールド機のテールクリアランス測定システムである。
請求項７に係る発明は、スキンプレートの内周面とセグメントの外周面との距離を測定するシールド機のテールクリアランス測定方法であって、前記セグメントの前端面と、前記スキンプレートの内周面とに向けてレーザーライン光を照射する照射工程と、前記セグメントの前端面及び前記スキンプレートの内周面に照射された前記レーザーライン光を、前記セグメントの前端面に照射された前記レーザーライン光と前記スキンプレートの内周面に照射された前記レーザーライン光とが、一直線にならないように撮像する撮像工程と、前記撮像工程で撮像した画像において、前記セグメントの前端面及び前記スキンプレートの内周面に照射されたレーザーライン光をそれぞれ径方向ライン及び軸方向ラインとするライン検出工程と、前記径方向ラインと前記軸方向ラインとの交点を求める交点検出工程と、前記径方向ラインの所定位置から前記交点検出工程で求めた交点までの延長部分の距離に基づいて、前記スキンプレートの内周面と前記セグメントの外周面との距離を求める距離測定工程と、を備え、前記径方向ラインと前記軸方向ラインとともに撮像可能な位置に基準寸法が設定されたスケールマーカーを配置しておき、前記スケールマーカーは、シールド機のシールドジャッキのスプレッダに設けられており、前記撮像工程は、前記径方向ラインと前記軸方向ラインとともに前記スケールマーカーを撮像する工程であって、前記距離測定工程は、前記スケールマーカーの基準寸法に対応する画素数と前記延長部分の距離に対応する画素数との比率で、スキンプレートの内周面とセグメントの外周面との距離を求める工程であることを特徴とするシールド機のテールクリアランス測定方法である。
請求項８に係る発明は、前記スケールマーカーは、さらに前記セグメントの前端面に設けられていることを特徴とする請求項７に記載のシールド機のテールクリアランス測定方法である。
請求項９に係る発明は、前記セグメントの前端面に設けられている前記スケールマーカーの前記基準寸法は、前記セグメントの厚みに基づいて設定されていることを特徴とする請求項８に記載のシールド機のテールクリアランス測定方法である。
請求項１０に係る発明は、前記径方向ラインの前記所定位置は、前記セグメントの前端面のエッジ部分との交点であることを特徴とする請求項７乃至請求項９のうちいずれか１項に記載のシールド機のテールクリアランス測定方法である。
請求項１１に係る発明は、前記径方向ラインの前記所定位置は、前記セグメントの前端面に設けられたシール溝の段部との交点であることを特徴とする請求項７乃至請求項１０のうちいずれか１項に記載のシールド機のテールクリアランス測定方法である。
請求項１２に係る発明は、前記径方向ラインの前記所定位置は、前記セグメントの前端面に設けられた前記セグメントの外周面からの距離が既知であるマーキングとの交点であることを特徴とする請求項７乃至請求項１１のうちいずれか１項に記載のシールド機のテールクリアランス測定方法である。
また、別発明として以下のものでも良い。
手段１は、スキンプレートの内周面とセグメントの外周面との距離を測定するシールド機のテールクリアランス測定システムであって、前記セグメントの前端面と、前記スキンプレートの内周面とに向けてレーザーライン光を照射するレーザー照射手段と、前記セグメントの前端面及び前記スキンプレートの内周面に照射された前記レーザーライン光を、前記セグメントの前端面に照射された前記レーザーライン光と前記スキンプレートの内周面に照射された前記レーザーライン光とが、一直線にならないように撮像する撮像手段と、前記撮像手段が撮像した画像において、前記セグメントの前端面及び前記スキンプレートの内周面に照射されたレーザーライン光をそれぞれ径方向ライン及び軸方向ラインとして検出するライン検出手段と、前記径方向ラインと前記軸方向ラインとの交点を求める交点検出手段と、前記径方向ラインの所定位置から前記交点検出手段が求めた交点までの延長部分の距離に基づいて、前記スキンプレートの内周面と前記セグメントの外周面との距離を求める距離測定手段とを備えたことを特徴とするシールド機のテールクリアランス測定システムである。
The invention according to claim 1 is a tail clearance measurement system for a shield machine that measures the distance between an inner peripheral surface of a skin plate and an outer peripheral surface of a segment, comprising: a laser irradiation means for irradiating a laser line light toward a front end face of the segment and the inner peripheral surface of the skin plate; an imaging means for imaging the laser line light irradiated to the front end face of the segment and the inner peripheral surface of the skin plate such that the laser line light irradiated to the front end face of the segment and the laser line light irradiated to the inner peripheral surface of the skin plate are not aligned in a straight line; a line detection means for detecting the laser line light irradiated to the front end face of the segment and the inner peripheral surface of the skin plate as radial lines and axial lines, respectively, in an image captured by the imaging means; a distance measuring means for measuring the distance between the inner surface of the skin plate and the outer surface of the segment based on the distance of the extension from a predetermined position of the radial line to the intersection detected by the intersection detection means; and a scale marker having a reference dimension and arranged in a position where the imaging means can image the radial line and the axial line, wherein the scale marker is provided on a spreader of a shield jack of the shield machine, and the distance measuring means determines the distance between the inner surface of the skin plate and the outer surface of the segment based on the ratio of the number of pixels corresponding to the reference dimension of the scale marker to the number of pixels corresponding to the distance of the extension in an image captured by the imaging means.
The invention according to claim 2 is a tail clearance measurement system for a shield machine as described in claim 1, characterized in that the scale marker is further provided on the front end surface of the segment.
The invention of claim 3 is a tail clearance measurement system for a shield machine as described in claim 2, characterized in that the reference dimension of the scale marker provided on the front end surface of the segment is set based on the thickness of the segment.
The invention of claim 4 is a tail clearance measurement system for a shield machine described in any one of claims 1 to 3, characterized in that the specified position of the radial line is an intersection with an edge portion of the front end face of the segment.
The invention of claim 5 is a tail clearance measurement system for a shield machine described in any one of claims 1 to 4, characterized in that the specified position of the radial line is an intersection with a step portion of a seal groove provided on the front end face of the segment.
The invention of claim 6 is a tail clearance measurement system for a shield machine described in any one of claims 1 to 5, characterized in that the specified position of the radial line is an intersection with a marking provided on the front end face of the segment and whose distance from the outer peripheral surface of the segment is known.
The invention according to claim 7 is a tail clearance measurement method for a shield machine for measuring the distance between an inner peripheral surface of a skin plate and an outer peripheral surface of a segment, comprising: an irradiation step of irradiating a laser line light toward a front end face of the segment and the inner peripheral surface of the skin plate; an imaging step of imaging the laser line light irradiated to the front end face of the segment and the inner peripheral surface of the skin plate such that the laser line light irradiated to the front end face of the segment and the laser line light irradiated to the inner peripheral surface of the skin plate are not aligned in a straight line; a line detection step of determining, in the image captured in the imaging step, the laser line light irradiated to the front end face of the segment and the inner peripheral surface of the skin plate as radial lines and axial lines, respectively; and an intersection detection step of determining an intersection between the radial lines and the axial lines. and a distance measuring process for determining the distance between the inner surface of the skin plate and the outer surface of the segment based on the distance of the extension portion from a predetermined position of the radial line to the intersection determined in the intersection detection process, wherein a scale marker having a reference dimension set is arranged at a position where it can be imaged together with the radial line and the axial line, the scale marker is provided on a spreader of a shield jack of the shield machine, the imaging process is a process of imaging the scale marker together with the radial line and the axial line, and the distance measuring process is a process of determining the distance between the inner surface of the skin plate and the outer surface of the segment in the ratio of the number of pixels corresponding to the reference dimension of the scale marker to the number of pixels corresponding to the distance of the extension portion.
The invention according to claim 8 is a tail clearance measuring method for a shield machine as described in claim 7, characterized in that the scale marker is further provided on the front end surface of the segment.
The invention of claim 9 is a tail clearance measurement method for a shield machine as described in claim 8, characterized in that the reference dimension of the scale marker provided on the front end surface of the segment is set based on the thickness of the segment.
The invention of claim 10 is a tail clearance measurement method for a shield machine described in any one of claims 7 to 9, characterized in that the specified position of the radial line is an intersection with an edge portion of the front end face of the segment.
The invention of claim 11 is a tail clearance measuring method for a shield machine described in any one of claims 7 to 10, characterized in that the specified position of the radial line is an intersection with a step portion of a seal groove provided on the front end face of the segment.
The invention of claim 12 is a tail clearance measurement method for a shield machine described in any one of claims 7 to 11, characterized in that the specified position of the radial line is an intersection with a marking provided on the front end face of the segment and whose distance from the outer peripheral surface of the segment is known.
The following may also be considered as another invention.
Means 1 is a tail clearance measurement system for a shield machine that measures the distance between the inner surface of a skin plate and the outer surface of a segment, and is characterized in that it comprises a laser irradiation means that irradiates laser line light toward the front end face of the segment and the inner surface of the skin plate, an imaging means that images the laser line light irradiated to the front end face of the segment and the inner surface of the skin plate so that the laser line light irradiated to the front end face of the segment and the laser line light irradiated to the inner surface of the skin plate are not in a straight line, a line detection means that detects the laser line light irradiated to the front end face of the segment and the inner surface of the skin plate as radial lines and axial lines, respectively, in the image captured by the imaging means, an intersection detection means that determines an intersection between the radial line and the axial line, and a distance measurement means that determines the distance between the inner surface of the skin plate and the outer surface of the segment based on the distance of the extension portion from a predetermined position of the radial line to the intersection determined by the intersection detection means.

