JP2018084435A - 位置測定装置、及び位置測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】精度の良い位置情報を容易に取得することができる位置測定装置、及び位置測定方法を提供する。【解決手段】位置測定装置１は、対象物Ａの位置を測定する。位置測定装置１は、地上ＧＬに設置され、レーザ光を照射して空中に視認可能な基準点ＴＡ，ＴＢを表示するレーザ表示装置２と、対象物Ａに設置され、基準点ＴＡ，ＴＢを撮影するカメラ３と、カメラ３によって撮影された画像を用いて対象物Ａの位置を計算する計算部と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、対象物の位置を測定する位置測定装置、及び位置測定方法に関する。

特許文献１には、目標物の３次元位置を計測する３次元位置計測装置が記載されている。この３次元位置計測装置は、建築施工の作業現場においてターゲット板及び画像スキャニング装置が建物の上層階に配置されて用いられる。この３次元位置計測装置は、建て方の基準となる基準墨の上に設けられた３台の鉛直用レーザー装置と、各鉛直用レーザー装置から照射されるレーザー光を受ける前述の３枚のターゲット板と、ターゲット板を撮影する画像カメラを有する前述の画像スキャニング装置とを備えている。画像スキャニング装置の画像カメラが、各ターゲット板における鉛直用レーザー装置からのレーザー光の照射点であるレーザースポットを撮影することにより、目標物の位置が求められる。

特開平６−１８６０３６号公報

特許文献１では、ターゲット板を建物の上層階に物理的に配置している。従って、ターゲット板の取り付け作業が面倒である。また、風などの外力によって建物全体が揺れる場合があり、そのような場合、揺れによってレーザースポットがターゲット板から外れる懸念がある。レーザースポットがターゲット板から外れると、位置計測の精度が低下する。従って、高精度に位置計測を行うためには、レーザー光をターゲット板に確実に照射させる必要がある。よって、レーザー光を確実にターゲット板に照射するために、ターゲット板の配置を精度良く行わなければならない。このように、ターゲット板の配置を精度良く行わなければならないため、精度の良い位置情報を容易に取得できないという問題があった。

本発明は、精度の良い位置情報を容易に取得することができる位置測定装置、及び位置測定方法を提供することを目的とする。

本発明に係る位置測定装置は、対象物の位置を測定する位置測定装置であって、不動点に設置され、レーザ光を照射して空中に視認可能な基準点を表示するレーザ表示装置と、対象物に設置され、基準点を撮影するカメラと、カメラによって撮影された画像を用いて対象物の位置を計算する計算部と、を備える。

本発明に係る位置測定装置において、基準点は、不動点に設置されたレーザ表示装置によってレーザ光を照射することにより空中に表示される。これにより、基準点を物理的に取り付ける場合と比較して容易に基準点を設けることができる。また、例えば建物に配置された対象物の位置を測定する場合であって、風などの外力によって建物が揺れた場合であっても、基準点は、空中に表示されるため、揺れに影響されず一定の位置を維持する。このように、空中に容易に基準点を表示させることができると共に、建物が揺れても基準点の位置を一定にすることができる。従って、この基準点をカメラで撮影して計算部が対象物の位置を計算することにより、精度の良い位置情報を容易に取得することができる。

本発明に係る位置測定装置において、カメラは、全方位カメラであり、３６０度回転しながら撮影を行ってもよい。この場合、カメラが３６０度回転しながら撮影を行うので、より精度の良い位置情報を取得することができる。

本発明に係る位置測定装置において、対象物は、建物の作業階に配置されると共に建物を施工する施工機械を含んでおり、計算部によって計算された施工機械の位置を用いて施工機械の動作を制御する制御部を更に備えていてもよい。この場合、精度の良い位置情報を用いて容易に施工機械を動作させることができるので、施工効率を向上させることができる。

本発明に係る位置測定装置において、対象物は、建物の作業階に位置しており、レーザ表示装置は、作業階の高さに応じて基準点の高さを調整してもよい。この場合、位置を測定する対象物から近い場所に基準点を表示させることができるので、施工状況に適した位置情報を取得することができる。

