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トンネル壁面の展開画像作成装置

国内特許コード P07A012002
整理番号 /NO32995
掲載日 2007年12月7日
出願番号 特願平11-217092
公開番号 特開2001-043353
登録番号 特許第4368008号
出願日 平成11年7月30日(1999.7.30)
公開日 平成13年2月16日(2001.2.16)
登録日 平成21年9月4日(2009.9.4)
発明者
  • 小久保 将寿
  • 神保 吉克
  • 舟橋 秀麿
  • 和仁 幸也
  • 林 直樹
  • 田近 利幸
  • 鵜飼 正人
  • 太田 勝
  • 佐藤 仁
  • 高木 薫
出願人
  • 東海旅客鉄道株式会社
  • 公益財団法人鉄道総合技術研究所
  • JFEプラントエンジ株式会社
発明の名称 トンネル壁面の展開画像作成装置
発明の概要 【課題】 光学系の構造を簡素化でき、画像分解能を高めることができるうえ、トンネル壁面の展開画像からトンネル壁面の変状を正確に把握できる。
【解決手段】 展開画像作成装置は、トンネル内を移動中、所定タイミングごとにラインセンサカメラにより分割ラインデータを取り込む。そして取り込まれた分割ラインデータにつき、各画素の位置を仮想結像面上からトンネル壁面上に変換し、変換後の位置間隔を求め、その位置間隔に応じて分割ラインデータの画素間隔を補正する。つまり、仮想結像面上の(f,Vk)をトンネル壁面上の(Xk,Yk)に変換し、(Xk,Yk)と(Xk+1,Yk+1)との間隔を求め、この間隔に応じて画素間隔を補正する。展開画像作成装置は、この補正後、展開画像を作成するため、展開画像から測定される変状の幅・長さ等は、実際のトンネル壁面の変状の幅・長さ等を正確に反映したものとなる。
従来技術、競合技術の概要


トンネルは、地山の土圧・凍上圧・有害水などの外因、設計・施工の不適切、経年による材質劣化などの内因によって、クラック、目地切れ、食い違い、コンクリートの剥離・剥落などの変状現象が生じる。



従来、これらの変状の追跡は、人間が列車の走る合間を縫って、目視を主体に実施し、進行の顕著なものは計器による測定(例えばひび割れ間隔の測定)ならびに覆工背面の調査などを行い、原因を明らかにして、補修・改良につなげている。また、変状の記録は、現地のスケッチをもとにトンネル展開図を作成し、クラックの幅・長さなどについて前回と今回の検査結果の比較を行い、健全性の判定を行っている。



一方、人間が手作業でこのようなトンネル変状の追跡を行う方法では、変状の見落としや位置の間違い・個人差による判定のバラツキなどがあり、信頼性に欠けることがある。



この点に鑑み、トンネル変状の追跡を行うための装置が開発されている。例えば、特開平6-42300号公報には、トンネル内を走行する車両上に設置されたトンネル壁面撮影用センサカメラを用い、カメラ前面に配置した曲面鏡を介してトンネル壁面に対して進行方向と直角方向のトンネル断面スキャンを行い、車上に設置されたデータ蓄積装置に順次そのデータを蓄積することにより、トンネル壁面の展開画像を得るトンネル検査装置が開示されている。このトンネル検査装置では、トンネル壁面を曲面鏡に映し、これを1台の1次元センサカメラで撮影して、トンネル周方向のラインデータとし、このラインデータを移動距離に応じて並べることにより、トンネル壁面の展開画像を得ている。

