JP3364856B2 - 遠隔施工の作業支援画像システム - Google Patents
遠隔施工の作業支援画像システムInfo
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- JP3364856B2 JP3364856B2 JP27543094A JP27543094A JP3364856B2 JP 3364856 B2 JP3364856 B2 JP 3364856B2 JP 27543094 A JP27543094 A JP 27543094A JP 27543094 A JP27543094 A JP 27543094A JP 3364856 B2 JP3364856 B2 JP 3364856B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、遠隔施工の作業支援画
像システムに関し、とくに設計形状を表わす設計画像と
現状を表わす操作画像とを重畳して表示することにより
遠隔施工の作業を支援する画像システムに関する。
像システムに関し、とくに設計形状を表わす設計画像と
現状を表わす操作画像とを重畳して表示することにより
遠隔施工の作業を支援する画像システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】制御技術の進歩に伴い、危険な環境での
操作や作業員の立入りが困難な場所での操作のために
は、操作すべき機械類だけを操作場所に置き、その場所
から離れた安全な制御室において機械類の操作をする遠
隔操作が増加する傾向にある。地盤整備その他の土工事
もこの傾向の例外ではなく、例えば図３に示すように作
業対象面１に対して土処理を施す重機２のような土処理
機械を離隔地点から操作する遠隔施工が実際に採用され
ている。
操作や作業員の立入りが困難な場所での操作のために
は、操作すべき機械類だけを操作場所に置き、その場所
から離れた安全な制御室において機械類の操作をする遠
隔操作が増加する傾向にある。地盤整備その他の土工事
もこの傾向の例外ではなく、例えば図３に示すように作
業対象面１に対して土処理を施す重機２のような土処理
機械を離隔地点から操作する遠隔施工が実際に採用され
ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の土工事において
は、作業すべき位置及び作業対象の設計形状を示す縄を
いわゆる丁張として設置し、作業員はその丁張を目安と
し、現状と設計形状との差を確認しながら作業を進め
る。しかし、遠隔施工においては丁張の設置や確認が極
めて困難である。このため、丁張を用いた施工に比し、
遠隔施工は品質的に劣りがちとなる問題点があった。
は、作業すべき位置及び作業対象の設計形状を示す縄を
いわゆる丁張として設置し、作業員はその丁張を目安と
し、現状と設計形状との差を確認しながら作業を進め
る。しかし、遠隔施工においては丁張の設置や確認が極
めて困難である。このため、丁張を用いた施工に比し、
遠隔施工は品質的に劣りがちとなる問題点があった。
【０００４】従って、本発明の目的は、作業対象の設計
形状と現状との差を確認できる遠隔施工支援用の画像シ
ステムを提供するにある。
形状と現状との差を確認できる遠隔施工支援用の画像シ
ステムを提供するにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者は、土工事にお
ける施工対象面の現時点の形状を衛星測量及び画像処理
の技術により画像（操作画像）として表わすことが可能
であり、ＣＡＤ（コンピュータ利用設計）装置等により
作成される設計形状表示の設計画像とこの操作画像とを
適宜調整のうえ重畳してディスプレイに表示すれば、丁
張の様な機能をこの重畳表示により果し得ることに注目
した。
ける施工対象面の現時点の形状を衛星測量及び画像処理
の技術により画像（操作画像）として表わすことが可能
であり、ＣＡＤ（コンピュータ利用設計）装置等により
作成される設計形状表示の設計画像とこの操作画像とを
適宜調整のうえ重畳してディスプレイに表示すれば、丁
張の様な機能をこの重畳表示により果し得ることに注目
した。
【０００６】図１を参照するに、本発明の遠隔施工の作
業支援画像システムは、三次元座標（式(9)のＸ、Ｙ、
Ｚ）が既知の視標８と設計斜視画像Id（図３及び図６）
作成済みの施工対象面１との計測画像（図５のIw1、
Iw2）を複数の所定位置の計測用カメラ５で異方向から
撮影し、複数の計測画像（Iw1、Iw2）上の視標８の二次
元画像座標の組（図５のXa、Ya；Xb、Yb）を検出し、検
出した二次元画像座標の組と前記既知の三次元座標とか
ら任意点の前記複数の計測画像上の二次元座標の組と当
該任意点の三次元座標との対応関係（式(11)のＱ-1）を
算出し、前記所定位置からの計測画像（Iw1、Iw2）にお
ける前記施工対象面１上の代表点（図５のＭ1、Ｍ2；Ｎ
1、Ｎ2；‥‥）の二次元画像座標の組（XM1、YM1；
XM2、YM2；‥‥）を検出し、検出した代表点の二次元画
像座標の組から前記対応関係により前記代表点の三次元
座標（XM、YM、ZM；‥‥）を求め、設計斜視画像Idの視
点と同一視点から見た施工対象面１の斜視画像を前記求
