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JP7829852B2 - Support system - Google Patents
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JP7829852B2 - Support system - Google Patents

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Description

本発明は、シールド工法によるトンネルの施工を支援する支援システムに関する。 This invention relates to a support system for tunnel construction using the shield tunneling method.

シールドマシンと呼ばれる機械を用いて地山を掘削し、掘削して形成された穴の周囲に、セグメントと呼ばれるブロック状の壁をリング状に組み立ててトンネルを施工する工法が一般的に知られており、当該工法はシールド工法と呼ばれる。
上記のシールド工法によるトンネルの施工に適用される測量技術として、特許文献1及び特許文献2に開示されている技術がある。
A commonly known construction method involves using a machine called a shield machine to excavate the ground, and then assembling block-shaped walls called segments in a ring shape around the hole created by the excavation to construct a tunnel. This method is called the shield tunneling method.
As surveying techniques applicable to the construction of tunnels using the shield tunneling method described above, there are techniques disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2.

特許文献1には、組み立てたセグメントに対して、組み付け状態に関わる物理量を検出するセンサ部を着脱可能に取り付け、無線回線を介してデータ収集を行うことにより、適正にセグメントが組み立てられていることを管理する技術が開示されている。 Patent Document 1 discloses a technology for managing whether a segment is properly assembled by detachably attaching a sensor unit to an assembled segment to detect physical quantities related to the assembly state, and collecting data via a wireless communication line.

特許文献2には、シールド工法によってリング状に組み立てられたセグメント(セグメントリング)内に三次元計測器を設置し、計測点の中からセグメントリングの内周面に相当する点群を抽出し、抽出した点群の座標位置に基づいて内周面の真円度を算出する技術が開示されている。 Patent Document 2 discloses a technique for installing a three-dimensional measuring instrument inside a segment (segment ring) assembled in a ring shape by a shield tunneling method, extracting a point cloud corresponding to the inner circumferential surface of the segment ring from the measurement points, and calculating the roundness of the inner circumferential surface based on the coordinate positions of the extracted point cloud.

特開2007-327172号公報Japanese Patent Publication No. 2007-327172 特開2020-12764号公報Japanese Patent Publication No. 2020-12764

特許文献2に例示したように、レーザースキャナ等の三次元計測器を用いてセグメントリングの内周面を測量した場合、その内周面に相当する点群の座標位置の精度は、それぞれの点によってバラツキがあり、計測対象となるセグメントリングの形状を適正に捉えることができず、測量の精度が低下する場合があった。 As illustrated in Patent Document 2, when measuring the inner surface of a segment ring using a three-dimensional measuring instrument such as a laser scanner, the accuracy of the coordinate positions of the point cloud corresponding to that inner surface varied from point to point. This made it difficult to properly capture the shape of the segment ring being measured, sometimes resulting in reduced measurement accuracy.

本発明は、上述の課題を解決するものであり、シールド工法において構築されたセグメントリングに関する良否を解析することによって、シールド工法によるトンネルの施工を支援する支援システムを提供する。 This invention solves the above-mentioned problems and provides a support system for tunnel construction using the shield tunneling method by analyzing the quality of the segment rings constructed in the shield tunneling method.

本発明によれば、シールド機が掘削することによって形成された空洞内にセグメントを組み合わせてセグメントリングを構築してトンネルを延伸するシールド工法を支援する支援システムであって、前記セグメントリングの内周面をスキャンして、前記内周面に係る三次元点群を取得する計測手段と、前記計測手段によって取得された前記三次元点群を解析する解析手段と、を備え、前記解析手段は、前記セグメントリングの中心位置又はスキャン時における前記計測手段の存在位置のいずれかである基準位置から離間している距離が所定範囲に収まる点群を前記三次元点群の中から抽出して、前記セグメントリングに相当する円筒モデルを生成し、前記円筒モデルの周回方向、当該周回方向に対する垂直方向、及び前記基準位置からの離間方向のそれぞれを、三次元空間における三軸方向のそれぞれに変換することによって、前記円筒モデルを平面展開し、前記円筒モデルを平面展開した点群を解析して、前記セグメントリングを構成する複数の前記セグメントのそれぞれに相当する点群を識別し、識別した前記セグメントに相当する点群のそれぞれについて、前記基準位置からの離間距離を表した分布図を生成し、前記セグメントリングの良否判定に関する解析結果として、生成した前記分布図を出力する、ことを特徴とする支援システムが提供される。
本発明によれば、シールド機が掘削することによって形成された空洞内にセグメントを組み合わせてセグメントリングを構築してトンネルを延伸するシールド工法を支援する支援システムであって、前記セグメントリングの内周面をスキャンして、前記内周面に係る三次元点群を取得する計測手段と、前記計測手段によって取得された前記三次元点群を解析する解析手段と、を備え、前記解析手段は、前記セグメントリングの中心位置又はスキャン時における前記計測手段の存在位置のいずれかである基準位置から離間している距離が所定範囲に収まる点群を前記三次元点群の中から抽出して、前記セグメントリングに相当する円筒モデルを生成し、前記円筒モデルの周回方向、当該周回方向に対する垂直方向、及び前記基準位置からの離間方向のそれぞれを、三次元空間における三軸方向のそれぞれに変換することによって、前記円筒モデルを平面展開し、前記円筒モデルを平面展開した点群を解析して、前記セグメントリングを構成する複数の前記セグメントのそれぞれに相当する点群を識別し、識別した前記セグメントに相当する点群のそれぞれを、個別の剛体平板として推定した平面モデルを生成し、生成した前記平面モデルのそれぞれについて、前記基準位置からの離間距離を表した分布図を生成し、前記セグメントリングの良否判定に関する解析結果として、生成した前記分布図を出力する、ことを特徴とする支援システムが提供される。
本発明によれば、シールド機が掘削することによって形成された空洞内にセグメントを組み合わせてセグメントリングを構築してトンネルを延伸するシールド工法を支援する支援システムであって、前記セグメントリングの内周面をスキャンして、前記内周面に係る三次元点群を取得する計測手段と、前記計測手段によって取得された前記三次元点群を解析する解析手段と、を備え、前記解析手段は、前記セグメントリングの中心位置又はスキャン時における前記計測手段の存在位置のいずれかである基準位置から離間している距離が所定範囲に収まる点群を前記三次元点群の中から抽出して、前記セグメントリングに相当する円筒モデルを生成し、前記円筒モデルの周回方向、当該周回方向に対する垂直方向、及び前記基準位置からの離間方向のそれぞれを、三次元空間における三軸方向のそれぞれに変換することによって、前記円筒モデルを平面展開し、前記円筒モデルを平面展開した点群を解析して、前記セグメントリングの良否判定に用いる判定値を算出し、算出した前記判定値の分布図を生成し、生成した分布図を解析結果として出力する、ことを特徴とする支援システムが提供される。
According to the present invention, a support system for a shield tunneling method in which a segment ring is constructed by combining segments in a cavity formed by excavation by a shield machine to extend a tunnel, comprising: a measurement means for scanning the inner surface of the segment ring and acquiring a three-dimensional point cloud relating to the inner surface; and an analysis means for analyzing the three-dimensional point cloud acquired by the measurement means, wherein the analysis means extracts from the three-dimensional point cloud points whose distance from a reference position, which is either the center position of the segment ring or the position of the measurement means at the time of scanning, falls within a predetermined range, and a circle corresponding to the segment ring A support system is provided that generates a cylindrical model, converts the circumferential direction of the cylindrical model, the direction perpendicular to the circumferential direction, and the direction of separation from the reference position into the three axial directions in three-dimensional space, unfolds the cylindrical model into a plane, analyzes the point cloud obtained by unfolding the cylindrical model into a plane to identify the point cloud corresponding to each of the multiple segments constituting the segment ring, generates a distribution map representing the distance from the reference position for each of the identified point clouds corresponding to the segment, and outputs the generated distribution map as an analysis result for determining the quality of the segment ring.
According to the present invention, a support system for a shield tunneling method in which a segment ring is constructed by combining segments in a cavity formed by excavation by a shield machine to extend a tunnel, comprising: a measurement means for scanning the inner circumferential surface of the segment ring and acquiring a three-dimensional point cloud relating to the inner circumferential surface; and an analysis means for analyzing the three-dimensional point cloud acquired by the measurement means, wherein the analysis means extracts from the three-dimensional point cloud points whose distance from a reference position, which is either the center position of the segment ring or the position of the measurement means at the time of scanning, falls within a predetermined range, generates a cylindrical model corresponding to the segment ring, and the circumferential direction of the cylindrical model A support system is provided which, by converting the direction perpendicular to the circumferential direction and the direction of separation from the reference position into the three axial directions in three-dimensional space, the cylindrical model is unfolded into a plane; the point cloud obtained by unfolding the cylindrical model into a plane is analyzed to identify the point cloud corresponding to each of the multiple segments constituting the segment ring; a planar model is generated in which each of the identified point clouds corresponding to the segments is estimated as an individual rigid plate; a distribution map representing the distance from the reference position is generated for each of the generated planar models; and the generated distribution map is output as an analysis result for determining the quality of the segment ring.
According to the present invention, a support system is provided for a shield tunneling method in which a segment ring is constructed by combining segments in a cavity formed by excavation by a shield machine to extend a tunnel, comprising: a measurement means for scanning the inner surface of the segment ring and acquiring a three-dimensional point cloud relating to the inner surface; and an analysis means for analyzing the three-dimensional point cloud acquired by the measurement means, wherein the analysis means extracts a point cloud from the three-dimensional point cloud whose distance from a reference position, which is either the center position of the segment ring or the position of the measurement means at the time of scanning, falls within a predetermined range, generates a cylindrical model corresponding to the segment ring, converts the circumferential direction of the cylindrical model, the direction perpendicular to the circumferential direction, and the direction of separation from the reference position into the three axial directions in three-dimensional space, unfolds the cylindrical model into a plane, analyzes the point cloud obtained by unfolding the cylindrical model into a plane, calculates a judgment value used to determine the quality of the segment ring, generates a distribution map of the calculated judgment value, and outputs the generated distribution map as an analysis result.

