(57)【要約】【課題】吹付けコンクリートを吹き付けた後でも、吹付けコンクリートによって隠れた吹付け面の状態をリアルタイムで視認できる吹付け面状態監視方法及び吹付け面状態監視装置を提供すること。【解決手段】切羽面を含む領域の吹付け前カラー画像を取得し、切羽面を含む領域をスキャンして吹付け前点群データを取得し、切羽面に吹付けコンクリートが吹き付けられた吹付け面を含む領域をスキャンして吹付け後点群データを取得し、前記吹付け前点群データ及び前記吹付け後点群データのうち、前記吹付け面の点群データを抽出する。抽出された吹付け前点群データと吹付け後点群データとを対応付け、抽出された吹付け後点群データに対し、対応する吹付け前点群データの位置に対応する吹付け前カラー画像の色情報を付与し、色情報が付与された吹付け後点群データの照射画像を生成して吹付け面に投影する。【選択図】図４
2020033771.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吹付けコンクリートが吹き付けられる計測対象面を含む領域のカラー画像を取得するカラー画像取得工程と、
前記計測対象面を含む領域をスキャンして得られた吹付け前点群データを取得する吹付け前点群データ取得工程と、
前記計測対象面に前記吹付けコンクリートが吹き付けられた吹付け面を含む領域をスキャンして得られた吹付け後の点群データである吹付け後点群データを取得する吹付け後点群データ取得工程と、
前記吹付け前点群データ及び前記吹付け後点群データのうち、前記吹付け面の点群データを抽出する抽出工程と、
抽出された前記吹付け前点群データと前記吹付け後点群データとを対応付け、抽出された前記吹付け後点群データに対し、対応する前記吹付け前点群データの位置に対応する前記カラー画像の色情報を付与し、色情報が付与された吹付け後点群データの画像を生成する画像生成工程と、
前記色情報が付与された吹付け後点群データの画像を前記吹付け面に投影する画像投影工程と、
を含むことを特徴とする吹付け面状態監視方法。
【請求項２】
前記吹付けコンクリートが吹き付けられた吹付け面を含む領域の吹付け後カラー画像を取得する吹付け後カラー画像取得工程をさらに含み、
前記画像生成工程は、抽出された前記吹付け後点群データの位置に対応する吹付け後カラー画像の色情報が所定範囲の色情報である場合、該吹付け後点群データに対し、前記カラー画像の色情報とは異なる色情報を付与することを特徴とする請求項１に記載の吹付け面状態監視方法。
【請求項３】
前記吹付け後カラー画像取得工程、前記吹付け後点群データ取得工程、前記抽出工程、前記画像生成工程、及び画像照射工程を繰り返し行い、
前記画像生成工程は、新たに、吹付け後カラー画像の色情報が所定範囲の色情報に変化した場合、直前までに生成した色情報をもつ吹付け後点群データに対し、変化した色情報に対応する位置の吹付け後点群データを前記異なる色情報とは異なる色情報に変化した吹付け後点群データを生成することを特徴とする請求項２に記載の吹付け面状態監視方法。
【請求項４】
前記画像生成工程は、抽出された吹付け後点群データを、複数の吹付け後点群データを含む複数の所定分割領域に分割し、吹付け後カラー画像の色情報が所定範囲の色情報に変化した吹付け後点群データを除き、各吹付け後点群データに付与する各色情報は、各所定分割領域の代表色情報に変換されることを特徴とする請求項２または３に記載の吹付け面状態監視方法。
【請求項５】
吹付けコンクリートが吹き付けられる計測対象面を含む領域のカラー画像を取得し、前記計測対象面を含む領域をスキャンして得られた吹付け前点群データを取得するとともに、前記計測対象面に吹付けコンクリートが吹き付けられた吹付け面を含む領域をスキャンして得られた吹付け後の点群データである吹付け後点群データを取得するカメラ一体型３Ｄスキャナと、