めた三次元座標の代表点が含まれる計測画像から作成し
て操作画像Iw（図３及び図６）とし、施工対象面１の操
作画像Iwと設計斜視画像Idとを重ね合わせ重畳画像Is
（図３及び図６）として表示することにより施工対象面
１の形状と設計形状との差を確認可能とする。
業支援画像システムは、三次元座標（式(9)のＸ、Ｙ、
Ｚ）が既知の視標８と設計斜視画像Id（図３及び図６）
作成済みの施工対象面１との計測画像（図５のIw1、
Iw2）を複数の所定位置の計測用カメラ５で異方向から
撮影し、複数の計測画像（Iw1、Iw2）上の視標８の二次
元画像座標の組（図５のXa、Ya；Xb、Yb）を検出し、検
出した二次元画像座標の組と前記既知の三次元座標とか
ら任意点の前記複数の計測画像上の二次元座標の組と当
該任意点の三次元座標との対応関係（式(11)のＱ-1）を
算出し、前記所定位置からの計測画像（Iw1、Iw2）にお
ける前記施工対象面１上の代表点（図５のＭ1、Ｍ2；Ｎ
1、Ｎ2；‥‥）の二次元画像座標の組（XM1、YM1；
XM2、YM2；‥‥）を検出し、検出した代表点の二次元画
像座標の組から前記対応関係により前記代表点の三次元
座標（XM、YM、ZM；‥‥）を求め、設計斜視画像Idの視
点と同一視点から見た施工対象面１の斜視画像を前記求
めた三次元座標の代表点が含まれる計測画像から作成し
て操作画像Iw（図３及び図６）とし、施工対象面１の操
作画像Iwと設計斜視画像Idとを重ね合わせ重畳画像Is
（図３及び図６）として表示することにより施工対象面
１の形状と設計形状との差を確認可能とする。
【０００７】より具体的には、本発明の遠隔施工の作業
支援画像システムを、１以上の可動視標８と、設計斜視
画像Id作成済みの施工対象面１及び視標８の計測画像(I
w1、Iw2)を所定位置で異方向から撮影する計測用カメラ
５と、視標８の対地三次元の座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を計測
する衛星測量装置22と、計測画像及び座標を送信する送
信装置６とを有する重機２；送信装置６から受信する受
信装置10と、操作用ディスプレイ14と、計測画像(Iw1、
Iw2)表示用の計測用ディスプレイ15とを有する重機２の
遠隔操作用制御室３；計測用ディスプレイ15上の異方向
からの複数の計測画像(Iw1、Iw2)における特定視標８の
二次元座標の組（Xa、Ya；Xb、Yb）と当該特定視標８の
三次元座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）とから任意点の前記二次元座
標の組と当該任意点の三次元座標との対応関係（式(11)
のＱ-1）を算出する算出手段16；複数の計測画像(Iw1、
Iw2)における対象面１上の複数の代表点（Ｍ、Ｎ、‥
‥）の各々の二次元画像座標の組（XM1、YM1；XM2、
YM2；‥‥）から前記対応関係（Ｑ-1）により当該各々
の代表点の三次元座標（XM、YM、ZM；‥‥）を求め且つ
設計斜視画像Idの視点と同一視点から見た施工対象面１
の斜視画像を前記求めた三次元座標の代表点が含まれる
計測画像から作成して操作画像Iw（図３及び図６）とす
る操作画像作成手段18；並びに設計斜視画像Idと操作画
像Iwとを重ね合わせ重畳画像Isとして操作用ディスプレ
イ14上に表示する重畳手段20によって構成し、前記施工
対象面の形状と設計形状との差を確認可能とする。
支援画像システムを、１以上の可動視標８と、設計斜視
画像Id作成済みの施工対象面１及び視標８の計測画像(I
w1、Iw2)を所定位置で異方向から撮影する計測用カメラ
５と、視標８の対地三次元の座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を計測
する衛星測量装置22と、計測画像及び座標を送信する送
信装置６とを有する重機２；送信装置６から受信する受
信装置10と、操作用ディスプレイ14と、計測画像(Iw1、
Iw2)表示用の計測用ディスプレイ15とを有する重機２の
遠隔操作用制御室３；計測用ディスプレイ15上の異方向
からの複数の計測画像(Iw1、Iw2)における特定視標８の
二次元座標の組（Xa、Ya；Xb、Yb）と当該特定視標８の
三次元座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）とから任意点の前記二次元座
標の組と当該任意点の三次元座標との対応関係（式(11)
のＱ-1）を算出する算出手段16；複数の計測画像(Iw1、
Iw2)における対象面１上の複数の代表点（Ｍ、Ｎ、‥
‥）の各々の二次元画像座標の組（XM1、YM1；XM2、
YM2；‥‥）から前記対応関係（Ｑ-1）により当該各々
の代表点の三次元座標（XM、YM、ZM；‥‥）を求め且つ
設計斜視画像Idの視点と同一視点から見た施工対象面１
の斜視画像を前記求めた三次元座標の代表点が含まれる
計測画像から作成して操作画像Iw（図３及び図６）とす
る操作画像作成手段18；並びに設計斜視画像Idと操作画
像Iwとを重ね合わせ重畳画像Isとして操作用ディスプレ
イ14上に表示する重畳手段20によって構成し、前記施工
対象面の形状と設計形状との差を確認可能とする。
【０００８】
【作用】図２に示す宅地造成の土工事における区画 No.
