JPH08327356A - Method and device for measuring tail clearance of shield machine - Google Patents
Method and device for measuring tail clearance of shield machineInfo
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- JPH08327356A JPH08327356A JP7135551A JP13555195A JPH08327356A JP H08327356 A JPH08327356 A JP H08327356A JP 7135551 A JP7135551 A JP 7135551A JP 13555195 A JP13555195 A JP 13555195A JP H08327356 A JPH08327356 A JP H08327356A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 計測機器を固定して計測でき、さらに土砂
（または水）の影響を受けにくいシールド掘進機のテー
ルプレートクリアランスの計測方法を提供する。
【構成】 セグメント２に対してシールド本体のテール
プレート内面１ａと平行にレーザコリメート光Ｌを照射
するとともにこの光Ｌをテールプレート１と垂直方向に
走査し、カメラ装置６により光Ｌの照射位置を撮影し、
この撮影画像においてセグメント２の下端ｂに光Ｌが反
射したことを検出すると、この光Ｌの反射検出地点ｄと
光Ｌの走査開始地点ｃとの距離ｒを検出し、この距離に
テールプレート内面１ａと光Ｌの走査開始地点ｃとの距
離ｓを加算することにより、テールプレート内面１ａと
セグメント外面２ａとのクリアランス寸法ａを求める。
【効果】 固定した状態で計測でき、よって計測機器の
損傷を防止でき、また計測箇所での土砂の堆積、地下水
の流入により計測誤差が生じることを防止できる。
(57) [Abstract] [Purpose] To provide a method for measuring the tail plate clearance of a shield machine, which can measure with a fixed measuring device and is not easily affected by sediment (or water). The laser collimated light L is irradiated onto the segment 2 in parallel with the tail plate inner surface 1a of the shield body, and the light L is scanned in the direction perpendicular to the tail plate 1, and the irradiation position of the light L is changed by the camera device 6. Shoot,
When it is detected that the light L is reflected on the lower end b of the segment 2 in this captured image, the distance r between the reflection detection point d of the light L and the scanning start point c of the light L is detected, and the inner surface of the tail plate is detected at this distance. The clearance dimension a between the tail plate inner surface 1a and the segment outer surface 2a is obtained by adding the distance s between the scanning start point c of the light L and 1a. [Effect] The measurement can be performed in a fixed state, so that the measurement device can be prevented from being damaged, and the measurement error can be prevented from being caused by the accumulation of the sediment at the measurement location or the inflow of groundwater.
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、シールド掘進機のテー
ルプレートとセグメント間のクリアランス（隙間）の計
測方法およびクリアランスの計測装置に関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a clearance measuring method and a clearance measuring device between a tail plate and a segment of a shield machine.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、シールド掘進機の現在の姿勢デー
タを得る方法として、シールド本体のテールプレートと
セグメント間のクリアランス寸法を計測して、セグメン
トに対してシールド本体がどの程度ずれているかを求め
る方法がある。2. Description of the Related Art Conventionally, as a method of obtaining the current attitude data of a shield machine, the clearance dimension between the tail plate of the shield body and the segment is measured to find out how much the shield body is displaced with respect to the segment. There is a way.
【０００３】そして、このシールド本体のテールプレー
トとセグメントとのクリアランス寸法を計測する方法と
して、くさびを使用する計測方法、または超音波距離計
若しくはレーザ距離計を使用する方法がある。As a method for measuring the clearance between the tail plate of the shield body and the segment, there are a measuring method using a wedge, and a method using an ultrasonic range finder or a laser range finder.
【０００４】前者のくさびを使用する方法は、図13に示
すように、シールド本体のテールプレート51の内面51ａ
とセグメント52の外面52ａとのクリアランスに、一側面
が傾斜されたくさび体53を挿入し、このくさび体53の挿
入量ｓから、クリアランス寸法δを計測していた。As shown in FIG. 13, the former method of using the wedge is shown in FIG.
The wedge body 53 whose one side surface is inclined is inserted in the clearance between the outer surface 52a of the segment 52 and the clearance 52, and the clearance dimension δ is measured from the insertion amount s of the wedge body 53.
【０００５】また、後者の超音波距離計（若しくはレー
ザ距離計）を使用する方法は、図14に示すように、シー
ルド本体のテールプレート61の内方部に超音波距離計63
を配置するとともに、この超音波距離計63からセグメン
ト62の内面62ｂまでの距離ｍと、シールド本体のテール
プレート61の内面61ａまでの距離ｎとを検出し、これら
検出された距離の差（ｎ−ｍ）からさらにセグメント62
の厚さｐを減じることにより、クリアランス寸法δが求
められていた。In the latter method using an ultrasonic range finder (or laser range finder), as shown in FIG. 14, an ultrasonic range finder 63 is provided inside the tail plate 61 of the shield body.
The distance m from the ultrasonic range finder 63 to the inner surface 62b of the segment 62 and the distance n to the inner surface 61a of the tail plate 61 of the shield body are detected, and the difference (n -M) further segment 62
The clearance dimension δ has been obtained by reducing the thickness p of the.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】上述した各計測方法に
よると、シールドの掘進とともに、計測機器（くさび体
53，超音波距離計63）を移動させる必要があり、移動中
にこれら計測機器を損傷させる危険があった。また、シ
ールド本体のテールプレート51，61の内面51ａ，61ａ
に、土砂（または水）ｄなどが付着している場合には、
クリアランス寸法δを正確に計測することができないと
いう問題があった。According to each of the above-mentioned measuring methods, as the shield is dug, the measuring device (wedge body)
53, the ultrasonic range finder 63) had to be moved, and there was a risk of damaging these measuring devices during movement. Also, the inner surfaces 51a, 61a of the tail plates 51, 61 of the shield body
If the soil (or water) d is attached to the
There is a problem that the clearance dimension δ cannot be measured accurately.
【０００７】本発明は上記問題を解決するものであり、
計測機器を固定しておくことができ、さらに土砂（また
は水）の影響を受けにくいシールド掘進機のテールプレ
ートクリアランスの計測方法および計測装置を提供する
ことを目的とするものである。The present invention solves the above problems,
An object of the present invention is to provide a measuring method and a measuring device for a tail plate clearance of a shield machine, in which a measuring device can be fixed and which is not easily affected by soil (or water).
