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(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】P2024057715
(43)【公開日】2024-04-25
(54)【発明の名称】トンネル掘削機の位置姿勢測定装置
(51)【国際特許分類】
E21D 9/093 20060101AFI20240418BHJP
G01C 15/00 20060101ALI20240418BHJP
G01C 11/02 20060101ALI20240418BHJP
【ＦＩ】
E21D9/093 B
G01C15/00 104A
G01C15/00 104D
G01C11/02
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022164559
(22)【出願日】2022-10-13
(71)【出願人】
【識別番号】000166432
【氏名又は名称】戸田建設株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】514018238
【氏名又は名称】株式会社きんそく
(74)【代理人】
【識別番号】110001151
【氏名又は名称】あいわ弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】市川 政美
(72)【発明者】
【氏名】小林 修
(72)【発明者】
【氏名】中村 太三
(72)【発明者】
【氏名】山崎 友誉
(72)【発明者】
【氏名】田中 宏典
(72)【発明者】
【氏名】山田 泰史
(72)【発明者】
【氏名】伊藤 憲二
(72)【発明者】
【氏名】▲土▼本 裕之
【テーマコード（参考）】
2D054
【Ｆターム（参考）】
2D054AA01
2D054AA02
2D054AC01
2D054AD02
2D054GA02
2D054GA04
2D054GA62
2D054GA82
2D054GA94
(57)【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
【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。
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。
【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。
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。
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。
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。
【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】
【特許文献1】特開平６－１３７０６９号公報
【特許文献2】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。
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】
本願請求項３に係る発明は、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である。
【0012】
本願請求項４に係る発明は、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である。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、測定のための撮像手段が、トンネル内面ではなく、トンネル掘削機の掘進進行部に取り付けられているので、トンネル径が小さい場合であっても、トンネル坑内を搬送用車両等が運行するのを阻害することはなく、トンネルが湾曲していても、トンネル掘削機の後方に設置された機器類にさえぎられて撮像不能になることもない。
また、撮像手段は、トンネル掘削機の掘進中も掘進進行部とともに進行するので、トンネル掘削の進行に伴って盛り替える必要がなく、盛り替え作業に要する手間と時間を省くことができる。
また、撮像手段は、トンネル掘削機の掘進中も掘進進行部とともに進行するので、トンネル掘削の進行に伴って盛り替える必要がなく、盛り替え作業に要する手間と時間を省くことができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本発明の実施形態に係るトンネル掘削機の斜視図である。
【図2】本発明の実施形態を示すトンネル掘削機の位置姿勢測定装置のブロック図である。
【図3】本発明の実施形態に係るマーカ画像の概略図である。
【図4】本発明の実施形態に係るトンネル掘削機の掘進前の要部断面図である。
【図5】本発明の実施形態に係るトンネル掘削機の掘進開始時の要部断面図である。
【図6】本発明の実施形態に係るトンネル掘削機の掘進中の要部断面図である。
【図7】本発明の実施形態に係るトンネル掘削機の掘進完了時の要部断面図である。
【図8】本発明の実施形態に係るトンネル掘削機のセグメント組立中の要部断面図である。
【図9】本発明の実施形態に係るメイン制御のフローチャートである。
【図10】本発明の実施形態に係るサブ制御のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明の実施形態につき図面を参照する等して説明する。なお、本発明は、実施形態に限定されないことはいうまでもない。
