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2019年7月18日【テクノロジー】

鹿島ら、AI活用のケーソン工法・掘残し幅計測システムを開発

NEXT MOBILITY編集部

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鹿島は、三菱電機、三菱電機エンジニアリングと共同で、ケーソン函内における刃口、土砂の境界及び掘削状況を函外から遠隔で把握できる、ケーソン掘残し幅計測システムを開発した。

 

このシステムの適用で、ケーソン内へ入出函することなく、掘削状況をリアルタイムかつ定量的に把握することが可能となり、潜函作業員の安全性と作業効率が大幅に向上できると云う。

ニューマチックケーソン工法では、作業の安全性・効率性の観点から、ケーソンを計画通りの位置・姿勢・速度で沈下させていくことが重要だが、これまで、潜函作業員の経験を頼りに掘削位置を決めてきたため、ケーソンの傾斜や急沈下・過沈下が発生する恐れがあった。

 

この対策として、掘削時にレーザー測量による掘削状況の計測を行っているが、点情報であることや、掘削機械による死角の影響に加え、撥ね付け土(掘削して仮置きした土砂)の判別などに課題があり、ケーソン刃口全体における掘残し幅を正確に把握できないといった問題が、依然、残されていた。

 

 

ニューマチックケーソンの函内から見た 土砂境界部付近

ニューマチックケーソンの函内から見た土砂境界部付近

 

 

[開発システムの概要]

 

今回開発のシステムは、ケーソン函内に設置した耐環境レーザースキャナ、刃口全周を画角に収める複数のネットワークカメラ、地上部に設置したパソコンの3点から構成されている。

 

中央部に据え付けるレーザースキャナは、天井レールを走行する掘削機械の干渉を考慮し、高さ20cmの小型機器を新たに開発。ネットワークカメラには、設置機器数の低減を目的に超広角カメラを採用している。

 

刃口の土砂の境界や掘削状況の把握のため、レーザースキャナで取得した3D点群情報と、ネットワークカメラで取得した画像を利用して、ケーソン函内における刃口と土砂の境界と掘削状況の正確な把握を可能にした。

 

 

 

 

 

1.レーザースキャナによる境界検出処理

 

レーザースキャナで取得したケーソン函内の3D点群情報から、最も外周に位置する点列を検出した上で、ノイズ処理などの補正を行い刃口と土砂の境界線を算出する。

 

 

 

 

2.ネットワークカメラ画像をもとにAI技術により土砂境界を推定

 

掘削機械との干渉の影響で、レーザースキャナでは点群化できない範囲については、超広角カメラで撮影した画像をもとに、機械学習により土砂境界を推定し補完。具体的には、収集した画像を短冊状にトリミングし、刃口と土砂の境界を指定した教師データを学習させることで、目視に近い識別精度を実現した。

 

 

 

 

以上により、撥ね付け土などを除外した「真の掘残し幅」を、掘削作業中も遠隔からリアルタイムかつ正確に把握。従来、潜函作業員が数十分から数時間費やしケーソン内へ入出函して行っていた計測作業そのものが不要となり、安全性と作業効率を飛躍的に向上させると云う。

 

 

[今後の展開]

 

日々の計測で蓄積されるレーザースキャナによる境界線データをAIの再学習用の教師データにすることで、新たな土質の現場であっても高精度な境界判別が可能となるシステムへ高度化。

 

さらに、システムから得られた掘削データと実際の沈下データを組み合わせ蓄積・分析することで、掘削と沈下の関係をより明確化、分析結果を活用した精度の高い沈下予測や、最適な掘削制御に活用していく。

 

鹿島は今後、この技術を開削工事などの掘削工事の見える化に活用し、作業の安全性・効率性の更なる向上に向け、技術開発を進めていくとしている。

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坂上 賢治

NEXT MOBILITY&MOTOR CARS編集長。日刊自動車新聞を振り出しに自動車産業全域の取材活動を経て同社出版局へ。コンシューマー向け媒体(発行45万部)を筆頭に環境&リサイクル紙、車両ケア&整備ビジネス専門誌等の創刊誌編集長を歴任。独立後は一般誌、Web媒体上でジャーナリスト活動を重ね30年半ば。2015年より自動車情報媒体のMOTOR CARS編集長、2017年より自動車ビジネス誌×WebメディアのNEXT MOBILITY 編集長。

松下次男

1975年日刊自動車新聞社入社。編集局記者として国会担当を皮切りに自動車販売・部品産業など幅広く取材。その後、長野支局長、編集局総合デスク、自動車ビジネス誌MOBI21編集長、出版局長を経て2010年論説委員。2011年から特別編集委員。自動車産業を取り巻く経済展望、環境政策、自動運転等の次世代自動車技術を取材。2016年独立し自動車産業政策を中心に取材・執筆活動中。

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1975年日刊自動車新聞社入社。部品産業をはじめ、自動車販売など幅広く取材。また自動車リサイクル法成立時の電炉業界から解体現場までをルポ。その後、同社の広告営業、新聞販売、印刷部門を担当、2006年に中部支社長、2009年執行役員編集局長に就き、2013年から特別編集委員として輸送分野を担当。2018年春から独立、NEXT MOBILITY誌の編集顧問。

片山 雅美

日刊自動車新聞社で取材活動のスタートを切る。同紙記者を皮切りに社長室支社統括部長を経て、全石連発行の機関紙ぜんせきの取材記者としても活躍。自動車流通から交通インフラ、エネルギー分野に至る幅広い領域で実績を残す。2017年以降は、佃モビリティ総研を拠点に蓄積した取材人脈を糧に執筆活動を展開中。

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熊澤啓三

株式会社アーサメジャープロ エグゼクティブコンサルタント。PR/危機管理コミュニケーションコンサルタント、メディアトレーナー。自動車業界他の大手企業をクライアントに持つ。日産自動車、グローバルPR会社のフライシュマン・ヒラード・ジャパン、エデルマン・ジャパンを経て、2010年にアーサメジャープロを創業。東京大学理学部卒。

福田 俊之

1952年東京生まれ。産業専門紙記者、経済誌編集長を経て、99年に独立。自動車業界を中心に取材、執筆活動中。著書に「最強トヨタの自己改革」(角川書店)、共著に「トヨタ式仕事の教科書」(プレジデント社)、「スズキパワー現場のものづくり」(講談社ピーシー)など。