特開 2022-162253 トンネル掘削機の画像処理システム、および、トンネル掘削機の画像処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022162253

(43)【公開日】2022-10-24

(54)【発明の名称】トンネル掘削機の画像処理システム、および、トンネル掘削機の画像処理方法

(51)【国際特許分類】

   E21D 11/40 20060101AFI20221017BHJP

【ＦＩ】

E21D11/40 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021066974

(22)【出願日】2021-04-12

(71)【出願人】

【識別番号】516308364

【氏名又は名称】ＪＩＭテクノロジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000936

【氏名又は名称】弁理士法人青海国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大堀 潔

(72)【発明者】

【氏名】村上 賢

(72)【発明者】

【氏名】熊尾 義光

(72)【発明者】

【氏名】星山 悟志

【テーマコード（参考）】

2D155

【Ｆターム（参考）】

2D155BA01

2D155BB01

2D155CA01

2D155GB04

2D155GB08

2D155LA12

2D155LA13

2D155LA17

(57)【要約】

【課題】エレクタ装置の操作性を向上させる。
【解決手段】トンネル掘削機１の画像処理システム２は、トンネル掘削機のエレクタ装置１９の把持部１９６または吊りビーム１９３に取り付けられる複数のカメラ２３と、複数のカメラ２３により撮像された画像を画像処理する画像処理装置２００と、を備え、複数のカメラ２３は、エレクタ装置１９が把持対象セグメント２０ｂを把持する把持時における把持対象セグメント２０ｂの内周面と、把持された把持済セグメントをエレクタ装置１９が既設セグメントに組み付ける組み付け時における既設セグメントの内周面と、組み付け時における把持済セグメントの内周面とのうちの少なくとも１つを撮像し、画像処理装置２００は、複数のカメラ２３により撮像された複数の画像を合成することによって、エレクタ装置１９の把持部１９６の周辺が映る合成画像を生成する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

トンネル掘削機のエレクタ装置の把持部または吊りビームに取り付けられる複数のカメラと、
前記複数のカメラにより撮像された画像を画像処理する画像処理装置と、
を備え、
前記複数のカメラは、前記エレクタ装置が把持対象セグメントを把持する把持時における前記把持対象セグメントの内周面と、把持された把持済セグメントを前記エレクタ装置が既設セグメントに組み付ける組み付け時における前記既設セグメントの内周面と、前記組み付け時における前記把持済セグメントの内周面とのうちの少なくとも１つを撮像し、
前記画像処理装置は、前記複数のカメラにより撮像された複数の画像を合成することによって、前記エレクタ装置の前記把持部の周辺が映る合成画像を生成する、
トンネル掘削機の画像処理システム。

【請求項2】

前記複数のカメラは、前記把持対象セグメントの内周面に形成されている被係合部を撮像するカメラを含む、
請求項１に記載のトンネル掘削機の画像処理システム。

【請求項3】

前記複数のカメラは、前記既設セグメントの切羽側において露出された縁部を撮像するカメラを含む、
請求項１または２に記載のトンネル掘削機の画像処理システム。

【請求項4】

前記複数のカメラは、前記把持済セグメントの周方向の縁部を撮像するカメラを含む、
請求項１～３のいずれか一項に記載のトンネル掘削機の画像処理システム。

【請求項5】

前記複数のカメラは、前記把持済セグメントの坑口側の縁部を撮像するカメラを含む、
請求項１～４のいずれか一項に記載のトンネル掘削機の画像処理システム。

【請求項6】

前記複数のカメラは、前記把持済セグメントの切羽側の縁部を撮像するカメラを含む、
請求項１～５のいずれか一項に記載のトンネル掘削機の画像処理システム。

【請求項7】

前記エレクタ装置の前記把持部には、セグメントの内周面に形成されている被係合部と係合する係合部が設けられ、
前記画像処理装置は、前記把持時に、前記係合部を示す係合部オブジェクトを前記合成画像に重畳する、
請求項１～６のいずれか一項に記載のトンネル掘削機の画像処理システム。

【請求項8】

前記画像処理装置は、前記組み付け時に、前記把持済セグメントを示す把持済セグメントオブジェクトを前記合成画像に重畳する、
請求項１～７のいずれか一項に記載のトンネル掘削機の画像処理システム。

【請求項9】

前記画像処理装置は、前記組み付け時に、前記把持済セグメントの縁部を示す縁部オブジェクト、および、前記既設セグメントの縁部を示す縁部オブジェクトの少なくとも一方を前記合成画像に重畳する、
請求項１～８のいずれか一項に記載のトンネル掘削機の画像処理システム。

【請求項10】

前記画像処理装置は、前記組み付け時に、前記把持済セグメントと前記既設セグメントとの位置関係を示す位置関係オブジェクトを前記合成画像に重畳する、
請求項１～９のいずれか一項に記載のトンネル掘削機の画像処理システム。

【請求項11】

前記エレクタ装置によるセグメントの自動組立を制御する制御装置を備え、
前記制御装置は、前記自動組立において、前記合成画像に基づいて前記エレクタ装置の動作を制御する、
請求項１～１０のいずれか一項に記載のトンネル掘削機の画像処理システム。

【請求項12】

トンネル掘削機のエレクタ装置の把持部または吊りビームに取り付けられる複数のカメラによって、前記エレクタ装置が把持対象セグメントを把持する把持時における前記把持対象セグメントの内周面と、把持された把持済セグメントを前記エレクタ装置が既設セグメントに組み付ける組み付け時における前記既設セグメントの内周面と、前記組み付け時における前記把持済セグメントの内周面とのうちの少なくとも１つを撮像し、
画像処理装置により、前記複数のカメラにより撮像された複数の画像を合成することによって、前記エレクタ装置の前記把持部の周辺が映る合成画像を生成する、
トンネル掘削機の画像処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、トンネル掘削機の画像処理システム、および、トンネル掘削機の画像処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、トンネル掘削機は、カッタヘッドを回転させ、カッタヘッドの前面に装着された複数のカッタビットが前方の地山を掘削し切羽を形成することにより、トンネルを掘削する。カッタヘッドは筒状の掘削機本体の前端部に取り付けられており、掘削機本体が前方に推進されることによって、トンネルが掘削される。この掘削に伴う掘削機本体の前進に対して、掘削機本体内部の後方部分において、トンネルの構造部材であるセグメントが、既設のセグメントの前端に継ぎ足され、トンネルが構築される。

【0003】

セグメントの組立作業は、例えば、特許文献１に開示されているように、掘削機本体の内部に設置されたエレクタ装置によって行われる。セグメントは、エレクタ装置の把持部によって把持され、既設セグメントに対して組付けられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平２－１１２５９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

セグメントの組立作業では、一般に、作業者は、坑口側からエレクタ装置を目視しながら、エレクタ装置を無線で操作している。ゆえに、作業者の視界がエレクタ装置自体によって遮られてしまうことに起因して、エレクタ装置の操作の難易度が高くなり、作業者の負担および作業時間が増大しやすい。よって、エレクタ装置の操作性を向上させることが望まれている。

【0006】

そこで、本発明は、このような課題に鑑み、エレクタ装置の操作性を向上させることが可能なトンネル掘削機の画像処理システム、および、トンネル掘削機の画像処理方法を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、本発明のトンネル掘削機の画像処理システムは、トンネル掘削機のエレクタ装置の把持部または吊りビームに取り付けられる複数のカメラと、複数のカメラにより撮像された画像を画像処理する画像処理装置と、を備え、複数のカメラは、エレクタ装置が把持対象セグメントを把持する把持時における把持対象セグメントの内周面と、把持された把持済セグメントをエレクタ装置が既設セグメントに組み付ける組み付け時における既設セグメントの内周面と、組み付け時における把持済セグメントの内周面とのうちの少なくとも１つを撮像し、画像処理装置は、複数のカメラにより撮像された複数の画像を合成することによって、エレクタ装置の把持部の周辺が映る合成画像を生成する。

【0008】

複数のカメラは、把持対象セグメントの内周面に形成されている被係合部を撮像するカメラを含んでもよい。

【0009】

複数のカメラは、既設セグメントの切羽側において露出された縁部を撮像するカメラを含んでもよい。

【0010】

複数のカメラは、把持済セグメントの周方向の縁部を撮像するカメラを含んでもよい。

【0011】

複数のカメラは、把持済セグメントの坑口側の縁部を撮像するカメラを含んでもよい。

【0012】

複数のカメラは、把持済セグメントの切羽側の縁部を撮像するカメラを含んでもよい。

【0013】

エレクタ装置の把持部には、セグメントの内周面に形成されている被係合部と係合する係合部が設けられ、画像処理装置は、把持時に、係合部を示す係合部オブジェクトを合成画像に重畳してもよい。

【0014】

画像処理装置は、組み付け時に、把持済セグメントを示す把持済セグメントオブジェクトを合成画像に重畳してもよい。

【0015】

画像処理装置は、組み付け時に、把持済セグメントの縁部を示す縁部オブジェクト、および、既設セグメントの縁部を示す縁部オブジェクトの少なくとも一方を合成画像に重畳してもよい。

【0016】

画像処理装置は、組み付け時に、把持済セグメントと既設セグメントとの位置関係を示す位置関係オブジェクトを合成画像に重畳してもよい。

【0017】

エレクタ装置によるセグメントの自動組立を制御する制御装置を備え、制御装置は、自動組立において、合成画像に基づいてエレクタ装置の動作を制御してもよい。

【0018】

上記課題を解決するために、本発明のトンネル掘削機の画像処理方法は、トンネル掘削機のエレクタ装置の把持部または吊りビームに取り付けられる複数のカメラによって、エレクタ装置が把持対象セグメントを把持する把持時における把持対象セグメントの内周面と、把持された把持済セグメントをエレクタ装置が既設セグメントに組み付ける組み付け時における既設セグメントの内周面と、組み付け時における把持済セグメントの内周面とのうちの少なくとも１つを撮像し、画像処理装置により、複数のカメラにより撮像された複数の画像を合成することによって、エレクタ装置の把持部の周辺が映る合成画像を生成する。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、エレクタ装置の操作性を向上させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の実施形態に係るトンネル掘削機の全体構成を示す断面模式図である。

