JP2019218766A - 建設工事方法及び3dレーザースキャナ - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、実施形態1に係る建設工事方法のフローチャートである。
実施形態1に係る建設工事方法は、図1に示すように、第1工程S10〜第4工程S40を含む。以下、各工程について説明する。
第3工程S30においては、目標形状データと、3Dレーザースキャナ100により取得した点群データに基づき部分的に逐次更新される現況形状データとを用いて作業を行う(後述する図8及び図9参照。)。
本明細書における「施工」は工事のうち第3工程全体にかかるものであり、「作業」は工事のうち施工よりも狭い期間にかかるもの(個々の掘削や土砂の搬出等)である。
図2は、従来における現況形状データの更新の様子を示す図である。
図3は、本発明における現況形状データの更新(逐次更新)の様子を示す図である。図3(a)は所定の数の点(1列分の点)ごとに処理を行う場合の様子を示す図であり、図3(b)は1点ごとに処理を行う場合の様子を示す図である。
図4は、本発明における現況形状データの更新であって、3Dレーザースキャナが測定可能な全範囲よりも狭い範囲について更新する様子を説明するために示す図である。
なお、図2〜図4に示す白い四角形は更新が行われていない現況形状データを表し、黒い四角形は更新が行われた現況形状データを表す。
建設作業機械1は、ブルドーザーや油圧ショベル等でありうる。以下においては、実施形態1における建設作業機械1が有すべき構成について説明する。
建設作業機械1は、図5に示すように、建設作業機械処理制御部11(図5においては単に「処理部」と記載)、操作部12、センサ部13、建設作業機械駆動部14(図5においては単に「駆動部」と記載)、建設作業機械通信部15(図5においては単に「通信部」と記載)及び提示部300を備える。なお、各部は実際のハードウェア又はソフトウェアとしてはそれぞれ独立していなくてもよい。すなわち、複数の部分の機能が1つのハードウェア又はソフトウェアによって実現されてもよい。
上記のような構成は、建設作業機械1と同様にブロック図として構成を表す後述の建設作業機械1a,1b、3Dレーザースキャナ100及び情報処理装置200の場合においても同様である。
操作部12は、作業者Sが建設作業機械1の操作を行うためのものであり、例えば、ハンドル、ペダル、レバーを有する。また、タッチパネル等の電子的な操作手段を有していてもよい。操作部12は、作業者Sが作業時に搭乗する作業室内に集約されている。
通信手段Nが無線によるものである場合には、建設作業機械通信部15は、無線通信用のアンテナを有する。
図6は、実施形態1に係る3Dレーザースキャナ100の構成を示すブロック図である。
実施形態1における3Dレーザースキャナ100は、図6に示すように、測定部110、スキャナ処理制御部130(図6においては単に「処理制御部」と記載)、スキャナ通信部140(図6においては単に「通信部」と記載)、スキャナ駆動部150(図6においては単に「駆動部」と記載)を備える。
スキャナ通信部140は、3Dレーザースキャナ100の外部との信号のやり取り(送受信)を行う。
スキャナ駆動部150は、測量を行う際における測定部110の駆動(回転や首振り動作等)を行う。
第3工程S30では、図7に示すように、3Dレーザースキャナ100は情報処理装置200に点群データを送信する。
情報処理装置200については後述するが、3Dレーザースキャナ100は、有線又は無線の通信手段N(例えば、通信ケーブルのような配線や、インターネットのようなネットワーク)を介して情報処理装置200と通信可能である。
また、第3工程S30では、点群データとして、一の点データと一の点データの直前に取得された他の点データとの差分から構成される差分データを含む点群データを現況形状データの逐次更新に用いてもよい。
本明細書における「部分点群データ」は、複数の点データからなるもの、1つの点データからなるもの及びそれらの混合であるもののどれであってもよい。
情報処理装置200は、図7に示すように、情報処理装置通信部210(図7においては単に「通信部」と記載)と処理部220とを有する。
情報処理装置200は、通信手段Nを介して3Dレーザースキャナ100及び建設作業機械1と通信可能である。なお、図7において矢印で示す情報の流れ(通信)は本発明に密接に関連するものであり、図7に図示した情報の流れ(通信)以外の情報の流れがあってもよい。また、通信手段Nは、各要素が通信可能であることを表すものであり、必ずしも単一のものではない。例えば、3Dレーザースキャナ100と情報処理装置200とは有線で通信可能であり、建設作業機械1と情報処理装置200とは無線で通信可能であるというようにしてもよい。
第3工程S30では、表示装置330を用い、作業者Sに現況形状データ及び目標形状データを提示する。実施形態1においては、現況形状データ及び目標形状データは、情報処理装置200で適切に処理された状態(表示装置330で表示可能な状態)で通信手段N、建設作業機械通信部15及び建設作業機械処理制御部11を介して提示部300に送信される。
図9は、実施形態1における表示装置に表示される映像の別のイメージ図である。
実施形態2に係る建設工事方法は、基本的には実施形態1に係る建設工事方法と同様の工程を含む建設工事方法であるが、第1工程及び第4工程での測量の仕方が実施形態1に係る建設工事方法とは異なる。すなわち、実施形態2に係る建設工事方法においては、第1工程S10及び第4工程S40では、第3工程S30で用いる3Dレーザースキャナ100と同等規格の3Dレーザースキャナを用いて測量を行う。