【0016】
図１は実施形態に係るトンネル掘削機の斜視図、図２は実施形態を示すトンネル掘削機の位置姿勢測定装置のブロック図、図３は実施形態に係るマーカ画像の概略図、図４は実施形態に係るトンネル掘削機の掘進前の要部断面図、図５は実施形態に係るトンネル掘削機の掘進開始時の要部断面図、図６は実施形態に係るトンネル掘削機の掘進中の要部断面図、図７は実施形態に係るトンネル掘削機の掘進完了時の要部断面図、図８は実施形態に係るトンネル掘削機のセグメント組立中の要部断面図、図９は実施形態に係るメイン制御のフローチャート、図１０は実施形態に係るサブ制御のフローチャートである。
【0017】
本実施形態は、シールド掘進機１の位置姿勢測定装置２であって、シールド掘進機１の位置及び姿勢を測定する。シールド掘進機１の姿勢とは、シールド掘進機１の中心軸に対する回転量、上下方向の傾き、幅方向の傾きを指す。
なお、以下の説明において、前とはシールド掘進機１が進行する方向であり、後とはその逆方向である。
なお、以下の説明において、前とはシールド掘進機１が進行する方向であり、後とはその逆方向である。
【0018】
図１に示すように、シールド掘進機１は、前胴部１０と、カッタヘッド１１と、後胴部１２と、スキンプレート１３と、セグメント組立足場１４と、リングガータ１５と、シールドジャッキ１６と、を備える。
【0019】
前胴部１０の前端にはカッタヘッド１１が回転可能に設置され、カッタヘッド１１がモータで駆動されて地山を掘削する。
後胴部１２は前胴部１０の後端部内側に屈曲可能に嵌め込まれ、前胴部１０及び後胴部１２の外周面には、シールド掘進機１の外殻となる円筒形のスキンプレート１３が設けられる。
後胴部１２は前胴部１０の後端部内側に屈曲可能に嵌め込まれ、前胴部１０及び後胴部１２の外周面には、シールド掘進機１の外殻となる円筒形のスキンプレート１３が設けられる。
【0020】
セグメント組立足場１４は、後胴部１２の内部に固定されているフレーム状のもので、リングガータ１５は、後胴部１２にトンネルの周方向に沿って設置される。
シールド掘進機１が所定距離前進して停止すると、後胴部１２の内部に設けられた図示しないエレクタによりセグメントピースが既設のセグメント３の前端に組み立てられる。セグメントピースの組み立ての際には、作業員がセグメント組立足場１４を用いられる。
シールド掘進機１が所定距離前進して停止すると、後胴部１２の内部に設けられた図示しないエレクタによりセグメントピースが既設のセグメント３の前端に組み立てられる。セグメントピースの組み立ての際には、作業員がセグメント組立足場１４を用いられる。
【0021】
シールドジャッキ１６は、後胴部１２に複数設けられ、周方向に間隔をあけて配置される。
シールドジャッキ１６は、後胴部１２に固定されたシリンダ１６０、シリンダ１６０の後端から伸縮するロッド１６１、及び、ロッド１６１の後端に設けられたスプレッダ１６２を備える。
シールドジャッキ１６は、後胴部１２に固定されたシリンダ１６０、シリンダ１６０の後端から伸縮するロッド１６１、及び、ロッド１６１の後端に設けられたスプレッダ１６２を備える。
【0022】
シールドジャッキ１６のスプレッダ１６２をセグメント３の前端面に当接し、カッタヘッド１１を回転させながら、シールドジャッキ１６のロッド１６１を伸長させることにより、シールド掘進機１が掘進する。
シールド掘進機１が所定距離前進したら、カッタヘッド１１を停止し、シールドジャッキ１６のロッド１６１を退縮させた部分において、既設のセグメント３の前端に新たなセグメントピースを取り付ける。
シールド掘進機１が所定距離前進したら、カッタヘッド１１を停止し、シールドジャッキ１６のロッド１６１を退縮させた部分において、既設のセグメント３の前端に新たなセグメントピースを取り付ける。
【0023】
すなわち、前胴部１０、カッタヘッド１１、後胴部１２、スキンプレート１３、セグメント組立足場１４、リングガータ１５、及び、シールドジャッキ１６のシリンダ１６０は、シールド掘進機１の掘進中に進行する掘進進行部に含まれ、シールドジャッキ１６のロッド１６１及びスプレッダ１６２は、シールド掘進機１の掘進中に停止している掘進停止部に含まれる。
【0024】
図１及び図２に示すように、シールド掘進機１の位置姿勢測定装置２は、制御部２０、掘進進行部に配置される掘進進行マーカ２１、掘進停止部に配置される掘進停止マーカ２２、及び、掘進進行マーカ２１と掘進停止マーカ２２とを含むマーカ画像を撮像可能な撮像手段２３を有する。
【0025】
掘進進行マーカ２１は、例えば、直径３０ｍｍ程度の反射シートが設けられたものであり、シールド掘進機１の掘進進行部に取り付けられる。
本実施形態では、掘進進行マーカ２１は、リングガータ１５の後面の３か所に、周方向に間隔をあけて配置される。
本実施形態では、掘進進行マーカ２１は、リングガータ１５の後面の３か所に、周方向に間隔をあけて配置される。
【0026】
掘進停止マーカ２２は、例えば、直径３０ｍｍ程度の反射シートが設けられたものであり、シールド掘進機１の掘進停止部に取り付けられる。
本実施形態では、掘進停止マーカ２２は、３本のシールドジャッキ１６におけるロッド１６１の後端面に各々取り付けられる。
本実施形態では、掘進停止マーカ２２は、３本のシールドジャッキ１６におけるロッド１６１の後端面に各々取り付けられる。
【0027】
シールドジャッキ１６のスプレッダ１６２がセグメント３の前端面に当接され、シールド掘進機１の掘進も停止している状態では、掘進進行マーカ２１及び掘進停止マーカ２２はいずれも停止している。
シールド掘進機１の掘進が開始すると、シールドジャッキ１６のロッド１６１の後端面に取り付けられた掘進停止マーカ２２は停止しているが、掘進進行部に取り付けられた掘進進行マーカ２１は前進する。