【図2】本発明の実施形態に係るエレクタ装置を示す正面図である。

【図3】本発明の実施形態に係るエレクタ装置の把持部の周辺を示す拡大図である。

【図4】本発明の実施形態に係るセグメントの把持穴および把持部のツイストロックを示す平面図である。

【図5】本発明の実施形態に係るエレクタ装置が把持対象セグメントを把持している様子を示す図である。

【図6】本発明の実施形態に係る把持対象セグメントの把持時に得られる合成画像を示す図である。

【図7】本発明の実施形態に係る把持済セグメントの組み付け時に得られる合成画像を示す図である。

【図8】本発明の実施形態に係る把持済セグメントの組み付けが完了した後に得られる合成画像を示す図である。

【図9】本発明の実施形態に係る把持済セグメントの組み付け時に得られる第１の変形例における合成画像を示す図である。

【図10】本発明の実施形態に係る把持済セグメントの組み付け時に得られる第２の変形例における合成画像を示す図である。

【図11】本発明の実施形態に係る把持済セグメントの組み付け時に得られる第３の変形例における合成画像を示す図である。

【図12】本発明の実施形態に係る制御装置が行うセグメントの自動組立に関する処理の流れの一例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】

【0021】

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

【0022】

まず、図１および図２を参照して、本発明の実施形態に係るトンネル掘削機１の全体構成について説明する。図１は、トンネル掘削機１の全体構成を示す断面模式図である。なお、図１中の矢印Ｆはトンネル掘削機１の前方向（つまり、進行方向）を示し、矢印Ｂはトンネル掘削機１の後方向を示す。つまり、図１中の矢印Ｆは切羽側を向き、矢印Ｂは坑口側を向く。

【0023】

トンネル掘削機１は、地盤を掘削可能な土圧式（泥土圧式を含む。）のシールド掘削機である。図１に示すように、トンネル掘削機１は、掘削機本体１０を備える。掘削機本体１０は、筒状（例えば、円筒状または矩形筒状等）である。掘削機本体１０の軸方向は、トンネル掘削機１の前後方向と一致する。以下では、掘削機本体１０の軸方向を単に軸方向とも呼び、掘削機本体１０の径方向を単に径方向とも呼び、掘削機本体１０の周方向を単に周方向とも呼ぶ。

【0024】

掘削機本体１０の前端には、カッタヘッド１１が設けられる。カッタヘッド１１は、略円盤状の回転体である。カッタヘッド１１の中心部には、カッタ中心軸１２の前端が嵌入されており、カッタヘッド１１は、カッタ中心軸１２を中心に回転可能に軸支されている。

【0025】

カッタヘッド１１は、外周リング１１ａと、内周リング１１ｂと、カッタスポーク１１ｃと、フィッシュテールカッタ１１ｄと、カッタビット１１ｅなどを有する。このうち、外周リング１１ａは、カッタヘッド１１の外周部を形成しており、内周リング１１ｂは、外周リング１１ａよりも径方向内側に配置されている。また、複数のカッタスポーク１１ｃは、カッタヘッド１１の前面において、カッタ中心軸１２を中心として放射状に配置されている。カッタヘッド１１の前面の中心部には、フィッシュテールカッタ１１ｄが装着されている。さらに、カッタスポーク１１ｃの前面には、多数のカッタビット１１ｅが装着されている。なお、フィッシュテールカッタ１１ｄおよびカッタビット１１ｅは、着脱可能であってもよく、着脱可能でなくてもよい。

【0026】

そして、カッタヘッド１１には、上記外周リング１１ａ、内周リング１１ｂおよびカッタスポーク１１ｃの相互の間に、複数の開口部が形成されている。当該開口部は、カッタヘッド１１によって地盤（切羽）を掘削した際に発生する掘削土砂を、掘削機本体１０内（後述するチャンバ１７内）に取り込むための掘削土砂取込口として機能する。

【0027】

掘削機本体１０におけるカッタヘッド１１よりも後方には、隔壁１３が配置されている。隔壁１３は、軸方向（トンネル延伸方向）に対して垂直に配置される板状（例えば、円板状）の壁体であり、隔壁１３の外周縁は掘削機本体１０の内周面に取り付けられる。カッタヘッド１１と隔壁１３は、軸方向（トンネル延伸方向）に所定間隔を空けて配置される。隔壁１３の後方側には、トンネル掘削機１の各種設備が配置されており、隔壁１３は、切羽で生じる掘削土砂から当該設備を隔離する。隔壁１３の下部には、掘削土砂を排出するための開口部である排出口１３ａが形成されている。

【0028】

隔壁１３の中心部には、カッタ中心軸１２が回転可能に支持されている。さらに、隔壁１３には、環状の回転リング１４が、カッタ中心軸１２を中心として回転可能に支持されている。回転リング１４の前部には、複数の連結ビーム１５が周方向に所定の間隔で設けられている。複数の連結ビーム１５は、カッタヘッド１１と回転リング１４を連結する。連結ビーム１５の前端は、カッタヘッド１１の内周リング１１ｂとカッタスポーク１１ｃとの接続部に連結されている。一方、回転リング１４の後部には、リングギヤ１４ａが設けられている。なお、リングギヤ１４ａは、外歯式であってもよく、内歯式であってもよい。さらに、隔壁１３の後方にはカッタ旋回用モータ１６が設けられている。このカッタ旋回用モータ１６の駆動ギヤ１６ａは、回転リング１４のリングギヤ１４ａと噛み合っている。

【0029】

カッタ旋回用モータ１６を駆動させることにより、その駆動ギヤ１６ａの回転がリングギヤ１４ａから回転リング１４および連結ビーム１５に伝達される。これにより、カッタヘッド１１を、カッタ中心軸１２を中心として回転させることができる。この結果、回転するカッタヘッド１１の前面を後述するシールドジャッキ２１を利用して地盤（切羽）に押し付けて、地盤を掘削することができる。

【0030】

カッタヘッド１１と隔壁１３との間には、チャンバ１７が画成されている。チャンバ１７は、カッタヘッド１１の後面と、隔壁１３の前面と、掘削機本体１０の内周面とにより区画された空間（例えば、略円柱状の空間）である。カッタヘッド１１による地盤の掘削に伴って発生する掘削土砂は、カッタヘッド１１に貫通形成された上記開口部（掘削土砂取込口）を通じて、チャンバ１７内に取り込まれる。チャンバ１７は、掘削土砂を一時的に蓄えるための空間（室）として機能する。チャンバ１７内に取り込まれた掘削土砂は、隔壁１３の下部にある排出口１３ａを通じて、チャンバ１７からスクリューコンベヤ１８内に排出される。

【0031】

スクリューコンベヤ１８は、掘削機本体１０内における隔壁１３の後方側に設けられる。スクリューコンベヤ１８は、掘削機本体１０内において、後方側に向かうにつれて上方に傾斜して配置される。スクリューコンベヤ１８の前端の開口部は、隔壁１３の排出口１３ａに接続されている。これにより、スクリューコンベヤ１８の内部空間は、隔壁１３の排出口１３ａを通じてチャンバ１７と連通する。スクリューコンベヤ１８内には、螺旋状の羽根を備えたスクリュー状の回転体であるスクリュー羽根１８ａが設けられている。スクリュー羽根１８ａを回転駆動させることで、チャンバ１７内に蓄えられた掘削土砂をスクリューコンベヤ１８内に取り込んで、掘削機本体１０の後方に向けて運搬し、排出することができる。

【0032】

また、掘削機本体１０の隔壁１３よりも後方側には、エレクタ装置１９が設けられる。エレクタ装置１９は、覆工部材であるセグメント２０を把持可能であり、把持したセグメント２０をトンネルＴの内壁面（坑壁）に沿って組み立てる。セグメント２０は、掘削されたトンネルＴの内壁面に沿った湾曲形状を有する環片である。エレクタ装置１９を駆動させることにより、複数のセグメント２０を周方向に沿って環状に組み立てることができる。これにより、トンネルＴの内壁面が複数のセグメント２０により覆工され、内壁面の崩落を防止できる。

【0033】

ここで、図１に加えて図２を参照して、エレクタ装置１９について、より詳細に説明する。図２は、エレクタ装置１９を示す正面図である。具体的には、図２は、エレクタ装置１９を後方から見た図である。図１および図２に示すように、エレクタ装置１９は、リングフレーム１９１と、支持ローラ１９２と、吊りビーム１９３と、ガイドロッド１９４と、昇降ジャッキ１９５と、把持部１９６とを備える。

【0034】

リングフレーム１９１は、掘削機本体１０の内周面に沿って設けられる円環状の部材である。リングフレーム１９１は、掘削機本体１０の周方向に延在する。リングフレーム１９１の中心軸は、掘削機本体１０の中心軸と同軸上に配置される。リングフレーム１９１は、当該リングフレーム１９１の中心軸を中心に回動可能に複数の支持ローラ１９２によって支持されている。支持ローラ１９２は、掘削機本体１０の内周面に掘削機本体１０の中心軸と平行に取り付けられる。支持ローラ１９２は、図２に示すように、掘削機本体１０の周方向に間隔を空けて複数配置される。図２に示すリングフレーム１９１の回動方向Ｄ３は、掘削機本体１０の周方向と一致する。リングフレーム１９１は、図示しない駆動用モータ等のアクチュエータによって回動駆動される。