12の完成法面Ｍ0Ｎ0Ｒ0Ｓ0を遠隔操作で施工する場合に
ついて説明する。この場合、点Ｍ0、Ｎ0、Ｒ0、Ｓ0はこ
の完成法面上に想定した代表点である。各代表点の三次
元座標は、設計図から基準点30に対する相対座標として
表わすことができる。好ましくは、この三次元座標の含
まれる完成法面座標を記憶装置17（図１）に記憶する。
図１及び図３の施工対象面１は完成前のこの法面の作業
中の形状を示す。
12の完成法面Ｍ0Ｎ0Ｒ0Ｓ0を遠隔操作で施工する場合に
ついて説明する。この場合、点Ｍ0、Ｎ0、Ｒ0、Ｓ0はこ
の完成法面上に想定した代表点である。各代表点の三次
元座標は、設計図から基準点30に対する相対座標として
表わすことができる。好ましくは、この三次元座標の含
まれる完成法面座標を記憶装置17（図１）に記憶する。
図１及び図３の施工対象面１は完成前のこの法面の作業
中の形状を示す。
【０００９】また、代表点Ｍ0、Ｎ0、Ｒ0、Ｓ0の三次元
座標は地球の経度、緯度、海面からの標高の様な地球座
標として表わすことも可能であり、それらの地球座標を
記憶装置17に記憶してもよい。さらに、記憶装置17を適
当なＣＡＤ装置その他の設計画像製作装置19（図１）の
部品とし、代表点Ｍ0、Ｎ0、Ｒ0、Ｓ0の三次元座標をそ
のＣＡＤ装置等で用いる座標系のものとして装置19内に
記憶してもよい。
座標は地球の経度、緯度、海面からの標高の様な地球座
標として表わすことも可能であり、それらの地球座標を
記憶装置17に記憶してもよい。さらに、記憶装置17を適
当なＣＡＤ装置その他の設計画像製作装置19（図１）の
部品とし、代表点Ｍ0、Ｎ0、Ｒ0、Ｓ0の三次元座標をそ
のＣＡＤ装置等で用いる座標系のものとして装置19内に
記憶してもよい。
【００１０】本発明の画像システムでは、土工事に使う
パワーショベル等の工事用重機２に次の機器を装備す
る。 操作用カメラ４：施工対象面１を撮影する。遠隔施工の
操作員はこのカメラの出力画像を監視しながら操作す
る。 計測用カメラ５：施工対象面１及び視標８の計測画像を
撮影する。 アンテナ装置７（図３及び図４参照）：衛星測量装置22
のアンテナ、画像送信機６のアンテナ、位置情報送信装
置24のアンテナ等を含む。 画像送信機６：操作用及び計測用カメラの画像を制御室
へ送信する。 視標８：ステレオ画像計測の係数算出に使う。好ましく
は視標位置制御装置９（図３及び図４参照）を有する。
パワーショベル等の工事用重機２に次の機器を装備す
る。 操作用カメラ４：施工対象面１を撮影する。遠隔施工の
操作員はこのカメラの出力画像を監視しながら操作す
る。 計測用カメラ５：施工対象面１及び視標８の計測画像を
撮影する。 アンテナ装置７（図３及び図４参照）：衛星測量装置22
のアンテナ、画像送信機６のアンテナ、位置情報送信装
置24のアンテナ等を含む。 画像送信機６：操作用及び計測用カメラの画像を制御室
へ送信する。 視標８：ステレオ画像計測の係数算出に使う。好ましく
は視標位置制御装置９（図３及び図４参照）を有する。
【００１１】本発明は、作業中の対象面１の操作画像Iw
を作成するため、まず計測用カメラ５からの計測画像を
利用する所謂パッシブ画像計測法により対象面１上の代
表点Ｍ、Ｎ、Ｒ、Ｓ等の座標を計測する。その後、例え
ばそれらの代表点を結ぶ線によって定まる平面又は曲面
を求め、それらの平面又は曲面を設計画像Idの視点とと
同一の視点から見た斜視図として作図する。必要に応
じ、操作用カメラ４による施工対象面１の画像を、前記
代表点の座標を考慮しながら設計画像Idの視点とと同一
の視点から見た斜視図に加工することもできる。
を作成するため、まず計測用カメラ５からの計測画像を
利用する所謂パッシブ画像計測法により対象面１上の代
表点Ｍ、Ｎ、Ｒ、Ｓ等の座標を計測する。その後、例え
ばそれらの代表点を結ぶ線によって定まる平面又は曲面
を求め、それらの平面又は曲面を設計画像Idの視点とと
同一の視点から見た斜視図として作図する。必要に応
じ、操作用カメラ４による施工対象面１の画像を、前記
代表点の座標を考慮しながら設計画像Idの視点とと同一
の視点から見た斜視図に加工することもできる。
【００１２】パッシブ画像計測法にはステレオ画像計測
法、３眼視画像計測法、多眼視画像計測法等があるが、
ここでは式(1)〜(11)により２台の計測用カメラ５と２
台の計測用ディスプレイ15を用いたステレオ画像計測法
の原理を簡単に説明する。
法、３眼視画像計測法、多眼視画像計測法等があるが、
ここでは式(1)〜(11)により２台の計測用カメラ５と２
台の計測用ディスプレイ15を用いたステレオ画像計測法
