JP2022030132A

JP2022030132A - 目地寸法の計測方法

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Publication number: JP2022030132A
Application number: JP2020133914A
Authority: JP
Inventors: 隆士松尾; Takashi Matsuo
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Priority date: 2020-08-06
Filing date: 2020-08-06
Publication date: 2022-02-18
Anticipated expiration: 2040-08-06
Also published as: JP7438884B2

Abstract

【課題】ガラス構法を用いて施工された建物の外装の目地寸法を容易且つ高精度に計測可能な計測方法を提供する。【解決手段】本発明に係る計測方法は、複数のガラス部材１０の表面に、前記表面の周縁に沿って所定幅を有する有彩色領域１００を設ける有彩色領域形成工程と、前記複数のガラス部材が互いに隙間をあけて目地２０を形成して配置されている状態で、前記複数のガラス部材のうち少なくとも２つのガラス部材同士の前記目地と前記目地を挟んで両側の前記有彩色領域とを含む測定範囲を前記表面に向き合う所定方向から３次元スキャナで測定する３次元測定工程と、前記３次元スキャナで測定した前記測定範囲の３次元座標の値から前記目地に関する寸法を計測する目地寸法計測工程と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、目地寸法の計測方法に関する。

近年、板状のガラス部材を金属部材等で部分的に支持するガラス構法は、透明性と機能性を高めた空間表現ができる構法として、建物の外装に広く用いられている。ガラス構法を用いた建物において、外装の目地寸法（即ち、目地幅や目地深さ等の目地に関する寸法全般）は、建物の性能上及び意匠上の重要な施工管理項目である。

従来、目地寸法は、定規やノギスを用いて直接測定されていた。しかしながら、直接測定する方法では、測定範囲内の数カ所の測定値を代表値とするため、外装全体で、或いは外装の任意の位置で目地寸法が所定の許容範囲内であるか否かということを正確にとらえて品質管理を行うことは難しい。また、直接測定する方法では、複数カ所の測定を行うのに手間と時間を要する。このような状況をふまえ、外装の目地寸法を従来よりも正確に捉えて管理することを目的とし、目地寸法の測定方法の提案及び工夫がなされている。例えば、特許文献１には、複数の板状の建材を目地幅程度の間隔をあけて支持及び接続した被測定部材にレーザー光を照射し、ＣＣＤカメラ等の撮像装置によって得た画像から目地寸法を算出する方法が開示されている。

特開平７－１１３６１６号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている方法では、被測定部材がベルトコンベヤにて搬送され、搬送方向で所定の位置に設けられたレーザー光照射装置の照射範囲及び撮像装置の撮像範囲を通過することによって、目地寸法を算出するための画像を取得する。そのため、特許文献１に開示されている方法は、施工される前の建材が作られる工場や被計測部材の品質が検査される検査場において実施され、現場では実施し難い。また、被計測部材を工場や検査場から現場まで搬送する途中、或いは現場で外装として施工された際に、目地寸法が工場や検査場での計測値からずれてしまうと、施工後の建物の性能や意匠に影響を及ぼす虞があった。

また、上述の特許文献１に開示されている方法では、例えば建材がガラスのように入射する可視波長域のレーザー光を略透過させる材料で形成され、目地に黒色又は反射の弱い色のシーリング材が配置されていると、被計測部材から撮像装置に届く反射光が弱く、画像から目地寸法を正確に算出できない場合が考えられる。

さらに、上述の特許文献１に開示されている方法では、被計測部材を所定の方向から２次元で撮像するため、目地寸法として目地幅を算出できるが、目地深さの算出は難しい。被計測部材が湾曲或いは屈折していて複雑な形状を有する場合は、算出された目地寸法と実際の目地寸法とのずれが大きくなり、目地寸法の計測の精度が低下する虞があった。

本発明は、ガラス構法を用いて施工された建物の外装の目地寸法を容易且つ高精度に計測可能な目地寸法の計測方法を提供する。

本発明に係る目地寸法の計測方法は、複数のガラス部材の表面に、前記表面の周縁に沿って所定幅を有する有彩色領域を設ける有彩色領域形成工程と、前記複数のガラス部材が互いに隙間をあけて目地を形成して配置されている状態で、前記複数のガラス部材のうち少なくとも２つのガラス部材同士の間の前記目地と前記目地を挟んで両側の前記有彩色領域とを含む測定範囲を前記表面に向き合う所定方向から３次元スキャナで測定する３次元測定工程と、前記３次元スキャナで測定した前記測定範囲の３次元座標の測定値から前記目地に関する寸法を計測する目地寸法計測工程と、を備える。

上述の目地寸法の計測方法によれば、有彩色領域形成工程においてガラス部材の周縁に有彩色領域を設けるので、ガラス部材が可視波長域の光に対して透明であってガラス部材からの３次元スキャナへの反射光が極めて弱くても、３次元測定工程において有彩色領域からの反射光を３次元スキャナで受光し、有彩色領域を含む測定範囲の３次元座標の測定値を取得できる。目地寸法計測工程では、有彩色領域の３次元座標の測定値に基づいて互いに隣り合う有彩色領域の端同士のデータ上の距離を実空間の寸法に変換することによって目地に関する寸法を計測できる。したがって、上述の目地寸法の計測方法によれば、ガラス構法を用いて施工された外装の目地寸法（目地に関する寸法）を現場で容易に、且つ３次元スキャナの空間分解能に応じて高精度に計測できる。また、上述の目地寸法の計測方法によれば、測定範囲内を３次元スキャナで一括して取得できるので、目地に関する寸法及びガラス構法を用いた外装の品質を良好に管理できる。

本発明に係る目地寸法の計測方法において、前記３次元スキャナの受光位置と前記測定範囲の略中心位置との離間距離において前記３次元スキャナによって見分けられる最小寸法の４倍以上であってもよい。

上述の目地寸法の計測方法によれば、有彩色領域の幅が２４ｍｍ以上であるため、３次元座標の測定値から有彩色領域の範囲及び両端を精度良く決定できる。

本発明に係る目地寸法の計測方法では、前記有彩色領域形成工程において、前記周縁に沿って前記表面に前記所定幅を有する有彩色のテープ材を貼ることによって、前記表面に前記有彩色領域を設け、前記所定方向から見たときに前記テープ材の側縁を前記ガラス部材の周縁と重ねてもよい。

上述の目地寸法の計測方法によれば、有彩色のテープ材をガラス部材の周縁に沿って貼ると共にテープ材の側縁をガラス部材の周縁に重ねることによって、ガラス部材に対して容易に有彩色領域を設けることができる。

本発明に係る目地寸法の計測方法では、前記目地寸法計測工程において、前記３次元座標の測定値のうち輝度差が閾値以上になる所定位置を前記有彩色領域と前記目地との境界と判定し、前記境界間の３次元座標上の長さを実空間の距離に換算し、前記実空間の距離を目地幅として計測してもよい。

上述の目地寸法の計測方法によれば、３次元スキャナによって得られる３次元座標の測定値のうち反射光の輝度に起因する輝度差に着目することで、反射光の輝度が高い有彩色領域と反射光の輝度が低い目地及びガラス部材の非有彩色領域との境界を精度良く判定し、目地寸法の計測精度を高めることができる。

本発明によれば、ガラス構法を用いて施工された建物の外装の目地寸法を容易且つ高精度に計測可能な目地寸法の計測方法を提供できる。

本発明に係る一実施形態の目地寸法の計測方法の計測対象である外装の一部分の正面図である。図１に示す領域Ｑの拡大図である。図１に示すＩＩＩ－ＩＩＩ線で矢視した外装の断面図である。本発明に係る一実施形態の目地寸法の計測方法を説明するための斜視図である。実施例において図１に示す検出範囲ＡのＸ方向の座標値に対するＺ方向の座標値を表すグラフである。実施例において図１に示す検出範囲ＡのＸ方向の座標値に対するレーザー反射強度を表すグラフである。実施例において図１に示す検出範囲ＡのＸ方向の座標値及びレーザー反射強度の近似曲線を示す図である。実施例において図１に示す検出範囲ＡのＸ方向の座標値に対するＲＧＢ値を表すグラフである。比較例において図１に示す検出範囲ＡのＸ方向の座標値に対するＺ方向の座標値を表すグラフである。

以下、本発明に係る目地寸法の計測方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。

図１に示すように、本実施形態の目地寸法の計測方法は、ガラス構法を用いて施工された建物の外装５における目地２０に関する寸法を計測する方法である。外装５では、複数のガラス部材１０が互いに間隔をあけて配置されている。以下では、複数のガラス部材１０が配置され且つ不図示の地面に直交する施工面において、水平方向をＸ方向とし、鉛直方向をＹ方向とする。Ｘ方向及びＹ方向に直交する奥行き方向をＺ方向とする。Ｚ方向前方は屋外側を表し、Ｚ方向後方は室内側を表す。

各々のガラス部材１０は、複層ガラスであり、Ｚ方向で互いに隙間をあけて配置された２枚のガラス板１４－１、１４－２を有する。ガラス板１４－２は、ガラス板１４－１よりもＺ方向後方に配置されている。１つのガラス部材１０のガラス板１４－１、１４－２の板面に向き合う方向から見た形状は、互いに揃っている。ガラス板１４－１、１４－２の形状は、複数のガラス部材１０同士で互いに揃っていてもよく、建物のデザイン等に合わせて図１に例示するように複数のガラス部材１０同士で違いがあってもよく、特定の形状に限定されない。ガラス板１４－１、１４－２は、Ｚ方向で所定の厚みを有する。ガラス板１４－１、１４－２は、例えば強化ガラス等で形成され、可視波長域の光を略透過する。

図１、図２及び図３に示すように、複数のガラス部材１０のうち、施工面で互いに隣り合う少なくとも２つ以上のガラス部材１０同士の間には、隙間が空き、目地２０が形成されている。目地２０には、シーリング材４０が設けられている。シーリング材４０は、第１層４１と、第１層４１とＺ方向で隣接し且つ第１層４１よりもＺ方向後方に設けられた第２層４２と、を有する。第１層４１及び第２層４２は、例えばＪＩＳＡ５７５８の規格を満たす建築用シーリング材で形成されている。図３では、一例として、図１に示す複数のガラス部材１０のうち、２つのガラス部材１０－１、１０－２の各々においてＹ方向に延びる目地２０－１側の部分、及びガラス部材１０－１、１０－２同士の間のシーリング材４０－１が示されている。

図３に示すように、シーリング材４０のＺ方向前方の表面４０ａは、Ｙ方向に沿って見たとき、Ｘ方向に沿って直線状に延び、ガラス部材１０－１のＺ方向前方且つＸ方向前方の端（周縁）１０ｐとガラス部材１０－２のＺ方向前方且つＸ方向後方の端（周縁）１０ｑとを結んだ線と重なっている。ガラス部材１０－１のＺ方向前方の表面１０ａは、Ｙ方向に沿って見たとき、端１０ｐからＸ方向後方に移動するに従って二点鎖線で示す表面４０ａの延長線からＺ方向後方に離れている。ガラス部材１０－２のＺ方向前方の表面１０ａは、Ｙ方向に沿って見たとき、端１０ｑからＸ方向前方に移動するに従って表面４０ａの延長線からＺ方向後方に離れている。つまり、図３には、Ｘ方向で隣り合うガラス部材１０－１、１０－２の取り付け時にＺ方向の取り付け誤差ΔＺが生じ、ガラス部材１０－１の表面１０ａの延長線とガラス部材１０－２の表面１０ａとが互いに重ならずにずれている場合を例示している。

Ｙ方向に沿って見たとき、シーリング材４０の第１層４１と第２層４２との接続面４０ｘ及びシーリング材４０のＺ方向後方の表面４０ｂは、表面４０ａに略平行になっている。第１層４１と第２層４２との接続面４０ｘは、ガラス板１４－１、１４－２同士の隙間よりもＺ方向後方に位置し、且つガラス部材１０－１、１０－２のＺ方向後方の表面１０ｂよりもＺ方向前方に位置している。シーリング材４０の表面４０ｂは、Ｙ方向に沿って見たとき、ガラス部材１０－１のＺ方向後方且つＸ方向前方の端（周縁）１０ｒとガラス部材１０－２のＺ方向後方且つＸ方向後方の端（周縁）１０ｓとを結んだ線と重なっている。

シーリング材４０のＺ方向前方且つＸ方向後方の端４０ｑは、Ｙ方向から見たとき、ガラス部材１０－１の端１０ｐと重なっている。シーリング材４０のＺ方向前方且つＸ方向前方の端４０ｐは、Ｙ方向から見たとき、ガラス部材１０－２の端１０ｑと重なっている。シーリング材４０のＺ方向後方且つＸ方向後方の端４０ｓは、Ｙ方向から見たとき、ガラス部材１０－１の端１０ｒと重なっている。シーリング材４０のＺ方向後方且つＸ方向前方の端４０ｒは、Ｙ方向から見たとき、ガラス部材１０－１の端１０ｓと重なっている。

外装５において、ガラス部材１０－１の端１０ｐとガラス部材１０－２の端１０ｑとの間のＸ方向での大きさを目地幅２０Ｗと称する。また、ガラス部材１０－１の端１０ｐと端１０ｒとの間のＸ方向での大きさ、及びガラス部材１０－２の端１０ｑと端１０ｓとの間のＸ方向での大きさを目地厚さ（目地に関する寸法）２０Ｔと称する。詳しくは後述の実施例の記載を参照できる。

ガラス部材１０－１、１０－２の各々におけるＸ方向で目地２０－１側且つＺ方向で後端の部分、即ち屋内側の外周端部１２は、Ｚ方向の後方から構造接着剤５２を介してガラス部材の支持機構５０によって支持されている。

Ｙ方向から見たとき、外装５の複数のガラス部材１０の表面１０ａに対して屋外側から略直交する方向（所定方向）を測定方向Ｄと称する。測定方向Ｄに沿って見る場合を、単に「正面視」という場合がある。測定方向Ｄから見たとき、ガラス部材１０の各々における表面１０ａの外周端部１２に、有彩色領域１００が設けられている。有彩色であるとは、例えば青色、黄色、赤色等であること、後述する３次元スキャナ２００に対して光の３原色のＲＧＢ及び輝度（又は明るさ）の定量値で感度を有する反射光を反射可能であることを意味する。また、シーリング材４０は通常黒色或いは灰色等の反射性に乏しい色を有することが多いが、シーリング材４０が有彩色を含む場合は、有彩色領域１００の色は、シーリング材４０とは異なる有彩色であり、シーリング材４０の色の反対色、補色であることが好ましい。

有彩色領域１００は、ガラス部材１０の表面１０ａの端１０ｐ、１０ｑを含む周縁１０ｅに対して所定幅１００Ｒを有する。つまり、周縁１０ｅに沿った方向に直交する方向で有彩色領域１００の大きさは、所定幅１００Ｒである。所定幅１００Ｒは、後述する３次元スキャナ２００で測定された際に複数の点像データで示される必要があるため、３次元スキャナ２００の受光位置２０５と測定範囲２１０の中心位置（基準位置）２１５との離間距離ＬＬ（図４参照）において３次元スキャナ２００によって見分けられる最小寸法の４倍以上であることが好ましい。即ち、所定幅１００Ｒは、離間距離ＬＬにおける３次元スキャナ２００の空間分解能の少なくとも２倍以上、且つ好ましくは４倍以上であることが好ましい。所定幅１００Ｒは、測定方向Ｄにおける離間距離ＬＬ及び３次元スキャナ２００の空間分解能によって適切に設定される。一例として、市販の３次元スキャナ（製品名；Ｆｏｃｕｓ^Ｓ３５０、製造元；ＦＡＲＯ社）を用いて離間距離ＬＬが１０ｍである場合、所定幅１００Ｒは２４ｍｍ以上であることが好ましい。

図３に示すように、測定方向Ｄから見た正面視では、ガラス部材１０－１の有彩色領域１００－１のＸ方向前方の端１００ｐは、ガラス部材１０－１の端１０ｐ、１０ｒ（即ち、ガラス部材１０－１のＸ方向前方の周縁１０ｅ）と重なっている。ガラス部材１０－２の有彩色領域１００－２のＸ方向後方の端１００ｑは、ガラス部材１０－２の端１０ｑ、１０ｓ（即ち、ガラス部材１０－２のＸ方向後方の周縁１０ｅ）と重なっている。図１に示すように、有彩色領域１００は、ガラス部材１０の周縁１０ｅに沿って設けられている。

有彩色領域１００は、所定幅１００Ｒを有する有彩色のテープ材１１０によって形成されている。測定方向Ｄから見たとき、テープ材１１０において貼付するガラス部材１０の周縁側の側縁１１０ｆは、周縁１０ｅと重なっている。テープ材１１０は、例えば有彩色のマスキングテープ、養生テープ、ガムテープ等であるが、有彩色を有し且つガラス部材１０に着脱可能であって、剥がした際に外装５の意匠性を劣化させないテープ材であれば、特に限定されない。

本実施形態の目地寸法の計測方法は、上述の外装５の少なくともガラス構法で施工された測定範囲２１０における目地２０に関する寸法を計測する方法であり、有彩色領域形成工程と、３次元測定工程と、目地寸法計測工程と、を備える。

有彩色領域形成工程では、図４に示すように、複数のガラス部材１０の屋外側に向けられる表面１０ａに、周縁１０ｅに対して所定幅１００Ｒを有する有彩色領域１００を設ける。詳しくは、複数のガラス部材１０の各々の周縁１０ｅに、有彩色のテープ材１１０の外側の側縁１１０ｆを重ねるようにして、テープ材１１０を貼る。なお、図１及び図４に示すように、１つの連続する周縁１０ｅに沿って１本のテープ材１１０を隙間なく貼ってもよく、複数本のテープ材１１０を周縁１０ｅに沿う方向で隙間をあけて貼ってもよい。隙間をあけて貼る場合は、１つのテープ材１１０の周縁１０ｅに沿う方向の長さは、少なくとも推定される目地幅２０Ｗよりも長く、目地幅２０Ｗの２倍以上であることが好ましく、後述するようにガラス部材１０の表面１０ａを決める際に近似曲線又は近似直線を精度良く求めることができる寸法を有する。また、隙間はテープ材１１０の所定幅１００Ｒよりも小さいことが好ましい。このことによって、隙間による目地２０に関する寸法の推定時のばらつきや誤差が抑えられる。

本実施形態の目地寸法の計測方法では、施工面に沿ってガラス構法で施工した後の複数のガラス部材１０の各々に上述のように有彩色領域１００を設けてもよく、施工前の複数のガラス部材１０の各々に上述のように有彩色領域１００を設けた後に複数のガラス部材１０を施工面に沿ってガラス構法で施工してもよい。以下では、施工後の外装５の複数のガラス部材１０の各々に有彩色領域１００を設けるものと想定する。

次に、３次元測定工程では、外装５において少なくともガラス構法が用いられている領域を測定範囲２１０として、測定範囲２１０のＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向を軸とする３次元座標の各座標について得られた測定値（３次元座標の測定値、以下単に３次元座標の値という場合がある）を測定方向Ｄ（即ち、外装５から屋外側に所定の距離離れた位置から測定範囲２１０の略中心に向かう方向）から３次元スキャナ２００で測定する。３次元スキャナ２００の受光位置２０５と測定範囲２１０の中心位置２１５との離間距離ＬＬは、現場の状況や外装５を備える建物の大きさ等を勘案して適宜設定すればよい。なお、測定範囲２１０の基準位置として中心位置２１５を例示しているが、基準位置は本実施形態の目地寸法の計測方法において基準となり得る位置であればよい。本実施形態の目地寸法の計測方法では、測定範囲２１０の３次元座標の値を１回のスキャンで測定してもよく、測定範囲２１０を分割して複数回のスキャンで測定してもよい。スキャンの回数は、３次元スキャナ２００の撮影可能範囲及び空間分解能等を勘案して適宜設定できる。

３次元スキャナ２００は、不図示の支持機構に支持されている。３次元スキャナ２００は、例えば直接操作可能又は遠隔操作可能な自走式移動ロボット、クレーン装置等に設けられていてもよい。外装５が曲線状や複雑な形状で形成されていて複数回のスキャンを行う場合は、前述のように３次元スキャナ２００が自走式移動ロボット、クレーン装置等に設けられていると、３次元スキャナ２００を用いた測定を円滑に進めることができる。

次に、目地寸法計測工程では、３次元スキャナ２００で測定した測定範囲２１０の３次元座標の値から目地２０に関する寸法を計測する。目地２０に関する寸法とは、前述の目地幅２０Ｗ及び目地深さ（目地に関する寸法）２０Ｔ等、目地２０に関する寸法を全て含む。目地２０に関する寸法は、広義には、目地２０を構成する目地２０両側のガラス部材１０、１０同士のＺ方向の取り付け誤差ΔＺ及び各方向のずれ等を含む。

３次元スキャナ２００は、ケーブル２０２又は無線によってパーソナルコンピュータ等の計算機２２０に接続されている。なお、計算機２２０は、３次元スキャナ２００に内蔵されていてもよい。３次元スキャナ２００で取得された測定範囲２１０の３次元座標の値は、計算機２２０に出力される。計算機２２０は、入力された値に基づいて、次に説明する処理及び計算を行い、目地２０に関する寸法を計測する。

３次元スキャナ２００で取得した値には、３次元座標、即ちＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の各座標値におけるガラス部材１０、テープ材１１０及びシーリング材４０の値が３次元データとして含まれている。３次元座標の値には、各座標値におけるＲＧＢの各色の測定値及び輝度の測定値（以下、ＲＧＢ値及び輝度値と記載する）が含まれる。

先ず、３次元座標の値において有彩色であることを示すデータ範囲を有彩色領域１００即ちテープ材１１０の領域として抽出し、テープ材１１０の３次元座標の値に基づいてテープ材１１０の表面の近似曲線（又は近似直線、以下まとめて近似曲線と記載する）を求める。近似曲線は、３次元座標の点群データ（値）から例えば線形近似、対数近似、多項式近似、累計近似、或いは指数近似等から適切な近似を採用して決定できる。続いて、近似曲線の端を、テープ材１１０において目地２０に隣接する端（即ち、側縁１１０ｆ）として決定する。例えば、目地幅２０Ｗは、隣り合うテープ材１１０の近似曲線から求めた側縁１１０ｆ同士の間で目地２０の幅方向（Ｘ方向又はＹ方向）の座標値を一定としたときの間隔から算出され、データ上で隣り合うテープ材１１０の側縁１１０ｆ同士の間隔を実空間の寸法に換算することによって、換算後の寸法を計測できる。

図３に例示するように、ガラス部材１０－１、１０－２の取り付け時にＺ方向の取り付け誤差ΔＺが生じた場合は、先ず、３次元座標の値に基づいてガラス部材１０－１の端１０ｐの位置と、ガラス部材１０－２の端１０ｑの位置とを決定する。続いて、端１０ｐ、１０ｑの各々を通るＸ方向に平行な仮想線を引き、仮想線同士のＺ方向での間隔を実空間の寸法に換算することによって、取り付け誤差ΔＺを計測できる。

また、目地２０にシーリング材４０を設ける前であれば目地深さ２０Ｔを求めることができる。目地深さ２０Ｔは、テープ材１１０の値に対する、３次元データ上で隣り合うテープ材１１０の側縁１１０ｆ同士の間の領域における深さ方向の値の相対値を実空間の寸法に換算することによって計測できる。このように、テープ材１１０の近似曲線から求めた側縁１１０ｆの３次元座標の値に基づいて目地２０に関する寸法を計測できる。

以上説明したように、本実施形態の目地寸法の計測方法は、少なくとも有彩色領域形成工程と、３次元測定工程と、目地寸法計測工程と、を備える。有彩色領域形成工程では、複数のガラス部材１０の表面１０ａに、周縁１０ｅに沿って所定幅１００Ｒを有する有彩色領域１００を設ける。３次元測定工程では、測定範囲２１０の３次元座標の値をガラス部材１０の表面１０ａに向き合う測定方向Ｄから３次元スキャナ２００で測定する。複数のガラス部材１０が互いに隙間をあけて目地２０を形成して配置されている状態で、測定範囲２１０には、複数のガラス部材１０のうち少なくとも２つのガラス部材１０同士の間の目地２０と目地２０を挟んで両側の有彩色領域１００が含まれる。目地寸法計測工程では、３次元スキャナ２００で測定した測定範囲２１０の３次元座標の値から目地２０に関する寸法を計測する。

上述の目地寸法の計測方法によれば、有彩色領域形成工程においてガラス部材１０の周縁１０ｅに有彩色領域を設けるので、ガラス部材１０からの３次元スキャナ２００への反射光が極めて弱くても、３次元測定工程において有彩色領域１００からの反射光を３次元スキャナ２００で受光できる。このことによって、有彩色領域１００を含む測定範囲２１０の３次元座標の値を取得できる。目地寸法計測工程では、有彩色領域１００の３次元座標の値に基づいて互いに隣り合う有彩色領域１００の周縁１００ｅ同士のデータ上の距離を実空間の寸法に変換することによって目地２０に関する寸法を計測できる。したがって、本実施形態の目地寸法の計測方法によれば、ガラス構法を用いて施工された外装５の目地寸法（目地に関する寸法）を現場で容易に、且つ３次元スキャナ２００の空間分解能に応じて高精度に計測できる。また、本実施形態の目地寸法の計測方法によれば、測定範囲２１０全体の３次元座標の値を一括で取得できるので、目地２０に関する寸法及び外装５の品質を良好に管理できる。また、本実施形態の目地寸法の計測方法によれば、従来のように定規やノギスでは正確な計測の難しい複雑な形状を有する建物の外装において、目地２０に関する寸法の計測を正確に行うことができるうえに、計測作業を大幅に省力化できる。さらに、仮設足場やゴンドラ設備がない状況であっても、遠方から非接触で目地２０に関する寸法を計測できる。

本実施形態の目地寸法の計測方法では、有彩色領域１００の幅が３次元スキャナ２００の受光位置２０５と測定範囲２１０の中心位置２１５との離間距離ＬＬにおいて３次元スキャナ２００によって見分けられる最小寸法の４倍以上であるため、３次元座標内で有彩色領域１００の範囲を示す値数を確保し、有彩色領域１００の範囲及び周縁１００ｅの位置を精度良く決定できる。

本実施形態の目地寸法の計測方法では、有彩色領域形成工程において、ガラス部材１０の周縁１０ｅに沿って表面１０ａに所定幅１００Ｒ（即ち、有彩色領域の幅）を有する有彩色のテープ材１１０を貼ることによって、表面１０ａに有彩色領域１００を設ける。また、有彩色領域形成工程において、測定方向Ｄから見たときにテープ材１１０の側縁１１０ｆをガラス部材１０の周縁１０ｅと重ねる。本実施形態の目地寸法の計測方法によれば、測定方向Ｄから見てテープ材１１０の側縁１１０ｆをガラス部材１０の周縁１０ｅに重ねてテープ材１１０をガラス部材１０の表面１０ａに貼ることによって、ガラス部材１０に対して容易に有彩色領域１００を設けることができる。

本実施形態の目地寸法の計測方法では、目地寸法計測工程において、３次元スキャナ２００によって取得した３次元座標の値のうち、例えば輝度差が閾値以上になる位置を、有彩色領域１００と目地２０との境界と判定し、境界間の３次元座標上の長さを実空間の距離に換算し、換算した実空間の距離を目地幅（目地に関する寸法）２０Ｗとして計測できる。本実施形態の目地寸法の計測方法によれば、３次元スキャナ２００によって得られる３次元座標の値のうち測定範囲２１０からの反射光の輝度に起因する輝度差に着目し、反射光の輝度が高い有彩色領域１００と反射光の輝度が低い目地２０のシーリング材４０及びガラス部材１０の非有彩色領域１０２との境界を精度良く判定し、目地２０に関する寸法の計測精度を高めることができる。

本実施形態の目地寸法の計測方法では、３次元スキャナ２００によって取得した３次元座標の値に基づき、例えば複数のガラス部材１０同士の取り付け誤差ΔＺ等を含め、目地２０に関する寸法の他にも外装５に関する種々の寸法を計測し、管理項目の評価値を推定できる。

以上、本発明に係る好ましい実施形態について詳述した。本発明は、上述の実施形態に限定されず、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、変更可能である。

例えば、複数のガラス部材１０同士の間の目地２０にシーリング材４０が埋設されずに、目地２０の一部が空間であってもよい。施工時に用いられるガラス構法には、ＳＳＧ（Structural Sealant Glazing）構法、ＤＰＧ（Dot Point Glazing）構法、ＥＰＧ（Edge Pointed Glazing）構法、ＰＦＧ（Piece Frame Glazing）構法、ガラス方立構法（Glass Mullion System）等の種類がある。本発明に係る目地寸法の計測方法は、前述の各構法を用いた外装の測定領域に対して適用できる。その場合、複数のガラス部材の周縁に沿って且つ測定方向から見て支持部材には重ならない領域に有彩色領域を設ければよい。

また、目地として配置されたシーリング材４０がある程度の光沢を有し且つ有彩色である場合は、目地寸法計測工程において、３次元スキャナ２００によって取得した３次元座標の値のうち、例えばＲＧＢ値又はＲＧＢ値から算出される相対値、或いはレーザー反射強度が閾値以上になる位置を、有彩色領域１００と目地２０との境界と判定し、境界間の３次元座標上の長さを実空間の距離に換算し、換算した実空間の距離を目地幅２０Ｗとして計測できる。レーザー反射強度は、３次元スキャナ２００から測定用に出射され、測定範囲２１０内の構造物（ガラス部材１０等）に当たり且つ構造物から反射した後に３次元スキャナ２００で受光されるレーザー光の強度を表す。なお、このような場合を含め、上述の目地寸法の計測方法では、少なくとも３次元測定工程を行う前に、使用する３Ｄスキャナで予めカラーキャリブレーションを行い、ＲＧＢ値及びレーザー反射強度の閾値を算出する。

本発明に係る実施例について説明する。なお、本発明は、以下の実施例に限定されない。

本実施例では、上述の実施形態で説明した３次元スキャナ２００として、市販の３次元スキャナ（製品名；Ｆｏｃｕｓ^Ｓ３５０、製造元；ＦＡＲＯ社）を用いて、図１に例示したガラス部材１０と幾何学的に略同様のパターンを含む建物の外装を測定した。使用した３次元スキャナには、低分解能測定モード（空間分解能；６．１ｍｍ／１０ｍ）と高分解能測定モード（空間分解能；１．５ｍｍ／１０ｍ）が用意されている。本実施例及び後述する比較例の測定では、高分解能測定モードを用いた。シーリング材４０としては、一般的に市販されている黒色のシーリング材を使用した。テープ材１１０としては、水色の一般的に市販されているマスキングテープを使用した。マスキングテープの幅は、５０ｍｍであった。

図５には、図２に示す検出範囲Ａにおける外装の３次元座標のうちＸ方向の座標値に対するＺ方向の座標値のデータを示す。検出範囲Ａは、目地２０がＹ方向に沿って形成されている範囲である。また、図６には、Ｘ方向の座標値に対するレーザー反射強度のデータを示す。

図５に示すように、３次元スキャナによって、Ｘ方向の座標値に対する外装のＺ方向の前端の位置情報がＺ方向の座標値として測定された。また、図６に示すように、３次元スキャナによって、Ｘ方向の座標値に対する外装のＺ方向の前端からのレーザー反射強度が測定された。マスキングテープから反射されるレーザー光の強度はシーリング材から反射されるレーザー光の強度よりも高いと考えられる。そこで、図６の縦軸のレーザー反射強度が所定の閾値以上であるＸ方向の座標域を有彩色領域として判定した。左右両側の有彩色領域同士の間で、レーザー反射強度が所定の閾値よりも小さい範囲の両端の位置（レーザー反射強度が閾値以上から閾値未満になる所定位置）を有彩色領域と目地との境界とし、境界同士の間の範囲を目地領域として決定した。閾値は、テープ材の色等によって変化するため、使用した３Ｄスキャナで予めカラーキャリブレーションを行った結果に基づいて設定した。本実施例では、レーザー反射強度の閾値を０．７３とした。図６に示すように、Ｘ方向の座標値が凡そ２．０７４から２．１０２である範囲でレーザー反射強度が前述の閾値以下になり、この範囲を目地領域（即ち、目地の範囲）として決定した。

図６に示す３次元データによって、紙面左右方向で２つの有彩色領域の各々のレーザー反射強度の振動方向の中心線を、図７に示すように有彩色領域をなすマスキングテープの表面（即ち、屋外側の表面）の近似曲線とみなした。近似曲線に対して紙面上で９０°をなし且つ有彩色領域と目地との境界を通る直線（図７に示す破線）は、ガラス部材の周縁側の端面を表す。目地幅は、一方のマスキングテープの表面に沿う方向において、一方のマスキングテープの表面とその有彩色領域が設けられたガラス部材の端面との交差位置ＣＸ１と他方のマスキングテープの表面とその有彩色領域が設けられたガラス部材の端面との交差位置ＣＸ２との長さを換算した実空間の距離である。交差位置ＣＸ１を通ってＸ方向に平行な仮想線と交差位置ＣＸ２を通ってＸ方向に平行な仮想線とのＺ方向の間隔でガラス部材同士の取り付け誤差ΔＺを算出可能であった。図示していないが、比較のために、検出範囲ＡにおけるＸ方向及びＹ方向の座標値及び検出範囲Ａから反射されたレーザー光のＲＧＢ値のデータを取得した。

図８には、横軸に検出範囲Ａにおける外装のＸ方向の座標値をとり、縦軸に外装から反射されたレーザー光のＲＧＢ値（即ち、ＲＧＢの各々の階調値）の各々の値をとったグラフを示す。レーザー反射強度の増減をふまえると、マスキングテープから反射されるレーザー光のＲＧＢ値はシーリング材から反射されるレーザー光のＲＧＢ値よりも概ね高いと考えられる。したがって、図８の縦軸のＲＧＢ値が所定の閾値以上であるＸ方向の座標域を有彩色領域として判定した。閾値は、上述のレーザー反射強度による判定時と同様に使用した３Ｄスキャナで予めカラーキャリブレーションを行った結果に基づき、マスキングテープと同系色の青（Ｂ）の値を用いて設定した。本実施例では、ＲＧＢ値（ＲＧＢの各々において０から２５５までの範囲）の閾値を１９３とした。図８に示すように、Ｘ方向の座標値が凡そ２．０７１から２．１０３の範囲でＲＧＢ値が前述の閾値以下になり、この範囲を目地領域（即ち、目地の範囲）として決定した。

図５、図６及び図８に示す実施例に対し、比較例として、ガラス部材の周縁に沿ってマスキングテープを設けなかった場合について、図９には、横軸に検出範囲Ａにおける外装のＸ方向の座標値をとり、縦軸に外装のＺ方向の座標値をとったグラフを示す。表１には、検出範囲ＡのＹ方向の中央部で実際に定規を用いて測定した目地幅と、図６のグラフにおいて前述の閾値に基づいて決定した目地の範囲を実空間の距離に換算した測定値＜１＞（「マスキングテープあり、レーザー反射強度判定」）と、図８のグラフにおいて閾値に基づいて決定した目地の範囲を実空間の距離に換算した測定値＜２＞（「マスキングテープあり、ＲＧＢ判定」）と、図９のグラフにおいて閾値に基づいて決定した目地の範囲を実空間の距離に換算した測定値＜３＞（「マスキングテープなし、Ｚ座標判定」）と、を示す。同じく表１に、定規で測定した目地幅に対する測定値＜１＞から＜３＞の各々の計測精度（誤差）を算出した結果を示す。

図５から図８及び表１に示すように、マスキングテープをガラス部材の周縁に沿って貼ることによって、ガラス部材に有彩色領域が設けられ、目地幅を算出可能であることを確認した。レーザー反射強度判定に基づく測定値＜１＞の誤差が１．７％になり、ＲＧＢ値判定に基づく測定値＜２＞の誤差１４．８％よりも低く、高い計測精度を得た。一方、マスキングテープをガラス部材に貼らずに有彩色領域を設けない場合、測定範囲からの反射光が得られずにＺ方向の座標値の振動が増大し、ガラス部材と目地との境界の決定が不正確であった。そのため、測定値＜３＞の誤差は２６．３％に達し、実質的に目地寸法の計測は難しい状況であった。

上述の結果によって、マスキングテープ等のテープ材を用いてガラス部材の周縁に沿って有彩色領域を設け、３次元スキャナによって測定範囲を測定することによって、施工後のガラス部材同士の間の目地寸法を計測可能であり、さらに３次元座標値及びレーザー反射強度に基づいて計測することによって高い計測精度が得られることを確認した。

１０、１０－１、１０－２ガラス部材
１００有彩色領域
１００ｅ周縁
１１０テープ材
１１０ｆ側縁
２００３次元スキャナ

Claims

複数のガラス部材の表面に、前記表面の周縁に沿って所定幅を有する有彩色領域を設ける有彩色領域形成工程と、
前記複数のガラス部材が互いに隙間をあけて目地を形成して配置されている状態で、前記複数のガラス部材のうち少なくとも２つのガラス部材同士の間の前記目地と前記目地を挟んで両側の前記有彩色領域とを含む測定範囲を前記表面に向き合う所定方向から３次元スキャナで測定する３次元測定工程と、
前記３次元スキャナで測定した前記測定範囲の３次元座標の測定値から前記目地に関する寸法を計測する目地寸法計測工程と、
を備える、
目地寸法の計測方法。
前記所定幅は、前記３次元スキャナの受光位置と前記測定範囲の基準位置との離間距離において前記３次元スキャナによって見分けられる最小寸法の４倍以上である、
請求項１に記載の目地寸法の計測方法。
前記有彩色領域形成工程において、
前記周縁に沿って前記表面に前記所定幅を有する有彩色のテープ材を貼ることによって、前記表面に前記有彩色領域を設け、
前記所定方向から見たときに前記テープ材の側縁を前記ガラス部材の周縁と重ねる、
請求項１又は２に記載の目地寸法の計測方法。
前記目地寸法計測工程において、
前記３次元座標の測定値のうち輝度差が閾値以上になる所定位置を前記有彩色領域と前記目地との境界と判定し、
前記境界間の３次元座標上の長さを実空間の距離に換算し、前記実空間の距離を目地幅として計測する、
請求項１から３の何れか一項に記載の目地寸法の計測方法。