JP2021077127A - アイウェア装置を用いた管理システムおよび管理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】現物とＣＡＤの設計データとの建ち精度（ズレ）を、その場でかつリアルタイムで表示および確認できるようにする。【解決手段】管理システム（1）は、通信部（20、61）と座標測定部（19,11,12、62）を備える測定器（2、6）と、通信部（44）とディスプレイ（41）と相対位置検出センサ（45）と相対方向検出センサ（46）と備えるアイウェア装置（4）と、管理現場のＣＡＤ設計データ（31）を記憶する記憶部（36、17、53）と、前記測定器と前記アイウェア装置と前記ＣＡＤ設計データの座標空間を同期する同期計測部（32）を備える演算処理部（30、18、52）と、を備え、前記同期計測部は、前記ＣＡＤ設計データから前記アイウェア装置の位置・方向の点から見たワイヤーフレームの情報を取得し、前記アイウェア装置は、受信した前記ワイヤーフレームの情報を現物に重ねて前記ディスプレイに表示する。【選択図】図８

Description

本発明は、アイウェア装置を用いて建築作業の管理をするシステムおよび方法に関する。

建築現場では、施工がＣＡＤの設計データの通りに行われているか否かを確認する作業が不可欠である。従来、現物と設計データとの建ち精度（ズレ）を確認するためには、現物をスキャナや測量機（トータルステーション）で測定し、測定データに基づいて現物を３Ｄモデルにして、設計データと比較していた（例えば特許文献１）。

特開２０１７−２０４２２２号公報

しかしながら、従来の手法では、現物を一旦３Ｄモデル化する作業が必要であった。また、建築作業中に、その場で即時にズレを確認することは難しかった。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、現物とＣＡＤの設計データとの建ち精度（ズレ）を、その場でかつリアルタイムで表示および確認できるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一つの態様にかかる管理システムは、通信部と，ターゲットの三次元座標を取得するための座標測定部を備える測定器と、通信部と，ディスプレイと，装置の位置を検出する相対位置検出センサと，装置の向きの方向を検出する相対方向検出センサと，を備えるアイウェア装置と、管理現場のＣＡＤ設計データを記憶する記憶部と、前記測定器の位置・方向に関する情報と、前記アイウェア装置の位置・方向に関する情報を受信し、前記測定器の座標空間と、前記アイウェア装置の座標空間と、前記ＣＡＤ設計データの座標空間を同期する同期計測部を備える演算処理部と、を備え、前記同期計測部は、前記ＣＡＤ設計データから前記アイウェア装置の位置・方向の点から見たワイヤーフレームの情報を取得し、前記アイウェア装置は、受信した前記ワイヤーフレームの情報を現物に重ねて前記ディスプレイに表示することを特徴とする。

上記態様において、前記同期計測部は、管理者が前記ＣＡＤ設計データ上で指定した計測点から、管理者が前記計測点に対応させて設置した前記ターゲットの座標点までの差分を差分情報として演算し、前記アイウェア装置は、受信した前記差分情報の数値を前記ディスプレイに表示するのも好ましい。

上記態様において、前記測定器はさらに、ローカル座標を取得する画像撮像部を備え、前記演算処理部はさらに、前記画像撮像部で撮影した画像を前記ＣＡＤ設計データとパターンマッチングする画像解析部を備え、前記同期計測部は、前記画像解析部によりマッチングされた複数の特徴点について前記差分情報を演算し、前記アイウェア装置は、受信した前記差分情報を差分の大小が視覚的に理解される映像に変換して、前記ディスプレイに表示するのも好ましい。

上記態様において、前記測定器は、測距光を出射して前記ターゲットまでの距離を測定する測距部と，前記測距部の水平方向の回転角と鉛直方向の回転角を測定する測角部とを前記座標測定部として有する測量機であるのも好ましい。

上記態様において、前記測定器は、前記ターゲットを含む周辺風景を撮影しローカル座標を取得するイメージセンサと画像解析部を前記座標測定部として有する、複数のカメラであるのも好ましい。

また、本発明の一つの態様にかかる管理方法は、通信部と，ターゲットの三次元座標を取得するための座標測定部を備える測定器と、通信部と，ディスプレイと，管理現場内の装置の位置を検出する相対位置検出センサと，装置の向きの方向を検出する相対方向検出センサとを備えるアイウェア装置と、を用いて、前記測定器の位置・方向に関する情報と、前記アイウェア装置の位置・方向に関する情報を受信し、前記測定器の座標空間と、前記アイウェア装置の座標空間と、前記管理現場のＣＡＤ設計データの座標空間を同期するステップと、前記アイウェア装置の位置・方向の情報を受信して、前記情報の点から見た前記ＣＡＤ設計データのワイヤーフレームの情報を前記アイウェア装置に送信するステップと、前記ディスプレイに、受信した前記ワイヤーフレームの情報を現物に重ねて表示するステップと、を備えることを特徴とする。