手段２は、前記撮像手段が前記径方向ラインと前記軸方向ラインとともに撮像可能な位置に配置され基準寸法が設定されたスケールマーカーと、を備え、前記距離測定手段は、前記撮像手段が撮影した画像において、前記スケールマーカーの基準寸法に対応する画素数と前記延長部分の距離に対応する画素数との比率に基づいて、スキンプレートの内周面とセグメントの外周面との距離を求めることを特徴とする手段１に記載のシールド機のテールクリアランス測定システムである。
Means 2 is a tail clearance measurement system for a shield machine as described in Means 1, characterized in that it comprises a scale marker which is positioned at a position where the imaging means can image the radial line and the axial line together with a reference dimension, and the distance measuring means determines the distance between the inner surface of the skin plate and the outer surface of the segment based on the ratio of the number of pixels corresponding to the reference dimension of the scale marker to the number of pixels corresponding to the distance of the extension portion in the image captured by the imaging means .

手段３は、前記スケールマーカーは、シールド機のシールドジャッキのスプレッダに設けられていることを特徴とする手段２に記載のシールド機のテールクリアランス測定システムである。
Means 3 is a tail clearance measurement system for a shield machine described in means 2 , characterized in that the scale marker is provided on a spreader of a shield jack of the shield machine.

手段４は、前記スケールマーカーは、前記セグメントの前端面に設けられていることを特徴とする手段２又は手段３に記載のシールド機のテールクリアランス測定システムである。
Means 4 is a tail clearance measurement system for a shield machine described in means 2 or 3 , characterized in that the scale marker is provided on the front end surface of the segment.

手段５は、前記セグメントの前端面に設けられている前記スケールマーカーの前記基準寸法は、前記セグメントの厚みに基づいて設定されていることを特徴とする手段４に記載のシールド機のテールクリアランス測定システムである。
Means 5 is a tail clearance measurement system for a shield machine described in Means 4 , characterized in that the reference dimension of the scale marker provided on the front end surface of the segment is set based on the thickness of the segment.

手段６は、前記径方向ラインの前記所定位置は、前記セグメントの前端面のエッジ部分との交点であることを特徴とする手段１乃至手段５のうちいずれか１項に記載のシールド機のテールクリアランス測定システムである。
Means 6 is a tail clearance measurement system for a shield machine described in any one of means 1 to means 5 , characterized in that the specified position of the radial line is an intersection with an edge portion of the front end face of the segment.

手段７は、前記径方向ラインの前記所定位置は、前記セグメントの前端面に設けられたシール溝の段部との交点であることを特徴とする手段１乃至手段６のうちいずれか１項に記載のシールド機のテールクリアランス測定システムである。
Means 7 is a tail clearance measurement system for a shield machine described in any one of means 1 to means 6 , characterized in that the specified position of the radial line is an intersection with a step portion of a seal groove provided on the front end face of the segment.

手段８は、前記径方向ラインの前記所定位置は、前記セグメントの前端面に設けられた前記セグメントの外周面からの距離が既知であるマーキングとの交点であることを特徴とする手段１乃至手段７のうちいずれか１項に記載のシールド機のテールクリアランス測定システムである。
Means 8 is a tail clearance measurement system for a shield machine described in any one of means 1 to means 7, characterized in that the specified position of the radial line is an intersection with a marking provided on the front end face of the segment and whose distance from the outer peripheral surface of the segment is known.

手段９は、スキンプレートの内周面とセグメントの外周面との距離を測定するシールド機のテールクリアランス測定方法であって、前記セグメントの前端面と、前記スキンプレートの内周面とに向けてレーザーライン光を照射する照射工程と、前記セグメントの前端面及び前記スキンプレートの内周面に照射された前記レーザーライン光を、前記セグメントの前端面に照射された前記レーザーライン光と前記スキンプレートの内周面に照射された前記レーザーライン光とが、一直線にならないように撮像する撮像工程と、前記撮像工程で撮像した画像において、前記セグメントの前端面及び前記スキンプレートの内周面に照射されたレーザーライン光をそれぞれ径方向ライン及び軸方向ラインとするライン検出工程と、前記径方向ラインと前記軸方向ラインとの交点を求める交点検出工程と、前記径方向ラインの所定位置から前記交点検出工程で求めた交点までの延長部分の距離に基づいて、前記スキンプレートの内周面と前記セグメントの外周面との距離を求める距離測定工程と、を備えることを特徴とするシールド機のテールクリアランス測定方法である。
Means 9 is a tail clearance measurement method for a shield machine that measures the distance between the inner surface of a skin plate and the outer surface of a segment, comprising: an irradiation step of irradiating laser line light toward the front end face of the segment and the inner surface of the skin plate; an imaging step of imaging the laser line light irradiated to the front end face of the segment and the inner surface of the skin plate so that the laser line light irradiated to the front end face of the segment and the laser line light irradiated to the inner surface of the skin plate are not in a straight line; a line detection step of making the laser line light irradiated to the front end face of the segment and the inner surface of the skin plate into a radial line and an axial line, respectively, in the image captured in the imaging step; an intersection detection step of determining an intersection between the radial line and the axial line; and a distance measurement step of determining the distance between the inner surface of the skin plate and the outer surface of the segment based on the distance of an extension portion from a predetermined position of the radial line to the intersection determined in the intersection detection step.

手段１０は、前記径方向ラインと前記軸方向ラインとともに撮像可能な位置に基準寸法が設定されたスケールマーカーを配置しておき、前記撮像工程は、前記径方向ラインと前記軸方向ラインとともに前記スケールマーカーを撮像する工程であって、前記距離測定工程は、前記スケールマーカーの基準寸法に対応する画素数と前記延長部分の距離に対応する画素数との比率で、スキンプレートの内周面とセグメントの外周面との距離を求める工程であることを特徴とする手段９に記載のシールド機のテールクリアランス測定方法である。
Means 10 is a tail clearance measurement method for a shield machine described in Means 9, characterized in that a scale marker having a reference dimension set is placed at a position where it can be imaged together with the radial lines and the axial lines, the imaging process is a process of imaging the scale marker together with the radial lines and the axial lines, and the distance measurement process is a process of determining the distance between the inner surface of the skin plate and the outer surface of the segment in the ratio of the number of pixels corresponding to the reference dimension of the scale marker and the number of pixels corresponding to the distance of the extension portion.

