JP2018156343A - 施工出来高データ取得システム - Google Patents

Abstract

【課題】 迅速かつ正確に出来高データを取得することが可能な施工出来高データ取得システムを提供する。【解決手段】 施工対象となる建設構造物の施工過程における三次元画像データを取得する三次元画像データ取得手段１０と、取得した三次元画像データに基づいて、連続して一体となった立体的な施工状況データを生成する施工状況データ生成手段２０と、生成した施工状況データに対してディープラーニングを行って、出来形データを分析する出来形データ分析手段３０と、分析した出来形データに基づいて出来高データを算出する出来高データ算出手段４０とを備える。施工対象となる建設構造物の設計データ、施工計画データ、諸費用データを含む施工条件データを取得する施工条件データ取得手段５０を備えることにより、分析した出来形データと施工条件データに基づいて出来高データを算出してもよい。【選択図】図１

Description

本発明は、施工出来高データ取得システムに関するものであり、詳しくは、３Ｄカメラ等を用いて撮影した画像データを利用して施工出来高データを取得するためのシステムに関するものである。

建設構造物の施工現場では、現場職員が目視、測量、数量検収、写真撮影等によって、建設構造物の出来形を検測し、人工（作業者の工賃等のことである。以下同様。）、資機材費等々から出来高(金額)を算出するのが一般的である。このように、出来高を取得する作業は人手に頼っているのが現状であり、現場職員の作業を軽減するための工夫がなされている。例えば、以下に示す特許文献には、建設構造物の施工管理を省力化するための技術が開示されている（特許文献１〜特許文献３参照）。

特許文献１に記載された技術は、施工現場において、標定点装置の設定や写真撮影を実施し、標定点の特定等を行って、被測定物の３次元データの算出するための写真撮影管理方法に関するものである。

この写真撮影管理方法は、ステレオ撮影された一連のデジタル画像データから施工管理に利用する出来形の３次元データを求めるようになっている。すなわち、計画準備、撮影、計測、出来形取得までの各作業工程に関するデータをデータベースで管理する技術であり、使用カメラや基準点データ等のプロジェクト情報に基づいて、撮影条件や画像データ等の撮影点情報、標定点計測データ等のステレオモデル情報、３次元計測範囲等の３次元計測情報、ブレイクラインデータ等の出来形情報を生成するようになっている。

特許文献２に記載された技術は、画像情報を利用して作業者、作業内容、機械を認識して、作業に関する情報を表示する工事管理支援装置に関するものである。この工事管理支援装置は、作業者を認識するための作業者特定情報を格納する記憶部と、撮像手段により撮像された対象工事の画像情報を取得する取得部と、作業者特定情報を参照して、取得した画像情報を解析し、作業者を認識する画像解析部と、認識した作業者の作業時間を計測する計測部と、認識した作業者と、当該作業者に関連付けられた作業時間とを含む作業情報（例えば労務日報）を表示する表示部とを備えている。

特許文献３に記載された技術は、３Ｄレーザースキャナ計測データ及び設計データに基づいてトンネルの出来形を推定する際に高速で精度良くトンネルの管理を行うことを目的としたトンネル内空形状の把握方法である。このトンネル内空形状の把握方法は、３Ｄレーザースキャナを用いてトンネルの内空壁面を計測し、計測により得られた点群のデータを、ＲＡＮＳＡＣ（Ｒａｎｄｏｍ Ｓａｍｐｌｉｎｇ Ｃｏｎｓｅｎｓｕｓ）を用いてノイズ及び外れ値を排除してトンネルの内空壁面断面形状の少なくとも一部の形状データに対して、基本的な平面図形を近似させる処理を行なうことにより、基本的な平面図形の結合を含むトンネルの内空壁面の形状を推定するようになっている。

特開平１０−２４６６２８号公報 特開２０１６−２０１０７４号公報 特開２０１６−２０５８３７号公報

上述したように、出来形を確認して出来高を取得するまでの一連の作業は、自動化されていないのが現状であり、現場職員の労働負荷を軽減する必要がある。また、これら一連の作業を手作業で行った場合には、多大な時間を要するという問題もある。さらに、工事の進捗と人件費や材料費との関係性を把握する必要があるため、作業に慣れていない職員では出来高の算出に長時間を要してしまう。