産業上の利用分野


本発明は、鉄道・道路トンネル等のトンネル壁面の覆工面の変状を追跡調査するのに適したトンネル壁面の展開画像作成装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
トンネル内を移動可能な車両と、
前記車両に搭載され、前記トンネルの周方向に沿ったラインを複数に分割した分割ラインのそれぞれに対応づけられて設置され、その対応づけられた分割ラインを撮影して分割ラインデータとして出力する複数のラインセンサカメラと、
所定タイミングごとに前記複数のラインセンサカメラが出力した分割ラインデータを取り込むデータ取込手段と、
前記データ取込手段によって取り込まれた各分割ラインデータにつき、分割ラインデータを構成する各画素の位置をラインセンサカメラの結像面上からトンネル壁面上に変換し、該変換後の位置間隔を求め、その位置間隔に応じて分割ラインデータの画素間隔を補正する画素間隔補正手段と、
前記画素間隔補正手段による補正後の分割ラインデータに基づいて前記トンネル壁面の展開画像を作成する展開画像作成手段と
を備え
さらに、
前記車両のカントを検出可能なカント検出手段を備え、
前記画素間隔補正手段は、前記カント検出手段により検出されたカントを加味した上で前記分割ラインデータを構成する各画素の位置をラインセンサカメラの結像面上からトンネル壁面上に変換すること
を特徴とするトンネル壁面の展開画像作成装置。

【請求項2】
トンネル内を移動可能な車両と、
前記車両に搭載され、前記トンネルの周方向に沿ったラインを複数に分割した分割ラインのそれぞれに対応づけられて設置され、その対応づけられた分割ラインを撮影して分割ラインデータとして出力する複数のラインセンサカメラと、
所定タイミングごとに前記複数のラインセンサカメラが出力した分割ラインデータを取り込むデータ取込手段と、
前記データ取込手段によって取り込まれた各分割ラインデータにつき、分割ラインデータを構成する各画素の位置をラインセンサカメラの結像面上からトンネル壁面上に変換し、該変換後の位置間隔を求め、その位置間隔に応じて分割ラインデータの画素間隔を補正する画素間隔補正手段と、
前記画素間隔補正手段による補正後の分割ラインデータに基づいて前記トンネル壁面の展開画像を作成する展開画像作成手段と
を備え、
さらに、
前記車両のカントを検出可能なカント検出手段と、
前記カント検出手段により検出されたカントに基づいて前記分割ラインデータの各画素のトンネル周方向の位置を補正するカント補正手段と、を備え、
前記展開画像作成手段は、前記カント補正手段により補正された場合にはその補正後の分割ラインデータに基づいて前記トンネル壁面の展開画像を作成すること
を特徴とするトンネル壁面の展開画像作成装置。

【請求項3】
トンネル内を移動可能な車両と、
前記車両に搭載され、前記トンネルの周方向に沿ったラインを複数に分割した分割ラインのそれぞれに対応づけられて設置され、その対応づけられた分割ラインを撮影して分割ラインデータとして出力する複数のラインセンサカメラと、
所定タイミングごとに前記複数のラインセンサカメラが出力した分割ラインデータを取り込むデータ取込手段と、
前記データ取込手段によって取り込まれた各分割ラインデータにつき、分割ラインデータを構成する各画素の位置をラインセンサカメラの結像面上からトンネル壁面上に変換し、該変換後の位置間隔を求め、その位置間隔に応じて分割ラインデータの画素間隔を補正する画素間隔補正手段と、
前記画素間隔補正手段による補正後の分割ラインデータに基づいて前記トンネル壁面の展開画像を作成する展開画像作成手段と
を備え、
さらに、
車両の車輪が所定量回転するごとに所定タイミングを発生させるタイミング発生手段を備え、
前記データ取込手段は、このタイミング発生手段が発生する所定タイミングごとに複数のラインセンサカメラが出力した分割ラインデータを取り込み、
さらに、
前記データ取込手段によって取り込まれた分割ラインデータと前記タイミング発生手段の発生する所定タイミングに基づいて得られる距離データとを対応づけるデータ加工手段と、
前記所定タイミングの発生する間隔が予め設定した所定距離と一致しているか否かを判断する判断手段と、
前記所定タイミングの発生する実際の間隔が前記所定距離と一致していないと前記判断手段により判断された場合には、その実際の間隔に応じて前記距離データを補正する距離補正手段と
を備えたこと
を特徴とするトンネル壁面の展開画像作成装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP1999217092thum.jpg
出願権利状態 登録
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