上記の発明は、セグメントリングに相当する点群を抽出して円筒モデルを生成した後に、その円筒モデルを平面展開してから、そのセグメントリングの良否判定に関する解析結果を出力するので、その解析精度を担保することができる。
また、解析者が、容易に解析結果を認識可能となる形式によって解析結果を出力することができる。
The above invention extracts a point cloud corresponding to the segment ring to generate a cylindrical model, then unfolds the cylindrical model into a plane, and finally outputs the analysis results regarding the quality judgment of the segment ring, thereby ensuring the accuracy of the analysis.
Furthermore, the analysis results can be output in a format that allows the analyst to easily understand the results.

シールド工法において構築されたセグメントリングに関する良否を解析することによって、シールド工法によるトンネルの施工を支援する支援システムが提供される。 By analyzing the quality of segment rings constructed using the shield tunneling method, a support system is provided to assist in the construction of tunnels using the shield tunneling method.

本発明に係る測量のアルゴリズムを示すフローチャートである。This is a flowchart of the surveying algorithm according to the present invention. 測量ロボットとセグメントリングの位置関係を示す模式図である。This is a schematic diagram showing the positional relationship between the surveying robot and the segment ring. 測量ロボットの構成図である。This is a diagram showing the configuration of a surveying robot. 測定対象として切り出したセグメントリングの具体例を示す図である。This figure shows a specific example of a segment ring cut out for measurement. 生成されるマップの具体例を示す図である。This figure shows a concrete example of a map that can be generated. 生成されるマップの具体例を示す図である。This figure shows a concrete example of a map that can be generated. セグメント間における目開きと目違いを示す模式図である。This is a schematic diagram showing the gap and misalignment between segments. 目開きと目違いの測定結果を示す図である。This figure shows the measurement results for mesh opening and mesh misalignment.

以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様の構成要素には同一の符号を付し、適宜に説明を省略する。 The embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In all drawings, similar components are denoted by the same reference numerals, and their descriptions are omitted where appropriate.

本発明の実施について、図1に図示した実行手順(アルゴリズム)に沿って説明する。
図1は、本発明に係る測量のアルゴリズムを示すフローチャートである。
The implementation of the present invention will be explained in accordance with the execution procedure (algorithm) shown in Figure 1.
Figure 1 is a flowchart showing the surveying algorithm according to the present invention.

本発明に係る測量は、シールド機が掘削することによって形成された空洞内にセグメントを組み合わせてセグメントリングを構築してトンネルを延伸するシールド工法を支援するものであり、測量ロボット100と解析装置200によって実行される。
測量ロボット100は、レーザースキャナ10を搭載しており、対象となるセグメントリングの内周面をスキャンして、その内周面に係る三次元点群を取得することができ、本発明に係る計測手段に相当する。
解析装置200は、測量ロボット100による計測によって取得された三次元点群を解析するコンピュータであり、本発明に係る解析手段に相当する。
なお、解析装置200は後述するステップS2~ステップS8の処理を実行するコンピュータの総称であり、必ずしも一の装置によって全ての処理が実行される必要はなく、複数の装置によって各処理の実行を分担してもよい。
The surveying method according to the present invention supports the shield tunneling method, which extends a tunnel by combining segments to construct a segment ring within a cavity formed by excavation by a shield machine, and is performed by a surveying robot 100 and an analysis device 200.
The surveying robot 100 is equipped with a laser scanner 10 and can scan the inner surface of the target segment ring to acquire a three-dimensional point cloud relating to that inner surface, which corresponds to the measurement means according to the present invention.
The analysis device 200 is a computer that analyzes the three-dimensional point cloud acquired by the surveying robot 100, and corresponds to the analysis means according to the present invention.
The analysis device 200 is a general term for the computers that perform the processes described in steps S2 to S8, and it is not necessary for all processes to be performed by a single device; the execution of each process may be divided among multiple devices.