【0035】

吊りビーム１９３は、リングフレーム１９１にガイドロッド１９４を介して取り付けられている。具体的には、リングフレーム１９１の後部には、後方に突出するブラケット１９１ａが設けられる。ブラケット１９１ａの先端には、径方向に昇降可能にガイドロッド１９４が取り付けられている。図２に示すように、リングフレーム１９１のうち径方向に離隔した２つの部分のそれぞれにガイドロッド１９４が設けられる。リングフレーム１９１において各ガイドロッド１９４が設置される周方向位置は、例えば、略１８０°ずれている。２つのガイドロッド１９４は、当該２つのガイドロッド１９４の離隔方向に直交する方向に延びており、当該方向に伸縮可能である。吊りビーム１９３は、２つのガイドロッド１９４の間に掛け渡されている。

【0036】

また、図１に示すように、ブラケット１９１ａのうち各ガイドロッド１９４の近傍には、昇降ジャッキ１９５が各ガイドロッド１９４の延在方向に沿って取り付けられている。昇降ジャッキ１９５の先端は、吊りビーム１９３に当接している。吊りビーム１９３は、昇降ジャッキ１９５の伸縮に伴って昇降ジャッキ１９５の伸縮方向に移動する。吊りビーム１９３の移動方向Ｄ１（つまり、昇降ジャッキ１９５の伸縮方向）は、掘削機本体１０の径方向と一致する。

【0037】

吊りビーム１９３は、２つのガイドロッド１９４の間において、リングフレーム１９１に沿って周方向に延びている。吊りビーム１９３の延在方向における中央側には、支持フレーム１９３ａが設けられる。支持フレーム１９３ａは、吊りビーム１９３における他の部分に対して掘削機本体１０の軸方向後側に突出している。支持フレーム１９３ａは、吊りビーム１９３の移動方向Ｄ１に略直交する平面上に延在する。支持フレーム１９３ａの径方向外側には、把持部１９６が取り付けられている。把持部１９６は、掘削機本体１０の軸方向に移動可能に支持フレーム１９３ａによって支持されている。図１に示す把持部１９６の移動方向Ｄ２は、掘削機本体１０の軸方向と一致する。把持部１９６の移動方向Ｄ２の移動は、図示しないジャッキ等のアクチュエータによって駆動される。

【0038】

把持部１９６は、セグメント２０を把持可能である。なお、把持部１９６によりセグメント２０が把持される仕組みの詳細については、後述する。エレクタ装置１９は、セグメント２０を把持部１９６に把持させた状態で把持部１９６を移動させることによって、セグメント２０を所望の位置に移動させることができる。具体的には、吊りビーム１９３を移動方向Ｄ１に移動させることによって、把持部１９６および把持されたセグメント２０を掘削機本体１０の径方向に移動させることができる。また、把持部１９６を移動方向Ｄ２に移動させることによって、把持部１９６および把持されたセグメント２０を掘削機本体１０の軸方向に移動させることができる。また、リングフレーム１９１を回動方向Ｄ３に回動させることによって、把持部１９６および把持されたセグメント２０を掘削機本体１０の周方向に移動させることができる。なお、把持部１９６を各方向に移動させるための機構は、図１および図２を参照して説明した例に特に限定されず、適宜設計され得る。

【0039】

以下では、セグメント２０のうち、トンネルＴの内壁面に既に覆工されている既設のセグメント２０を既設セグメント２０ａと呼ぶ。また、セグメント２０のうち、トンネルＴの内壁面に覆工される前のものであり、エレクタ装置１９により把持される対象となるセグメント２０を把持対象セグメント２０ｂと呼ぶ。

【0040】

図１および図２に示すように、既設セグメント２０ａは周方向に沿って環状に組み立てられている。把持対象セグメント２０ｂは、トンネルＴの坑口側から切羽側に搬送されて、複数の既設セグメント２０ａのうちの下側かつ切羽側に位置する既設セグメント２０ａ上に載置される。掘削機本体１０内には、図示しないセグメント搬送装置が設けられており、セグメント搬送装置によって把持対象セグメント２０ｂが搬送される。このように搬送された把持対象セグメント２０ｂが、エレクタ装置１９により把持され、既設セグメント２０ａに対して取り付けられることによって、セグメント２０が組み立てられる。

【0041】

図１に示すように、掘削機本体１０内には、複数のシールドジャッキ２１が、周方向に相互に間隔を空けて設けられている。各シールドジャッキ２１は、掘削機本体１０の内周面に沿って、掘削機本体１０の軸方向に延びるように設けられる。シールドジャッキ２１は、例えば、油圧ジャッキであるが、トンネル掘削機１の推力を発生可能であれば、他の種類のジャッキ、アクチュエータ等であってもよい。シールドジャッキ２１の後端には、伸縮可能な駆動ロッド２１ａが設けられている。駆動ロッド２１ａの先端は、既設セグメント２０ａの前端面と対向している。シールドジャッキ２１の駆動ロッド２１ａを、後方に向けて伸長し、既設セグメント２０ａを押圧することにより、掘削機本体１０に推進反力（つまり、推力）を付与することができる。すなわち、シールドジャッキ２１が既設セグメント２０ａを押圧したときに発生する推力によって、掘削機本体１０は前進可能である。

【0042】

掘削機本体１０の後端部内周と既設セグメント２０ａの外周との間には、テールブラシ２２が設けられる。テールブラシ２２は、掘削機本体１０の後端部内周に取り付けられており、既設セグメント２０ａの外周と摺接する。テールブラシ２２は、掘削機本体１０内への水、土砂または裏込材等の侵入を防止するために設けられている。

【0043】

トンネル掘削機１には、制御装置１００が設けられている。制御装置１００は、演算処理装置であるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＣＰＵが使用するプログラムや演算パラメータ等を記憶する記憶素子であるＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、および、ＣＰＵの実行において適宜変化するパラメータ等を一時記憶する記憶素子であるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等を含む。

【0044】

制御装置１００は、エレクタ装置１９の動作を制御する装置である。セグメント２０の組立作業では、作業者は、例えば、制御装置１００と接続される入力装置を使用することによって、エレクタ装置１９を操作する。なお、後述するように、制御装置１００は、エレクタ装置１９によるセグメント２０の自動組立を制御することもできる。自動組立は、作業者による入力操作によらずに、自動でセグメント２０を組み立てることである。

【0045】

セグメント２０の組立作業では、一般に、作業者は、坑口側からエレクタ装置１９を目視しながら、エレクタ装置１９を無線で操作する。ゆえに、作業者の視界がエレクタ装置１９自体によって遮られてしまうことに起因して、エレクタ装置１９の操作の難易度が高くなり、作業者の負担および作業時間が増大しやすい。

【0046】

例えば、把持対象セグメント２０ｂを把持する際に、作業者は、把持対象セグメント２０ｂの把持穴（後述する図３等の把持穴２４を参照）と、ツイストロック（後述する図３等のツイストロック１９６ａを参照）との位置関係を目視にて確認しながらエレクタ装置１９を操作する。ここで、把持穴が把持対象セグメント２０ｂの内周面より奥まっていて、覗き込まないと見えないが、エレクタ装置１９の把持部１９６が把持対象セグメント２０ｂの内周面に覆いかぶさった状態になるので、覗き込むことができず、視認性が悪い状態となるので、操作が難しくなる。また、作業者は、エレクタ装置１９に対して坑口側から対峙しているので、エレクタ装置１９よりも切羽側のシールドジャッキ２１の動作状況を把握できないため、操作に手間がかかる。また、作業者は、把持したセグメント２０（つまり、後述する把持済セグメント２０ｃ）を既設セグメント２０ａに対して組み付ける際に、把持したセグメント２０の端部を見ていると、他の部分を見渡せず操作に手間がかかる状況が発生する。これは、エレクタ装置１９の周辺が、掘削機本体１０の内部の限られた空間となっていることで、広い視野を確保する操作場所がないことに起因する。そこで、本実施形態に係るトンネル掘削機１には、エレクタ装置１９の操作性を向上させるために、図３に示す画像処理システム２が設けられている。

【0047】

図３は、エレクタ装置１９の把持部１９６の周辺を示す拡大図である。図３に示すように、画像処理システム２は、複数のカメラ２３と、画像処理装置２００とを備える。

【0048】

複数のカメラ２３は、エレクタ装置１９の把持部１９６または吊りビーム１９３に取り付けられ、セグメント２０の内周面（例えば、把持対象セグメント２０ｂを把持する際の把持対象セグメント２０ｂの内周面）を撮像する。図３の例では、複数のカメラ２３は、把持部１９６に取り付けられた複数のカメラ２３ａと、吊りビーム１９３に取り付けられた複数のカメラ２３ｂとを含む。

【0049】

カメラ２３ａは、把持部１９６の径方向外側（図３中の下側）の面の縁部近傍に取り付けられる。カメラ２３ａは、把持部１９６よりも径方向外側の範囲（例えば、図３の例では、把持部１９６の直下の範囲）を主に撮像する。カメラ２３ｂは、吊りビーム１９３の支持フレーム１９３ａの径方向外側（図３中の下側）の面の縁部近傍に取り付けられる。カメラ２３ｂは、カメラ２３ａの撮像範囲の周囲を主に撮像する。ただし、カメラ２３ａの設置数、設置位置および撮像範囲は、特に限定されない。また、カメラ２３ｂの設置数、設置位置および撮像範囲は、特に限定されない。

【0050】

画像処理装置２００は、演算処理装置であるＣＰＵ、ＣＰＵが使用するプログラムや演算パラメータ等を記憶する記憶素子であるＲＯＭ、および、ＣＰＵの実行において適宜変化するパラメータ等を一時記憶する記憶素子であるＲＡＭ等を含む。画像処理装置２００は、複数のカメラ２３により撮像された画像を画像処理する。

【0051】

画像処理装置２００は、複数のカメラ２３により撮像された複数の画像を合成することによって、エレクタ装置１９の把持部１９６の周辺が映る合成画像を生成する。画像処理装置２００により得られる合成画像は、例えば、作業者が利用する液晶ディスプレイ等の表示装置に表示される。ここで、各カメラ２３の撮像範囲は、他のカメラ２３の撮像範囲と部分的に重複している。ゆえに、画像処理装置２００は、複数のカメラ２３により撮像される画像を公知のアルゴリズムを用いて繋ぎ合わせることによって、１つのカメラ２３により撮像される画像と比較して広い範囲を映す合成画像を得ることができる。得られる合成画像は、セグメント２０を把持部１９６側から俯瞰した画像（アラウンドビュー）となる。

