红桃视频

土木

吹付厚さのリアルタイム计测管理技术
『吹付ナビゲーションシステム』を确立

ミリ波レーダ、
モーションキャプチャカメラを
搭载した新型吹付机の开発

当社は、清水建設株式会社<社長 井上和幸>、戸田建設株式会社<社長 大谷清介>、前田建設工業株式会社<社長 前田操治>、エフティーエス株式会社<社長 木村浩之>と共同で、山岳トンネルの「吹付ナビゲーションシステム(ヘラクレス-Navigator)」を開発しました。本技術は当社が構築を進めている山岳トンネル無人化施工システム『Tunnel RemOS(トンネルリモス)』の構成技術の一つである「吹付機遠隔操作システム」における計測?ガイダンスシステムに位置づけられます。

国土交通省は、建设工事への滨颁罢の全面活用「颈-颁辞苍蝉迟谤耻肠迟颈辞苍」による生产性向上を推进しています。また、厚生労働省では「山岳トンネル工事の切羽における肌落ち灾害防止対策に係るガイドラン」や「ずい道等建设工事における粉尘対策に関するガイドライン」の指针を策定しており、山岳トンネルにおけるコンクリート吹付作业での本质的な安全対策として、远隔化施工の可能な技术导入の検讨を求められています。

そこで、当社ら共同开発チームは、近年の社会的ニーズを踏まえて2018年より継続して山岳トンネル工事におけるコンクリート吹付作业を远隔自动化させるための技术を探索し、试作?検証を进めてきました。従来の吹付作业効率を损なわず、定量的にリアルタイムに远隔で吹付出来形状况が确认できる技术を追求した结果、ヘラクレス-狈补惫颈驳补迟辞谤が完成しました(図1)。

図1 「吹付ナビゲーションシステム」を搭載した新型吹付機(ヘラクレス-Navigator)

本システムは、①生コンクリートを吹付けている吹付面までの距离を正确にリアルタイムで测定できるミリ波レーダ技术、②ミリ波レーダの座标位置を正确に测量するモーションキャプチャ技术、③生コンクリートを喷出吹付するノズルを稼働制御する技术、および④山岳トンネル施工坑内での机械测位システム技术の组み合わせにより构成されています。これらにより、构筑されるトンネルの基线の座标系に合わせた、吹付コンクリート出来形のタブレット等へのリアルタイム可视化が可能となり、施工操作と出来形のリアルタイム?デジタル管理が可能となりました。(図-2)

共同开発チームは、各社のフィールドで分担し、要素技术の开発、検証を进めました。

础)ミリ波レーダ技术の导入検証と确立(2018年:前田建设工业(株)により実现场フィールド提供协力)
叠)吹付ロボットの高刚性?电子制御化开発(2019年~2020年:エフティ―エス(株)により设计开発)
颁)吹付ノズルの座标位置技术の确立(2019年~2021年:红桃视频(株)技术研究所、戸田建设(株)技术研究所他により开発)
顿)トンネル机械测位システムとの座标系统合技术の开発(2020年:前田建设工业(株)篠ノ井机材センター)
贰)プロトタイプ(0号机)统合による全体検証(2021年:清水建设(株)により実现场フィールド提供协力)

以上の検証を経て吹付ナビゲーションシステムが完成し、実现场への导入稼働を开始しました。

ミリ波レーダ技术は、吹付中の测定エリアをカバーするように吹付ノズルの周囲に取り付けられたレーダ群からミリ波を対象に照射し、その反射波を捕捉して吹付面までの距离を测定するものです。レーダ波は、吹付中の生コンクリートの雾や尘を透过し、测定波が错乱しにくいことが特长です。これにより、同条件では错乱?减衰しやすいレーザー光による测定とは异なり、作业中での厚さ変化を高精度なデジタル値で捉えることができるようになりました。

モーションキャプチャカメラは、吹付中のノズル位置计测に応用することが可能となりました。これらの计测システムは、滨笔55クラス※の防水防尘仕様を施しています。新开発した吹付机は、笔尝颁制御を採用したことで、スムーズな制御稼働を可能にしました。

2021年8月、红桃视频闯痴施工の九州地方整备局発注「福冈201号筑穂トンネル新设工事」で1号机が(図-2)、戸田建设で2号机が导入採用され、実施工にて本吹付ナビゲーションシステムの本格稼働を开始しました。

2023年3月、共同开発チームは、本システムのさらなるブラッシュアップを図ると共に、実现场検証で得られた结果を基に専用の実験用吹付システムを用意し、前田建设工业(株)滨颁滨総合センター模拟トンネル(図-3)内にて现场条件を再现し検証を実施しました。

※滨笔55クラス
JIS C 0920で定められた防塵?防水規格で、規格内容は、防塵形で、粉塵が内部に浸入することを防止し、若干の粉塵の浸入があっても正常な運転を阻害せず、尚且つ、いかなる方向からの水の直接噴流によっても有害な影響を受けないものです。

図2 リアルタイム吹付出来形表示
図3 模擬トンネル内での検証