ステップS1において、トンネル内に配置された測量ロボット100が、トンネル内に構築されたセグメントリングの内周面を計測する。ステップS1の計測結果は、上述したように、三次元点群として取得される。 In step S1, a surveying robot 100 positioned inside the tunnel measures the inner surface of the segment ring constructed within the tunnel. The measurement results from step S1 are acquired as a three-dimensional point cloud, as described above.

図2は、測量ロボット100とセグメントリングの位置関係を示す模式図である。より具体的には、図2(a)は昇降装置20が収縮している状態においてレーザースキャナ10がセグメントリングにレーザーを照射している様子が描かれており、図2(b)は昇降装置20が伸長している状態においてレーザースキャナ10がセグメントリングにレーザーを照射している様子が描かれている。
図3は、測量ロボット100の構成図である。
測量ロボット100は、レーザースキャナ10と、昇降装置20と、アウトリガ30と、台車40と、を組み合わせた装置である。
昇降装置20は、伸縮することによって、レーザースキャナ10の位置を昇降させる。
アウトリガ30は、レーザースキャナ10の位置が高くなる(昇降装置20が伸長する)ことに伴って重心が高くなった際に、測量ロボット100の機体を安定させる機構である。また、アウトリガ30は、脚部の長さを調整自在に構成されており、仮に接地面が傾斜していても、測量ロボット100の機体を水平にすることができる。
台車40は、レーザースキャナ10、昇降装置20、アウトリガ30を搭載して移動するための車輪が付いた機構である。図3では、手押しによって走行する態様の台車を図示するが、遠隔操作によって走行する態様又は自律走行する態様の台車に代えてもよい。
Figure 2 is a schematic diagram showing the positional relationship between the surveying robot 100 and the segment ring. More specifically, Figure 2(a) depicts the laser scanner 10 irradiating the segment ring with a laser while the lifting device 20 is retracted, and Figure 2(b) depicts the laser scanner 10 irradiating the segment ring with a laser while the lifting device 20 is extended.
Figure 3 is a diagram showing the configuration of the surveying robot 100.
The surveying robot 100 is a device that combines a laser scanner 10, a lifting device 20, an outrigger 30, and a trolley 40.
The lifting device 20 raises and lowers the position of the laser scanner 10 by extending and retracting.
The outriggers 30 are a mechanism that stabilizes the surveying robot 100 when the center of gravity rises due to the increased position of the laser scanner 10 (extension of the lifting device 20). Furthermore, the outriggers 30 are configured to allow for adjustable leg length, enabling the surveying robot 100 to be leveled even if the ground surface is sloped.
The trolley 40 is a wheeled mechanism for moving the laser scanner 10, the lifting device 20, and the outriggers 30. Figure 3 shows a trolley that is pushed by hand, but it may be replaced with a trolley that is remotely controlled or autonomously driven.

ステップS1において測量ロボット100が三次元点群を取得する際、図2(a)に図示するようにレーザースキャナ10が低い位置(地面に近い位置)にある場合、当該位置からレーザーを照射すると、セグメントリングの天頂付近の測定点に対する入射角θは概ね垂直になるものの、他の測定点に対する入射角θ~θは鋭角になり、それぞれの入射角にバラツキが生じる。また、図2(a)には図示しないが、実際の施工現場には、地面に様々な物体が置かれており、レーザースキャナ10から測定対象となるセグメントリングまでの間にレーザーを遮蔽する物体が存在すると、その物体の影になる部分にはレーザーが届かず、計測ができない。
上記のような要因のために、低い位置におけるレーザースキャナ10の計測は精度が低くなりがちである。
In step S1, when the surveying robot 100 acquires a three-dimensional point cloud, if the laser scanner 10 is at a low position (close to the ground) as shown in Figure 2(a), when the laser is shone from that position, the angle of incidence θ1 for the measurement point near the zenith of the segment ring will be approximately vertical, but the angles of incidence θ2 to θ4 for the other measurement points will be acute, resulting in variations in each angle of incidence. Also, although not shown in Figure 2(a), various objects are placed on the ground at actual construction sites, and if there are objects that block the laser between the laser scanner 10 and the segment ring to be measured, the laser will not reach the parts of the object that are in shadow, making measurement impossible.
Due to the factors described above, measurements by the laser scanner 10 at low positions tend to be inaccurate.

一方で、ステップS1において測量ロボット100が三次元点群を取得する際、図2(b)に図示するようにレーザースキャナ10が高い位置(セグメントリングの中心位置の近傍)にある場合、当該位置からレーザーを照射すると、セグメントリングの測定点に対する入射角θ'~θ'はいずれも概ね垂直になり、入射角の均一性を担保できる。また、高い位置からのレーザーの照射は、レーザースキャナ10から測定対象となるセグメントリングまでの間にレーザーを遮蔽する物体が少なくなり、計測不能となる場所が減る。
従って、高い位置(セグメントリングの中心位置の近傍)におけるレーザースキャナ10の計測は、比較的精度が高くなる。
On the other hand, when the surveying robot 100 acquires a three-dimensional point cloud in step S1, if the laser scanner 10 is at a high position (near the center of the segment ring) as shown in Figure 2(b), when the laser is irradiated from that position, the incident angles θ'1 to θ'4 with respect to the measurement points of the segment ring will all be approximately perpendicular, ensuring uniformity of the incident angle. In addition, irradiating with a laser from a high position reduces the number of objects that obstruct the laser between the laser scanner 10 and the segment ring to be measured, thus reducing the number of areas that cannot be measured.
Therefore, measurements by the laser scanner 10 at a high position (near the center of the segment ring) are relatively accurate.