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、第１発明のシールド掘進機のテールプレートクリア
ランスの計測方法は、セグメントに対してシールド本体
のテールプレートの内面と平行に平行光線を照射すると
ともにこの平行光線をテールプレートと垂直方向に走査
し、前記テールプレートと前記セグメントの下部とを撮
影し、この撮影画像において前記セグメントの下端に平
行光線が反射したことを検出すると、この平行光線の反
射検出地点と前記平行光線の走査開始地点との距離を検
出し、この距離に前記テールプレート内面と平行光線の
走査開始地点との距離を加算することにより、テールプ
レート内面とセグメント外面とのクリアランス寸法を求
めることを特徴とするものである。In order to solve the above problems, in the method for measuring the tail plate clearance of a shield machine according to the first aspect of the present invention, a segment is irradiated with parallel light rays parallel to the inner surface of the tail plate of the shield body. The parallel rays are scanned in the direction perpendicular to the tail plate, the tail plate and the lower portion of the segment are photographed, and when it is detected that the parallel rays are reflected at the lower end of the segment in the photographed image, the parallel rays are detected. Detecting the distance between the reflection detection point and the scanning start point of the parallel rays, and adding the distance between the inner surface of the tail plate and the scanning start point of the parallel rays to this distance, the inner surface of the tail plate and the outer surface of the segment. The feature is that the clearance dimension is obtained.
【０００９】また、第２発明のシールド掘進機のテール
プレートクリアランスの計測装置は、平行光線をセグメ
ントに対して照射する光照射装置と、この光照射装置か
ら照射される平行光線を、シールド本体のテールプレー
トの内面と平行に維持し、かつ平行光線を前記テールプ
レート内面から所定高さの走査開始位置よりテールプレ
ート内面と垂直方向に走査する走査機構と、前記走査機
構による平行光線の走査位置を検出する走査位置検出器
と、前記セグメントに照射される平行光線を撮影するカ
メラ装置と、前記カメラ装置の撮影画像において前記セ
グメントの下端に平行光線が反射したことを検出する画
像処理装置と、前記画像処理装置によりセグメントの下
端が検出されると、前記走査位置検出器による平行光線
の走査位置を平行光線の反射検出地点として記憶し、こ
の平行光線の反射検出地点と平行光線の走査開始地点と
の距離を演算し、この距離に前記テールプレート内面と
平行光線の走査開始地点との距離を加算することによ
り、テールプレート内面とセグメント外面とのクリアラ
ンス寸法を求める演算装置とを備えたことを特徴とする
ものである。A tail plate clearance measuring device for a shield machine according to a second aspect of the present invention comprises a light irradiating device for irradiating a segment with a parallel light beam, and a parallel light beam emitted from the light irradiating device for a shield body. A scanning mechanism for maintaining the parallel rays parallel to the inner surface of the tail plate and scanning the parallel light rays from the inner surface of the tail plate in a direction perpendicular to the inner surface of the tail plate from a scanning start position of a predetermined height, and a scanning position of the parallel light rays by the scanning mechanism. A scanning position detector for detecting, a camera device for photographing a parallel light beam irradiated on the segment, an image processing device for detecting that the parallel light beam is reflected at the lower end of the segment in a captured image of the camera device, When the lower end of the segment is detected by the image processing device, the scanning positions of the parallel rays are made parallel by the scanning position detector. It is stored as a line reflection detection point, the distance between the parallel ray reflection detection point and the parallel ray scanning start point is calculated, and the distance between the tail plate inner surface and the parallel ray scanning start point is added to this distance. Thus, the calculation device for calculating the clearance dimension between the inner surface of the tail plate and the outer surface of the segment is provided.
【００１０】さらに第３発明のシールド掘進機のテール
プレートクリアランスの計測方法は、シールド本体のテ
ールプレートと垂直方向に所定間隔で配置された２本の
平行光線をセグメントに対してテールプレートの内面と
平行に照射し、前記テールプレート内面と平行な光軸で
カメラ装置により平行光線が照射された前記セグメント
の側面を撮影し、この撮影画像において前記２本の平行
光線の照射位置と前記セグメントの上端位置を検出し、
２本の平行光線の照射位置間の距離により前記カメラ装
置とセグメント間の距離を演算し、この求めた距離によ
り、先に求めたセグメントの上端位置を補正し、この補
正したセグメントの上端位置に基づいてテールプレート
内面とセグメント外面とのクリアランス寸法を求めるこ
とを特徴とするものである。Further, in the method for measuring the tail plate clearance of the shield machine according to the third aspect of the present invention, two parallel light rays arranged at a predetermined interval in the vertical direction with respect to the tail plate of the shield body are used as the inner surface of the tail plate with respect to the segment. An image is taken of the side surface of the segment which is irradiated in parallel and is irradiated with parallel rays by a camera device with an optical axis parallel to the inner surface of the tail plate. In this captured image, the irradiation positions of the two parallel rays and the upper end of the segment Detects the position,
The distance between the camera device and the segment is calculated by the distance between the irradiation positions of the two parallel rays, and the upper end position of the previously obtained segment is corrected by the obtained distance, and the corrected upper end position of the segment is obtained. Based on this, the clearance dimension between the inner surface of the tail plate and the outer surface of the segment is obtained.