シールド掘進機１の掘進が開始すると、シールドジャッキ１６のロッド１６１の後端面に取り付けられた掘進停止マーカ２２は停止しているが、掘進進行部に取り付けられた掘進進行マーカ２１は前進する。
【0028】
シールド掘進機１の掘進が停止すると、いったん掘進進行マーカ２１及び掘進停止マーカ２２が停止する。さらに、セグメント３の前端にセグメントピースを取り付けるセグメントを組み立ての際には、シールドジャッキ１６のロッド１６１を退縮させるので、掘進進行マーカ２１は停止し、掘進停止マーカ２２は前進する。
【0029】
撮像手段２３は、光学式モーションキャプチャ等に用いられるステレオカメラなどの３Ｄカメラであって、本実施形態では、３台のカメラが掘進進行部であるセグメント組立足場１４に固定される。
従って、撮像手段２３は、掘進進行マーカ２１と一体に掘進に応じて移動する。
従って、撮像手段２３は、掘進進行マーカ２１と一体に掘進に応じて移動する。
【0030】
撮像手段２３は、掘進前後に渡って掘進進行マーカ２１と掘進停止マーカ２２とを撮像できる範囲の画角を備えたもので、掘進進行マーカ２１と掘進停止マーカ２２とを同時に撮像できる位置に配置されている。
【0031】
制御部２０は、撮像手段２３と接続されるコンピュータに内蔵され、撮像制御手段２００と、相対位置関係情報取得手段２０１と、掘進停止マーカ絶対位置情報取得手段２０２と、掘進進行マーカ絶対位置情報取得手段２０３と、掘進停止中掘進進行マーカ絶対位置情報取得手段２０４と、トンネル掘削機位置姿勢測定手段２０５とを有する。
【0032】
撮像制御手段２００は、撮像手段２３を制御し、シールドジャッキ１６のストローク或いはタイマーなどをトリガーとして、掘進進行マーカ２１と掘進停止マーカ２２とを含むマーカ画像（図３参照）を撮像させる。
【0033】
撮像制御手段２００は、シールド掘進機１の掘進中（掘進進行マーカ２１が前進し、掘進停止マーカ２２が停止している時）に撮像手段２３を作動させて、掘進進行マーカ２１と掘進停止マーカ２２とを含んだ掘進中のマーカ画像である掘進中マーカ画像を撮像させる。
【0034】
また、撮像制御手段２００は、シールド掘進機１が掘進していないときであって掘進停止部が停止しているとき（掘進進行マーカ２１及び掘進停止マーカ２２が停止している時）に撮像手段２３を作動させて、掘進進行マーカ２１と掘進停止マーカ２２とを含んだ掘進停止中のマーカ画像である掘進停止中マーカ画像を撮像させる。
【0035】
なお、マーカ画像上で掘進進行マーカ２１と掘進停止マーカ２２を識別しやすいように、掘進進行マーカ２１と掘進停止マーカ２２とは色或いは形を変えて形成するのが望ましい。
【0036】
相対位置関係情報取得手段２０１は、撮像手段２３が撮像したマーカ画像に基づいて、画像解析により、掘進進行マーカ２１と掘進停止マーカ２２との相対的な位置を示す相対位置関係情報を取得する。
相対的な位置関係情報とは、掘進進行マーカ２１と掘進停止マーカ２２との相対的な位置を示す情報であって、例えば、座標値やベクトルで示されるものである。
相対的な位置関係情報とは、掘進進行マーカ２１と掘進停止マーカ２２との相対的な位置を示す情報であって、例えば、座標値やベクトルで示されるものである。
【0037】
相対位置関係情報取得手段２０１は、シールド掘進機１の掘進中に撮像手段２３が撮像した掘進中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する。
相対位置関係情報取得手段２０１は、シールド掘進機１が掘進していないときであって掘進停止部が停止しているときに、撮像手段２３が撮像した掘進停止中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する。
相対位置関係情報取得手段２０１は、シールド掘進機１が掘進していないときであって掘進停止部が停止しているときに、撮像手段２３が撮像した掘進停止中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する。
【0038】
掘進停止マーカ絶対位置情報取得手段２０２は、掘進停止マーカ２２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とは、例えば所定の座標系における座標値で示されるものである。
【0039】
シールド掘進機１の掘進中、及び、シールド掘進機１が所定距離進行した直後において、掘進しておらずシールドジャッキ１６のロッドが伸縮していないときには、シールドジャッキ１６のスプレッダ１６２がセグメント３の前端面に当接し、ロッド１６１の後端に取り付けられた掘進停止マーカ２２の絶対的な位置は変化しない。
【0040】
掘進進行マーカ絶対位置情報取得手段２０３は、掘進停止マーカ絶対位置情報取得手段２０２が取得した掘進停止マーカ絶対位置情報と、相対位置関係情報取得手段２０１が取得した相対位置関係情報とに基づいて、掘進進行マーカ２１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とは、例えば所定の座標系における座標値で示されるものである。
【0041】
掘進進行マーカ絶対位置情報取得手段２０３は、シールド掘進機１の掘進中に、停止している掘進停止マーカ２２の掘進停止マーカ絶対位置情報と、掘進中マーカ画像に基づいた相対位置関係情報とから、掘進進行マーカ２１の掘進進行マーカ絶対位置情報を取得する。
一方、掘進進行マーカ絶対位置情報取得手段２０３は、シールド掘進機１が掘進していないときであって掘進停止部が停止しているときは、掘進停止マーカ２２の掘進停止マーカ絶対位置情報と、掘進停止中マーカ画像に基づいた相対位置関係情報とから、掘進進行マーカ２１の掘進進行マーカ絶対位置情報を取得する。
