特許ウォッチ

公開番号2024057715
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-25
出願番号2022164559
出願日2022-10-13
発明の名称トンネル掘削機の位置姿勢測定装置
出願人戸田建設株式会社,株式会社きんそく
代理人あいわ弁理士法人
主分類E21D 9/093 20060101AFI20240418BHJP(地中もしくは岩石の削孔;採鉱)
要約【課題】測定用機器を盛り替える必要がないトンネル掘削機の位置姿勢測定装置を提供すること。
【解決手段】掘進中に進行する掘進進行部に掘進進行マーカ21が、掘進中に停止する掘進停止部に掘進停止マーカ22がそれぞれ配置され、マーカ画像を撮像する撮像手段23がシールド掘進機1に配置され、相対位置関係情報取得手段201がマーカ画像に基づいて掘進進行マーカ21と掘進停止マーカ22との相対位置関係情報を取得し、掘進停止マーカ絶対位置情報取得手段202が掘進停止マーカ絶対位置情報を取得し、掘進進行マーカ絶対位置情報取得手段203が掘進停止マーカ絶対位置情報と相対位置関係情報に基づき掘進進行マーカ絶対位置情報を取得し、トンネル掘削機位置姿勢測定手段205が掘進進行マーカ絶対位置情報に基づいてシールド掘進機1の位置と姿勢の少なくともいずれかを求める。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
掘進中に進行する掘進進行部と掘進中に停止している掘進停止部とを有するトンネル掘削機の位置姿勢測定装置であって、
制御部と、
前記掘進進行部に配置される掘進進行マーカと、
前記掘進停止部に配置される掘進停止マーカと、
前記トンネル掘削機に配置されるとともに前記掘進進行マーカと前記掘進停止マーカとを含むマーカ画像を撮像可能な撮像手段と、を有し、
前記制御部は、
前記撮像手段を制御する撮像制御手段と、
前記撮像制御手段によって前記撮像手段が撮像したマーカ画像に基づいて、前記掘進進行マーカと前記掘進停止マーカとの相対的な位置を示す相対位置関係情報を取得する相対位置関係情報取得手段と、
前記掘進停止マーカの絶対的な位置を示す掘進停止マーカ絶対位置情報を取得する掘進停止マーカ絶対位置情報取得手段と、
前記掘進停止マーカ絶対位置情報と前記相対位置関係情報とに基づいて前記掘進進行マーカの絶対的な位置を示す掘進進行マーカ絶対位置情報を取得する掘進進行マーカ絶対位置情報取得手段と、
前記掘進進行マーカ絶対位置情報に基づいてトンネル掘削機の位置または姿勢の少なくともいずれかを求めるトンネル掘削機位置姿勢測定手段と、を備える
ことを特徴とするトンネル掘削機の位置姿勢測定装置。
続きを表示（約 700 文字）【請求項２】
前記制御部は、掘進中に前記撮像制御手段の制御により前記撮像手段が撮像した掘進中マーカ画像を取得し、
前記相対位置関係情報取得手段は、前記掘進中マーカ画像に基づいて前記相対位置関係情報を取得する
ことを特徴とする請求項１に記載のトンネル掘削機の位置姿勢測定装置。
【請求項３】
前記制御部は、掘進していないときであって前記掘進停止部が停止しているときに、前記撮像制御手段の制御により前記撮像手段が撮像した掘進停止中マーカ画像を取得し、
前記相対位置関係情報取得手段は、前記掘進停止中マーカ画像に基づいて前記相対位置関係情報を取得する
ことを特徴とする請求項１に記載のトンネル掘削機の位置姿勢測定装置。
【請求項４】
前記制御部は、掘進していないときの前記掘進進行マーカの絶対的な位置を示す掘進停止中掘進進行マーカ絶対位置情報を取得する掘進停止中掘進進行マーカ絶対位置情報取得手段を備えるとともに、前記掘進していないときであって前記掘進停止部が停止しているときに前記撮像制御手段の制御により前記撮像手段が撮像した掘進停止中マーカ画像を取得し、
前記相対位置関係情報取得手段は、前記掘進停止中マーカ画像に基づいて前記相対位置関係情報を取得し、
前記掘進停止マーカ絶対位置情報取得手段は、前記掘進停止中掘進進行マーカ絶対位置情報と前記相対位置関係情報とに基づいて前記掘進停止マーカ絶対位置情報を取得する
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のトンネル掘削機の位置姿勢測定装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールド工法において地山を掘削するシールド掘進機をはじめとするトンネル掘削機の位置姿勢測定装置に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