【００１１】また、第４発明のシールド掘進機のテール
プレートクリアランスの計測装置は、シールド本体のテ
ールプレートと垂直方向に所定間隔で配置された２本の
平行光線をセグメントに対してテールプレートの内面と
平行に照射する光照射装置と、前記テールプレート内面
と平行な光軸で２本の平行光線が照射された前記セグメ
ントの側面を撮影するカメラ装置と、前記カメラ装置の
撮影画像において前記２本の平行光線の照射位置と前記
セグメントの上端位置を検出し、２本の平行光線の照射
位置間の距離により前記カメラ装置とセグメント間の距
離を演算し、この求めた距離により、先に求めたセグメ
ントの上端位置を補正し、この補正したセグメントの上
端位置に基づいてテールプレート内面とセグメント外面
とのクリアランス寸法を求める演算装置とを備えたこと
を特徴とするものである。The tail plate clearance measuring device for a shield machine according to a fourth aspect of the present invention is arranged such that two parallel light rays arranged at a predetermined interval in the vertical direction with respect to the tail plate of the shield body are directed to the inner surface of the tail plate with respect to the segment. And a camera device for photographing the side surface of the segment irradiated with two parallel light rays along an optical axis parallel to the inner surface of the tail plate, and the two light devices in a photographed image of the camera device. The irradiation position of the parallel rays of light and the upper end position of the segment are detected, the distance between the camera device and the segment is calculated from the distance between the irradiation positions of the two parallel rays of light, and the distance thus obtained is determined in advance. Correct the upper end position of the segment, and based on this corrected upper end position of the segment, the clearance between the inner surface of the tail plate and the outer surface of the segment It is characterized in that an arithmetic unit for determining the law.
【００１２】[0012]
【作用】上記第１，第２発明によると、シールド本体の
テールプレート内面とセグメント外面とのクリアランス
寸法を、画像処理装置によりセグメントの下端が検出さ
れたときの走査位置検出器による平行光線の走査位置
を、平行光線の反射検出地点として記憶し、この平行光
線の反射検出地点と平行光線の走査開始地点との距離を
演算し、この距離に、テールプレート内面と平行光線の
走査開始地点間の距離を加算することにより求めるよう
にしているため、掘削が進むにつれて計測機器を移動さ
せる必要もなく、非接触で計測が行われ、また計測箇所
での土砂の堆積、地下水の流入などによる計測誤差が生
じることが防止される。According to the first and second inventions described above, the clearance between the tail plate inner surface of the shield body and the segment outer surface is determined by the scanning position detector when the lower end of the segment is detected by the image processing device. The position is stored as the reflection detection point of the parallel rays, the distance between the reflection detection point of the parallel rays and the scanning start point of the parallel rays is calculated, and the distance between the inner surface of the tail plate and the scanning start point of the parallel rays is calculated at this distance. Since it is calculated by adding the distance, it is not necessary to move the measuring equipment as the excavation progresses, and the measurement is performed in a non-contact manner, and the measurement error due to the accumulation of sediment at the measurement point, the inflow of groundwater, etc. Are prevented from occurring.
【００１３】また上記第３，第４発明によると、シール
ド本体のテールプレート内面とセグメント外面とのクリ
アランス寸法を、カメラ装置の撮影画像において２本の
平行光線の照射位置とセグメントの上端位置を検出し、
２本の平行光線の照射位置間の距離によりカメラ装置と
セグメント間の距離を演算し、この求めた距離により、
先に求めたセグメントの上端位置を補正し、この補正し
たセグメントの上端位置に基づいて求めるようにしてい
るため、掘削が進むにつれて計測機器を移動させる必要
もなく、非接触で、かつ連続で計測が行われ、また計測
箇所での土砂の堆積、地下水の流入などによる計測誤差
が生じることが防止される。Further, according to the third and fourth inventions, the clearance between the inner surface of the tail plate of the shield body and the outer surface of the segment is detected, and the irradiation position of the two parallel rays and the upper end position of the segment are detected in the image captured by the camera device. Then
The distance between the camera device and the segment is calculated from the distance between the irradiation positions of the two parallel rays, and the calculated distance is
Since the upper end position of the previously calculated segment is corrected and the upper end position of the corrected segment is calculated, it is not necessary to move the measuring equipment as the excavation progresses, and contactless and continuous measurement is performed. In addition, measurement errors due to sedimentation of sediment at the measurement site and inflow of groundwater are prevented.
【００１４】[0014]
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。 〔第１実施例〕本実施例におけるクリアランスの計測装
置は、図１に示すように、シールド掘進機のシールド本
体のテールプレート１の内面１ａと、既に施工されたセ
グメント２の外面２ａとのテールクリアランス（隙間）
の寸法ａを計測するものである。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. [First Embodiment] As shown in FIG. 1, the clearance measuring device according to the first embodiment is a tail of an inner surface 1a of a tail plate 1 of a shield body of a shield machine and an outer surface 2a of a segment 2 that has already been constructed. Clearance
The dimension a is measured.
【００１５】この計測装置は、レーザコリメート光（平
行光線）Ｌをセグメント２に対して照射する光照射装置
であるレーザ発振器３と、このレーザ発振器３から照射
されるレーザコリメート光Ｌを、テールプレート内面１
ａと平行に維持し、かつレーザコリメート光Ｌをセグメ
ント２に対して、テールプレート内面１ａから所定高さ
ｓの走査開始位置（ｃ点）よりテールプレート内面１ａ
と垂直方向に走査する走査機構４と、走査機構４による
レーザコリメート光Ｌの走査位置を検出する走査位置検
出器５と、走査機構４の上方からテールプレート１とセ
グメント２の下部とを撮影し、セグメント２に照射され
るレーザコリメート光Ｌを視認するＣＣＤカメラ装置６
と、カメラ装置６の撮影画像を入力し、セグメント２の
下端（ｂ点）にレーザコリメート光Ｌが反射したことを
検出する画像処理装置７（詳細は後述する）と、たとえ
ばコンピュータからなる演算装置８（詳細は後述する）
から構成されている。This measuring device uses a laser oscillator 3 which is a light irradiating device for irradiating the segment 2 with a laser collimated light (parallel light beam) L and a tail plate for the laser collimated light L emitted from the laser oscillator 3. Inside 1
While maintaining parallel to a, the laser collimated light L is applied to the segment 2 from the scan start position (point c) at a predetermined height s from the tail plate inner surface 1a from the tail plate inner surface 1a.