手段１１は、前記スケールマーカーは、シールド機のシールドジャッキのスプレッダに設けられていることを特徴とする手段１０に記載のシールド機のテールクリアランス測定方法である。
Means 11 is a method for measuring tail clearance of a shield machine according to Means 10 , characterized in that the scale marker is provided on a spreader of a shield jack of the shield machine.

手段１２は、前記スケールマーカーは、前記セグメントの前端面に設けられていることを特徴とする手段１０又は手段１１に記載のシールド機のテールクリアランス測定方法である。
Means 12 is a tail clearance measuring method for a shield machine described in means 10 or 11 , characterized in that the scale marker is provided on the front end surface of the segment.

手段１３は、前記セグメントの前端面に設けられている前記スケールマーカーの前記基準寸法は、前記セグメントの厚みに基づいて設定されていることを特徴とする手段１２に記載のシールド機のテールクリアランス測定方法である。
Means 13 is a tail clearance measurement method for a shield machine described in means 12 , characterized in that the reference dimension of the scale marker provided on the front end surface of the segment is set based on the thickness of the segment.

手段１４は、前記径方向ラインの前記所定位置は、前記セグメントの前端面のエッジ部分との交点であることを特徴とする手段９乃至手段１３のうちいずれか１項に記載のシールド機のテールクリアランス測定方法である。
Means 14 is a tail clearance measurement method for a shield machine described in any one of means 9 to means 13 , characterized in that the specified position of the radial line is an intersection with an edge portion of the front end face of the segment.

手段１５は、前記径方向ラインの前記所定位置は、前記セグメントの前端面に設けられたシール溝の段部との交点であることを特徴とする手段９乃至手段１４のうちいずれか１項に記載のシールド機のテールクリアランス測定方法である。
Means 15 is a tail clearance measurement method for a shield machine described in any one of means 9 to means 14 , characterized in that the specified position of the radial line is an intersection with a step portion of a seal groove provided on the front end face of the segment.

手段１６は、前記径方向ラインの前記所定位置は、前記セグメントの前端面に設けられた前記セグメントの外周面からの距離が既知であるマーキングとの交点であることを特徴とする手段９乃至手段１５のうちいずれか１項に記載のシールド機のテールクリアランス測定方法である。
Means 16 is a method for measuring the tail clearance of a shield machine described in any one of means 9 to means 15 , characterized in that the specified position of the radial line is an intersection with a marking provided on the front end face of the segment and whose distance from the outer peripheral surface of the segment is known.

本発明によれば、セグメントの前端面と、スキンプレートの内周面とに向けてレーザーライン光を照射するレーザー照射手段と、前記セグメントの前端面及び前記スキンプレートの内周面に照射された前記レーザーライン光を、前記セグメントの前端面に照射された前記レーザーライン光と前記スキンプレートの内周面に照射された前記レーザーライン光とが、一直線にならないように撮像する撮像手段と、前記撮像手段が撮像した画像において、前記セグメントの前端面及び前記スキンプレートの内周面に照射されたレーザーライン光をそれぞれ径方向ライン及び軸方向ラインとして検出するライン検出手段と、前記径方向ラインと前記軸方向ラインとの交点を求める交点検出手段と、前記径方向ラインの所定位置から前記交点検出手段が求めた交点までの延長距離に基づいて、前記スキンプレートの内周面と前記セグメントの外周面との距離を求める距離測定手段とを備えたので、実際にスキンプレートとセグメントとの距離を測定するものに比べて、装置全体が小型で済み、レーザー照射手段及び撮像手段を設置する場所も限定されないため、作業の邪魔にならず、水が当たりにくい位置に取り付けることができる。
また、スキンプレートの内周面からレーザー光を照射する照射部までの距離を実際に測定するものに比べて、測定可能な範囲が広く、テールクリアランスを自動的に正確に測定できる。 According to the present invention, the apparatus includes a laser irradiation means for irradiating laser line light toward the front end face of the segment and the inner circumferential surface of the skin plate, an imaging means for imaging the laser line light irradiated to the front end face of the segment and the inner circumferential surface of the skin plate so that the laser line light irradiated to the front end face of the segment and the laser line light irradiated to the inner circumferential surface of the skin plate are not in a straight line, a line detection means for detecting the laser line light irradiated to the front end face of the segment and the inner circumferential surface of the skin plate as radial lines and axial lines, respectively, in the image captured by the imaging means, an intersection detection means for determining an intersection between the radial line and the axial line, and a distance measurement means for determining the distance between the inner circumferential surface of the skin plate and the outer circumferential surface of the segment based on the extension distance from a predetermined position of the radial line to the intersection determined by the intersection detection means. Therefore, compared to a device that actually measures the distance between the skin plate and the segment, the entire apparatus can be smaller in size, and there is no limitation on the location for installing the laser irradiation means and the imaging means, so that they do not interfere with work and can be installed in a position where they are less likely to be exposed to water.
In addition, compared to actually measuring the distance from the inner circumferential surface of the skin plate to the irradiation portion where the laser light is irradiated, the measurable range is wider and the tail clearance can be measured automatically and accurately.

加えて、前記撮像手段が前記径方向ラインと前記軸方向ラインとともに撮像可能な位置に配置され基準寸法が設定されたスケールマーカーと、を備え、前記距離測定手段は、前記撮像手段が撮影した画像において、前記スケールマーカーの基準寸法に対応する画素数と前記延長距離に対応する画素数との比率に基づいて、スキンプレートの内周面とセグメントの外周面との距離を求めるので、撮像手段が撮影する方向の違いによる考慮することなく、簡単に延長部分の長さからテールクリアランスを算出できる。 In addition, the imaging means is provided with a scale marker that is positioned so that it can image the radial line and the axial line together, and has a reference dimension set thereon. The distance measurement means determines the distance between the inner surface of the skin plate and the outer surface of the segment based on the ratio of the number of pixels corresponding to the reference dimension of the scale marker to the number of pixels corresponding to the extension distance in the image captured by the imaging means. This makes it possible to easily calculate the tail clearance from the length of the extension without taking into account differences in the direction in which the imaging means captures images.

加えて、前記スケールマーカーは、シールド機のシールドジャッキのスプレッダにスケールマーカーを設けるようにすれば、セグメント個々にスケールマーカーを設ける必要がなくなり、測定システムの効率化できる。 In addition, if the scale markers are provided on the spreader of the shield jack of the shield machine, there is no need to provide scale markers for each segment, which makes the measurement system more efficient.

加えて、前記スケールマーカーは、前記セグメントの前端面に設けられており、前記スケールマーカーの前記基準寸法は、前記セグメントの厚みに基づいて設定されているので、スケールマーカーを別途設ける必要がなく、テールクリアランスの検出に要するシステムを簡易に構築することができる。 In addition, the scale marker is provided on the front end surface of the segment, and the reference dimension of the scale marker is set based on the thickness of the segment, so there is no need to provide a separate scale marker, and the system required to detect the tail clearance can be easily constructed.

本発明の第１の実施形態に係るシールド機の断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a shield machine according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第１の実施形態を示すシールド機のテールクリアランス測定システムのブロック図である。1 is a block diagram of a tail clearance measurement system for a shield machine showing a first embodiment of the present invention. FIG. 本発明の第１の実施形態に係るテールクリアランス測定過程を説明する斜視図である。FIG. 4 is a perspective view illustrating a tail clearance measurement process according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第１の実施形態に係るテールクリアランス測定手順のフローチャートである。4 is a flowchart of a tail clearance measurement procedure according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第１の実施形態に係るテールクリアランス測定方法を示すためのセグメント及びスキンプレートの部分断面図である。2 is a partial cross-sectional view of a segment and a skin plate for illustrating a tail clearance measurement method according to the first embodiment of the present invention. FIG. 本発明の第２の実施形態に係るテールクリアランス測定方法を示すためのテーパー面を備えたセグメント及びスキンプレートの部分断面図である。8 is a partial cross-sectional view of a segment and a skin plate having a tapered surface for illustrating a tail clearance measurement method according to a second embodiment of the present invention. FIG. 本発明の第３の実施形態に係るテールクリアランス測定方法を示すためのシール溝を備えたセグメント及びスキンプレートの部分断面図である。FIG. 11 is a partial cross-sectional view of a segment and a skin plate provided with a seal groove for illustrating a tail clearance measurement method according to a third embodiment of the present invention.