上記態様において、さらに、管理者に前記ＣＡＤ設計データ上で計測点を指定させるステップと、前記管理者に前記計測点に対応させてターゲットを設置させ、前記ターゲットの三次元座標を取得するステップと、前記計測点と前記ターゲットの座標点までの差分を差分情報として演算するステップと、前記ディスプレイに、前記差分情報の数値を表示するステップと、を備えるのも好ましい。

上記態様において、さらに、前記測定器にローカル座標を取得する画像撮像部を備え、管理者に前記ＣＡＤ設計データ上で計測点を複数指定させるステップと、前記管理者に前記計測点に対応させて複数のターゲットを設置させ、それぞれの前記ターゲットの三次元座標を取得するステップと、前記ターゲットを含む周辺風景を前記画像撮像部で撮影するステップと、前記画像撮像部で撮影した画像を前記ＣＡＤ設計データとパターンマッチングするステップと、前記パターンマッチングによりマッチングされた複数の特徴点について前記差分情報を演算するステップと、前記ディスプレイに、前記差分情報を差分の大小が視覚的に理解される映像に変換して表示するステップと、を備えるのも好ましい。

本発明の管理システムおよび管理方法によれば、現物とＣＡＤの設計データとの建ち精度（ズレ）を、その場でかつリアルタイムで確認できる。

第一の実施の形態に係る管理システムの外観斜視図である。 同管理システムの構成ブロック図である。 第一の実施の形態に係る測量機の構成ブロック図である。 第一の実施の形態に係るアイウェア装置の外観斜視図である。 同アイウェア装置の構成ブロック図である。 第一の実施の形態に係る処理ＰＣの構成ブロック図である。 第一の実施の形態に係る管理システムによる管理フロー図である。 同管理フローの作業イメージ図である。 同管理システムにより得られる映像のイメージ図である。 同管理システムにより得られる映像のイメージ図である。 第二の実施形態に係る管理システムの構成ブロック図である。 同実施の形態に係る測量機の構成ブロック図である。 第三の実施の形態に係る管理システムの外観斜視図である。 第四の実施形態に係る管理システムの測量機の構成ブロック図である。 同実施形態に係る管理システムの処理ＰＣの構成ブロック図である。 同実施形態に係る管理システムによる管理フロー図である。 同管理フローの作業イメージ図である。 同管理システムにより得られる映像のイメージ図である。 同管理システムにより得られる映像のイメージ図である。 同管理システムにより得られる映像のイメージ図である。 第一の実施形態の管理システムの変形例（１）の構成ブロック図である。 第二の実施形態の管理システムの変形例（２）の構成ブロック図である。 第三の実施形態の管理システムの変形例（３）の構成ブロック図である。 第一の実施形態の管理システムの変形例（４）の構成ブロック図である。

次に、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。

（第一の実施形態）
図１は、第一の実施の形態に係る管理システム１の外観斜視図であり、管理する建築現場での作業イメージを示している。本形態に係る管理システム１は、測量機２と、処理ＰＣ３と、アイウェア装置４を備える。本形態において、測量機２が「測定器」であり、後述する測距部１９および測角部１１，１２が「座標測定部」である。

測量機２は、任意の点に三脚を用いて設置される。測量機２は、整準器の上に設けられた基盤部と、基盤部上を水平回転する托架部２ｂと、托架部２ｂの中央で鉛直回転する望遠鏡２ｃを有する。アイウェア装置４は、管理者の頭部に装着される。処理ＰＣ３は、建築現場内に設置される。

図２は、同管理システム１の構成ブロック図である。管理システム１において、アイウェア装置４と測量機２は、処理ＰＣ３に無線接続される（有線接続も可）。接続されるアイウェア装置４は、単数／複数を問わない。複数接続の場合、各アイウェア装置４は固有ＩＤ等で識別される。処理ＰＣ３は、管理される建築現場のＣＡＤ設計データ３１と、後述する同期計測部３２を有している。この詳細は後述する。

（測量機）
図３は、第一の実施の形態に係る測量機２の構成ブロック図である。測量機２は、トータルステーションである。測量機２は、水平角検出器１１と、鉛直角検出器１２と、水平回転駆動部１３と、鉛直回転駆動部１４と、表示部１５と、操作部１６と、記憶部１７と、演算処理部１８と、測距部１９と、通信部２０を備える。

水平回転駆動部１３と鉛直回転駆動部１４はモータであり、演算処理部１８に制御される。水平回転駆動部１３は托架部２ｂを水平方向に回転させ、鉛直回転駆動部１４は望遠鏡２ｃを鉛直方向に回転させる。

水平角検出器１１と鉛直角検出器１２は、エンコーダである。水平角検出器１１は托架部２ｂの水平方向の回転角を測定し、鉛直角検出器１２は望遠鏡２ａの鉛直方向の回転角を測定する。水平角検出器１１と鉛直角検出器１２が、測角部である。

表示部１５は、液晶パネル型ディスプレイを有する。操作部１６は、電源キー、数字キー、小数点キー、プラス／マイナスキー、実行キー、スクロールキー等を有し、測量機２の操作が可能である。

測距部１９は、発光素子と、送光光学系、同送光光学系と光学要素を共有する受光光学系と、受光素子を有する。測距部１９は、ターゲットに向けて赤外レーザ等の測距光を出射し、受光素子でターゲットからの反射測距光を受光する。

通信部２０は、外部ネットワークとの通信を可能にするものであり、インターネットプロトコル（ＴＣＰ／ＩＰ）を用いてインターネットと接続し、処理ＰＣ３と情報の送受信を行う。

演算処理部１８は、少なくともＣＰＵおよびメモリ（ＲＡＭ，ＲＯＭ等）を集積回路に実装した制御ユニットである。演算処理部１８は、水平回転駆動部１３と鉛直回転駆動部１４を制御する。また、上記反射測距光と上記光学系内に設けられた参照光路を進んだ参照光との位相差から、ターゲットまでの測距値を算出する。また、水平角検出器１１と鉛直角検出器１２から、同ターゲットの測角値を算出する。また、通信部２０を介して、処理ＰＣ３と通信する。

記憶部１７は、例えば、メモリーカード、ＨＤＤ等によって構成される。記憶部１７には、演算処理部１８が行う測量プログラムが格納されている。また、演算処理部１８が取得した各種情報が記録される。

（アイウェア装置）
図４は、第一の実施の形態に係るアイウェア装置４の外観斜視図，図５は、同アイウェア装置４の構成ブロック図である。アイウェア装置４は、管理者の頭部に装着されるウェアラブルデバイスである。アイウェア装置４は、ディスプレイ４１と、制御部４２を備える。

ディスプレイ４１は、管理者の両目を覆う、透過型を基本とする。一例として、ディスプレイ４１は、ハーフミラーによる光学シースルーのディスプレイであり、管理者は、現場風景の実像に制御部４２が受信した虚像が合成された映像を見ることができる。

制御部４２は、演算処理部４３，通信部４４，相対位置検出センサ４５，相対方向検出センサ４６，記憶部４７，操作スイッチ４８を備える。

アイウェアの通信部４４は、外部ネットワークとの通信を可能にするものであり、インターネットプロトコル（ＴＣＰ／ＩＰ）を用いてインターネットと接続し、処理ＰＣ３と情報の送受信を行う。

相対位置検出センサ４５（以下、単に相対位置センサ４５とする）は、建築現場に設置された屋内ＧＰＳ用アンテナ，ＷｉＦｉ（登録商標）アクセスポイント，超音波発振器などから無線測位を行い、建築現場内でのアイウェア装置４の位置を検出する。

相対方向検出センサ４６（以下、単に相対方向センサ４６とする）は、三軸加速度センサまたはジャイロと傾斜センサの組み合わせからなる。相対方向センサ４６は、上下方向をＺ軸方向、左右方向をＹ軸方向、前後方向をＸ軸方向として、アイウェア装置４の傾きを検出する。

操作スイッチ４８は、電源スイッチと、選択スイッチを備える。

アイウェアの記憶部４７は、例えば、メモリーカード等によって構成される。記憶部４７には、演算処理部４３が行う処理プログラムが格納される。

アイウェアの演算処理部４３は、少なくともＣＰＵおよびメモリ（ＲＡＭ，ＲＯＭ等）を集積回路に実装された制御ユニットである。演算処理部４３は、相対位置センサ４５，相対方向センサ４６の検出したアイウェア装置４の位置・方向の情報を処理ＰＣ３に送信する。そして、処理ＰＣ３から上記位置・方向の点から見た設計データの情報を受信して、ワイヤーフレームをディスプレイ４１に表示する。

（処理ＰＣ）
図６は、第一の実施の形態に係る処理ＰＣ３の構成ブロック図である。処理ＰＣ３は、汎用パーソナルコンピュータ，ＰＬＤ（Programmable Logic Device）等による専用ハードウェア，タブレット端末，またはスマートフォン等である。処理ＰＣ３は、少なくとも、通信部３３と、表示部３４と、操作部３５と、記憶部３６と、演算処理部３０を有する。

ＰＣの通信部３３は、外部ネットワークとの通信を可能にするものであり、インターネットプロトコル（ＴＣＰ／ＩＰ）を用いてインターネットと接続し、測量機２およびアイウェア装置４と情報の送受信を行う。

ＰＣの表示部３４は、液晶パネル型ディスプレイを備え、ＰＣ操作部３５は、管理操作に関する種々の入力・選択・決定を可能とする。

ＰＣの記憶部３６は、ＨＤＤ等によって構成され、少なくとも、管理する建築現場のＣＡＤ設計データ３１を記憶する。

演算処理部３０は、少なくともＣＰＵおよびメモリ（ＲＡＭ，ＲＯＭ等）を集積回路に実装した制御ユニットである。演算処理部３０には、同期計測部３２がソフトウェア的に構成されている。

同期計測部３２は、測量機２の位置・方向に関する情報と、アイウェア装置４の位置・方向に関する情報を受信し、測量機２の座標空間と、アイウェア装置４の座標空間と、ＣＡＤ設計データ３１の座標空間を同期する。そして、同期したＣＡＤ設計データ３１の情報をアイウェア装置４に送信する。また、差分を求めたい部分について演算する。この詳細は後述する。

