JP2020084654A - トンネルにおけるarマーカー設置方法 - Google Patents

トンネルにおけるarマーカー設置方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2020084654A
JP2020084654A JP2018222972A JP2018222972A JP2020084654A JP 2020084654 A JP2020084654 A JP 2020084654A JP 2018222972 A JP2018222972 A JP 2018222972A JP 2018222972 A JP2018222972 A JP 2018222972A JP 2020084654 A JP2020084654 A JP 2020084654A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
tunnel
marker
information
face
projected
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2018222972A
Other languages
English (en)
Other versions
JP7170517B2 (ja
Inventor
和彦 水谷
Kazuhiko Mizutani
和彦 水谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Maeda Corp
Original Assignee
Maeda Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Maeda Corp filed Critical Maeda Corp
Priority to JP2018222972A priority Critical patent/JP7170517B2/ja
Publication of JP2020084654A publication Critical patent/JP2020084654A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7170517B2 publication Critical patent/JP7170517B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

【課題】 マーカーAR技術を用いてトンネル切羽面に対してトンネル掘削に関する種々の情報を表示する際に、正確な位置に的確に情報表示を行う。【解決手段】 トンネル壁面であって情報表示を行う投影位置に対応させて、トンネル内に設置した機器を避けてレーザー光が到達する位置にレーザー光発射装置を配設し、投影位置に、方向情報を担持したARマーカーを投影する。投影位置はトンネル壁面の複数箇所とし、当該複数箇所の投影位置に、それぞれARマーカーを投影することが可能である。ARマーカーは、レーザー光を点状に照射することにより、所定形状とすることが可能である。投影位置は、トンネル切羽面の天端付近とすることが可能である。【選択図】図1