シールド工法等により、所定のトンネル線形に合わせて地山を掘削するには、トンネル掘削機の位置や姿勢を把握し、トンネル掘削機の位置及び姿勢を随時修正する必要がある。
【０００３】
トンネル掘削機の位置や姿勢を測量するには、既設トンネル内にトータルステーション等の測量機器を設置し、後方の基準点を視準して測量機器の位置を把握し、次いで、トンネル掘削機に設けたターゲットを視準するのが一般的である。
【０００４】
また、特許文献１には、トンネル内に設置した２台のＣＣＤカメラによりシールド機に設けたターゲットを撮像し、撮像したターゲットを画像処理してターゲットの位置を求め、シールド機が進行するにしたがって、２台のＣＣＤカメラを順次盛り替えつつシールド機の位置を測定するシールド機の自動測量方法が開示されている。
【０００５】
さらに、特許文献２には、掘進機の複数個所に設けたターゲットを既設トンネル内に設置したカメラで撮影し、カメラからの画像信号を処理してターゲットの位置座標を検出し、ターゲットの位置座標の初期値及び掘進機の屈伸距離から求められるターゲットの間隔及びカメラにより撮影された画像から検出されたターゲット画像の間隔に基づいて掘進機の偏向角度を求める掘進機の測量システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開平６－１３７０６９号公報
特許第４８７１１６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載のようなシールド機の自動測量方法や、特許文献２に記載のような掘進機の測量システムは、カメラを備えた測量機器がトンネル内に設置されるので、トンネル径が小さい場合は、坑内を運行する配管材運搬用台車、セグメント、掘削度搬出用車両との間隔を取りにくく、トンネルが湾曲している個所では、掘削機後方の機器類が邪魔になって掘進中の測量ができない。
また、掘進が進行するのに伴って測量機器を盛り替えなければならず、この盛り替え作業に多大な時間と手間を要した。
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、トンネルが小径であったり湾曲していたりしても、トンネル掘削機の位置と姿勢の少なくとも一方を測定でき、測定のための機器を盛り替える必要がないトンネル掘削機の位置姿勢測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願請求項１に係る発明は、掘進中に進行する掘進進行部と掘進中に停止している掘進停止部とを有するトンネル掘削機の位置姿勢測定装置であって、制御部と、前記掘進進行部に配置される掘進進行マーカと、前記掘進停止部に配置される掘進停止マーカと、前記トンネル掘削機に配置されるとともに前記掘進進行マーカと前記掘進停止マーカとを含むマーカ画像を撮像可能な撮像手段と、を有し、前記制御部は、前記撮像手段を制御する撮像制御手段と、前記撮像制御手段によって前記撮像手段が撮像したマーカ画像に基づいて、前記掘進進行マーカと前記掘進停止マーカとの相対的な位置を示す相対位置関係情報を取得する相対位置関係情報取得手段と、前記掘進停止マーカの絶対的な位置を示す掘進停止マーカ絶対位置情報を取得する掘進停止マーカ絶対位置情報取得手段と、前記掘進停止マーカ絶対位置情報と前記相対位置関係情報とに基づいて前記掘進進行マーカの絶対的な位置を示す掘進進行マーカ絶対位置情報を取得する掘進進行マーカ絶対位置情報取得手段と、前記掘進進行マーカ絶対位置情報に基づいてトンネル掘削機の位置または姿勢の少なくともいずれかを求めるトンネル掘削機位置姿勢測定手段と、を備えることを特徴とするトンネル掘削機の位置姿勢測定装置である。
【００１０】
本願請求項２に係る発明は、前記制御部は、掘進中に前記撮像制御手段の制御により前記撮像手段が撮像した掘進中マーカ画像を取得し、前記相対位置関係情報取得手段は、前記掘進中マーカ画像に基づいて前記相対位置関係情報を取得することを特徴とする請求項１に記載のトンネル掘削機の位置姿勢測定装置である。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許