〔第１の実施形態〕
以下、本発明の実施形態につき図面を参照する等して説明する。なお、本発明は、実施形態に限定されないことはいうまでもない。
図１は、シールド機の断面図であり、図２は、シールド機のテールクリアランス測定システムのブロック図、図３は、テールクリアランス測定過程を説明する斜視図、図４は、テールクリアランス測定手順のフローチャート、図５は、セグメント及びスキンプレートの部分断面図である。 First Embodiment
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings, etc. It should be noted that the present invention is not limited to the embodiment.
FIG. 1 is a cross-sectional view of a shield machine, FIG. 2 is a block diagram of the tail clearance measurement system for the shield machine, FIG. 3 is an oblique view explaining the tail clearance measurement process, FIG. 4 is a flowchart of the tail clearance measurement procedure, and FIG. 5 is a partial cross-sectional view of a segment and a skin plate.

図１に示すように、シールド機１は、地盤中を掘進しながら、セグメント２０を組立て、地中に覆工体２を配置するものであって、例えば隔壁１０を有した前端部に回転カッタ１１と、スキンプレート１２とを備えている。本実施例では円形断面のトンネルを構築するシールド機として説明している。 As shown in FIG. 1, the shield machine 1 excavates the ground, assembles segments 20, and places a lining 2 in the ground. For example, the front end of the shield machine has a bulkhead 10, a rotating cutter 11, and a skin plate 12. In this embodiment, the shield machine is described as a machine for constructing a tunnel with a circular cross section.

覆工体２は、舟形のセグメント２０をリング状に組み立て、それらを前後方向に連結して構成される。覆工体２の前部はスキンプレート１２内に存在することになり、スキンプレート１２の内側において、覆工体２の前端に新たにセグメント２０をリング状に組み立て連結し、隔壁１０の後方に設けられたシールドジャッキ１３を伸ばしてセグメント２０の前端面２０ａを押し、その反力でシールド機１を前進させる。
スキンプレート１２の内周面１２ａとセグメント２０の外周面２０ｂとの間には環状の隙間が形成される。 The lining body 2 is constructed by assembling boat-shaped segments 20 into a ring shape and connecting them in the front-rear direction. The front part of the lining body 2 is present inside the skin plate 12, and inside the skin plate 12, new segments 20 are assembled and connected into a ring shape to the front end of the lining body 2, and the shield jack 13 provided behind the bulkhead 10 is extended to push the front end surface 20a of the segment 20, and the resulting reaction force moves the shield machine 1 forward.
An annular gap is formed between the inner circumferential surface 12 a of the skin plate 12 and the outer circumferential surface 20 b of the segment 20 .

シールド機のテールクリアランス測定システムは、スキンプレート１２の内周面１２ａとセグメント２０の外周面２０ｂとの距離であるテールクリアランスΔＬを測定するシステムであり、シールド機１の周方向にほぼ等間隔で３乃至４か所に設けられる。 The tail clearance measurement system of the shield machine is a system that measures the tail clearance ΔL, which is the distance between the inner surface 12a of the skin plate 12 and the outer surface 20b of the segment 20, and is installed at three or four locations at approximately equal intervals around the circumference of the shield machine 1.

図２に示すように、シールド機のテールクリアランス測定システムは、レーザー照射手段３と、撮像手段４と、ライン検出手段５と、交点検出手段６と、距離測定手段７と、主制御部８と、測定管理部９と、ディスプレイ１５とを備える。 As shown in FIG. 2, the tail clearance measurement system for a shield machine includes a laser irradiation means 3, an imaging means 4, a line detection means 5, an intersection detection means 6, a distance measurement means 7, a main control unit 8, a measurement management unit 9, and a display 15.

レーザー照射手段３は、セグメントの前端面２０ａと、スキンプレート１２の内周面１２ａとに向けてレーザーライン光を照射する。
レーザー照射手段３は、レーザー発振管３０及びレーザー発振管３０の作動を制御するレーザー制御部３１を有する。 The laser irradiation means 3 irradiates a laser line light toward the front end face 20 a of the segment and the inner circumferential surface 12 a of the skin plate 12 .
The laser irradiation means 3 has a laser oscillator tube 30 and a laser control unit 31 that controls the operation of the laser oscillator tube 30 .

レーザー発振管３０は、レーザーライン光を照射するもので、例えばシールド機１のスキンプレート１２の内側であって、スキンプレート１２の内周面１２ａ及び設置されるセグメント２０の前端面２０ａに向けて設置される（図１）。具体的には、照射されたレーザーライン光がスキンプレート１２のトンネル方向軸線、かつ、スキンプレート１２の直径方向線に沿った平面となるようにレーザー発振管３０が配置される。 The laser oscillator tube 30 irradiates laser line light and is installed, for example, inside the skin plate 12 of the shield machine 1, facing the inner peripheral surface 12a of the skin plate 12 and the front end surface 20a of the segment 20 to be installed (Figure 1). Specifically, the laser oscillator tube 30 is positioned so that the irradiated laser line light is in a plane along the tunnel-direction axis of the skin plate 12 and the diameter-direction line of the skin plate 12.

そして、レーザー発振管３０は、レーザー制御部３１からの発振信号に基づいて、スキンプレート１２のトンネル方向軸線、かつ、スキンプレート１２の直径方向線に沿った平面のレーザーライン光を照射する。そして、レーザーライン光はスキンプレート１２の内周面１２ａと、設置されたセグメント２０の前端面２０ａとに向けて照射される（図３）。その結果、テールクリアランスが存在する場合には、設置されたセグメント２０の前端面２０ａに照射されたレーザーライン光は、テールクリアランス側（図３のＬ３で示された部分）には表示されない。 Then, based on the oscillation signal from the laser control unit 31, the laser oscillator tube 30 irradiates a planar laser line light along the tunnel direction axis of the skin plate 12 and the diameter direction line of the skin plate 12. The laser line light is then irradiated toward the inner circumferential surface 12a of the skin plate 12 and the front end surface 20a of the installed segment 20 (Figure 3). As a result, when a tail clearance is present, the laser line light irradiated to the front end surface 20a of the installed segment 20 is not displayed on the tail clearance side (the portion indicated by L3 in Figure 3).

撮像手段４は、設置されたセグメント２０の前端面２０ａ及びスキンプレート１２の内周面１２ａに照射されたレーザーライン光を、セグメント２０の前端面２０ａに照射されたレーザーライン光とスキンプレート１２の内周面１２ａに照射されたレーザーライン光とが、一直線にならないように撮像するものである。 The imaging means 4 images the laser line light irradiated onto the front end face 20a of the installed segment 20 and the inner peripheral surface 12a of the skin plate 12 so that the laser line light irradiated onto the front end face 20a of the segment 20 and the laser line light irradiated onto the inner peripheral surface 12a of the skin plate 12 are not aligned in a straight line.

