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公開番号2025119249
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-14
出願番号2024014028
出願日2024-02-01
発明の名称形状検出システム
出願人鹿島建設株式会社
代理人弁理士法人後藤特許事務所
主分類E21D 9/00 20060101AFI20250806BHJP(地中もしくは岩石の削孔;採鉱)
要約【課題】迅速に切羽や岩盤の表面の凹凸を把握できるシステムを提供する。
【解決手段】形状検出システムは、互いに異なる色調の光を切羽面1に向かって照射する複数の光源2a、2b、2cと、切羽面1を撮像するためのカメラ3と、カメラ3によって撮像された画像を解析するコンピュータ4と、を備える。複数の光源2a、2b、2cは、互いに離間して切羽面1に対して互いに異なる角度から切羽面1に向かって光を照射するように配置される。コンピュータ4は、カメラ3によって撮像された画像の各画素における色調を検出し、検出した色調に基づいて、切羽面1の凹凸の傾斜角及び傾斜方向を算出する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
切羽や岩盤の表面の形状を検出する形状検出システムであって、
互いに異なる色調の光を前記表面に向かって照射する複数の光源と、
前記表面を撮像するための撮像部と、
前記撮像部によって撮像された画像を解析する画像解析部と、を備え、
前記複数の光源は、互いに離間して前記表面に対して互いに異なる角度から前記表面に向かって光を照射するように配置され、
前記画像解析部は、
前記撮像部によって撮像された画像の各画素における色調を検出し、
検出した前記色調に基づいて、前記表面の凹凸の傾斜角及び傾斜方向を算出する形状検出システム。
続きを表示（約 700 文字）【請求項２】
請求項１に記載の形状検出システムであって、
前記複数の光源からの光を照射せずに撮像した前記表面の画像と、前記複数の光源からの光を照射して撮像した前記表面の画像と、の差に基づいて、前記色調を検出する形状検出システム。
【請求項３】
請求項１に記載の形状検出システムであって、
傾斜角及び傾斜方向が互いに異なる複数の平面を有するモデル体をさらに備え、
前記表面の近傍に配置した前記モデル体に前記複数の光源からの光を照射せずに撮像した画像と、前記表面の近傍に配置した前記モデル体に前記複数の光源からの光を照射して撮像した画像と、の差に基づいて前記色調の基準値を設定し、前記基準値に基づいて前記表面の前記色調を検出する形状検出システム。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１つに記載の形状検出システムであって、
前記複数の光源は、それぞれ赤、緑、青の色を発光する３つの光源であり、
前記色調は、ＲＧＢ値に基づく値である形状検出システム。
【請求項５】
請求項４に記載の形状検出システムであって、
前記ＲＧＢ値のうち、任意の２つの値の差の絶対値と、前記任意の２つの値とは異なる任意の２つの値の差の絶対値と、に基づいて、前記傾斜角を算出する形状検出システム。
【請求項６】
請求項４に記載の形状検出システムであって、
前記ＲＧＢ値のうち、任意の２つの値の差と、前記任意の２つの値とは異なる任意の２つの差と、の比率に基づいて、前記傾斜方向を算出する形状検出システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、形状検出システムに関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
トンネル等を掘削する際に、トンネル切羽面やその周囲の地山の状態を把握するため、トンネル切羽面の走向・傾斜を測定することが従来から行われている。このように、トンネル切羽面の走向・傾斜を測定することで、岩盤の崩れの可能性など、地山の安定性を評価することができる。
【０００３】
特許文献１には、地山の安定性を評価するために、３次元レーザスキャナによって取得したトンネル切羽の切羽面の３次元情報からＴＩＮモデルを作成し、このＴＩＮモデルに基づいてトンネル前方地山の想定地図を作成する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１３－７２７０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示された発明では、ＴＩＮモデルの各三角形の面の走向・傾斜を算出して三角形の面の走向・傾斜の分布を求め、この三角形の面の走向・傾斜の分布からトンネル切羽面を単一の面と見做した時の面である掘削面と走向・傾斜が異なる不連続面を抽出することで、トンネル前方地山の想定地図を作成している。このようなレーザ測量による解析手法は、解析に多くの時間を要するため、掘削工程作業間の時間間隔が短い工事に適用するには適切でなかった。
【０００６】
本発明は、迅速に切羽や岩盤の表面の凹凸を把握できるシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、切羽や岩盤の表面の形状を検出する形状検出システムであって、互いに異なる色調の光を表面に向かって照射する複数の光源と、表面を撮像するための撮像部と、撮像部によって撮像された画像を解析する画像解析部と、を備え、複数の光源は、互いに離間して表面に対して互いに異なる角度から表面に向かって光を照射するように配置され、画像解析部は、撮像部によって撮像された画像の各画素における色調を検出し、検出した色調に基づいて、表面の凹凸の傾斜角及び傾斜方向を算出する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、切羽や岩盤の表面における凹凸を迅速に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本発明の実施形態に係る形状検出システムが適用されたトンネルの長手方向における切羽面近傍の断面図である。
本発明の実施形態に係る形状検出システムが適用されたトンネルの切羽面の正面図である。
カメラによって撮像したトンネルの切羽面の正面図である。
本発明の実施形態に係る形状検出システムによって凹凸を検出するための準備段階における作業の流れを示すフローチャートである。
本発明の実施形態に係るモデル体の正面図である。
傾斜角θ＝２０°におけるＲＧＢ値と傾斜方向（角度τ）との関係を示すグラフある。
傾斜角θ＝６０°におけるＲＧＢ値と傾斜方向（角度τ）との関係を示すグラフある。
本発明の実施形態に係る形状検出システムによって凹凸を検出する作業の流れを示すフローチャートである。
本発明の実施形態に係る形状検出システムによって凹凸を検出する作業の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る形状検出システム１００について説明する。
（【００１１】以降は省略されています）

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