の原理を簡単に説明する。
【００１３】ある時点における対象面１に対する一方の
計測用カメラ５による計測画像が図５のIw1であって一
方の計測用ディスプレイ15上に表示され、同時点におけ
る同一対象面１に対する他方の計測用カメラ５による異
方向からの計測画像が図５のIw2であって他方の計測用
ディスプレイ15上に表示されるものとする。特定視標８
の三次元座標を（Ｘ、Ｙ、Ｚ）とし、一方の計測用ディ
スプレイ15の計測画像Iw1中のその視標８の画像81の座
標が（Xa、Ya）であるとし、他方の計測用ディスプレイ
15上の計測画像Iw2中のその視標８の画像82の座標が（X
b、Yb）であるとすれば、次の関係式(1)〜(11)が成立す
る。
計測用カメラ５による計測画像が図５のIw1であって一
方の計測用ディスプレイ15上に表示され、同時点におけ
る同一対象面１に対する他方の計測用カメラ５による異
方向からの計測画像が図５のIw2であって他方の計測用
ディスプレイ15上に表示されるものとする。特定視標８
の三次元座標を（Ｘ、Ｙ、Ｚ）とし、一方の計測用ディ
スプレイ15の計測画像Iw1中のその視標８の画像81の座
標が（Xa、Ya）であるとし、他方の計測用ディスプレイ
15上の計測画像Iw2中のその視標８の画像82の座標が（X
b、Yb）であるとすれば、次の関係式(1)〜(11)が成立す
る。
【００１４】
【数１】
【００１５】式(11)は、任意点の三次元座標（Ｘ、Ｙ、
Ｚ）が、その任意点を異方向から見た２つの計測画像I
w1及びIw2上の二次元座標（Xa、Ya）と（Xb、Yb）から
求められることを示す。式(1)、(2)及び(9)の比較から
認められるように任意点の三次元座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）と
計測画像上の二次元座標（Xa、Ya）及び（Xb、Yb）との
対応関係は、式(1)の12個の定数A11〜A34からなるマト
リクスＡ及び式(2)の12個の定数B11〜B34からなるマト
リクスＢによって定まる。
Ｚ）が、その任意点を異方向から見た２つの計測画像I
w1及びIw2上の二次元座標（Xa、Ya）と（Xb、Yb）から
求められることを示す。式(1)、(2)及び(9)の比較から
認められるように任意点の三次元座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）と
計測画像上の二次元座標（Xa、Ya）及び（Xb、Yb）との
対応関係は、式(1)の12個の定数A11〜A34からなるマト
リクスＡ及び式(2)の12個の定数B11〜B34からなるマト
リクスＢによって定まる。
【００１６】式(1)の視察によれば、同一平面上にはな
く且つ三次元座標が既知である６点に対する上記二次元
画像座標（Xa、Ya）及び（Xb、Yb）が測定できれば、マ
トリクスＡの12個の定数A11〜A34が算定できる。三次元
座標及び画像座標が既知の点の数が６を超えて７以上で
あれば、定数A11〜A34の値を一層精度良く定めることが
できる。本願発明における視標８は、この定数A11〜A34
等を算出するためのものである。
く且つ三次元座標が既知である６点に対する上記二次元
画像座標（Xa、Ya）及び（Xb、Yb）が測定できれば、マ
トリクスＡの12個の定数A11〜A34が算定できる。三次元
座標及び画像座標が既知の点の数が６を超えて７以上で
あれば、定数A11〜A34の値を一層精度良く定めることが
できる。本願発明における視標８は、この定数A11〜A34
等を算出するためのものである。
【００１７】重機２自体の三次元座標を衛星測量装置22
で計測すれば、視標８の三次元座標が定まる。重機２に
対する視標８の相対位置が、図３及び図４の実施例では
以下に説明する視標８の移動の前後を通じて追跡されて
いるからである。計測用カメラ５で視標８を異方向から
撮影すれば、視標８の二次元画像座標を計測用ディスプ
レイ15上で求めることができる。同一平面上にない既知
位置の視標８を６個以上設けるか又は１個の視標８を同
一平面上にない既知の６位置以上の位置へ移動してそれ
らの二次元画像座標（Xa、Ya）を計測用ディスプレイ15
上で計測すれば、定数A11〜A34を式(1)により算出でき
る。図１の算出手段16はこの算出を行う。同様の操作に
より定数B11〜B34をも式(2)により算出することができ
る。
で計測すれば、視標８の三次元座標が定まる。重機２に
対する視標８の相対位置が、図３及び図４の実施例では
以下に説明する視標８の移動の前後を通じて追跡されて
いるからである。計測用カメラ５で視標８を異方向から