一方、掘進進行マーカ絶対位置情報取得手段２０３は、シールド掘進機１が掘進していないときであって掘進停止部が停止しているときは、掘進停止マーカ２２の掘進停止マーカ絶対位置情報と、掘進停止中マーカ画像に基づいた相対位置関係情報とから、掘進進行マーカ２１の掘進進行マーカ絶対位置情報を取得する。
【0042】
掘進停止中掘進進行マーカ絶対位置情報取得手段２０４は、シールド掘進機１が掘進していないときの掘進進行マーカ２１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。
シールド掘進機１が掘進していないとき掘進進行マーカ２１は停止しているので、シールドジャッキ１６のロッドが伸縮して掘進停止マーカ２２が移動しても、掘進進行マーカ２１の絶対位置は変わらない。
シールド掘進機１が掘進していないとき掘進進行マーカ２１は停止しているので、シールドジャッキ１６のロッドが伸縮して掘進停止マーカ２２が移動しても、掘進進行マーカ２１の絶対位置は変わらない。
【0043】
トンネル掘削機位置姿勢測定手段２０５は、掘進進行マーカ絶対位置情報取得手段２０３あるいは掘進停止中掘進進行マーカ絶対位置情報取得手段２０４が取得した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の位置及び姿勢を求める。
掘進進行マーカ２１は、シールド掘進機１の掘進進行部にシールド掘進機１との相対的な位置関係が予め既知となるように取り付けられているので、掘進進行マーカ２１の絶対位置によって掘進進行部、すなわちシールド掘進機１の位置及び姿勢を知ることができる。
掘進進行マーカ２１は、シールド掘進機１の掘進進行部にシールド掘進機１との相対的な位置関係が予め既知となるように取り付けられているので、掘進進行マーカ２１の絶対位置によって掘進進行部、すなわちシールド掘進機１の位置及び姿勢を知ることができる。
【0044】
相対位置関係情報取得手段２０１、掘進停止マーカ絶対位置情報取得手段２０２、掘進進行マーカ絶対位置情報取得手段２０３、掘進停止中掘進進行マーカ絶対位置情報取得手段２０４、及び、トンネル掘削機位置姿勢測定手段２０５は、記憶部２４に接続され、記憶部２４には、相対位置関係情報、掘進停止マーカ絶対位置情報、掘進進行マーカ絶対位置情報、掘進停止中掘進進行マーカ絶対位置情報が保存される。
また、記憶部２４は、撮像手段２３に接続され、記憶部２４には、撮像手段２３が取得したマーカ画像が保存される。
また、記憶部２４は、撮像手段２３に接続され、記憶部２４には、撮像手段２３が取得したマーカ画像が保存される。
【0045】
位置姿勢測定装置２は、次のようにしてシールド掘進機１の位置及び姿勢を測定する。
図４に示すような、シールドジャッキ１６のロッド１６１が縮んで、あるリングのセグメント３の組み立てが完了した状態から次の状態から測定が行われるものとして説明する。
図４に示すような、シールドジャッキ１６のロッド１６１が縮んで、あるリングのセグメント３の組み立てが完了した状態から次の状態から測定が行われるものとして説明する。
【0046】
図５に示すように、掘進を開始するために、シールドジャッキ１６のスプレッダ１６２が反力を得るための押圧部である組み立てられたセグメント３の前端面に当接される。
【0047】
この状態で掘進進行マーカ２１の絶対位置情報（絶対座標）を取得する。この絶対位置情報は、掘進していないときの掘進進行マーカ２１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であり、掘進停止中掘進進行マーカ絶対位置情報取得手段２０４に取得されるものである。
最初の掘進進行マーカ２１の絶対位置情報は、既存の測量などにより与えられる。
最初の掘進進行マーカ２１の絶対位置情報は、既存の測量などにより与えられる。
【0048】
例えば、シールド掘進機１を既存の測量によって、シールド掘進機１の後胴部１２の中心など管理点の位置及びローリングなど姿勢の絶対位置情報が得られれば、掘進進行マーカ２１のシールド掘進機１に対する相対的位置が既知であるので、測量結果に基づいて最初の掘進進行マーカ２１の掘進停止中掘進進行マーカ絶対位置情報を算出して取得することができる。具体的には、測量によって得られた最初のシールド掘進機１の位置や姿勢の絶対位置情報を記憶部２４に入力、保存され、当該情報に基づいて掘進停止中掘進進行マーカ絶対位置情報取得手段２０４が最初の掘進停止中掘進進行マーカ絶対位置情報を取得する。
【0049】
また、図５に示す状態（トンネル掘削開始前の掘進していないときであって掘進停止部が停止しているとき）において、制御部２０は、撮像制御手段２００を制御して撮像手段２３に掘進進行マーカ２１と掘進停止マーカ２２を撮像させ、掘進停止中マーカ画像を取得する。
相対位置関係情報取得手段２０１が、撮像手段２３が撮像した掘進停止中マーカ画像に基づいて、画像解析により、掘進進行マーカ２１と掘進停止マーカ２２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２０１が、撮像手段２３が撮像した掘進停止中マーカ画像に基づいて、画像解析により、掘進進行マーカ２１と掘進停止マーカ２２との相対的な位置を示す相対位置関係情報を取得する。
【0050】
そして、掘進停止マーカ絶対位置情報取得手段２０２が、最初の掘進停止中掘進進行マーカ絶対位置情報と、最初の掘進進行マーカ２１と掘進停止マーカ２２との相対的な位置を示す相対位置関係情報とに基づいて、掘進していないときであって掘進停止部が停止しているときの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算出し取得し、記憶部２４に保存する。