【0052】

以下、画像処理装置２００により得られる合成画像の説明に先立って、図３～図５を参照して、把持部１９６によりセグメント２０が把持される仕組みの詳細について説明する。

【0053】

図３に示すように、エレクタ装置１９の把持部１９６には、セグメント２０の内周面に形成されている把持穴２４と係合するツイストロック１９６ａが設けられる。把持穴２４は、本発明に係る被係合部の一例に相当する。ツイストロック１９６ａは、本発明に係る係合部の一例に相当する。図４は、セグメント２０の把持穴２４および把持部１９６のツイストロック１９６ａを示す平面図である。具体的には、図４は、セグメント２０の把持穴２４を径方向内側から見た図に対してツイストロック１９６ａを重ね合わせた図である。

【0054】

図３および図４に示すように、ツイストロック１９６ａは、把持部１９６の径方向外側（図３中の下側）に設けられる。ツイストロック１９６ａは、支持棒１９６ａａと、係止突起１９６ａｂとを有する。支持棒１９６ａａは、把持部１９６から径方向外側（図３中の下側）に突出する。係止突起１９６ａｂは、支持棒１９６ａａの先端に設けられ、支持棒１９６ａａに交差（例えば、直交）する方向に延在する。係止突起１９６ａｂは、支持棒１９６ａａの先端から両側に突出する。ツイストロック１９６ａは、略Ｔ字形状を有する。支持棒１９６ａａの横断面形状は、例えば、円形状である。係止突起１９６ａｂの横断面形状は、例えば、矩形状である。ただし、支持棒１９６ａａおよび係止突起１９６ａｂの横断面形状は、上記の例と異なっていてもよい。

【0055】

ここで、把持部１９６の他の部分に対するツイストロック１９６ａの姿勢は、変更可能となっていてもよい。例えば、ツイストロック１９６ａの姿勢は、ロール方向（つまり、トンネル掘削機１の軸方向（つまり、前後方向）の軸を中心に回動する方向）、ピッチ方向（つまり、トンネル掘削機１の周方向（図３では左右方向）の軸を中心に回動する方向）、および、ヨー方向（つまり、トンネル掘削機１の径方向（図３では上下方向）の軸を中心に回動する方向）の３方向に変更可能であってもよい。なお、この場合、上記３方向の姿勢の変更は、球面軸受および各種アクチュエータを用いることによって実現され得る。また、例えば、ツイストロック１９６ａの姿勢は、上記３方向のうちの一部の方向に変更可能であってもよい。なお、ツイストロック１９６ａの姿勢を各方向に変更するための機構は、特に限定されず、適宜設計され得る。なお、ここにおいて、ツイストロック１９６ａの姿勢は、把持対象セグメント２０ｂの把持穴２４に対するツイストロック１９６ａの姿勢調整として機能するが、ツイストロック１９６ａの係合により把持対象セグメント２０ｂを把持した後は、ツイストロック１９６ａの姿勢調整は、そのまま把持済みのセグメント２０（つまり、後述する把持済セグメント２０ｃ）の姿勢調整として機能する。以後では、セグメント把持後のツイストロック１９６ａの姿勢調整を把持済みのセグメント２０の姿勢調整と記述する。

【0056】

また、把持部１９６自体を径方向（図３中の矢印Ｄ１の方向）に移動させることによってツイストロック１９６ａを径方向Ｄ１に移動させることができるが、本実施形態においては、把持部１９６の他の部分に対してツイストロック１９６ａを径方向Ｄ１に伸縮させることによっても、ツイストロック１９６ａを径方向Ｄ１に移動させることができる。これは、把持対象セグメント２０ｂの把持において、把持部１９６全体を動かすよりもツイストロック１９６ａだけを動かした方が装置の動きがコンパクトになる点でメリットがあるからである。ツイストロック１９６ａの姿勢の変更および伸縮は、図示しないジャッキ等のアクチュエータによって実現される。

【0057】

セグメント２０の把持穴２４は、セグメント２０の内周面（例えば、内周面の中央側）に形成されている。把持穴２４の径方向に直交する断面（以下、単に断面と呼ぶ）の形状は、矩形状を有する。把持穴２４のうちセグメント２０の内周面側の部分２４ａの断面は、把持穴２４のうちセグメント２０の内部側の部分２４ｂの断面と比べて小さくなっている。図４に示すように、把持穴２４の内周面側の部分２４ａの周方向の幅ｄ１（図３、図４中の左右方向の幅）は、把持穴２４の内部側の部分２４ｂの周方向の幅ｄ２より短い。

【0058】

図４に示すように、径方向内側から見た場合、把持穴２４の内周面側の部分２４ａの周方向の幅ｄ１（図４中の左右方向の幅）は、ツイストロック１９６ａの係止突起１９６ａｂの短辺（図４中の左右方向の辺）の長さｄ４より長い。また、把持穴２４の内周面側の部分２４ａの軸方向の幅ｄ３（図４中の上下方向の幅）は、ツイストロック１９６ａの係止突起１９６ａｂの長辺（図４中の上下方向の辺）の長さｄ５より長い。

【0059】

ここで、把持穴２４の内周面側の部分２４ａの周方向の幅ｄ１は、ツイストロック１９６ａの係止突起１９６ａｂの長辺の長さｄ５より短い。ゆえに、図４のように、係止突起１９６ａｂが軸方向に延びる姿勢を取る場合、ツイストロック１９６ａを径方向外側に移動させることによって、係止突起１９６ａｂを把持穴２４内に進入させることができる。

【0060】

図４に示すように、径方向内側から見た場合、把持穴２４の内部側の部分２４ｂの軸方向の幅ｄ３は、把持穴２４の内周面側の部分２４ａの軸方向の幅ｄ３と一致している。ゆえに、把持穴２４の内部側の部分２４ｂの軸方向の幅ｄ３は、ツイストロック１９６ａの係止突起１９６ａｂの長辺の長さｄ５より長い。ここで、把持穴２４の内部側の部分２４ｂの周方向の幅ｄ２も、ツイストロック１９６ａの係止突起１９６ａｂの長辺の長さｄ５より長くなっている。

【0061】

図４には、係止突起１９６ａｂを把持穴２４の内部側の部分２４ｂまで進入させた状態で、ツイストロック１９６ａをヨー方向に略９０°回動させた場合の係止突起１９６ａｂが二点鎖線によって示されている。このように、把持穴２４の内部側の部分２４ｂで係止突起１９６ａｂを周方向に延びる姿勢にした場合、ツイストロック１９６ａを径方向内側に引き上げると、係止突起１９６ａｂが把持穴２４と係合する。それにより、セグメント２０をツイストロック１９６ａにより把持して、移動させることができる。

【0062】

図５は、エレクタ装置１９が把持対象セグメント２０ｂを把持している様子を示す図である。図５では、図４で二点鎖線によって示される状態と同様に、把持穴２４の内部側の部分２４ｂで係止突起１９６ａｂが周方向に延びる姿勢を取っている。それにより、係止突起１９６ａｂが把持穴２４と係合し、把持対象セグメント２０ｂがツイストロック１９６ａにより把持されている。この状態で、把持部１９６を移動させることによって、セグメント２０を所望の位置に移動させることができる。以下では、セグメント２０のうち、エレクタ装置１９の把持部１９６により把持されているセグメント２０を把持済セグメント２０ｃと呼ぶ。

【0063】

セグメント２０の組立作業では、把持対象セグメント２０ｂの把持、および、把持済セグメント２０ｃの既設セグメント２０ａへの組み付けが順に繰り返される。ここで、セグメント２０の組立作業において、画像処理システム２の複数のカメラ２３は、セグメント２０の内周面の特定の部分を撮像する。そして、セグメント２０の内周面の特定の部分が映る合成画像が、画像処理装置２００によって得られる。以下、図６～図８を参照して、画像処理装置２００により得られる合成画像の例である合成画像ｉｍ１、ｉｍ２、ｉｍ３について説明する。

【0064】

図６は、把持対象セグメント２０ｂの把持時に得られる合成画像ｉｍ１を示す図である。図６に示すように、合成画像ｉｍ１には、把持対象セグメント２０ｂの全体が映っている。また、合成画像ｉｍ１には、把持対象セグメント２０ｂの周辺の既設セグメント２０ａの一部、および、切羽側の既設セグメント２０ａを押圧しているシールドジャッキ２１の一部も映っている。

【0065】

合成画像ｉｍ１の中央には、把持対象セグメント２０ｂの把持穴２４が映っている。把持対象セグメント２０ｂの把持穴２４は、例えば、把持部１９６に取り付けられたカメラ２３ａによって撮像される。このように、複数のカメラ２３には、把持対象セグメント２０ｂの把持穴２４を撮像するカメラ２３ａが含まれるので、把持対象セグメント２０ｂの把持穴２４が映る合成画像ｉｍ１を得ることができる。

【0066】

作業者は、把持対象セグメント２０ｂの把持穴２４が映る合成画像ｉｍ１を目視しながら、エレクタ装置１９を操作することができる。それにより、把持対象セグメント２０ｂの把持時において、把持対象セグメント２０ｂの内周面のうち把持穴２４が形成されていない部分にツイストロック１９６ａを衝突させることなく、把持穴２４内にツイストロック１９６ａを容易に進入させることができる。

【0067】

また、合成画像ｉｍ１には、把持対象セグメント２０ｂの切羽側の縁部Ｌ１、坑口側の縁部Ｌ２、および、周方向の縁部Ｌ３、Ｌ４が映っている。把持対象セグメント２０ｂの縁部Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４は、例えば、吊りビーム１９３に取り付けられたカメラ２３ｂによって撮像される。図６に示すように、合成画像ｉｍ１には、把持対象セグメント２０ｂの内周面の全域が映っている。ただし、合成画像ｉｍ１に、把持対象セグメント２０ｂの内周面の一部のみが映っていてもよい。