また、特許文献３に示すように、３Ｄスキャナを利用して出来形を確認する技術も提案されているが、３Ｄスキャナを用いて出来形を計測するには、測量時に２つ以上の基準点を必要とし、基準点の設置や管理に労力を要するという問題がある。

なお、特許文献１に記載された技術は、画像データを用いて出来形の３次元データを求めるための技術である。また、特許文献２に記載された技術は、画像データを用いて作業者を認識し、認識した作業者の動作に基づいて労務日報等を作成するための技術である。この点、本発明に係る施工出来高データ取得システムは、建設構造物の施工過程において取得した三次元画像データを用いて、連続して一体となった施工状況データを生成し、ディープラーニングにより出来形データを分析することを前提として、分析した出来形データに基づいて出来高データを算出するという総合的なシステムであり、従来の技術をただ単に組み合わせたものではない。

本発明は、上述した事情に鑑み提案されたもので、迅速かつ正確に出来高データを取得することが可能な施工出来高データ取得システムを提供することを目的とする。

本発明に係る施工出来高データ取得システムは、上述した目的を達成するため、以下の特徴点を有している。すなわち、本発明に係る施工出来高データ取得システムは、三次元画像データ取得手段と、施工状況データ生成手段と、出来形データ分析手段と、出来高データ算出手段とを備えたことを特徴とする。また、出来高データの算出に使用する施工条件データを取得するための施工条件データ取得手段を備えることが可能である。

三次元画像データ取得手段は、施工対象となる建設構造物の施工過程における三次元画像データを取得するための手段である。施工状況データ生成手段は、取得した三次元画像データに基づいて、連続して一体となった立体的な施工状況データを生成するための手段である。出来形データ分析手段は、生成した施工状況データに対してディープラーニングを行って、出来形データを分析するための手段である。出来高データ算出手段は、分析した出来形データに基づいて出来高データを算出するための手段である。

また、施工条件データ取得手段は、施工対象となる建設構造物について、少なくとも設計データ、施工計画データ、諸費用データを含む施工条件データを取得するための手段である。この場合、出来高データ算出手段は、分析した出来形データと施工条件データ取得手段で取得した施工条件データとに基づいて出来高データを算出する。

また、三次元画像データ取得手段は、施工の進行に伴い、逐次、三次元画像データを取得することが好ましい。

このような構成からなる施工出来高データ取得システムは、３Ｄカメラ等の光学機器と、コンピュータ及びその付属機器と、コンピュータにインストールされたプログラムとにより構成される。施工出来高データ取得システムでは、３Ｄカメラ等の光学機器からなる三次元画像データ取得手段により、建設構造物の施工過程における三次元画像データを取得する。取得した三次元画像データは、施工状況データ生成手段の機能により連続して一体となった立体的な施工状況データとなる。この施工状況データは、施工現場の立体画像であり、施工状況を把握することができるようになっている。そして、出来形データ分析手段の機能により、施工状況データに対してディープラーニングを行って、出来形データを分析する。分析した出来形データは、液晶表示装置の表示画面に表示し、あるいはプリンタにより印刷することができる。また、出来形データをＨＤＤ等の記憶装置に記憶してもよい。

そして、出来高データ算出手段の機能により、分析した出来形データに基づいて出来高データを算出する。例えば、出来形データを分析して、鉄筋の建て込み、型枠の施工、壁コンクリートの打設等の施工状況を把握することにより、施工状況の進行に応じた出来高データを算出することができる。また、設計データ、施工計画データ、諸費用データ等を含む施工条件データを取得し、分析した出来形データと取得した施工条件データとを用いて出来高データを算出してもよい。なお、施工条件データは、予め、ＨＤＤ等からなる施工条件データ記憶手段に記憶しておくことができる。

算出した出来高データは、液晶表示装置の表示画面に表示し、あるいはプリンタにより印刷することができる。また、出来高データをＨＤＤ等の記憶装置に記憶してもよい。

本発明に係る施工出来高データ取得システムでは、３Ｄカメラ等の光学機器からなる三次元画像データ取得手段を用いて、建設構造物の施工過程における三次元画像データを取得するので、測量時に基準点を必要とする３Ｄスキャナ等の計測機器を用いずに、容易に三次元データを取得することができる。

また、施工状況データに対してディープラーニングを行って、出来形データを分析するので、正確な出来形データを迅速に取得することができる。さらに、正確な出来形データを取得しているので、出来高データの算出も容易かつ正確なものとなる。

