(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＴＢＭ（トンネルボーリングマシン）によって掘削されたトンネル坑壁を撮影するため、ＴＢＭに取り付けられる撮影装置であって、
前記ＴＢＭの前記トンネル坑壁との対向面に取り付けられるカメラ保持台と、
前記ＴＢＭの１掘進長分で、且つトンネ周方向における所定の範囲のトンネル坑壁を撮影するため、前記カメラ保持台に取り付けられると共に、前記トンネル坑壁の周方向に沿って一列に配置された複数のＣＣＤカメラ又はデジタルカメラと、
前記複数のＣＣＤカメラ又はデジタルカメラの防水及び防塵を行うため前記カメラ保持台に取り付けられた透明カバーと、
前記複数のＣＣＤカメラ又はデジタルカメラの撮影動作を同時に制御するためのコンピュータと、を備え、
前記カメラ保持台は、前記複数のＣＣＤカメラ又はデジタルカメラを固定するベースと、前記ベースの前記トンネル周方向における相対角度を調整する角度調整手段とを有し、前記ベースの前記トンネル周方向における相対角度を調整することによって、前記ＣＣＤカメラ又はデジタルカメラの前記トンネル周方向における撮影範囲を調整することを特徴とするトンネル坑壁の撮影装置。
【請求項２】
前記ＣＣＤカメラ又はデジタルカメラで撮影された画像を画像処理する画像処理用コンピュータを備えたことを特徴とする請求項１に記載のトンネル坑壁の撮影装置。
【請求項３】
前記トンネル坑壁を斜めから撮影した画像を、前記画像処理用コンピュータで正面から見た画像に補正することを特徴とする請求項２に記載のトンネル坑壁の撮影装置。
【請求項４】
前記ＣＣＤカメラ又はデジタルカメラの個々の撮影画像をトンネル軸方向及びトンネル周方向に連結して、前記トンネル坑壁の展開画像を得ることを特徴とする請求項２に記載
のトンネル坑壁の撮影装置。
【請求項５】
前記トンネル坑壁の展開画像から任意の範囲を画像ファイルとして出力することを特徴とする請求項４に記載のトンネル坑壁の撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネル坑壁の撮影装置に関し、更に詳細には、ＴＢＭ（トンネル・ボーリング・マシン）などのトンネル掘削機に装着されるトンネル坑壁の撮影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えばＴＢＭによる掘削直後のトンネル坑壁を記録する方法として、目視によるスケッチ、或いは、デジタルカメラ、銀塩カメラ（通常のスチールカメラ）などによる撮影が行われていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の目視によるスケッチでは時間がかかりすぎるという問題があった。また、デジタルカメラや銀塩カメラによる撮影では、１台のカメラを作業員が操作して撮影していたので、１回の撮影で記録できる範囲が小さく、ＴＢＭによる１掘進長分のトンネル坑壁を撮影しようとした場合、撮影範囲を何回かに分けて撮影し、これらの撮影した画像を繋ぎ合わせなければならなかった。
【０００４】
この場合、手作業になるので手間がかかるだけでなく、１画像毎にカメラの撮影位置が異なるので、これらの画像を繋ぎ合わせてできた展開画像には、歪みが含まれるという問題があった。
【０００５】
また、展開画像にできるだけ歪みを無くすためには、撮影時につなぎ合わせを意識して撮影しなければならず、撮影の能率が落ちるという問題があった。更に、撮影している間はトンネル掘削機による掘削作業ができないので、トンネル掘削の工事期間が延びるという問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、このような問題点を解決するためになされたものであり、撮影時の手間を省くことができると共に、撮影時間を短縮でき、更に撮影画像の歪みを簡単に補正できるトンネル坑壁の撮影装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明はトンネル坑壁の撮影装置であり、前述の技術的課題を解決するために以下のように構成されている。すなわち、本発明は、トンネル掘削機によって掘削されたトンネル坑壁を撮影する撮影装置であって、前記トンネル掘削機の前記トンネル坑壁との対向面に取り付けられるカメラ保持台と、前記トンネル坑壁を撮影するため、前記カメラ保持台に取り付けられると共に、前記トンネル坑壁の周方向に沿って一列に配置された複数のＣＣＤカメラ又はデジタルカメラと、前記複数のＣＣＤカメラ又はデジタルカメラの防水及び防塵を行うため前記カメラ保持台に取り付けられた透明カバーと、前記複数のＣＣＤカメラ又はデジタルカメラの撮影動作を同時に制御するためのコンピュータと、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