【0068】

ここで、画像処理装置２００は、把持対象セグメント２０ｂの把持時に、係合部としてのツイストロック１９６ａを示す係合部オブジェクトｏｊ１を合成画像ｉｍ１に重畳してもよい。係合部オブジェクトｏｊ１は、例えば、ツイストロック１９６ａを径方向内側から見た様子を模した画像である。係合部オブジェクトｏｊ１の画像データは、例えば、画像処理装置２００の記憶素子に予め記憶されている。

【0069】

上述したように、各カメラ２３は、エレクタ装置１９に設置されている。ゆえに、画像処理装置２００は、各カメラ２３により撮像される画像内でのツイストロック１９６ａの位置および姿勢を、制御装置１００から取得されるエレクタ装置１９の各種制御量（例えば、把持部１９６を各方向に移動させるためのアクチュエータの制御量、および、ツイストロック１９６ａの姿勢を各方向に変更するためのアクチュエータの制御量）に基づいて、算出できる。よって、画像処理装置２００は、係合部オブジェクトｏｊ１の位置がツイストロック１９６ａの位置と一致し、かつ、係合部オブジェクトｏｊ１の姿勢がツイストロック１９６ａの姿勢と一致するように、係合部オブジェクトｏｊ１を合成画像ｉｍ１に重畳することができる。

【0070】

なお、画像処理装置２００は、各カメラ２３により撮像される画像を用いて、把持対象セグメント２０ｂの縁部Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４の一部または全部を画像処理により認識し、その認識結果に基づいて、係合部オブジェクトｏｊ１の合成画像ｉｍ１上における重畳位置を決定してもよい。

【0071】

これにより、作業者は、合成画像ｉｍ１を目視して、把持穴２４とツイストロック１９６ａとの位置関係を把握しながら、エレクタ装置１９を操作することができる。この際、作業者は、係合部オブジェクトｏｊ１が合成画像ｉｍ１上で把持穴２４内に納まるようにエレクタ装置１９を操作することによって、把持対象セグメント２０ｂの内周面のうち把持穴２４が形成されていない部分にツイストロック１９６ａを衝突させることなく、把持穴２４内にツイストロック１９６ａを容易に進入させることができる。

【0072】

ここで、各カメラ２３の撮像範囲には、限界があるので、作業者が所望の範囲を１つの画面で確認するためには、複数のカメラ２３により撮像された複数の画像を合成する必要性が生じる。

【0073】

例えば、吊りビーム１９３に取り付けられたカメラ２３ｂでは、把持対象セグメント２０ｂの把持時に、把持部１９６が邪魔になり把持穴２４を撮像できないことが考えられる。把持部１９６に取り付けられたカメラ２３ａは、把持部１９６中央（把持対象セグメント２０ｂの把持穴２４の直上の位置）には取り付けられず、斜め方向からの撮像になるため、手前側が撮像の死角になることから、坑口側のカメラ２３ａでは、把持穴２４のうち坑口側が死角となり撮像できず、切羽側のカメラ２３ａでは、同様の理由により、把持穴２４のうち切羽側が死角となり撮像できない場合がある。その場合、複数のカメラ２３ａにより撮像された複数の画像を合成することによって、把持穴２４全体が映る合成画像ｉｍ１を得ることができる。

【0074】

また、例えば、吊りビーム１９３に取り付けられたカメラ２３ｂにおいては把持部１９６が邪魔となる場合があり、坑口側のカメラ２３ｂでは、把持対象セグメント２０ｂの端部のうち切羽側を撮像できなく、切羽側のカメラ２３ｂでは、把持対象セグメント２０ｂの端部のうち坑口側を撮像できない場合がある。その場合、複数のカメラ２３ｂにより撮像された複数の画像を合成することによって、把持対象セグメント２０ｂの端部全体が映る合成画像ｉｍ１を得ることができる。

【0075】

上記のように、把持対象セグメント２０ｂの把持時に、複数のカメラ２３により撮像された複数の画像から合成画像ｉｍ１を得ることによって、作業者は、把持穴２４を含む把持対象セグメント２０ｂ全体およびその周囲を１つの画面で確認することができる。ゆえに、把持対象セグメント２０ｂの把持時に、従来には死角になっていた部分を見えるようにし、かつ、各部分を１つの画面により一括で確認できるので、エレクタ装置１９の操作性を向上させる（例えば、操作を容易化し、操作の確実性を向上させる）ことができる。

【0076】

なお、画像処理装置２００は、エレクタ装置１９の各種制御量（例えば、把持部１９６を各方向に移動させるためのアクチュエータの制御量、および、ツイストロック１９６ａの姿勢を各方向に変更するためのアクチュエータの制御量）に基づいて、複数のカメラ２３により撮像された複数の画像を合成することが好ましい。それにより、複数の画像を精度良く合成することができる。なお、画像の合成の方法としては、公知の画像処理方法が適宜用いられ得る。

【0077】

ここにおいて、複数のカメラ２３は把持部１９６または吊りビーム１９３に取り付けられており、吊りビーム１９３は伸縮方向（Ｄ１方向）に移動する。そして、この伸縮方向の移動に伴い、複数のカメラ２３の撮像している把持対象セグメント２０ｂや既設セグメント２０ａとの相対距離が変化するため、撮像領域が変化する。ここにおいて、画面の合成方法としては、公知の画像処理方法の適用で問題ないが、伸縮方向の移動状態を考慮して画像の重ね合わせ方法を補正する必要がある。具体的には、この伸縮方向の移動状態の変化で、撮像範囲が変化したり、撮像範囲の変化に伴い合成処理をする場合の重複領域の範囲が変化したり、撮像対象との相対距離の変化に伴いカメラ２３と撮像対象の撮像角（つまり、カメラ２３を基準とする撮像対象の方向を示す角度）が変化するような事象など、画像の合成において、とくにこれらの変化を考慮した処理が必要になる状況が発生する。よって、適切な合成画像を得るためには、伸縮方向の移動状態を考慮して画像の重ね合わせ方法を補正することが好ましい。具体的には、伸縮方向の移動状態を合成画像作成の１つのパラメータとして取り込んで、画像作成の制御（作成アルゴリズム）を行うこととすればよい。

【0078】

図７は、把持済セグメント２０ｃの組み付け時に得られる合成画像ｉｍ２を示す図である。合成画像ｉｍ２は、把持済セグメント２０ｃを組付位置の近傍に移動させた状態で得られる画像である。組付位置は、把持済セグメント２０ｃの組み付けが完了する際の位置である。図７に示すように、合成画像ｉｍ２には、把持済セグメント２０ｃの全体が映っている。また、合成画像ｉｍ２には、把持済セグメント２０ｃの周辺の既設セグメント２０ａの一部、および、シールドジャッキ２１の一部も映っている。把持済セグメント２０ｃの組付位置の近傍では、一部のシールドジャッキ２１が引き戻され、シールドジャッキ２１による既設セグメント２０ａの押圧（押付け）が解除されている。

【0079】

合成画像ｉｍ２には、既設セグメント２０ａの切羽側において露出された縁部Ｌ５、Ｌ６（以下、単に既設セグメント２０ａの切羽側の縁部Ｌ５、Ｌ６とも呼ぶ）が映っている。既設セグメント２０ａの切羽側において露出された縁部Ｌ５、Ｌ６は、トンネルＴの内壁面に既に組み立てられている複数の既設セグメント２０ａの集合体のうちの切羽側の縁部である。縁部Ｌ５は周方向に延びており、縁部Ｌ６は軸方向に延びている。既設セグメント２０ａの切羽側において露出された縁部Ｌ５、Ｌ６は、例えば、吊りビーム１９３に取り付けられたカメラ２３ｂによって撮像される。このように、複数のカメラ２３には、既設セグメント２０ａの切羽側において露出された縁部Ｌ５、Ｌ６を撮像するカメラ２３ｂが含まれるので、既設セグメント２０ａの切羽側において露出された縁部Ｌ５、Ｌ６が映る合成画像ｉｍ２を得ることができる。

【0080】

作業者は、既設セグメント２０ａの切羽側において露出された縁部Ｌ５、Ｌ６が映る合成画像ｉｍ２を目視し、シールドジャッキ２１の引き戻し状況（具体的には、把持済セグメント２０ｃの組付位置の近傍のシールドジャッキ２１が引き戻されているか否かの状況）を確認しながら、エレクタ装置１９を操作することができる。具体的には、掘削機下部で把持対象セグメント２０ｂを把持部１９６に把持させた後、旋回動作にて旋回位置として図７に示す組立位置近傍まで移動させ、その後、伸縮の伸び動作にてＤ１の外方向に把持済セグメント２０ｃを伸縮方向として組立位置近傍まで移動させる。この伸縮方向の伸び動作を行うにあたっては、当該把持済セグメント２０ｃの組立位置近傍に配置されているシールドジャッキ２１が引き戻されていなければ干渉が発生することになるので、作業者は、このシールドジャッキ２１の引き戻し状況を確認した上で組み付ける操作を行うこととなる。それにより、把持済セグメント２０ｃの組み付け時において、既設セグメント２０ａの切羽側の端部（例えば、縁部Ｌ５、Ｌ６）に把持済セグメント２０ｃの坑口側の端部（例えば、縁部Ｌ８）、または、周方向の端部（例えば、縁部Ｌ１０）を衝突させることなく、既設セグメント２０ａに把持済セグメント２０ｃを容易に組み付けることができる。

【0081】

また、合成画像ｉｍ２には、把持済セグメント２０ｃの切羽側の縁部Ｌ７が映っている。把持済セグメント２０ｃの切羽側の縁部Ｌ７は、例えば、吊りビーム１９３に取り付けられたカメラ２３ｂによって撮像される。このように、複数のカメラ２３には、把持済セグメント２０ｃの切羽側の縁部Ｌ７を撮像するカメラ２３ｂが含まれるので、把持済セグメント２０ｃの切羽側の縁部Ｌ７が映る合成画像ｉｍ２を得ることができる。それにより、シールドジャッキ２１の引き戻し状況をより適切に確認することができるので、既設セグメント２０ａに把持済セグメント２０ｃを容易に組み付けることができる。

