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国土交通省の土木工事施工管理基準では、トンネルの覆工コンクリートの出来形管理は、トンネル延长40尘ごとに1断面の幅と高さを计测することとなっています。一般的な道路トンネルの幅?高さは6尘～10尘程度で、计测点は、1断面当たり左右と天井部の3点です。従来の计测方法は、高所作业车とはしごを用いてメジャーや検测棒などで行うため、手间と时间がかかり、作业の効率化が课题でした。

光切断法は、直線状に光が照射されるラインレーザーとカメラを用い、レーザー光の進行方向とカメラの光線ベクトルの三角測量の原理により3次元計測を行います。光切断法を用いた3次元计测システムは、光切断法でトンネル覆工全周の出来形を計測できるように、360度に照射するリングレーザーと、その照射光を一度で撮影できる魚眼カメラを採用しました。1断面の計測は、リングレーザーのスイッチをONとOFFの状態で写真をそれぞれ1枚撮影し、背景差分法(※1)によってレーザー照射点のみを画像から自動抽出後、3次元点群座標を計算します。これにより、従来は3～4人必要だった計測が、1人で行えるようになりました。また、計測装置を自律4足歩行ロボットに搭載することで、複数断面を連続的に計測でき、計測時間は従来の約30分の1に短縮可能です。

本技术は、国土交通省2022年度「建设现场の生产性を飞跃的に向上するための革新的技术の导入?活用に関するプロジェクト」にて総合评価础をいただきました。

光切断法を用いた3次元计测システムは、高密度、高精度な出来形计测と省人化?省力化による生産性の向上、安全性の向上に寄与します。

高密度、高精度な出来形计测

従来の出来形计测はトンネルの幅と高さの3点のみの计测でしたが、光切断法は360度の高密度な计测が可能です。また、トンネル内に础搁マーカー(※2)を设置し、あらかじめトータルステーションで计测した础搁マーカーの絶対座标を使用してスケール调整することで、高精度な计测が可能です。设计断面との自动比较ソフトを用いることで、内空が确保されていることも确认できます。

省人化?省力化による生产性向上と安全性の向上

4足歩行ロボットに计测机器を搭载することで、复数断面を连続して効率的に计测できます。1人で计测でき、1断面の计测时间は5秒ほどです。高所作业车やはしごによる作业は不要なので安全性が向上します。

• 自律4足歩行ロボットとUAVに搭載した光切断法を用いた3次元计测システム（2022.6.14付）