前記吹付け前点群データ及び前記吹付け後点群データのうち、前記吹付け面の点群データを抽出し、抽出された前記吹付け前点群データと前記吹付け後点群データとを対応付け、抽出された前記吹付け後点群データに対し、対応する前記点群データの位置に対応する前記カラー画像の色情報を付与し、色情報が付与された吹付け後点群データの画像を生成する演算装置と、
前記カメラ一体型３Ｄスキャナに固定され、前記色情報が付与された吹付け後点群データの画像を前記吹付け面に投影する照射装置と、
を備えたことを特徴とする吹付け面状態監視装置。
【請求項６】
前記カメラ一体型３Ｄスキャナは、前記吹付けコンクリートが吹き付けられた吹付け面を含む領域の吹付け後カラー画像を取得し、
前記演算装置は、抽出された前記吹付け後点群データの位置に対応する吹付け後カラー画像の色情報が所定範囲の色情報である場合、該吹付け後点群データに対し、前記カラー画像の色情報とは異なる色情報を付与することを特徴とする請求項５に記載の吹付け面状態監視装置。
【請求項７】
前記カメラ一体型３Ｄスキャナは、前記吹付け後カラー画像の取得、前記吹付け後点群データの取得、前記吹付け前点群データ及び前記吹付け後点群データのうち、前記吹付け面の点群データの抽出を繰り返し行い、
前記演算装置は、新たに、吹付け後カラー画像の色情報が所定範囲の色情報に変化した場合、直前までに生成した色情報をもつ吹付け後点群データに対し、変化した色情報に対応する位置の吹付け後点群データを前記異なる色情報とは異なる色情報に変化した吹付け後点群データを生成することを特徴とする請求項６に記載の吹付け面状態監視装置。
【請求項８】
前記演算装置は、抽出された吹付け後点群データを、複数の吹付け後点群データを含む複数の所定分割領域に分割し、吹付け後カラー画像の色情報が所定範囲の色情報に変化した吹付け後点群データを除き、各吹付け後点群データに付与する各色情報は、各所定分割領域の代表色情報に変換することを特徴とする請求項６または７に記載の吹付け面状態監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吹付けコンクリートを吹き付けた後でも、吹付けコンクリートによって隠れた吹付け面の状態をリアルタイムで視認できる吹付け面状態監視方法及び吹付け面状態監視装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
山岳トンネルでは、地山の掘削を行う際、切羽の肌落ちが生じることがある。肌落ち災害は、一旦発生すると重篤な災害となりやすいことが明らかになっている。この切羽の肌落ちの対策として、掘削ズリの搬出直後に、切羽に吹付けコンクリートを吹き付ける鏡吹付けという作業を行う場合がある。
【０００３】
この鏡吹付けは、切羽の緩みを抑えること、切羽の変形に伴い新たに発生した亀裂や切羽の変状を視認しやすくなること、膨張性地山の場合、地山と坑内の空気または水分との接触を妨げ、地山の膨張を防ぐこと、などの効果を有する。
【０００４】
一方、鏡吹付けでは、吹付けコンクリートで地山が隠れてしまい、切羽の地質の状態を確認することができなくなり、鏡吹付け後の作業、例えば鋼製支保工の建込み、二次吹付け、ロックボルトの施工等で、どの部分が脆弱で肌落ちしやすいかという情報を確認しにくくなり、作業員が誤って肌落ちしやすい個所に立ち入る可能性があり、肌落ち災害に巻き込まれる可能性がある。また、ひび割れが複数生じた場合、生じた箇所と生じたタイミングの把握は目視では困難であり、作業員が誤って肌落ちしやすい個所に立ち入る可能性があり、肌落ち災害に巻き込まれる可能性がある。
【０００５】
なお、特許文献１には、３Ｄスキャナを用いてトンネルの形状を計測し、演算装置を用いて計測結果から掘削の必要性の判定を行い、掘削の必要な箇所と不要な箇所の色とが異なる画像を生成し、プロジェクタを用いてその画像を照射し、掘削の必要な箇所の指示を行う方法が記載されている。
【０００６】