【0082】

また、合成画像ｉｍ２には、把持済セグメント２０ｃの坑口側の縁部Ｌ８が映っている。把持済セグメント２０ｃの坑口側の縁部Ｌ８は、例えば、吊りビーム１９３に取り付けられたカメラ２３ｂによって撮像される。このように、複数のカメラ２３には、把持済セグメント２０ｃの坑口側の縁部Ｌ８を撮像するカメラ２３ｂが含まれるので、把持済セグメント２０ｃの坑口側の縁部Ｌ８が映る合成画像ｉｍ２を得ることができる。

【0083】

作業者は、把持済セグメント２０ｃの坑口側の縁部Ｌ８が映る合成画像ｉｍ２を目視し、把持済セグメント２０ｃの坑口側の縁部Ｌ８と既設セグメント２０ａとの位置関係を確認しながら、エレクタ装置１９を操作することができる。それにより、把持済セグメント２０ｃの組み付け時において、把持済セグメント２０ｃの坑口側の縁部Ｌ８と既設セグメント２０ａとの位置合わせを容易に行うことができるので、既設セグメント２０ａに把持済セグメント２０ｃを容易に組み付けることができる。

【0084】

また、合成画像ｉｍ２には、把持済セグメント２０ｃの周方向の縁部Ｌ９、Ｌ１０が映っている。把持済セグメント２０ｃの周方向の縁部Ｌ９、Ｌ１０は、例えば、吊りビーム１９３に取り付けられたカメラ２３ｂによって撮像される。このように、複数のカメラ２３には、把持済セグメント２０ｃの周方向の縁部Ｌ９、Ｌ１０を撮像するカメラ２３ｂが含まれるので、把持済セグメント２０ｃの周方向の縁部Ｌ９、Ｌ１０が映る合成画像ｉｍ２を得ることができる。

【0085】

縁部Ｌ９、Ｌ１０のうちの縁部Ｌ１０が、既設セグメント２０ａ（図７中では、把持済セグメント２０ｃの右側の既設セグメント２０ａ）に組み付けられる。ゆえに、把持済セグメント２０ｃの組み付けを容易化する観点では、特に、合成画像ｉｍ２に、把持済セグメント２０ｃの縁部Ｌ１０が映っていることが好ましい。

【0086】

作業者は、把持済セグメント２０ｃの周方向の縁部Ｌ１０が映る合成画像ｉｍ２を目視し、把持済セグメント２０ｃの周方向の縁部Ｌ１０と既設セグメント２０ａ（具体的には、縁部Ｌ６）との位置関係を確認しながら、エレクタ装置１９を操作することができる。それにより、把持済セグメント２０ｃの組み付け時において、把持済セグメント２０ｃの周方向の縁部Ｌ１０と既設セグメント２０ａ（具体的には、縁部Ｌ６）との位置合わせを容易に行うことができるので、既設セグメント２０ａに把持済セグメント２０ｃを容易に組み付けることができる。

【0087】

上述したように、各カメラ２３の撮像範囲には、限界があるので、作業者が所望の範囲を１つの画面で確認するためには、複数のカメラ２３により撮像された複数の画像を合成する必要性が生じる。例えば、吊りビーム１９３に取り付けられたカメラ２３ｂのうち、坑口側のカメラ２３ｂでは、把持済セグメント２０ｃのうち切羽側を撮像できなく、切羽側のカメラ２３ｂでは、把持済セグメント２０ｃのうち坑口側を撮像できない場合がある。その場合、複数のカメラ２３ｂにより撮像された複数の画像を合成することによって、把持済セグメント２０ｃ全体が映る合成画像ｉｍ２を得ることができる。

【0088】

上記のように、把持済セグメント２０ｃの組み付け時に、複数のカメラ２３により撮像された複数の画像から合成画像ｉｍ２を得ることによって、作業者は、把持済セグメント２０ｃ全体およびその周囲を１つの画面で確認することができる。ゆえに、把持済セグメント２０ｃの組み付け時に、従来では作業者が操作をする際に死角になっていた部分を見えるようにし、かつ、各部分を１つの画面により一括で確認できるので、エレクタ装置１９の操作性を向上させる（例えば、操作を容易化し、操作の確実性を向上させる）ことができる。

【0089】

上記のように、合成画像ｉｍ２には、把持済セグメント２０ｃの全ての縁部Ｌ７、Ｌ８、Ｌ９、Ｌ１０が映っている。つまり、合成画像ｉｍ２には、把持済セグメント２０ｃの縁部が全域にわたって映っている。ただし、合成画像ｉｍ２に、把持済セグメント２０ｃの縁部の一部のみ（例えば、縁部Ｌ７、Ｌ８、Ｌ９、Ｌ１０のうちの一部の縁部のみ）が映っていてもよい。

【0090】

把持対象セグメント２０ｂの把持時に得られる合成画像（例えば、図６に示す合成画像ｉｍ１）と、把持済セグメント２０ｃの組み付け時に得られる合成画像（例えば、図７に示す合成画像ｉｍ２）とでは、使用されるカメラ２３が異なることが考えられる。ゆえに、把持時と組み付け時とで、複数のカメラ２３のうちのいずれのカメラ２３を使用するかを切り替えてもよい。また、使用するカメラ２３が異なる複数の合成画像を常時表示させておき、把持時と組み付け時などで、状況に応じて表示する画像を選択式などで作業者が適宜切り替え可能としたり、また、微調整作業などのために拡大表示を可能としたりするなど、合成画像の表示は作業に応じて柔軟な対応を行えるものとしてもよい。

【0091】

図８は、把持済セグメント２０ｃの組み付けが完了した後に得られる合成画像ｉｍ３を示す図である。図８に示すように、合成画像ｉｍ３には、把持済セグメント２０ｃの組み付けが完了し、把持済セグメント２０ｃが組み付け位置に配置されている様子が映っている。把持済セグメント２０ｃの組み付けの完了後には、把持済セグメント２０ｃの坑口側の縁部Ｌ８が既設セグメント２０ａの切羽側において露出された縁部Ｌ５と接し、把持済セグメント２０ｃの周方向の縁部Ｌ１０が既設セグメント２０ａの切羽側において露出された縁部Ｌ６と接した状態となる。なお、把持済セグメント２０ｃの組み付けでは、リング間継手やピース間継手と呼ばれる接続用部材を用いて、把持済セグメント２０ｃが既設セグメント２０ａに組み付けられる。

【0092】

把持済セグメント２０ｃの組み付けが完了した後においても、複数のカメラ２３により撮像された複数の画像から合成画像ｉｍ３を得ることによって、把持済セグメント２０ｃ全体およびその周囲を１つの画面で確認するメリットがある。例えば、セグメント２０間の位置関係やセグメント組み付け後のシールドジャッキ２１の再押し付け状況を確認することによって、把持済セグメント２０ｃの組み付けが問題なく完了したか否かを確認することができる。ゆえに、把持済セグメント２０ｃの組み付けが完了した後においても、従来には死角になっていた部分を見えるようにし、かつ、各部分を１つの画面により一括で確認できるので、エレクタ装置１９の操作性を向上させる（例えば、操作を容易化し、操作の確実性を向上させる）ことができる。

【0093】

上記で説明した例では、複数のカメラ２３は、把持対象セグメント２０ｂの把持時における把持対象セグメント２０ｂの内周面と、把持済セグメント２０ｃの組み付け時における既設セグメント２０ａの内周面と、把持済セグメント２０ｃの組み付け時における把持済セグメント２０ｃの内周面とを撮像する。ただし、複数のカメラ２３は、把持対象セグメント２０ｂの把持時における把持対象セグメント２０ｂの内周面と、把持済セグメント２０ｃの組み付け時における既設セグメント２０ａの内周面と、把持済セグメント２０ｃの組み付け時における把持済セグメント２０ｃの内周面とのうちの少なくとも１つを撮像すればよい。

【0094】

本実施形態では、画像処理装置２００は、複数のカメラ２３により撮像された複数の画像を合成することによって、エレクタ装置１９の把持部１９６の周辺が映る合成画像を生成する。上述したように、画像処理装置２００により得られる合成画像には、作業者が直接的に目視することが困難な把持部１９６の周辺が映っている。さらに、得られる合成画像には、把持部１９６の周辺の各部分が一括で映っている。ゆえに、作業者は、このような合成画像を目視することによって、従来では作業者が操作をする際に死角になっていた部分を確認し、かつ、各部分を１つの画面により一括で確認できる。よって、作業者は、エレクタ装置１９の把持部１９６の周辺を死角なく確認しながら、エレクタ装置１９を操作することができる。したがって、エレクタ装置１９の操作性を向上させることができる。それにより、エレクタ装置１９の操作の難易度を低下させ、作業者の負担および作業時間を低減することができる。

【0095】

なお、カメラ２３の撮像範囲内にレーザーマーカーを照射する照射装置がエレクタ装置１９に設けられる場合、制御装置１００は、照射装置によって、カメラ２３の撮像範囲内にレーザーマーカーを照射させることが好ましい。例えば、把持済セグメント２０ｃの組み付け時に、把持済セグメント２０ｃと、その把持済セグメント２０ｃが組付けられる既設セグメント２０ａとに跨ってレーザーマーカーを照射することによって、作業者は、把持済セグメント２０ｃと既設セグメント２０ａとの位置合わせの操作を容易、かつ、確実に行うことができる。例えば、直線線分を照射するレーザーマーカーを使用し、把持済セグメント２０ｃと既設セグメント２０ａとに跨って直線線分のレーザーマーカーを照射すると、両者の位置のずれ状況に応じた折れ曲がりのある折れ線となって表示（照射）されるので、作業者は、両者の位置ずれ状況を画面上でより容易に把握でき、操作性の向上に結び付けられる点でメリットがある。