（管理方法）
次に、管理システム１を用いた管理方法を説明する。図７は第一の実施の形態に係る管理システム１による管理フロー図、図８は同管理フローの作業イメージ図、図９および図１０は同管理システム１により得られる映像のイメージ図である。

まず、ステップＳ１０１で、管理者は、建築現場に、基準点と基準方向を設定する。基準点は、規定座標または現場内の任意の点を選択する。基準方向は、基準点とは別の特徴点（図８の柱など）を任意に選択し、基準点−特徴点の方向とする。

次に、ステップＳ１０２に移行して、管理者は、測量機２の同期を行う。具体的には、管理者は、現場内の任意の点に測量機２を設置し、上記基準点と上記特徴点を含む後方交会等の観測により測量機２の絶対座標を把握する。測量機２は、座標情報を処理ＰＣ３に送信する。処理ＰＣ３の同期計測部３２は、基準点の絶対座標を（ｘ,ｙ,ｚ）＝（０,０,０）に変換し、かつ、基準方向を水平角０度と認識して、以後、測量機２からの情報に関して、基準点を原点とする空間で、測量機２の相対位置・相対方向を管理する。

次に、ステップＳ１０３に移行して、管理者は、アイウェア装置４の同期を行う。具体的には、管理者は、基準点にアイウェア装置４を設置し、ディスプレイ４１の中心を基準方向に一致させ、相対位置センサ４５の（ｘ,ｙ,ｚ）を（０,０,０）、かつ、相対方向センサ４６の（roll，pitch，yaw）を（０，０，０）とする。処理ＰＣ３の同期計測部３２は、以後、アイウェア装置４からの情報に関して、基準点を原点とする空間で、アイウェア装置４の相対位置・相対方向を管理する。また、アイウェア装置４の同期は、アイウェア装置４に、アイウェア装置４の中心および方向軸を示すためのレーザ装置を設け、レーザをガイドに基準点および基準方向に一致させるのも好ましい。或いは、アイウェア装置４に視線センサなどを設け、設計データと現物で特徴点三カ所以上をマーキングし、自身と既知点とを結ぶ測線の角度からアイウェア装置４の座標を特定し、基準点の座標と対応付ける方法も考えられる。

次に、ステップＳ１０４に移行して、管理者は、アイウェア装置４を装着し、建築現場内の管理したい部分（現物）をながめる。アイウェア装置４の現物に対する相対位置・相対方向は処理ＰＣ３にて管理されているから、処理ＰＣ３からアイウェア装置４に、現物（ディスプレイ４１越しに見える現場風景の実像）に同期されたＣＡＤ設計データ３１の情報が送られる。すると、ディスプレイ４１には、現物に重ねられて、ＣＡＤ設計データ３１のワイヤーフレームの虚像が表示される。

図９は、ステップＳ１０４の時のディスプレイ４１の表示例である。図９では、現物は実線、ワイヤーフレームは破線で表示されている。図９に示すように、アイウェア装置４を装着した管理者には、現物とワイヤーフレームが重なって見えるため、管理者は、現物と設計データにズレがあることを、その場で確認することができる。

次に、管理者が建ち精度を確認したい場合、ステップＳ１０５に移行する。ステップＳ１０５で、管理者は、建ち精度を確認したい部分（点）を、処理ＰＣ３で「計測点」として指定する。「計測点」は、例えば処理ＰＣ３の表示部３４上にＣＡＤ設計データ３１のワイヤーフレームを表示し、マウスやパネルタッチにより指定される（例えば図８の符号Ｐ）。

次に、ステップＳ１０６に移行して、管理者は、ＣＡＤ上で指定した計測点に対応する現物の部分に、ターゲット（例えば図８の符号Ｔ）を設置する。

次に、ステップＳ１０７に移行して、管理者または他の作業者は、測量機２を用いてターゲットを視準し、ターゲットを測距測角する。測量機２は、ターゲットの三次元座標を処理ＰＣ３に送信する。

次に、ステップＳ１０８に移行して、処理ＰＣ３は、ターゲットの三次元座標を取得する。同期計測部３２は、ＣＡＤ上で、計測点からターゲットの座標点までを線分で結び、アイウェア装置４の位置・方向の点から見た、水平方向差分および鉛直方向差分を演算する。そして、演算した「差分情報（水平方向差分および鉛直方向差分）」をアイウェア装置４に送信する。

次に、ステップＳ１０９に移行して、アイウェア装置４は、受信した差分情報の数値を、ディスプレイ４１に表示する。図１０は、ステップＳ１０９の時のディスプレイ４１の表示例である。図１０には、差分情報として計測点の水平方向差分の数値が、計測点の近傍に表示されている。数値の表示には、引き出し線、吹き出し、矢印等が用いられるのも好ましい。このように、管理者は、現物とワイヤーフレームの合成映像とともに、現物と設計データの差分情報を、その場で表示し確認することができる。なお、管理者は、アイウェア装置４の操作スイッチ４８から、水平方向差分および鉛直方向差分の表示を適宜切り替えることが可能である。