また、非特許文献１には、３Ｄスキャナとカメラとが一体型となった機器が記載されており、３Ｄスキャナの計測結果である点群データとカメラで撮像した画像データとを組み合わせて、点群に色情報を付与することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１７−５８３１２号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】島川  学、村上  聡一郎、清田  公保：RGB-Depth画像を用いた階段検出に関する研究、31st  Fuzzy  System  Symposium，pp.699-702，2015
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、地山等に吹付けコンクリートを吹き付けた後でも、吹付けコンクリートによって隠れた地山等の吹付け面の状態をリアルタイムで視認できることが要望されている。
【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、吹付けコンクリートを吹き付けた後でも、吹付けコンクリートによって隠れた吹付け面の状態をリアルタイムで視認できる吹付け面状態監視方法及び吹付け面状態監視装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる吹付け面状態監視方法は、吹付けコンクリートが吹き付けられる計測対象面を含む領域のカラー画像を取得するカラー画像取得工程と、前記計測対象面を含む領域をスキャンして得られた吹付け前点群データを取得する吹付け前点群データ取得工程と、前記計測対象面に前記吹付けコンクリートが吹き付けられた吹付け面を含む領域をスキャンして得られた吹付け後の点群データである吹付け後点群データを取得する吹付け後点群データ取得工程と、前記吹付け前点群データ及び前記吹付け後点群データのうち、前記吹付け面の点群データを抽出する抽出工程と、抽出された前記吹付け前点群データと前記吹付け後点群データとを対応付け、抽出された前記吹付け後点群データに対し、対応する前記吹付け前点群データの位置に対応する前記カラー画像の色情報を付与し、色情報が付与された吹付け後点群データの画像を生成する画像生成工程と、前記色情報が付与された吹付け後点群データの画像を前記吹付け面に投影する画像投影工程と、を含むことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明にかかる吹付け面状態監視方法は、上記の発明において、前記吹付けコンクリートが吹き付けられた吹付け面を含む領域の吹付け後カラー画像を取得する吹付け後カラー画像取得工程をさらに含み、前記画像生成工程は、抽出された前記吹付け後点群データの位置に対応する吹付け後カラー画像の色情報が所定範囲の色情報である場合、該吹付け後点群データに対し、前記カラー画像の色情報とは異なる色情報を付与することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明にかかる吹付け面状態監視方法は、上記の発明において、前記吹付け後カラー画像取得工程、前記吹付け後点群データ取得工程、前記抽出工程、前記画像生成工程、及び画像照射工程を繰り返し行い、前記画像生成工程は、新たに、吹付け後カラー画像の色情報が所定範囲の色情報に変化した場合、直前までに生成した色情報をもつ吹付け後点群データに対し、変化した色情報に対応する位置の吹付け後点群データを前記異なる色情報とは異なる色情報に変化した吹付け後点群データを生成することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明にかかる吹付け面状態監視方法は、上記の発明において、前記画像生成工程は、抽出された吹付け後点群データを、複数の吹付け後点群データを含む複数の所定分割領域に分割し、吹付け後カラー画像の色情報が所定範囲の色情報に変化した吹付け後点群データを除き、各吹付け後点群データに付与する各色情報は、各所定分割領域の代