Description

本発明はトンネルにおけるARマーカー設置方法に関するものであり、例えば、トンネル切羽に関する種々の情報を表示する際に、情報表示位置の基準となるARマーカーをトンネル切羽面に設置するための方法に関するものである。
トンネル掘削を行う際には、日々変化するトンネルの状況に合わせて、監督者や作業員が種々の情報を共有する必要がある。従来は、監督者や作業員がトンネルの掘削状況(例えば、切羽の状況)を観察して、写真を撮影したり観察結果を作業日記に書き込んだりしていた。そして、作業の引き継ぎを行う際に、現場事務所(作業員詰め所)等で写真や作業日記に記載した内容を提示して、トンネルの状況を共有するようにしている。
トンネルの状況観察は、監督者や作業員の感覚に頼っている面もあり、また、作業の引き継ぎ時に情報が正確に伝達されないおそれもある。このような不都合に対して、種々の技術が提案されている(例えば、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、トンネル施工において、切羽面に表示する情報量を増大させて、トンネル施工の支援を行うためのトンネル施工情報投影方法に関するものである。
このトンネル施工情報投影方法は、切り羽面に投影する投影データを記憶するとともに、投影データの水平方向及び垂直方向の縮尺を設定して出力するパーソナルコンピュータと、パーソナルコンピュータからの入力に基づいて切羽面に投影を行うプロジェクタを備えている。そして、水平方向のラインデータを投影しつつ、水平方向の縮尺設定値を決定して水平方向縮尺設定値を記憶するステップと、垂直方向のラインデータを投影しつつ、垂直方向の縮尺設定値を決定して垂直方向縮尺設定値を記憶するステップと、投影データとして施工情報データを、記憶された水平方向縮尺設定値と垂直方向縮尺設定値に基づいて、水平方向及び垂直方向の縮尺を設定して投影するステップを実行するようになっている。
特許文献2に記載された技術は、トンネルの掘削工事において、作業者や監督者の感覚に頼らずに、正確かつ適切な情報に基づいて迅速に切羽面の変位を報知することができるようにしたトンネル切羽面の変位監視装置に関するものである。
このトンネル切羽面の変位監視装置は、形成した切羽面の初期形状データを取得する初期形状データ取得手段と、取得した切羽面の初期形状データを記憶する初期形状データ記憶手段と、切羽面の現形状データを取得する現形状データ取得手段と、記憶した切羽面の初期形状データと、取得した現形状データとの比較に基づいて、初期形状データと現形状データとの差違を示す切羽面変位情報を作成する切羽面変位情報作成手段とを備えている。そして、液晶プロジェクタ等からなる切羽面変位情報投影手段を用いて、作業者が識別可能となるように、切羽面に対して切羽面変位情報に基づく画像を投影するようになっている。
特許文献3に記載された技術は、切羽へのコンクリートの鏡吹きによって安全性を確保しつつ、工事作業者が鏡吹きされたコンクリート表面上でその地山状況を視認しながら施工作業を行うようにした切羽情報表示方法に関するものである。
この切羽情報表示方法は、発破による掘削で露出した切羽の地山の露出面である第1の切羽面を含む領域をデジタルカメラにより撮影して、その撮影画像データに基づき、切羽の地山状況を示す表示情報を含む切羽情報画像データを生成する。また、第1の切羽面をコンクリートで鏡吹きし、この鏡吹きしたコンクリート表面である第2の切羽面に切羽情報画像データの示す画像である切羽情報画像を投影する。その後、投影した画像に基づき装薬孔位置等の施工情報を決定し、決定した施工情報の表示情報を切羽情報画像データに追加して切羽情報更新画像データを生成して、生成した切羽情報更新画像データの示す画像である切羽情報更新画像を第2の切羽面に投影するようになっている。
特開2012−184568号公報 特開2017−115388号公報 特開2018−150720号公報
上述したように、従来の技術には種々の利点がある。例えば、トンネル掘削に関する種々の情報(例えば、切羽に関する情報)を切羽面に投影することにより、作業者や監督者が情報を共有することができる。また、煩雑な手作業を行うことなく、情報共有を行うことができるので、作業負担を軽減するとともに、情報の伝達ミス等を未然に防止することができる。
ところで、情報投影の技術が進む中、VR(仮想現実)、AR(拡張現実)、MR(複合現実)等の技術を用いて、種々の情報を提供することができるようになっている。AR技術を用いて情報を表示するには、スマートフォン、タブレット、ウェアラブルデバイスであるARメガネ等を用いて、現実の映像に各種情報を反映した映像を重ね合わせることにより、AR映像を観る者に各種情報を提供するが、このためには、現実の映像と重ね合わせる映像の位置合わせを行う必要がある。
AR技術には、マーカーARとマーカーレスARとがある。マーカーARは、映像を重ね合わせる位置にマーカーを設置し、このマーカーを認識して、適切な位置に映像を重ね合わせるようになっている。一方、マーカーレスARは、画面全体に対してコーナー点や局所特徴量に基づいて2次元画像上での特徴点の座標を演算し、特徴点の座標をマーカーとして適切な位置に映像を重ね合わせるようになっている。