次に、ステップＳ１１０に移行して、処理ＰＣ３は、差分情報を他の外部デバイスに転送する設定がされている時は、該デバイスに対して差分情報を送信する。以上のステップＳ１０４〜Ｓ１１０が、管理者の必要に応じて繰り返される。

以上、本形態の管理システム１によれば、管理者は、アイウェア装置４を装着することで、任意の位置・方向から、現物にＣＡＤ設計データ３１のワイヤーフレームを重ねあわせた映像を見ることができる。このため、現物と設計データとの建ち精度（ズレ）を、その場でかつリアルタイムで目視確認できる。

また、管理者はアイウェア装置４で現物を直接みることができているから、従来の手法のように、現物を一旦３Ｄモデル化する作業が必要ない。

また、建ち精度（ズレ）を確認したい部分を、同期された測量機２で測定することで、現物と設計データの実際のズレ量（数値）も、その場でリアルタイムに表示され確認することができる。

（第二の実施形態）
図１１は、第二の実施形態に係る管理システム１の構成ブロック図、図１２は、同実施の形態に係る測量機２の構成ブロック図である。第一の実施の形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を用いて説明を割愛する。

本形態に係る管理システム１は、測量機２と、アイウェア装置４を備える。アイウェア装置４は、第一の実施形態と同一の構成である。一方、図１２に示すように、測量機２は、演算処理部１８に同期計測部３２を、記憶部１７にＣＡＤ設計データ３１を備える。

本形態では、測量機２が高性能な演算処理部１８と小型大容量の記憶部１７を備えた場合に実施可能であり、管理システム１の構成をさらにシンプルにすることができる。

（第三の実施形態）
図１３は、第三の実施の形態に係る管理システム１の外観斜視図であり、管理する建築現場での作業イメージを示している。第一の実施の形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を用いて説明を割愛する。本形態に係る管理システム１は、複数のカメラ６と、処理ＰＣ３と、アイウェア装置４を備える。本形態において、カメラ６が「測定器」であり、後述するイメージセンサ６２と画像解析部３７１が「座標測定部」である。アイウェア装置４は、第一の実施形態と同一である。

カメラ６は、少なくとも２台を設け、管理したい現物を異なる２点から撮影できるように設置される。うち一台のカメラ６は、基準点に、既知の高さで、カメラ中心が基準方向を向くように設置される。他のカメラ６は、絶対座標が既知の点に、同じ高さで、カメラ中心の向いている方向角が基準方向から既知となるように設置される。

カメラ６は、例えばＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等のイメージセンサ６２を備える。撮影された画像は、動画形式または静止画形式のいずれで信号処理される。イメージセンサ６２は、カメラ中心を原点とした直交座標系を有し、各画素のローカル座標が特定される。また、カメラ６は、通信部６１を有し、インターネットプロトコル（ＴＣＰ／ＩＰ）を用いてインターネットと接続し、処理ＰＣ３と情報の送受信を行う。

処理ＰＣ３は、さらに、演算処理部３０にソフトウェア的に構成された画像解析部３７１を備え、複数のカメラ６で撮影された現物の共通の特徴点を抽出し、写真測量により現物の三次元座標を取得する。そして、処理ＰＣ３の同期計測部３２は、基準点に設置されたカメラ６のカメラ中心のローカル座標（Ｘ，Ｙ）を（ｘ,ｙ）＝（０,０）とし、同カメラ中心のローカル座標（Ｚ）からカメラの高さを差し引いた点を（ｚ）＝（０）に変換して、以後、カメラ６からの情報に関して、基準点を原点とする空間で、カメラ６の相対位置・相対方向を管理する。

本形態における管理フローは、第一の実施形態の管理フロー（図７）を参照して説明される。例として、カメラ６として、第一のカメラ６０１と第二のカメラ６０２が設けられる例で説明する。

ステップＳ１０１は第一の実施形態と同様である。次のステップＳ１０２において、管理者は、カメラ６０１，６０２の同期を行う。具体的には、管理者は、基準点に第一のカメラ６０１を設置し、絶対座標が把握されている他の点に第二のカメラ６０２を設置する。

ステップＳ１０３，ステップＳ１０４，ステップＳ１０５，ステップＳ１０６は第一の実施形態と同様である。次のステップＳ１０７において、管理者は、カメラ６０１，６０２を用いてターゲットを含む周辺風景を撮影する。カメラ６０１，６０２は、撮影した画像を処理ＰＣ３に送信する。処理ＰＣ３の画像解析部３７１は、写真測量によりターゲットおよびその周辺の三次元座標を取得する。次のステップＳ１０８で、同期計測部３２は、ステップＳ１０７で得られた三次元座標を使用して、第一の実施形態と同様に、アイウェア装置４の位置・方向の点から見た差分情報を演算する。ステップＳ１０９およびステップＳ１１０は第一の実施形態と同様である。

