(57)【要約】【課題】簡単かつ安価であって、現場作業者に負担をかけずに監視者の疲労も軽減できる掘削現場監視装置の提供を目的とする。【解決手段】本発明の掘削現場監視装置１は、掘削機Ｅに設けられて掘削機Ｅが掘削する切羽Ｆを撮影するビデオカメラ２と、ビデオカメラ２が撮影した動画のコマ数を間引く処理を行って表示装置４へ処理済動画を出力する処理部３とを備えて構成される。また、本発明の他の掘削現場監視装置１は、掘削機Ｅに設けられて所定のサンプリング周期で掘削機Ｅが掘削する切羽Ｆを撮影するビデオカメラ２を備え、サンプリング周期が掘削機Ｅの振動周期の整数倍の時間に設定されている。【選択図】図１
2019060184.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削機に設けられて前記掘削機が掘削する切羽を撮影するビデオカメラと、
前記ビデオカメラが撮影した動画のコマ数を間引く処理を行い、表示装置に処理済動画を出力する処理部とを備えた
ことを特徴とする掘削現場監視装置。
【請求項２】
前記処理部は、前記動画のコマのうち前記掘削機の振動周期の整数倍の時間毎のコマ以外のコマを間引く処理を行う
ことを特徴とする請求項１に記載の掘削現場監視装置。
【請求項３】
掘削機に設けられて所定のサンプリング周期で前記掘削機が掘削する切羽を撮影するビデオカメラを備え、
前記サンプリング周期は、前記掘削機の振動周期の整数倍の時間に設定される
ことを特徴とする掘削現場監視装置。
【請求項４】
前記掘削機に複数設置されて前記掘削機の全周囲を撮影する他のビデオカメラを備えた
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の掘削現場監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、掘削現場監視装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
トンネル等の掘削現場においては、掘削直後の切羽を記録するために、デジタルカメラによる撮影が行われているが、デジタルカメラでは画角が狭く切羽全体の撮影には時間が掛かる。この問題を解消するために、掘削機にデジタルカメラを設置して撮影をコンピュータで制御する技術が開発されている（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−７２３４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来装置では、掘削後の切羽の撮影は可能であるが、静止画像のみしか撮影できず、掘削機で切羽を掘削している最中におけるトンネル内の現場状況の監視には不向きである。そこで、従来装置のデジタルカメラをビデオカメラに交換することも考えられるが、掘削機が切羽を掘削中している最中では、掘削機の振動によってビデオカメラも振動するので、撮影した動画もぶれてしまう。
【０００５】
撮影した動画は、モニタで監視者が確認するのであるが、ぶれた動画を見続けると監視者の目が非常に疲れるため、監視者の負担が大きくなる。動画を処理してぶれを補正する処理を行うことも考えられるが、高度な技術が要求されコストが嵩んでしまう。また、ビデオカメラを掘削機ではなく、他所に固定的に設ければ、動画のぶれを解消できるが、そうすると、掘削が進んで掘削機が進むたびにビデオカメラの位置も掘削機が進んだ分だけ移動させる盛り替えが必要となり、今度は現場作業者の負担が大きくなる。
【０００６】
そこで、本発明は、簡単かつ安価であって、現場作業者に負担をかけずに監視者の疲労も軽減できる掘削現場監視装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の掘削現場監視装置は、掘削機に設けられて掘削機が掘削する切羽を撮影するビデオカメラと、ビデオカメラが撮影した動画のコマ数を間引く処理を行って表示装置に処理済動画を出力する処理部とを備えて構成される。このように構成された掘削現場監視装置では、ビデオカメラが掘削機の振動によって振動して、撮影された動画にぶれがあっても処理済動画ではぶれの速度が低下する。また、掘削機にビデオカメラが設置されるので、現場作業者がわざわざ掘削機の位置に合わせてビデオカメラの位置を盛り替える作業をせずに済む。さらに、ビデオカメラが撮影した動画のコマを間引く処理を行うだけでよいので、動画のぶれを補正する画像処理等の高度な技術が要求されず機器も安価で済む。また、掘削中、掘削前後を問わず切羽の撮影が可能であるから、切羽を解析するための動画が得られて、切羽の解析が可能となる。