このトンネル坑壁の撮影装置によれば、複数のＣＣＤカメラ又はデジタルカメラの撮影動作をコンピュータで同時に制御することにより、トンネル坑壁の必要な範囲、例えばトンネル掘削機の１掘進長分で、且つ、トンネル周方向における比較的広い範囲を一度に撮影できる。また、撮影した画像がデジタル信号で送出されるので、このデジタル信号をコンピュータで画像処理することにより、トンネル坑壁に対して斜めから撮影した画像を簡単に補正できる。
【０００９】
次に、各構成要素について説明する。
（トンネル掘削機）
全断面掘削機及び自由断面掘削機の殆ど全てのトンネル掘削機に適用できるが、特に全ての型式のＴＢＭに好適である。ＴＢＭは、カメラを取り付ける部分がトンネル坑壁からある程度離れており、しかもこの間隔が一定に保持されるので、画像処理が容易になるためである。
（カメラ保持台）
複数のＣＣＤカメラ又はデジタルカメラをトンネル周方向に一列に並べて保持するものであり、これらのカメラによるトンネル周方向の撮影範囲を調整するため、ＣＣＤカメラ又はデジタルカメラを固定したベースのトンネル周方向における取付角度を調整する角度調整手段を備えたものを例示できる。
（ＣＣＤカメラ又はデジタルカメラ）
撮影画像をコンピュータで画像処理するため、入力した光を光電変換してデジタル信号で出力するＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ−ｃｏｕｐｌｅｄ  ｄｅｖｉｃｅ、電荷結合素子）カメラ、又はデジタルカメラを使用するものである。ＣＣＤカメラを使用した場合には、常時デジタル信号がコンピュータに送信されるのでモニターを使用することによって、トンネル坑壁を常時監視することができる。
（透明カバー）
例えば透明アクリルなどで球面状に形成したものを例示できる。
（コンピュータ）
トンネル掘削現場で使用するため、取扱いが容易な小型のパーソナルコンピュータ（以下、パソコンという。）が好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るトンネル坑壁の撮影装置の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本発明に係るトンネル坑壁の撮影装置１を改良オープン型のＴＢＭ（トンネル・ボーリング・マシン）１０に装着した状態を示す図である。このトンネル坑壁の撮影装置１は、ＴＢＭ１０によって掘削されたトンネル１１の坑壁１２を撮影するものである。トンネル１１の地山は、ある程度の自立性が必要になる。
【００１２】
ＴＢＭ１０は、トンネル１１の全断面を一度に掘削するものであり、カッターヘッド１０ａと、胴体であるメインビーム１０ｂと、坑壁１２に押し付けることでカッターヘッド１０ａに圧力を与えるグリッパ１０ｃとを備えている。メインビーム１０ｂには、ＴＢＭ１０を推進させるスラストシリンダ（図示せず）が設けられている。また、このＴＢＭ１０は、改良オープン型であり、天端ルーフ１０ｄが設けられている。
【００１３】
撮影装置１は、メインビーム１０ｂのトンネル坑壁１２との対向面に取り付けられた撮影部１４と、この撮影部１４の動作を制御する撮影用パソコン１５と、撮影部１４で撮影された画像を画像処理する画像処理用パソコン１６とを備えている。
【００１４】
撮影部１４は、図２に示すように、複数のＣＣＤカメラ１７と、これらのＣＣＤカメラ１７を保持するカメラ保持台１８とを有している。本実施の形態では、３台のＣＣＤカメラ１７を有しており、これらのＣＣＤカメラ１７は、それぞれトンネル坑壁１２の長手方向における一定の範囲、ここでは、少なくともＴＢＭ１０の一掘進長分の範囲Ｌを撮影するようになっている。
【００１５】
また、これらのＣＣＤカメラ１７は、図３にも示すように、トンネル１１の周方向に沿って互いに適宜な間隔を開けて一列に配列されている。そして、これらの３台のＣＣＤカメラ１７を合わせることによって、トンネル坑壁１２の周方向における所定の範囲、ここでは各ＣＣＤカメラ１７の光軸の集合点を中心として、角度αの範囲を撮影するようになっている。
【００１６】
本実施の形態では、図４に示すように、ＴＢＭ１０のメインビーム１０ｂの左右両側に各１個ずつの撮影部１４，１４が取り付けられており、トンネル１１の中心を基準とした場合、それぞれの撮影部１４によってトンネル１１の天端の中心１９から周方向の左右両側に角度βずつ、合計で角度（２×β）の範囲が撮影されるようになっている。撮影角度βは、例えば１１０度位に設定できる。
【００１７】
図３のカメラ保持台１８は、ＣＣＤカメラ１７の周方向における撮影範囲を調整できるようになっている。すなわち、このカメラ保持台１８は、ＴＢＭ１０に固定される基台２０と、この基台２０に回転自在に取り付けられた調整ネジ２１と、基台２０の端部に旋回自在に取り付けられたベース２２と、一端が調整ネジ２１に螺入され他端がベース２２の自由端側に回転自在に取り付けられたレバー２３と、調整ネジ２１の端部に固定されたハンドル２４を備えている。ベース２２には、ＣＣＤカメラ１７が固定されている。
【００１８】