本発明に係る位置測定方法は、対象物の位置を測定する位置測定方法であって、不動点に設置されたレーザ表示装置によってレーザ光を照射して、空中に視認可能な基準点を表示するステップと、対象物に設置したカメラによって基準点を撮影するステップと、カメラによって撮影された画像を用いて対象物の位置を計算するステップとを備える。

本発明に係る位置測定方法では、不動点に設置されたレーザ表示装置によってレーザ光を照射して、空中に基準点を表示する。これにより、容易に基準点を設けることができる。また、風などの外力によって建物が揺れた場合であっても、基準点は、揺れに影響されず一定の位置を維持する。従って、建物が揺れた場合にも一定の位置を維持する基準点を容易に表示させることができるので、前述の位置測定装置と同様、精度の良い位置情報を容易に取得することができる。

本発明によれば、精度の良い位置情報を容易に取得することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る位置測定装置を適用した施工現場の模式図である。 図２は、本発明の実施形態に係る位置測定装置の装置構成を示すブロック図である。 図３は、位置測定装置のレーザ表示装置による基準点の高さ調整の様子を示す模式図である。 図４（ａ）及び図４（ｂ）は、位置測定装置のカメラによる処理を説明するための図である。 図５は、位置測定装置の計算部による計算例を説明するための図である。 図６は、位置測定装置の計算部による計算例を説明するための図である。 図７は、位置測定装置の計算部による計算例を説明するための図である。 図８は、位置測定装置の表示部に表示される画像の例を示す図である。 図９は、本発明の実施形態に係る位置測定方法を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しつつ、本発明に係る位置測定装置、及び位置測定方法の実施形態について詳細に説明する。なお、図面において、同一又は同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する場合がある。

図１は、本発明の実施形態に係る位置測定装置を適用した施工現場の模式図である。図１に示されるように、本実施形態に係る位置測定装置１は、例えば建物Ｂの施工に用いられる。建物Ｂの施工において作業が行われる作業階ＦＬには、例えば建物Ｂを施工するクレーンＣ（施工機械）、鉄骨Ｄ（部材）、及び作業者Ｅが位置している。施工現場では、例えばトラック等によって運搬されてきた鉄骨Ｄを、クレーンＣを用いて作業階ＦＬの施工予定位置Ｐに設置する。また、作業階ＦＬにおいて、クレーンＣ及び鉄骨Ｄは作業者Ｅに接触しないように位置を調整される。本実施形態では、位置測定装置１により、施工機械を用いて部材を設置する施工管理、及び、作業者に接触しないように施工機械及び部材の位置を調整する安全管理が自動で行われる。

図２を併せて参照し、位置測定装置１について説明する。図２は、位置測定装置１の装置構成を示すブロック図である。位置測定装置１は、対象物Ａの位置を測定する。本実施形態では、一例として、任意の原点Ｏ（図５参照）に対する対象物Ａの相対的な３次元座標データを取得する。対象物Ａは、前述のクレーンＣ、鉄骨Ｄ、及び作業者Ｅを含む。位置測定装置１は、レーザ表示装置２と、カメラ３と、コンピュータ４と、表示部５と、施工機械コントローラ６と、警報装置７とを備える。カメラ３、コンピュータ４、表示部５、施工機械コントローラ６、及び警報装置７のそれぞれは、例えば無線ＬＡＮ（Local Area Network）又はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の無線で通信するためのインターフェースを有しており、互いに無線によるデータの送受信が可能である。

レーザ表示装置２は、レーザ光を照射して空中に視認可能な基準点ＴＡ（又は基準点ＴＢ）を表示する。レーザ表示装置２は、地上ＧＬに直接設置される。ここで、地上ＧＬは、風などの外力が作用した場合であっても変位しない不動点である。レーザ表示装置２は、地上ＧＬにおける所定の位置に設置され（詳細は後述）、当該所定の位置の鉛直上方に基準点ＴＡ，ＴＢを表示する。レーザ表示装置２は、例えばレーザ光を照射するレーザ照射部（不図示）を含むプラズマ発生装置によって構成されている。この場合、レーザ表示装置２は、所定の位置でプラズマを発生させ、空中における任意の位置に基準点ＴＡ，ＴＢを表示する。