撮像手段４は、ＣＣＤカメラ４０と、ＣＣＤカメラ４０の作動を制御するカメラ制御部４１とを備え、ＣＣＤカメラ４０は、例えば、シールド機１のスキンプレート１２の内側において、レーザー発振管３０と近い位置に設置される。
ＣＣＤカメラ４０は、セグメント２０の前端面２０ａに照射されたレーザーライン光とスキンプレート１２の内周面１２ａに照射されたレーザーライン光とが、一直線にならないように撮像する位置、例えば、レーザーライン光が形成する平面３ａに対して斜め方向から撮像する位置に配置されている。
なお、本実施形態では、ＣＣＤカメラを採用しているが、ＣＭＯＳセンサーカメラなどのデジタルカメラを採用しても良い。 The imaging means 4 comprises a CCD camera 40 and a camera control unit 41 that controls the operation of the CCD camera 40, and the CCD camera 40 is installed, for example, inside the skin plate 12 of the shield machine 1, in a position close to the laser oscillator tube 30.
The CCD camera 40 is positioned so that the laser line light irradiated onto the front end face 20a of the segment 20 and the laser line light irradiated onto the inner surface 12a of the skin plate 12 are not aligned in a straight line, for example, so that the image is captured from an oblique direction relative to the plane 3a formed by the laser line light.
In this embodiment, a CCD camera is used, but a digital camera such as a CMOS sensor camera may also be used.

ＣＣＤカメラ４０は、カメラ制御部４１が作動信号を送ると、セグメント２０の前端面２０ａ及びスキンプレート１２の内周面１２ａにおいて、レーザー照射手段３からのレーザーライン光が投影された部分を撮像する。撮像された画像において、セグメント２０の前端面２０ａに照射されたレーザーライン光とスキンプレート１２の内周面１２ａに照射されたレーザーライン光とは、一直線になっていない。 When the camera control unit 41 sends an activation signal, the CCD camera 40 captures an image of the front end face 20a of the segment 20 and the inner circumferential surface 12a of the skin plate 12 where the laser line light from the laser irradiation means 3 is projected. In the captured image, the laser line light irradiated onto the front end face 20a of the segment 20 and the laser line light irradiated onto the inner circumferential surface 12a of the skin plate 12 are not aligned in a straight line.

テールクリアランスΔＬを測定する箇所において、セグメント２０の前端面２０ａには、予めスケールマーカー２０ｃを設けておく（図３）。具体的には、スケールマーカー２０ｃは、ＣＣＤカメラ４０がセグメント２０の前端面２０ａに照射されたレーザーライン光とスキンプレート１２の内周面１２ａに照射されたレーザーライン光とともに、撮像可能な位置に配置される。
スケールマーカー２０ｃのセグメント２０の径方向における寸法（例えば、スケールマーカー２０ｃのセグメント２０の径方向における両端部間の寸法）は既知であり、この寸法が基準寸法となる。スケールマーカー２０ｃはセグメント２０の前端面２０ａに貼りつけるものでも直接マーキングされたものでも良い。 At the location where the tail clearance ΔL is measured, a scale marker 20c is provided in advance on the front end face 20a of the segment 20 (FIG. 3). Specifically, the scale marker 20c is positioned so that the CCD camera 40 can capture an image of the laser line light irradiated onto the front end face 20a of the segment 20 and the laser line light irradiated onto the inner circumferential surface 12a of the skin plate 12.
The dimension of the scale marker 20c in the radial direction of the segment 20 (for example, the dimension between both ends of the scale marker 20c in the radial direction of the segment 20) is known, and this dimension is the reference dimension. The scale marker 20c may be attached to the front end surface 20a of the segment 20 or may be directly marked.

ＣＣＤカメラ４０は、セグメント２０の前端面２０ａに照射されたレーザーライン光とスキンプレート１２の内周面１２ａに照射されたレーザーライン光とともに、セグメント２０の前端面２０ａに設けたスケールマーカー２０ｃを撮影する。 The CCD camera 40 captures the laser line light irradiated onto the front end face 20a of the segment 20, the laser line light irradiated onto the inner circumferential surface 12a of the skin plate 12, and the scale marker 20c provided on the front end face 20a of the segment 20.

ライン検出手段５は、撮像手段４が撮像した画像において、セグメント２０の前端面２０ａ及びスキンプレート１２の内周面１２ａに照射されたレーザーライン光をそれぞれ径方向ラインＬ１及び軸方向ラインＬ２として検出する。 The line detection means 5 detects the laser line light irradiated to the front end face 20a of the segment 20 and the inner circumferential surface 12a of the skin plate 12 as a radial line L1 and an axial line L2, respectively, in the image captured by the imaging means 4.

ライン検出手段５は、撮像手段４からの画像を受信して処理し、図３に示すように、セグメント２０の前端面２０ａ及びスキンプレート１２の内周面１２ａに投影されたレーザーライン光をそれぞれ径方向ラインＬ１及び軸方向ラインＬ２として検出する。具体的には、撮像された画像において、ＨＳＶ（色相・彩度・輝度）を用いてレーザーライン光を検出し、検出したレーザーライン光を２値化し、２値化したデータを細線化して直線として認識する。
また、ライン検出手段５は、画像からＨＳＶ（色相・彩度・輝度）を用いてスケールマーカー２０ｃを検出して基準寸法に係る直線を認識する。 The line detection means 5 receives and processes the image from the imaging means 4, and detects the laser line light projected onto the front end face 20a of the segment 20 and the inner circumferential surface 12a of the skin plate 12 as a radial line L1 and an axial line L2, respectively, as shown in Fig. 3. Specifically, in the captured image, the laser line light is detected using HSV (hue, saturation, and brightness), the detected laser line light is binarized, and the binarized data is thinned to recognize it as a straight line.
Further, the line detection means 5 detects the scale markers 20c from the image using HSV (hue, saturation, and brightness) and recognizes straight lines related to the reference dimensions.

交点検出手段６は、撮像された画像において、径方向ラインＬ１と軸方向ラインとの交点Ｋ１を求めて認識する。
交点Ｋ１の検出は、径方向ラインＬ１と軸方向ラインＬ２の関数式に表して交点Ｋ１を検出しても良い。また、撮像された画像において、径方向ラインＬ１を画像処理によって延長して、軸方向ラインＬ２との交点Ｋ１を検出するようにしても良い。 The intersection detection means 6 detects and recognizes an intersection K1 between a radial line L1 and an axial line in the captured image.
The intersection point K1 may be detected by expressing the radial line L1 and the axial line L2 as a function equation. Alternatively, the radial line L1 may be extended in the captured image by image processing to detect the intersection point K1 with the axial line L2.

距離測定手段７は、スケールマーカー２０ｃの基準寸法に対応する画素数、及び、径方向ラインＬ１とセグメント２０の前端面２０ａの外周側のエッジ部分との交点（径方向ラインＬ１の末端）を所定位置Ｐ１として、所定位置Ｐ１から交点Ｋ１までの延長部分の距離Ｌ３に対応する画素数を取得する。径方向ラインＬ１の所定位置Ｐ１から交点Ｋ１までの延長部分の距離Ｌ３は、スキンプレート１２の内周面１２ａとセグメント２０の外周面２０ｂとの距離に相当することになる。
そして、距離測定手段７は、スケールマーカー２０ｃの基準寸法に対応する画素数と、延長部分の距離Ｌ３に対応する画素数との比率によって、スキンプレート１２の内周面１２ａとセグメント２０の外周面２０ｂとの距離、すなわちテールクリアランスΔＬを算出する。 The distance measuring means 7 acquires the number of pixels corresponding to the reference dimension of the scale marker 20c and the number of pixels corresponding to a distance L3 of an extension portion from a predetermined position P1 to an intersection point K1 (the end of the radial line L1) between the radial line L1 and the edge portion on the outer circumferential side of the front end face 20a of the segment 20. The distance L3 of the extension portion of the radial line L1 from the predetermined position P1 to the intersection point K1 corresponds to the distance between the inner circumferential surface 12a of the skin plate 12 and the outer circumferential surface 20b of the segment 20.
Then, the distance measuring means 7 calculates the distance between the inner surface 12a of the skin plate 12 and the outer surface 20b of the segment 20, i.e., the tail clearance ΔL, based on the ratio between the number of pixels corresponding to the reference dimension of the scale marker 20c and the number of pixels corresponding to the distance L3 of the extension portion.

このように、レーザーライン光が照射されないテールクリアランスの部分に画像において延長部分を求めて、テールクリアランスを測定することにより、実際に人手による測定方法と同様の測定を行うことができる。 In this way, by finding the extension in the image of the part of the tail clearance where the laser line light is not irradiated and measuring the tail clearance, it is possible to perform a measurement similar to that performed by hand.