このカメラ保持台１８においては、ハンドル２４を回転させることによって、調整ネジ２１が回転し、この調整ネジ２１に螺入されたレバー２３の図３中の下端が左右に移動する。これにより、レバー２３の上端が上下移動し、ベース２２が下端を中心として所定の角度だけ旋回して、トンネル坑壁１２との周方向における相対角度が変わる。これによって、ＣＣＤカメラ１７のトンネル周方向の撮影範囲を調整できる。なお、ベース２２には、ＣＣＤカメラ１７の防水及び防塵用として、球面状の透明カバー２５が取り付けられている。
【００１９】
３台のＣＣＤカメラ１７の撮影画像は、図１に示すように、例えばオペレータ室に設置された撮影用パソコン１５に常時供給され、そのモニター２６に常時表示されている。従って、撮影用歩祖コン１５のオペレータは、トンネル坑壁１２の状態を常時監視することができる。そして、必要に応じてオペレータが撮影用パソコン１５を操作し、３台のＣＣＤカメラ１７のシャッターを同時に制御することにより、例えばＭＯディスク２１などの適宜な記録媒体に撮影画像を記録することができる。
【００２０】
このフロッピーディスク２１は、例えば事務所に設置された画像処理用パソコン１６に供給され、ここでトンネル坑壁１２の展開図の作成や、データ管理などが行われる。
【００２１】
画像処理としては、例えば、トンネル坑壁１２を斜めから撮影した画像を、正面から見た画像に補正したり、或いは、ＣＣＤカメラ１７の個々の撮影画像をトンネル軸方向及びトンネル周方向に連結して、トンネル坑壁１２の展開画像を得たりすることがきる。また、この展開画像から任意の範囲を画像ファイルとして出力することなどができる。なお、撮影用パソコン１５と画像処理用パソコン１６は、オンラインで接続することもできる。
【００２２】
このように、本発明のトンネル坑壁の撮影装置１によれば、複数のＣＣＤカメラ１７を同時に制御することにより、トンネル坑壁１２の必要な範囲、例えばＴＢＭ１０の１掘進長分で、且つ、トンネル１１の周方向における比較的広い範囲を一度に撮影できる。従って、何度も撮影を繰り返したり、撮影された画像を繋ぎ合わせたりする必要がないから、大幅に手間を省くことができる。
【００２３】
また、撮影された画像は画像処理用パソコン１６によって画像処理されるので、トンネル坑壁１２を斜めから撮影した場合でも、画像の歪みを容易に補正でき、トンネル坑壁１２の状態を正確に判断できる。
【００２４】
更に、カメラ保持台１８によってＣＣＤカメラ１７のトンネル周方向における撮影範囲を調整できるので、ＴＢＭ１０やトンネル１１の大きさなどが変わった場合でも、迅速に対応できる。
【００２５】
なお、上述の実施の形態では本発明を改良オープン型のＴＢＭ１０に適用したが、本発明はこれ以外にも、天端ルーフなどのない通常のオープン型ＴＢＭや、全周セグメントを組むようにしたもの以外のシールド形ＴＢＭなどの全断面掘削機、及びカッターローダ等の自由断面掘機など、全てのトンネル掘削機に適用できる。但し、自由断面掘削機では、撮影部１４を取り付ける部分とトンネル坑壁１２との間隔が変化するため、画像処理が多少面倒になる。
【００２６】
また、撮影部１４におけるＣＣＤカメラ１７の使用台数は３台に限らず、任意の台数とすることができ、更に撮影部１４も２個に限らず、任意の個数を使用できる。また、ＣＣＤカメラ１７に代えてデジタルカメラを使用することもできる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、複数のＣＣＤカメラ又はデジタルカメラの撮影動作を同時に制御することにより、例えばトンネル掘削機の１掘進長分で、且つ、トンネル周方向における広い範囲を一度に撮影できる。従って、従来のように撮影を繰り返したり、撮影した画像を繋ぎ合わせたりする必要がないので、手間を省くことができる。
【００２８】
また、撮影した画像がデジタル信号で出力されるので、この画像信号をコンピュータによって画像処理することができ、これにより、画像の歪みを簡単に補正できる。このため、トンネル坑壁の状態を正確に判断することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るトンネル坑壁の撮影装置をオープン形のＴＢＭに取り付けた状態を示す図である。
【図２】図１のＡ矢視図である。
【図３】図２のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】本発明に係るＣＣＤカメラの撮影範囲を示す図である。
【符号の説明】
１  撮影装置
１０  ＴＢＭ（トンネル掘削機）
１１  トンネル
１２  トンネル坑壁
１５  撮影用パソコン
１６  画像処理用パソコン
１７  ＣＣＤカメラ
１８  カメラ保持台
２５  透明カバー
【図１】
0003570980.tif 000002
【図２】
0003570980.tif 000003
【図３】
0003570980.tif 000004
【図４】
0003570980.tif 000005