【0096】

上記では、図７を参照して、把持済セグメント２０ｃの組み付け時に得られる合成画像の例として合成画像ｉｍ２について説明した。ただし、把持済セグメント２０ｃの組み付け時に得られる合成画像は、上記の例に限定されない。例えば、画像処理装置２００は、把持済セグメント２０ｃの組み付け時に、上記で言及していない各種オブジェクトを合成画像に重畳してもよい。以下、図９～図１１を参照して、把持済セグメント２０ｃの組み付け時に得られる第１の変形例における合成画像ｉｍ４、第２の変形例における合成画像ｉｍ５、および、第３の変形例における合成画像ｉｍ６について説明する。

【0097】

図９は、把持済セグメント２０ｃの組み付け時に得られる第１の変形例における合成画像ｉｍ４を示す図である。第１の変形例は、把持済セグメント２０ｃの縁部Ｌ７、Ｌ８、Ｌ９、Ｌ１０がカメラ２３により撮像されない場合の例である。図９に示すように、第１の変形例では、画像処理装置２００は、把持済セグメント２０ｃの組み付け時に、把持済セグメント２０ｃを示す把持済セグメントオブジェクトｏｊ２を合成画像ｉｍ４に重畳する。

【0098】

把持済セグメントオブジェクトｏｊ２は、例えば、把持済セグメント２０ｃを径方向内側から見た様子を模した画像である。把持済セグメントオブジェクトｏｊ２の画像データは、例えば、画像処理装置２００の記憶素子に予め記憶されている。

【0099】

上述したように、各カメラ２３は、エレクタ装置１９に設置されている。ゆえに、画像処理装置２００は、各カメラ２３により撮像される画像内での把持済セグメント２０ｃの位置および姿勢を、制御装置１００から取得されるエレクタ装置１９の各種制御量（例えば、把持部１９６を各方向に移動させるためのアクチュエータの制御量、および、ツイストロック１９６ａおよび把持済セグメント２０ｃの姿勢を各方向に変更するためのアクチュエータの制御量）に基づいて、算出できる。よって、画像処理装置２００は、把持済セグメントオブジェクトｏｊ２の位置が把持済セグメント２０ｃの位置と一致し、かつ、把持済セグメントオブジェクトｏｊ２の姿勢が把持済セグメント２０ｃの姿勢と一致するように、把持済セグメントオブジェクトｏｊ２を合成画像ｉｍ４に重畳することができる。

【0100】

作業者は、把持済セグメントオブジェクトｏｊ２が重畳された合成画像ｉｍ４を目視し、把持済セグメント２０ｃの位置を確認しながら、エレクタ装置１９を操作することができる。それにより、把持済セグメント２０ｃの組み付け時において、把持済セグメント２０ｃと既設セグメント２０ａとの位置合わせを容易に行うことができるので、既設セグメント２０ａに把持済セグメント２０ｃを容易に組み付けることができる。

【0101】

図１０は、把持済セグメント２０ｃの組み付け時に得られる第２の変形例における合成画像ｉｍ５を示す図である。図１０に示すように、第２の変形例では、画像処理装置２００は、把持済セグメント２０ｃの組み付け時に、把持済セグメント２０ｃの縁部Ｌ７、Ｌ８、Ｌ９、Ｌ１０を示す縁部オブジェクトｏｊ３、および、既設セグメント２０ａの縁部Ｌ５、Ｌ６を示す縁部オブジェクトｏｊ４を合成画像ｉｍ５に重畳する。

【0102】

縁部オブジェクトｏｊ３は、把持済セグメント２０ｃの縁部Ｌ７、Ｌ８、Ｌ９、Ｌ１０を強調表示するオブジェクトであり、例えば、透過性を有する枠状のオブジェクトである。縁部オブジェクトｏｊ４は、既設セグメント２０ａの縁部Ｌ５、Ｌ６を強調表示するオブジェクトであり、例えば、透過性を有する線状のオブジェクトである。縁部オブジェクトｏｊ３、ｏｊ４の画像データは、例えば、画像処理装置２００の記憶素子に予め記憶されている。

【0103】

上述したように、各カメラ２３は、エレクタ装置１９に設置されている。ゆえに、画像処理装置２００は、各カメラ２３により撮像される画像内での把持済セグメント２０ｃの位置および姿勢と、既設セグメント２０ａの位置および姿勢とを、制御装置１００から取得されるエレクタ装置１９の各種制御量（例えば、把持部１９６を各方向に移動させるためのアクチュエータの制御量、および、ツイストロック１９６ａの姿勢を各方向に変更するためのアクチュエータの制御量）に基づいて、算出できる。よって、画像処理装置２００は、合成画像ｉｍ５上で、縁部オブジェクトｏｊ３を把持済セグメント２０ｃの縁部Ｌ７、Ｌ８、Ｌ９、Ｌ１０に重畳し、縁部オブジェクトｏｊ４を既設セグメント２０ａの縁部Ｌ５、Ｌ６に重畳することができる。

【0104】

なお、画像処理装置２００は、各カメラ２３により撮像される画像を用いて、把持済セグメント２０ｃの縁部Ｌ７、Ｌ８、Ｌ９、Ｌ１０の一部または全部を画像処理により認識し、その認識結果に基づいて、縁部オブジェクトｏｊ３の合成画像ｉｍ５上における重畳位置を決定してもよい。また、画像処理装置２００は、各カメラ２３により撮像される画像を用いて、既設セグメント２０ａの縁部Ｌ５、Ｌ６の一部または全部を画像処理により認識し、その認識結果に基づいて、縁部オブジェクトｏｊ４の合成画像ｉｍ５上における重畳位置を決定してもよい。

【0105】

作業者は、縁部オブジェクトｏｊ３、ｏｊ４が重畳された合成画像ｉｍ５を目視し、把持済セグメント２０ｃの縁部Ｌ７、Ｌ８、Ｌ９、Ｌ１０と既設セグメント２０ａの縁部Ｌ５、Ｌ６との位置関係を確認しながら、エレクタ装置１９を操作することができる。この際、縁部オブジェクトｏｊ３、ｏｊ４は、把持済セグメント２０ｃと既設セグメント２０ａを明確に見分け、それらの位置関係を明確に把握するための印として機能する。例えば、把持済セグメント２０ｃと既設セグメント２０ａとは同色系であるため、光の当たり具合によっては、作業者が把持済セグメント２０ｃと既設セグメント２０ａとの境界を画面上で区別しにくい場合がある。このような場合に、作業者は、縁部オブジェクトｏｊ３、ｏｊ４を目印にして、把持済セグメント２０ｃと既設セグメント２０ａとの境界を把握することができる。それにより、把持済セグメント２０ｃの組み付け時において、把持済セグメント２０ｃと既設セグメント２０ａとの位置合わせを容易に行うことができるので、既設セグメント２０ａに把持済セグメント２０ｃを容易に組み付けることができる。なお、合成画像ｉｍ５には、縁部オブジェクトｏｊ３と縁部オブジェクトｏｊ４の一方のみが重畳されてもよい。合成画像ｉｍ５に、縁部オブジェクトｏｊ３、および、縁部オブジェクトｏｊ４の少なくとも一方が重畳されれば、上記のように組み付け作業が容易化される。

【0106】

図１１は、把持済セグメント２０ｃの組み付け時に得られる第３の変形例における合成画像ｉｍ６を示す図である。図１１に示すように、第３の変形例では、画像処理装置２００は、把持済セグメント２０ｃの組み付け時に、把持済セグメント２０ｃと既設セグメント２０ａとの位置関係を示す位置関係オブジェクトｏｊ５、ｏｊ６、ｏｊ７、ｏｊ８を合成画像ｉｍ６に重畳する。

【0107】

位置関係オブジェクトｏｊ５、ｏｊ６は、把持済セグメント２０ｃの現在位置から設置位置までの方向を示す矢印である。図１１の例では、把持済セグメント２０ｃの坑口側の縁部Ｌ８が既設セグメント２０ａの切羽側において露出された縁部Ｌ５と離隔しているので、図１１中で下向きの矢印である位置関係オブジェクトｏｊ５が合成画像ｉｍ６に重畳されている。また、把持済セグメント２０ｃの周方向の縁部Ｌ１０が既設セグメント２０ａの切羽側において露出された縁部Ｌ６と離隔しているので、図１１中で右向きの矢印である位置関係オブジェクトｏｊ６が合成画像ｉｍ６に重畳されている。

【0108】

位置関係オブジェクトｏｊ７、ｏｊ８は、把持済セグメント２０ｃの現在位置から設置位置までの距離を示す文字である。位置関係オブジェクトｏｊ７は、位置関係オブジェクトｏｊ５の近傍に重畳され、把持済セグメント２０ｃの坑口側の縁部Ｌ８と既設セグメント２０ａの切羽側の縁部Ｌ５との距離を示す。位置関係オブジェクトｏｊ８は、位置関係オブジェクトｏｊ６の近傍に重畳され、把持済セグメント２０ｃの周方向の縁部Ｌ１０と既設セグメント２０ａの切羽側の縁部Ｌ６との距離を示す。

【0109】

位置関係オブジェクトｏｊ５、ｏｊ６、ｏｊ７、ｏｊ８の画像データは、例えば、画像処理装置２００の記憶素子に予め記憶されている。画像処理装置２００は、把持済セグメント２０ｃの位置および姿勢を、制御装置１００から取得されるエレクタ装置１９の各種制御量（例えば、把持部１９６を各方向に移動させるためのアクチュエータの制御量、および、ツイストロック１９６ａおよび把持済セグメント２０ｃの姿勢を各方向に変更するためのアクチュエータの制御量）に基づいて、算出できる。よって、画像処理装置２００は、把持済セグメント２０ｃと既設セグメント２０ａとの位置関係を適切に示す位置関係オブジェクトｏｊ５、ｏｊ６、ｏｊ７、ｏｊ８を合成画像ｉｍ６に重畳することができる。なお、画像処理装置２００は、合成画像ｉｍ６を用いて、把持済セグメント２０ｃおよび既設セグメント２０ａを画像処理により認識し、その認識結果に基づいて、把持済セグメント２０ｃと既設セグメント２０ａとの位置関係を算出してもよい。