また、シールド機１に設置する際に、キャリブレーションとして、人手によって測定した実際のテールクリアランスと、シールド機のテールクリアランス測定システムによって測定したテールクリアランスとの差により補正パラメーターを取得しておき、距離測定手段７は、画素数の比率で計算したテールクリアランスΔＬをこの補正パラメーターに基づいて調整するようにしても良い。これによりレンズの歪み等による実機による誤差を軽減し、精度を高めることができる。 In addition, when installing the shield machine 1, a correction parameter may be obtained as a calibration based on the difference between the actual tail clearance measured manually and the tail clearance measured by the tail clearance measurement system of the shield machine, and the distance measurement means 7 may adjust the tail clearance ΔL calculated based on the ratio of the number of pixels based on this correction parameter. This can reduce errors caused by the actual machine due to lens distortion, etc., and improve accuracy.

主制御部８は、メインコンピュータのＣＰＵであり、シールド機のテールクリアランス測定システム全体を制御する。 The main control unit 8 is the CPU of the main computer and controls the entire tail clearance measurement system of the shield machine.

シールド機のテールクリアランス測定システムによる測定は、新たなセグメント２０の連結が終了した時点等に手動によって行う手動モードか、適宜時間が経過する毎に自動的に行う自動モードかをモード切替することができ、自動モードであるとき、測定管理部９が測定の開始タイミングを管理する。 Measurements made by the tail clearance measurement system of the shield machine can be switched between manual mode, in which measurements are made manually when the connection of a new segment 20 is completed, and automatic mode, in which measurements are made automatically at appropriate intervals. When in automatic mode, the measurement management unit 9 manages the timing at which measurements start.

ディスプレイ１５は、距離測定手段７が算出したテールクリアランス等を表示する。 The display 15 displays the tail clearance etc. calculated by the distance measuring means 7.

レーザー制御部３１、ＣＣＤカメラ４０、カメラ制御部４１、ライン検出手段５、交点検出手段６、距離測定手段７、測定管理部９及びディスプレイ１５は主制御部８に接続され、主制御部８を介して相互に信号を送受信する。 The laser control unit 31, CCD camera 40, camera control unit 41, line detection means 5, intersection detection means 6, distance measurement means 7, measurement management unit 9 and display 15 are connected to the main control unit 8 and transmit and receive signals to and from each other via the main control unit 8.

本実施形態のシールド機のテールクリアランス測定システムは、図４に示す手順でテールクリアランスの測定を行う。 The tail clearance measurement system for the shield machine of this embodiment measures the tail clearance according to the procedure shown in Figure 4.

シールド機１が作動を開始して、シールド機のテールクリアランス測定システムが起動すると、システムチェックが行なわれる（ステップＳ１）。
次いで、自動モードであるか、手動モードであるかのモードチェックを行う（ステップＳ２）。 When the shield machine 1 starts operating and the tail clearance measurement system of the shield machine is activated, a system check is performed (step S1).
Next, a mode check is performed to see whether the mode is automatic or manual (step S2).

手動モードであれば、操作員が手動で測定スイッチを操作し、レーザー照射手段３のレーザー制御部３１に測定信号が送られる（ステップＳ３）。
そうすると、レーザー制御部３１からレーザー発振管３０へ発信信号が送られてレーザーライン光が照射される（ステップＳ４）。 If it is in the manual mode, the operator manually operates the measurement switch, and a measurement signal is sent to the laser control unit 31 of the laser irradiation means 3 (step S3).
Then, a transmission signal is sent from the laser control unit 31 to the laser oscillator tube 30, and the laser line light is emitted (step S4).

自動モードであれば、測定管理部９が、測定タイミングに達した時、自動的にレーザー照射手段３のレーザー制御部３１に測定信号を送り（ステップＳ５）、ステップＳ４に進む。 If it is in automatic mode, when the measurement timing is reached, the measurement management unit 9 automatically sends a measurement signal to the laser control unit 31 of the laser irradiation means 3 (step S5) and proceeds to step S4.

次に、撮像手段４のカメラ制御部４１が作動信号を送り、ＣＣＤカメラ４０がセグメント２０の前端面２０ａ、スケールマーカー２０ｃ及びスキンプレート１２の内周面１２ａを撮影し（ステップＳ６）、その後、レーザー照射手段３によるレーザーライン光の照射を停止する（ステップＳ７）。 Next, the camera control unit 41 of the imaging means 4 sends an activation signal, and the CCD camera 40 captures the front end surface 20a of the segment 20, the scale marker 20c, and the inner surface 12a of the skin plate 12 (step S6), after which the irradiation of the laser line light by the laser irradiation means 3 is stopped (step S7).

次に、ＣＣＤカメラ４０が撮影した画像をライン検出手段５に転送する（ステップＳ８）。 Next, the image captured by the CCD camera 40 is transferred to the line detection means 5 (step S8).

画像信号を受信したライン検出手段５は、スケールマーカー２０ｃを検出し（ステップＳ９）、さらに、径方向ラインＬ１及び軸方向ラインＬ２を検出して認識する（ステップＳ１０）。 The line detection means 5 receives the image signal and detects the scale marker 20c (step S9), and further detects and recognizes the radial line L1 and the axial line L2 (step S10).

次いで、交点検出手段６が、径方向ラインＬ１と軸方向ラインＬ２とから交点Ｋ１を求める（ステップＳ１１）。 Next, the intersection detection means 6 determines the intersection K1 between the radial line L1 and the axial line L2 (step S11).

次に、距離測定手段７が、径方向ラインＬ１とセグメント２０の前端面２０ａの外周側のエッジ部分との交点（径方向ラインＬ１の末端）を所定位置Ｐ１として、所定位置Ｐ１から交点Ｋ１までの延長部分の距離Ｌ３を、スケールマーカー２０ｃに基づいた基準長さとの比率から計算する（ステップＳ１２）。
さらに、距離測定手段７は、ステップＳ１３で計算した延長部分の距離Ｌ３を、あらかじめ取得してある補正パラメーターに基づいて調整し、テールクリアランスを算出する（ステップＳ１３）。 Next, the distance measuring means 7 determines the intersection (the end of the radial line L1) between the radial line L1 and the outer peripheral edge portion of the front end face 20a of the segment 20 as a predetermined position P1, and calculates the distance L3 of the extension portion from the predetermined position P1 to the intersection K1 from the ratio to the reference length based on the scale marker 20c (step S12).
Furthermore, the distance measurement means 7 adjusts the distance L3 of the extension portion calculated in step S13 based on the correction parameters acquired in advance, and calculates the tail clearance (step S13).

次いで、算出したテールクリアランスをデータ保存し、ディスプレイに表示する等のアウトプット処理を行う（ステップＳ１４）。 Next, the calculated tail clearance is stored as data and output processing such as displaying it on a display is performed (step S14).

その後、テールクリアランスの測定を継続するか否かを判断し（ステップＳ１５）、ＹＥＳであればステップＳ２に戻り、ＮＯであれば終了する。 Then, it is determined whether or not to continue measuring the tail clearance (step S15), and if YES, the process returns to step S2, and if NO, the process ends.

〔第２の実施形態〕
以下、本発明に係る第２の実施形態について図６と共に説明する。なお、第１の実施形態と同様の部分については説明を省略し、主に異なる部分について説明する。 Second Embodiment
A second embodiment of the present invention will be described below with reference to Fig. 6. Note that a description of the same parts as in the first embodiment will be omitted, and differences will be mainly described.