【0051】
次いで、図６に示すように、シールド掘進機１の掘進を開始し、カッタヘッド１１を回転させながら、シールドジャッキ１６のロッド１６１を伸長させる。
この時、掘進進行マーカ２１及び撮像手段２３は前進するが、掘進停止マーカ２２は停止したままであり、その絶対位置は変化しない。
この時、掘進進行マーカ２１及び撮像手段２３は前進するが、掘進停止マーカ２２は停止したままであり、その絶対位置は変化しない。
【0052】
シールド掘進機１の掘進中には、例えばシールドジャッキ１６のストロークにおける所定のピッチ毎に制御部２０の撮像制御手段２００によって撮像手段２３を制御し、掘進進行マーカ２１及び掘進停止マーカ２２を含む掘進中マーカ画像を撮像する。
【0053】
相対位置関係情報取得手段２０１は、撮像された掘進中マーカ画像に基づいて掘進中の掘進進行マーカ２１と掘進停止マーカ２２との相対的な位置を示す相対位置関係情報を取得し記憶部２４に保存する。
【0054】
掘進進行マーカ絶対位置情報取得手段２０３は、記憶部２４から読み出した掘進進行マーカ２１と掘進停止マーカ２２との相対的な位置を示す相対位置関係情報と、先の掘進していないときであって掘進停止部が停止しているときの掘進停止マーカ２２の絶対的な位置を示す掘進停止マーカ絶対位置情報とに基づいて、掘進中に進行する掘進進行マーカ２１の絶対的な位置（絶対座標）を示す掘進進行マーカ絶対位置情報を取得して、記憶部２４に保存する。
【0055】
トンネル掘削機位置姿勢測定手段２０５は、掘進中の掘進進行マーカ絶対位置情報を記憶部２４から読み取り、これに基づいてシールド掘進機１の位置及び姿勢を求める。
トンネル掘削機位置姿勢測定手段２０５が求めたシールド掘進機１の位置及び姿勢は、制御部２０に接続されたモニタ２５に表示される。
トンネル掘削機位置姿勢測定手段２０５が求めたシールド掘進機１の位置及び姿勢は、制御部２０に接続されたモニタ２５に表示される。
【0056】
このように、掘進中にシールド掘進機１の位置・姿勢をリアルタイムに測定することができる。
予め記憶部２４にトンネルの線形計画や予想される姿勢を入力しておき、測定結果との対比もモニタ２５に表示するようにしても良い。この場合には、計画と実際の差にいち早く気づくことができる。
予め記憶部２４にトンネルの線形計画や予想される姿勢を入力しておき、測定結果との対比もモニタ２５に表示するようにしても良い。この場合には、計画と実際の差にいち早く気づくことができる。
【0057】
シールド掘進機１が１リング分の距離だけ前進して停止すると、図７に示すように掘進進行マーカ２１、掘進停止マーカ２２及び撮像手段２３が停止することになる。
この時、撮像制御手段２００が撮像手段２３を制御し、掘進進行マーカ２１及び掘進停止マーカ２２を含む掘進停止中マーカ画像が撮像される。
この時、撮像制御手段２００が撮像手段２３を制御し、掘進進行マーカ２１及び掘進停止マーカ２２を含む掘進停止中マーカ画像が撮像される。
【0058】
相対位置関係情報取得手段２０１は、撮像された掘進停止中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算出する。
【0059】
掘進停止中掘進進行マーカ絶対位置情報取得手段２０４は、算出された相対位置関係情報と掘進停止マーカ２２の絶対座標とに基づいて、掘進停止中掘進進行マーカ絶対位置情報（停止している掘進進行マーカ２１の絶対座標）を取得し記憶部２４に保存する。
この掘進停止中掘進進行マーカ絶対位置情報を取得することで、セグメント３の組み立て工程におけるロッド１６１の縮小によって掘進停止マーカ２２が移動しても次の掘進に際して既存の測量を用いることなく、掘進停止マーカ絶対位置情報を復旧させることができる。
この掘進停止中掘進進行マーカ絶対位置情報を取得することで、セグメント３の組み立て工程におけるロッド１６１の縮小によって掘進停止マーカ２２が移動しても次の掘進に際して既存の測量を用いることなく、掘進停止マーカ絶対位置情報を復旧させることができる。
【0060】
次に、図８に示すように、セグメント３の組み立て工程となる。シールドジャッキ１６のロッド１６１を退縮させ、既設のセグメント３の前端に新たなセグメントピース３ａを取り付ける。
セグメント組立中は、撮像手段２３によるマーカ画像の撮像は行わない。
セグメント組立中は、撮像手段２３によるマーカ画像の撮像は行わない。
【0061】
セグメントの組み立てが終了したら、シールドジャッキ１６のロッド１６１を伸長し、スプレッダ１６２をセグメント３の前端に当接させて、図５で示したようなシールドジャッキ１６の状態として、次のリングの掘進を開始できる状態にする。
【0062】
スプレッダ１６２がセグメント３に当接して掘進停止マーカ２２が停止すると、撮像手段２３が掘進進行マーカ２１及び掘進停止マーカ２２を含む掘進停止中マーカ画像を撮像する。
この掘進停止中マーカ画像は記憶部２４へ送られ、相対位置関係情報取得手段２０１は、記憶部２４から読み出した掘進停止中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算出する。
この掘進停止中マーカ画像は記憶部２４へ送られ、相対位置関係情報取得手段２０１は、記憶部２４から読み出した掘進停止中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算出する。
【0063】
