红桃视频

お知らせ2022年04月08日

当社は、山岳トンネルのインバート施工において、掘削した曲面を滑らかに整形する床付作业の安全性向上、品质向上および効率化を目的として、「インバート掘削形状モニタリングシステム」を开発しました。インバートとは地山の地耐力が不足する场合などにトンネルの底盘に设置される逆アーチ状の构造物です。

画像1 システム現場計測状況（レーザ光はイメージ）

■ 背景
一般的な山岳トンネル工事のインバート掘削は、掘削面の仕上がりを确认するために、作业员が、トンネル侧壁に高さの基準を设置して、定规を使って计测します。
この施工方法は、掘削重机と仕上がりを确认する作业员が错综することで、重机との接触灾害が発生する恐れがあります。
また、トンネル侧壁に高さの基準を设置する作业や、调整の度に定规を使って床付けの仕上がりを确认する作业が职员の负担となり、测定回数を减らすために余计に掘ってしまう余掘りや、その部分をコンクリートで覆う余巻きが発生します。
そこで、红桃视频では、安全性?品质の向上と効率化を目的に、高速3顿スキャナを使用した『インバート掘削形状モニタリングシステム』を开発しました。

■ 概要
本システムでは、高速3顿スキャナ（以下，スキャナ）を叁脚にてインバート掘削区间に设置し、インバートの掘削形状を计测します（画像３）。掘削形状の点群データと设计断面を比较し、重机キャビン内のモニターに、ヒートマップで色分けして表示させるので、重机のオペレータが直感的に床付けの过不足を确认することができ（画像4）、従来のように重机の近くで作业员が腰线と定规を使って床付け高さを确认する必要がなくなります。
スキャナが、任意に配置した后方の特殊基準球を自动で探索することで自己位置を推定するので、トータルステーションとの连动が不要となり计测时间を大幅に短缩しています。运転席モニター画面から计测开始の指令を出して、全体的な结果が表示されるまで50秒程度であり、掘削サイクルに影响を与えることなく、効率的な床付け作业が可能です。
モニター画面上のヒートマップ表示の任意の个所をタッチすることで、スキャナに併设した指示レーザが照射し実际の掘削箇所との対比が容易になります（画像1）。
また特徴的な机能として、掘削作业中に任意の范囲でグリッド分割し、タッチすることで1秒足らずで指定したグリッド内の再计测が可能なので确认しながら床付け作业を进めていけます。

■ 現場検証の結果
现场検証で得られた成果を以下にまとめます。

① 安全性の向上
従来定規等を使用してインバートの床付け高さを確認していましたが、掘削重機が稼働している中での人力作業であり非常に危険でした。しかし本技术により高速3Dスキャナを重機から離れた位置で三脚にて設置して、掘削形状を計測するため安全性が向上します。
② 余掘り、余巻きの低減
従来、作业员による目视确认にて行われていた床付け完了の判断を、スキャナ计测により±20～30尘尘の精度で定量的に可视化することで、作业员の技量に依らない余掘り、余巻きの低减が可能です。
③ ヒートマップの2D＆3D表示
掘削の过不足を±20～30尘尘の误差でヒートマップ表示。3顿表示とインバートを左右に展开した2顿表示を同时にモニター上に表示し、あたり箇所を分かりやすくしています。3顿表示はモニター上でドラッグすることで任意の方向から见ることが可能です。また、モニター上の任意の个所をタッチすることで、実际の掘削个所にレーザーポインターを照射することが可能です。
④ 迅速な計測
高速3顿スキャナ自体が切羽后方の任意に配置した特殊基準球を自动で探索することで自己位置を特定するため、トータルステーションとの连动が不要です。また、叁脚で设置する际に3顿スキャナの水平を确保する必要が无く、设置から计测、结果の表示まで1分程度と迅速であり、効率的なインバート床付け作业が可能となります。さらに、再掘削が必要な箇所を指定して１秒程度で再计测、ヒートマップの更新が可能となっています。
⑤ 各種データの取得
インバートの掘削段阶から点群データを取得、蓄积することで実际の掘削土量、インバートコンクリート打设量、インバート巻厚など各种データの取得、分析が可能です。

本システムを活用することで、山岳トンネルのインバート掘削作业の安全性?品质向上、効率化および余掘り?余巻きコンクリートの低减が期待されます。

■ 今後の展開
今後は操作性の向上など、現場検証を通じて出てきた新たな課題に対してシステムの改良を進めてまいります。さらに、高速3Dスキャナを活用した重機の遠隔操作や自律運転などの技术開発を進め、Tunnel RemOS（トンネルリモス）などの他要素技术と共に、山岳トンネル施工の無人化?自動化の実現を目指してまいります。

画像3　インバート掘削形状モニタリングシステム

画像4　掘削箇所のヒートマップ表示