The scanning mechanism 4 that scans in the vertical direction, the scanning position detector 5 that detects the scanning position of the laser collimated light L by the scanning mechanism 4, the tail plate 1 and the lower portion of the segment 2 are photographed from above the scanning mechanism 4. , A CCD camera device 6 for visually recognizing the laser collimated light L applied to the segment 2
And an image processing device 7 (details will be described later) for inputting a captured image of the camera device 6 and detecting that the laser collimated light L is reflected at the lower end (point b) of the segment 2, and a computing device including, for example, a computer. 8 (details will be described later)
It consists of
【００１６】上記走査機構４は、レーザ発振器３を水平
に支持し、テールプレート内面１ａと垂直方向の移動経
路を形成するレール装置11と、このレール装置11に沿っ
てレーザ発振器３を移動させるモータ12と、演算装置８
からの指令に基づきモータ12を駆動するドライバ13から
構成されている。The scanning mechanism 4 supports the laser oscillator 3 horizontally and forms a moving path in a direction perpendicular to the inner surface 1a of the tail plate, and a motor for moving the laser oscillator 3 along the rail device 11. 12 and arithmetic unit 8
It is composed of a driver 13 that drives a motor 12 based on a command from.
【００１７】上記画像処理装置７によるｂ点の検出方法
を図２，図３を参照しながら詳細に説明する。 〔ステップ−１〕まず、レーザコリメート光Ｌを照射し
ない状態で、カメラ装置６の撮影画像信号を入力し、画
像メモリＡに記憶する。 〔ステップ−２〕次に、レーザコリメート光Ｌを照射し
た状態で、カメラ装置６の撮影画像信号を入力し、画像
メモリＢに記憶する。 〔ステップ−３〕そして、画像メモリＢから画像メモリ
Ａの内容を減算する。 〔ステップ−４〕減算後の画像を予め設定したしきい値
によるしきい値処理を行い、設定値以上の領域を抽出す
る。 〔ステップ−５〕そして、しきい値処理において得られ
た領域が存在するか判定する。 〔ステップ−６〕存在しない場合は、走査機構４で一定
量を移動させ、ステップ−１〜ステップ−５を抽出領域
が得られるまで繰り返す。 〔ステップ−７〕ステップ−５で抽出領域が得られたと
き、つまりｂ点を検出したとき検出信号を演算装置８へ
出力し（ステップ−９）、計測を終了する。A method of detecting the point b by the image processing device 7 will be described in detail with reference to FIGS. [Step-1] First, a photographed image signal of the camera device 6 is input and stored in the image memory A while the laser collimated light L is not emitted. [Step-2] Next, in the state in which the laser collimated light L is irradiated, a captured image signal of the camera device 6 is input and stored in the image memory B. [Step-3] Then, the contents of the image memory A are subtracted from the image memory B. [Step-4] The subtracted image is subjected to threshold processing with a preset threshold value, and an area equal to or larger than the set value is extracted. [Step-5] Then, it is determined whether or not there is a region obtained by the threshold processing. [Step-6] If it does not exist, the scanning mechanism 4 moves a fixed amount, and steps -1 to -5 are repeated until an extraction region is obtained. [Step-7] When the extraction region is obtained in Step-5, that is, when the point b is detected, a detection signal is output to the arithmetic unit 8 (Step-9), and the measurement is ended.
【００１８】ｂ点が検出されたときの特性図を図３
（ｂ）に示す。ｂ点では輝度レベルがしきい値レベルを
越えている。演算装置８の動作を図４，図５を参照しな
がら詳細に説明する。 〔ステップ−１〕まず画像処理装置７によりセグメント
１の下端（ｂ点）検出信号を入力しているかどうかを判
定する。 〔ステップ−２〕ステップ−１において下端（ｂ点）検
出信号を入力していると、走査位置検出器５によるレー
ザコリメート光Ｌの走査位置をレーザコリメート光反射
検出地点（ｄ点）として記憶する。 〔ステップ−３〕そして、このｄ点と上記ｃ点との距離
ｒを演算する。 〔ステップ−４〕この距離ｒにテールプレート内面１ａ
とレーザコリメート光Ｌの走査開始地点ｃとの距離ｓを
加算し、テールプレート内面１ａとセグメント外面２ａ
とのクリアランス寸法ａを求める。FIG. 3 is a characteristic diagram when the point b is detected.
It shows in (b). At point b, the brightness level exceeds the threshold level. The operation of the arithmetic unit 8 will be described in detail with reference to FIGS. [Step-1] First, the image processing device 7 determines whether or not the lower end (point b) detection signal of the segment 1 is input. [Step-2] When the lower end (point b) detection signal is input in step-1, the scanning position of the laser collimated light L by the scanning position detector 5 is stored as the laser collimated light reflection detection point (point d). . [Step-3] Then, the distance r between the point d and the point c is calculated. [Step-4] At the distance r, the inner surface 1a of the tail plate
And the distance s between the scanning start point c of the laser collimated light L and the tail plate inner surface 1a and the segment outer surface 2a.
And the clearance dimension a is calculated.
【００１９】上記構成による動作を説明する。走査開始
地点（ｃ点）より上方へレーザ発振器３によりレーザコ
リメート光Ｌを照射しながらセグメント２を走査し、画
像処理装置７によりセグメントの下端（ｂ点）が検出さ
れると、走査位置検出器５によるレーザコリメート光Ｌ
の走査位置を、レーザコリメート光Ｌの反射検出地点
（ｄ点）として記憶し、このレーザコリメート光Ｌの反
射検出地点（ｄ点）とレーザコリメート光Ｌの走査開始
地点（ｃ点）との距離ｒを演算し、この距離ｒにテール
プレート内面１ａとレーザコリメート光Ｌの走査開始地
点（ｃ点）との距離ｓを加算することによりシールド本
体のテールプレート内面１ａとセグメント外面２ａとの
クリアランス寸法ａを求める。The operation of the above configuration will be described. When the segment 2 is scanned while the laser oscillator 3 irradiates the laser collimated light L upward from the scanning start point (point c), and the lower end (point b) of the segment is detected by the image processing device 7, the scanning position detector. Laser collimated light L by 5
Is stored as a reflection detection point (point d) of the laser collimated light L, and the distance between the reflection detection point (point d) of the laser collimated light L and the scanning start point (point c) of the laser collimated light L is stored. By calculating r and adding the distance s between the inner surface 1a of the tail plate and the scanning start point (point c) of the laser collimated light L to this distance r, the clearance dimension between the inner surface 1a of the tail plate of the shield body and the outer surface 2a of the segment. Find a.