掘進停止中マーカ画像から算出した相対位置関係情報、及び、掘進停止中掘進進行マーカ絶対位置情報は記憶部２４へ送られ、掘進停止マーカ絶対位置情報取得手段２０２は、記憶部２４から読み出した相対位置関係情報と掘進停止中掘進進行マーカ絶対位置情報とに基づいて新たな掘進停止マーカ絶対位置情報を取得する。
そして次のリングの掘進を開始して、同様に、掘進停止マーカ絶対位置情報と、掘進中に取得される掘進中マーカ画像から算出される相対位置関係情報とに基づいて掘進進行マーカ絶対位置情報を取得し、シールド掘進機１の位置、姿勢が測定される。
以降これが繰り返される。
そして次のリングの掘進を開始して、同様に、掘進停止マーカ絶対位置情報と、掘進中に取得される掘進中マーカ画像から算出される相対位置関係情報とに基づいて掘進進行マーカ絶対位置情報を取得し、シールド掘進機１の位置、姿勢が測定される。
以降これが繰り返される。
【0064】
本発明によれば、測定のための撮像手段２３が、トンネル内面ではなく、シールド掘進機１の掘進進行部（セグメント組立足場１４）に取り付けられているので、トンネル径が小さい場合であっても、トンネル坑内を搬送用車両等が運行するのを阻害することはなく、トンネルが湾曲していても、シールド掘進機１の後方に設置される機器類にさえぎられて撮像不能になることもない。
また、撮像手段２３は、シールド掘進機１の掘進中も掘進進行部（セグメント組立足場１４）とともに進行するので、トンネル掘削の進行に伴って盛り替える必要がなく、盛り替え作業に要する手間と時間を省くことができる。
また、撮像手段２３は、シールド掘進機１の掘進中も掘進進行部（セグメント組立足場１４）とともに進行するので、トンネル掘削の進行に伴って盛り替える必要がなく、盛り替え作業に要する手間と時間を省くことができる。
【0065】
【0066】
まず、図９に示すように、測定を開始すると、制御部２０はメイン制御を開始し、ステップ１（Ｓ１）において、図５に示された状態のように、掘進を開始するために、シールドジャッキ１６のスプレッダ１６２が反力を得るための押圧部である組み立てられたセグメント３の前端面に当接されたことを検知する。当該検知は公知の手段で行えば良い。
【0067】
次に、ステップ２（Ｓ２）において、掘進停止中掘進進行マーカ絶対位置情報取得手段２０４が、最初の掘進進行マーカ２１の絶対位置情報（絶対座標）を取得する。この絶対位置情報は、掘進していないときの掘進進行マーカ２１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であり、上述したように、最初の掘進進行マーカ２１の絶対位置情報は、既存の測量などに基づいて与えられる。
【0068】
次に、ステップ３（Ｓ３）において、サブ制御を行う。
【0069】
サブ制御は、図１０に示すように、ステップ１００（Ｓ１００）において、撮像手段２３によってマーカ画像を撮像し、次いで、ステップ１０１（Ｓ１０１）において、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との相対的な位置を示す相対位置関係情報を取得して終了する。
【0070】
ここでのサブ制御では、掘進開始前であって、シールド掘進機１が掘進しておらず、掘進停止部も停止しているので、撮像手段２３は掘進停止中マーカ画像を撮像し（ステップ１００（Ｓ１００））、相対位置関係情報取得手段２０１が掘進停止中マーカ画像に基づいて掘進開始前の掘進進行マーカ２１と掘進停止マーカ２２との相対的な位置を示す相対位置関係情報を取得する（ステップ１０１（Ｓ１０１））。
【0071】
メイン制御に戻り、図９に示すように、ステップ４（Ｓ４）において、掘進停止マーカ絶対位置情報取得手段２０２が、ステップ２（Ｓ２）で取得した最初の掘進停止中掘進進行マーカ絶対位置情報と、ステップ３（Ｓ３）で取得した最初の掘進進行マーカ２１と掘進停止マーカ２２との相対的な位置を示す相対位置関係情報とに基づいて、掘進していないときであって掘進停止部が停止しているときの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算出し取得する。
【0072】
次に、シールドジャッキ１６のロッド１６１を伸長させてシールド掘進機１を掘進させる（図６）と、ステップ５（Ｓ５）において、制御部２０は、掘進が開始されたことを検知し、シールドジャッキ１６のストロークにおける所定のピッチ毎に達することをトリガーにして撮像手段２３を作動させ、掘進中のシールド掘進機１の位置姿勢測定を開始する。当該掘進が開始されたことの検知は公知の手段で行えば良い。
【0073】
次いで、ステップ６（Ｓ６）で、シールド掘進機１が１リング分のジャッキストロークのうち例えば所定のピッチだけ掘進したかを判断し、所定のピッチだけ掘進していなければステップ６（Ｓ６）の判断を繰り返し、所定のピッチだけ掘進していれば、ステップ７（Ｓ７）に進む。
【0074】
次に、ステップ７（Ｓ７）において、サブ制御を行う。
【0075】
サブ制御は、図１０に示すように、ステップ１００（Ｓ１００）において、撮像手段２３によってマーカ画像を撮像し、次いで、ステップ１０１（Ｓ１０１）において、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との相対的な位置を示す相対位置関係情報を取得して終了する。
【0076】
ここでのサブ制御では、シールド掘進機１が掘進中で、掘進停止部が停止しているので、撮像手段２３は掘進中マーカ画像を撮像し（ステップ１００（Ｓ１００））、相対位置関係情報取得手段２０１が掘進中マーカ画像に基づいて掘進中の掘進進行マーカ２１と掘進停止マーカ２２との相対的な位置を示す相対位置関係情報を取得する（ステップ１０１（Ｓ１０１））。
【0077】