表色情報に変換されることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明にかかる吹付け面状態監視装置は、吹付けコンクリートが吹き付けられる計測対象面を含む領域のカラー画像を取得し、前記計測対象面を含む領域をスキャンして得られた吹付け前点群データを取得するとともに、前記計測対象面に吹付けコンクリートが吹き付けられた吹付け面を含む領域をスキャンして得られた吹付け後の点群データである吹付け後点群データを取得するカメラ一体型３Ｄスキャナと、前記吹付け前点群データ及び前記吹付け後点群データのうち、前記吹付け面の点群データを抽出し、抽出された前記吹付け前点群データと前記吹付け後点群データとを対応付け、抽出された前記吹付け後点群データに対し、対応する前記点群データの位置に対応する前記カラー画像の色情報を付与し、色情報が付与された吹付け後点群データの画像を生成する演算装置と、前記カメラ一体型３Ｄスキャナに固定され、前記色情報が付与された吹付け後点群データの画像を前記吹付け面に投影する照射装置と、を備えたことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明にかかる吹付け面状態監視装置は、上記の発明において、前記カメラ一体型３Ｄスキャナは、前記吹付けコンクリートが吹き付けられた吹付け面を含む領域の吹付け後カラー画像を取得し、前記演算装置は、抽出された前記吹付け後点群データの位置に対応する吹付け後カラー画像の色情報が所定範囲の色情報である場合、該吹付け後点群データに対し、前記カラー画像の色情報とは異なる色情報を付与することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明にかかる吹付け面状態監視装置は、上記の発明において、前記カメラ一体型３Ｄスキャナは、前記吹付け後カラー画像の取得、前記吹付け後点群データの取得、前記吹付け前点群データ及び前記吹付け後点群データのうち、前記吹付け面の点群データの抽出を繰り返し行い、前記演算装置は、新たに、吹付け後カラー画像の色情報が所定範囲の色情報に変化した場合、直前までに生成した色情報をもつ吹付け後点群データに対し、変化した色情報に対応する位置の吹付け後点群データを前記異なる色情報とは異なる色情報に変化した吹付け後点群データを生成することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明にかかる吹付け面状態監視装置は、上記の発明において、前記演算装置は、抽出された吹付け後点群データを、複数の吹付け後点群データを含む複数の所定分割領域に分割し、吹付け後カラー画像の色情報が所定範囲の色情報に変化した吹付け後点群データを除き、各吹付け後点群データに付与する各色情報は、各所定分割領域の代表色情報に変換することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、吹付けコンクリートを吹き付けた後でも、吹付けコンクリートによって隠れた吹付け面の状態をリアルタイムで視認できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明の実施の形態である吹付け面状態監視装置の構成を示す図である。
【図２】図２は、図１に示した吹付け面状態監視装置を構成する形状計測・照射装置１０の詳細構成を示す図である。
【図３】図３は、トンネル内に配置された吹付け面状態監視装置の配置状況を示す斜視図である。
【図４】図４は、吹付け面状態監視装置による吹付け面状態監視処理手順を示すフローチャートである。
【図５】図５は、カメラ一体型３Ｄスキャナが撮像した切羽面の撮影とカメラ一体型３Ｄスキャナが計測した切羽面の吹付け前点群データとを示す図である。
【図６】図６は、演算装置による点群データの座標変換処理を説明する説明図である。
【図７】図７は、吹付け面を含む吹付け後点群データを示す図である。