【００２０】上記動作により、従来の如く掘削が進むに
つれて計測機器を移動させる必要もなく、固定した状態
で計測を行うことができ、計測機器の損傷を防止するこ
とができ、さらに非接触で計測でき、さらに計測箇所で
の土砂の堆積、地下水の流入などによる計測誤差が生じ
ることを防止することができる。 〔第２実施例〕本実施例におけるクリアランスの計測装
置は、第１実施例と同様に図６に示すように、シールド
掘進機のシールド本体のテールプレート21の内面21ａ
と、既に施工されたセグメント22の外面22ａとのテール
クリアランス（隙間）の寸法ａを計測するものである。With the above operation, it is possible to perform measurement in a fixed state without moving the measuring instrument as the excavation proceeds as in the conventional case, to prevent damage to the measuring instrument, and to measure without contact. Moreover, it is possible to prevent a measurement error due to sedimentation of sediment at the measurement location, inflow of groundwater, and the like. [Second Embodiment] As with the first embodiment, the clearance measuring device in this embodiment is, as shown in FIG. 6, an inner surface 21a of the tail plate 21 of the shield body of the shield machine.
And the dimension a of the tail clearance (gap) with the outer surface 22a of the already-constructed segment 22 is measured.
【００２１】この計測装置は、レーザコリメート光（平
行光線）をシールド本体のテールプレート21と垂直方向
に所定間隔で配置されたハーフミラー23とミラー24とを
使用して、２本のレーザコリメート光Ｌし、この２本の
レーザコリメート光Ｌをセグメント22の側面22ｃに対し
てテールプレートの内面１ａと平行に照射するレーザ発
振器25と、テールプレート内面１ａと平行な光軸で２本
のレーザコリメート光Ｌが照射されたセグメント２の側
面22ｃを撮影するＣＣＤカメラ装置26と、カメラ装置26
の撮影箇所を照らす照明具27と、コンピュータ装置から
なりカメラ装置26の撮影画像を入力してテールプレート
内面21ａとセグメント外面22ａとのクリアランス寸法ａ
を求める演算装置28（詳細は後述する）から構成されて
いる。This measuring device uses a laser collimated light (parallel light beam) and a tail plate 21 of the shield body, and a half mirror 23 and a mirror 24 which are arranged at a predetermined interval in the vertical direction. A laser oscillator 25 for irradiating the side 22c of the segment 22 with the two laser collimated lights L in parallel with the inner surface 1a of the tail plate, and two laser collimated beams with an optical axis parallel to the inner surface 1a of the tail plate. A CCD camera device 26 for photographing the side surface 22c of the segment 2 irradiated with the light L, and a camera device 26.
And a clearance dimension a between the tail plate inner surface 21a and the segment outer surface 22a by inputting a photographed image of the camera device 26, which is made up of a computer device.
The calculation unit 28 (details will be described later) for obtaining
【００２２】まず演算装置28によるセグメント22の上端
（ｅ点）と２本のレーザコリメート光Ｌのセグメント側
面22ｃの照射地点（ｆ点，ｇ点）の検出方法を図７を参
照しながら詳細に説明する。First, the method of detecting the upper end of the segment 22 (point e) and the irradiation point (point f, point g) of the segment side surface 22c of the two laser collimated lights L by the arithmetic unit 28 will be described in detail with reference to FIG. explain.
【００２３】カメラ装置26の撮影画像信号を入力し、図
７（ａ）に示すようにｙ方向に並んだ走査線毎に、走査
線方向（ｘ方向）の中央の範囲（積分の範囲ｈ）の画素
の値（輝度）を積分する。すると、図７（ｂ）に示す輝
度積分値の特性が得られることから、暗から明に輝度積
分値が上昇した点をセグメント22の上端（ｅ点）、輝度
積分値が突出している地点をｆ点，ｇ点と特定すること
ができる。A photographed image signal from the camera device 26 is input, and a central range (integration range h) in the scanning line direction (x direction) is set for each scanning line arranged in the y direction as shown in FIG. 7A. The pixel value (luminance) is integrated. Then, since the characteristic of the integrated luminance value shown in FIG. 7B is obtained, the point where the integrated luminance value rises from dark to bright is the upper end of the segment 22 (point e), and the point where the integrated luminance value is projected is It can be specified as f point and g point.
【００２４】次に、撮影画像の画素数を、たとえばｙ方
向に５１２、撮影画像上のｅ点のｙ方向の座標をｙ0 ，
ｆ点，ｇ点のｙ方向の座標をｙ1 ，ｙ2 として、カメラ
装置26とセグメント22間の距離Ｊと、上記座標ｙ1 ，ｙ
2 間の距離Ｗについて図８，図９に基づいて説明する。Next, the number of pixels of the photographed image is, for example, 512 in the y direction, and the coordinate of the point e on the photographed image in the y direction is y 0 ,
When the coordinates of the f point and the g point in the y direction are y 1 and y 2 , the distance J between the camera device 26 and the segment 22 and the coordinates y 1 and y
The distance W between the two will be described with reference to FIGS. 8 and 9.
【００２５】図８に示すように、カメラ装置26により撮
影される範囲は距離に比例するので、カメラ装置26とセ
グメント22間の距離Ｊ1 ，Ｊ2 ，Ｊ3 （Ｊ1 ＜Ｊ2 ＜Ｊ
3 ）では、たとえばＷ1 ＝２００，Ｗ2 ＝１００，Ｗ3
＝５０となり、図９に示すように、距離Ｊと距離Ｗとの
関係を求めることができる。As shown in FIG. 8, since the range photographed by the camera device 26 is proportional to the distance, the distances J 1 , J 2 , J 3 (J 1 <J 2 <J between the camera device 26 and the segment 22).
3 ), for example, W 1 = 200, W 2 = 100, W 3
= 50, and as shown in FIG. 9, the relationship between the distance J and the distance W can be obtained.
【００２６】次にカメラ装置26とセグメント22間の距離
Ｊ1 に特定した場合の、ｙ方向の座標ｙ0 と、セグメン
ト22の上端ｅ点とテールプレート内面21ａ間の距離Ｋ
を、図10に示すように、予め求めることで、図11に示す
ように、座標ｙ0 と距離Ｋとの関係を求めることができ
る。Next, when the distance J 1 between the camera device 26 and the segment 22 is specified, the coordinate y 0 in the y direction and the distance K between the upper end e of the segment 22 and the tail plate inner surface 21a.