【０００８】
また、掘削現場監視装置における処理部は、ビデオカメラが撮影した動画から掘削機の振動周期の整数倍の時間毎に撮影されたコマを抽出して、その他のコマを間引くようにしてもよい。このように処理すれば、ぶれが軽減された処理済動画が得られる。
【０００９】
さらに、本発明の他の掘削現場監視装置は、掘削機に設けられて所定のサンプリング周期で掘削機が掘削する切羽を撮影するビデオカメラを備え、サンプリング周期が掘削機の振動周期の整数倍の時間に設定されている。このように構成された掘削現場監視装置によれば、ぶれが軽減された動画を撮影できるので、動画を閲覧する監視者の疲労が軽減される。また、掘削機にビデオカメラが設置されるので、現場作業者がわざわざ掘削機の位置に合わせてビデオカメラの位置を盛り替える作業をせずに済む。さらに、ビデオカメラのサンプリング周期を掘削機の振動周期の整数倍の時間に設定するだけでよいので、動画のぶれを補正する画像処理等の高度な技術が要求されず機器も安価で済む。
【００１０】
そして、掘削現場監視装置が複数の他のビデオカメラを備えて掘削機の全周囲を撮影できるようにしてもよい。このようにすると、掘削機を移動操作する操作者が表示装置で掘削機の周囲を確認でき、安全に掘削機を移動させ得る。
【発明の効果】
【００１１】
よって、本発明の掘削現場監視装置によれば、簡単かつ安価であって、現場作業者に負担をかけずに監視者の疲労も軽減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】掘削機に適用された第一の実施の形態における掘削現場監視装置のシステム構成を示した図である。
【図２】第一の実施の形態における掘削現場監視装置の動画の処理動作を説明する図である。
【図３】第一の実施の形態の第一変形例における掘削現場監視装置のシステム構成を示す図である。
【図４】掘削機に適用された第二の実施の形態における掘削現場監視装置のシステム構成を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。なお、以下に説明する各実施の形態の掘削現場監視装置において共通する構成については同じ符号を付し、説明の重複を避けるために、一の実施の形態の掘削現場監視装置の説明において説明した構成については他の実施の形態の掘削現場監視装置における説明では詳細な説明を省略する。
【００１４】
＜第一の実施の形態＞
第一の実施の形態における掘削現場監視装置１は、図１に示すように、掘削機Ｅに設けられて掘削機Ｅが掘削する切羽Ｆを撮影するビデオカメラ２と、ビデオカメラ２が撮影した動画を処理する処理部３とを備えており、処理部３で処理した処理済動画を表示装置４へ出力する。
【００１５】
以下、掘削現場監視装置１の各部について詳細に説明する。まず、掘削現場監視装置１が適用される掘削機Ｅは、本例では、クローラを備えた走行体Ｗと、走行体Ｗに対して左右方向への旋回と上下方向への俯仰とを可能に取付けたブームＢと、ブームＢの先端に装着されて図外のモータによって回転駆動されるカッタヘッドＣとを備えた自由断面掘削機とされている。
【００１６】
このように構成された掘削機Ｅは、カッタヘッドＣを図外のモータで回転駆動しつつ、ブームＢを駆動してカッタヘッドＣを切羽Ｆの掘削したい位置へ配置するととともにカッタヘッドＣを略一定の押圧力で切羽Ｆに押し付けて切羽Ｆにおける岩盤を掘削する。
【００１７】
ビデオカメラ２は、図示はしないが、ＣＣＤ（電荷結合素子）等の画像素子、レンズ（図示せず）、焦点調節部（図示せず）を備えており、本例では、切羽Ｆの撮影を可能とするため、走行体Ｗに起立させたポールＰに取付けられて掘削機Ｅの前方を撮影範囲としている。なお、ビデオカメラ２の構成は、動画の撮影が可能であれば任意に変更でき、また、ビデオカメラ２の掘削機Ｅへの設置に関する構造も前記したところに限定されず、任意に変更でき、ビデオカメラ２をブームＢに設置してもよい。
【００１８】
処理部３は、ビデオカメラ２と信号線５で接続されており、ビデオカメラ２が撮影した動画のコマ数を間引く処理を行う。なお、ビデオカメラ２と処理部３とは、無線通信で通信を行ってもよい。具体的には、処理部３は、ビデオカメラ２が所定のフレームレートで撮影した動画のコマから予め決められたコマ数毎のコマだけを抽出して、表示装置４へ出力する。図２に示したところでは、処理部３は、撮影された動画のコマａ１，ａ２，ａ３・・・・ａｎのうち、先頭のコマａ１から３つおきにコマａ４，ａ７，ａ１０・・・を抽出して、表示装置４へ出力している。処理部３は、１＋３ｍ番目（ｍは、０と正の整数）のコマを抽出して、これを処理済動画として表示装置４へ出力する。