レーザ表示装置２は、作業階ＦＬの高さに応じて基準点ＴＡ，ＴＢの高さを調整する。図３は、位置測定装置１のレーザ表示装置２による基準点ＴＡの高さ調整の様子を示す模式図である。図３に示されるように、レーザ表示装置２は、例えば地上ＧＬにおいて作業が行われるとき（作業階ＦＬ１の高さ位置が地上ＧＬであるとき）、地上ＧＬに近い位置に基準点ＴＡ１を表示する。具体的には、レーザ表示装置２は、地上ＧＬよりも所定距離だけ上方に基準点ＴＡ１を表示する。

レーザ表示装置２は、地上ＧＬよりも上方の作業階ＦＬ２において作業が行われるとき、基準点ＴＡ１よりも高い位置（作業階ＦＬ２よりも所定距離だけ上方）に基準点ＴＡ２を表示し、作業階ＦＬ２よりも上方の作業階ＦＬ３において作業が行われるとき、基準点ＴＡ２よりも高い位置（作業階ＦＬ３よりも所定距離だけ上方）に基準点ＴＡ３を表示する。レーザ表示装置２は、各作業階ＦＬ（ＦＬ１，ＦＬ２，ＦＬ３）に近い位置であって、作業が行われる場所から視認可能な高さ位置（各作業階ＦＬよりも高い位置）に、基準点ＴＡ（ＴＡ１，ＴＡ２，ＴＡ３）を表示する。

基準点ＴＡ，ＴＢは、対象物Ａの位置を取得するための計算（後述）に用いられる。従って、基準点ＴＡ，ＴＢは予め設定された一定の位置に表示される。ここでは、一例として２つの基準点ＴＡ及び基準点ＴＢが表示される（図５参照）。２つの基準点ＴＡ，ＴＢは、例えば２台のレーザ表示装置２のそれぞれによって表示される。２台のレーザ表示装置２のうち、一方のレーザ表示装置２は原点Ｏに設置され、他方のレーザ表示装置２は原点Ｏから任意の距離Ｌ１だけ離れたＹ軸上の地上の点Ｇ１に設置される。原点Ｏに設置されたレーザ表示装置２によって高さ位置Ｈ１の空中に基準点ＴＡが表示され、点Ｇ１に設置されたレーザ表示装置２によって高さ位置Ｈ２の空中に基準点ＴＢが表示される。このとき、基準点ＴＡの３次元座標データは、（Ｔｘａ，Ｔｙａ，Ｔｚａ）＝（０，０，Ｈ１）であり、基準点ＴＢの３次元座標データは、（Ｔｘｂ，Ｔｙｂ，Ｔｚｂ）＝（０，Ｌ１，Ｈ２）である。

カメラ３は、基準点ＴＡ，ＴＢを撮影する。カメラ３は、全方位カメラである。カメラ３は、３６０度方向に亘って撮影する。図４（ａ）及び図４（ｂ）は、位置測定装置１のカメラ３による処理を説明するための図である。図４（ａ）の二点鎖線はカメラ３によって撮影される画像３ａの画像面を示し、図４（ｂ）の二点鎖線は画像３ａの画像面を平面展開した状態を示す。ここで、カメラ３の回転軸であるＺｃ軸と、Ｚｃ軸にそれぞれ直交するＸｃ軸及びＹｃ軸によって構成される直交座標をカメラ座標系Ｓｃとする。画像３ａにおいて、Ｕ軸はＺｃ軸に平行であり、Ｖ軸はＸｃ軸及びＹｃ軸を含む平面に平行である。

カメラ３は、対象物Ａのそれぞれに設置され、対象物Ａに設置された状態で３６０度回転しながら撮影を行う。なお、対象物Ａが作業者Ｅである場合には、カメラ３は、例えば作業者Ｅが所持する携帯端末に内蔵される。カメラ３は、撮影部３１と、記憶部３２と、計算部３３とを備える。また、カメラ３は、当該カメラ３を設置した対象物Ａの水平方向の傾きを検知する姿勢センサ３４を備える。