本形態では、建ち精度（ズレ）を確認したい部分を、同期されたカメラ６で写真測量することで、第一の実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第四の実施形態）
第四の実施形態に係る管理システム１は、第一の実施形態での差分情報をさらに拡張するためのものである。第一の実施形態では、管理したい現物の建ち精度を「点」の情報で得るが、第四の実施形態では、管理したい現物の建ち精度を「面」の情報で確認することができる。

本形態の管理システム１は、第一の実施形態と同様に、測量機２と、処理ＰＣ３と、アイウェア装置４を備える（図２参照）。但し、測量機２と処理ＰＣ３に追加の構成がある。図１４は、第四の実施形態に係る管理システム１の測量機２の構成ブロック図、図１５は、同実施形態に係る管理システム１の処理ＰＣ３の構成ブロック図である。第一の実施の形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を用いて説明を割愛する。

図１４に示すように、測量機２は、さらに、画像撮像部２０１を備える。画像撮像部２０１は、例えばＣＣＤやＣＭＯＳセンサであり、カメラ中心を原点とした直交座標系を有し、各画素のローカル座標が特定される。画像撮像部２０１は、望遠鏡２ｃに設けられ、測距光の出射方向と同一の方向を撮影し、測距光の光軸と上記座標系の原点が一致するように構成されている。画像撮像部２０１は、ターゲットを自動追尾する追尾部を構成する要素として、測量機２によく設けられている。

図１５に示すように、処理ＰＣ３は、さらに、画像解析部３７１を備える。画像解析部３７１は、測量機２の画像撮像部２０１で撮影した画像をＣＡＤ設計データ３１とパターンマッチング（画像認識またはＣＡＤの近接箇所との相違度をフィッティング）する。同期計測部３２は、現物と設計データに大きな乖離がなく画像解析部３７１のパターンマッチングが成功した場合、測定されたターゲットの座標点の差分情報を基に、画像解析部３７１によりマッチングされた各特徴点（現物）に関し、ＣＡＤ設計データ３１との差分情報（水平方向差分および鉛直方向差）を演算する。そして、演算した全ての差分情報をアイウェア装置４に送信する。

図１６は、第四の実施形態に係る管理システム１による管理フロー図である。図１７は同管理フローの作業イメージ図、図１８，図１９，および図２０は同管理システム１により得られる映像のイメージ図である。

ステップＳ４０１〜Ｓ４０４は、第一の実施形態のステップＳ１０１〜Ｓ１０４と同様である。次に、ステップＳ４０５で、管理者は、建ち精度を確認したい部分を、複数点、処理ＰＣ３上に表示されているワイヤーフレームで「計測点」として指定する（例えば図１７の符号Ｐ）。ここでは、メインとなる計測点と、その補佐的な計測点が数点あることが好ましい。

次に、ステップＳ４０６に移行して、管理者は、ＣＡＤ上で指定した計測点（複数）に対応する現物の部分（複数）に、それぞれターゲット（例えば図１７の符号Ｔ）を設置する。

次に、ステップＳ４０７に移行して、管理者または他の作業者は、測量機２を用いてそれぞれのターゲットを測距測角する。測距の際、測量機２は、画像撮像部２０１でターゲットを含む周辺風景の画像も取得する。測量機２は、それぞれのターゲットの三次元座標と、画像を処理ＰＣ３に送信する。

次に、ステップＳ４０８に移行して、処理ＰＣ３は、それぞれのターゲットの三次元座標と、少なくとも一の画像を取得する。画像解析部３７１は、一の画像をＣＡＤ設計データ３１とパターンマッチングする。パターンマッチングが成功した場合、ステップＳ４０９に移行する。パターンマッチングが成功しなかった場合、他の画像またはステップＳ４０７に戻りもう一度画像を取得して再度パターンマッチングする。

ステップＳ４０９に移行すると、同期計測部３２は、画像解析部３７１によりマッチングされた各特徴点（現物）に関し、ＣＡＤ設計データ３１との差分情報（水平方向差分および鉛直方向差）を演算する。そして、演算した全ての差分情報をアイウェア装置４に送信する。

次に、ステップＳ４１０に移行して、アイウェア装置４は、受信した差分情報を、ディスプレイ４１に表示する。その際に、差分情報は現物の立体形状に対応して複数取得されているので、アイウェア装置４は、差分情報を、数値ではなく、差分の大小が視覚的に理解される映像（面の映像）に変換して表示する。図１８〜図２０は、ステップＳ４１０の時のアイウェア装置４のディスプレイ４１の表示例である。図１８は、最大変位発生部分の色味を最も濃くし、変位量をヒートマップ的に表示する例である。図１９は、既定値以上の差分が発生している部位（エリア）に色味マーカを表示する例である。エリアは複数箇所の同時表示も可能であり、差分の大きさに対応して色味が異なるようにするのも好ましい。図２０は、ＣＡＤ設計データ３１にて部品レベル単位でＣＡＤが構成されていた場合、差分の大きい要素を他の要素と色味を変えて表示する例である。