このように、本発明に係る施工出来高データ取得システムによれば、作業員の熟練度に頼ることなく、迅速かつ正確に出来形データ及び出来高データを取得することが可能となる。また、出来形データ及び出来高データは、施工過程において適宜取得することができるので、施工の進行状況を正確に把握することができる。

本発明の実施形態に係る施工出来高データ取得システムの構成を示すブロック図。 三次元画像データの取得を示す説明図。 三次元画像データと出来高の関係を示す説明図。 施工過程の模式図（１）。 施工過程の模式図（２）。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る施工出来高データ取得システムを説明する。図１〜５は本発明の実施形態に係る施工出来高データ取得システムを説明するもので、図１はシステム構成を示すブロック図、図２は三次元画像データの取得を示す説明図、図３は三次元画像データと出来高の関係を示す説明図、図４及び図５は施工過程の模式図である。

＜施工出来高データ取得システムの概要＞
本発明の実施形態に係る施工出来高データ取得システムは、例えば３Ｄカメラにより撮像した画像データを利用して施工出来高データを取得するためのシステムであり、図１に示すように、三次元画像データ取得手段１０と、施工状況データ生成手段２０と、出来形データ分析手段３０と、出来高データ算出手段４０とを備えており、さらに、施工条件データ取得手段５０を備えていてもよい。また、施工条件データを記憶するための施工条件データ記憶手段６０を備えていてもよい。以下、各手段について説明する。なお、各手段は、光学機器や電子機器及びその付属装置と、コンピュータに読み込まれることにより、ハードウェア資源と協働して機能を発揮するソフトウェアと、これと同等の機能を実現することが可能な論理回路等のことをいう。

＜三次元画像データ取得手段＞
三次元画像データ取得手段１０は、施工対象となる建設構造物の施工過程における三次元画像データを取得するための手段であり、例えば、３Ｄカメラにより構成することができる。３Ｄカメラは、２眼撮像方式であってもよいし、偏光子を用いた単眼撮像方式であってもよい。三次元画像データ取得手段１０で取得した三次元画像データは、ＲＡＭ等の一時記憶領域に記憶して、施工状況データの生成に用いる。なお、三次元画像データの取得は、施工の進行に伴い逐次実施する。

＜施工状況データ生成手段＞
施工状況データ生成手段２０は、取得した三次元画像データに基づいて、連続して一体となった立体的な施工状況データを生成するための手段であり、例えば、合成画像を生成するためのプログラムとこれをインストールしたコンピュータからなる。連続して一体となった立体的な画像とは、あたかも実際の施工現場を視認しているのと同様の画像のことであり、周囲を見渡したり、施工現場を巡回したりした状態を再現するものである。すなわち、施工状況データを生成することにより、仮想的な施工現場空間（全方位を視認可能な仮想空間）を創出することができる。

＜出来形データ分析手段＞
出来形データ分析手段３０は、生成した施工状況データに対してディープラーニングを行って、出来形データを分析するための手段であり、例えば、画像解析を行うためのプログラムとこれをインストールしたコンピュータからなる。ディープラーニングを行って施工状況データを分析することにより、現段階の出来形データを得ることができる。なお、施工状況データに対するディープラーニングは、出来高データの取得対象となる建設構造物だけではなく、他の建設構造物を含んで広く実施することが好ましい。

＜出来高データ算出手段＞
出来高データ算出手段４０は、分析した出来形データと施工条件データとに基づいて出来高データを算出するための手段であり、例えば、出来高算出を行うための演算プログラムとこれをインストールしたコンピュータからなる。出来高データを算出するには、例えば、図３に示すように、出来形データを分析して、鉄筋の建て込み、型枠の施工、壁コンクリートの打設等の施工状況を把握し、施工状況の進行に応じた出来高データを算出する。また、設計データ、施工計画データ、諸費用データ等を含む施工条件データを取得し、分析した出来形データと取得した施工条件データとを用いて出来高データを算出してもよい。出来高データの算出については、後に詳述する。なお、図３に示す三次元画像は、図２に示す網掛け部分の画像であり、便宜上、二次元で表現しているが、実際には三次元で表現されている。