図４及び図５に示されるように、カメラ３の撮影部３１は、基準点ＴＡ，ＴＢの撮影を行う。撮影部３１は、Ｚｃ軸回りを３６０度回転しながら画像３ａを取得する。このとき、撮影部３１は、姿勢センサ３４によって検知された対象物Ａの傾きを用いて、カメラ座標系Ｓｃと現場座標系Ｓとを一致させて撮影を行う。図４（ｂ）に示される平面展開した画像面において、Ｕ軸はＺ軸に平行であり、Ｖ軸はＸ軸及びＹ軸を含む平面に平行である。また、撮影部３１は、例えば、対象物Ａに付された対象物Ａの識別用バーコードを読み取るバーコード読み取り装置を有していてもよい。

記憶部３２は、カメラ３を設置する各対象物Ａを識別するＩＤ（Identification）を記憶する。記憶部３２は、例えばＩＣ（Integrated circuit）チップによって構成される。記憶部３２は、ＩＤに紐付けられる情報として、例えば、各対象物Ａの名称、機能、寸法、形状、重量及び材質を記憶する。各対象物ＡのＩＤは、例えば各対象物Ａにバーコードを表示させておき、そのバーコードを撮影部３１のバーコード読み取り装置で読み取ることによって記憶部３２に取得されてもよい。

計算部３３は、撮影部３１によって撮影された画像３ａと記憶部３２が記憶する対象物ＡのＩＤとを用いて、対象物Ａの３次元座標データ（位置）を計算する。具体的には、計算部３３は、対象物Ａに設置されたカメラ３の位置であるカメラ位置ＴＣの３次元座標データを計算する。計算部３３は、例えば図４（ｂ）に示される画像３ａから求められる基準点ＴＡの座標データ（Ｖａ，Ｕａ）、及び、基準点ＴＢの座標データ（Ｖｂ，Ｕｂ）を用いてカメラ位置ＴＣの３次元座標データを計算する。

図５に示される３次元座標のうち、Ｘ軸及びＹ軸を含む２次元座標に着目して、次のようにＴｘ及びＴｙを計算する。図６に示されるように、
θ_ＡＢ：基準点ＴＡ及びカメラ位置ＴＣを結ぶ線分と基準点ＴＢ及びカメラ位置ＴＣを結ぶ線分との成す角度
θ_ＡＯ：基準点ＴＡ及びカメラ位置ＴＣを結ぶ線分とＸｃ軸との成す角度
θ_ＡＣ：Ｙ軸と基準点ＴＢ及びカメラ位置ＴＣを結ぶ線分との成す角度
θ_ＢＣ：Ｙ軸と基準点ＴＡ及びカメラ位置ＴＣを結ぶ線分との成す角度
Ｌ_ＡＢ：基準点ＴＡと基準点ＴＢとの距離
Ｌ_ＡＣ：基準点ＴＡとカメラ位置ＴＣとの距離
Ｌ_ＢＣ：基準点ＴＢとカメラ位置ＴＣとの距離
と定義すると、各値は次のように求められる。

θ_ＡＢは絶対値｜Ｖｂ―Ｖａ｜（図４（ｂ）参照）から求められ、θ_ＡＯはＶａから求められる。θ_ＢＣは式（１）から求められ、θ_ＡＣは式（２）から求められる。

Ｌ_ＡＢはピタゴラスの定理より式（３）から求められ、Ｌ_ＡＣは正弦定理より式（４）から求められる。

式（１）及び式（４）から求めたθ_ＢＣ，Ｌ_ＡＣを用いて式（５）からＴｘを得ることができ、式（６）からＴｙを得ることができる。

なお、式（７）からＬ_ＢＣを求め、式（７）及び式（２）から求めたθ_ＡＣ，Ｌ_ＢＣを用いて、式（８）からＴｘを得てもよい。

Ｔｚについては次のように計算する。図７に示されるように、基準点ＴＡ及びカメラ位置ＴＣの垂直距離をＨａと定義する。Ｈａは、Ｕａ（図４（ｂ）参照）と、Ｌ_ＡＣ（図６参照）と、カメラ３の撮影部３１の焦点距離ｆとを用いて、式（９）から求められる。