第１の実施形態では、図３及び図５に示すように、セグメント２０の前端面２０ａの外周側のエッジ部分と径方向ラインＬ１との交点（径方向ラインＬ１の末端）を所定位置Ｐ１として、所定位置Ｐ１から交点Ｋ１までの延長部分の距離Ｌ３をテールクリアランスΔＬとして測定した。第２の実施形態では、図６に示すような、セグメント２０の外周面２０ｂと前端面２０ａとの角にテーパー面２０ｄが設けられたようなセグメント２０の場合では、セグメント２０の前端面２０ａの外周側のエッジ部分と径方向ラインＬ１との交点（径方向ラインＬ１の末端）を所定位置Ｐ１として、所定位置Ｐ１から交点Ｋ１までの延長部分の距離Ｌ３からテーパー面２０ｄの径方向に相当する長さ２０ｄ１を控除してテールクリアランスΔＬとして測定する。 In the first embodiment, as shown in Fig. 3 and Fig. 5, the intersection (the end of the radial line L1) between the outer peripheral edge portion of the front end face 20a of the segment 20 and the radial line L1 is set as the predetermined position P1, and the distance L3 of the extension portion from the predetermined position P1 to the intersection K1 is measured as the tail clearance ΔL. In the second embodiment, in the case of a segment 20 in which a tapered surface 20d is provided at the corner between the outer peripheral surface 20b and the front end face 20a of the segment 20 as shown in Fig. 6, the intersection (the end of the radial line L1) between the outer peripheral edge portion of the front end face 20a of the segment 20 and the radial line L1 is set as the predetermined position P1, and the tail clearance ΔL is measured by subtracting the length 20d1 corresponding to the radial direction of the tapered surface 20d from the distance L3 of the extension portion from the predetermined position P1 to the intersection K1.

このようにすることで、コンクリートセグメントなどのテーパー面を有するセグメントであってもテールクリアランスを測定することができる。 In this way, tail clearance can be measured even for segments with tapered surfaces, such as concrete segments.

〔第３の実施形態〕
以下、本発明に係る第３の実施形態について図７と共に説明する。なお、第１の実施形態及び第２の実施形態と同様の部分については説明を省略し、主に異なる部分について説明する。 Third Embodiment
A third embodiment of the present invention will be described below with reference to Fig. 7. Note that a description of the same parts as the first and second embodiments will be omitted, and differences will be mainly described.

第１の実施形態では、図３及び図５に示すように、セグメント２０の前端面２０ａの外周側のエッジ部分と径方向ラインＬ１との交点（径方向ラインＬ１の末端）を所定位置Ｐ１として、所定位置Ｐ１から交点Ｋ１までの延長部分の距離Ｌ３をテールクリアランスΔＬとして測定した。第３の実施形態では、図７に示すように、セグメント２０の前端面２０ａにシール２０ｆを設置されるシール溝２０ｅがあるセグメント２０の場合では、シール溝２０ｅの外周面側の段部と径方向ラインＬ１との交点を所定位置Ｐ１として、所定位置Ｐ１から交点Ｋ１までの延長部分の距離Ｌ３からシール溝２０ｅの外周面側の段部から外周面２０ｂまでの距離２０ｅ１を控除してテールクリアランスΔＬとして測定する。 In the first embodiment, as shown in Fig. 3 and Fig. 5, the intersection (the end of the radial line L1) between the edge portion on the outer periphery of the front end face 20a of the segment 20 and the radial line L1 is set as the predetermined position P1, and the distance L3 of the extension part from the predetermined position P1 to the intersection K1 is measured as the tail clearance ΔL. In the third embodiment, as shown in Fig. 7, in the case of a segment 20 having a seal groove 20e in which a seal 20f is installed on the front end face 20a of the segment 20, the intersection between the step on the outer periphery side of the seal groove 20e and the radial line L1 is set as the predetermined position P1, and the tail clearance ΔL is measured by subtracting the distance 20e1 from the step on the outer periphery side of the seal groove 20e to the outer periphery 20b from the distance L3 of the extension part from the predetermined position P1 to the intersection K1.

このように所定位置Ｐ１を前端面の外周側のエッジ部から内周側に逃がして設定することで、コンクリートセグメントなどで前端面の外周側のエッジ部に欠けが生じた場合であってもテールクリアランスを測定することができる。 By setting the specified position P1 away from the outer edge of the front end face toward the inner circumference in this way, the tail clearance can be measured even if the outer edge of the front end face is chipped due to a concrete segment or the like.

〔その他の変形例〕
本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。例えば以下のようなものも含まれる。 [Other Modifications]
The present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and may also include the following, for example.

本実施形態では、径方向ラインＬ１の所定位置Ｐ１を、セグメント２０の前端面２０ａの外周側エッジ部分（第１の実施形態、第２の実施形態）、セグメント２０の前端面２０ａのシール溝２０ｅの外周側の段部（第３の実施形態）に設定したが、これに限られない。セグメント２０の前端面２０ａの内周側エッジ部分やセグメント２０の前端面２０ａのシール溝２０ｅの内周側の段部であっても良い。また、セグメント２０の外周面２０ｂまでの距離が既知の位置であれば良く、例えば、セグメント２０の前端面２０ａにセグメント２０の厚みに対する中心線を径方向ラインＬ１に交わる位置にマーキングしておき、当該中心線と径方向ラインＬ１との交点を所定位置Ｐ１として、セグメント２０の厚さの半分の厚さを控除してテールクリアランスとして測定するようにする。さらに、先に説明したスケールマーカーの上に径方向ラインＬ１が重なるように配置して、この中心線のマーキングを、スケールマーカーのセグメント２０の径方向における両端部のいずれかに兼用させるようにしても良い。 In this embodiment, the predetermined position P1 of the radial line L1 is set to the outer edge portion of the front end face 20a of the segment 20 (first embodiment, second embodiment) and the outer step portion of the seal groove 20e of the front end face 20a of the segment 20 (third embodiment), but is not limited to this. It may be the inner edge portion of the front end face 20a of the segment 20 or the inner step portion of the seal groove 20e of the front end face 20a of the segment 20. In addition, it is sufficient that the distance to the outer surface 20b of the segment 20 is a known position. For example, the center line of the thickness of the segment 20 is marked on the front end face 20a of the segment 20 at a position where it intersects with the radial line L1, and the intersection point between the center line and the radial line L1 is set as the predetermined position P1, and half the thickness of the segment 20 is subtracted to measure the tail clearance. Furthermore, the radial line L1 may be arranged to overlap the scale marker described above, so that the center line marking serves as either of the radial ends of the scale marker segment 20.

本実施形態では、セグメントの端面に別途スケールマーカーを設け、スケールマーカーの基準寸法に基づいてテールクリアランスを算出しているが、セグメントの厚さは既知であるところ、セグメントの前端面のエッジ部分を検出して内外周のエッジ間の最小距離をセグメントの厚さとして、基準寸法とし、すなわち、セグメントの前端面をスケールマーカーとして用いて、測定するようにしても良い。
また、既知のセグメント厚さでなく、既知のシール溝の内外周側の段部間の距離やシールの内外周側のコーナー部間の距離を検出して、基準寸法として測定するようにしても良い。 In this embodiment, a separate scale marker is provided on the end face of the segment, and the tail clearance is calculated based on the reference dimension of the scale marker. However, since the thickness of the segment is known, the edge portion of the front end face of the segment may be detected and the minimum distance between the inner and outer periphery edges may be taken as the thickness of the segment and used as the reference dimension, that is, the front end face of the segment may be used as a scale marker for measurement.
Also, instead of the known segment thickness, the known distance between the inner and outer periphery step portions of the seal groove or the known distance between the inner and outer periphery corner portions of the seal may be detected and measured as the reference dimension.