メイン制御に戻り、図９に示すように、ステップ８（Ｓ８）において、掘進進行マーカ絶対位置情報取得手段２０３が、ステップ４（Ｓ４）で取得した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と、ステップ６（Ｓ６）で取得した掘進進行マーカ２１と掘進停止マーカ２２との相対的な位置を示す相対位置関係情報とに基づいて、掘進中の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算出し取得する。
【0078】
その後、ステップ９（Ｓ９）において、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の位置及び姿勢を求めた後、ステップ１０（Ｓ１０）において、制御部２０が測定結果を任意の表示でモニタ２５に表示する。
【0079】
次いで、ステップ１１（Ｓ１１）で、シールド掘進機１が１リング分の掘進が完了したかを判断し、１リング分の掘進が完了していなければステップ６（Ｓ６）の前に戻って次の所定のピッチの掘進を判断し、同様の掘進中の計測処理を繰り返し、１リング分の掘進が完了していれば、シールド掘進機１の掘進停止中の処理のステップ１２（Ｓ１２）に進む。
【0080】
次に、ステップ１２（Ｓ１２）において、サブ制御を行う。
【0081】
サブ制御は、図１０に示すように、ステップ１００（Ｓ１００）において、撮像手段２３によってマーカ画像を撮像し、次いで、ステップ１０１（Ｓ１０１）において、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との相対的な位置を示す相対位置関係情報を取得して終了する。
【0082】
ここでのサブ制御では、シールド掘進機１が先の１リングを掘進完了しており、掘進しておらず、掘進停止部が停止しているので、撮像手段２３は掘進停止中マーカ画像を撮像し（ステップ１００（Ｓ１００））、相対位置関係情報取得手段２０１が掘進停止中マーカ画像に基づいて掘進完了後の掘進進行マーカ２１と掘進停止マーカ２２との相対的な位置を示す相対位置関係情報を取得する（ステップ１０１（Ｓ１０１））。
【0083】
メイン制御に戻り、図９に示すように、ステップ１３（Ｓ１３）において、掘進停止中掘進進行マーカ絶対位置情報取得手段２０４が、ステップ４（Ｓ４）で取得した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と、ステップ１２（Ｓ１２）で取得した掘進進行マーカ２１と掘進停止マーカ２２との相対的な位置を示す相対位置関係情報とに基づいて、掘進停止中の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算出し取得する。
【0084】
次に、ステップ１４（Ｓ１４）において、制御部２０はセグメントの組み立てが開始されたことを公知の手段により検知する。シールド掘進機１では、シールドジャッキ１６のロッド１６１が退縮され、セグメント３の前端にセグメントピース３ａを組み立てる作業が行われる。
【0085】
次に、ステップ１５（Ｓ１５）において、制御部２０はセグメント組立作業が完了したかを公知の手段により判断する。組立中であればステップ１５（Ｓ１５）の前に戻って処理を繰り返し、組立が完了していればステップ１６（Ｓ１６）に進む。
【0086】
ステップ１６（Ｓ１６）では、測定終了を示す信号などにより測定を終了するか否かを判断する。測定が終了していれば処理を終了する。
測定が終了していなければステップ１７（Ｓ１７）に進む。
測定が終了していなければステップ１７（Ｓ１７）に進む。
【0087】
次にステップ１７（Ｓ１７）において、ステップ１（Ｓ１）と同様に、掘進を再び開始するために、シールドジャッキ１６のスプレッダ１６２が反力を得るための押圧部である組み立てられたセグメント３の前端面に当接されたことを検知する。
次に、ステップ３（Ｓ３）の前に戻り、ステップ３（Ｓ３）処理が行われる。
次に、ステップ３（Ｓ３）の前に戻り、ステップ３（Ｓ３）処理が行われる。
【0088】
この後に続くステップ４（Ｓ４）の処理では、掘進停止マーカの絶対位置を取得するために、ステップ１３（Ｓ１３）で取得した掘進停止中掘進進行マーカ絶対位置情報が用いられる。すなわち、掘進停止マーカ絶対位置情報取得手段２０２が、ステップ１３（Ｓ１３）で取得した掘進停止中掘進進行マーカ絶対位置情報と、ステップ３（Ｓ３）で取得した掘進進行マーカ２１と掘進停止マーカ２２との相対的な位置を示す相対位置関係情報とに基づいて、掘進していないときであって掘進停止部が停止しているときの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算出し取得する。以降繰り返される。
【0089】
掘進進行マーカ２１と掘進停止マーカ２２とを含むマーカ画像を撮像可能に撮像手段２３は、両マーカを一つの画像に収めて撮像可能な位置に配置されているため、両マーカの相対位置関係情報を得ることができ、撮像手段の位置情報を求める必要がない。
【0090】
掘進中でもリアルタイムにシールド掘進機の位置、姿勢を測定することができる。
【0091】
セグメント組立て中に掘進停止マーカが移動することになるが、その際に、掘進進行マーカが移動しないことを利用して、掘進進行マーカ絶対位置情報を取得するので、従前の人による測量などにより仮ベンチマークから再び絶対位置情報を戻す必要がない。
【0092】
なお、それぞれのステップで取得したデータは、都度、記憶部２４に保存されて後に記憶部２４から読み込まれて使用されるようにしても良い。
【0093】
〔その他の変形例〕
本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。例えば以下のようなものも含まれる。