ステップS2において、解析装置200が、ステップS1で取得した三次元点群の中から、測定対象となるセグメントリングが存在する範囲の点群を切り出す。なお、本実施形態において測定対象となる指標には、セグメント間の目開き及び目違いの寸法が含まれているので、ステップS2において、解析装置200は、少なくとも1枚分のセグメントリング1枚分の幅寸法(トンネルの延伸方向の寸法)を超える範囲、すなわち測定対象となるセグメントリングと、それに隣接するセグメントリングの縁を含む範囲を含む点群を切り出す必要がある。
ステップS2の処理によって、ステップS3以降に処理される点群を減らすことができ、解析装置200の処理負荷を低減することができる。
In step S2, the analysis device 200 extracts a point cloud from the three-dimensional point cloud acquired in step S1 that covers the range in which the segment ring to be measured exists. In this embodiment, since the indicator to be measured includes the dimensions of the gap and misalignment between segments, in step S2, the analysis device 200 needs to extract a point cloud that includes a range exceeding the width dimension of at least one segment ring (the dimension in the tunnel's extension direction), that is, a range that includes the segment ring to be measured and the edges of adjacent segment rings.
The processing in step S2 reduces the number of point clouds to be processed in steps S3 and beyond, thereby reducing the processing load on the analysis device 200.

図4は、測定対象として切り出したセグメントリングの具体例を示す図である。
図4に図示されるとおり、本実施形態ではトンネルの延伸方向に隣接する5枚分のセグメントリングに相当する点群が切り出されている。また、切り出された点群は、組み立てられたセグメントリングの他に、施工現場に設置されている他の物体に係る点群も含まれている。
Figure 4 shows a specific example of a segment ring cut out for measurement.
As illustrated in Figure 4, in this embodiment, a point cloud corresponding to five adjacent segment rings in the direction of tunnel extension is extracted. In addition to the assembled segment rings, the extracted point cloud also includes point clouds related to other objects installed at the construction site.

ステップS3において、解析装置200は、ステップS2において切り出された点群からセグメントリングの形状(円筒形状)を構成する点群を抽出し、セグメントリング以外の物体に係る点群を排除する。ステップS3において抽出される点群を、以下の説明において円筒モデルと呼称する。
ステップS3において円筒モデルを抽出する処理には、トンネル内径の設計値が用いられる。具体的には、解析装置200は、トンネルの中心位置(すなわち、セグメントリングの中心位置)を基準位置とし、その基準位置から離間している距離が所定範囲(トンネル内径の設計値の±数センチの範囲)に収まる点群を、ステップS2において切り出した点群から抽出して、セグメントリングに相当する点群からなる円筒モデルを生成する。
なお、上記の処理は、セグメントリングの中心位置を基準位置としてもよいが、ステップS1における測定時においてレーザースキャナ10が存在した位置が、セグメントリングの中心位置と同一と見做せるほどに近しい場合には、レーザースキャナ10の存在位置を基準位置として扱ってもよい。
In step S3, the analysis device 200 extracts the point cloud that constitutes the shape of the segment ring (cylindrical shape) from the point cloud extracted in step S2, and excludes point clouds relating to objects other than the segment ring. The point cloud extracted in step S3 will be referred to as the cylindrical model in the following description.
In step S3, the design value of the tunnel's inner diameter is used in the process of extracting the cylindrical model. Specifically, the analysis device 200 uses the center position of the tunnel (i.e., the center position of the segment ring) as the reference position, and extracts points from the point cloud extracted in step S2 whose distance from the reference position falls within a predetermined range (a range of ± a few centimeters from the design value of the tunnel's inner diameter) to generate a cylindrical model consisting of points corresponding to the segment ring.
In addition, the above process may use the center position of the segment ring as the reference position. However, if the position where the laser scanner 10 was located during the measurement in step S1 is close enough to be considered identical to the center position of the segment ring, the position where the laser scanner 10 was located may be treated as the reference position.

ステップS4において、解析装置200は、ステップS3において抽出された円筒モデルを平面状に展開する。
ステップS4において平面展開する処理は、平面展開する前の点群(すなわち、円筒モデルに相当する点群)の座標情報を、平面上の座標情報に変換する処理である。より具体的には、解析装置200は、円筒モデルの周回方向、当該周回方向に対する垂直方向、及び基準位置からの離間方向のそれぞれを、三次元空間における三軸方向のそれぞれに変換する。
このとき、円筒モデルに相当する点群に係る基準位置からの離間方向の座標が、後述する平面モデルの厚さ方向の座標に変換される点が本発明の実施において重要であり、ステップS4の処理は三次元の座標情報を有する点群を二次元に次元圧縮する処理ではない点に留意する必要がある。後述する目違いの寸法は、平面モデルの厚さ方向の寸法に相当するからである。
In step S4, the analysis device 200 unfolds the cylindrical model extracted in step S3 into a planar shape.
The process of unfolding in step S4 is a process of converting the coordinate information of the point cloud before unfolding (i.e., the point cloud corresponding to the cylindrical model) into coordinate information on a plane. More specifically, the analysis device 200 converts the circumferential direction of the cylindrical model, the direction perpendicular to the circumferential direction, and the direction of separation from the reference position into the three axial directions in three-dimensional space.
At this point, it is important in implementing the present invention that the coordinates in the direction of separation from the reference position for the point cloud corresponding to the cylindrical model are converted to coordinates in the thickness direction of the planar model, which will be described later. It should be noted that the process in step S4 is not a process of dimensionality compression of a point cloud having three-dimensional coordinate information to two dimensions. This is because the misalignment dimension, which will be described later, corresponds to the dimension in the thickness direction of the planar model.

ステップS5において、解析装置200は、ステップS4において平面展開された点群を解析して、セグメントリングを構成する複数のセグメントのそれぞれに相当する点群を識別し、識別したセグメントごとに識別情報(ID)を割り当てる。 In step S5, the analysis device 200 analyzes the point cloud unfolded in step S4 to identify the point cloud corresponding to each of the multiple segments constituting the segment ring, and assigns identification information (ID) to each identified segment.

ステップS6において、解析装置200は、ステップS5において識別されたセグメントのそれぞれに相当する点群を、個別の剛体平板と見做す推定処理を実行する。ステップS6において剛体平板として推定されたセグメントのそれぞれを、以下の説明において平面モデルと呼称する。
平面モデルは、剛体平板と見做された仮想的な三次元モデルであるため、点群を対象とする解析とは異なり、面としての解析(サーフェス解析)又は線としての解析(ライン解析)の対象にすることが可能である。
In step S6, the analysis device 200 performs an estimation process that treats the point cloud corresponding to each of the segments identified in step S5 as individual rigid plates. Each of the segments estimated as rigid plates in step S6 will be referred to as a planar model in the following description.
Since a planar model is a hypothetical three-dimensional model treated as a rigid plate, unlike analysis of point clouds, it can be subjected to surface analysis or line analysis.