【図８】図８は、抽出前の吹付け前点群データ及び吹付け後点群データを示す図である。
【図９】図９は、抽出後の吹付け前点群データ及び吹付け後点群データを示す図である。
【図１０】図１０は、吹付け前点群データに対してグリッド領域内の色情報の付与を説明する説明図である。
【図１１】図１１は、吹付け後点群データに対してグリッド領域内の色情報の付与を説明する説明図である。
【図１２】図１２は、色情報が付与された吹付け後点群データを吹付け面に照射した状態を示す図である。
【図１３】図１３は、生成された照射画像の一例を示す図である。
【図１４】図１４は、図１３で生成された照射画像を、ひび割れを有する吹付け面上に照射した状態を示す図である。
【図１５】図１５は、再度取得された吹付け後点群データ及び吹付け後カラー画像をもとに色情報が付与された吹付け後点群データを吹付け面に照射した状態を示す図である。
【図１６】図１６は、再度取得された吹付け後点群データ及び吹付け後カラー画像をもとに生成される照射画像の一例を示す図である。
【図１７】図１７は、図１６で生成された照射画像を、ひび割れを有する吹付け面上に照射した状態を示す図である。
【図１８】図１８は、フレキシブル取付具を有した吹付け面状態監視装置の構成を示す平面図、正面図、及び、側面図である。
【図１９】図１９は、フレキシブル取付具を用いて吹付け面状態監視装置が鋼製支保工に取り付けられた状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。
【００２２】
［全体構成と配置］
図１は、本発明の実施の形態である吹付け面状態監視装置１の構成を示す図である。また、図２は、図１に示した吹付け面状態監視装置１を構成する形状計測・照射装置１０の詳細構成を示す図である。本実施の形態では、掘削中の山岳トンネル内に吹付け面状態監視装置１を配置する例を挙げて説明する。
【００２３】
図１に示すように、吹付け面状態監視装置１は、三脚１４によって支持された形状計測・照射装置１０と演算装置１５とを有する。形状計測・照射装置１０は、カメラ一体型３Ｄスキャナ１１とプロジェクタ１２とを有する。カメラ一体型３Ｄスキャナ１１とプロジェクタ１２とは、それぞれ演算装置１５に電気的に接続される。
【００２４】
図２に示すように、プロジェクタ１２は、保護容器１３内に配置され、照射画像の照射方向Ａ２（ξ方向）側に開口部１３ａが形成されている。保護容器１３の上部（ζ方向）には、カメラ一体型３Ｄスキャナ１１が固定配置される。保護容器１３の下部には、三脚１４を取り付けるねじ穴１３ｂが形成されている。
【００２５】
カメラ一体型３Ｄスキャナ１１は、全周方向Ａ１にレーザー光を照射してトンネル内の形状対称面である切羽面を含む領域の３次元形状を計測するとともに、撮像方向Ａ３の切羽面のカラー画像を撮像する。演算装置１５は、切羽面に吹付けコンクリートが吹き付けられる前の切羽面を含む領域をスキャンして得られた吹付け前点群データ、及び切羽面に吹付けコンクリートが吹き付けられた吹付け面を含む領域をスキャンして得られた吹付け後点群データのうち、吹付け面の点群データを抽出し、抽出された吹付け前点群データと吹付け後点群データとを対応付け、抽出された吹付け後点群データに対し、対応する吹付け前点群データの位置に対応するカラー画像の色情報を付与し、色情報が付与された吹付け後点群データからなる照射画像を生成する。プロジェクタ１２は、生成された照射画像を吹付け面に照射する。なお、カメラ一体型３Ｄスキャナ１１は、そのξ、η軸が水平方向に、ζ軸が鉛直方向になるように設置される。
【００２６】