本形態によれば、第一の実施形態に測量機２の画像撮像部２０１を利用して建築現場を画像認識することで、建ち精度を確認したい部分を「点」から「面」に拡張することができる。また、管理者は、アイウェア装置４を装着するだけで、現物と設計データのズレ量を、面の情報で視覚的に認識することができるので、例えば、部材が傾斜していること、部材の一部に予期しないふくらみがあることなどに気づきやすくなる。

（変形例１）
図２１は第一の実施形態の管理システム１の変形例（以下、変形例１とする）の構成ブロック図である。変形例１の管理システム１は、測量機２と、処理ＰＣ３と、アイウェア装置４と、サーバ５を備える。サーバ５は、少なくとも通信部５１，演算処理部５２，記憶部５３を有する。変形例１では、ＣＡＤ設計データ３１はサーバの記憶部５３に保存され、同期計測部３２は処理ＰＣ３の演算処理部４３に備えられている。処理ＰＣ３は、第一の実施形態における管理フローのステップＳ１０４，ステップＳ１０８において、必要箇所の設計データを通信部３３を介してサーバ５から取得する。これにより、処理ＰＣ３の記憶部４７の負担を軽減することができる。なお、変形例１を第四の実施形態に用いるのも好ましい。

（変形例２）
図２２は第二の実施形態の管理システム１の変形例（以下、変形例２とする）の構成ブロック図である。変形例２の管理システム１は、測量機２と、アイウェア装置４と、サーバ５を備える。変形例２では、ＣＡＤ設計データ３１はサーバの記憶部５３に保存され、同期計測部３２はサーバの演算処理部５２に備えられている。これにより、測量機２の記憶部１７の負担を軽減することができ、また、ステップＳ１０１〜Ｓ１０３の同期処理とステップＳ１０８の演算処理を高速化することができる。

（変形例３）
図２３は第三の実施形態の管理システム１の変形例（以下、変形例３とする）の構成ブロック図である。変形例３の管理システム１は、複数のカメラ６と、処理ＰＣ３と、アイウェア装置４と、サーバ５を備える。変形例３では、ＣＡＤ設計データ３１はサーバの記憶部５３に保存され、同期計測部３２は処理ＰＣ３の演算処理部４３に備えられている。処理ＰＣ３は、ステップＳ１０４，ステップＳ１０８において、必要箇所の設計データを通信部３３を介してサーバ５から取得する。これにより、処理ＰＣ３の記憶部４７の負担を軽減することができる。

（変形例４）
図２４は第一の実施形態の管理システム１の変形例（以下、変形例４とする）の構成ブロック図である。変形例４の管理システム１は、測量機２と、処理ＰＣ３と、アイウェア装置４を備え、さらに測量機２とアイウェア装置４の動きが連動するものである。

アイウェア装置４は、さらに、画像撮像部４９１と、視線センサ４９２を備える。画像撮像部４９１はディスプレイ４１の前側（管理者の視線の方向）に、視線センサ４９２はディスプレイ３１の後ろ側（測定者の顔の方向）に設けられている。画像撮像部４９１、視線センサ４９２は、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサである。視線センサ４９２は、目頭位置と虹彩位置の位置関係に基づき管理者の視線を検出し、ディスプレイ４１における管理者の視線の位置の座標を算出する。アイウェアの通信部４４は測量機の通信部２０とも情報の送受信を行う。本変形例の場合、ディスプレイ４１は画像撮像部４９１を利用したビデオシースルーのディスプレイとして構成されてもよい。

測量機２は、さらに、画像撮像部２０１と、画像解析部２０２を備える。画像撮像部２０１は、例えばＣＣＤやＣＭＯＳセンサである。画像解析部２０２は、画像撮像部２０１で撮影した画像とアイウェア側の画像撮像部４９１で撮影した画像をパターンマッチングして、アイウェア側の画像撮像部４９１が撮影した画像を測量機側の画像撮像部２０１で撮影した画像内で特定する。

変形例４では、アイウェア装置４は相対方向センサ４６の傾きデータを測量機２へ送信し、測量機２は受信した傾きデータに対応して水平回転駆動部１３と鉛直回転駆動部１４を動かし、望遠鏡２ｃの視軸方向を移動させる。このようにして、アイウェア装置４の動きと測量機２の動きを連動させることができる。さらに、測量機２は、管理者の視線の位置をターゲットの位置と認識して、自動でターゲットを測距測角する。これらの機能により、ステップＳ１０７の際の操作負担が低減され、また作業人数の削減も行うことが可能となる。なお、変形例４を第四の実施形態に用いるのも好ましい。

以上、本発明の好ましい測量システムおよび測量方法について、実施の形態および変形例を述べたが、各形態および各変形を当業者の知識に基づいて組み合わせることが可能であり、そのような形態も本発明の範囲に含まれる。