ステップS7において、解析装置200は、ステップS5において識別されたセグメントのうち対象となるセグメントに相当する点群又は当該セグメントに対応する平面モデル(ステップS6において生成されたもの)を解析して、所定の形式の分布図を生成し、生成した分布図を出力する。ステップS7において生成される分布図のそれぞれを、以下の説明においてマップと呼称する。
本実施形態に係る解析装置200が生成するマップは4種類あり、それぞれ図5及び図6に図示する。なお、ここで図示する各マップは、解析装置200によって出力される解析結果の出力形式の具体例に過ぎない。従って、本発明の実施において、解析装置200は上記図面に図示した全ての形式を必ずしも出力可能である必要はない。また、本発明の実施において、解析装置200は図示しない別の形式の解析結果を出力してもよい。
In step S7, the analysis device 200 analyzes the point cloud corresponding to the target segment among the segments identified in step S5, or the planar model (generated in step S6) corresponding to that segment, generates a distribution map of a predetermined format, and outputs the generated distribution map. Each of the distribution maps generated in step S7 will be referred to as a map in the following description.
The analysis device 200 according to this embodiment generates four types of maps, which are shown in Figures 5 and 6. Note that the maps shown here are merely specific examples of the output formats of the analysis results produced by the analysis device 200. Therefore, in implementing the present invention, the analysis device 200 does not necessarily need to be able to output all the formats shown in the drawings. Furthermore, in implementing the present invention, the analysis device 200 may output analysis results in other formats not shown.

図5(a)に係るマップは、測定の対象となるセグメント(同図の中央に図示されるセグメント)及び当該セグメントに隣接するセグメントに相当する点群のそれぞれについて基準位置からの離間距離を算出し、算出された離間距離の分布を表している。当該マップは、色の濃淡で離間距離を示し、濃いほど離間距離が大きいことを示し、淡いほど離間距離が小さいことを示している。なお、当該マップにおいて白抜きの部分は、測定の対象となるセグメント及び当該セグメントに隣接するセグメントのいずれも存在しない部分、セグメント間の継ぎ目部分、又は、ステップS3において抽出されなかった点群(セグメントの組立てに用いられたボルト等が存在するため抽出範囲から外れる点群)が存在する部分のいずれかに該当する。 The map in Figure 5(a) shows the distribution of the calculated separation distances from the reference position for the segment being measured (the segment shown in the center of the figure) and the point clouds corresponding to segments adjacent to that segment. The map uses color intensity to indicate the separation distance; darker colors indicate a larger separation distance, and lighter colors indicate a smaller separation distance. The white areas in the map represent areas where neither the segment being measured nor adjacent segments exist, areas at the joints between segments, or areas where point clouds not extracted in step S3 exist (point clouds that fall outside the extraction range due to the presence of bolts, etc., used in the segment assembly).

図5(b)に係るマップは、図5(a)に図示されたセグメントに対応する平面モデルのそれぞれについて、基準位置からの離間距離の分布を表している。当該マップは、色の濃淡で離間距離を示し、濃いほど離間距離が大きいことを示し、淡いほど離間距離が小さいことを示している。
なお、同一のセグメントに対応する平面モデル内で、色の濃淡が生じているのは、淡い部分から濃い部分に向けて当該セグメントが傾いていることによるものである。
The map in Figure 5(b) shows the distribution of the distance from the reference position for each of the planar models corresponding to the segments shown in Figure 5(a). The map uses shades of color to indicate the distance, with darker shades indicating a larger distance and lighter shades indicating a smaller distance.
Furthermore, the variation in color intensity within the same segment in the planar model is due to the segment being tilted from the lighter areas towards the darker areas.

図6(a)に係るマップは、測定の対象となるセグメント(同図の中央に図示されるセグメント)及び当該セグメントに隣接するセグメントの間に生じている目開きの寸法の分布を表している。
図6(b)に係るマップは、図6(a)に図示されたセグメント間に生じている目違いの寸法の分布を表している。
それぞれのマップは、色の濃淡で目開き又は目違いの寸法の大小を示し、濃いほど寸法が大きいことを示し、淡いほど寸法が小さいことを示している。
The map in Figure 6(a) shows the distribution of mesh opening dimensions between the segment being measured (the segment shown in the center of the figure) and the segments adjacent to that segment.
The map in Figure 6(b) shows the distribution of the misalignment dimensions occurring between the segments shown in Figure 6(a).
Each map uses shades of color to indicate the size of the mesh opening or misalignment, with darker colors indicating a larger size and lighter colors indicating a smaller size.

本実施形態において、解析装置200がセグメントリングの良否判定に用いる判定値は、目開きの寸法及び目違いの寸法であるため、図6(a)及び図6(b)のマップは、当該良否判定に用いる判定値の分布図であるものと言える。
ただし、セグメントリングの良否判定に用いる判定値は、上記の例に限られず、例えば、各セグメントの基準位置からの離間距離を、セグメントリングの良否判定に用いてもよく、この変形例においては、図5(a)及び図5(b)に係るマップが、当該良否判定に用いる判定値の分布図であるものと言える。
In this embodiment, the judgment values used by the analysis device 200 to determine the quality of the segment ring are the mesh opening dimension and the misalignment dimension. Therefore, the maps in Figures 6(a) and 6(b) can be said to be distribution maps of the judgment values used for this quality determination.
However, the judgment values used to determine the quality of the segment ring are not limited to the above example. For example, the distance of each segment from the reference position may be used to determine the quality of the segment ring. In this modified example, the maps shown in Figures 5(a) and 5(b) can be said to be distribution maps of the judgment values used for determining quality.

ここで目開き及び目違いの概念について、図7を用いて説明する。
シールド工法において、シールド機によって掘削されて形成された空洞内にセグメントリングを組み立ててトンネルが施工されることは上述したとおりである。ここで、セグメントリングを組み立てる際には、セグメント間には間隙と段差が生じる。
The concepts of eye gap and eye misalignment will be explained here using Figure 7.
As described above, in the shield tunneling method, a tunnel is constructed by assembling segment rings within the cavity formed by excavation by a shield machine. However, when assembling the segment rings, gaps and steps occur between the segments.