図３は、トンネルＴ内に配置された吹付け面状態監視装置１の配置状況を示す斜視図である。トンネルＴ内の切羽面Ｅには、掘削後に地質Ａと、地質Ａと異なる地質Ｂとが現れている。トンネルＴは、ｘ、ｙ、ｚの直交座標系であり、ｘ軸及びｙ軸を水平方向とし、ｚ軸を鉛直方向としている。トンネルＴ内に配置される吹付け面状態監視装置１は、ξ、η、ζの直交座標系であり、ｘ、ｙ、ｚの直交座標系とは一致していない。カメラ一体型３Ｄスキャナ１１は、トンネルＴ内に配置された状態で、トンネルＴの切羽面Ｅ及びその近傍のトンネル内周面であるスキャン領域をスキャンし、トンネルＴ内の切羽面Ｅを含むスキャン領域ＥＳの３次元の形状計測を行い、点群データとして出力する。
【００２７】
［吹付け面状態監視処理］
ここで、図４に示したフローチャートを参照して、本発明の実施の形態である吹付け面状態監視処理手順について説明する。図４に示すように、まず、形状計測・照射装置１０をトンネルＴ内に設置する（ステップＳ１０１）。この設置は、図３に示すようにカメラ一体型３Ｄスキャナ１１の形状計測範囲及び撮影範囲、並びにプロジェクタ１２の照射範囲に切羽面Ｅを含むように配置される。また、形状計測・照射装置１０は、たとえば、水準器などを取り付けておき、η軸、ξ軸が水平方向となるようにすることが好ましい。この設置によって、ｘ、ｙ、ｚのトンネルＴ内の直交座標系に対して、ξ軸、η軸がそれぞれ、ｘ軸、ｙ軸に対して所定回転角θ分、ずれたξ、η、ζの直交座標系となる。ζ軸は、ｚ軸と一致したものとなる。
【００２８】
その後、カメラ一体型３Ｄスキャナ１１は、吹付けコンクリートによる吹付け（鏡吹付け）前の地山（切羽面）の撮影及び切羽面と周辺既設部の３次元形状計測を行う（ステップＳ１０２）。図５に示すように、切羽面の撮影では、地質Ａと地質Ｂとがそれぞれ色情報をもった吹付け前カラー画像が得られる。また、図５に示すように、形状計測では、切羽面及び周辺既設部に対する吹付け前点群データＤ１が得られる。
【００２９】
その後、演算装置１５は、得られた形状計測座標が、ξ、η、ζの直交座標系であるため、トンネルＴ内座標であるｘ、ｙ、ｚの直交座標系に座標変換する（ステップＳ１０３）。すなわち、図６に示すように、まず、カメラ一体型３Ｄスキャナ１１による３次元形状計測結果をηζ平面に投影し、η軸方向、ζ軸方向の最大値ηmax、最小値ηmin、最大値ζmax、最小値ζminを求める。そして、最大値ηmax、最小値ηmin、最大値ζmax、最小値ζminをもとに長方形の面積Ａηζを求める。同じ処理をζ軸周りに所定回転角θごとに回転させて、面積Ａηζが最小となる時、回転角θζを求める。そして、回転角θζを用いてζ軸回りに３次元形状計測結果を回転させる。これによって、ｙ、ｚ軸とη、ζ軸との方向が一致する。
【００３０】
その後、カメラ一体型３Ｄスキャナ１１は、切羽面Ｅに対して吹付けコンクリート２が吹き付けられた吹付け面ＥＣ及び周辺既設部の撮影と３次元形状計測とを行う（ステップＳ１０４）。すなわち、図７に示すように、吹付け面ＥＣを含む吹付け後点群データＤ２を得る。
【００３１】
その後、ステップＳ１０２，Ｓ１０４で得られた吹付け前点群データＤ１及び吹付け後点群データＤ２のうち、吹付け面ＥＣ上の吹付け前点群データＤ１Ｅ及び吹付け後点群データＤ２Ｅを抽出する（ステップＳ１０５）。
【００３２】
例えば、次式（１）〜（３）をすべて満たす点群データを、切羽面Ｅ上の吹付け前点群データＤ１及び吹付け面ＥＣ上の吹付け後点群データＤ２であるとする抽出処理を行う。
ｘmax−ΔＤ＜ｘi＜ｘmax                                          （１）
ｙi２＋ｚi２＜Ｒ２                                               （２）
ｚi＞Ｈ                                                          （３）
ただし、ｘmaxは、得られた点群データのｘ座標値の最大値であり、ΔＤは、トンネルＴの支保工の１進行長であり、Ｒは、トンネル中央Ｃからトンネル外周部の吹付けコンクリート２の設計面２Ｃまでの距離であり、Ｈは、路盤の高さであり、ｘiは、点群データのｘ座標値であり、ｙiは、点群データのｙ座標値であり、ｚiは、点群データのｚ座標値である。