撮影すれば、視標８の二次元画像座標を計測用ディスプ
レイ15上で求めることができる。同一平面上にない既知
位置の視標８を６個以上設けるか又は１個の視標８を同
一平面上にない既知の６位置以上の位置へ移動してそれ
らの二次元画像座標（Xa、Ya）を計測用ディスプレイ15
上で計測すれば、定数A11〜A34を式(1)により算出でき
る。図１の算出手段16はこの算出を行う。同様の操作に
より定数B11〜B34をも式(2)により算出することができ
る。
【００１８】定数A11〜A34及び定数B11〜B34が一旦算出
されると、任意の点について異方向から撮影した画像の
二次元画像座標（Xa、Ya）及び（Xb、Yb）を計測用ディ
スプレイ15上で測定すれば、式(11)の項Ｆ及び逆マトリ
クスＱ-1を算出できるので、Ｖ＝Ｑ-1Ｆの関係によりそ
の点の三次元座標Ｖ（Ｘ、Ｙ、Ｚ）が計算できる。図１
の算出手段16はこの計算をも行う。
されると、任意の点について異方向から撮影した画像の
二次元画像座標（Xa、Ya）及び（Xb、Yb）を計測用ディ
スプレイ15上で測定すれば、式(11)の項Ｆ及び逆マトリ
クスＱ-1を算出できるので、Ｖ＝Ｑ-1Ｆの関係によりそ
の点の三次元座標Ｖ（Ｘ、Ｙ、Ｚ）が計算できる。図１
の算出手段16はこの計算をも行う。
【００１９】図５及び図６により代表点Ｍ、Ｎ、Ｒ、
Ｓ、Ｕ及びＶを含む操作画像Iwの作成を説明する。図５
において、対象面１に対する異方向からの計測画像Iw1
及びIw2上に代表点M1、N1、R1、S1、U1、V1及びM2、
N2、R2、S2、U2、V2がある。それらの代表点から二次元
画像座標（XM1、YM1）、（XN1、YN1）、（XR1、YR1）、
（XS 1、YS1）、（XU1、YU1）、（XV1、YV1）及び
（XM2、YM2）、（XN2、YN2）、（XR 2、YR2）、（XS2、Y
S2）、（XU2、YU2）、（XV2、YV2）を求める。これらの
二次元画像座標から、式(11)により各代表点の三次元座
標（XM、YM、ZM）、（XN、YN、ZN）、（XR、YR、ZR）、
（XS、YS、ZS）、（XU、YU、ZU）、（XV、YV、ZV）が定
まる。
Ｓ、Ｕ及びＶを含む操作画像Iwの作成を説明する。図５
において、対象面１に対する異方向からの計測画像Iw1
及びIw2上に代表点M1、N1、R1、S1、U1、V1及びM2、
N2、R2、S2、U2、V2がある。それらの代表点から二次元
画像座標（XM1、YM1）、（XN1、YN1）、（XR1、YR1）、
（XS 1、YS1）、（XU1、YU1）、（XV1、YV1）及び
（XM2、YM2）、（XN2、YN2）、（XR 2、YR2）、（XS2、Y
S2）、（XU2、YU2）、（XV2、YV2）を求める。これらの
二次元画像座標から、式(11)により各代表点の三次元座
標（XM、YM、ZM）、（XN、YN、ZN）、（XR、YR、ZR）、
（XS、YS、ZS）、（XU、YU、ZU）、（XV、YV、ZV）が定
まる。
【００２０】複数の代表点Ｍ、Ｎ等の三次元座標が定ま
れば、図１の操作画像作成装置18により設計画像Idの視
点と同一の視点から見た対象面１の操作画像Iwが作成で
きる。操作画像Iwは、最も簡単にはそれらの代表点Ｍ、
Ｎ等の三次元座標及びそれらの代表点が曲がり角である
等の属性を考慮に入れた平面又は曲面の組合わせた構造
を、設計画像Idの視点と同一視点からの斜視図にしたも
のである。
れば、図１の操作画像作成装置18により設計画像Idの視
点と同一の視点から見た対象面１の操作画像Iwが作成で
きる。操作画像Iwは、最も簡単にはそれらの代表点Ｍ、
Ｎ等の三次元座標及びそれらの代表点が曲がり角である
等の属性を考慮に入れた平面又は曲面の組合わせた構造
を、設計画像Idの視点と同一視点からの斜視図にしたも
のである。
【００２１】図６の操作画像Iwは、以上の手法により計
測画像Iw1及びIw2から作成した斜視図の一例を示す。操
作画像作成装置18の入力として操作用カメラ４の出力画
像を使うこともできる。その場合は、各種調整即ち設計
画像Idの視点と同一の視点から見た画像に変える調整、
設計画像Idと同一の縮尺に揃える調整、前記三次元座標
にある代表点Ｍ、Ｎ等を合理的位置に表示する調整等が
必要である。
測画像Iw1及びIw2から作成した斜視図の一例を示す。操
作画像作成装置18の入力として操作用カメラ４の出力画
像を使うこともできる。その場合は、各種調整即ち設計
画像Idの視点と同一の視点から見た画像に変える調整、
設計画像Idと同一の縮尺に揃える調整、前記三次元座標
にある代表点Ｍ、Ｎ等を合理的位置に表示する調整等が
