JP2018021885A - 施工管理システム - Google Patents

Abstract

【課題】地質データを含む施工対象の３次元データを効率良く取得できる施工管理システムを提供する。【解決手段】施工管理システムは、施工対象の地質データを取得する地質データ取得部と、施工対象の３次元データを取得する３次元データ取得部と、を備え、３次元データ取得部は、地質データに基づいて、施工対象の地質の境界を含む３次元データを取得する。【選択図】図４

Description

本発明は、施工管理システムに関する。

撮像装置を搭載した作業機械が知られている。特許文献１には、施工計画データとステレオカメラの位置情報に基づき施工計画２次元画像データを作成し、施工計画２次元画像データとステレオカメラで撮像された現況２次元画像データとを重合わせ、重合わせた合成画像を３次元表示装置に３次元表示させる技術が開示されている。

特開２０１３−０３６２４３号公報

施工対象の地質によって単位時間当たりに実施可能な施工量又は工期が変動する可能性がある。施工し易い地質の場合、施工量が増大し工期が短期化する。施工し難い地質の場合、施工量が低減し工期が長期化する。このように、施工対象の地質は、単位時間当たりに実施可能な施工量又は工期に影響を及ぼす可能性がある。そのため、施工計画の段階において施工対象の地質の調査が実施され、地質についてのデータが取得される。

施工計画の段階において調査された地質と施工実施の段階において認識される地質とが異なる場合、施工実施の段階において地質の調査を再度実施する必要がある。施工対象において地質が変化する場合、地質データを含む施工対象の３次元データを効率良く取得できる技術が要望される。

本発明の態様は、地質データを含む施工対象の３次元データを効率良く取得できる施工管理システムを提供することを目的とする。

本発明の第１の態様に従えば、作業機械に設けられた撮像装置で撮影された対象の２次元画像データを取得する２次元画像データ取得部と、前記作業機械に取り付けられ、前記対象の３次元データを取得する３次元データ取得部と、前記２次元画像データに地質データを入力する入力部と、入力された前記地質データを、前記３次元データに付与する地質データ取得部と、を備える、施工管理システムが提供される。

本発明の第２の態様に従えば、作業機械に設けられた撮像装置で撮影された対象の２次元画像データを取得する２次元画像データ取得部と、前記撮像装置によって前記２次元画像データが撮影された時点の位置データを取得する位置データ取得部と、前記２次元画像データ内に含まれる地面の地質に関する地質データを取得する地質データ取得部と、前記２次元画像データに、前記２次元画像データが取得された時点の前記作業機械の前記位置データ、前記２次元画像データ内に含まれる地面の地質データ、及び前記２次元画像データが取得された時点の時点データを付加して記憶する記憶部と、を備える施工管理システムが提供される。

本発明の第３の態様に従えば、作業機械に取り付けられ、施工対象の３次元データを取得する３次元データ取得部と、前記施工対象において発生した事象の位置を示す事象位置データを取得する事象位置データ取得部と、を備え、前記３次元データ取得部は、前記３次元データ取得部により得られた３次元データに、前記事象に関する情報及び前記事象位置データを付与する、施工管理システムが提供される。

本発明の態様によれば、地質データを含む施工対象の３次元データを効率良く取得できる施工管理システムが提供される。

図１は、本実施形態に係る作業機械の一例を示す斜視図である。 図２は、本実施形態に係る撮像装置の一例を示す斜視図である。 図３は、本実施形態に係る作業機械の制御システム及び施工管理システムの一例を模式的に示す図である。 図４は、本実施形態に係る検出処理装置の一例を示す機能ブロック図である。 図５は、本実施形態に係る撮像装置及び検出処理装置の処理の一例を示す模式図である。 図６は、地質が均一である施工対象を模式的に示す図である。 図７は、地質が変化する施工対象を模式的に示す図である。 図８は、本実施形態に係る２次元画像データ取得部に取得された２次元画像データの一例を模式的に示す図である。 図９は、本実施形態に係る地質エリアデータを表示する表示装置の一例を模式的に示す図である。 図１０は、本実施形態に係る施工管理方法の一例を示すフローチャートである。

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する実施形態の構成要素は適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。

以下の説明においては、３次元のグローバル座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）、３次元の車体座標系（Ｘｍ，Ｙｍ，Ｚｍ）、及び３次元のカメラ座標系（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）を規定して、各部の位置関係について説明する。

グローバル座標系は、水平面内のＸｇ軸と、水平面内においてＸｇ軸と直交するＹｇ軸と、Ｘｇ軸及びＹｇ軸と直交するＺｇ軸とによって規定される。Ｘｇ軸と平行な方向をＸｇ軸方向とし、Ｙｇ軸と平行な方向をＹｇ軸方向とし、Ｚｇ軸と平行な方向をＺｇ軸方向とする。また、Ｘｇ軸を中心とする回転又は傾斜方向をθＸｇ方向とし、Ｙｇ軸を中心とする回転又は傾斜方向をθＹｇ方向とし、Ｚｇ軸を中心とする回転又は傾斜方向をθＺｇ方向とする。Ｚｇ軸方向は鉛直方向である。

車体座標系は、作業機械の車体に規定された原点を基準として一方向に延在するＸｍ軸と、Ｘｍ軸と直交するＹｍ軸と、Ｘｍ軸及びＹｍ軸と直交するＺｍ軸とによって規定される。Ｘｍ軸と平行な方向をＸｍ軸方向とし、Ｙｍ軸と平行な方向をＹｍ軸方向とし、Ｚｍ軸と平行な方向をＺｍ軸方向とする。Ｘｍ軸方向は作業機械の前後方向であり、Ｙｍ軸方向は作業機械の車幅方向であり、Ｚｍ軸方向は作業機械の上下方向である。

カメラ座標系は、撮像装置に規定された原点を基準として一方向に延在するＸｓ軸と、Ｘｓ軸と直交するＹｓ軸と、Ｘｓ軸及びＹｓ軸と直交するＺｓ軸とによって規定される。Ｘｓ軸と平行な方向をＸｓ軸方向とし、Ｙｓ軸と平行な方向をＹｓ軸方向とし、Ｚｓ軸と平行な方向をＺｓ軸方向とする。Ｘｓ軸方向は撮像装置の上下方向であり、Ｙｓ軸方向は撮像装置の幅方向であり、Ｚｓ軸方向は撮像装置の前後方向である。Ｚｓ軸方向は撮像装置の光学系の光軸と平行である。

［作業機械］
図１は、本実施形態に係る作業機械１の一例を示す斜視図である。本実施形態においては、作業機械１が油圧ショベルである例について説明する。以下の説明においては、作業機械１を適宜、油圧ショベル１、と称する。

図１に示すように、油圧ショベル１は、車体１Ｂと、作業機２とを有する。車体１Ｂは、旋回体３と、旋回体３を旋回可能に支持する走行体５とを有する。

旋回体３は、旋回軸Ｚｒを中心に旋回可能である。旋回軸ＺｒとＺｍ軸とは平行である。旋回体３は、運転室４を有する。油圧ポンプ及び内燃機関が旋回体３に配置される。走行体５は、履帯５ａ，５ｂを有する。履帯５ａ，５ｂが回転することにより、油圧ショベル１が走行する。

作業機２は、旋回体３に連結される。作業機２は、旋回体３に連結されるブーム６と、ブーム６に連結されるアーム７と、アーム７に連結されるバケット８と、ブーム６を駆動するブームシリンダ１０と、アーム７を駆動するアームシリンダ１１と、バケット８を駆動するバケットシリンダ１２とを有する。ブームシリンダ１０、アームシリンダ１１、及びバケットシリンダ１２はそれぞれ、油圧によって駆動される油圧シリンダである。

バケット８は、複数の刃８Ｂを有する。複数の刃８Ｂは、車体座標系のＹｍ軸方向に配置される。刃８Ｂは、刃先８ＢＴを有する。刃先８ＢＴは、刃８Ｂの先端部に設けられる。バケット８は、作業具の一種である。なお、アーム７に連結される作業具は、バケット８に限定されない。作業具は、アーム７に連結される作業具は、例えばチルトバケットでもよいし、法面バケット又は削岩用のチップを備えた削岩用のアタッチメントでもよい。

本実施形態において、グローバル座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）で規定される旋回体３の位置が検出される。グローバル座標系は、地球に固定された原点を基準とする座標系である。グローバル座標系は、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）によって規定される座標系である。ＧＮＳＳとは、全地球航法衛星システムをいう。全地球航法衛星システムの一例として、ＧＰＳ（Global Positioning System）が挙げられる。ＧＮＳＳは、複数の測位衛星を有する。ＧＮＳＳは、緯度、経度、及び高度の座標データで規定される位置を検出する。

車体座標系（Ｘｍ，Ｙｍ，Ｚｍ）は、旋回体３に固定された原点を基準とする座標系である。車体座標系の原点は、例えば旋回体３のスイングサークルの中心である。スイングサークルの中心は、旋回体３の旋回軸Ｚｒに存在する。車体座標系のＺｍ軸は、旋回体３の旋回軸Ｚｒと一致する。Ｘｍ軸方向は、旋回体３の前後方向である。Ｙｍ軸方向は、旋回体３の車幅方向である。Ｚｍ軸方向は、旋回体３の上下方向である。

油圧ショベル１は、旋回体３の位置を検出する位置検出器２３と、旋回体３の姿勢を検出する姿勢検出器２４と、旋回体３の方位を検出する方位検出器２５とを有する。

位置検出器２３は、ＧＰＳ受信機を含む。位置検出器２３は、旋回体３に設けられる。位置検出器２３は、グローバル座標系で規定される旋回体３の位置である絶対位置を検出する。旋回体３の絶対位置は、Ｘｇ軸方向の座標データ、Ｙｇ軸方向の座標データ、及びＺｇ軸方向の座標データを含む。

旋回体３に一対のＧＰＳアンテナ２１，２２が設けられる。本実施形態において、ＧＰＳアンテナ２１，２２は、旋回体３の上部に設けられた手すり９に設けられる。ＧＰＳアンテナ２１，２２は、車体座標系のＹｍ軸方向に配置される。ＧＰＳアンテナ２１，２２は、一定距離だけ離れている。ＧＰＳアンテナ２１，２２は、ＧＰＳ衛星から電波を受信して、受信した電波に基づいて生成した信号を位置検出器２３に出力する。位置検出器２３は、ＧＰＳアンテナ２１，２２から供給された信号に基づいて、グローバル座標系で規定されるＧＰＳアンテナ２１，２２の位置である絶対位置を検出する。位置検出器２３は、ＧＰＳアンテナ２１，２２の絶対位置に基づいて、旋回体３の絶対位置を検出する。

位置検出器２３は、一方のＧＰＳアンテナ２１の絶対位置及び他方のＧＰＳアンテナ２２の絶対位置のそれぞれを検出する。位置検出器２３は、ＧＰＳアンテナ２１の絶対位置及びＧＰＳアンテナ２２の絶対位置の少なくとも一方に基づいて演算処理を実施して、旋回体３の絶対位置を算出する。

姿勢検出器２４は、慣性計測装置（ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit）を含む。姿勢検出器２４は、旋回体３に設けられる。姿勢検出器２４は、グローバル座標系で規定される水平面（ＸｇＹｇ平面）に対する旋回体３の傾斜角度を算出する。水平面に対する旋回体３の傾斜角度は、Ｙｍ軸方向（車幅方向）における旋回体３の傾斜角度を示すロール角θｒと、Ｘｍ軸方向（前後方向）における旋回体３の傾斜角度を示すピッチ角θｐとを含む。

姿勢検出器２４は、姿勢検出器２４に作用する加速度及び角速度を検出する。姿勢検出器２４に作用する加速度及び角速度が検出されることにより、旋回体３に作用する加速度及び角速度が検出される。旋回体３に作用する加速度及び角速度に基づいて、旋回体３の姿勢が算出される。

方位検出器２５は、一方のＧＰＳアンテナ２１の絶対位置と他方のＧＰＳアンテナ２２の絶対位置とに基づいて、グローバル座標系で規定される基準方位に対する旋回体３の方位を算出する。基準方位は、例えば北である。方位検出器２５は、ＧＰＳアンテナ２１の絶対位置とＧＰＳアンテナ２２の絶対位置とに基づいて演算処理を実施して、基準方位に対する旋回体３の方位を算出する。方位検出器２５は、ＧＰＳアンテナ２１の絶対位置とＧＰＳアンテナ２２の絶対位置とを結ぶ直線を算出し、算出した直線と基準方位とがなす角度に基づいて、基準方位に対する旋回体３の方位を算出する。基準方位に対する旋回体３の方位は、基準方位と旋回体３の方位とがなす角度を示すヨー角（方位角）θｙを含む。

［撮像装置］
図２は、本実施形態に係る撮像装置３０の一例を示す斜視図である。図２は、油圧ショベル１の運転室４の近傍を示す斜視図である。

図２に示すように、油圧ショベル１は、撮像装置３０を有する。撮像装置３０は、運転室４の内側に設けられる。撮像装置３０は、運転室４の前方（＋Ｘｍ方向）かつ上方（＋Ｚｍ方向）に配置される。

撮像装置３０は、旋回体３の前方に存在する撮影対象を撮影する。本実施形態において、撮影対象は、施工現場において施工される施工対象を含む。施工対象は、油圧ショベル１の作業機２で掘削される掘削対象を含む。なお、施工対象は、他の油圧ショベル１ｏｔの作業機２で掘削される掘削対象でもよいし、撮像装置３０を有する油圧ショベル１とは別の作業機械によって施工される施工対象でもよい。なお、施工対象は、作業者によって施工される施工対象でもよい。

また、施工対象は、施工前の施工対象、施工中の施工対象、及び施工後の施工対象を含む概念である。

撮像装置３０は、光学系と、イメージセンサとを有する。イメージセンサは、ＣＣＤ（Couple Charged Device）イメージセンサ又はＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサを含む。撮像装置３０は、少なくとも施工対象の地質を目視で判断できるレベルの画質の２次元画像データを取得可能である。例えば、施工対象が異なる複数の地質で形成されている場合、撮像装置３０は、異なる地質の境界を目視で判断できるレベルの画質の２次元画像データを取得可能である。

本実施形態において、撮像装置３０は、複数の撮像装置３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄを含む。撮像装置３０ａ，３０ｃは、撮像装置３０ｂ，３０ｄよりも＋Ｙｍ側（作業機２側）に配置される。撮像装置３０ａと撮像装置３０ｂとはＹｍ軸方向に間隔をあけて配置される。撮像装置３０ｃと撮像装置３０ｄとはＹｍ軸方向に間隔をあけて配置される。撮像装置３０ａ，３０ｂは、撮像装置３０ｃ，３０ｄよりも＋Ｚｍ側に配置される。Ｚｍ軸方向において、撮像装置３０ａと撮像装置３０ｂとは実質的に同一の位置に配置される。Ｚｍ軸方向において、撮像装置３０ｃと撮像装置３０ｄとは実質的に同一の位置に配置される。

４つの撮像装置３０（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ）のうち２つの撮像装置３０の組合せによりステレオカメラが構成される。ステレオカメラとは、撮影対象を複数の異なる方向から同時に撮影することにより、撮影対象の奥行き方向についてのデータも取得できるカメラをいう。本実施形態においては、撮像装置３０ａ，３０ｂの組合せにより第１のステレオカメラが構成され、撮像装置３０ｃ，３０ｄの組合せにより第２のステレオカメラが構成される。