発明者らは、トンネル切羽においてマーカーレスAR技術の適用を試みたが、以下に示す問題点があった。第1に、トンネル脚部は掘削ズリが堆積しており、トンネルの隅角部を明確に認識しにくいという問題があった。第2に、トンネルアーチ形状全体の特徴点を認識してから近づかなくてはならず、切羽近くで位置合わせをすることができない(ドリルジャンボ停車位置で切羽全体を見ることができない)という問題があった。
本発明は、上述した事情に鑑み提案されたもので、マーカーAR技術を用いてトンネル切羽面に対してトンネル掘削に関する種々の情報を表示する際に、正確な位置に的確に情報表示を行うことができるトンネルにおけるARマーカー設置方法を提供することを目的とする。
本発明に係るトンネルにおけるARマーカー設置方法は、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、本発明に係るトンネルにおけるARマーカー設置方法は、トンネル壁面にトンネルに関する情報を表示させるために用いるARマーカーの設置方法に関するものである。
このARマーカーの設置方法では、トンネル壁面であって情報表示を行う投影位置に対応させて、トンネル内に設置した機器を避けてレーザー光が到達する位置にレーザー光発射装置を配設し、当該投影位置に、方向情報を担持したARマーカーを投影することを特徴とするものである。
上述したトンネルにおけるARマーカー設置方法において、投影位置はトンネル壁面の複数箇所であり、当該複数箇所の投影位置に、それぞれARマーカーを投影することが可能である。
上述したトンネルにおけるARマーカー設置方法において、ARマーカーは、レーザー光を点状に照射することにより、所定形状とすることが可能である。
上述したトンネルにおけるARマーカー設置方法において、投影位置は、トンネル切羽面の天端付近とすることが可能である。
本発明に係るトンネルにおけるARマーカー設置方法によれば、マーカーAR技術を用いてトンネル切羽面に対してトンネル掘削に関する種々の情報を表示する際に、正確な位置に的確に情報表示を行うことが可能となる。
本発明の実施形態に係るトンネルにおけるARマーカー設置方法を示すフローチャート。 本発明の実施形態に係るトンネルにおけるARマーカー設置方法で使用するシステム構成図。 本発明の実施形態に係るトンネルにおけるARマーカー設置方法で投影するARマーカーの例を示す模式図。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るトンネルにおけるARマーカー設置方法(以下、ARマーカー設置方法と略記する)を説明する。図1〜図3は本発明の実施形態に係るARマーカー設置方法を説明するもので、図1はフローチャート、図2はシステム構成図、図3はARマーカーの例を示す模式図である。なお、図1のフローチャートでは、ARマーカーの設置からAR機器を用いた情報表示までを示している。
<ARマーカー設置方法の概要>
本発明の実施形態に係るARマーカー設置方法は、特に、トンネル切羽面に対して各種情報を表示する際に好適に用いることができる技術である。概要を説明すると、レーザープロジェクターシステム(投影装置であるレーザープロジェクターを用いたシステム)により、例えば、トンネル天端付近にレーザー残像図形であるARマーカーを描画する。レーザープロジェクターシステムは、所定の位置に、所定の大きさ及び形状に投影できる技術である。
切羽後方からの投影であれば、施工機械の陰にならない様な位置(例えば、トンネル天端付近)にARマーカーを投影する。なお、以下の説明では、切羽面にARマーカーを投影する場合について説明するが、ARマーカーを投影する位置は切羽面に限られず、トンネル壁面であればどのような位置であってもよい。
すなわち、本発明の実施形態に係るARマーカー設置方法では、図1に示すように、トンネル壁面(切羽面)に対して、トンネル内に設置された機器(重機等)を避けてレーザー光を投影可能な位置にレーザー光発射装置(レーザープロジェクター)を設置し(S1)、レーザー光発射装置(レーザープロジェクター)からレーザー光を発射して、トンネル壁面(切羽面)にARマーカーを投影する(S2)。
所定位置にARマーカーが設置されたら、AR機器によりARマーカーを認識して、各種情報の表示位置を決定し(S3)、AR機器により、トンネル壁面(切羽面)の映像と、各種情報の映像とを重畳表示する(S4)。
<ARマーカー設置方法のシステム構成>
以下、本発明の実施形態に係るARマーカー設置方法で使用するシステム(ARマーカー設置システム)について説明する。ARマーカー設置システムは、投影装置であるレーザープロジェクターシステムと、レーザープロジェクターを固定する固定手段とを主要な構成要素とする。
<レーザープロジェクターシステム>
レーザープロジェクターシステム100は、図2に示すように、レーザープロジェクター10(レーザー光発射装置)を主要な構成機器として、レーザープロジェクター10に電源を供給する電源装置20と、レーザープロジェクター10で投影する投影データ(ARマーカーデータ)を生成する投影データ生成手段30と、生成した投影データを記憶する投影データ記憶手段40と、投影データの投影制御(レーザー光の出力制御)を行う投影制御手段50と、レーザープロジェクター10を所望の位置に固定する固定手段60とを備えている。