必要である。
【００２２】上記操作画像Iwと重畳表示すべき設計画像
Idは、例えば対象面１を重機２で加工するに先立ち、Ｃ
ＡＤ装置等の設計画像作成装置19により図６の設計画像
Idのような設計図として作成され、記憶装置17に蓄積さ
れる。又は対象面１の設計図を手書き若しくは製図機械
によって作成し、その結果を記憶装置17に記憶しておい
てもよい。
Idは、例えば対象面１を重機２で加工するに先立ち、Ｃ
ＡＤ装置等の設計画像作成装置19により図６の設計画像
Idのような設計図として作成され、記憶装置17に蓄積さ
れる。又は対象面１の設計図を手書き若しくは製図機械
によって作成し、その結果を記憶装置17に記憶しておい
てもよい。
【００２３】対象面１の施工中に任意の段階で、設計画
像作成装置19又は記憶装置17から設計画像Idを図１の操
作用ディスプレイ14に読出し、重畳手段20により操作画
像Iwを設計画像Idに重ね合わせ、図６の重畳画像Isのよ
うに表示する。この重畳表示により、任意時点における
対象面１の形状と設計形状との比較、即ち施工途中にお
ける現状形状と設計形状との差の確認を可能にする支援
が実現される。遠隔施工においても、丁張による比較と
同様な設計形状との比較が可能になり、仕上り品質を向
上させることができる。
像作成装置19又は記憶装置17から設計画像Idを図１の操
作用ディスプレイ14に読出し、重畳手段20により操作画
像Iwを設計画像Idに重ね合わせ、図６の重畳画像Isのよ
うに表示する。この重畳表示により、任意時点における
対象面１の形状と設計形状との比較、即ち施工途中にお
ける現状形状と設計形状との差の確認を可能にする支援
が実現される。遠隔施工においても、丁張による比較と
同様な設計形状との比較が可能になり、仕上り品質を向
上させることができる。
【００２４】よって、本発明の目的である「作業対象の
設計形状と現状との差を確認できる遠隔施工支援用の画
像システム」の提供が達成される。
設計形状と現状との差を確認できる遠隔施工支援用の画
像システム」の提供が達成される。
【００２５】
【実施例】図３(Ａ)は、本発明の遠隔施工の作業支援画
像システムをパワーショベルである重機２に実施した例
を示すが、本発明のシステムの適用対象はパワーショベ
ルに限定されない。図３(Ｂ)は、この実施例における作
業画像Iw、設計画像Id及びそれらを重ね合わせた重畳画
像Isの一例を示す。図３(Ａ)では、視標８を図４のよう
に視標杆8aに取付け、重機２上の基準点、例えば重機２
に固定の計測用カメラ５に対する視標８の相対位置を視
標位置制御装置９によって変えられようにしている。
像システムをパワーショベルである重機２に実施した例
を示すが、本発明のシステムの適用対象はパワーショベ
ルに限定されない。図３(Ｂ)は、この実施例における作
業画像Iw、設計画像Id及びそれらを重ね合わせた重畳画
像Isの一例を示す。図３(Ａ)では、視標８を図４のよう
に視標杆8aに取付け、重機２上の基準点、例えば重機２
に固定の計測用カメラ５に対する視標８の相対位置を視
標位置制御装置９によって変えられようにしている。
【００２６】即ち、図４(Ｂ)及び図４(Ｃ)に示すように
視標位置制御装置９は、重機２に一体的に固定された支
持テーブル9t、そのテーブル9tの上で摺動可能な前後移
動板9aと左右移動板9bと上下移動素子9cとを有する３方
向位置決めユニット、及び上下移動素子9cに固定の支持
アーム9dからなり、視標杆8aは支持アーム9dの先端に固
定される。前記位置決めユニットの動作を適当なモニタ
ー（図示せず）で監視することにより、重機２に対する
視標杆8aの相対位置、従って視標杆8aに固定された視標
８の相対位置を監視することができる。図４(Ｄ)の視標
杆8aは、間隔S1、S2、・・・を隔てた所定位置にｎ個の
視標８を有し、好ましくは、それらの視標８を同一平面
上にない所定位置に保持する。
視標位置制御装置９は、重機２に一体的に固定された支
持テーブル9t、そのテーブル9tの上で摺動可能な前後移
動板9aと左右移動板9bと上下移動素子9cとを有する３方
向位置決めユニット、及び上下移動素子9cに固定の支持
アーム9dからなり、視標杆8aは支持アーム9dの先端に固
定される。前記位置決めユニットの動作を適当なモニタ
ー（図示せず）で監視することにより、重機２に対する
視標杆8aの相対位置、従って視標杆8aに固定された視標
８の相対位置を監視することができる。図４(Ｄ)の視標
杆8aは、間隔S1、S2、・・・を隔てた所定位置にｎ個の
視標８を有し、好ましくは、それらの視標８を同一平面