本実施形態において、撮像装置３０ａ，３０ｂは上方（＋Ｚｍ方向）を向く。撮像装置３０ｃ，３０ｄは下方（−Ｚｍ方向）を向く。また、撮像装置３０ａ，３０ｃは、前方（＋Ｘｍ方向）を向く。撮像装置３０ｂ，３０ｄは、前方よりも僅かに＋Ｙｍ側（作業機２側）を向く。すなわち、撮像装置３０ａ，３０ｃは、旋回体３の正面を向き、撮像装置３０ｂ，３０ｄは、撮像装置３０ａ，３０ｂ側を向く。なお、撮像装置３０ｂ，３０ｄが旋回体３の正面を向き、撮像装置３０ａ，３０ｃが撮像装置３０ｂ，３０ｄ側を向いてもよい。

撮像装置３０は、旋回体３の前方に存在する撮影対象をステレオ撮影する。本実施形態においては、少なくとも一対の撮像装置３０によるステレオ２次元画像データを用いて施工対象が３次元計測され、施工対象の３次元データが算出される。施工対象の３次元データは、施工対象の表面（地表）の３次元データである。施工対象の３次元データは、グローバル座標系における施工対象の３次元位置データ及び３次元形状データを含む。

複数の撮像装置３０（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ）のそれぞれについてカメラ座標系（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）が規定される。カメラ座標系は、撮像装置３０に固定された原点を基準とする座標系である。カメラ座標系のＺｓ軸は撮像装置３０の光学系の光軸と一致する。Ｘｓ軸方向は撮像装置３０の上下方向である。Ｙｓ軸方向は撮像装置３０の幅方向である。Ｚｓ軸方向は撮像装置３０の前後方向である。また、本実施形態においては、複数の撮像装置３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄのうち、撮像装置３０ｃが基準撮像装置に設定される。

［施工管理システム］
図３は、本実施形態に係る油圧ショベル１の制御システム５０及びサーバ６１を含む施工管理システム１００の一例を模式的に示す図である。

制御システム５０は、油圧ショベル１に配置される。サーバ６１は、油圧ショベル１の遠隔地に設けられる。制御システム５０とサーバ６１とは、通信回線ＮＴＷを介してデータ通信可能である。また、通信回線ＮＴＷには、制御システム５０及びサーバ６１のみならず、携帯端末装置６４及び他の油圧ショベル１ｏｔの制御システム５０ｏｔが接続される。油圧ショベル１の制御システム５０と、サーバ６１と、携帯端末装置６４と、他の油圧ショベル１ｏｔの制御システム５０ｏｔとは、通信回線ＮＴＷを介してデータ通信可能である。通信回線ＮＴＷは、携帯電話網及びインターネットの少なくとも一方を含む。なお、通信回線ＮＴＷが無線ＬＡＮ（Local Area Network）を含んでもよい。

制御システム５０は、複数の撮像装置３０（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ）と、検出処理装置５１と、施工データ生成装置５２と、施工管理装置５７と、表示装置５８と、通信装置２６とを有する。

また、制御システム５０は、位置検出器２３と、姿勢検出器２４と、方位検出器２５とを有する。

検出処理装置５１、施工データ生成装置５２、施工管理装置５７、表示装置５８、通信装置２６、位置検出器２３、姿勢検出器２４、及び方位検出器２５は、信号線５９に接続され相互にデータ通信可能である。信号線５９に適用される通信規格は、例えばＣＡＮ（Controller Area Network）である。

制御システム５０は、コンピュータシステムを含む。制御システム５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）のようなプロセッサを含む演算処理装置と、ＲＡＭ（Random Access Memory）のような不揮発性メモリ及びＲＯＭ（Random Access Memory）のような揮発性メモリを含む記憶装置とを有する。通信用アンテナ２６Ａが通信装置２６と接続される。通信装置２６は、サーバ６１、携帯端末装置６４、及び他の油圧ショベル１ｏｔの制御システム５０ｏｔの少なくとも１つと通信回線ＮＴＷを介してデータ通信可能である。

検出処理装置５１は、少なくとも一対の撮像装置３０によって撮像された施工対象の一対の２次元画像データに基づいて、施工対象の３次元データを算出する。検出処理装置５１は、施工対象の一対の２次元画像データをステレオ方式で画像処理することにより、３次元座標系における施工対象の複数の部位の座標を示す３次元データを算出する。ステレオ方式の画像処理とは、同一の撮影対象を２つの異なる撮像装置３０から観測して得られる２つの画像から、その撮影対象までの距離を得る手法をいう。撮影対象までの距離は、例えば撮影対象までの距離データを濃淡により可視化した距離画像として表現される。

ハブ３１、撮像スイッチ３２、識別子付与スイッチ３３、及び入力部３４が検出処理装置５１に接続される。ハブ３１は、複数の撮像装置３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄと接続される。撮像装置３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄで取得された２次元画像データは、ハブ３１を介して検出処理装置５１に供給される。なお、ハブ３１は省略されてもよい。

撮像スイッチ３２は、運転室４に設置される。本実施形態においては、運転室４のオペレータによって撮像スイッチ３２が操作されたとき、撮像装置３０による施工対象の撮像が実施される。

識別子付与スイッチ３３は、運転室４に設置される。本実施形態においては、運転室４のオペレータによって識別子付与スイッチ３３が操作されたとき、撮像装置３０によって取得された２次元画像データに識別子が付与される。識別子とは、後述するが、撮像装置により撮像した２次元画像データ内に地質の境界が含まれているか否かを示す情報である。

入力部３４は、例えばコンピュータ用のキーボード又はタッチパネルを含む。

施工データ生成装置５２は、施工対象の目標形状を示す目標地形データを生成する。本実施形態において、施工データ生成装置５２は、検出処理装置５１で算出された施工対象の３次元データに基づいて、目標地形データを生成する。検出処理装置５１で算出された施工対象の３次元データは、施工対象の現況形状を示す現況地形データである。施工データ生成装置５２は、施工対象の現況地形データに基づいて、目標地形データを生成する。本実施形態において、目標地形データは、グローバル座標系において規定される。

施工管理装置５７は、油圧ショベル１の状態及び油圧ショベル１による施工の状況を管理する。施工管理装置５７は、例えば１日の作業の終了段階における施工の結果を示す完了施工データを取得して、サーバ６１及び携帯端末装置６４の少なくとも一方に送信する。また、施工管理装置５７は、１日の作業の途中段階における施工の結果を示す中間施工データを取得して、サーバ６１及び携帯端末装置６４の少なくとも一方に送信する。

完了施工データ及び中間施工データは、撮像装置３０で取得された２次元画像データに基づいて検出処理装置５１で算出された施工対象の３次元データを含む。すなわち、１日の作業の途中段階及び終了段階における施工対象の現況地形データがサーバ６１及び携帯端末装置６４の少なくとも一方に送信される。

表示装置５８は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）又は有機ＥＬディスプレイ（ＯＥＬＤ：Organic Electroluminescence Display）のようなフラットパネルディスプレイを含む。

携帯端末装置６４は、例えば油圧ショベル１の作業を管理する管理者に所持される。

サーバ６１は、コンピュータシステムを含む。サーバ６１は、ＣＰＵのようなプロセッサを含む演算処理装置と、ＲＡＭのような不揮発性メモリ及びＲＯＭのような揮発性メモリを含む記憶装置とを含む。通信装置６２及び表示装置６５がサーバ６１と接続される。通信装置６２は、通信用アンテナ６３と接続される。通信装置６２は、油圧ショベル１の制御システム５０、携帯端末装置６４、及び他の油圧ショベル１ｏｔの制御システム５０ｏｔの少なくとも１つと通信回線ＮＴＷを介してデータ通信可能である。

図４は、本実施形態に係る検出処理装置５１の一例を示す機能ブロック図である。検出処理装置５１は、プロセッサを含む演算処理装置と、不揮発性メモリ及び揮発性メモリを含む記憶装置と、入出力インターフェースとを有するコンピュータシステムを含む。

検出処理装置５１は、２次元画像データ取得部１０１と、３次元データ取得部１０２と、位置データ取得部１０３と、姿勢データ取得部１０４と、方位データ取得部１０５と、地質データ取得部１０６と、識別子付与部１０７と、表示制御部１０８と、記憶部１０９と、入出力部１１０と、を有する。

２次元画像データ取得部１０１、３次元データ取得部１０２、位置データ取得部１０３、姿勢データ取得部１０４、方位データ取得部１０５、地質データ取得部１０６、識別子付与部１０７、及び表示制御部１０８の機能は、演算処理装置によって発揮される。記憶部１０９の機能は、記憶装置によって発揮される。入出力部１１０の機能は、入出力インターフェースによって発揮される。

図４に記載された各構成は、入出力部１１０を介してデータ通信可能である。

２次元画像データ取得部１０１は、油圧ショベル１に設けられた少なくとも一対の撮像装置３０で撮影された施工対象の２次元画像データを一対の撮像装置３０から取得する。すなわち、２次元画像データ取得部１０１は、少なくとも一対の撮像装置３０によるステレオ２次元画像データを取得する。

３次元データ取得部１０２は、２次元画像データ取得部１０１で取得された２次元画像データに基づいて、施工対象の３次元データを取得する。３次元データ取得部１０２は、２次元画像データ取得部１０１で取得された２次元画像データに基づいて、カメラ座標系における施工対象の３次元位置データを取得する。

位置データ取得部１０３は、油圧ショベル１の位置データを位置検出器２３から取得する。油圧ショベル１の位置データは、位置検出器２３で検出されたグローバル座標系における旋回体３の位置を示す位置データを含む。

姿勢データ取得部１０４は、油圧ショベル１の姿勢データを姿勢検出器２４から取得する。油圧ショベル１の姿勢データは、姿勢検出器２４で検出されたグローバル座標系における旋回体３の姿勢を示す姿勢データを含む。

方位データ取得部１０５は、油圧ショベル１の方位データを方位検出器２５から取得する。油圧ショベル１の方位データは、方位検出器２５で検出されたグローバル座標系における旋回体３の方位を示す方位データを含む。

３次元データ取得部１０２は、位置データ取得部１０３で取得された旋回体３の位置データ、姿勢データ取得部１０４で取得された旋回体３の姿勢データ、方位データ取得部１０５で取得された旋回体３の方位データ、及び２次元画像データ取得部１０１で取得された施工対象の２次元画像データに基づいて、グローバル座標系における施工対象の３次元データを算出する。グローバル座標系における施工対象の３次元データは、グローバル座標系における施工対象の３次元位置データを含む。３次元データ取得部１０２は、旋回体３の位置データ、旋回体３の姿勢データ、及び旋回体３の方位データに基づいて、カメラ座標系における施工対象の３次元データを座標変換して、グローバル座標系における施工対象の３次元データを算出する。

地質データ取得部１０６は、施工対象の地質データを取得する。施工対象の地質データは、施工対象の地質、土質（粘土質、真砂土等）、岩質、及び地盤の堅さのような地質についての種々のデータを含む。また、地質データは、施工対象の地質の境界に関する情報、具体的には境界の位置を含む。施工対象の地質の境界は、第１の地質エリアと、第１の地質エリアの地質とは異なる第２の地質エリアとの境界を含む。

地質データ取得部１０６は、入力部３４の操作により生成された入力データを取得する。入力部３４は、例えば運転室４のオペレータに操作される。オペレータにより入力部３４が操作されると、施工対象の地質データを特定するための入力データが生成される。地質データ取得部１０６は、入力部３４から地質データを取得する。

本実施形態において、オペレータは、２次元画像データ取得部１０１に取得され表示装置５８に表示された施工対象の２次元画像データを見て、施工対象の地質の境界の位置を特定し、入力部３４を操作して、施工対象の２次元画像データ内の地質の境界位置に、境界があることを示す境界データを入力する。そうすることにより、施工対象の３次元データ上に地質の境界位置情報を反映させるとともに記憶させることができる。

また、オペレータは、入力部３４を操作して、地質の境界に基づいて規定される地質領域、すなわち同一の地質からなる地面の領域に対して、地質データ（地質、土質、岩質等）を入力する。そうすることにより、施工対象の３次元データ上におけるある地質領域に対して、入力した地質データを記憶させることができる。なお、オペレータは、境界の一方側と他方側に、異なる地質データを入力する。

３次元データは、メッシュのように所定間隔毎に設けられる要素により構成される。地質データを3次元データに記憶する方法として、地質の境界に基づいて規定される地質領域単位で地質データを記憶してもよいし、各要素単位（一部領域）で地質データを記憶してもよい。

地質データとして、地盤の堅さ情報を３次元データに記憶させることができる。例えば、ある地質領域に記憶させた地質データに併せて地盤の堅さ情報も記憶できるようにしてもよい。

識別子付与部１０７は、識別子付与スイッチ３３の操作により生成された入力データに基づいて、施工対象の土質の境界を含む２次元画像データに識別子を付与する。オペレータは、２次元画像データ取得部１０１で取得され表示装置５８に表示された施工対象の２次元画像データに施工対象の地質の境界が含まれていると判定した場合、識別子付与スイッチ３３を操作し、施工対象の地質の境界を含む２次元画像データに識別子を付与することができる。

以下の説明においては、識別子が付与された２次元画像データを適宜、特定２次元画像データ、と称する。

３次元データ取得部１０２は、識別子が付与された特定２次元画像データと、更にステレオ処理するためのペアの２次元画像データとに基づいて、施工対象の地質の境界の３次元データを取得する。

また、３次元データ取得部１０２は、複数の特定２次元画像データからなる３次元データを合成して、特定の地質により形成される領域の３次元データを取得する。

表示制御部１０８は、３次元データ取得部１０２で算出された施工対象の３次元データを表示装置５８に表示させる。また、表示制御部１０８は、３次元データ取得部１０２で取得された地質の境界データを含む３次元データを表示装置５８に表示させる。また、表示制御部１０８は、３次元データ取得部１０２で取得された地質エリアデータを表示装置５８に表示させる。表示制御部１０８は、３次元データ取得部１０２で取得された施工対象の３次元データ、及び地質エリアデータを表示装置５８が表示可能な表示形式の表示データに変換して、その表示データを表示装置５８に表示させる。

［施工対象の撮像及び形状データの生成］
図５は、本実施形態に係る撮像装置３０及び検出処理装置５１の処理の一例を示す模式図である。以下の説明においては、施工対象ＯＢＰが油圧ショベル１の作業機２によって施工される施工現場の一部分であることとする。なお、上述のように、施工対象ＯＢＰは、他の油圧ショベル１ｏｔ、油圧ショベル１とは別の作業機械、及び作業者の少なくとも一つによって施工される施工対象でもよい。また、施工対象ＯＢＰは、施工前の施工対象のみならず、施工中の施工対象、及び施工後の施工対象でもよい。

施工対象ＯＢＰは、旋回体３の前方に存在する。少なくとも一対の撮像装置３０によって施工対象ＯＢＰが撮像される。本実施形態においては、運転室４に搭乗している油圧ショベル１のオペレータが撮像スイッチ３２を操作したとき、撮像装置３０による撮像が実施される。撮像スイッチ３２が操作されることにより生成された撮影の指令を示す入力データが検出処理装置５１に供給される。検出処理装置５１は、撮像スイッチ３２から供給された入力データに基づいて、撮像装置３０に施工対象ＯＢＰを撮像させる。