【００１９】
処理部３は、ビデオカメラ２が撮影した動画データを取り込み、抽出したコマを一纏めにした所定時間分の処理済動画のファイルを生成して、表示装置４へ出力してもよいし、ビデオカメラ２が撮影した動画データから決められたコマを順次抽出して、当該コマのデータを表示装置４へ順次送信するようにしてもよい。監視者が処理済動画を掘削現場の切羽Ｆの状況を監視する用途で使用する場合、ビデオカメラ２が掘削現場を撮影した時間からさほどの遅滞なく閲覧できるように前記所定時間を設定するとよい。処理済動画の用途によって、一纏めにされる処理済動画の長さである前記所定時間は、任意に設定できる。なお、処理済動画のファイルを生成する場合、動画の圧縮形式は、任意であり、表示装置４で復元可能な圧縮形式であればよい。
【００２０】
表示装置４は、具体的には、端末４ａとモニタ４ｂとを備えており、処理部３と端末４ａとが信号線６で接続されている。なお、処理部３と表示装置４は、無線通信で通信を行ってもよい。表示装置４は、処理部３で処理した処理済動画のデータを端末４ａで受け取ると、モニタ４ｂに処理済動画を表示させる。処理済動画は、ビデオカメラ２で撮影した動画のコマ数が間引かれた動画となっている。
【００２１】
そのため、表示装置４のモニタ４ｂには、まず、先頭のコマａ１がコマを間引いた数に相当する時間のあいだ表示され、次に、４番目のコマａ４がコマを間引いた数に相当する時間のあいだ表示され、つづいて、７番目のコマａ７がコマを間引いた数に相当する時間のあいだ表示される。
【００２２】
掘削機Ｅが切羽Ｆを掘削している最中は、カッタヘッドＣを駆動するモータの振動と、カッタヘッドＣが切羽Ｆから受ける抵抗によって発生する振動がブームＢを介して走行体Ｗにも伝達される。よって、掘削機Ｅが切羽Ｆを掘削中である場合、ビデオカメラ２も振動して、ビデオカメラ２によって撮影された動画はこの振動の影響でぶれる。このようにビデオカメラ２が激しく振動して撮影された動画にぶれがあっても、モニタ４ｂには、処理済動画のコマが順次静止画像のように表示され、動画のぶれの速度が見掛け上低下したかのように映し出される。よって、表示装置４のモニタ４ｂを見る監視者の目の疲労が軽減される。
【００２３】
このように、第一の実施の形態の掘削現場監視装置１は、掘削機Ｅに設けられて掘削機Ｅが掘削する切羽Ｆを撮影するビデオカメラ２と、ビデオカメラ２が撮影した動画のコマ数を間引く処理を行って表示装置４へ処理済動画を出力する処理部３とを備えて構成される。このように構成された掘削現場監視装置１では、ビデオカメラ２が掘削機Ｅの振動によって振動して、撮影された動画にぶれがあっても処理済動画ではぶれの速度が低下するため、処理済動画を閲覧する監視者の疲労が軽減される。また、掘削機Ｅにビデオカメラ２が設置されるので、現場作業者がわざわざ掘削機Ｅの位置に合わせてビデオカメラ２の位置を盛り替える作業をせずに済むので、現場作業者の負担も軽減される。さらに、ビデオカメラ２が撮影した動画のコマを間引く処理を行うだけでよいので、動画のぶれを補正する画像処理等の高度な技術が要求されず機器も安価で済む。以上より、本発明の掘削現場監視装置１によれば、装置が簡単かつ安価となり、現場作業者に負担をかけずに監視者の疲労も軽減できる。また、ビデオカメラ２は、切羽Ｆが撮影範囲内となるように設置されているので掘削中、掘削前後を問わず、切羽Ｆの撮影が可能であるから、切羽Ｆを解析するための動画が得られて、切羽Ｆの解析が可能となる。
【００２４】
なお、動画のコマを間引く処理は、表示装置４における端末４ａで行うようにしてもよい。具体的には、端末４ａが処理部３の処理を行うためのアプリケーションプログラムを実行して処理部３を実現してもよい。
【００２５】
前述のように、掘削機Ｅが切羽Ｆを掘削している最中は、カッタヘッドＣを駆動するモータの振動と、カッタヘッドＣが切羽Ｆから受ける抵抗によって発生する振動がブームＢを介して走行体Ｗにも伝達される。よって、掘削機Ｅに設置されるビデオカメラ２も振動するが、処理部３で抽出するコマを掘削機Ｅの振動周期の整数倍の時間毎に撮影されたコマを抽出して、その他のコマを間引くようにしてもよい。掘削機Ｅの振動周期は、掘削機Ｅの固有周期を計測しておき、これを振動周期として取り扱ってもよいが、ビデオカメラ２の設置個所の周辺に加速度センサを設けておき、加速度センサで検知された加速度から処理部３で振動周期を求めて、求めた振動周期に応じて抽出するコマを選択してもよい。このように、掘削機Ｅの振動周期の整数倍の時間毎に動画からコマを抽出すると、掘削機Ｅの振動の振幅が一定である場合には、抽出されたコマは同じ撮影範囲を撮影したコマとなるから、理論的には処理済動画から一切のぶれが排除される。実際には、掘削機Ｅの振動の振幅が一定ではないので、処理済動画にもぶれが残るが、このように処理すれば、ぶれが軽減された処理済動画が得られる。