本実施形態では、セグメントの前端面にスケールマーカーを設けたが、撮像手段によって撮像可能な位置に配置されたシールド機のシールドジャッキのスプレッダにスケールマーカーを設けるようにして、スプレッダがセグメントの前端面に当接されたときに測定するようにしても良い。このようにすれば、セグメント個々にスケールマーカーを設ける必要がなくなり、測定システムの効率化できる。
また、セグメントの前端面とシールドジャッキのスプレッダの双方にスケールマーカーを配置して精度を高めるようにしても良い。
さらに、スプレッダが撮像されない位置のテールクリアランスを測定する場合には、セグメントの前端面にスケールマーカーを設けて、スプレッダが撮像される位置のテールクリアランスを測定する場合には、スプレッダにスケールマーカーを設けるというように、設置場所に応じて適宜対応するようにしても良い。 In this embodiment, a scale marker is provided on the front end face of the segment, but it is also possible to provide a scale marker on the spreader of the shield jack of the shield machine placed in a position where it can be imaged by the imaging means, and to measure when the spreader abuts against the front end face of the segment. In this way, it becomes unnecessary to provide a scale marker on each segment, and the efficiency of the measurement system can be improved.
In addition, scale markers may be placed on both the front end faces of the segments and the spreaders of the shield jack to improve accuracy.
Furthermore, when measuring the tail clearance at a position where the spreader is not imaged, a scale marker may be provided on the front end face of the segment, and when measuring the tail clearance at a position where the spreader is imaged, a scale marker may be provided on the spreader, and so on, depending on the installation location.

本実施形態では、延長部分の長さを、これに対応する画素数と、スケールマーカーの基準寸法に対応する画素数との比率から算出しているが、撮像手段を設置して撮像して得られた画像における任意の箇所の寸法をあらかじめ把握して求めることができるように初期化しておけば、スケールマーカーを必要としない。 In this embodiment, the length of the extension is calculated from the ratio of the number of pixels corresponding to it to the number of pixels corresponding to the reference dimension of the scale marker, but if the imaging means is installed and the dimensions of any point in the image obtained by imaging are initialized so that they can be known and calculated in advance, no scale marker is required.

本実施形態とは異なり、一又は複数の工程を人で行うようにして構成しても良い。 Unlike this embodiment, one or more steps may be performed by a person.

いずれの実施形態における各技術的事項を他の実施形態に適用して実施例としても良い。 The technical aspects of any embodiment may be applied to other embodiments as examples.

１シールド機
１０隔壁
１１回転カッタ
１２スキンプレート
１２ａ内周面
１３シールドジャッキ
２覆工体
２０セグメント
２０ａ前端面
２０ｂ外周面
２０ｃスケールマーカー
３レーザー照射手段
３ａ平面
３０レーザー発振管
３１レーザー制御部
４撮像手段
４０ＣＣＤカメラ
４１カメラ制御部
５ライン検出手段
６交点検出手段
７距離測定手段
８主制御部
９測定管理部
１５ディスプレイ
Ｌ１径方向ライン
Ｌ２軸方向ライン
Ｌ３延長部分の距離
ΔＬテールクリアランス
Ｋ１交点
Ｐ１径方向ラインの所定位置 REFERENCE SIGNS LIST 1 Shield machine 10 Partition wall 11 Rotating cutter 12 Skin plate 12a Inner peripheral surface 13 Shield jack 2 Covering body 20 Segment 20a Front end surface 20b Outer peripheral surface 20c Scale marker 3 Laser irradiation means 3a Plane 30 Laser oscillator tube 31 Laser control unit 4 Imaging means 40 CCD camera 41 Camera control unit 5 Line detection means 6 Intersection detection means 7 Distance measurement means 8 Main control unit 9 Measurement management unit 15 Display L1 Radial line L2 Axial line L3 Distance of extension portion ΔL Tail clearance K1 Intersection P1 Predetermined position of radial line

Claims

A tail clearance measurement system for a shield machine that measures the distance between the inner surface of a skin plate and the outer surface of a segment,
a laser irradiation means for irradiating a laser line light toward a front end surface of the segment and an inner peripheral surface of the skin plate;
an imaging means for imaging the laser line light irradiated to the front end face of the segment and the inner circumferential surface of the skin plate such that the laser line light irradiated to the front end face of the segment and the laser line light irradiated to the inner circumferential surface of the skin plate are not aligned in a straight line;
a line detection means for detecting, in the image captured by the imaging means, the laser line light irradiated onto the front end surface of the segment and the inner peripheral surface of the skin plate as radial lines and axial lines, respectively;
an intersection detection means for determining an intersection between the radial line and the axial line;
a distance measuring means for determining a distance between an inner peripheral surface of the skin plate and an outer peripheral surface of the segment based on a distance of an extension portion from a predetermined position of the radial line to the intersection detected by the intersection detecting means ;
a scale marker having a reference dimension set and disposed at a position where the imaging means can image the radial line and the axial line ;
The scale marker is provided on a spreader of a shield jack of a shield machine,
The distance measuring means determines the distance between the inner peripheral surface of the skin plate and the outer peripheral surface of the segment based on a ratio of the number of pixels corresponding to the reference dimension of the scale marker and the number of pixels corresponding to the distance of the extension portion in the image captured by the imaging means.
A tail clearance measurement system for a shield machine.

2. A tail clearance measurement system for a shield machine according to claim 1 , wherein the scale marker is further provided on a front end surface of the segment.

A tail clearance measurement system for a shield machine as described in claim 2 , characterized in that the reference dimension of the scale marker provided on the front end surface of the segment is set based on the thickness of the segment.

A tail clearance measurement system for a shield machine according to any one of claims 1 to 3 , characterized in that the predetermined position of the radial line is an intersection with an edge portion of the front end face of the segment.

A tail clearance measurement system for a shield machine as described in any one of claims 1 to 4 , characterized in that the specified position of the radial line is an intersection with a step portion of a seal groove provided on the front end face of the segment.

A tail clearance measurement system for a shield machine as described in any one of claims 1 to 5, characterized in that the specified position of the radial line is an intersection with a marking provided on the front end face of the segment and whose distance from the outer peripheral surface of the segment is known.

A tail clearance measurement method for a shield machine that measures the distance between an inner surface of a skin plate and an outer surface of a segment,
an irradiation step of irradiating a laser line light toward a front end surface of the segment and an inner peripheral surface of the skin plate;
an imaging step of imaging the laser line light irradiated to the front end face of the segment and the inner circumferential surface of the skin plate such that the laser line light irradiated to the front end face of the segment and the laser line light irradiated to the inner circumferential surface of the skin plate are not aligned in a straight line;
a line detection process for detecting, in the image captured in the imaging process, the laser line light irradiated to the front end surface of the segment and the inner peripheral surface of the skin plate as radial lines and axial lines, respectively;
an intersection detection step of determining an intersection between the radial line and the axial line;
a distance measuring step of determining a distance between an inner peripheral surface of the skin plate and an outer peripheral surface of the segment based on a distance of an extension portion from a predetermined position of the radial line to the intersection determined in the intersection detection step ,
A scale marker having a reference dimension set is disposed at a position where the scale marker can be imaged together with the radial line and the axial line;
The scale marker is provided on a spreader of a shield jack of a shield machine,
The imaging step includes imaging the scale markers together with the radial lines and the axial lines,
The distance measuring step is a step of determining the distance between the inner peripheral surface of the skin plate and the outer peripheral surface of the segment using a ratio of the number of pixels corresponding to the reference dimension of the scale marker to the number of pixels corresponding to the distance of the extension portion.
A method for measuring tail clearance of a shield machine.

A tail clearance measuring method for a shield machine according to claim 7 , characterized in that the scale marker is further provided on the front end surface of the segment.

A tail clearance measuring method for a shield machine according to claim 8 , characterized in that the reference dimension of the scale marker provided on the front end surface of the segment is set based on the thickness of the segment.

A tail clearance measuring method for a shield machine according to any one of claims 7 to 9 , characterized in that the predetermined position of the radial line is an intersection with an edge portion of the front end face of the segment.

A tail clearance measuring method for a shield machine described in any one of claims 7 to 10 , characterized in that the specified position of the radial line is an intersection with a step portion of a seal groove provided on the front end face of the segment.

A tail clearance measurement method for a shield machine described in any one of claims 7 to 11, characterized in that the specified position of the radial line is an intersection with a marking provided on the front end face of the segment and whose distance from the outer peripheral surface of the segment is known.