少なくとも一対の撮像装置３０で撮像された施工対象ＯＢＰの２次元画像データは、検出処理装置５１の２次元画像データ取得部１０１に取得される。３次元データ取得部１０２は、２次元画像データ取得部１０１に取得された少なくとも一対の撮像装置３０で撮像された施工対象ＯＢＰの２次元画像データをステレオ方式で画像処理して、施工対象ＯＢＰの３次元データを取得する。２次元画像データ取得部１０１に取得された２次元画像データに基づいて取得された３次元データは、カメラ座標系における３次元データである。カメラ座標系における３次元データがグローバル座標系における３次元データに変換される。３次元データ取得部１０２は、姿勢データ取得部１０４に取得された油圧ショベル１の姿勢データに基づいて、カメラ座標系における３次元データをグローバル座標系における３次元データに変換する。

３次元データ取得部１０２は、少なくとも一対の撮像装置３０によって撮像された２次元画像データに基づいてカメラ座標系における施工対象ＯＢＰの位置Ｐｓ（ｘｓ，ｙｓ，ｚｓ）を取得し、グローバル座標系における位置Ｐｇ（ｘｇ，ｙｇ，ｚｇ）に変換する。

このように、３次元データ取得部１０２は、２次元画像データ取得部１０１に取得された２次元画像データに基づいて取得されたカメラ座標系における施工対象ＯＢＰの３次元データを、位置データ取得部１０３に取得された油圧ショベル１の位置データ、姿勢データ取得部１０４に取得された油圧ショベル１の姿勢データ、及び方位データ取得部１０５に取得された油圧ショベル１の方位データを使って座標変換して、グローバル座標系における施工対象ＯＢＰの３次元データを取得することができる。

３次元データ取得部１０２は、少なくとも一対の撮像装置３０によって撮像された施工対象ＯＢＰの領域の全部において、施工対象ＯＢＰの表面の位置Ｐｒ（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）を取得する。

［地質データを含む３次元データ］
図６は、地質が均一である施工対象ＯＢＰｆを模式的に示す図である。図７は、地質が変化する施工対象ＯＢＰｄを模式的に示す図である。図６及び図７に示すように、施工現場によっては、地質が均一である施工対象ＯＢＰｆと、地質が変化する施工対象ＯＢＰｄとが存在する場合がある。

本実施形態において、３次元データ取得部１０２は、地質が変化する施工対象ＯＢＰｄにおける地質の境界を含む領域の３次元データを取得する。例えば図７に示すように、施工対象ＯＢＰｄが第１の地質と第２の地質とを含む場合、３次元データ取得部１０２は、第１の地質と第２の地質との境界を含む領域の３次元データを取得する。地質の境界は、施工対象ＯＢＰｄの表面（地表）における地質の境界である。地質の境界を含む領域の３次元データは、施工対象ＯＢＰｄの表面（地表）における地質の境界を含む領域の３次元データである。

図８は、本実施形態に係る２次元画像データ取得部１０１に取得された２次元画像データの一例を模式的に示す図である。オペレータは、旋回体３の旋回及び走行体５の走行の少なくとも一方を実施して撮像装置３０の位置又は向きを変え、施工現場における複数の施工対象ＯＢＰのそれぞれを撮像装置３０で撮像する。これにより、施工現場における複数の施工対象ＯＢＰのそれぞれについての２次元画像データが取得される。上述のように、撮像スイッチ３２がオペレータに操作されることにより、施工対象ＯＢＰの２次元画像データが撮像装置３０によって取得される。

２次元画像データ取得部１０１は、複数の施工対象ＯＢＰのそれぞれについての複数の２次元画像データを取得する。図８は、２次元画像データ取得部１０１がＮ数の２次元画像データを取得した例を示す。

図８に示す例において、２次元画像データ１は、地質の境界を含まない２次元画像データである。２次元画像データ２は、地質の境界を含む２次元画像データである。２次元画像データ３は、地質の境界を含まない２次元画像データである。２次元画像データ４は、地質の境界を含む２次元画像データである。２次元画像データ５は、地質の境界を含まない２次元画像データである。２次元画像データ６は、地質の境界を含まない２次元画像データである。２次元画像データ７は、地質の境界を含む２次元画像データである。２次元画像データＮは、地質の境界を含まない２次元画像データである。

識別子付与部１０７は、運転室４のオペレータによる識別子付与スイッチ３３の操作に基づいて、施工対象の地質の境界を含む２次元画像データに識別子を付与する。図８に示す例では、画質データ２、画質データ４、及び画質データ７に識別子が付与される。一方、画質データ１、画質データ３、画質データ５、画質データ６、及び画質データＮには識別子が付与されない。

２次元画像データ取得部１０１に取得された２次元画像データ１から２次元画像データＮは、表示装置５８に表示される。オペレータは、表示装置５８を目視して、表示装置５８に表示されている２次元画像データに地質の境界が含まれているか否かを判定する。

上述のように、本実施形態において、撮像装置３０は、異なる地質の境界を目視で判断できるレベルの画質の２次元画像データを取得可能である。したがって、オペレータは、２次元画像データを目視することにより、その２次元画像データに地質の境界が含まれているか否かを判定することができる。

なお、目視による判定が困難な場合、撮影前に予め地質を詳細に調査して地質の境界線を決定した上で、施工対象ＯＢＰの地質の境界にマークが設けられた状態で、撮像装置３０による撮像が実施されてもよい。マークは、例えば地質の境界に沿って噴霧された有色粉末でもよいし、地質の境界に沿って一定の間隔で配置された棒部材でもよいし、地質の境界に沿って一定の間隔で配置されたプリズムのような反射部材でもよい。地質の境界にマークが設けられた状態で、撮像装置３０により施工対象ＯＢＰの２次元画像データが取得されることにより、オペレータは、２次元画像データに含まれているマークを目視して、２次元画像データに地質の境界が含まれているか否かを容易に判定することができる。

オペレータは、表示装置５８に表示されている２次元画像データを目視して、その２次元画像データに地質の境界が含まれていると判定したとき、識別子付与スイッチ３３を操作する。識別子付与スイッチ３３が操作されることにより生成された入力データは、識別子付与部１０７に供給される。識別子付与部１０７は、識別子付与スイッチ３３において生成された入力データに基づいて、施工対象の地質の境界を含む２次元画像データに識別子を付与する。

図８に示す例では、例えば２次元画像データ２が表示装置５８に表示されたとき、オペレータは、表示装置５８を目視して、表示装置５８に表示されている２次元画像データ２に地質の境界が含まれていると判定し、識別子付与スイッチ３３を操作する。これにより、２次元画像データ２に識別子が付与される。同様に、２次元画像データ４が表示装置５８に表示されたとき、オペレータにより識別子付与スイッチ３３が操作され、２次元画像データ４に識別子が付与される。２次元画像データ７が表示装置５８に表示されたとき、オペレータにより識別子付与スイッチ３３が操作され、２次元画像データ７に識別子が付与される。

例えば２次元画像データ１が表示装置５８に表示されたとき、オペレータは、表示装置５８を目視して、表示装置５８に表示されている２次元画像データ２に地質の境界が含まれていないと判定し、識別子付与スイッチ３３を操作しない。これにより、２次元画像データ１には識別子が付与されない。２次元画像データ３，５，６，Ｎについても同様である。

識別子が付与された２次元画像データである特定２次元画像データは、記憶部１０９に記憶される。図８に示す例においては、説明を簡素化するため、特定２次元画像データが２次元画像データ２，４，７の３つであることとした。実際には多数の特定２次元画像データが記憶部１０９に記憶される。また、識別子が付与されていない２次元画像データも、記憶部１０９に記憶される。

また、識別子が付与された特定２次元画像データは、通信回線ＮＴＷを介してサーバ６１に送信される。また、識別子が付与されていない２次元画像データも、通信回線ＮＴＷを介してサーバ６１に送信される。

