JP2020187033A - 測定システム、測定方法、及び測定プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】建築現場にて建築部材ごとの施工状況を容易に確認することができる測定システム、測定方法及び測定プログラムを提供すること。【解決手段】測定システム１は、少なくとも建築現場における建築部材の寸法及び設計位置を含む設計情報が記憶されている記憶部１１と、前記記憶部１１に記憶されている前記設計位置に基づき、前記建築現場にて施工された少なくとも一つの建築部材を特定建築部材として特定する部材特定部３１と、前記部材特定部３１により特定された前記特定建築部材の測距及び／又は測角を行う走査部２２と、前記走査部２２により測距及び／又は測角した結果に基づき三次元点群データを生成する点群データ生成部３２と、前記三次元点群データに基づき前記特定建築部材の実測位置を算出する実測位置算出部３３と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、主に建築現場において施工された建築部材を測定する測定システム、測定方法、及び測定プログラムに関する。

建築現場では、施工していく過程において、施工した柱や梁等の建築部材が設計した通りに施工されているかの検査を行っている。

例えば、建築現場にて三次元レーザスキャナを用いて建築物全体の三次元点群データを計測し、その後、事務所又は会社等のコンピュータにて、計測した三次元点群データと三次元ＣＡＤデータとの照合を行い、この照合結果から建築物の建築施工において発生した誤差を算出し、当該誤差が許容範囲内か否かの判定を行う技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−２１３９７２号公報

しかしながら、特許文献１に示す技術のように、建築物全体の三次元点群データを計測すると、データ量が膨大となり、演算処理の負荷が過大になるという問題がある。また、三次元点群データを計測した後、事務所又は会社等で誤差が判明しても、建設現場と離れていてはすぐに修正を行うことができないという問題もある。

本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、建築現場にて建築部材ごとの施工状況を容易に確認することができる測定システム、測定方法及び測定プログラムを提供することである。

上記した目的を達成するために、本発明に係る測定システムは、少なくとも建築現場における建築部材の寸法及び設計位置を含む設計情報が記憶されている記憶部と、前記記憶部に記憶されている前記設計位置に基づき、前記建築現場にて施工された少なくとも一つの建築部材を特定建築部材として特定する部材特定部と、前記部材特定部により特定された前記特定建築部材の測距及び／又は測角を行う走査部と、前記走査部により測距及び／又は測角した結果に基づき三次元点群データを生成する点群データ生成部と、前記三次元点群データに基づき前記特定建築部材の実測位置を算出する実測位置算出部と、を備える。

また、上述の測定システムとして、さらに、前記特定建築部材の設計情報と、前記実測位置算出部にて算出した前記特定建築部材の実測位置との誤差を算出する解析部を備えてもよい。

また、上述の測定システムとして、さらに、前記記憶部に記憶された設計情報に基づいて前記建築現場の三次元の仮想空間表示を生成してもよい。

また、上述の測定システムとして、さらに、実画像を撮影可能なカメラを備え、
前記表示制御部は、カメラで撮影された実画像に合わせた範囲で前記仮想空間表示を生成してもよい。

また、上述の測定システムとして、前記走査部は測距光を任意の方向に偏向可能なリズレープリズムを用いた偏向部を有していてもよい。

また、上述の測定システムとして、前記走査部は、前記特定建築部材の形状に応じた走査軌跡で測距及び／又は測角を行ってもよい。

また、上述の測定システムとして、前記走査部は、軸心を有する特定建築部材に対しては軸心に対して垂直をなす断面形状の輪郭を通る走査軌跡で測距及び／又は測角を行ってもよい。

また、上述の測定システムとして、前記走査部は、前記特定建築部材上で一定の分解能となる走査軌跡で測距及び／又は測角を行ってもよい。

また、上述の測定システムとして、前記走査部は、円形状の走査軌跡で測距及び／又は測角を行ってもよい。

また、上述の測定システムとして、前記走査部は、波状の走査軌跡で測距及び／又は測角を行ってもよい。

また、上述の測定システムとして、前記走査部は、前記特定建築部材の範囲外である周辺も含めた走査軌跡で測距及び／又は測角を行ってもよい。

また、上述の測定システムとして、前記部材特定部は、前記記憶部に記憶されている前記設計位置に基づき絞り込みを行った建築部材を特定建築部材として特定してもよい。

また、上述の測定システムとして、前記解析部は、算出した誤差に応じた色で特定建築部材の着色情報を生成してもよい。

また、上記した目的を達成するために、本発明に係る測定方法は、コンピュータが、少なくとも建築現場における建築部材の寸法及び設計位置を含む設計情報が記憶されている記憶部に記憶されている前記設計位置に基づき、前記建築現場にて施工された少なくとも一つの建築部材を特定建築部材として特定する部材特定工程と、走査部により前記部材特定工程にて特定された前記特定建築部材の測距及び／又は測角を行う走査工程と、前記走査工程にて測距及び／又は測角した結果に基づき三次元点群データを生成する点群データ生成工程と、前記三次元点群データに基づき前記特定建築部材の実測位置を算出する実測位置算出工程と、を実行する。

また、上記した目的を達成するために、本発明に係る測定プログラムは、コンピュータに、少なくとも建築現場における建築部材の寸法及び設計位置を含む設計情報が記憶されている記憶部に記憶されている前記設計位置に基づき、前記建築現場にて施工された少なくとも一つの建築部材を特定建築部材として特定する部材特定工程と、走査部により前記部材特定工程にて特定された前記特定建築部材の測距及び／又は測角を行う走査工程と、前記走査工程にて測距及び／又は測角した結果に基づき三次元点群データを生成する点群データ生成工程と、前記三次元点群データに基づき前記特定建築部材の実測位置を算出する実測位置算出工程と、を実行させる。

上記手段を用いる本発明によれば、建築現場にて建築部材ごとの施工状況を容易に確認することができる。

本発明の一実施形態に係る測定システムの概略構成図である。 測定システムが有する各装置の制御系を示すブロック図である。 演算処理部において実行される測定制御ルーチンを示すフローチャートである。 測定器の表示部又は端末表示部に表示される実測位置及び誤差情報の表示例を示す説明図である。 （ａ）カメラから視た特定建築部材に対する走査軌跡の例を示す説明図、（ｂ）特定建築部材上の走査軌跡の例を示す説明図である。 （ａ）円柱状の特定建築部材Ｃ２の軸心に対して垂直をなす断面形状の輪郭を通る走査軌跡の例を示す説明図、（ｂ）角柱状の特定建築部材Ｃ３の軸心に対して垂直をなす断面形状の輪郭を通る走査軌跡の例を示す説明図である。 （ａ）カメラから視て特定建築部材に非測定対象物が被っている場合の走査軌跡の第１の例を示す説明図である。 カメラから視て特定建築部材に非測定対象物が被っている場合の走査軌跡の第２の例を示す説明図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。

図１及び図２を参照すると、図１には本発明の一実施形態に係る測定システムの概略構成図が示されており、図２には測定システムにおけるレーザスキャナ、情報端末の各装置の制御系を示すブロック図が示されている。以下これらの図に基づき本実施形態の測定システムの構成について説明する。

まず、図１に示すように、本実施形態の測定システム１は、建築現場にて施工された建築部材Ｃを被測定物として、当該建築部材Ｃの位置を測定し、測定した実測位置と設計位置との誤差（以下、設置誤差という等）の解析を行う。そのために測定システム１は、測定器２と情報端末３を有している。

測定器２は、カメラ１０、記憶部１１、スキャナ部１２（走査部）、姿勢駆動部１３、姿勢検出部１４、表示部１５、操作部１６、通信部１７、演算処理部１８を有し、これらはそれぞれ電気的に接続されている。

カメラ１０は、実画像を撮影する、いわゆるリアルタイムカメラである。具体的には、実画像は、動画または一定間隔で更新される静止画として撮影される。

記憶部１１は、メモリや磁気ディスク記憶装置であり、予め測定器２が設置される建築現場における各種建築部材の寸法及び設計上の配置（以下、設計位置ともいう）を含む設計情報が記憶されている。この設計情報としては、建築部材の寸法及び設計上の配置の他にも、建築部材の種類（例えば、鉄骨、パイプ等）や数量、色、製造元、当該建築部材が使用される建築物の情報等、各種情報を含めることが可能なＢＩＭ（Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ）を使用する。なお、設計情報は、ＢＩＭに限られず、例えば建築部材の寸法及び設計上の配置の情報等を含む三次元ＣＡＤデータであってもよい。

スキャナ部１２は、リズレープリズムを利用したレーザスキャナであり、測距部２０と偏向部２１を有している。測距部２０は測距光であるレーザ光を照射して、その反射光を受光することで測距及び測角を行う機能を有している。なお、測距部２０は測距及び測角のいずれか一方のみを行うものでもよい。

偏向部２１は、測距部２０よりも対物側に設けられており、一対のリズレープリズム２１ａ、２１ｂを有している。一対のリズレープリズム２１ａ、２１ｂは、一面が凹凸面をなし、他面が平滑面をなしており、凹凸面を互いに対向させて配設されている。また、一対のリズレープリズム２１ａ、２１ｂは中心軸Ｏの周りを相対的に回転できるように、各リズレープリズム２１ａ、２１ｂは図示しない回転角を検出可能なモータが設けられている。これにより、一対のリズレープリズム２１ａ、２１ｂは測距光を任意の方向に偏向可能であり、且つ当該任意の方向から戻ってくる反射光を測距部２０に受光させることができる。また、モータの回転角を検出することにより、測距光における照射方向、反射光の受光方向を検出可能である。

姿勢駆動部１３は、カメラ１０及びスキャナ部１２を水平方向及び鉛直方向に回転駆動するアクチュエータである。当該姿勢駆動部１３を駆動することでカメラ１０及びスキャナ部１２の向きを変更可能である。

姿勢検出部１４は、姿勢駆動部１３により駆動した水平角及び鉛直角を検出可能な回転角センサ（エンコーダ）である。また、姿勢検出部１４は測定器２の傾斜角を検出する傾斜測定器（チルトセンサ）を有していてもよい。当該姿勢検出部１４により、カメラ１０及びスキャナ部１２が指向している向きを検出可能である。

表示部１５は、カメラ１０で撮影した実画像、記憶部１１に記憶された設計情報に基づく仮想空間、スキャナ部１２にて測定した結果、演算処理部１８にて解析した結果、等の各種情報を表示可能なディスプレイである。

操作部１６は、カメラ１０による撮影、スキャナ部１２による測定、姿勢駆動部１３の駆動等の設定や操作が可能な部分である。特に本実施形態の操作部１６は、カメラ１０で撮影された実画像上の建築部材又は記憶部１１に記憶された設計情報に基づく仮想空間上の建築部材を指定操作することが可能である。なお、当該操作部１６は物理的なボタン等でもよいし、表示部１５と一体のタッチスクリーンであってもよい。

通信部１７は、少なくとも情報端末３と相互に通信可能な通信機である。例えば通信部１７は、インターネット等の通信網Ｎと接続可能な通信機や、無線や有線で情報端末３と接続して通信を行うものであってもよい。

演算処理部１８は、測定器２における各種制御を行うコンピュータ部分であり、特に本実施形態の演算処理部１８は、機能として、表示制御部３０、部材特定部３１、点群データ生成部３２、実測位置算出部３３、解析部３４を有している。なお、演算処理部１８は、図示しないが、測定器２の設置場所の座標を合わせる、器械設置機能を有している。

表示制御部３０は、カメラ１０で撮影された実画像を表示部１５に表示させたり、記憶部１１に記憶された設計情報に基づいて建築現場の三次元の仮想空間表示を生成し、カメラ１０で撮影された実画像に合わせた範囲の仮想空間表示を表示部１５に表示させたりする機能を有する。

実画像と仮想空間表示は、実画像のみを表示したり、仮想空間表示のみを表示したり、実画像と仮想空間表示を重ねて表示させてもよく、これらの表示の切り替えも可能である。また、表示制御部３０は、実画像上又は仮想空間上に表示された建築部材を指定可能に表示させることが可能である。この他にも表示制御部３０は、後述する点群データ生成部３２により生成された点群データや、実測位置算出部３３にて算出された実測位置、解析部４５にて解析された解析結果等を表示部１５に表示させる機能を有する。

部材特定部３１は、操作部１６を介して指定された建築部材について、記憶部１１に記憶された各建築部材の設計情報の中から該当する建築部材を特定し（以下、特定建築部材という）、この特定建築部材の設計情報（具体的には寸法や設置位置）を記憶部１１から取得して、スキャナ部１２に当該建築部材を測定させる機能を有している。部材特定部３１は、特定建築部材の設計情報に基づいて、特定建築部材の設置位置及び形状に応じた走査軌跡による測距及び測角をスキャナ部１２に実行させる。

点群データ生成部３２は、スキャナ部１２により測定した各測距点（点群）の距離や、姿勢検出部１４により検出された水平角、鉛直角、から三次元点群データを生成する機能を有している。

実測位置算出部３３は、点群データ生成部３２により生成された三次元点群データから、特定建築部材の実測位置を算出する機能を有している。

解析部３４は、特定建築部材の解析を行う機能を有しており、例えば、特定建築部材の設計情報と、実測位置算出部３３にて算出した特定建築部材の実測位置との誤差を算出する機能を有している。

このように構成された測定器２は、情報端末３に各種情報を提供可能であり、且つ情報端末３からの指示に応じて動作可能である。

情報端末３は、測定器２に対応した専用端末であってもよいし、汎用のスマートフォン、タブレットＰＣ（パーソナルコンピュータ）等に測定システム用のアプリケーションをインストールしたものであってもよい。特に、情報端末３は作業者が作業を行いながら表示の閲覧や操作ができる携帯可能なものが好ましい。

具体的には、情報端末３は端末表示部４０、端末操作部４１、端末通信部４２を有している。これらの機能は、測定器２における表示部１５、操作部１６、通信部１７とほぼ同様であり、情報端末３は測定器２から離れた位置で操作可能なものである。

つまり、端末表示部４０は、測定器２のカメラ１０で撮影した実画像、記憶部１１に記憶された設計情報に基づく仮想空間表示、スキャナ部１２にて測定した結果、解析部３４にて解析した結果、等の各種情報を表示可能なディスプレイである。

端末操作部４１は、測定器２のカメラ１０による撮影、スキャナ部１２による測定、姿勢駆動部１３の駆動等の設定や操作が可能な部分である。特に本実施形態の端末操作部４１は、カメラ１０で撮影された実画像上の建築部材又は記憶部１１に記憶された設計情報に基づく仮想空間上の建築部材を指定操作することが可能である。なお、当該端末操作部４１は物理的なボタン等でもよいし、端末表示部４０と一体のタッチスクリーンであってもよい。

端末通信部４２は、少なくとも測定器２と相互に通信可能な通信機である。例えば端末通信部４２は、インターネット等の通信網Ｎと接続可能な通信機や、無線や有線で測定器２と接続して通信を行うものであってもよい。

以上のように構成された測定システム１では、測定器２の表示部１５又は情報端末３の端末表示部４０に表示された実画像又は仮想空間表示から、測定対象となる特定建築部材を指定して、スキャナ部１２により特定建築部材の実測位置を測定する。さらに測定システム１では、測定された実測位置から、設計情報との誤差の算出等の解析が可能である。

具体的には、図３には本実施形態に係る測定器２の演算処理部２８において実行される測定制御ルーチンを示すフローチャートが示されており、以下同フローチャートに沿って、本実施形態における測定方法の流れについて説明する。なお、当該測定制御ルーチンの開始前に、建築部材は既に施工されており、建築現場に設置された測定器２と設計情報との座標合わせ（いわゆる器械設置）は完了しているものとする。また、以下の説明では各表示については測定器２の表示部２５に表示されるものとして説明するが、情報端末３の端末表示部４０は当該表示部２５と同期しており、それぞれ同じ表示がされるものとする。

まず、ステップＳ１として、演算処理部２８の表示制御部３０は、カメラ１０で撮影された実画像及び記憶部１１に記憶された設計情報に基づく三次元仮想空間表示の少なくともいずれか一方を表示部２５に表示させる。この表示を見て、作業者は操作部２６又は端末操作部５１を介して、例えば検査を行いたい建築部材を指定する。

ステップＳ２として、部材特定部３１は、指定された建築部材について、記憶部１１に記憶された各建築部材の設計情報の中から該当する建築部材を特定し、当該特定建築部材の設計情報を取得する（部材特定工程）。

また、ステップＳ３として、部材特定部３１は、特定建築部材の設計情報に基づいて、特定建築部材の形状に応じた走査軌跡での測距及び測角をスキャナ部１２に実行させる（走査工程）。

そして、ステップＳ４として、点群データ生成部３２は、スキャナ部１２により測定した各測距点（点群）の距離や、姿勢検出部２４により検出された水平角、鉛直角、から三次元点群データを生成する（点群データ生成工程）。

次に、ステップＳ５として、実測位置算出部３３は、ステップＳ４にて生成された三次元点群データから、特定建築部材の実測位置を算出して、表示制御部３０は算出された特定建築部材の実測位置を表示部２５に表示させる（実測位置算出工程）。

また、ステップＳ６として、解析部３４は、特定建築部材の設計情報と、ステップＳ５にて算出した特定建築部材の実測位置との誤差を算出して、表示制御部３０は算出された誤差の情報を表示部２５に表示し、当該ルーチンを終了する（解析工程）。

ここで、図４を参照すると、測定器２の表示部１５又は端末表示部４０に表示される実測位置及び誤差情報の表示例を示す説明図が示されており、以下同図に基づいて本実施形態の作用効果を説明する。

同図では表示部１５又は端末表示部４０の画面にて、カメラ１０により撮影された実画像上又は設計情報に基づく仮想空間上にて、設計情報に基づいた特定建築部材Ｃが実線で示されている。ここに表示される各建築部材は寸法及び設計位置を含んだ設計情報を持っていることから、作業者が画面上に表示される建築部材を指定することで、容易に測定対象とする建築部材を特定することできる。

また画面には、スキャナ部１２により測定された三次元点群データに基づく特定建築部材Ｃ’の実測位置が点線で示されている。このように、実線の特定建築部材Ｃと点線の特定建築部材Ｃ’のズレから直感的に特定建築部材の誤差が把握できる。さらに、画面の下部には、Ｘ方向に0cm、Ｙ方向に+10cm、Ｚ方向に+5cmというように、解析部３４にて算出した誤差情報が示されていることでより定量的に誤差を把握することができる。

また、画面にはカメラ１０により撮影される実画像に合わせた範囲で仮想空間表示が生成されていることで、カメラ１０の向き、即ち測定器２の姿勢の変化に応じて仮想空間表示も変化させることでき、作業者は容易に測定対象とする建築部材を探索することができる。

また、部材特定部３１は、スキャナ部１２に特定建築部材の設計情報に基づき当該特定建築部材の形状に応じた走査軌跡で測距及び測角を行わせることで、測定器２と特定建築部材との位置関係に関わらず、効率的に高精度な点群データを生成することができる。

ここで、図５から図８を参照すると、特定建築部材の形状に応じた走査軌跡の具体例がそれぞれ示されている。

まず、図５（ａ）（ｂ）では楕円状の走査軌跡で測距及び測角を行う場合の例が示されており、図５（ａ）にはカメラ１０から視た特定建築部材に対する走査軌跡の例を示す説明図が、図５（ｂ）には特定建築部材上の走査軌跡の例を示す説明図が示されている。

図５（ａ）（ｂ）においては、部材特定部３１はスキャナ部１２により、円柱状の梁である特定建築部材Ｃ１に対して、軸心方向に沿って複数の楕円を描く走査軌跡Ｔ１で測距及び測角を行う。このように、走査軌跡Ｔ１を円形状とすることで、一対のリズレープリズム２１ａ、２１ｂを中心軸Ｏの周りに相対的に回転させることで測距光を偏向させるスキャナ部１２は、無駄な駆動なく、効率的な走査を行うことができる。

また、図５（ａ）に示すように、カメラ１０の実画像上又は設計情報に基づく仮想空間上では、円柱状の梁である特定建築部材Ｃ１は、測定器２に対して手前側は大きく、奥側は小さく表示されることになる。これに対して部材特定部３１は、測定器２の位置と特定建築部材Ｃ１の設計情報に基づく特定建築部材Ｃ１の位置との相対的な位置関係（距離、角度）を算出する。

そして、部材特定部３１は、算出した相対的な位置関係に基づいて走査軌跡を補正して、図５（ｂ）のように、特定建築部材の正面図で示すと特定建築部材Ｃ１上において楕円の間隔Ｄ１（例えば楕円の中心位置の間隔）が等間隔となる走査軌跡Ｔ１でスキャナ部１２による測距及び測角を行う。このようにスキャナ部１２は、特定建築部材Ｃ１上で一定の分解能となる等間隔の走査軌跡で測距及び測角を行う。

これにより図５（ａ）のように、実画像上又は仮想空間上では、奥側では見かけ上小さい楕円（短軸Ｗ１、長軸Ｌ１）で、手前側では見かけ上大きい楕円（短軸Ｗ２、長軸Ｗ２）で走査軌跡が描かれる。また、図５（ａ）では、楕円間の間隔も奥側から手前側に向けて徐々に拡がることになる。

このようにスキャナ部１２は、特定建築部材Ｃ１の形状に応じて、特定建築部材Ｃ１上で軸心方向に等間隔に並んだ楕円形状の走査軌跡Ｔ１で測距及び測角を行うことで、特定建築部材Ｃ１に対して偏りのない一定の分解能で測定することができ、特定建築部材Ｃ１の点群データを高精度よく且つ効率的に取得することができる。