Is obtained in advance as shown in FIG. 10, so that the relationship between the coordinate y 0 and the distance K can be obtained as shown in FIG.
【００２７】演算装置28の動作を図12にしたがって説明
する。まず、上記画像処理によりｅ点，ｆ点，ｇ点を特
定し（ステップ−１）、座標ｙ1 ，ｙ2 間の距離Ｗ（＝
ｙ2 −ｙ1 ）を演算する（ステップ−２）。次に、この
距離Ｗから図９により実際のカメラ装置26とセグメント
22間の距離Ｊを求め（ステップ−３）、次に座標ｙ0 を
距離Ｊと距離Ｊ1 の比率で乗算して距離Ｊ1 における座
標ｙ0 ’（＝ｙ0 ＊Ｊ／Ｊ1 ）を求め（ステップ−
４）、この座標ｙ0’から図11により実際のセグメント2
2の上端ｅ点のテールプレート内面21ａからの距離Ｋを
求め（ステップ−５）、この距離Ｋからセグメント２の
厚みＶを減算することでクリアランス寸法ａ（＝Ｋ−
Ｖ）を求める（ステップ−６）。The operation of the arithmetic unit 28 will be described with reference to FIG. First, the point e, the point f, and the point g are specified by the above-mentioned image processing (step -1), and the distance W between the coordinates y 1 and y 2 (=
y 2 -y 1) for calculating a (Step-2). Next, from this distance W, the actual camera device 26 and the segment are shown in FIG.
The distance J between 22 is obtained (step-3), and then the coordinate y 0 is multiplied by the ratio of the distance J and the distance J 1 to obtain the coordinate y 0 '(= y 0 * J / J 1 ) at the distance J 1 . Find (Step-
4), from this coordinate y 0 'to the actual segment 2 according to FIG.
The distance K from the inner surface 21a of the tail plate at the upper end e of 2 is obtained (step-5), and the thickness V of the segment 2 is subtracted from this distance K to obtain the clearance dimension a (= K-
V) is calculated (step-6).
【００２８】上記構成による動作を説明する。カメラ装
置26の撮影画像において２本のレーザコリメート光Ｌの
照射地点（ｆ点，ｇ点）とセグメント22の上端位置（ｅ
点）を検出し、ｆ点，ｇ点の距離Ｗから実際のカメラ装
置26とセグメント22間の距離Ｊを求め、この距離Ｊによ
りｅ点の座標ｙ0 を補正し、この補正したｅ点の座標ｙ
0 ’から実際のセグメント22の上端ｅ点とテールプレー
ト内面21ａ間の距離Ｋを求め、この距離Ｋからシールド
本体のテールプレート内面21ａとセグメント外面22ａと
のクリアランス寸法ａを求める。The operation of the above configuration will be described. In the captured image of the camera device 26, the irradiation points (points f and g) of the two laser collimated lights L and the upper end position (e of the segment 22)
Point), the actual distance J between the camera device 26 and the segment 22 is obtained from the distance W between the points f and g, the coordinate y 0 of the point e is corrected by this distance J, and the corrected point y Coordinate y
The distance K between the actual upper end e of the segment 22 and the tail plate inner surface 21a is obtained from 0 ', and the clearance dimension a between the tail plate inner surface 21a of the shield body and the segment outer surface 22a is obtained from this distance K.
【００２９】上記動作により、掘削が進むにつれて計測
機器を移動させる必要もなく、固定した状態で計測を行
うことができ、計測機器の損傷を防止することができ、
また非接触で、かつ連続で計測を行うことができ、さら
にまた計測箇所での土砂の堆積、地下水の流入などによ
る計測誤差が生じることを防止できる。またクリアラン
スが土砂でふさがれた状態であっても計測することがで
きる。With the above operation, it is possible to perform measurement in a fixed state without moving the measuring instrument as the excavation proceeds, and prevent damage to the measuring instrument.
Further, it is possible to perform non-contact and continuous measurement, and further it is possible to prevent a measurement error due to sedimentation of sediment, inflow of groundwater, etc. at the measurement location. Moreover, it is possible to measure even when the clearance is blocked with earth and sand.
【００３０】[0030]
【発明の効果】以上のように第１，第２発明によれば、
シールド本体のテールプレート内面とセグメント外面と
のクリアランス寸法を、画像処理装置によりセグメント
の下端が検出されたときの走査位置検出器による平行光
線の走査位置を平行光線の反射検出地点として記憶し、
この平行光線の反射検出地点と平行光線の走査開始地点
間の距離を演算し、この距離にテールプレート内面と平
行光線の走査開始地点間の距離を加算することにより求
めるようにしているため、掘削が進むにつれて計測機器
を移動させる必要もなく、固定した状態で計測を行うこ
とができ、計測機器の損傷を防止することができ、また
非接触で計測を行うことができ、また計測箇所での土砂
の堆積、地下水の流入などによる計測誤差が生じること
を防止できる。As described above, according to the first and second inventions,
The clearance dimension between the inner surface of the tail plate of the shield body and the outer surface of the segment is stored as a parallel light ray reflection detection point by the scanning position of the parallel light ray by the scanning position detector when the lower end of the segment is detected by the image processing device,
Since the distance between the parallel ray reflection detection point and the parallel ray scanning start point is calculated, and the distance between the inner surface of the tail plate and the parallel ray scanning start point is added to this distance, the distance is calculated. As measurement progresses, there is no need to move the measurement device, and measurement can be performed in a fixed state, damage to the measurement device can be prevented, and measurement can be performed in a non-contact manner. It is possible to prevent measurement errors due to sediment accumulation and groundwater inflow.