１ 管理システム
２ 測量機（測定器）
１１ 水平角検出器（座標測定部）
１２ 鉛直角検出器（座標測定部）
１７ 記憶部
１８ 演算処理部
１９ 測距部（座標測定部）
２０ 通信部
３ 処理ＰＣ
３０ 演算処理部
３１ ＣＡＤ設計データ
３２ 同期計測部
３３ 通信部
３６ 記憶部
４ アイウェア装置
４１ ディスプレイ
４２ 制御部
４３ 演算処理部
４４ 通信部
４５ 相対位置検出センサ
４６ 相対方向検出センサ
４７ 記憶部
５ サーバ
５１ 通信部
５２ 演算処理部
５３ 記憶部
６ カメラ（測定器）
６１ カメラ通信部
６２ イメージセンサ（座標測定部）

Claims (8)

1. 通信部と，ターゲットの三次元座標を取得するための座標測定部を備える測定器と、
   通信部と，ディスプレイと，装置の位置を検出する相対位置検出センサと，装置の向きの方向を検出する相対方向検出センサと，を備えるアイウェア装置と、
   管理現場のＣＡＤ設計データを記憶する記憶部と、
   前記測定器の位置・方向に関する情報と、前記アイウェア装置の位置・方向に関する情報を受信し、前記測定器の座標空間と、前記アイウェア装置の座標空間と、前記ＣＡＤ設計データの座標空間を同期する同期計測部を備える演算処理部と、
   を備え、
   前記同期計測部は、前記ＣＡＤ設計データから前記アイウェア装置の位置・方向の点から見たワイヤーフレームの情報を取得し、
   前記アイウェア装置は、受信した前記ワイヤーフレームの情報を現物に重ねて前記ディスプレイに表示する
   ことを特徴とする、管理システム。
   
2. 前記同期計測部は、管理者が前記ＣＡＤ設計データ上で指定した計測点から、管理者が前記計測点に対応させて設置した前記ターゲットの座標点までの差分を差分情報として演算し、
   前記アイウェア装置は、受信した前記差分情報の数値を前記ディスプレイに表示する
   ことを特徴とする、請求項１に記載の管理システム。
   
3. 前記測定器はさらに、ローカル座標を取得する画像撮像部を備え、
   前記演算処理部はさらに、前記画像撮像部で撮影した画像を前記ＣＡＤ設計データとパターンマッチングする画像解析部を備え、
   前記同期計測部は、前記画像解析部によりマッチングされた複数の特徴点について前記差分情報を演算し、
   前記アイウェア装置は、受信した前記差分情報を差分の大小が視覚的に理解される映像に変換して、前記ディスプレイに表示する
   ことを特徴とする請求項２に記載の管理システム。
   
4. 前記測定器は、測距光を出射して前記ターゲットまでの距離を測定する測距部と，前記測距部の水平方向の回転角と鉛直方向の回転角を測定する測角部とを前記座標測定部として有する測量機であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の管理システム。
   
5. 前記測定器は、前記ターゲットを含む周辺風景を撮影しローカル座標を取得するイメージセンサと画像解析部を前記座標測定部として有する、複数のカメラであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の管理システム。
   
6. 通信部と，ターゲットの三次元座標を取得するための座標測定部を備える測定器と、通信部と，ディスプレイと，管理現場内の装置の位置を検出する相対位置検出センサと，装置の向きの方向を検出する相対方向検出センサとを備えるアイウェア装置と、を用いて、
   前記測定器の位置・方向に関する情報と、前記アイウェア装置の位置・方向に関する情報を受信し、前記測定器の座標空間と、前記アイウェア装置の座標空間と、前記管理現場のＣＡＤ設計データの座標空間を同期するステップと、
   前記アイウェア装置の位置・方向の情報を受信して、前記情報の点から見た前記ＣＡＤ設計データのワイヤーフレームの情報を前記アイウェア装置に送信するステップと、
   前記ディスプレイに、受信した前記ワイヤーフレームの情報を現物に重ねて表示するステップと、
   を備えることを特徴とする管理方法。
   
7. 請求項６においてさらに、
   管理者に前記ＣＡＤ設計データ上で計測点を指定させるステップと、
   前記管理者に前記計測点に対応させてターゲットを設置させ、前記ターゲットの三次元座標を取得するステップと、
   前記計測点と前記ターゲットの座標点までの差分を差分情報として演算するステップと、
   前記ディスプレイに、前記差分情報の数値を表示するステップと、
   を備えることを特徴とする管理方法。
   
8. 請求項６においてさらに、前記測定器にローカル座標を取得する画像撮像部を備え、
   管理者に前記ＣＡＤ設計データ上で計測点を複数指定させるステップと、
   前記管理者に前記計測点に対応させて複数のターゲットを設置させ、それぞれの前記ターゲットの三次元座標を取得するステップと、
   前記ターゲットを含む周辺風景を前記画像撮像部で撮影するステップと、
   前記画像撮像部で撮影した画像を前記ＣＡＤ設計データとパターンマッチングするステップと、
   前記パターンマッチングによりマッチングされた複数の特徴点について前記差分情報を演算するステップと、
   前記ディスプレイに、前記差分情報を差分の大小が視覚的に理解される映像に変換して表示するステップと、
   を備えることを特徴とする管理方法。

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