＜施工条件データ取得手段＞
施工条件データ取得手段５０は、施工対象となる建設構造物について、少なくとも設計データ、施工計画データ、諸費用データを含む施工条件データを取得するための手段である。施工条件データ取得手段５０で取得する施工条件データは、建設構造物毎に作成されるデータであり、少なくとも設計データ、施工計画データ、諸費用データを含んでおり、さらに他のデータを含んでいてもよい。施工条件データを取得する方法は特に限定されず、施工対象となる建設構造物に関して、その都度入力された施工条件データを取得してもよいし、予め作成しておいた施工条件データを読み込むことにより取得してもよい。

設計データは、３次元ＣＡＤアプリケーション等のソフトウェアを用いて作成することができ、完成データだけではなく、施工手順に沿って時系列的に作成しておくことにより、施工の進行に伴い、逐次、設計データと出来形データとを比較して、正確な施工が行われているか否か等を把握することができる。施工計画データは、施工の手順に関するデータであり、出来形データと比較することにより施工の進行状況を把握することができる。諸費用データは、人工、材料単価、使用する材料の数等に関するデータであり、出来形データと比較することにより、出来高を積算することができる。

＜施工条件データ記憶手段＞
施工条件データ記憶手段６０は、施工条件データ取得手段５０で取得する施工条件データを記憶しておくための手段であり、例えば、ＨＤＤやＳＤＤ等の大容量記憶装置により構成することができる。なお、施工条件データ記憶手段６０は、サーバーの機能手段として構成することが好ましく、例えば、クラウドサーバー上に設置される。

本実施形態では、クラウドサーバー上に設置された施工条件データ記憶手段６０に、各建設構造物の施工条件データを記憶しておき、インターネット、公衆電話回線、専用データ通信回線、無線ＬＡＮ回線、有線ＬＡＮ回線等の電子通信回線を単独でまたは組み合わせて使用することにより、クラウドサーバーにアクセスして、所望の施工条件データを受信し、あるいは施工条件データに変更を加えることができる。

＜表示手段＞
図１に示すように、本実施形態の施工出来高データ取得システムでは、ビデオ信号の表示制御を行う表示制御手段７０と、各種のデータを表示するための液晶表示装置等からなる表示手段８０とを備えている。出来形データや出来高データは、表示手段８０により、作業者や監督者等が視認可能となるように表示することができる。この表示制御手段７０及び表示手段８０は、コンピュータ及びその付属機器により構成することができる。

分析された出来形データや算出された出来高データを表示手段８０の表示画面に表示することにより、作業者や監督者が出来形データ及び出来高データを把握することができる。また、出来形データや出来高データは、プリンタを用いて印刷してもよい。これにより、施工状況に関する帳票類を自動的に作成することができる。なお、図３〜図５に示す出来高データの数値は、目標となる出来高に対する相対的な数値であり、施工完了時の出来高データに対する絶対的な数値ではない。このように、出来高データは、目標に対する相対的な数値として表すことができる。

＜出来高データの取得手順＞
上述した施工出来高データ取得システムを用いて出来高データを取得する手順を説明する。以下の説明では、図４（ａ）、図４（ｂ）、図５（ａ）、図５（ｂ）の順で施工を行い、図２に示すように三次元画像データを取得し、図３に示すように出来高データを算出する。図４（ａ）はスラブコンクリート１００を打設してアンカー１１０を埋め込んだ状態、図４（ｂ）は鉄筋１２０を建て込んだ状態、図５（ａ）は型枠１３０を組み立てた状態、図５（ｂ）は壁コンクリート１４０の打設が完了した状態を示している。

本発明の実施形態に係る施工出来高データ取得システムにより、施工出来高データを取得するには、各建設構造物の施工現場において、３Ｄカメラ等の光学機器からなる三次元画像データ取得手段１０を用いて、建設構造物の施工過程における三次元画像データを取得（撮影）する。取得した三次元画像データは、施工状況データ生成手段２０の機能により、連続して一体となった立体的な施工状況データとして適宜な記憶手段（例えば、ＲＡＭやＨＤＤ）に記憶する。

続いて、出来形データ分析手段３０の機能により、施工状況データに対してディープラーニングを行って、出来形データを分析する。ディープラーニングは、施工状況データと出来形の関係を導き出すための機械学習であり、複数の施工現場から取得した数多くの施工状況データに対してディープラーニングを行うことにより、より一層精度が高い出来形データの分析を行うことができる。