上述した各手段は、それぞれの機能を発揮する機器と、コンピュータ及びこれにインストールされたプログラムにより構成される。なお、コンピュータ及びこれにインストールされたプログラムとは、パーソナルコンピュータ、マイクロコンピュータ、PLC等の演算機能を有する機器及びこれらにインストールされたプログラムを含む広い概念である。
<レーザープロジェクターの設置位置>
レーザープロジェクター10は、トンネル内に設置した機器を避けてトンネル壁面(切羽面)にレーザー光が到達する位置に設置する。なお、機器とは重機を含む広い意味で使用しており、ドリルジャンボやコンクリート吹付機等の他に、トンネル内に設置された送風装置や照明装置を含んでいる。また、その他の重機として、トンネル掘削に使用する重機であるパワーショベル、コンクリートミキサー車、ダンプトラック、機関車等がトンネル内に存在する機器となる。
レーザープロジェクター10は、一般的にはトンネル壁面に設置するが、切羽面との間に重機等が設置されていて切羽面にARマーカーを投影することが難しい場合には、方向が制御されている施工機械に設置すればよい。方向が制御されている施工機械とは、例えば、切羽面に対向する位置が制御されているドリルジャンボ等であり、当該施工機器の上部等であって、切羽面との間に他の重機等が存在しない箇所にレーザープロジェクター10を設置する。
<固定手段>
固定手段60は、レーザープロジェクター10を所定位置に固定するための手段であり、例えば、三脚やクランプ等を使用することができる。固定手段60の種類は、レーザープロジェクター10を固定する箇所に応じて適宜選択する。
<ARマーカーの投影例>
レーザープロジェクター10により切羽面等に投影するARマーカーは、例えば、1m×1m程度の大きさで、図3に示すように、方向を認識できるように、正方形、長方形、三角形、星形、これらの組み合わせとすることができる。
レーザープロジェクター10は、上述した各種の図形を連続した図形として投影することができる。しかし、連続した図形として投影した場合には照度が落ちる(図形が暗くなる)ことがあるため、レーザー光を点状に照射することにより、上述した各種図形を投影することが好ましい。この場合には、図形の形状を判別できるように、各頂点及び各頂点を結ぶ線上の所定位置にレーザー光を点状に照射する。
また、投影位置はトンネル壁面(切羽面)の複数箇所とすることができる。この場合には、複数箇所の投影位置に、それぞれARマーカーを投影することにより、ARマーカーの認識精度(位置情報の取得精度)を向上させることができる。
<各種の情報表示>
ARマーカーが設置(投影)されたら、AR技術を利用して切羽面等の映像(透過映像を含む)に各種データを重畳して表示する。各種データは、HDD等からなる情報記憶手段(図示せず)に記憶されている。
情報記憶手段に記憶されている情報は、コンクリート吹付前の切羽状況、削孔ナビゲーション、切羽押出しコンター、装薬及び結線、路盤やベンチ高さ、作業エリア、不安定岩塊、あたり箇所、吹付厚、支保工建て込み位置、ロックボルト削孔位置、地質状況、湧水状況、注意喚起等である。記憶された情報のデータフォーマットはどのようなものであってもよいが、AR機器に表示する際に、映像化する必要がある。
このため、情報記憶手段に記憶される情報は、JPEG、GIF、TIFF等の画像フォーマットや、MPEG、AVI等の動画フォーマット等のデータであってもよいし、情報を表示する際に、これらのフォーマットに変換可能なフォーマットであってもよい。すなわち、情報記憶手段に記憶し、AR機器で表示する情報は、静止画であってもよいし、動画であってもよい。
また、過去の施工において収集した種々の情報を記憶しておき、同様の事象が発生した場合に、対処方法の一例として記憶した情報の中から該当する情報を検索し、表示する情報としてもよい。また、上述した各種の情報及び過去の施工において収集した種々の情報は、各情報に対して検索インデックスを付した表示情報データベース(図示せず)として、情報記憶手段に記憶しておくことが好ましい。なお、情報記憶手段に記憶する情報は、上述したものに限られず、トンネル毎に必要な情報として、これらの情報の一部であってもよいし、他の情報を付加してもよい。
<AR機器>
AR機器は、例えば、ゴーグル及びゴーグルのレンズ面に映像を表示させるための透過型ウェアラブル端末からなり、種々の形態がある。例えば、ゴーグル本体の側面あるいは両側面にプロジェクタを配設し、このプロジェクタからレンズ面に映像を投写し、レンズ内に埋め込まれたホログラムによって光を反射させることにより、利用者が目視している物体に重ね合わせて情報を表示するものがある。この透過型ウェアラブル端末は、情報の表示形式を限定するものではなく、トンネル壁面(切羽面)と関連付くようにして各種情報表示することができれば、どのような態様であってもよい。
また、他のAR機器として、撮影機能、映像表示機能、通信機能を有するスマートフォン、タブレット端末、ノートパソコン等を使用してもよい。
上述したように、トンネル壁面(切羽面)と関連付けて各種の情報を表示するためには、透過型ウェアラブル端末の現在位置やレンズ面の向き等に関する位置情報を取得する必要がある。位置情報の取得には、トンネル壁面(切羽面)に投影したARマーカーを利用する。
10 レーザープロジェクター
20 電源装置
30 投影データ生成手段
40 投影データ記憶手段
50 投影制御手段
60 固定手段
100 レーザープロジェクターシステム