また、図５（ａ）（ｂ）に示すように、部材特定部３１は、スキャナ部１２により特定建築部材Ｃ１の範囲外である周辺も含めた走査軌跡で測距及び測角を行っている。つまり、図５（ｂ）に示すように、特定建築部材Ｃ１の直径Ｌ３に対して、走査軌跡の各楕円の長軸の長さＬ４の方が長い。これにより、特定建築部材Ｃ１の設置位置が多少ずれていても、測距及び測角の範囲内に収めることができる。

次に図６には、特定建築部材の軸心に対して垂直をなす断面形状の輪郭を通る走査軌跡の例が示されている。具体的には、図６（ａ）には円柱状の特定建築部材Ｃ１の軸心に対して垂直をなす断面形状の輪郭を通る走査軌跡の例が、図６（ｂ）には角柱状の特定建築部材Ｃ２の軸心に対して垂直をなす断面形状の輪郭を通る走査軌跡の例が、それぞれ示されている。

図６（ａ）において、部材特定部３１は、カメラ１０から視て、円柱状の特定建築部材Ｃ１の軸心Ｏ１に対して垂直をなす断面形状Ｐ１の輪郭を通る円弧状の走査軌跡Ｔ２でスキャナ部１２による測距及び測角を行う。

また、図６（ｂ）において、特定建築部材Ｃ２が断面矩形の角柱状である場合は、部材特定部３１は、特定建築部材Ｃ２の軸心Ｏ２に対して垂直をなす断面形状Ｐ２の輪郭を通るＬ字状の走査軌跡Ｔ３でスキャナ部１２による測距及び測角を行う。

なお、図６（ａ）、（ｂ）いずれの走査軌跡Ｔ２、Ｔ３も、特定建築部材Ｃ１、Ｃ２の軸心Ｏ１、Ｏ２に対して垂直をなす断面形状Ｐ１、Ｐ２の全輪郭のうちの、カメラ１０から視える（厳密にはスキャナ部１２の走査可能な）特定建築部材Ｃ１、Ｃ２の表面の一部を測距及び測角している。さらに、特定建築部材Ｃ１、Ｃ２の設置位置が多少ずれていても測距及び測角の範囲内に収めることができるように、断面形状Ｐ１、Ｐ２の輪郭を延長した範囲まで走査軌跡Ｔ２、Ｔ３が延びている。

このように、軸心Ｏ１、Ｏ２を有する特定建築部材Ｃ１、Ｃ２に対しては軸心Ｏ１、Ｏ２に対して垂直をなす断面形状Ｐ１、Ｐ２の輪郭を通る走査軌跡Ｔ２、Ｔ３で測距及び測角を行うことで、少ない走査で有効な点群を取得することができる。

なお、図６（ａ）（ｂ）のいずれの場合も特定建築部材Ｃ１、Ｃ２上において軸心Ｏ１、Ｏ２方向に沿った各走査軌跡Ｔ２、Ｔ３の間隔が等間隔となるよう、図６（ａ）（ｂ）では奥側から手前側に向けて各走査軌跡Ｔ２、Ｔ３の間隔は徐々に拡がっている。また、特定建築部材Ｃ１、Ｃ２の設置位置が設計位置よりも多少ずれていてもよいように、部材特定部３１は、走査軌跡Ｔ２、Ｔ３をカメラ１０から視える設計上の特定建築部材Ｃ１、Ｃ２の周面よりも延長している。

また、図７には、波状の走査軌跡の例が示されている。具体的には、図７（ａ）には三角波状の走査軌跡の例が、図７（ｂ）には正弦波状の走査軌跡の例が、それぞれ示されている。なお、図７（ａ）（ｂ）の特定建築部材は図６（ｂ）と同様に、角柱状の特定建築部材Ｃ２である。

図７（ａ）において、部材特定部３１は、カメラ１０から視て最も広い面積を有している特定建築部材Ｃ２の側面に対して、軸心方向に沿った三角波状の走査軌跡Ｔ４でスキャナ部１２による測距及び測角を行う。

また、図７（ｂ）において、部材特定部３１は、カメラ１０から視て最も広い面積を有している特定建築部材Ｃ２の側面に対して、軸心方向に沿った正弦波状の走査軌跡Ｔ５でスキャナ部１２による測距及び測角を行う。

なお、図７（ａ）（ｂ）のいずれの場合も特定建築部材Ｃ２上において軸心方向に沿った各走査軌跡Ｔ４、Ｔ５の周期が等間隔となるよう、図７（ａ）（ｂ）では奥側から手前側に向けて各走査軌跡Ｔ４、Ｔ５の周期は徐々に拡がっている。また、特定建築部材Ｃ２の設置位置が設計位置よりも多少ずれていてもよいように、部材特定部３１は、走査軌跡Ｔ４、Ｔ５をカメラ１０から視える設計上の特定建築部材Ｃ２の側面の短辺より振幅が大きく、長辺よりも波の長さを延長している。