出来形データを分析したら、出来高データ算出手段４０の機能により、分析した出来形データに基づいて出来高データを算出する。また、施工の進行に伴って、逐次、出来形データ及び出来高データをＨＤＤ等の記憶装置に記憶しておくことにより、当該データを読み出して、施工の進行状況を容易かつ確実に確認することができる。

マンションの一室における出来高データの取得を例にとって説明する。マンションの一室では、おおまかな手順として、鉄筋の建て込み、型枠の施工、壁コンクリートの打設、内装工事、設備設置といった手順で工事が進められる。そして、施工状況データに対してディープラーニングを行って出来形データを分析することにより、鉄筋の建て込み、型枠の施工、壁コンクリートの打設、内装工事、設備設置のうちのどの段階まで工事が進んでいるかを把握することができる。

すなわち、全工種数を分母とし、現在完了している工種数を分子とすれば、出来高の概略データを算出することができる。具体的には、マンション工事において、鉄筋の建て込み、型枠の施工、壁コンクリートの打設、内装工事、設備設置を全工種数とする。この場合には、全工種数は「５」となる。

そして、施工状況データに対してディープラーニングを行って出来形データを分析することにより、現在、いずれの施工段階（工種）であるかを把握する。例えば、内装材が最前面となっているという分析結果である場合には、内装工事が始まっているので、壁コンクリートの打設までの施工は完了していると判断する。すなわち、この状態では、鉄筋の建て込み、型枠の施工、壁コンクリートの打設という３つの工種が完了していると判断することができる。したがって、出来高は、施工が完了している工種数「３」を全工種数「５」で除した値となり、出来高データは６０％となる。

また、マンション全体が完成した場合の出来高データを１００％とした場合に、現状の施工出来高データを詳細に算出する場合には、設計データ、施工計画データ、諸費用データ等の施工条件データを取得し、分析した出来形データと取得した施工条件データとに基づいて出来高データを算出する。この場合には、各建設構造物の施工条件データを作成して記憶しておき、施工条件データを読み込んで出来高データの算出に使用する。施工条件データは、原則として建設構造物毎に作成するが、各建設構造物に共通のデータは他の建設構造物について流用することができる。この施工条件データは、少なくとも、設計データ、施工計画データ、諸費用データを含んでいる。また、施工条件データは、遠隔地において一括利用できるようにするため、例えば、出来高データを利用する作業所や監督事務所等に設置されたコンピュータとデータ通信回線を介して接続されたクラウドサーバーに格納されている。クラウドサーバーには、ＨＤＤ等からなる施工条件データ取得手段５０が設置されている。

なお、上述した実施形態ではスラブコンクリート上に鉄筋を建て込み、型枠を施工して壁コンクリートを打設する施工例について説明したが、本発明に係る施工出来高データ取得システムの適用対象は、このような施工に限定されるものではなく、トンネル掘削作業、盛り土作業等の土木作業を含めて、種々の建設構造物の出来高データ取得に対して適用することが可能である。

１０ 三次元画像データ取得手段
２０ 施工状況データ生成手段
３０ 出来形データ分析手段
４０ 出来高データ算出手段
５０ 施工条件データ取得手段
６０ 施工条件データ記憶手段
７０ 表示制御手段
８０ 表示手段
１００ スラブコンクリート
１１０ アンカー
１２０ 鉄筋
１３０ 型枠
１４０ 壁コンクリート

Claims (3)

1. 施工対象となる建設構造物の施工過程における三次元画像データを取得する三次元画像データ取得手段と、
   前記取得した三次元画像データに基づいて、連続して一体となった立体的な施工状況データを生成する施工状況データ生成手段と、
   生成した施工状況データに対してディープラーニングを行って、出来形データを分析する出来形データ分析手段と、
   分析した出来形データに基づいて出来高データを算出する出来高データ算出手段と、
   を備えたことを特徴とする施工出来高データ取得システム。
2. 施工対象となる建設構造物について、少なくとも設計データ、施工計画データ、諸費用データを含む施工条件データを取得する施工条件データ取得手段を備え、
   前記出来高データ算出手段は、分析した出来形データと取得した施工条件データとに基づいて出来高データを算出する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の施工出来高データ取得システム。
3. 前記三次元画像データ取得手段は、施工の進行に伴い、逐次、三次元画像データを取得することを特徴とする請求項１または２に記載の施工出来高データ取得システム。

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