Claims (4)

  1. トンネル壁面にトンネルに関する情報を表示させるために用いるARマーカーの設置方法であって、
    トンネル壁面であって情報表示を行う投影位置に対応させて、トンネル内に設置した機器を避けてレーザー光が到達する位置にレーザー光発射装置を配設し、
    前記投影位置に、方向情報を担持したARマーカーを投影することを特徴とするトンネルにおけるARマーカー設置方法。
  2. 前記投影位置はトンネル壁面の複数箇所であり、当該複数箇所の投影位置に、それぞれARマーカーを投影することを特徴とする請求項1に記載のトンネルにおけるARマーカー設置方法。
  3. 前記ARマーカーは、レーザー光を点状に照射することにより、所定形状とすることを特徴とする請求項1又は2に記載のトンネルにおけるARマーカー設置方法。
  4. 前記投影位置は、トンネル切羽面の天端付近であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のトンネルにおけるARマーカー設置方法。
JP2018222972A 2018-11-29 2018-11-29 トンネルにおけるarマーカー設置方法 Active JP7170517B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018222972A JP7170517B2 (ja) 2018-11-29 2018-11-29 トンネルにおけるarマーカー設置方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018222972A JP7170517B2 (ja) 2018-11-29 2018-11-29 トンネルにおけるarマーカー設置方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020084654A true JP2020084654A (ja) 2020-06-04
JP7170517B2 JP7170517B2 (ja) 2022-11-14

Family

ID=70906982

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018222972A Active JP7170517B2 (ja) 2018-11-29 2018-11-29 トンネルにおけるarマーカー設置方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7170517B2 (ja)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000155855A (ja) * 1998-06-30 2000-06-06 Tobishima Corp 仮想現実感を利用した施工支援情報システム。
JP2002324239A (ja) * 2001-04-25 2002-11-08 Olympus Optical Co Ltd 情報呈示システム
JP2013206322A (ja) * 2012-03-29 2013-10-07 Sony Corp 情報処理装置、情報処理システム及び情報処理方法
JP2013218459A (ja) * 2012-04-06 2013-10-24 Sony Corp 情報処理装置、情報処理方法及び情報処理システム
JP2018104932A (ja) * 2016-12-23 2018-07-05 前田建設工業株式会社 トンネル切羽の施工管理装置及び施工管理方法
JP2018104934A (ja) * 2016-12-23 2018-07-05 前田建設工業株式会社 トンネル切羽面の変位監視装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000155855A (ja) * 1998-06-30 2000-06-06 Tobishima Corp 仮想現実感を利用した施工支援情報システム。
JP2002324239A (ja) * 2001-04-25 2002-11-08 Olympus Optical Co Ltd 情報呈示システム
JP2013206322A (ja) * 2012-03-29 2013-10-07 Sony Corp 情報処理装置、情報処理システム及び情報処理方法
JP2013218459A (ja) * 2012-04-06 2013-10-24 Sony Corp 情報処理装置、情報処理方法及び情報処理システム
JP2018104932A (ja) * 2016-12-23 2018-07-05 前田建設工業株式会社 トンネル切羽の施工管理装置及び施工管理方法
JP2018104934A (ja) * 2016-12-23 2018-07-05 前田建設工業株式会社 トンネル切羽面の変位監視装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP7170517B2 (ja) 2022-11-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11237392B2 (en) System for virtual display and method of use
JP4356050B2 (ja) 測量装置と電子的記憶媒体
EP3246660B1 (en) System and method for referencing a displaying device relative to a surveying instrument
JP7041551B2 (ja) 施工工程管理システム及び施工工程管理方法
JP6952469B2 (ja) 現場施工管理システム
US20140184643A1 (en) Augmented Reality Worksite
US11488296B2 (en) Slope stability visualisation
JP2005283221A (ja) 測量データ処理システム、電子地図を格納する記憶媒体及び電子地図表示装置
JP2017048646A (ja) トンネル切羽の施工管理装置及び施工管理方法
JP2009140402A (ja) 情報表示装置、情報表示方法、情報表示プログラム及び情報表示プログラムを記録した記録媒体
JP6863730B2 (ja) トンネル切羽の施工管理装置及び施工管理方法
JP2018104934A (ja) トンネル切羽面の変位監視装置
JP7026438B2 (ja) 既存構造物の管理情報確認システム
JP2017117146A (ja) 土木建築工事における施工管理装置
JP2020084654A (ja) トンネルにおけるarマーカー設置方法
JP4359084B2 (ja) 測量システム
JP2007323085A (ja) 3次元情報表示装置
JP2006092528A (ja) 3次元情報表示装置
KR101401265B1 (ko) 지하 시설물 위치 제공 장치
JP2018104933A (ja) 土木建築工事における施工管理装置
JP2003185433A (ja) 新旧写真画像を用いた標定方法及び修正図化方法
JP4899129B2 (ja) 測量装置
JP4319476B2 (ja) 測量システム
JP2001239983A (ja) 艤装支援システム
US20220155592A1 (en) System for virtual display and method of use

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210917

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20220622

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220628

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220720

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20221028

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20221101

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7170517

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150