図7(a)は、セグメントに対向する側からの視点で図示した模式図である。
図7(a)に図示されるセグメント間に生じる間隙W1は、この技術分野において、継ぎ手部目開きと呼ばれる。実際の施工において、隣接するセグメントが完全に平行となることはないため、継ぎ手部目開き(間隙W1)の寸法は同じセグメント間であっても測定点によって変化する。
図7(b)は、図7(a)に図示した間隙W1付近におけるセグメントの断面を図示した模式図である。図7(b)に図示されるセグメント間に生じる段差W2は、この技術分野において、目違いと呼ばれる。継ぎ手部目開き(間隙W1)の寸法と同様に、実際の施工において、目違い(段差W2)の寸法は同じセグメント間であっても測定点によって変化する。
図7(b)は、継ぎ手部目開き(間隙W1)と目開き(間隙W3)の関係も図示している。同図に図示されているとおり、目開き(間隙W3)の寸法に対してセグメントと継ぎ手の形状で決まる寸法を足した値が、継ぎ手部目開き(間隙W1)の寸法に等しくなる。
Figure 7(a) is a schematic diagram illustrating the view from the side opposite the segment.
The gap W1 between segments shown in Figure 7(a) is called the joint opening in this technical field. In actual construction, adjacent segments are never perfectly parallel, so the dimensions of the joint opening (gap W1) vary depending on the measurement point, even between the same segments.
Figure 7(b) is a schematic diagram illustrating a cross-section of a segment near the gap W1 shown in Figure 7(a). The step W2 that occurs between segments as shown in Figure 7(b) is called a misalignment in this technical field. Similar to the dimensions of the joint opening (gap W1), in actual construction, the dimensions of the misalignment (step W2) vary depending on the measurement point, even between the same segments.
Figure 7(b) also illustrates the relationship between the joint opening (gap W1) and the joint opening (gap W3). As shown in the figure, the sum of the dimensions of the joint opening (gap W3) and the dimensions determined by the shape of the segment and joint is equal to the dimensions of the joint opening (gap W1).

なお、本実施形態では、セグメントの継ぎ手部の形状が図7(b)のようになっているので、継ぎ手部目開き(間隙W1)の寸法と目開き(間隙W3)の寸法に差異が認められるが、これらの寸法が概ね同じとなるセグメントの形状も存在する。このようなセグメントを対象として本発明を実施する場合、セグメントリングの内周面側の間隙も、その反対側の間隙も、それぞれ区別なく目開きとして扱うことができる。 In this embodiment, since the shape of the segment joint is as shown in Figure 7(b), a difference is observed between the joint opening (gap W1) and the opening (gap W3). However, there are also segment shapes where these dimensions are approximately the same. When implementing the present invention with such segments, the gap on the inner circumferential surface side of the segment ring and the gap on the opposite side can be treated as the opening without distinction.

ステップS8において、解析装置200は、解析者が指定した測定点における目開き及び目違いの解析結果を抽出し、抽出した解析結果を出力する。ステップS8における解析結果とは、ステップS7において生成された図6(a)及び図6(b)に係るマップ生成のために計算された目開き及び目違いの寸法のうち、解析者が指定した測定点に関するものを、解析者が認識容易となる形式で表したものであり、具体的には、図8に図示する表示である。 In step S8, the analysis device 200 extracts the analysis results for mesh opening and misalignment at the measurement points specified by the analyst and outputs the extracted analysis results. The analysis results in step S8 represent the mesh opening and misalignment dimensions calculated for the map generation shown in Figures 6(a) and 6(b) in step S7, specifically those related to the measurement points specified by the analyst, in a format easily recognizable by the analyst. This is represented as shown in Figure 8.

図8に図示される各点は、その測定点の近傍に存在する点群(レーザースキャナ10により取得された計測結果)を表している。
図8に図示される右側の直線と左側の直線は、その測定点において隣接するセグメントに対応する平面モデルの表面(元はセグメントリングの内周面に相当する側の面)を表している。
図8に図示される網掛け部分は、縦軸が目違い(図7(b)に図示する段差W2に相当)の寸法を表しており、横軸が継ぎ手部目開き(図7(b)に図示する間隙W1に相当)の寸法を表している。
Each point shown in Figure 8 represents a point cloud (measurement result acquired by the laser scanner 10) located in the vicinity of that measurement point.
The straight lines on the right and left in Figure 8 represent the surfaces of the planar models corresponding to adjacent segments at their respective measurement points (originally the surfaces corresponding to the inner circumferential surface of the segment ring).
In Figure 8, the shaded area represents the dimension of the misalignment (corresponding to the step W2 shown in Figure 7(b)) on the vertical axis, and the dimension of the joint opening (corresponding to the gap W1 shown in Figure 7(b)) on the horizontal axis.

図8に図示するように、点群を基準にして継ぎ手部目開き及び目違いの寸法を算出しようとすると、いずれの点を基準にすると適切に目開き及び目違いの寸法を算出できるのか定めがたく、解析精度を低下させる要因になる。
一方で、平面モデルの表面を基準にすると、継ぎ手部目開き及び目違いの寸法を明確に算出することができ、解析精度を向上させる。
As shown in Figure 8, when attempting to calculate the dimensions of joint opening and misalignment based on a point cloud, it is difficult to determine which point to use as the reference to appropriately calculate the dimensions of opening and misalignment, which can lead to a decrease in analysis accuracy.
On the other hand, using the surface of a planar model as a reference allows for the precise calculation of joint opening and misalignment dimensions, improving the accuracy of the analysis.

本発明に係る解析装置200は、以上のようなアルゴリズムによって本発明に係る測量を実行してセグメントリングの良否判定に関する解析を行うので、高い精度で解析結果を求めることができる。
また、本発明に係る解析装置200は、解析者が認識容易となる形式で、求めた解析結果を出力することができる。
The analysis device 200 according to the present invention performs the surveying according to the present invention using the algorithm described above and performs analysis regarding the quality determination of the segment ring, thereby enabling the acquisition of analysis results with high accuracy.
Furthermore, the analysis device 200 according to the present invention can output the obtained analysis results in a format that is easily recognizable by the analyst.

<その他の変形例>
本発明の実施は、上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形、改良等が可能である。以上の説明で記載されていない変形例について、以下に列挙する。
<Other variations>
The embodiment of the present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications and improvements are possible. Modifications not described above are listed below.

上述の実施形態において、継ぎ手部目開きの寸法及び目違いの寸法を、セグメントリングの良否判定に用いる判定値とする解析結果を例示したが、これらに加えて目開きの寸法を当該判定値であるものとして、本発明が実施されてもよい。 In the above-described embodiment, the analysis results were illustrated using the dimensions of the joint opening and the misalignment as judgment values for determining the quality of the segment ring. However, the present invention may also be implemented by using the dimensions of the opening as one of the judgment values.

上述の実施形態において解析装置200が出力する解析結果の形式は、一具体例に過ぎず、本発明の目的を達成する範囲において、他の形式によって解析結果を出力することが許容される。 The format of the analysis results output by the analysis device 200 in the above embodiment is merely one specific example; within the scope of achieving the objectives of the present invention, it is permissible to output the analysis results in other formats.