このＨａを用いて、式（１０）からＴｚを得ることができる。

以上の計算から得た対象物Ａの３次元座標データ（Ｔｘ，Ｔｙ，Ｔｚ）は、計算部３３からコンピュータ４に送信される。

コンピュータ４は、例えば地上ＧＬ又は作業階ＦＬに設置されている。コンピュータ４は、カメラ３から対象物Ａの位置情報を受信する。コンピュータ４は、対象物Ａの３次元座標データ（Ｔｘ，Ｔｙ，Ｔｚ）を用いて表示部５、施工機械コントローラ６、及び警報装置７を制御する。コンピュータ４は、記憶部４１と、制御部４２とを備える。

記憶部４１は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ハードディスクなどの各種記憶媒体により構成される。記憶部４１は、計算部３３が計算した複数の対象物Ａの位置情報を記憶する。また、記憶部４１は、複数の鉄骨Ｄの施工予定位置Ｐの位置情報を記憶する。

制御部４２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）により構成される。制御部４２は、記憶部４１に記憶される複数の位置情報を表示部５に表示させる。また、制御部４２は、記憶部４１に記憶される複数の位置情報を用いてクレーンＣの動作を制御すると共に、警報装置７の動作を制御する。制御部４２は、例えばクレーンＣの位置情報を用いてクレーンＣの動作を制御し、クレーンＣに鉄骨Ｄを施工予定位置Ｐに設置させる。また、制御部４２は、クレーンＣ又は鉄骨Ｄが作業者Ｅに接触することを防ぐため、クレーンＣ又は鉄骨Ｄと作業者Ｅとが互いに接近したときに警報を出力するように警報装置７を制御する。

表示部５は、例えば地上ＧＬ又は作業階ＦＬに設置されている。表示部５は、対象物Ａの位置情報を表示する。図８は、位置測定装置１の表示部５に表示される画像の例を示す図である。図８に示されるように、表示部５は、ディスプレイ５１を有する。表示部５は、コンピュータ４の制御部４２の制御により、対象物Ａの位置情報をディスプレイ５１に表示する。ディスプレイ５１には、例えば各対象物ＡのＸＹ平面上における点がリアルタイムで表示される。また、ディスプレイ５１には、カメラ３の撮影部３１が撮影した画像３ａが表示されてもよい。

施工機械コントローラ６は、例えばクレーンＣに内蔵されている。施工機械コントローラ６は、クレーンＣを動作させるコントローラである。施工機械コントローラ６は、コンピュータ４の制御部４２の制御により、クレーンＣに施工させる。施工機械コントローラ６は、例えばクレーンＣが鉄骨Ｄを施工予定位置Ｐに設置するように、クレーンＣを動作させる。また、施工機械コントローラ６は、クレーンＣが作業者Ｅに接触しないように、クレーンＣの動作をコントロールする。

警報装置７は、クレーンＣ又は鉄骨Ｄと作業者Ｅとが互いに接近したときに警報を出力する。警報装置７は、例えば作業階ＦＬに設置されている。このように警報装置７が作業階ＦＬに設置されることにより、作業階ＦＬの作業者Ｅに確実に警報を伝えることができる。警報装置７は、警報音を発する報知器であってもよいし、光を発するパトランプであってもよい。なお、警報装置７は、作業者Ｅの所持する携帯端末に内蔵されていてもよく、携帯端末に警報を送信してもよい。

次に、図１、図２及び図９を参照しながら位置測定装置１を用いて対象物Ａの位置を測定する位置測定方法について説明する。本実施形態では、一例として、クレーンＣの３次元座標データ（Ｔｘ，Ｔｙ，Ｔｚ）を取得する場合について説明する。図９は、本発明の実施形態に係る位置測定方法を示すフローチャートである。位置測定方法は、基準点を表示するステップＳ１と、基準点を撮影するステップＳ２と、対象物の位置を計算するステップＳ３と、施工機械を制御するステップＳ４と、を備える。

まず、２台のレーザ表示装置２を地上ＧＬに設置する。２台のレーザ表示装置２のうち、一方のレーザ表示装置２は原点Ｏに設置し、他方のレーザ表示装置２は原点Ｏから任意の距離Ｌ１だけ離れたＹ軸上の点Ｇ１に設置する（図５参照）。原点Ｏに設置されたレーザ表示装置２は、レーザ光を照射して空中に基準点ＴＡを表示する。点Ｇ１に設置されたレーザ表示装置２は、レーザ光を照射して空中に基準点ＴＢを表示する。以上のように、地上ＧＬに設置されたレーザ表示装置２がレーザ光を照射して空中に視認可能な基準点ＴＡ，ＴＢを表示する（基準点を表示するステップＳ１）。

次に、クレーンＣに設置されたカメラ３が回転しながら基準点ＴＡ，ＴＢを撮影する。具体的には、クレーンＣに設置されたカメラ３の撮影部３１が、カメラ座標系ＳｃのＺｃ軸回りを３６０度回転しながら画像３ａを撮影する（図４（ａ）及び図４（ｂ）参照）。このとき、カメラ３の姿勢センサ３４によって、クレーンＣの水平方向における傾きを検出する。姿勢センサ３４によって検知されたクレーンＣの傾きを用いて、カメラ座標系Ｓｃと現場座標系Ｓとを一致させて撮影する。以上のように、クレーンＣに設置したカメラ３によって基準点ＴＡ，ＴＢを撮影する（基準点を撮影するステップＳ２）。

次に、計算部３３が、撮影部３１によって撮影された画像３ａ及び記憶部３２が記憶するクレーンＣのＩＤを用いて、クレーンＣの３次元座標データを計算する。具体的には、計算部３３は、クレーンＣに設置されたカメラ３のカメラ位置ＴＣの３次元座標データ（Ｔｘ，Ｔｙ，Ｔｚ）を計算する（図５参照）。計算部３３は、前述した方法によって３次元座標データ（Ｔｘ，Ｔｙ，Ｔｚ）を得る。計算部３３は、３次元座標データ（Ｔｘ，Ｔｙ，Ｔｚ）を無線によりコンピュータ４に送信する。以上のように、カメラ３によって撮影された画像３ａを用いてクレーンＣの３次元座標データを計算する（対象物の位置を計算するステップＳ３）。

コンピュータ４は、クレーンＣの３次元座標データ（Ｔｘ，Ｔｙ，Ｔｚ）を無線により受信する。クレーンＣの３次元座標データ（Ｔｘ，Ｔｙ，Ｔｚ）を用いて、コンピュータ４の制御部４２が施工機械コントローラ６を介してクレーンＣの動作を制御する。制御部４２の制御によって、例えばクレーンＣが鉄骨Ｄを施工予定位置Ｐに設置する。また、制御部４２の制御によって、クレーンＣが作業者Ｅを避けて動作する。以上のように、計算部３３によって計算されたクレーンＣの３次元座標データ（Ｔｘ，Ｔｙ，Ｔｚ）を用いてクレーンＣの動作を制御する（施工機械を制御するステップＳ４）。

以上のように、施工機械を制御するステップＳ４が実行された後に一連の処理が完了する。この処理を、複数の対象物Ａに対し、互いに独立して、且つ並行して繰り返し実行することにより、建物Ｂの施工を全自動で行うことが可能となる。

なお、対象物Ａの種類に応じて、前述の施工機械を制御するステップＳ４を省略してもよい。施工機械を制御するステップＳ４の前後に、対象物Ａの３次元座標データ（Ｔｘ，Ｔｙ，Ｔｚ）を用いて、表示部５によって対象物Ａの位置を表示するステップを備えていてもよい。施工機械を制御するステップＳ４の前後に、対象物Ａの３次元座標データ（Ｔｘ，Ｔｙ，Ｔｚ）を用いて、警報装置７によって警報を出力するステップを備えていてもよい。

次に、本実施形態に係る位置測定装置１及び位置測定方法の作用効果について説明する。

本実施形態に係る位置測定装置１において、基準点ＴＡ，ＴＢのそれぞれは、地上ＧＬに設置されたレーザ表示装置２によってレーザ光を照射することにより空中に表示される。これにより、基準点を物理的に取り付ける場合と比較して容易に基準点ＴＡ，ＴＢを設けることができる。また、建物Ｂの作業階ＦＬに配置された対象物Ａの位置の測定中に、風などの外力によって建物Ｂが揺れた場合であっても、基準点ＴＡ，ＴＢは、空中に表示されるため、揺れに影響されず一定の位置を維持する。このように、空中に容易に基準点ＴＡ，ＴＢを表示させることができると共に、建物Ｂが揺れても基準点ＴＡ，ＴＢの位置を一定にすることができる。従って、この基準点ＴＡ，ＴＢをカメラ３で撮影して計算部３３が対象物Ａの３次元座標データ（Ｔｘ，Ｔｙ，Ｔｚ）を計算することにより、精度の良い位置情報をリアルタイムで容易に取得することができる。

また、カメラ３は、全方位カメラであり、３６０度回転しながら撮影を行う。カメラ３が３６０度回転しながら撮影を行うので、このカメラ３により一層確実に基準点ＴＡ，ＴＢを撮影することができる。よって、より精度の良い位置情報を取得することができる。

また、対象物Ａは、建物Ｂの作業階ＦＬに配置されると共に建物Ｂを施工するクレーンＣを含んでおり、位置測定装置１は、計算部３３によって計算されたクレーンＣの３次元座標データ（Ｔｘ，Ｔｙ，Ｔｚ）を用いてクレーンＣの動作を制御する制御部４２を更に備える。これにより、精度の良い位置情報を用いて、容易にクレーンＣを動作させることができるので、施工効率を向上させることができる。

また、対象物Ａは、建物Ｂの作業階ＦＬに位置しており、レーザ表示装置２は、作業階ＦＬの高さに応じて基準点ＴＡ，ＴＢのそれぞれの高さを調整する。これにより、位置を測定する対象物Ａから近い場所に基準点ＴＡ，ＴＢを表示させることができるので、施工状況に適した位置情報を取得することができる。

本実施形態に係る位置測定方法では、地上ＧＬに設置されたレーザ表示装置２によってレーザ光を照射して、空中に基準点ＴＡ，ＴＢを表示する。これにより、容易に基準点ＴＡ，ＴＢを設けることができる。また、風などの外力によって建物Ｂが揺れた場合であっても、基準点ＴＡ，ＴＢは、揺れに影響されず一定の位置を維持する。従って、建物Ｂが揺れた場合にも一定の位置を維持する基準点ＴＡ，ＴＢを容易に表示させることができるので、前述の位置測定装置１と同様、精度の良い位置情報を容易に取得することができる。

以上、本発明に係る実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形及び変更が可能であることは、当業者にとって容易に認識される。

前述した実施形態では、レーザ表示装置２が直接地上ＧＬに設置されている例について説明したが、レーザ表示装置２は直接地上ＧＬに設置されなくてもよい。レーザ表示装置２は、例えば地上ＧＬに載置された台の上に設置されてもよい。また、レーザ表示装置２が設置される場所は、地上ＧＬでなくてもよい。レーザ表示装置２は、風などの外力が作用した場合であっても変位しない不動点に設置されていればよい。

また、前述した実施形態では、レーザ表示装置２が作業階ＦＬの高さに応じて基準点ＴＡ，ＴＢの高さを調整する例について説明したが、レーザ表示装置は基準点の高さを調整しなくてもよい。レーザ表示装置は、例えば作業階ＦＬが地上ＧＬである段階から、施工完了後の建物Ｂの高さよりも高い位置（最上層の作業階ＦＬよりも所定距離だけ上方）に基準点を表示しておいてもよい。また、前述した実施形態では、基準点ＴＡ，ＴＢがレーザ表示装置２の鉛直上方に表示される例について説明したが、基準点はレーザ表示装置の鉛直上方以外の場所に表示されてもよい。

また、前述した実施形態では、２つの基準点ＴＡ，ＴＢを表示する例について説明したが、基準点は１つであってもよく、３つ以上であってもよい。なお、基準点の数に応じてレーザ表示装置２の台数を変更してもよい。