測定基準や精度を揃えるという観点からは、第1工程S10及び第4工程S40では第3工程S30で用いる3Dレーザースキャナ100と同仕様の3Dレーザースキャナを用いて測量を行うことが一層好ましく、同一モデルの3Dレーザースキャナを用いて測量を行うことがより一層好ましい。
図10は、実施形態3における建設作業機械1aの構成を示すブロック図である。
図11は、実施形態3における情報の流れ(通信)の様子を示す図である。
図12は、実施形態3における建設作業機械1aによる作業の様子を示す図である。
なお、上記した3Dレーザースキャナ100aの主要部(特に測定部)の設置位置はあくまで一例であり、設置位置の候補としては、建設作業機械1aの下面又は側面、作業者Sが搭乗する作業室内、作業機のアーム等を例示することができる。
なお、3Dレーザースキャナ100aのスキャナ通信部と建設作業機械1aの建設作業機械通信部15aとを共通のものとしてもよい。
図13は、実施形態4における建設作業機械1bの構成を示すブロック図である。
Claims (14)
- 測量を行い、施工前の施工対象の形状データである初期形状データを取得する第1工程と、
前記初期形状データと、施工目標とする目標形状データとに基づいて施工計画を策定する第2工程と、
前記施工計画に従って、建設作業機械を用いて施工を行う第3工程とを含み、
前記第3工程においては、前記目標形状データと、3Dレーザースキャナにより取得した点群データに基づき部分的に逐次更新される現況形状データとを用いて作業を行うことを特徴とする建設工事方法。 - 前記第3工程では、前記現況形状データは、前記3Dレーザースキャナの一測量あたりの点群の数よりも少ない数の点群から構成される部分点群データに基づき部分的に逐次更新されることを特徴とする請求項1に記載の建設工事方法。
- 前記第3工程の後に、施工後の前記施工対象の形状データである検査対象形状データが前記目標形状データに適合しているか否かについて検査を行う第4工程をさらに含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の建設工事方法。
- 前記第4工程では、前記検査対象形状データとして前記第3工程において最後に逐次更新された前記現況形状データを用いて検査を行うことを特徴とする請求項3に記載の建設工事方法。
- 前記第1工程では、前記第3工程で用いる前記3Dレーザースキャナと同等規格の3Dレーザースキャナを用いて測量を行うことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の建設工事方法。
- 前記建設作業機械として、前記3Dレーザースキャナを搭載している建設作業機械を用いることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の建設工事方法。
- 前記建設作業機械として、作業者の操作に基づいて作業に必要な動作を行う建設作業機械を用い、
前記第3工程では、表示装置を用い、前記作業者に前記現況形状データ及び前記目標形状データを提示することを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の建設工事方法。 - 前記建設作業機械として、与えられたデータに基づいて作業に必要な動作を自動で行う建設作業機械を用い、
前記第3工程では、前記建設作業機械に前記現況形状データ及び前記目標形状データに基づいて作業を行わせることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の建設工事方法。 - 前記第3工程では、前記3Dレーザースキャナは情報処理装置に前記点群データを送信し、前記情報処理装置は前記点群データに基づいて前記現況形状データを生成することを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の建設工事方法。
- 前記第3工程では、前記点群データとして、一の点データと前記一の点データの直前に取得された他の点データとの差分から構成される差分データを含む点群データを前記現況形状データの逐次更新に用いることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の建設工事方法。
- 建設作業機械を用いて施工を行う施工工程を含み、前記施工工程においては、施工目標とする目標形状データと、3Dレーザースキャナにより取得した点群データに基づき部分的に逐次更新される現況形状データとを用いて作業を行うことを特徴とする建設工事方法。
- 請求項11に記載の建設工事方法に用いるための3Dレーザースキャナであって、
現況形状データを更新するにあたり、前記現況形状データを部分的に逐次更新するために点群データを取得することを特徴とする3Dレーザースキャナ。 - 一測量あたりの点群の数よりも少ない数の点群から構成される部分点群データを外部に逐次送信可能であることを特徴とする請求項12に記載の3Dレーザースキャナ。
- 前記部分点群データは、一の点データと前記一の点データの直前に取得された他の点データとの差分から構成される差分データを含むことを特徴とする請求項13に記載の3Dレーザースキャナ。
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