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公開番号2025023565
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-17
出願番号2023127820
出願日2023-08-04
発明の名称作業装置
出願人東海旅客鉄道株式会社,東京貿易テクノシステム株式会社,三菱重工機械システム株式会社,三井E&Sシステム技研株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類E21D 11/10 20060101AFI20250207BHJP(地中もしくは岩石の削孔;採鉱)
要約【課題】半円筒形状を持つ構造物の内周の走査をより簡便に行えるようにする。
【解決手段】半円筒形状を持つトンネルTの走査に用いられる作業装置は、トンネルTの内周を走査して、測定点Pの座標データを取得するレーザトラッカー3と、レーザトラッカー3による走査を制御する制御装置7と、を有する。制御装置7は、レーザトラッカー3により取得したトンネルTの内周Taの特徴形状の座標データに基づいて、トンネルT内の基準位置CSを決定する基準位置決定部716と、トンネルTの内周Taに設定した複数の測定点Pの座標データを用いて、トンネルTの実際の形状を示す3次元形状データを、基準位置CSを基準として生成する3次元形状データ生成部717と、を有する。特徴形状は、トンネルTの長手方向に沿う中心軸CXに直交する平面A上に位置すると共に、中心軸CX周りの周方向に範囲を持って形成されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
半円筒形状を持つ構造物の走査に用いられる作業装置であって、
前記構造物の内周を走査して、測定点の座標データを取得する座標データ取得装置と、
前記座標データ取得装置による走査を制御する制御装置と、を有し、
前記制御装置は、
前記座標データ取得装置が取得した前記構造物の内周の特徴形状の座標データに基づいて、前記構造物内の基準位置を決定する基準位置決定部と、
前記構造物の内周に設定した複数の測定点の座標データを用いて、前記構造物の実際の３次元形状データを、前記基準位置を基準として生成する３次元形状データ生成部と、を有し、
前記特徴形状は、前記構造物の長手方向に沿う中心軸に直交する平面上に位置すると共に、前記中心軸周りの周方向に範囲を持って形成されている、作業装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
請求項１において、
前記構造物は、断面円弧状の内周を持つ構造体を、前記構造物の長手方向に連ねて構成されており、
前記特徴形状は、前記構造体と他の前記構造体との接続部の境界線である、作業装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記接続部には、前記構造物の内周からの距離が前記構造物の長手方向で連続的に変化する凹部が設けられており、
前記構造物の長手方向に沿う断面視において、前記凹部には、前記構造物の内周からの距離が最大となる最深点があり、前記最深点が前記中心軸周りの周方向に連なって前記境界線を形成する、作業装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記制御装置は、
前記接続部を前記構造物の長手方向に横断する範囲に、複数の測定点からなる走査範囲を設定すると共に、前記構造物の内周に沿って位置をずらして複数の走査範囲を設定する走査範囲設定部、をさらに有し、
前記基準位置決定部は、
前記走査範囲に含まれる各測定点までの距離から、前記走査範囲毎に前記最深点を特定し、前記走査範囲毎に特定した前記最深点が円周上に位置する仮想円の中心を前記基準位置として決定する、作業装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記走査範囲設定部は、前記中心軸周りの周方向と前記中心軸方向に間隔を開けて複数の測定点を設定して形状測定範囲を設定し、
前記３次元形状データ生成部は、前記形状測定範囲に含まれる各測定点までの距離から、前記基準位置を基準とした前記各測定点の座標データを生成し、生成した前記各測定点の座標データから、前記構造物の実際の３次元形状データを生成する、作業装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記３次元形状データ生成部は、
前記各測定点が外周に配置された仮想の円筒を作成し、作成した前記仮想の円筒の半径と軸の向きから、前記構造物の中心と前記構造物の傾きを算出して、前記３次元形状データに反映する、作業装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６の何れか一項において、
前記構造物の内周に対向配置される点検具と、前記点検具の支持機構とを、有し、
前記座標データ取得装置と前記点検具の支持機構は、共通の第１支持台を介して、車両の昇降台に搭載されており、
前記第１支持台は、前記車両の前後方向に移動可能であり、
前記点検具の支持機構は、前記第１支持台上で前記車両の幅方向に移動可能である、作業装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネルなどの半円筒形状を持つ構造物の走査に用いられる作業装置に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
トンネルなどの半円筒形状を持つ構造物の内周を走査するこの種の技術には、可動式のアームが支持する点検具を、トンネルの内周に沿って移動させつつ、トンネルの内周の異常の有無を点検するものがある。
【０００３】
ここで、点検具をトンネルの内周に沿って移動させる場合、点検具が、当該点検具の移動先を示す教示点を順番に通過するようにアームを動作させる。この際に点検具は、トンネルの内周との間に所定の間隔をあけつつ、複数の教示点からなる軌跡に沿って移動する。
【０００４】
教示点が、トンネルの設計上の３次元形状データ（３Ｄ－ＣＡＤデータ）から設定される場合、点検具を教示点に従って移動させると、点検具がトンネルの内周に接触して、点検具の移動に支障が生じる場合がある。
これは、トンネルの実際の形状は、施工段階での振れや、経年劣化などの影響を受けて、設計上の３次元形状データにより特定される形状と必ずしも一致しないからである。
【０００５】
特許文献１には、トンネルの実際の形状を示す３次元形状データを、３Ｄスキャナを用いて取得し、トンネルの設計上の３次元形状データとの誤差に基づいて、教示点を補正する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０２１－０９８９７７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では、上記の誤差の算出にあたり、トンネルの実際の形状を示す３次元形状データと、トンネルの設計上の３次元形状データとの位置合わせが必要である。さらに、教示点の補正にあたり、トンネル内での点検装置の位置を特定する必要がある。
そのため、トンネル内に複数のターゲットマーカを設置して、取得した３次元形状データに含まれるターゲットマーカの位置を用いて、設計上の３次元形状データとの位置合わせを実施する。さらに、３次元形状の測定後に、ターゲットマーカに代えて反射板を設置し、点検装置との位置関係が既知である距離測定装置から、各反射板までの距離を算出し、算出した各反射板までの距離から、トンネル内での点検装置の位置を特定する。
【０００８】
ここで、ターゲットマーカの設置、およびターゲットマーカから反射板への交換は、作業者により行われる。これらの作業には、労力と時間を必要とする。
そのため、トンネルなどの半円筒形状を持つ構造物の内周の走査をより簡便に行えるようにすることが求められている。
なお、このような要求に限らず、後記する「発明を実施するための形態」に開示した各構成から導き出される作用および効果であって、従来の技術では得られない作用および効果を奏することも、本件の他の目的として位置付けることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、
半円筒形状を持つ構造物の走査に用いられる作業装置であって、
前記構造物の内周を走査して、測定点の座標データを取得する座標データ取得装置と、
前記座標データ取得装置による走査を制御する制御装置と、を有し、
前記制御装置は、
前記座標データ取得装置が取得した前記構造物の内周の特徴形状の座標データに基づいて、前記構造物内の基準位置を決定する基準位置決定部と、
前記構造物の内周に設定した複数の測定点の座標データを用いて、前記構造物の実際の３次元形状データを、前記基準位置基準として生成する３次元形状データ生成部と、を有し、
前記特徴形状は、前記構造物の長手方向に沿う中心軸に直交する平面上に位置すると共に、前記中心軸周りの周方向に範囲を持って形成されている構成とした。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、半円筒形状を持つ構造物の内周の走査をより簡便に行える。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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