【００３１】また第３，第４発明によれば、シールド本
体のテールプレート内面とセグメント外面とのクリアラ
ンス寸法を、カメラ装置の撮影画像において２本の平行
光線の照射位置とセグメントの上端位置を検出し、２本
の平行光線の照射位置間の距離によりカメラ装置とセグ
メント間の距離を演算し、この求めた距離により、先に
求めたセグメントの上端位置を補正し、この補正したセ
グメントの上端位置に基づいて求めるようにしているた
め、掘削が進むにつれて計測機器を移動させる必要もな
く、固定した状態で計測を行うことができ、計測機器の
損傷を防止することができ、また非接触で、かつ連続で
計測を行うことができ、また計測箇所での土砂の堆積、
地下水の流入などによる計測誤差が生じることを防止で
き、さらにクリアランスが土砂でふさがれた状態であっ
ても計測することができる。According to the third and fourth inventions, the clearance dimension between the inner surface of the tail plate of the shield body and the outer surface of the segment is detected, and the irradiation position of the two parallel rays and the upper end position of the segment are detected in the image captured by the camera device. Then, the distance between the camera device and the segment is calculated from the distance between the irradiation positions of the two parallel rays, and the upper end position of the previously obtained segment is corrected by the obtained distance, and the upper end position of the corrected segment is calculated. Since it is determined based on, it is not necessary to move the measuring device as the excavation progresses, it is possible to perform the measurement in a fixed state, prevent the measuring device from being damaged, and contactless And it is possible to measure continuously, and the accumulation of sediment at the measurement point,
It is possible to prevent measurement error due to inflow of groundwater, and to measure even when the clearance is blocked by sediment.
【図１】本発明の第１実施例におけるクリアランスの計
測装置の概略構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a clearance measuring device according to a first embodiment of the present invention.
【図２】同実施例におけるクリアランスの計測装置の画
像処理装置のフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart of an image processing device of the clearance measuring device in the embodiment.
【図３】同実施例におけるクリアランスの計測箇所を映
し出した画像図と画像の輝度積分値の特性図である。FIG. 3 is an image diagram showing a clearance measurement portion and a characteristic diagram of a luminance integrated value of the image in the embodiment.
【図４】同実施例におけるクリアランスの計測装置の演
算装置のフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart of an arithmetic unit of the clearance measuring device in the embodiment.
【図５】同実施例におけるクリアランスの計測箇所の要
部側面図である。FIG. 5 is a side view of a main portion of a clearance measurement portion in the embodiment.
【図６】本発明の第２実施例におけるクリアランスの計
測装置の概略構成を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of a clearance measuring device according to a second embodiment of the present invention.
【図７】同実施例におけるクリアランスの計測箇所を映
し出した画像図と画像の輝度積分値の特性図である。FIG. 7 is an image diagram showing a clearance measurement point and a characteristic diagram of an integrated luminance value of the image in the example.
【図８】同実施例におけるクリアランスの計測原理の説
明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram of a clearance measurement principle in the embodiment.
【図９】同実施例におけるクリアランスの計測装置のカ
メラ装置とセグメント間の距離と、画像上の２本のレー
ザコリメート光の照射位置間の距離の特性図である。FIG. 9 is a characteristic diagram of the distance between the camera device and the segment of the clearance measuring device and the distance between the irradiation positions of the two laser collimated lights on the image in the same example.
【図10】同実施例におけるクリアランスの計測原理の説
明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram of a clearance measurement principle in the embodiment.
【図11】同実施例におけるクリアランスの計測装置のセ
グメント上端高さと、画像上のセグメント上端位置の特
性図である。FIG. 11 is a characteristic diagram of the segment upper end height and the segment upper end position on the image of the clearance measuring device in the example.
【図12】同実施例におけるクリアランスの計測装置の演
算装置のフローチャートである。FIG. 12 is a flowchart of a calculation device of the clearance measuring device in the embodiment.
【図13】従来例のクリアランスの計測方法を説明する要
部断面図である。FIG. 13 is a main-portion cross-sectional view illustrating a clearance measuring method of a conventional example.
【図14】従来例のクリアランスの計測方法を説明する要
部断面図である。FIG. 14 is a main-portion cross-sectional view illustrating a conventional clearance measurement method.
１，21 シールド本体 １ａ，21ａ 内面 ２，22 セグメント ２ａ，22ａ 外面 ３，25 レーザ発振器 ４ 走行機構 ５ 走行位置検出器 ６，26 カメラ装置 ７ 画像処理装置 ８，28 演算装置 23 ハーフミラー 24 ミラー 27 照明具 Ｌ レーザコリメート光（平行光線） ａ クリアランス 1,21 Shield body 1a, 21a Inner surface 2,22 Segments 2a, 22a Outer surface 3,25 Laser oscillator 4 Travel mechanism 5 Travel position detector 6,26 Camera device 7 Image processing device 8, 28 Computing device 23 Half mirror 24 Mirror 27 Lighting equipment L Laser collimated light (parallel light) a Clearance
Claims (4)
ルプレートの内面と平行に平行光線を照射するとともに
この平行光線をテールプレートと垂直方向に走査し、前
記テールプレートと前記セグメントの下部とを撮影し、
この撮影画像において前記セグメントの下端に平行光線
が反射したことを検出すると、この平行光線の反射検出
地点と前記平行光線の走査開始地点との距離を検出し、
この距離に前記テールプレート内面と平行光線の走査開
始地点との距離を加算することにより、テールプレート
内面とセグメント外面とのクリアランス寸法を求めるこ
とを特徴とするシールド掘進機のテール部クリアランス
の計測方法。1. The segment is irradiated with parallel rays parallel to the inner surface of the tail plate of the shield body, and the parallel rays are scanned in the direction perpendicular to the tail plate to photograph the tail plate and the lower portion of the segment. ,
When it is detected that the parallel rays are reflected at the lower end of the segment in this captured image, the distance between the reflection detection point of the parallel rays and the scanning start point of the parallel rays is detected,
A method for measuring a tail clearance of a shield machine, characterized in that the clearance dimension between the inner surface of the tail plate and the outer surface of the segment is obtained by adding the distance between the inner surface of the tail plate and the scanning start point of the parallel rays to this distance. .