このように波状の走査軌跡とすることで、特定建築部材の一面に対して効率的に点群を取得することができる。なお、波状の走査軌跡は三角波、正弦波に限られず、矩形波等の他の波形であってもよい。

さらに、図８（ａ）には、カメラ１０から視て特定建築部材に非測定対象物が被っている場合の走査軌跡の第１の例を示す説明図が示されており、図８（ｂ）には走査軌跡の第２の例を示す説明図が示されている。

図８（ａ）（ｂ）では、図６（ｂ）及び図７（ａ）（ｂ）で示した角柱状の特定建築部材Ｃ２の側面に、角柱状の非測定対象物である２つの建築部材Ｎ１、Ｎ２が連結されている。カメラ１０から視ると、建築部材Ｎ１、Ｎ２により特定建築部材Ｃ２の一部が隠されている。

これに対して、図８（ａ）では、部材特定部３１は、特定建築部材Ｃ２の建築部材Ｎ１、Ｎ２により隠れていない部分、即ちカメラ１０から露出している部分において、図６（ｂ）と同様に、特定建築部材Ｃ２の軸心に対して垂直をなす断面形状の輪郭を通るＬ字状の走査軌跡Ｔ６でスキャナ部１２による測距及び測角を行う。

また、図８（ｂ）では、特定建築部材Ｃ２の建築部材Ｎ１、Ｎ２により隠れていない部分において、複数の小円の走査軌跡Ｔ７でスキャナ部１２による測距及び測角を行う。なお、図８（ｂ）では、各小円が離れて規則的に並んで示されているが、小円の配置はこれに限られず、例えば小円が連続して並ぶように走査してもよいし、小円が不規則に並ぶように走査してもよい。

このように、特定建築部材Ｃ２が非測定対象物の建築部材Ｎ１、Ｎ２により隠れている場合も、露出している部分に応じて特定建築部材Ｃ２の実測位置を算出できる形の走査軌跡で測距及び測角を行う。これによりカメラ１０から視て特定建築部材Ｃ２が隠れている場合でも実測位置を算出することができる。

以上で本発明の一実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。

例えば、上記実施形態では、スキャナ部１２はリズレープリズムを用いたレーザスキャナであるが、他のレーザスキャナを用いてもよい。

また、上記実施形態では、部材特定部３１は、一つの建築部材を特定建築部材として指定しているが、測定対象とする特定建築部材は一つに限られず複数であってもよい。例えば、「パイプ」「プレート」「Ｈ鋼」等の建築部材の種類や、階層や特定の部屋等の設置位置等、設計情報に基づく絞り込みを行って、特定建築部材を指定してもよい。これにより、測定対象とする建築部材の検索性を向上させることができ、且つ複数の建築部材を一度に指定することもでき、より効率的に建築部材ごとの施工状況を確認することができる。

また、上記実施形態では図４で示したように、解析部３４にて算出した誤差情報を数値として画面上に表示しているが、誤差情報の表現方法はこれに限られるものではない。例えばヒートマップのように特定建築部材の着色の状態により誤差を表現してもよい。つまり、解析部は算出した誤差に応じた色で特定建築部材の着色情報を生成し、表示制御部が当該着色情報に応じた表示を行う。着色の一例としては、特定建築部材において実測位置が設計値と一致する部分は無色、ズレが少ない場合は青色、ズレが大きくなるほど赤色に変化していくように表現する。これにより、より直感的に誤差を把握することができる。

また、上記実施形態では、測定器２を建築現場の１つの位置に設置して特定建築部材の実測位置を測定した場合について説明したが、測定器により複数の位置から測定した結果を合成して特定建築部材の実測位置の算出や設置誤差の解析を行ってもよい。

また、上記実施形態では、測定器２の各構成要素は必ずしも測定器が備えている必要はなく、各構成要素の一部を情報端末や他の装置が備えていてもよい。例えば設計情報が記憶された記憶部を情報端末が備えてもよいし、クラウド上の記憶部を用いてもよい。また、演算処理部についても、情報端末が備えた演算処理部を用いてもよい。また、測定器は、必ずしも姿勢駆動部を備えていなくともよい。