<付記>
本実施形態は、次のような技術思想を包含する。
(1)シールド機が掘削することによって形成された空洞内にセグメントを組み合わせてセグメントリングを構築してトンネルを延伸するシールド工法を支援する支援システムであって、前記セグメントリングの内周面をスキャンして、前記内周面に係る三次元点群を取得する計測手段と、前記計測手段によって取得された前記三次元点群を解析する解析手段と、を備え、前記解析手段は、前記セグメントリングの中心位置又はスキャン時における前記計測手段の存在位置のいずれかである基準位置から離間している距離が所定範囲に収まる点群を前記三次元点群の中から抽出して、前記セグメントリングに相当する円筒モデルを生成し、前記円筒モデルの周回方向、当該周回方向に対する垂直方向、及び前記基準位置からの離間方向のそれぞれを、三次元空間における三軸方向のそれぞれに変換することによって、前記円筒モデルを平面展開し、前記円筒モデルを平面展開した点群を解析して、前記セグメントリングの良否判定に関する解析結果を出力する、ことを特徴とする支援システム。
(2)前記解析手段は、前記円筒モデルを平面展開した点群を解析して、前記セグメントリングを構成する複数の前記セグメントのそれぞれに相当する点群を識別し、識別した前記セグメントに相当する点群のそれぞれについて、前記基準位置からの離間距離を表した分布図を生成し、生成した分布図を前記解析結果として出力する、(1)に記載の支援システム。
(3)前記解析手段は、前記円筒モデルを平面展開した点群を解析して、前記セグメントリングを構成する複数の前記セグメントのそれぞれに相当する点群を識別し、識別した前記セグメントに相当する点群のそれぞれを、個別の剛体平板として推定した平面モデルを生成し、生成した前記平面モデルのそれぞれについて、前記基準位置からの離間距離を表した分布図を生成し、生成した分布図を前記解析結果として出力する、(1)又は(2)に記載の支援システム。
(4)前記解析手段は、前記円筒モデルを平面展開した点群を解析して、前記セグメントリングの良否判定に用いる判定値を算出し、算出した前記判定値の分布図を生成し、生成した分布図を前記解析結果として出力する、(1)から(3)のいずれか一つに記載の支援システム。
(5)前記判定値は、隣接する前記セグメント間における目開きの寸法又は目違いの寸法のうち少なくとも一方である、(4)に記載の支援システム。
<Note>
This embodiment encompasses the following technical concepts.
(1) A support system for a shield tunneling method in which a segment ring is constructed by combining segments in a cavity formed by excavation by a shield machine to extend a tunnel, comprising: a measurement means for scanning the inner surface of the segment ring and acquiring a three-dimensional point cloud relating to the inner surface; and an analysis means for analyzing the three-dimensional point cloud acquired by the measurement means, wherein the analysis means extracts a point cloud from the three-dimensional point cloud whose distance from a reference position, which is either the center position of the segment ring or the position of the measurement means at the time of scanning, falls within a predetermined range, generates a cylindrical model corresponding to the segment ring, converts the circumferential direction of the cylindrical model, the direction perpendicular to the circumferential direction, and the direction of separation from the reference position into the three axial directions in three-dimensional space, unfolds the cylindrical model into a plane, analyzes the point cloud obtained by unfolding the cylindrical model into a plane, and outputs an analysis result regarding the quality judgment of the segment ring.
(2) The support system according to (1), wherein the analysis means analyzes the point cloud obtained by unfolding the cylindrical model in a plane to identify the point cloud corresponding to each of the plurality of segments constituting the segment ring, generates a distribution map representing the distance from the reference position for each of the identified point clouds corresponding to the segment, and outputs the generated distribution map as the analysis result.
(3) The support system according to (1) or (2), wherein the analysis means analyzes the point cloud obtained by unfolding the cylindrical model into a plane to identify the point cloud corresponding to each of the plurality of segments constituting the segment ring, generates a planar model in which each of the identified point clouds corresponding to the segment is estimated as an individual rigid plate, generates a distribution map showing the distance from the reference position for each of the generated planar models, and outputs the generated distribution map as the analysis result.
(4) The support system according to any one of (1) to (3), wherein the analysis means analyzes the point cloud obtained by unfolding the cylindrical model in a plane to calculate judgment values to be used for determining the quality of the segment ring, generates a distribution map of the calculated judgment values, and outputs the generated distribution map as the analysis result.
(5) The support system according to (4), wherein the determination value is at least one of the dimensions of the gap between adjacent segments or the dimensions of the misalignment between adjacent segments.

100 測量ロボット
200 解析装置
10 レーザースキャナ
20 昇降装置
30 アウトリガ
40 台車
100 Surveying robot 200 Analysis device 10 Laser scanner 20 Lifting device 30 Outrigger 40 Cart

Claims (4)