本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。例えば以下のようなものも含まれる。
【0094】
本実施形態では、シールド掘進機の位置姿勢測定装置について説明したが、推進ジャッキを備えたＴＢＭ工法の掘削機のような他のトンネル掘削機における位置姿勢測定装置であってもよい。
【0095】
本実施形態では、シールド掘進機の位置姿勢測定装置は、シールド掘進機の位置及び姿勢を共に測定しているが、位置または姿勢のいずれか一方であってもよい。すなわち本発明における「掘削機の位置姿勢測定装置」は、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測定するものである。
【0096】
本実施形態では、シールド掘進機の後胴部における位置姿勢を測定するものであったが、前胴部と後胴部との相対位置を把握して前胴部における位置姿勢を測定するようにしても良い。
【0097】
本実施形態では、シールド機の掘進中に位置姿勢を測定しているが、掘進停止中にも測定するようにしても良い。
【0098】
本実施形態では、掘進進行マーカ、掘進停止マーカ及び撮像手段はそれぞれ３個ずつ設置しているが、この数に限定されるものではなく、例えば、撮像手段を２個或いは４個以上にしても良い。また、掘進進行マーカ、掘進停止マーカも２個或いは４個以上にしても良い。さらに撮像手段とマーカとの組み合わせについても同じ個数でなくても良い。
すなわち、掘進進行マーカ、掘進停止マーカ及び撮像手段の個数や組み合わせは、諸条件に合わせて設定すれば良い。例えば、トンネル掘削機の位置のみを測定する場合は、掘進進行マーカ及び掘進停止マーカをそれぞれ一つずつ設けるなどである。
すなわち、掘進進行マーカ、掘進停止マーカ及び撮像手段の個数や組み合わせは、諸条件に合わせて設定すれば良い。例えば、トンネル掘削機の位置のみを測定する場合は、掘進進行マーカ及び掘進停止マーカをそれぞれ一つずつ設けるなどである。
【0099】
本実施形態では、精度をあげるために３台のカメラを用いているが台数は限られず、また、各カメラが３つの掘進進行マーカと３つの掘進停止マーカとを一つの画像に収めるように撮像したが、これに限られない。１台のカメラが３つのうちの１組の掘進進行マーカと掘進停止マーカとを一つの画像に収めるようにしても良い。
また、カメラについてもステレオカメラなどの３Ｄカメラであったが、ステレオカメラでなくても良い。例えば、複数のカメラで一組（一つの掘進進行マーカと一つの掘進停止マーカ）を撮像する光学式のモーションキャプチャのごとく構成するようにしても良い。
また、カメラについてもステレオカメラなどの３Ｄカメラであったが、ステレオカメラでなくても良い。例えば、複数のカメラで一組（一つの掘進進行マーカと一つの掘進停止マーカ）を撮像する光学式のモーションキャプチャのごとく構成するようにしても良い。
【0100】
本実施形態では、掘進進行マーカ及び掘進停止マーカは反射シートであるが、発光体とすることもできる。
【0101】
本実施形態では、複数の掘進停止マーカをそれぞれ別のシールドジャッキのスプレッダに設けたが、これに限られない。複数の掘進停止マーカを一つのシールドジャッキのスプレッダに設けるようにしても良い。この場合には、当該掘進停止マーカが設けられたシールドジャッキが動かないときには測定が可能となるので、他のシールドジャッキの部位におけるセグメント組立て中であっても測定をすることができる。
【0102】
本実施形態では、掘進進行マーカがリングガータに取り付けられているが、掘削作業の邪魔にならない掘進進行部の他の位置に配置することもできる。
また、撮像手段は、セグメント組立足場に取り付けられているが、掘進進行マーカ及び掘進停止マーカを同時に撮像できる位置であれば、掘進進行部のどの位置に配置してもよい。
また、撮像手段は、セグメント組立足場に取り付けられているが、掘進進行マーカ及び掘進停止マーカを同時に撮像できる位置であれば、掘進進行部のどの位置に配置してもよい。
【0103】
変形例を含むいずれの実施形態における各技術的事項を他の実施形態に適用して実施例としても良い。
【符号の説明】
【0104】
１ シールド掘進機
１０ 前胴部
１１ カッタヘッド
１２ 後胴部
１３ スキンプレート
１４ セグメント組立足場
１５ リングガータ
１６ シールドジャッキ
１６０ シリンダ
１６１ ロッド
１６２ スプレッダ
２ 位置姿勢測定装置
２０ 制御部
２００ 撮像制御手段
２０１ 相対位置関係情報取得手段
２０２ 掘進停止マーカ絶対位置情報取得手段
２０３ 掘進進行マーカ絶対位置情報取得手段
２０４ 掘進停止中掘進進行マーカ絶対位置情報取得手段
２０５ トンネル掘削機位置姿勢測定手段
２１ 掘進進行マーカ
２２ 掘進停止マーカ
２３ 撮像手段
２４ 記憶部
２５ モニタ
３ セグメント
３ａ セグメントピース
１０ 前胴部
１１ カッタヘッド
１２ 後胴部
１３ スキンプレート
１４ セグメント組立足場
１５ リングガータ
１６ シールドジャッキ
１６０ シリンダ
１６１ ロッド
１６２ スプレッダ
２ 位置姿勢測定装置
２０ 制御部
２００ 撮像制御手段
２０１ 相対位置関係情報取得手段
２０２ 掘進停止マーカ絶対位置情報取得手段
２０３ 掘進進行マーカ絶対位置情報取得手段
２０４ 掘進停止中掘進進行マーカ絶対位置情報取得手段
２０５ トンネル掘削機位置姿勢測定手段
２１ 掘進進行マーカ
２２ 掘進停止マーカ
２３ 撮像手段
２４ 記憶部
２５ モニタ
３ セグメント
３ａ セグメントピース
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】