【００２６】
したがって、このように、掘削現場監視装置１における処理部３が動画のコマのうち掘削機Ｅの振動周期の整数倍の時間毎のコマ以外のコマを間引く処理を行う場合には、ビデオカメラ２が撮影した動画のぶれに比して処理済動画におけるぶれを軽減できるので、より効果的に監視者の疲労を軽減できる。
【００２７】
本例では、ビデオカメラ２の撮影範囲は、掘削機Ｅの前方の切羽Ｆが含まれるように設置されているが、図３に示すように、ビデオカメラ２以外に他のビデオカメラ１０を複数設けて掘削機Ｅの前方の切羽Ｆだけでなく、掘削機Ｅの左右の側方向および後方も撮影範囲に収めて掘削機Ｅの全周囲を撮影できるようにしてもよい。このようにすると、掘削機Ｅを移動操作する操作者が表示装置４で掘削機Ｅの周囲を確認できるようにすれば、安全に掘削機Ｅを移動させ得る。ビデオカメラ１０で撮影した動画についても処理部３でコマ数を間引く処理を行って表示装置４へ出力することができる。
【００２８】
＜第二の実施の形態＞
第二の実施の形態における掘削現場監視装置１は、図４に示すように、掘削機Ｅに設けられて所定のサンプリング周期で掘削機Ｅが掘削する切羽Ｆを撮影するビデオカメラ２とを備えている。
【００２９】
本例におけるビデオカメラ２は、表示装置４に信号線７を介して接続されており、所定のサンプリング周期で動画を撮影する。また、サンプリング周期は、掘削機Ｅの振動周期の整数倍の時間に設定されている。なお、掘削機Ｅの振動周期については、第一の実施の形態の掘削現場監視装置１と同様に、掘削機Ｅの固有周期を予め計測しておき、これをサンプリング周期に設定してもよいが、ビデオカメラ２の設置個所の周辺に加速度センサを設けておき、加速度センサで検知された加速度から振動周期を求めて、振動周期に応じてサンプリング周期を変化させるようにしてもよい。また、端末４ａにてビデオカメラ２のサンプリング周期を設定できるようにしてもよい。
【００３０】
このようにすると、掘削機Ｅが掘削中にビデオカメラ２が撮影した動画の各コマは、掘削機Ｅの振動の振幅が一定である場合には、同じ撮影範囲を撮影したコマとなるから、理論的には撮影された動画は一切ぶれがない。実際には、掘削機Ｅの振動の振幅が一定ではないので、このように撮影された動画にもぶれが含まれるが、このようなサンプリング周期で撮影すれば、ぶれが軽減された動画を撮影できる。表示装置４は、ビデオカメラ２から順次送信される動画のデータをモニタ４ｂに表示させる。よって、監視者は、表示装置４に表示されるぶれが軽減された動画を閲覧できる。
【００３１】
このように、第二の実施の形態の掘削現場監視装置１は、掘削機Ｅに設けられて所定のサンプリング周期で掘削機Ｅが掘削する切羽Ｆを撮影するビデオカメラ２と、動画を表示する表示装置４とを備え、サンプリング周期が掘削機の振動周期の整数倍の時間に設定されている。このように構成された掘削現場監視装置１によれば、ぶれが軽減された動画を撮影できるから、動画を閲覧する監視者の疲労が軽減される。また、掘削機Ｅにビデオカメラ２が設置されるので、現場作業者がわざわざ掘削機Ｅの位置に合わせてビデオカメラ２の位置を盛り替える作業をせずに済むので、現場作業者の負担も軽減される。さらに、ビデオカメラ２のサンプリング周期を掘削機Ｅの振動周期の整数倍の時間に設定するだけでよいので、動画のぶれを補正する画像処理等の高度な技術が要求されず機器も安価で済む。以上より、本発明の掘削現場監視装置１によれば、装置が簡単かつ安価となり、現場作業者に負担をかけずに監視者の疲労も軽減できる。
【００３２】
以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。
【符号の説明】
【００３３】
１・・・掘削現場監視装置、２・・・ビデオカメラ、３・・・処理部、４・・・表示装置、１０・・・他のビデオカメラ、Ｅ・・・掘削機、Ｆ・・・切羽
【図１】
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【図２】
2019060184.tif 000004
【図３】
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【図４】
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