【0110】

作業者は、位置関係オブジェクトｏｊ５、ｏｊ６、ｏｊ７、ｏｊ８が重畳された合成画像ｉｍ６を目視し、把持済セグメント２０ｃと既設セグメント２０ａとの位置関係を確認しながら、エレクタ装置１９を操作することができる。ここで、画像は二次元的な情報であり、作業者は、表示された画像ではセグメント２０間の距離感を把握しにくい。ゆえに、作業者は、位置関係オブジェクトｏｊ５、ｏｊ６、ｏｊ７、ｏｊ８を確認することによって、セグメント２０間の距離を感覚的ではなく、具体的に把握することができる。それにより、把持済セグメント２０ｃの組み付け時において、把持済セグメント２０ｃと既設セグメント２０ａとの位置合わせを容易に行うことができるので、既設セグメント２０ａに把持済セグメント２０ｃを容易に組み付けることができる。

【0111】

図１１の例では、位置関係オブジェクトｏｊ５、ｏｊ６、ｏｊ７、ｏｊ８が把持穴２４の近傍に重畳されている。ただし、位置関係オブジェクトｏｊ５、ｏｊ６、ｏｊ７、ｏｊ８の合成画像ｉｍ６上での表示位置は、図１１の例に限定されない。また、合成画像ｉｍ６上に重畳される位置関係オブジェクトは、上記の位置関係オブジェクトｏｊ５、ｏｊ６、ｏｊ７、ｏｊ８に限定されない。例えば、上記では、位置関係オブジェクトとして、周方向および軸方向についての位置関係を示すオブジェクトを説明したが、位置関係オブジェクトは、これら以外の他の方向（例えば、径方向、ロール方向、ピッチ方向またはヨー方向）についての位置関係を示してもよい。また、例えば、位置関係オブジェクトとして、表形式のオブジェクトが用いられてもよい。

【0112】

上述したことをもとにすれば、本実施形態に係るトンネル掘削機１では、制御装置１００（図１参照）は、エレクタ装置１９によるセグメント２０の自動組立を制御することも可能となる。ここにおいて、制御装置１００は、セグメント２０の自動組立において、画像処理装置２００により得られる合成画像に基づいてエレクタ装置１９の動作を制御する。具体的には、エレクタ装置１９の各種制御量に加えて、合成画像から取得される情報（例えば、把持部１９６の周囲における部材間の位置関係、または、把持部１９６の周囲のシールドジャッキ２１の引き戻し状況等の各種状況）に基づいてエレクタ装置１９の制御を行うことで、セグメント２０の自動組立を行うことができる。例えば、合成画像から取得される情報で、対象セグメント（把持対象セグメント２０ｂ、把持済セグメント２０ｃ）と周囲の状況（目標とする位置に対するズレ量を含む）を把握できるので、これに対して、エレクタ装置１９の各種制御量を制御装置１００から、この把握した状況に基づいて制御装置にて作成した指令で動かすことにより、目的とする各動作を達成することができる。また、例えば、制御装置１００は、想定外の異物が合成画像に映っている場合に、エレクタ装置１９の動作の停止、または、制御量の変更を行うこともできる。

【0113】

図１２は、制御装置１００が行うセグメント２０の自動組立に関する処理の流れの一例を示すフローチャートである。図１２に示す処理フローは、例えば、予め設定された時間間隔で繰り返し行われる。

【0114】

図１２に示す処理フローが開始されると、ステップＳ１０１において、制御装置１００は、把持対象セグメント２０ｂの近傍にエレクタ装置１９の把持部１９６を移動させる。ステップＳ１０１では、制御装置１００は、エレクタ装置１９の把持部１９６を、制御装置１００に予め設定されている所定の把持位置まで移動させる。それにより、エレクタ装置１９の把持部１９６が、把持対象セグメント２０ｂの近傍におおまかに位置決めされる。

【0115】

ステップＳ１０１の次に、ステップＳ１０２において、制御装置１００は、把持対象セグメント２０ｂをエレクタ装置１９の把持部１９６に把持させる。ステップＳ１０２では、制御装置１００は、把持対象セグメント２０ｂの把持時に画像処理装置２００により得られる合成画像（例えば、図６に示す合成画像ｉｍ１）に基づいて、エレクタ装置１９の動作を制御する。例えば、制御装置１００は、合成画像ｉｍ１に基づいて、把持部１９６と把持穴２４との位置関係を導出する。そして、制御装置１００は、導出した把持部１９６と把持穴２４との位置関係を監視しながら、把持部１９６を移動させ、ツイストロック１９６ａと把持穴２４を位置合わせした後に、ツイストロック１９６ａの動作を制御する。それにより、ツイストロック１９６ａを把持穴２４に係止させ、把持対象セグメント２０ｂを把持部１９６に把持させることができる。

【0116】

ステップＳ１０２の次に、ステップＳ１０３において、制御装置１００は、把持済セグメント２０ｃの組付位置の近傍に把持済セグメント２０ｃを移動させる。ステップＳ１０３では、制御装置１００は、把持済セグメント２０ｃを把持している把持部１９６を、制御装置１００に予め記憶されている組付位置まで移動させる。それにより、把持済セグメント２０ｃが組付位置の近傍におおまかに位置決めされる。なお、ステップＳ１０３では、具体的には、把持部１９６の各方向への移動と、ツイストロック１９６ａおよび把持済セグメント２０ｃの各方向の姿勢調整が行われる。

【0117】

ステップＳ１０３の次に、ステップＳ１０４において、制御装置１００は、把持済セグメント２０ｃを既設セグメント２０ａに組み付ける。ステップＳ１０４では、制御装置１００は、把持済セグメント２０ｃの組み付け時に画像処理装置２００により得られる合成画像（例えば、図７に示す合成画像ｉｍ２）に基づいて、エレクタ装置１９の動作を制御する。例えば、制御装置１００は、合成画像ｉｍ２に基づいて、把持済セグメント２０ｃと既設セグメント２０ａとの位置関係を導出する。そして、制御装置１００は、導出した把持済セグメント２０ｃと既設セグメント２０ａとの位置関係を監視しながら、把持部１９６を移動させる。それにより、把持済セグメント２０ｃを組付位置まで移動させ、把持済セグメント２０ｃを既設セグメント２０ａに組み付けることができる。

【0118】

ステップＳ１０４の次に、ステップＳ１０５において、制御装置１００は、エレクタ装置１９の把持部１９６による把持済セグメント２０ｃの把持を解除し、図１２に示される制御フローは終了する。その後、図１２に示される制御フローが再度実行され、次の把持対象セグメント２０ｂの組立が繰り返される。

【0119】

上記のように、制御装置１００は、セグメント２０の自動組立において、画像処理装置２００により得られる合成画像に基づいてエレクタ装置１９の動作を制御する。それにより、エレクタ装置１９の把持部１９６の周囲における部材間の位置関係（例えば、把持部１９６と把持穴２４との位置関係、または、把持済セグメント２０ｃと既設セグメント２０ａとの位置関係）に基づいて、セグメント２０の自動組立を行うことができる。さらに、エレクタ装置１９の把持部１９６の周囲の状況（例えば、シールドジャッキ２１の引き戻し状況）に基づいて、セグメント２０の自動組立を行うことができる。ゆえに、セグメント２０の自動組立を適切に実現することができる。

【0120】

以上、添付図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されないことは勿論であり、特許請求の範囲に記載された範疇における各種の変更例または修正例についても、本発明の技術的範囲に属することは言うまでもない。

【0121】

例えば、上記では、土圧式（泥土圧式を含む。）のトンネル掘削機１を説明したが、本発明に係るトンネル掘削機は、泥水式であってもよい。

【0122】

また、例えば、上記では、図面を参照して、トンネル掘削機１の各構成要素を説明したが、図面における各構成要素の寸法および位置関係はあくまでも例示に過ぎないので、トンネル掘削機１の各構成要素の寸法および位置関係は図面に示す例に限定されない。また、図面に例示されたトンネル掘削機１に対して構成要素が適宜追加、削除または変更されてもよい。

【0123】

また、例えば、上記では、図面を参照して、エレクタ装置１９の各構成要素を説明したが、図面における各構成要素の寸法および位置関係はあくまでも例示に過ぎないので、エレクタ装置１９の各構成要素の寸法および位置関係は図面に示す例に限定されない。また、図面に例示されたエレクタ装置１９に対して構成要素が適宜追加、削除または変更されてもよい。

【符号の説明】

【0124】

１ トンネル掘削機
２ 画像処理システム
１９ エレクタ装置
２０ セグメント
２０ａ 既設セグメント
２０ｂ 把持対象セグメント
２０ｃ 把持済セグメント
２３、２３ａ、２３ｂ カメラ
２４ 把持穴（被係合部）
１００ 制御装置
１９１ リングフレーム
１９１ａ ブラケット
１９２ 支持ローラ
１９３ 吊りビーム
１９３ａ 支持フレーム
１９４ ガイドロッド
１９５ 昇降ジャッキ
１９６ 把持部
１９６ａ ツイストロック（係合部）
１９６ａａ 支持棒
１９６ａｂ 係止突起
２００ 画像処理装置
ｉｍ１、ｉｍ２、ｉｍ３、ｉｍ４、ｉｍ５、ｉｍ６ 合成画像
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６、Ｌ７、Ｌ８、Ｌ９、Ｌ１０ 縁部
ｏｊ１ 係合部オブジェクト
ｏｊ２ 把持済セグメントオブジェクト
ｏｊ３、ｏｊ４ 縁部オブジェクト
ｏｊ５、ｏｊ６、ｏｊ７、ｏｊ８ 位置関係オブジェクト

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】