【００３３】
これにより、図８に示したすべての吹付け前点群データＤ１及び吹付け後点群データＤ２の中から、図９に示すように、切羽面Ｅ上の吹付け前点群データＤ１及び吹付け面ＥＣ上の吹付け後点群データＤ２が抽出されることになる。
【００３４】
その後、演算装置１５は、抽出された切羽面Ｅ上の吹付け前点群データＤ１と吹付け面ＥＣ上の吹付け後点群データＤ２とを比較して対応付け、吹付け面ＥＣ上の吹付け後点群データＤ２に、ステップ１０２で撮影した切羽面Ｅの吹付け前カラー画像が示す色情報を付与する（ステップＳ１０６）。
【００３５】
さらに、抽出された吹付け面ＥＣの吹付け後点群データＤ２とステップＳ１０４で撮像した吹付け後カラー画像とを対応付け、吹付け後カラー画像に所定範囲の色情報がある場合、この色情報に対応した吹付け後点群データＤ２にひび割れを示す色情報を付与する（ステップＳ１０７）。この所定範囲の色情報は、例えば黒色を示す色情報である。また、ひび割れを示す色情報は、切羽面Ｅの吹付け前カラー画像が示す色情報とは異なる色情報である。
【００３６】
そして、切羽面Ｅの色情報及びひび割れを示す色情報が付与された照射画像を生成し（ステップＳ１０８）、この照射画像を吹付け面ＥＣに照射し、トンネルＴ内の作業者は、照射画像が示す切羽面Ｅの地質と、ひび割れＣＬなどの変状箇所を視認しながら施工を実施する（ステップＳ１０９）。
【００３７】
これらの色情報の付与及び照射画像の生成は、例えば、図１０に示すように、吹付け前点群データＤ１をグリッドＧＤで分割し、各グリッド領域ＧＤＥ内の複数の吹付け前点群データＤ１の位置に対応する吹付け前カラー画像の複数の色情報のうち、卓越している色情報、例えば平均の色情報を割り当てる。
【００３８】
その後、図１１に示すように、吹付け後点群データＤ２も同じグリッドＧＤで分割し、各グリッド領域ＧＤＥ内の吹付け後点群データＤ２に、割り当てられた色情報を付与する。ただし、吹付け後カラー画像内に所定範囲の色情報を示す場合、この色情報の位置に対応する吹付け後点群データＤ２´のみ、ひび割れＣＬを示す色情報を付与する。
【００３９】
そして、これらの色情報が付与された吹付け後点群データＤ２は、図１２に示した照射画像として吹付け面ＥＣに照射される。実際には、各吹付け後点群データＤ２は、密であるため、図１３に示すような照射画像として生成される。図１３では、地質Ａの切羽面Ｅに対応する領域ＥＡには、地質Ａの色情報が付与され、地質Ｂの切羽面Ｅに対応する領域ＥＢには、地質Ｂの色情報が付与されている。また、吹付け面ＥＣ上でひび割れＣＬに対応する位置の吹付け後点群データＤ２´には、ひび割れＣＬを示す色情報が付与される。そして、照射画像が吹付け面ＥＣに照射されると、図１４に示すように、実際のひび割れＣＬ上に、ひび割れＣＬを示す色情報が付与された吹付け後点群データＤ２´が投影される。
【００４０】
その後、吹付け面状態監視装置１は、次の掘削の作業までの施工が完了した旨の指示があったか否かを判定する（ステップＳ１１０）。次の掘削の作業までの施工が完了した旨の指示がない場合（ステップＳ１１０，Ｎｏ）には、さらに、吹付け面ＥＣの吹付け後カラー画像を撮影するとともに、吹付け面ＥＣの形状計測を行う（ステップＳ１１１）。さらに、ステップＳ１１１で得た吹付け後点群データＤ２のうち、吹付け面ＥＣ上の吹付け後点群データＤ２を抽出し（ステップＳ１１２）、ステップＳ１０７に移行し、上述した処理を繰り返す。
【００４１】
一方、次の掘削の作業までの施工が完了した旨の指示があった場合（ステップＳ１１０，Ｙｅｓ）には、本処理を終了する。
【００４２】
このステップＳ１１１，Ｓ１１２の処理は、新たなひび割れＣＬ´を検出し、このひび割れＣＬ´の位置の吹付け後点群データＤ２ａ´にひび割れＣＬ´を示す色情報を付与する。このひび割れＣＬ´を示す色情報は、これまでのひび割れＣＬを示す色情報とは異なる色上で、照射画像に上書きされる。これにより、ひび割れＣＬ、ＣＬ´の進展状態を視認することができる。