また、オペレータは、表示装置５８に表示された特定２次元画像データ２，４，７を見て、特定２次元画像データ２，４，７における地質の境界の位置を判定し、入力部３４を操作して、特定２次元画像データ２，４，７における地質の境界の位置を示す境界データを入力する。また、オペレータは、表示装置５８に表示された特定２次元画像データ２，４，７を見て、境界を形成する第１の地質を示す第１の地質データと第２の地質を示す第２の地質データとを、入力部３４を介して入力する。また、オペレータは、表示装置５８に表示された２次元画像データ１，３，５，６、Ｎを見て、表示装置５８に表示されている地質データを、入力部３４を介して入力する。

３次元データ取得部１０２は、特定２次元画像データに基づいて、カメラ座標系における地質の境界を含む３次元データを取得する。境界データを含む特定２次元画像データに基づいてステレオ処理が実施されることにより、取得された３次元データにおいては、第１の地質エリアと第２の地質エリアとの境界が反映され、第１の地質エリアと第２の地質エリアとが特定される。

すなわち、本実施形態において、施工対象の３次元データは、第１の地質データを含む第１の地質エリアの３次元データと、第２の地質データを含む第２の地質エリアの３次元データと、第１の地質エリアと第２の地質エリアとの境界を示す境界データとを含む。

また、３次元データ取得部１０２は、位置データ取得部１０３に取得された油圧ショベル１の位置データと、姿勢データ取得部１０４に取得された油圧ショベル１の姿勢データと、方位データ取得部１０５に取得された油圧ショベル１の方位データとに基づいて、カメラ座標系における地質の境界の３次元データを座標変換して、グローバル座標系における地質の境界の３次元データを取得する。グローバル座標系における地質の境界の３次元データも、記憶部１０９に記憶されている。

また、３次元データ取得部１０２で取得されたグローバル座標系における地質の境界を示す３次元データは、通信回線ＮＴＷを介してサーバ６１に送信される。また、地質の境界を含まないグローバル座標系における施工対象ＯＢＰの３次元データも、通信回線ＮＴＷを介してサーバ６１に送信される。

また、３次元データ取得部１０２は、記憶部１０９に記憶されている地質の境界を含む３次元データを合成して、特定の地質エリアデータを取得する。グローバル座標系で規定されている地質の境界の３次元データが複数存在する場合、３次元データ取得部１０２は、複数の地質の境界の３次元データを繋ぎ合わせて、特定の地質エリアデータを取得することができる。例えば図８に示した例においては、３次元データ取得部１０２は、第１の地質と第２の地質とを含む複数の特定２次元画像データを繋ぎ合わせることにより、第１の地質エリアデータ又は第２の地質エリアデータを取得することができる。

表示制御部１０８は、取得された地質エリアデータを表示装置５８に表示させる。図９は、本実施形態に係る地質エリアデータを表示する表示装置５８の一例を模式的に示す図である。３次元データ取得部１０２は、例えば特定２次元画像データ２，４，７及び特定２次元画像データ２，４，７に近似する第１の地質及び第２の地質を含む複数の特定２次元画像データによって地質エリアデータを取得する。図９に示すように、表示制御部１０８は、３次元データ取得部１０２で取得された地質エリアデータを表示装置５８に表示させる。なお、表示制御部１０８は、３次元算出部１０２で取得された地質の境界の３次元データを表示装置５８に表示させてもよい。

［施工管理方法］
次に、本実施形態に係る施工管理方法の一例について説明する。図１０は、本実施形態に係る施工管理方法の一例を示すフローチャートである。

施工現場の複数の施工対象ＯＢＰが撮像装置３０によって撮像される。２次元画像データ取得部１０１は、複数の施工対象ＯＢＰについての２次元画像データを撮像装置３０から取得する（ステップＳＰ１）。

２次元画像データ取得部１０１に取得された施工対象ＯＢＰの２次元画像データが表示装置５８に表示される。油圧ショベル１のオペレータは、表示装置５８に表示された２次元画像データを目視して、その２次元画像データに施工対象の地質の境界が含まれているか否かを判定する。オペレータは、２次元画像データに施工対象の地質の境界が含まれていると判定した場合、識別子付与スイッチ３３を操作する。

識別子付与スイッチ３３が操作されることにより、識別子付与部１０７は、２次元画像データに識別子を付与する（ステップＳＰ２）。

また、油圧ショベル１のオペレータは、表示装置５８に表示された２次元画像データを目視して、その２次元画像データにおける施工対象の地質を特定する。オペレータは、２次元画像データにおける施工対象の地質を特定した後、入力部３４を操作して、施工対象の地質データを入力する。

地質データは、地質の境界の位置を示す境界データを含む。オペレータは、２次元画像データにおける施工対象の地質の境界の位置を特定する。オペレータは、地質の境界の位置を特定した後、入力部３４を操作して、データの境界の位置を示す境界データを入力する。

入力部３４の操作により生成された、地質の境界データを含む地質データは、地質データ取得部１０６に取得される（ステップＳＰ３）。

３次元データ取得部１０２は、撮像装置によって撮像された複数の画像をステレオ処理することによって、カメラ座標系における地質データを含む３次元データを取得する（ステップＳＰ４）。

旋回体３の位置データが位置データ取得部１０３に取得される。旋回体３の姿勢データが姿勢データ取得部１０４に取得される。旋回体３の方位データが方位データ取得部１０５に取得される。３次元データ取得部１０２は、旋回体３の位置データ、姿勢データ、及び方位データに基づいて、カメラ座標系における施工対象の３次元データを座標変換して、グローバル座標系における施工対象の３次元データを取得する（ステップＳＰ５）。

また、３次元データ取得部１０２は、複数の特定２次元画像データを合成して、特定の地質エリアデータを取得する（ステップＳＰ６）。

表示制御部１０８は、取得された地質エリアデータを表示装置５８に表示させる（ステップＳＰ７）。

また、ステップＳＰ４で取得されたグローバル座標系における施工対象の３次元データが、通信回線ＮＴＷを介して、油圧ショベル１の制御システム５０からサーバ６１に送信される（ステップＳＰ８）。

また、ステップＳＰ６で取得された地質エリアデータも、通信回線ＮＴＷを介して、油圧ショベル１の制御システム５０からサーバ６１に送信される。

また、グローバル座標系における地質の境界を含む特定２次元画像データ、及びグローバル座標系における地質の境界を含まない２次元画像データも、通信回線ＮＴＷを介して、油圧ショベル１の制御システム５０からサーバ６１に送信される。グローバル座標系における地質の境界を含む特定２次元画像データは、例えば図８を参照して説明した２次元画像データ２，４，７のような特定２次元画像データを座標変換して取得された２次元画像データである。グローバル座標系における地質の境界を含まない２次元画像データは、例えば図８を参照して説明した２次元画像データ１，３，５，６、Ｎのような特定２次元画像データを座標変換して取得された２次元画像データである。

サーバ６１には、油圧ショベル１のみならず、複数の他の油圧ショベル１ｏｔからも、グローバル座標系における地質の境界の３次元データ、地質エリアデータ、グローバル座標系における地質の境界を含む特定２次元画像データ、及びグローバル座標系における地質の境界を含まない２次元画像データが送信される。

サーバ６１は、油圧ショベル１及び他の油圧ショベル１ｏｔから供給されたグローバル座標系における施工対象の３次元データのデータベースを作成する。上述のように、サーバ６１は、演算処理装置及び記憶装置を有する。油圧ショベル１及び他の油圧ショベル１ｏｔから供給された施工対象の３次元データは、データベース化され、サーバ６１の記憶装置に記憶される。

同様に、油圧ショベル１及び他の油圧ショベル１ｏｔから供給された地質エリアデータ、グローバル座標系における地質の境界を含む特定２次元画像データ、及びグローバル座標系における地質の境界を含まない２次元画像データも、データベース化され、サーバ６１の記憶装置に記憶される。