また、前述した実施形態では、カメラ３が全方位カメラである例について説明したが、カメラは全方位カメラでなくてもよい。例えば、１８０度回転しながら撮影するカメラであってもよいし、他の角度の範囲で回転しながら撮影するカメラであってもよい。又は、カメラは回転しないで撮影を行うものであってもよい。カメラが回転しないで撮影を行う場合、複数のカメラを用いて複数の向きを撮影し、当該複数のカメラによって撮影した複数の画像を用いて位置を計算してもよい。このようにカメラの台数については特に限定されない。

また、計算部３３による計算は、前述した実施形態における計算例に限定されない。計算部３３は、前述した式（１）〜式（１０）以外の式を用いて３次元データを計算してもよい。計算部３３は、カメラ位置ＴＣから基準点ＴＡ，ＴＢまでの距離及び角度を用いて、対象物Ａの位置を計算してもよい。例えば、基準点ＴＡ，ＴＢのそれぞれの大きさからカメラ位置ＴＣと基準点ＴＡ，ＴＢとの距離を計測し、計測した距離及び角度を用いて位置を計算してもよい。計算部３３は、カメラ３の焦点距離ｆを用いてカメラ位置ＴＣと基準点ＴＡ，ＴＢとの距離を計算してもよい。

また、前述した実施形態では、対象物ＡがクレーンＣ、鉄骨Ｄ、及び作業者Ｅを含む例について説明したが、対象物は、クレーンＣ、鉄骨Ｄ、及び作業者Ｅ以外のものであってもよい。対象物は、例えば、コンクリートの仕上げ作業を行うコンクリート仕上げロボット、ボルト締めを行うボルト締めロボット、配筋ロボット、又は壁取り付けロボットを含んでいてもよい。

また、前述した実施形態では、位置測定装置１が建物Ｂの施工に用いられる場合について説明したが、位置測定装置１は建物Ｂの施工以外にも適用することができる。位置測定装置１は、橋梁等の構造物の施工に適用してもよい。また、対象物は、例えば、構造物の施工を行うための足場に配置されており、当該構造物を施工するための施工機械を含んでいてもよい。

また、前述した実施形態では、対象物Ａの位置を測定する例として原点Ｏに対する対象物Ａの相対的な３次元座標データを取得する場合について説明したが、測定対象のデータは３次元座標データに限定されない。対象物Ａの位置を測定して、原点Ｏに対する対象物Ａの相対的な２次元座標データを取得してもよい。

また、前述した実施形態では、カメラ３、コンピュータ４、表示部５、施工機械コントローラ６、及び警報装置７のそれぞれは、無線で通信することにより互いにデータの送受信が可能である例について説明したが、無線による通信に限定されない。例えばケーブルを用いて有線により通信を行ってもよい。

１…位置測定装置、２…レーザ表示装置、３…カメラ、３ａ…画像、３３…計算部、４２…制御部、Ａ…対象物、Ｂ…建物、Ｃ…クレーン（施工機械）、ＦＬ…作業階、ＧＬ…地上（不動点）、ＴＡ，ＴＢ…基準点。

Claims (5)

1. 対象物の位置を測定する位置測定装置であって、
   不動点に設置され、レーザ光を照射して空中に視認可能な基準点を表示するレーザ表示装置と、
   前記対象物に設置され、前記基準点を撮影するカメラと、
   前記カメラによって撮影された画像を用いて前記対象物の位置を計算する計算部と、
   を備える位置測定装置。
2. 前記カメラは、全方位カメラであり、３６０度回転しながら撮影を行う、
   請求項１に記載の位置測定装置。
3. 前記対象物は、建物の作業階に配置されると共に前記建物を施工する施工機械を含んでおり、
   前記計算部によって計算された前記施工機械の位置を用いて前記施工機械の動作を制御する制御部を更に備える、
   請求項１又は２に記載の位置測定装置。
4. 前記対象物は、建物の作業階に位置しており、
   前記レーザ表示装置は、前記作業階の高さに応じて前記基準点の高さを調整する、
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の位置測定装置。
5. 対象物の位置を測定する位置測定方法であって、
   不動点に設置されたレーザ表示装置によってレーザ光を照射して、空中に視認可能な基準点を表示するステップと、
   前記対象物に設置したカメラによって前記基準点を撮影するステップと、
   前記カメラによって撮影された画像を用いて前記対象物の位置を計算するステップと、
   を備える位置測定方法。

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