【００４３】
例えば、ステップＳ１１１，Ｓ１１２を介した処理によって色情報が付与された吹付け後点群データＤ２は、図１２に対応する図１５に示した照射画像として吹付け面ＥＣに照射される。この照射画像には、新たなひび割れＣＬ´に対応する吹付け後点群データＤ２ａ´にひび割れＣＬ´を示す色情報が付与される。この際、新たな吹付け後点群データＤ２ａ´に付与される色情報は、既に色情報が付与された吹付け後点群データＤ２´の色情報とは異なる色情報が付与される。
【００４４】
実際には、各吹付け後点群データＤ２は、密であるため、図１３に対応する図１６に示すような照射画像として生成される。図１６に示した照射画像では、図１３に示した照射画像に対して、新たに生成された吹付け後点群データＤ２ａ´の色情報が上書きされたものとなる。そして、照射画像が吹付け面ＥＣに照射されると、図１４に対応する図１７に示すように、実際のひび割れＣＬ上に、ひび割れＣＬを示す色情報が付与された吹付け後点群データＤ２´が投影され、実際の新たなひび割れＣＬ´上に、ひび割れＣＬ´を示す色情報が付与された吹付け後点群データＤ２ａ´が投影される。
【００４５】
このようなステップＳ１１１，Ｓ１１２の処理は、次の掘削の作業までの施工が完了した旨の指示があるまで繰り返し行われる。
【００４６】
なお、上述した実施の形態に示した吹付け面状態監視装置１では、三脚１４を用いて形状計測・照射装置１０をトンネルＴ内に配置していたが、これに限らず、図１８に示すように、三脚１４に替えてフレキシブル取付具４０を用い、図１９に示すように、坑壁の鋼製支保工５０に取り付ける吹付け面状態監視装置１０１であってもよい。
【００４７】
図１８及び図１９に示すように、吹付け面状態監視装置１０１のフレキシブル取付具４０は、４本のフレキシブルアーム４１の一端がクランプ４２によって保護容器１３の四隅に取り付けられ、他端に磁石４３が取り付けられている。したがって、フレキシブルアーム４１を折り曲げ、磁石４３を介して鋼製支保工５０に取り付けることができる。この取付の際、水準器などを用いてξη平面が水平方向となるように設置することが好ましい。
【００４８】
なお、上記の実施の形態では、切羽面に吹付けコンクリートが吹き付けられた場合について説明したが、これに限らず、例えば、計測対象面を法面とし、法面に吹付けコンクリートを吹き付ける施工にも適用することができる。また、上記の実施の形態では、吹付け面のひび割れの変状を視認できるようにしていたが、これに限らず、湧水の発生箇所の変状を視認できるようにしてもよい。
【００４９】
以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例、及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。
【符号の説明】
【００５０】
１，１０１  吹付け面状態監視装置
２  吹付けコンクリート
２Ｃ  設計面
１０  形状計測・照射装置
１１  カメラ一体型３Ｄスキャナ
１２  プロジェクタ
１３  保護容器
１３ａ  開口部
１３ｂ  ねじ穴
１４  三脚
１５  演算装置
４０  フレキシブル取付具
４１  フレキシブルアーム
４２  クランプ
４３  磁石
５０  鋼製支保工
Ａ，Ｂ  地質
Ａ１  全周方向
Ａ２  照射方向
Ａ３  撮像方向
Ｃ  トンネル中央
ＣＬ，ＣＬ´  ひび割れ
Ｄ１，Ｄ１Ｅ  吹付け前点群データ
Ｄ２，Ｄ２´，Ｄ２ａ´，Ｄ２Ｅ  吹付け後点群データ
Ｅ  切羽面
ＥＡ，ＥＢ  領域
ＥＣ  吹付け面
ＧＤ  グリッド
ＧＤＥ  グリッド領域
Ｔ  トンネル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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