サーバ６１の演算処理装置は、油圧ショベル１及び他の油圧ショベル１ｏｔから供給されたグローバル座標系における施工対象の３次元データを統合する（ステップＳＰ９）。これにより、施工現場全体における地質データを含む施工対象の３次元データが取得される。サーバ６１は、取得した施工現場全体における地質データを含む施工対象の３次元データを表示装置６５に表示させる。これにより、管理者は、施工現場全体における地質及び地質の境界を認識することができる。施工現場全体における地質データを含む施工対象の３次元データが表示装置６５に表示されるため、管理者は、施工現場全体における地質の境界を直感的に認識することができる。

同様に、サーバ６１の演算処理装置は、油圧ショベル１及び他の油圧ショベル１ｏｔから供給された地質エリアデータの統合、グローバル座標系における地質の境界を含む特定２次元画像データの統合、及びグローバル座標系における地質の境界を含まない２次元画像データの統合を実施することができる。統合された地質エリアデータ、統合されたグローバル座標系における地質の境界を含む特定２次元画像データ、及び統合されたグローバル座標系における地質の境界を含まない２次元画像データは、表示装置６５に表示される。これにより、管理者は、施工現場全体の地質分布及び施工の進捗状況を直感的に認識することができる。

上述のように、本実施形態においては、１日の作業の終了段階における施工の結果を示す完了施工データ、及び１日の作業の途中段階における施工の結果を示す中間施工データとして、撮像装置３０で取得された２次元画像データに基づいて検出処理装置５１で取得された施工対象の３次元データである現況地形データがサーバ６１に送信される。したがって、管理者は、サーバ６１に接続された表示装置６５に表示された３次元データである現況地形データに基づいて、施工の進捗状況を直感的に認識することができる。

［作用及び効果］
以上説明したように、本実施形態によれば、地質の境界データを含む地質データが取得され、地質データに基づいて、施工対象の地質の境界を含む３次元データが取得される。したがって、地質データを含む施工対象の３次元データが効率良く取得される。

施工現場においては、礫質土、砂質土、及び粘性土など、様々な地質の領域が存在する。施工対象の地質によって単位時間当たりに実施可能な施工量又は工期が変動する可能性がある。例えば軟らかい地質のような施工し易い地質の場合、施工量は増大し工期は短期化する。硬い地質のような施工し難い地質の場合、施工量は低減し工期は長期化する。このように、施工対象の地質は、単位時間当たりに実施可能な施工量又は工期に影響を及ぼす。そのため、施工対象の地質を調査し、地質についてのデータを取得することが重要である。本実施形態によれば、施工対象ＯＢＰの２次元画像データに基づいて、施工対象ＯＢＰの地質の種類のみならず、地質の境界を効率良く認識することができる。したがって、地質の種類及び地質の境界を含む地質についてのデータに基づいて、良好な作業効率で施工を実施することができる。

また、本実施形態においては、土質の境界を含む２次元画像データに識別子が付与される。したがって、識別子が付与された特定２次元画像データに基づいて、施工対象ＯＢＰの地質の境界データを含む３次元データが効率良く取得される。

地質の境界データを取得したい場合において、撮像装置３０によって取得される２次元画像データの数が膨大であり、地質の境界を含む２次元画像データと地質の境界を含まない２次元画像データとが混在している場合、地質の境界の３次元データを取得するために煩雑な処理が必要となったり、地質の境界の３次元データを取得するまでに長時間を要したりする可能性がある。本実施形態においては、撮像装置３０によって２次元画像データが取得されたとき、地質の境界を含む２次元画像データに識別子付与部１０７により識別子が付与される。したがって、地質の境界の３次元データを取得したいときには、識別子が付与された特定２次元画像データのみを抽出して、画像処理を実施すれば、施工対象ＯＢＰの地質の境界の３次元データを効率良く取得することができる。

また、本実施形態においては、撮像装置３０が搭載されている旋回体３の位置データ、旋回体３の姿勢データ、及び旋回体３の方位データに基づいて、カメラ座標系で規定される地質の境界の２次元画像データが座標変換され、グローバル座標系における地質の境界の３次元データが取得される。これにより、例えば測量機を使った地形測量が実施されなくても、撮像装置３０で取得された２次元画像データに基づいて、グローバル座標系における施工対象の３次元データを取得することができる。

また、本実施形態においては、地質の境界の３次元データが合成されることにより、特定の地質エリアデータが取得される。したがって、施工現場における地質分布を把握することができる。

また、本実施形態においては、施工対象の３次元データ及び地質エリアデータが表示装置５８又は表示装置６５に表示される。これにより、オペレータ又は管理者は、表示装置６５を見て、地質の境界又は地質分布を直感的に認識することができる。

また、本実施形態においては、撮像装置３０で取得された２次元画像データに地質の境界が含まれているか否かがオペレータによって判定され、２次元画像データに地質の境界が含まれていると判定された場合、識別子付与スイッチ３３が操作される。これにより、撮像装置３０で取得された２次元画像データに対して高度な画像処理を実施しなくても、地質の境界を含む２次元画像データに識別子を付与することができる。

また、本実施形態においては、油圧ショベル１で取得された３次元データがサーバ６１に供給される。サーバ６１には、油圧ショベル１のみならず他の油圧ショベル１ｏｔからも３次元データが供給される。したがって、サーバ６１は、供給された複数の３次元データに基づいて、施工現場全体の３次元データを構築することができる。

なお、上述の実施形態においては、オペレータが識別子付与スイッチ３３を操作して、２次元画像データに識別子を付与することとした。制御システム５０が、撮像装置３０で取得された２次元画像データを画像処理し、その画像処理の結果に基づいて、２次元画像データに地質の境界が含まれているか否かを判定してもよい。例えば、制御システム５０は、２次元画像データをエッジ検出したり、２次元画像データを２値化したりすることによって、２次元画像データに地質の境界が含まれているか否かを判定することができる。

なお、上述の本実施形態においては、油圧ショベル１に撮像装置３０が４つ設けられる例について説明した。撮像装置３０は、油圧ショベル１に少なくとも２つ設けられていればよい。

なお、上述の実施形態において、サーバ６１が検出処理装置５１の一部又は全部の機能を有してもよい。すなわち、サーバ６１が、２次元画像データ取得部１０１、３次元データ取得部１０２、位置データ取得部１０３、姿勢データ取得部１０４、方位データ取得部１０５、地質データ取得部１０６、識別子付与部１０７、表示制御部１０８、記憶部１０９、及び入出力部１１０の少なくとも一つを有してもよい。例えば、油圧ショベル１の撮像装置３０で撮像された２次元画像データ、位置検出器２３で検出された旋回体３の位置データ、姿勢検出器２４で検出された旋回体３の姿勢データ、方位検出器２５で検出された旋回体３の方位データ、及び識別子付与スイッチ３３で生成された入力データが、通信装置２６及び通信回線ＮＴＷを介して、サーバ６１に供給されてもよい。サーバ６１の識別子付与部１０７は、通信装置２６及び通信回線ＮＴＷを介して供給された２次元画像データ及び入力データに基づいて、施工対象の地質の境界を含む２次元画像データに識別子を付与することができる。サーバ６１の３次元データ取得部１０２は、識別子が付与された特定２次元画像データに基づいて、地質の境界データを含む３次元データを取得することができる。また、サーバ６１の３次元データ取得部１０２は、通信装置２６及び通信回線ＮＴＷを介して供給された旋回体３の位置データ、姿勢データ、及び方位データに基づいて、グローバル座標系における地質の境界の３次元データを取得することができる。また、サーバ６１の３次元データ取得部１０２は、複数の特定２次元画像データを合成して、特定の地質エリアデータを取得することができる。

サーバ６１には、油圧ショベル１及び複数の他の油圧ショベル１ｏｔから、地質の境界を含む２次元画像データ及び地質の境界を含まない２次元画像データの両方が供給される。油圧ショベル１及び複数の他の油圧ショベル１ｏｔからサーバ６１には膨大な数の２次元画像データが送信される。地質の境界を含む２次元画像データに識別子が付与されることにより、地質の境界の３次元データを取得したいときには、サーバ６１は、識別子が付与された特定２次元画像データのみを抽出して、画像処理を実施すれば、施工対象ＯＢＰの地質の境界の３次元データを効率良く取得することができる。

また、上述のように、３次元データは、地質データを含む。第１の地質エリアについての第１の地質データ、第２の地質エリアについての第２の地質データ、及び第１の地質エリアと第２の地質エリアとの境界データの少なくとも一つが、サーバ６１の記憶部１０９に記憶されてもよい。

なお、上述の実施形態においては、オペレータが地質の境界を特定し、入力部３４を操作して境界データを入力し、入力部３４の操作により入力された地質データに基づいて、第１の地質エリア及び第２の地質エリアが特定されることとした。２次元画像データ取得部１０１で取得された２次元画像データがコンピュータシステムにおいて画像処理され、コンピュータシステムによって地質の境界が特定されてもよい。

なお、上述の実施形態においては、境界を含む２次元画像データに識別子が付与されることとした。境界を含む２次元画像データに識別子が付与されなくてもよい。

なお、上述の実施形態においては、ステレオカメラによって３次元データが取得されることとした。１つのカメラとレーザスキャナのような三次元計測装置とによって３次元データが取得されてもよい。

なお、上述の実施形態において、３次元データは取得されなくてもよい。油圧ショベル１に設けられた撮像装置３０で撮影された施工対象の地質の境界を含む２次元画像データが２次元画像データ取得部１０１に取得され、油圧ショベル１の位置データが位置データ取得部１０３に取得され、油圧ショベル１の姿勢データが姿勢データ取得部１０４に取得された場合において、サーバ６１に設けられている記憶部１０９が、２次元画像データに、２次元画像データが取得された時点の油圧ショベル１の位置データ、姿勢データ、及び２次元画像データが取得された時点データを付加して記憶してもよい。また、記憶部１０９は、２次元画像データに、油圧ショベル１の位置データ、姿勢データ、及び時点データのみならず、施工対象の地質データを付加して、記憶してもよい。

なお、施工対象の３次元データに、施工対象において発生した事象の位置を示す事象位置データが関連付けられてもよい。例えば、施工対象の地質データが地質データ取得部１０６に取得され、施工対象において発生した事象の位置を示す事象位置データが事象位置データ取得部として機能する位置データ取得部１０３に取得された場合、施工対象の３次元データを取得する３次元データ取得部１０２は、地質データ、どのような事象が発生したかという情報（事象に関する情報）及び事象位置データを含む３次元データを取得してもよい。施工対象において発生した事象は、例えば施工対象の施工において水が発生すること、作業機の負荷が急激に増大すること、などを含む。例えば水が発生した位置に刃先８ＢＴが位置付けられることにより、位置データ取得部１０３は、刃先８ＢＴの位置データに基づいて、水が発生した位置を示す事象位置データを特定することができる。記憶部１０９は、３次元データに、事象位置データを付与して、記憶してもよい。

なお、上述の実施形態においては、作業機械１が油圧ショベルであることとした。作業機械１は、施工対象を施工可能な作業機械であればよく、施工対象を掘削可能な掘削機械及び土砂を運搬可能な運搬機械でもよい。作業機械１は、例えばホイールローダでもよいし、ブルドーザでもよいし、ダンプトラックでもよい。

１ 油圧ショベル（作業機械）、１Ｂ 車体、２ 作業機、３ 旋回体、４ 運転室、４Ｓ 運転席、４ＳＳ 背もたれ、５ 走行体、６ ブーム、７ アーム、８ バケット、８Ｂ 刃、８ＢＴ 刃先、１０ ブームシリンダ、１０ａ ブームシリンダフートピン、１０ｂ ブームシリンダトップピン、１１ アームシリンダ、１１ａ アームシリンダフートピン、１１ｂ アームシリンダトップピン、１２ バケットシリンダ、１２ａ バケットシリンダフートピン、１２ｂ バケットシリンダトップピン、１３ ブームピン、１４ アームピン、１５ バケットピン、２１，２２ ＧＰＳアンテナ、２３ 位置検出器、２４ 姿勢検出器、２５ 方位検出器、２６ 通信装置、２６Ａ 通信用アンテナ、３０（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ） 撮像装置、３１ ハブ、３２ 撮像スイッチ、３３ 識別子付与スイッチ、３４ 入力部、５１ 検出処理装置、５２ 施工データ生成装置、５７ 施工管理装置、５８ 表示装置、６１ サーバ、６２ 通信装置、６３ 通信用アンテナ、６４ 携帯端末装置、６５ 表示装置、１００ 施工管理システム、１０１ ２次元画像データ取得部、１０２ ３次元データ取得部、１０３ 位置データ取得部、１０４ 姿勢データ取得部、１０５ 方位データ取得部、１０６ 地質データ取得部、１０７ 識別子付与部、１０８ 表示制御部、１０９ 記憶部、１１０ 入出力部、ＮＴＷ 通信回線。

Claims (8)

1. 作業機械に設けられた撮像装置で撮影された対象の２次元画像データを取得する２次元画像データ取得部と、
   前記作業機械に取り付けられ、前記対象の３次元データを取得する３次元データ取得部と、
   前記２次元画像データに地質データを入力する入力部と、
   入力された前記地質データを、前記３次元データに付与する地質データ取得部と、を備える、
   施工管理システム。
2. 前記地質データは、少なくとも地質の境界を含み、
   前記地質データ取得部は、前記地質の境界の一方側に対応する３次元データに対して第１の地質データを付与し、前記地質の境界の他方側に対応する３次元データに対して第２の地質データを付与する、
   請求項１に記載の施工管理システム。
3. 前記地質データ取得部は、前記地質の境界に基づいて規定される地質領域に対して地質データを付与する、又は前記３次元データの一部領域に対して地質データを付与する、
   請求項１又は請求項２に記載の施工管理システム。
4. 前記地質データは、地質、土質、岩質、地盤の堅さ、地質の境界の位置、を含む、
   請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の施工管理システム。
5. 前記対象において発生した事象の位置を示す事象位置データを取得する事象位置データ取得部と、を備え、
   前記３次元データ取得部は、前記３次元データに、前記事象に関する情報、及び前記事象位置データを付与する、
   請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の施工管理システム。
6. 前記事象は、地盤からの水の発生、又は作業負荷の増大が含まれる、
   請求項５に記載の施工管理システム。
7. 作業機械に設けられた撮像装置で撮影された対象の２次元画像データを取得する２次元画像データ取得部と、
   前記撮像装置によって前記２次元画像データが撮影された時点の位置データを取得する位置データ取得部と、
   前記２次元画像データ内に含まれる地面の地質に関する地質データを取得する地質データ取得部と、
   前記２次元画像データに、前記２次元画像データが取得された時点の前記作業機械の前記位置データ、前記２次元画像データ内に含まれる地面の地質データ、及び前記２次元画像データが取得された時点の時点データを付加して記憶する記憶部と、
   を備える施工管理システム。
8. 作業機械に取り付けられ、施工対象の３次元データを取得する３次元データ取得部と、
   前記施工対象において発生した事象の位置を示す事象位置データを取得する事象位置データ取得部と、
   を備え、
   前記３次元データ取得部は、前記３次元データ取得部により得られた３次元データに、前記事象に関する情報及び前記事象位置データを付与する、
   施工管理システム。

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