シールド機が掘削することによって形成された空洞内にセグメントを組み合わせてセグメントリングを構築してトンネルを延伸するシールド工法を支援する支援システムであって、
前記セグメントリングの内周面をスキャンして、前記内周面に係る三次元点群を取得する計測手段と、
前記計測手段によって取得された前記三次元点群を解析する解析手段と、
を備え、
前記解析手段は、
前記セグメントリングの中心位置又はスキャン時における前記計測手段の存在位置のいずれかである基準位置から離間している距離が所定範囲に収まる点群を前記三次元点群の中から抽出して、前記セグメントリングに相当する円筒モデルを生成し、
前記円筒モデルの周回方向、当該周回方向に対する垂直方向、及び前記基準位置からの離間方向のそれぞれを、三次元空間における三軸方向のそれぞれに変換することによって、前記円筒モデルを平面展開し、
前記円筒モデルを平面展開した点群を解析して、前記セグメントリングを構成する複数の前記セグメントのそれぞれに相当する点群を識別し、
識別した前記セグメントに相当する点群のそれぞれについて、前記基準位置からの離間距離を表した分布図を生成し、
前記セグメントリングの良否判定に関する解析結果として、生成した前記分布図を出力する、
ことを特徴とする支援システム。
A support system for the shield tunneling method, which extends a tunnel by combining segments to construct a segment ring within a cavity formed by excavation by a shield machine,
A measurement means for scanning the inner circumferential surface of the segment ring and acquiring a three-dimensional point cloud relating to the inner circumferential surface,
Analysis means for analyzing the three-dimensional point cloud acquired by the measurement means,
Equipped with,
The aforementioned analysis means is
A point cloud is extracted from the three-dimensional point cloud whose distance from a reference position, which is either the center position of the segment ring or the position of the measurement means during scanning, falls within a predetermined range, and a cylindrical model corresponding to the segment ring is generated.
By converting the circumferential direction of the cylindrical model, the direction perpendicular to the circumferential direction, and the direction of separation from the reference position into the three axial directions in three-dimensional space, the cylindrical model is unfolded into a plane.
The point cloud obtained by unfolding the cylindrical model in a plane is analyzed to identify the point cloud corresponding to each of the multiple segments that constitute the segment ring.
For each of the point clouds corresponding to the identified segment, a distribution map is generated showing the distance from the reference position.
As an analysis result regarding the quality determination of the segment ring, the generated distribution map is output.
A support system characterized by the following features.
シールド機が掘削することによって形成された空洞内にセグメントを組み合わせてセグメントリングを構築してトンネルを延伸するシールド工法を支援する支援システムであって、
前記セグメントリングの内周面をスキャンして、前記内周面に係る三次元点群を取得する計測手段と、
前記計測手段によって取得された前記三次元点群を解析する解析手段と、
を備え、
前記解析手段は、
前記セグメントリングの中心位置又はスキャン時における前記計測手段の存在位置のいずれかである基準位置から離間している距離が所定範囲に収まる点群を前記三次元点群の中から抽出して、前記セグメントリングに相当する円筒モデルを生成し、
前記円筒モデルの周回方向、当該周回方向に対する垂直方向、及び前記基準位置からの離間方向のそれぞれを、三次元空間における三軸方向のそれぞれに変換することによって、前記円筒モデルを平面展開し、
前記円筒モデルを平面展開した点群を解析して、前記セグメントリングを構成する複数の前記セグメントのそれぞれに相当する点群を識別し、
識別した前記セグメントに相当する点群のそれぞれを、個別の剛体平板として推定した平面モデルを生成し、
生成した前記平面モデルのそれぞれについて、前記基準位置からの離間距離を表した分布図を生成し、
前記セグメントリングの良否判定に関する解析結果として、生成した前記分布図を出力する、
ことを特徴とする支援システム。
A support system for the shield tunneling method, which extends a tunnel by combining segments to construct a segment ring within a cavity formed by excavation by a shield machine,
A measurement means for scanning the inner circumferential surface of the segment ring and acquiring a three-dimensional point cloud relating to the inner circumferential surface,
Analysis means for analyzing the three-dimensional point cloud acquired by the measurement means,
Equipped with,
The aforementioned analysis means is
A point cloud is extracted from the three-dimensional point cloud whose distance from a reference position, which is either the center position of the segment ring or the position of the measurement means during scanning, falls within a predetermined range, and a cylindrical model corresponding to the segment ring is generated.
By converting the circumferential direction of the cylindrical model, the direction perpendicular to the circumferential direction, and the direction of separation from the reference position into the three axial directions in three-dimensional space, the cylindrical model is unfolded into a plane.
The point cloud obtained by unfolding the cylindrical model in a plane is analyzed to identify the point cloud corresponding to each of the multiple segments that constitute the segment ring.
A planar model is generated by estimating each of the point clouds corresponding to the identified segment as an individual rigid plate.
For each of the generated planar models, a distribution map is generated showing the distance from the reference position.
As an analysis result regarding the quality determination of the segment ring, the generated distribution map is output.
A support system characterized by the following features.
シールド機が掘削することによって形成された空洞内にセグメントを組み合わせてセグメントリングを構築してトンネルを延伸するシールド工法を支援する支援システムであって、
前記セグメントリングの内周面をスキャンして、前記内周面に係る三次元点群を取得する計測手段と、
前記計測手段によって取得された前記三次元点群を解析する解析手段と、
を備え、
前記解析手段は、
前記セグメントリングの中心位置又はスキャン時における前記計測手段の存在位置のいずれかである基準位置から離間している距離が所定範囲に収まる点群を前記三次元点群の中から抽出して、前記セグメントリングに相当する円筒モデルを生成し、
前記円筒モデルの周回方向、当該周回方向に対する垂直方向、及び前記基準位置からの離間方向のそれぞれを、三次元空間における三軸方向のそれぞれに変換することによって、前記円筒モデルを平面展開し、
前記円筒モデルを平面展開した点群を解析して、前記セグメントリングの良否判定に用いる判定値を算出し、
算出した前記判定値の分布図を生成し、
生成した分布図を解析結果として出力する、
ことを特徴とする支援システム。
A support system for the shield tunneling method, which extends a tunnel by combining segments to construct a segment ring within a cavity formed by excavation by a shield machine,
A measurement means for scanning the inner circumferential surface of the segment ring and acquiring a three-dimensional point cloud relating to the inner circumferential surface,
Analysis means for analyzing the three-dimensional point cloud acquired by the measurement means,
Equipped with,
The aforementioned analysis means is
A point cloud is extracted from the three-dimensional point cloud whose distance from a reference position, which is either the center position of the segment ring or the position of the measurement means during scanning, falls within a predetermined range, and a cylindrical model corresponding to the segment ring is generated.
By converting the circumferential direction of the cylindrical model, the direction perpendicular to the circumferential direction, and the direction of separation from the reference position into the three axial directions in three-dimensional space, the cylindrical model is unfolded into a plane.
The point cloud obtained by unfolding the cylindrical model in a plane is analyzed to calculate a judgment value used to determine the quality of the segment ring.
A distribution chart of the calculated judgment values is generated,
Output the generated distribution map as the analysis result.
A support system characterized by the following features.
前記判定値は、隣接する前記セグメント間における目開きの寸法又は目違いの寸法のうち少なくとも一方である、
請求項3に記載の支援システム。
The determination value is at least one of the dimensions of the gap between adjacent segments or the dimensions of the misalignment.
The support system according to claim 3 .
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080068601A1 (en) 2006-09-15 2008-03-20 Thayer Scott M Manhole modeler
JP2012220471A (en) 2011-04-14 2012-11-12 Mitsubishi Electric Corp Development view generation device, development view generation method and development view display method
JP2013238549A (en) 2012-05-17 2013-11-28 Kajima Corp Method and system for measuring displacement of fluctuation surface
JP2016205837A (en) 2015-04-15 2016-12-08 佐藤工業株式会社 Tunnel management method
JP2019020348A (en) 2017-07-21 2019-02-07 応用地質株式会社 Tunnel measurement system
JP2020012764A (en) 2018-07-19 2020-01-23 株式会社大林組 Roundness measuring device
JP2021092087A (en) 2019-12-11 2021-06-17 鹿島建設株式会社 Segment state measuring device, segment assembly method, and segment state measuring method

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080068601A1 (en) 2006-09-15 2008-03-20 Thayer Scott M Manhole modeler
JP2012220471A (en) 2011-04-14 2012-11-12 Mitsubishi Electric Corp Development view generation device, development view generation method and development view display method
JP2013238549A (en) 2012-05-17 2013-11-28 Kajima Corp Method and system for measuring displacement of fluctuation surface
JP2016205837A (en) 2015-04-15 2016-12-08 佐藤工業株式会社 Tunnel management method
JP2019020348A (en) 2017-07-21 2019-02-07 応用地質株式会社 Tunnel measurement system
JP2020012764A (en) 2018-07-19 2020-01-23 株式会社大林組 Roundness measuring device
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