光照射装置と、 この光照射装置から照射される平行光線を、シールド本
体のテールプレートの内面と平行に維持し、かつ平行光
線を前記テールプレート内面から所定高さの走査開始位
置よりテールプレート内面と垂直方向に走査する走査機
構と、 前記走査機構による平行光線の走査位置を検出する走査
位置検出器と、 前記セグメントに照射される平行光線を撮影するカメラ
装置と、 前記カメラ装置の撮影画像において前記セグメントの下
端に平行光線が反射したことを検出する画像処理装置
と、 前記画像処理装置によりセグメントの下端が検出される
と、前記走査位置検出器による平行光線の走査位置を平
行光線の反射検出地点として記憶し、この平行光線の反
射検出地点と平行光線の走査開始地点との距離を演算
し、この距離に前記テールプレート内面と平行光線の走
査開始地点との距離を加算することにより、テールプレ
ート内面とセグメント外面とのクリアランス寸法を求め
る演算装置とを備えたことを特徴とするシールド掘進機
のテール部クリアランスの計測装置。2. A light irradiating device for irradiating a parallel light beam to a segment, the parallel light beam irradiated from the light irradiating device is maintained parallel to the inner surface of the tail plate of the shield body, and the parallel light beam is applied to the tail. A scanning mechanism that scans in a direction perpendicular to the inner surface of the tail plate from a scanning start position at a predetermined height from the plate inner surface, a scanning position detector that detects the scanning position of the parallel light beam by the scanning mechanism, and a parallel light beam that is irradiated to the segment. A camera device for capturing an image, an image processing device for detecting that a parallel light ray is reflected at a lower end of the segment in a captured image of the camera device, and a scanning position when the lower end of the segment is detected by the image processing device. The scanning position of the parallel rays by the detector is stored as the reflection detection point of the parallel rays. A calculation device for calculating the distance between the tail plate inner surface and the segment outer surface by calculating the distance to the scanning start point and adding the distance between the tail plate inner surface and the scanning start point of the parallel rays to this distance. A device for measuring the tail clearance of a shield machine.
向に所定間隔で配置された２本の平行光線をセグメント
に対してテールプレートの内面と平行に照射し、前記テ
ールプレート内面と平行な光軸でカメラ装置により平行
光線が照射された前記セグメントの側面を撮影し、この
撮影画像において前記２本の平行光線の照射位置と前記
セグメントの上端位置を検出し、２本の平行光線の照射
位置間の距離により前記カメラ装置とセグメント間の距
離を演算し、この求めた距離により、先に求めたセグメ
ントの上端位置を補正し、この補正したセグメントの上
端位置に基づいてテールプレート内面とセグメント外面
とのクリアランス寸法を求めることを特徴とするシール
ド掘進機のテール部クリアランスの計測方法。3. The two parallel light rays arranged at a predetermined interval in a direction perpendicular to the tail plate of the shield body are radiated to the segments in parallel with the inner surface of the tail plate, and with an optical axis parallel to the inner surface of the tail plate. A side surface of the segment irradiated with the parallel light rays is photographed by the camera device, the irradiation positions of the two parallel light rays and the upper end position of the segment are detected in the photographed image, and the irradiation position between the two parallel light rays is detected. The distance between the camera device and the segment is calculated by the distance, the upper end position of the segment obtained earlier is corrected by the obtained distance, and the tail plate inner surface and the segment outer surface are corrected based on the corrected upper end position of the segment. A method for measuring the tail clearance of a shield machine, which is characterized by obtaining a clearance dimension.
向に所定間隔で配置された２本の平行光線をセグメント
に対してテールプレートの内面と平行に照射する光照射
装置と、 前記テールプレート内面と平行な光軸で２本の平行光線
が照射された前記セグメントの側面を撮影するカメラ装
置と、 前記カメラ装置の撮影画像において前記２本の平行光線
の照射位置と前記セグメントの上端位置を検出し、２本
の平行光線の照射位置間の距離により前記カメラ装置と
セグメント間の距離を演算し、この求めた距離により、
先に求めたセグメントの上端位置を補正し、この補正し
たセグメントの上端位置に基づいてテールプレート内面
とセグメント外面とのクリアランス寸法を求める演算装
置とを備えたことを特徴とするシールド掘進機のテール
部クリアランスの計測装置。4. A light irradiating device for irradiating a segment with two parallel light rays arranged at a predetermined interval in a direction perpendicular to the tail plate of the shield body in parallel to the inner surface of the tail plate, and to the inner surface of the tail plate. A camera device for photographing the side surface of the segment irradiated with two parallel light rays with different optical axes, and detecting an irradiation position of the two parallel light rays and an upper end position of the segment in a captured image of the camera device, The distance between the camera device and the segment is calculated from the distance between the irradiation positions of the two parallel rays, and the calculated distance is
A tail of a shield machine equipped with a computing device that corrects the upper end position of the segment obtained earlier and calculates the clearance dimension between the inner surface of the tail plate and the outer surface of the segment based on the corrected upper end position of the segment Part clearance measurement device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7135551A JP3011640B2 (en) | 1995-06-02 | 1995-06-02 | Method and apparatus for measuring tail clearance of shield machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7135551A JP3011640B2 (en) | 1995-06-02 | 1995-06-02 | Method and apparatus for measuring tail clearance of shield machine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08327356A true JPH08327356A (en) | 1996-12-13 |
| JP3011640B2 JP3011640B2 (en) | 2000-02-21 |
Family
ID=15154441
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7135551A Expired - Fee Related JP3011640B2 (en) | 1995-06-02 | 1995-06-02 | Method and apparatus for measuring tail clearance of shield machine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3011640B2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012007397A (en) * | 2010-06-25 | 2012-01-12 | Sumitomo Mitsui Construction Co Ltd | Lining thickness inspection device and lining thickness inspection method |
| CN113358046A (en) * | 2021-05-19 | 2021-09-07 | 上海隧道工程有限公司 | Visual measurement method and system for shield tail clearance |
-
1995
- 1995-06-02 JP JP7135551A patent/JP3011640B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012007397A (en) * | 2010-06-25 | 2012-01-12 | Sumitomo Mitsui Construction Co Ltd | Lining thickness inspection device and lining thickness inspection method |
| CN113358046A (en) * | 2021-05-19 | 2021-09-07 | 上海隧道工程有限公司 | Visual measurement method and system for shield tail clearance |
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| JP3011640B2 (en) | 2000-02-21 |
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