上にない所定位置に保持する。
【００２７】
【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明の遠隔
施工の作業支援画像システムは、施工対象面の現在の形
状が表わされた作業画像を設計画像に重畳させて表示す
るので、次の顕著な効果を奏する。
施工の作業支援画像システムは、施工対象面の現在の形
状が表わされた作業画像を設計画像に重畳させて表示す
るので、次の顕著な効果を奏する。
【００２８】（イ）遠隔施工においても作業対象面の現
在の形状と設計された目標形状との差を確認しながら作
業を進められるので、完成形状の品質を向上させること
ができる。 （ロ）設計された目標形状として、従来の機械設計製図
システムのデータベース等を利用できるので、作業支援
のための格別の設計情報を必要としない。 （ハ）設計にＣＡＤ装置を使用する場合には、ＣＡＤソ
フトウェアの簡単な修正により代表点座標に応じて操作
画像を作図することができる。
在の形状と設計された目標形状との差を確認しながら作
業を進められるので、完成形状の品質を向上させること
ができる。 （ロ）設計された目標形状として、従来の機械設計製図
システムのデータベース等を利用できるので、作業支援
のための格別の設計情報を必要としない。 （ハ）設計にＣＡＤ装置を使用する場合には、ＣＡＤソ
フトウェアの簡単な修正により代表点座標に応じて操作
画像を作図することができる。
【図１】は、本発明の構成を示すブロック図である。
【図２】は、整地工事の平面図の一例である。
【図３】は、本発明の一実施例の模式図である。
【図４】は、視標杆の説明図である。
【図５】は、代表点の説明図である。
【図６】は、重畳図を作成する過程の説明図である。
１ 対象面 ２ 重機
３ 制御室 ４ 操作用カメラ
５ 計測用カメラ ６ 画像送信機
７ アンテナ装置 ８ 視標
９ 視標位置制御装置 10 画像受信機
14 操作用ディスプレイ 15 計測用ディスプレイ
16 算定手段 17 記憶装置
18 操作画像作成手段 19 設計画像作成手段
20 重畳手段 22 衛星測量装置
24 位置情報送信装置 26 位置情報受信装置
30 基準点 Id 設計画像
Iw1、Iw2 計測画像 Iw 操作画像
Is 重畳画像。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 広瀬 素久
東京都調布市飛田給二丁目19番１号 鹿
島建設株式会社 技術研究所内
(56)参考文献 特開 平６−272282（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−164517（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−202916（ＪＰ，Ａ)
実開 昭62−181644（ＪＰ，Ｕ)
Claims (4)
- 【請求項１】１以上の可動視標と、設計斜視画像作成済
みの施工対象面及び前記視標の計測画像を所定位置で異
方向から撮影する計測用カメラと、前記視標の対地三次
元の座標を計測する衛星測量装置と、前記計測画像及び
座標を送信する送信装置とを有する遠隔施工用の重機； 前記送信装置から受信する受信装置と、操作用ディスプ
レイと、前記計測画像表示用の計測用ディスプレイとを
有する前記重機の遠隔操作用制御室； 前記計測用ディスプレイ上の異方向からの複数の計測画
像における特定の前記視標の二次元座標の組と当該特定
の前記視標の三次元座標とから任意点の前記二次元座標
の組と当該任意点の三次元座標との対応関係を算出する
算出手段； 前記複数の計測画像における前記対象面上の複数の代表
点の各々の二次元画像座標の組から前記対応関係により
当該各々の代表点の三次元座標を求め且つ前記設計斜視
画像の視点と同一視点から見た施工対象面の斜視画像を
前記求めた三次元座標の代表点が含まれる計測画像から
作成して操作画像とする操作画像作成手段；並びに前記
設計斜視画像と操作画像とを重畳して前記操作用ディス
プレイ上に表示する重畳手段を備え、前記施工対象面の
形状と設計形状との差を確認可能としてなる遠隔施工の
作業支援画像システム。 - 【請求項２】請求項１の画像システムにおいて、前記重
機に作業対象面撮影用の操作用カメラを設け、前記送信
装置により前記操作用カメラの出力画像を前記操作画像
作成手段へ送り、前記操作画像を前記複数代表点の三次
元座標及び操作カメラの出力画像に基づいて作成してな
る遠隔施工の作業支援画像システム。 - 【請求項３】請求項１又は２の画像システムにおいて、
前記重機上の異なる所定位置に２台の前記計測用カメラ