１ 測定システム
２ 測定器
３ 情報端末
１０ カメラ
１１ 記憶部
１２ スキャナ部（走査部）
１３ 姿勢駆動部
１４ 姿勢検出部
１５ 表示部
１６ 操作部
１７ 通信部
１８ 演算処理部
２０ 測距部
２１ 偏向部
２１ａ、２１ｂ リズレープリズム
３０ 表示制御部
３１ 部材特定部
３２ 点群データ生成部
３３ 実測位置算出部
３４ 解析部
４０ 端末表示部
４１ 端末操作部
４２ 端末通信部

Claims (15)

1. 少なくとも建築現場における建築部材の寸法及び設計位置を含む設計情報が記憶されている記憶部と、
   前記記憶部に記憶されている前記設計位置に基づき、前記建築現場にて施工された少なくとも一つの建築部材を特定建築部材として特定する部材特定部と、
   前記部材特定部により特定された前記特定建築部材の測距及び／又は測角を行う走査部と、
   前記走査部により測距及び／又は測角した結果に基づき三次元点群データを生成する点群データ生成部と、
   前記三次元点群データに基づき前記特定建築部材の実測位置を算出する実測位置算出部と、
   を備える測定システム。
2. さらに、前記特定建築部材の設計情報と、前記実測位置算出部にて算出した前記特定建築部材の実測位置との誤差を算出する解析部を備える請求項１に記載の測定システム。
3. さらに、前記記憶部に記憶された設計情報に基づいて前記建築現場の三次元の仮想空間表示を生成する表示制御部を備える請求項１又は２に記載の測定システム。
4. さらに、実画像を撮影可能なカメラを備え、
   前記表示制御部は、カメラで撮影された実画像に合わせた範囲で前記仮想空間表示を生成する請求項３に記載の測定システム。
5. 前記走査部は測距光を任意の方向に偏向可能なリズレープリズムを用いた偏向部を有している請求項１から４のいずれか一項に記載の測定システム。
6. 前記走査部は、前記特定建築部材の形状に応じた走査軌跡で測距及び／又は測角を行う請求項１から５のいずれか一項に記載の測定システム。
7. 前記走査部は、軸心を有する特定建築部材に対しては軸心に対して垂直をなす断面形状の輪郭を通る走査軌跡で測距及び／又は測角を行う請求項６に記載の測定システム。
8. 前記走査部は、前記特定建築部材上で一定の分解能となる走査軌跡で測距及び／又は測角を行う請求項６に記載の測定システム。
9. 前記走査部は、円形状の走査軌跡で測距及び／又は測角を行う請求項６に記載の測定システム。
10. 前記走査部は、波状の走査軌跡で測距及び／又は測角を行う請求項６に記載の測定システム。
11. 前記走査部は、前記特定建築部材の範囲外である周辺も含めた走査軌跡で測距及び／又は測角を行う請求項６から１０のいずれか一項に記載の測定システム。
12. 前記部材特定部は、前記記憶部に記憶されている前記設計位置に基づき絞り込みを行った建築部材を特定建築部材として特定する請求項１から１１のいずれか一項に記載の測定システム。
13. 前記解析部は、算出した誤差に応じた色で特定建築部材の着色情報を生成する請求項２に記載の測定システム。
14. コンピュータが、
    少なくとも建築現場における建築部材の寸法及び設計位置を含む設計情報が記憶されている記憶部に記憶されている前記設計位置に基づき、前記建築現場にて施工された少なくとも一つの建築部材を特定建築部材として特定する部材特定工程と、
    走査部により前記部材特定工程にて特定された前記特定建築部材の測距及び／又は測角を行う走査工程と、
    前記走査工程にて測距及び／又は測角した結果に基づき三次元点群データを生成する点群データ生成工程と、
    前記三次元点群データに基づき前記特定建築部材の実測位置を算出する実測位置算出工程と、
    を実行する測定方法。
15. コンピュータに、
    少なくとも建築現場における建築部材の寸法及び設計位置を含む設計情報が記憶されている記憶部に記憶されている前記設計位置に基づき、前記建築現場にて施工された少なくとも一つの建築部材を特定建築部材として特定する部材特定工程と、
    走査部により前記部材特定工程にて特定された前記特定建築部材の測距及び／又は測角を行う走査工程と、
    前記走査工程にて測距及び／又は測角した結果に基づき三次元点群データを生成する点群データ生成工程と、
    前記三次元点群データに基づき前記特定建築部材の実測位置を算出する実測位置算出工程と、
    を実行させる測定プログラム。
    

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