を設け、前記制御室に前記２台の計測用カメラの計測画
像をそれぞれ表示する２台の前記計測用ディスプレイを
設け、前記二次元座標の組と三次元座標との対応関係を
前記算出手段においてステレオ画像計測法により算出し
てなる遠隔施工の作業支援画像システム。 - 【請求項４】請求項１、２又は３の画像システムにおい
て、前記複数の視標を１本の可動視標杆に取付けてなる
遠隔施工の作業支援画像システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27543094A JP3364856B2 (ja) | 1994-11-09 | 1994-11-09 | 遠隔施工の作業支援画像システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27543094A JP3364856B2 (ja) | 1994-11-09 | 1994-11-09 | 遠隔施工の作業支援画像システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08134958A JPH08134958A (ja) | 1996-05-28 |
| JP3364856B2 true JP3364856B2 (ja) | 2003-01-08 |
Family
ID=17555414
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27543094A Expired - Fee Related JP3364856B2 (ja) | 1994-11-09 | 1994-11-09 | 遠隔施工の作業支援画像システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3364856B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6522312B2 (en) | 1997-09-01 | 2003-02-18 | Canon Kabushiki Kaisha | Apparatus for presenting mixed reality shared among operators |
| JP2002092044A (ja) * | 2000-09-19 | 2002-03-29 | Olympus Optical Co Ltd | 設備管理システム及び方法ならびに設備管理プログラムを記録した記録媒体 |
| JP4727068B2 (ja) | 2001-05-29 | 2011-07-20 | 株式会社トプコン | 施工監視システム、施工管理方法 |
| US6751540B2 (en) * | 2001-10-10 | 2004-06-15 | Caterpillar Inc | Method and apparatus for design placement for earthmoving applications |
| JP4233932B2 (ja) | 2003-06-19 | 2009-03-04 | 日立建機株式会社 | 作業機械の作業支援・管理システム |
| KR100758608B1 (ko) * | 2007-03-28 | 2007-09-13 | (주)아이엠기술단 | 건설장비 원격조종 시스템 및 방법 |
| US20150168136A1 (en) * | 2013-12-12 | 2015-06-18 | The Regents Of The University Of Michigan | Estimating three-dimensional position and orientation of articulated machine using one or more image-capturing devices and one or more markers |
| KR102087132B1 (ko) * | 2018-12-21 | 2020-04-20 | 엠텍비젼 주식회사 | 건설장비에서 서라운드 뷰를 이용한 작업 가이드 영상 표시 장치 및 방법 |
-
1994
- 1994-11-09 JP JP27543094A patent/JP3364856B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08134958A (ja) | 1996-05-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |