JP6688151B2 - Position specifying device, position specifying method, and position specifying program - Google Patents

Position specifying device, position specifying method, and position specifying program Download PDF

Info

Publication number
JP6688151B2
JP6688151B2 JP2016096967A JP2016096967A JP6688151B2 JP 6688151 B2 JP6688151 B2 JP 6688151B2 JP 2016096967 A JP2016096967 A JP 2016096967A JP 2016096967 A JP2016096967 A JP 2016096967A JP 6688151 B2 JP6688151 B2 JP 6688151B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
data
scan
dimensional
design data
dimensional model
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.)
Active
Application number
JP2016096967A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2017203742A (en
Inventor
古平 純一
純一 古平
福間 康文
康文 福間
紀子 齋藤
紀子 齋藤
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.)
Topcon Corp
Original Assignee
Topcon 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 Topcon Corp filed Critical Topcon Corp
Priority to JP2016096967A priority Critical patent/JP6688151B2/en
Publication of JP2017203742A publication Critical patent/JP2017203742A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6688151B2 publication Critical patent/JP6688151B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)

Description

本発明は、例えば建築作業における三次元測量装置の位置の特定に利用できる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used, for example, for specifying the position of a three-dimensional surveying device in construction work.

建築作業の現場では、作業が設計通り行われているか否かを確認する作業が必要である。この作業を効率化する方法として、レーザスキャナを用いる方法が公知である(例えば、特許文献1参照)。   At the construction site, it is necessary to confirm whether the work is being performed as designed. A method using a laser scanner is known as a method for improving the efficiency of this work (for example, refer to Patent Document 1).

特開2005−213972号公報JP, 2005-213972, A

レーザスキャナの設置は、その位置を正確に決めることが重要となる。しかしながら、位置決めの作業は煩雑であり、また簡単に行った場合は誤差が生じ易いという問題がある。このような背景において、本発明は、三次元情報を取得する測量装置の位置決めを効率良く行える技術の提供を目的とする。   When installing a laser scanner, it is important to accurately determine its position. However, there is a problem that the positioning work is complicated and an error is likely to occur when it is simply performed. Against this background, the present invention has an object to provide a technique capable of efficiently positioning a surveying device that acquires three-dimensional information.

請求項1に記載の発明は、三次元測量装置から施工対象物の三次元情報を取得する三次元情報取得部と、前記施工対象物の設計データに基づく第1の三次元モデルと前記三次元情報に基づく第2の三次元モデルとの対応関係を特定する対応関係特定部と、前記対応関係に基づき、前記施工対象物に対する前記三次元測量装置の位置を後方公会法により算出する算出部とを備えることを特徴とする位置特定装置である。   The invention according to claim 1 is a three-dimensional information acquisition unit that acquires three-dimensional information of a construction object from a three-dimensional surveying device, a first three-dimensional model based on design data of the construction object, and the three-dimensional object. A correspondence relationship specifying unit that specifies a correspondence relationship with the second three-dimensional model based on the information; and a calculation unit that calculates the position of the three-dimensional surveying device with respect to the construction object by the backward public method based on the correspondence relationship. A position specifying device comprising:

請求項2に記載の発明は、三次元測量装置から施工対象物の三次元情報を取得する三次元情報取得ステップと、前記施工対象物の設計データに基づく第1の三次元モデルと前記三次元情報に基づく第2の三次元モデルとの対応関係を特定する対応関係特定ステップと、前記対応関係に基づき、前記施工対象物に対する前記三次元測量装置の位置を後方公会法により算出する算出ステップとを備えることを特徴とする位置特定方法である。   The invention according to claim 2 is a three-dimensional information acquisition step of acquiring three-dimensional information of a construction object from a three-dimensional surveying device, a first three-dimensional model based on design data of the construction object, and the three-dimensional object. A correspondence relationship specifying step of specifying a correspondence relationship with the second three-dimensional model based on the information, and a calculation step of calculating the position of the three-dimensional surveying device with respect to the construction object by the backward public method based on the correspondence relationship. The position specifying method comprises:

請求項3に記載の発明は、コンピュータに読み取らせて実行させるプログラムであって、コンピュータに三次元測量装置から施工対象物の三次元情報を取得する三次元情報取得ステップと、前記施工対象物の設計データに基づく第1の三次元モデルと前記三次元情報に基づく第2の三次元モデルとの対応関係を特定する対応関係特定ステップと、前記対応関係に基づき、前記施工対象物に対する前記三次元測量装置の位置を後方公会法により算出する算出ステップとを実行させることを特徴とする位置特定用プログラムである。   The invention according to claim 3 is a program to be read by a computer and executed, wherein the computer acquires three-dimensional information of a construction object from a three-dimensional surveying device, and the construction object. Correspondence relationship specifying step of specifying a correspondence relationship between a first three-dimensional model based on design data and a second three-dimensional model based on the three-dimensional information, and the three-dimensional object for the construction object based on the correspondence relationship And a calculation step of calculating the position of the surveying instrument by the backward public method, which is a position specifying program.

本発明によれば、三次元情報を取得する測量装置の位置決めを効率良く行える。   According to the present invention, it is possible to efficiently position a surveying device that acquires three-dimensional information.

実施形態のブロック図である。It is a block diagram of an embodiment. 実施形態のブロック図である。It is a block diagram of an embodiment. 実施形態のブロック図である。It is a block diagram of an embodiment. 後方公会法の原理図である。It is a principle diagram of the backward public law. 実施形態における処理の手順を示すフローチャートである。6 is a flowchart showing a procedure of processing in the embodiment. 実施形態における処理の手順を示すフローチャートである。6 is a flowchart showing a procedure of processing in the embodiment. 実施形態における処理の手順を示すフローチャートである。6 is a flowchart showing a procedure of processing in the embodiment. 施工現場のイメージ図である。It is an image diagram of a construction site.

(ハードウェアの構成)
図1には、設計データ管理装置100が示されている。設計データ管理装置100は、設計データと施工管理データの管理を行う。設計データは、施工対象物(この場合は、建築物)の設計図のデータである。設計データでは、構造に関するデータ、使用する部材の材質、部材の固定の方法、工法等が関連付けされている。施工管理データは、施工の手順を記述したデータである。この例では、施工作業の進捗状況に合わせて設計データと施工管理データが更新される。この更新が行われることで、作業の進捗状況、設計変更、施工現場での作業内容の変更といった情報が最新のものに変更(修正)される。更新の頻度としては、日に一回(その日の作業終了後)、日に2回(例えば、午前の作業終了後と午後の作業終了後)、特定の期間毎、予め定めた工程の終了を区切りとしたタイミング等が挙げられる。
(Hardware configuration)
FIG. 1 shows a design data management device 100. The design data management device 100 manages design data and construction management data. The design data is data of a design drawing of a construction object (a building in this case). In the design data, data relating to the structure, the material of the member used, the method of fixing the member, the construction method, etc. are associated. The construction management data is data that describes the construction procedure. In this example, design data and construction management data are updated according to the progress of construction work. By performing this update, information such as the work progress status, design change, and work content change at the construction site is updated (corrected) to the latest information. The update frequency is once a day (after the end of the work of the day), twice a day (for example, after the end of the work in the morning and after the work in the afternoon), and the end of the predetermined process for each specific period. Examples include the timing of the break.

設計データ管理装置100は、記憶部101、通信部102、設計データと施工管理データの取得部103、スキャン処理設定部104、スキャンデータ取得部105、スキャンデータ処理部106、施工内容特定部107、設計変更判定部108および設計データと施工管理データの更新部109を有している。   The design data management device 100 includes a storage unit 101, a communication unit 102, a design data and construction management data acquisition unit 103, a scan processing setting unit 104, a scan data acquisition unit 105, a scan data processing unit 106, a construction content identification unit 107, It has a design change determination unit 108 and a design data and construction management data updating unit 109.

上述した各機能部は、ソフトウェア的に構成されていてもよいし、専用の演算回路によって構成されていてもよい。また、ソフトウェア的に構成された機能部と、専用の演算回路によって構成された機能部が混在していてもよい。例えば、図示する各機能部は、CPU(Central Processing Unit)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)などのPLD(Programmable Logic Device)などの電子回路により構成される。   Each functional unit described above may be configured by software or may be configured by a dedicated arithmetic circuit. Further, the functional unit configured by software and the functional unit configured by a dedicated arithmetic circuit may be mixed. For example, each functional unit illustrated is configured by an electronic circuit such as a CPU (Central Processing Unit), an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), and a PLD (Programmable Logic Device) such as an FPGA (Field Programmable Gate Array).

各機能部を専用のハードウェアで構成するのか、CPUにおけるプログラムの実行によりソフトウェア的に構成するのかは、要求される演算速度、コスト、消費電力等を勘案して決定される。例えば、特定の機能部をFPGAで構成すれば、処理速度の上では優位であるが高コストとなる。他方で、CPUでプログラムを実行することで特定の機能部を実現する構成は、ハードウェア資源を節約できるので、コスト的に優位となる。しかしながら、CPUで機能部を実現する場合、処理速度は、専用のハードウェアに比較して見劣りする。また、CPUで機能部を実現する場合、複雑な演算に対応できない場合もあり得る。なお、機能部を専用のハードウェアで構成することとソフトウェア的に構成することは、上述した違いはあるが、特定の機能を実現するという観点からは、等価である。   Whether each functional unit is configured by dedicated hardware or software by executing a program in the CPU is determined in consideration of the required calculation speed, cost, power consumption, and the like. For example, if the specific function unit is configured by the FPGA, it is advantageous in terms of processing speed but high in cost. On the other hand, the configuration in which a specific functional unit is realized by executing a program by the CPU can save hardware resources, and thus has a cost advantage. However, when the functional unit is realized by the CPU, the processing speed is inferior to that of dedicated hardware. Further, when the functional unit is realized by the CPU, it may not be possible to deal with complicated calculation. It should be noted that configuring the functional unit with dedicated hardware and configuring it with software are equivalent from the viewpoint of realizing a specific function, although there are differences as described above.

この例において、設計データ管理装置100は、ワークステーション等の大容量のデータを高速で処理できるコンピュータにより構成されている。勿論、処理能力に問題がなければ、市販のパーソナルコンピュータを用いて設計データ管理装置100を構成することもできる。また、設計データ管理装置100の機能を複数のコンピュータで分散して処理するシステムとする構成も可能である。   In this example, the design data management device 100 is composed of a computer such as a workstation that can process a large amount of data at high speed. Of course, if there is no problem in the processing capacity, the design data management device 100 can be configured using a commercially available personal computer. Further, a configuration in which the functions of the design data management device 100 are distributed and processed by a plurality of computers is also possible.

記憶部101は、設計データ管理装置100で扱うデータおよび設計データ管理装置100を動作させるためのプログラムを記憶する。記憶部101は、半導体メモリ、ハードディスク装置、その他公知のデータ記憶装置の一または複数で構成されている。データの記憶に外部の記憶容量を用いることもできる。   The storage unit 101 stores data handled by the design data management apparatus 100 and a program for operating the design data management apparatus 100. The storage unit 101 includes one or more of a semiconductor memory, a hard disk device, and other known data storage devices. An external storage capacity can be used for storing data.

通信部102は、他の機器との通信を行う。通信を行う他の機器としては、レーザスキャナやTS(トータルステーション)等の測量機器、タブレットやPC等の他のコンピュータ、スマートフォン等が挙げられる。本実施形態では、タブレットやスマートフォンを用いて設計データ管理装置100にアクセスし、設計データ管理装置100で管理される各種のデータの閲覧が可能である。また、作業者が携帯するタブレットやスマートフォンに設計データ管理装置100から各種の指示(例えば、特定の作業の指示)を行うことが可能である。通信部102は、インターネット回線、無線LAN、有線LAN、ブルートゥース(登録商標)等の公知の通信手段を用いて他の機器との間で通信を行う。   The communication unit 102 communicates with other devices. Examples of other devices that perform communication include surveying devices such as laser scanners and TSs (total stations), other computers such as tablets and PCs, and smartphones. In this embodiment, it is possible to access the design data management device 100 using a tablet or a smartphone and browse various data managed by the design data management device 100. Further, various instructions (for example, instructions for specific work) can be issued from the design data management device 100 to a tablet or a smartphone carried by an operator. The communication unit 102 communicates with other devices using known communication means such as an internet line, a wireless LAN, a wired LAN, and Bluetooth (registered trademark).

設計データと施工管理データの取得部103は、記憶部101に記憶されている更新の対象となる設計データと施工管理データを取得する。設計データと施工管理データを外部の記憶装置に記憶させ、そこから取得する形態も可能である。   The design data / construction management data acquisition unit 103 acquires design data and construction management data to be updated, which are stored in the storage unit 101. It is also possible to store the design data and the construction management data in an external storage device and obtain it from there.

スキャン処理設定部104は、レーザスキャナが行うレーザスキャンに必要な各種の設定を行う。図2にスキャン処理設定部104の詳細を示す。スキャン処理設定部104は、既知のデータに基づくスキャナ位置算出部141、スキャン範囲設定部142、スキャン光の条件設定部143を有している。   The scan processing setting unit 104 performs various settings necessary for laser scanning performed by the laser scanner. FIG. 2 shows details of the scan processing setting unit 104. The scan processing setting unit 104 includes a scanner position calculation unit 141 based on known data, a scan range setting unit 142, and a scan light condition setting unit 143.

既知のデータに基づくスキャナ位置算出部141は、設計データおよび施工管理データに基づいて、施工現場におけるレーザスキャナの設置位置を算出する。レーザスキャナの設置位置を決めることで、レーザスキャナによるスキャンの原点(視点)が決まる。レーザスキャナの設置位置(スキャンの視点)は、機械点とも呼ばれる。   The scanner position calculation unit 141 based on known data calculates the installation position of the laser scanner on the construction site based on the design data and the construction management data. By determining the installation position of the laser scanner, the origin (viewpoint) of scanning by the laser scanner is determined. The installation position (scanning viewpoint) of the laser scanner is also called a machine point.

既知のデータに基づくスキャナ位置算出部141は、以下の処理を行う。ここでは、1日の作業の終了時にレーザスキャンを行い、その日に作業が行われた箇所の三次元データを取得する場合の処理について説明する。まず、その時点で最新の設計データと施工管理データを用意する。施工管理データからその日に作業が予定されていた部分(例えば、特定の壁面等)が判明する。次に、その日に作業が予定されていた部分をその時点で最新の設計図面上で特定する。この特定された部分がスキャン対象となる。次に、特定されたスキャン対象を最大限スキャンできる(最もオクル―ジョンが発生しない)視点を求める。   The scanner position calculation unit 141 based on known data performs the following processing. Here, a process will be described in which a laser scan is performed at the end of the work on one day and three-dimensional data of a portion where the work is performed on the day is acquired. First, prepare the latest design data and construction management data at that time. From the construction management data, the part (for example, a specific wall surface) scheduled to be worked on that day is identified. Next, the portion where the work was scheduled for the day is specified on the latest design drawing at that time. This specified portion is the scan target. Next, a viewpoint that can scan the specified scan target as much as possible (least occlusion occurs) is obtained.

この視点を求める処理では、(1)視点の仮設定→(2)スキャン対象におけるオクル―ジョンの面積の算出の処理を繰り返し、スキャン対象におけるオクル―ジョンの面積が最小となる視点の位置を求める。また、オクル―ジョンの発生が防止できない場合は、2つ目の視点を導入し、上記(1)→(2)の処理を繰り返し行って第2の視点を算出する。第2の視点を導入してもオクル―ジョンが解消できない場合、更に第3の視点の導入を行い、上記(1)→(2)の処理を繰り返し行って第3の視点を算出する。勿論、第4以上の視点を導入することも可能である。ただし、後の演算の負担を低減する観点から視点の数が少ない方が好ましい。視点を確定したら、その点を機械点(レーザスキャナの設置位置)とする。この処理が既知のデータに基づくスキャナ位置算出部141において行われる。   In the process of obtaining this viewpoint, the process of (1) provisional setting of the viewpoint → (2) calculation of the area of the occlusion in the scan target is repeated to find the position of the viewpoint at which the area of the occlusion in the scan target is minimum. . If the occurrence of occlusion cannot be prevented, the second viewpoint is introduced, and the second viewpoint is calculated by repeatedly performing the above processes (1) → (2). If the occlusion cannot be resolved even if the second viewpoint is introduced, the third viewpoint is further introduced, and the processes (1) to (2) are repeated to calculate the third viewpoint. Of course, it is possible to introduce the fourth or more viewpoints. However, it is preferable that the number of viewpoints is small from the viewpoint of reducing the load of subsequent calculations. After the viewpoint is determined, that point is set as a machine point (laser scanner installation position). This processing is performed in the scanner position calculation unit 141 based on known data.

例えば、一日の作業の終了後に上記の処理を行うことで、日々作業の進捗状況に応じた機械点の更新が行われる。また、作業が進むにつれて最適な機械点の位置が変化する場合がある。例えば、床の施工の前後でレーザスキャナの設置可能な位置が変わる。この場合、上記の処理により、機械点の算出をやり直すことで、機械点の更新が行われる。機械点の情報は、通信部102からレーザスキャナやレーザスキャナを操作する作業者の端末(例えば、当該作業者が携帯するタブレット)に送信される。これは、後述するスキャン範囲の設定に係る情報やスキャン条件の設定に係る情報も同じである。   For example, by performing the above processing after the end of the work of one day, the machine point is updated every day according to the progress status of the work. In addition, the position of the optimum machine point may change as the work progresses. For example, the installable position of the laser scanner changes before and after floor construction. In this case, the machine point is updated by re-calculating the machine point by the above processing. The information on the machine point is transmitted from the communication unit 102 to a laser scanner or a terminal of a worker who operates the laser scanner (for example, a tablet carried by the worker). This is the same for the information relating to the setting of the scan range and the information relating to the setting of the scanning conditions described later.

スキャン範囲設定部142は、設計データおよび施工管理データに基づき、レーザスキャンを行う範囲を設定する。レーザスキャンは、施工作業の進捗に従って所定のタイミングで行われる(例えば、毎日の作業の終了時)。この際、レーザスキャンが必要なのは、その日の作業が行われた部分である。なぜなら、既に施工され、その日に作業が行われなかった部分は、前日までのレーザスキャンによって点群データが取得されているからである。そして、その日に作業が行われた部分は、施工管理データに記述されており、設計データと施工管理データとを突き合わせることで特定できる。   The scan range setting unit 142 sets a range for laser scanning based on the design data and the construction management data. Laser scanning is performed at a predetermined timing according to the progress of construction work (for example, at the end of daily work). At this time, the laser scan is necessary for the part where the work of the day is performed. This is because the point cloud data has been acquired by the laser scan up to the previous day for the part that has already been constructed and the work has not been performed on that day. Then, the portion where the work is performed on that day is described in the construction management data, and can be specified by comparing the design data and the construction management data.

この特定された部分がその日にレーザスキャンが必要な部分である。この特定された部分と、前述した「既知のデータに基づくスキャナ位置算出部141」が算出した機械点とに基づきスキャン範囲の設定が行われる。具体的には、機械点(スキャンを行う視点)から見たその日に施工された部分(作業が行われた部分)の範囲がスキャン範囲として設定される。勿論、スキャン範囲は余裕をもって設定される。スキャン範囲を設定することで、無駄なスキャンが行われることが防止され、レーザスキャンに伴う作業時間の短縮および無駄な点群データを扱うことによる演算時間の増大や誤差の増大が抑えられる。   This identified portion is the portion that requires laser scanning on that day. The scan range is set based on the identified portion and the mechanical point calculated by the "scanner position calculation unit 141 based on known data" described above. Specifically, the range of the portion (the portion where the work is performed) constructed on the day viewed from the machine point (the viewpoint of performing the scan) is set as the scan range. Of course, the scan range is set with a margin. By setting the scan range, it is possible to prevent useless scanning, shorten the working time associated with laser scanning, and suppress the increase in calculation time and error due to useless point cloud data.

スキャン光の条件設定部143は、設計データおよび施工管理データに基づき、レーザスキャンを行う条件を設定する。レーザスキャンを行う条件というのは、スキャン光の強度、波長、スキャン密度の一または複数の設定値である。設計データおよび施工管理データには、スキャン対象(レーザ光が照射される対象)の材質や色に関する情報が記述されている。光の反射特性は、反射材の材出、色、表面の状態に影響を受ける。反射光の強度が弱いと点群データに欠落が生じるので、確実に反射光が得られるようにする必要がある。スキャン光設定部143は、スキャン対象の材質、色、表面の状態(例えば、エンボス面等)に応じて、閾値以上の反射光が得られるようにスキャン光の強度、波長、スキャン密度の一または複数の値を調整する。   The scanning light condition setting unit 143 sets a condition for performing laser scanning based on the design data and the construction management data. The condition for performing laser scanning is one or more set values of the intensity of scanning light, wavelength, and scanning density. The design data and the construction management data describe information about the material and color of the scan target (the target to which the laser beam is applied). The light reflection characteristics are affected by the material output, color, and surface condition of the reflective material. If the intensity of the reflected light is weak, the point cloud data will be missing, so it is necessary to ensure that the reflected light is obtained. The scan light setting unit 143 sets one of the intensity, wavelength, and scan density of the scan light according to the material, color, and surface state (for example, embossed surface) of the scan target so as to obtain reflected light equal to or more than a threshold value. Adjust multiple values.

また、測定光の波長を可変できる形態のレーザスキャナを用いる場合に、スキャン光の反射光の強度を検出し、検出強度が閾値以上(あるいは最大)となる波長を選択する形態も可能である。例えば、スキャン光の波長を可変できるレーザスキャナを用い、第1の波長での1回目のスキャン、第2の波長での2回目のスキャン(勿論、3回目以降も可能)を行い、反射強度の高い方のデータを採用する方法、あるいは複数のスキャンデータを合成する方法が挙げられる。また、波長を変えて一点に複数回の測定光の照射を行い、反射強度の高いデータを採用する方法、あるいは複数の反射光のデータを合成したものを採用する方法が挙げられる。また、予め複数の波長に設定してのプリスキャンを行って予備データを取得し、この予備データに基づいて本スキャンにおける波長を選択する形態も可能である。また、使用するスキャン光の反射特性が良くない材質の場合に、スキャン光の照射強度を高くする設定が挙げられる。また、スキャン対象が面である場合にスキャン密度を相対的に小さくし、スキャン対象が梁や柱といったエッジ部分を含む場合にスキャン密度を相対的に大きくする設定が挙げられる。   When using a laser scanner in which the wavelength of the measurement light can be changed, it is possible to detect the intensity of the reflected light of the scan light and select the wavelength at which the detected intensity is equal to or higher than the threshold (or maximum). For example, by using a laser scanner that can change the wavelength of the scanning light, a first scan at the first wavelength and a second scan at the second wavelength (of course, the third and subsequent scans are also possible) are performed. A method of using the higher data or a method of synthesizing a plurality of scan data may be used. Further, there is a method of irradiating the measurement light with a plurality of times at different wavelengths and adopting the data of high reflection intensity, or a method of synthesizing the data of a plurality of reflected lights. Further, it is also possible to perform a pre-scan with a plurality of wavelengths set in advance to acquire preliminary data, and select a wavelength in the main scan based on the preliminary data. Further, in the case of a material to be used that does not have a good reflection property of the scan light, it is possible to set the irradiation intensity of the scan light to be high. Further, there is a setting in which the scan density is relatively reduced when the scan target is a surface, and the scan density is relatively increased when the scan target includes an edge portion such as a beam or a column.

図1に戻り、スキャンデータ取得部105は、レーザスキャナが計測したスキャンデータ(点群データ)を取得する。レーザスキャナとしては、3次元レーザスキャンを行い三次元の点群データを得ることができる機種が利用される。レーザスキャナとしては、特開2010−151682号公報、特開2008―268004号公報、米国特許8767190号公報等に記載されている技術を利用できる。点群データは、三次元座標を取得した点の集まりとしてスキャン対象を捉えたデータである。   Returning to FIG. 1, the scan data acquisition unit 105 acquires scan data (point cloud data) measured by the laser scanner. As the laser scanner, a model that can obtain three-dimensional point cloud data by performing three-dimensional laser scanning is used. As the laser scanner, the techniques described in JP2010-151682A, JP2008-268004A, US Pat. No. 8767190A, and the like can be used. The point cloud data is data in which a scan target is captured as a set of points for which three-dimensional coordinates are acquired.

図3にスキャンデータ処理部106のブロック図を示す。スキャンデータ処理部106は、スキャンデータに基づくスキャナ位置算出部151、三次元モデル作成部152、対応関係特定部153を有している。   FIG. 3 shows a block diagram of the scan data processing unit 106. The scan data processing unit 106 has a scanner position calculation unit 151 based on scan data, a three-dimensional model creation unit 152, and a correspondence relationship identification unit 153.

スキャンデータに基づくスキャナ位置算出部151は以下の処理を行う。この処理では、スキャンデータ(またはスキャンデータから得られた三次元モデル)と設計データとの対応関係が求め、当該スキャンデータを得たレーザスキャナの位置を計算する。   The scanner position calculation unit 151 based on the scan data performs the following processing. In this process, the correspondence between scan data (or a three-dimensional model obtained from scan data) and design data is obtained, and the position of the laser scanner that obtained the scan data is calculated.

まず、設計データでは、各部の座標の値は既知である。ここで、スキャンデータ(またはスキャンデータから得られた三次元モデル)と設計データとの対応関係が判ると、スキャンデータ(またはスキャンデータから得られた三次元モデル)の各点の座標値が設計データを介して判る。他方で、スキャンデータ(点群データ)とレーザスキャナの相対位置関係は既知である(そもそも、レーザスキャンで得られる一次データは、機械点からの方向と距離である)。よって、設計データとの比較により点群データの座標値が求まれば、レーザスキャナの位置(機械点)を求めることができる。   First, in the design data, the value of the coordinate of each part is known. Here, when the correspondence between the scan data (or the 3D model obtained from the scan data) and the design data is known, the coordinate values of each point of the scan data (or the 3D model obtained from the scan data) are designed. See through data. On the other hand, the relative positional relationship between the scan data (point cloud data) and the laser scanner is known (the primary data obtained by laser scanning is the direction and distance from the machine point in the first place). Therefore, if the coordinate values of the point cloud data are found by comparison with the design data, the position (machine point) of the laser scanner can be found.

以下、スキャンデータに基づいてスキャナの位置を算出する処理の具体的な一例を説明する。まず、設計データのCADデータから、その時点における建築物の三次元モデルを得る。次にレーザスキャンデータ(点群データ)から、三次元モデルを作成する。この処理は、三次元モデル作成部152で行われる。三次元モデル作成部152は、点群データに基づき対象物を輪郭線のデータとして捉えた三次元モデルを作成する。三次元モデルのデータは、3次元CADデータと親和性が高い。点群データに基づき三次元モデルを作成する技術については、国際公開番号WO2011/070927号公報、特開2012−230594号公報、特開2014−35702号公報等に記載された技術を利用できる。   Hereinafter, a specific example of the process of calculating the position of the scanner based on the scan data will be described. First, the three-dimensional model of the building at that time is obtained from the CAD data of the design data. Next, a three-dimensional model is created from the laser scan data (point cloud data). This processing is performed by the three-dimensional model creation unit 152. The three-dimensional model creation unit 152 creates a three-dimensional model in which the object is captured as contour line data based on the point cloud data. The data of the three-dimensional model has a high affinity with the three-dimensional CAD data. As a technique for creating a three-dimensional model based on point cloud data, the techniques described in International Publication No. WO2011 / 070927, JP2012-230594A, JP2014-35702A, and the like can be used.

スキャンデータ基づく三次元モデルの作成において、設計データを利用してもよい。スキャンデータには、設計データに記述されている構造物に係るデータが含まれている。よって、スキャンデータ(またはスキャンデータから得られる三次元モデル)と設計データから得られる三次元モデルの少なくとも一部とを対比し、特定することで、スキャンデータに基づく三次元モデルの作成が効率化される。   Design data may be used in creating a three-dimensional model based on scan data. The scan data includes data related to the structure described in the design data. Therefore, by comparing and specifying the scan data (or the 3D model obtained from the scan data) and at least a part of the 3D model obtained from the design data, it is possible to efficiently create the 3D model based on the scan data. To be done.

また、スキャンデータ基づく三次元モデルの作成において、既に前に得ているスキャンデータを利用してもよい。すなわち、この例では、1日の作業の終了時にレーザスキャンを行う。ここで、前日以前のスキャンデータは、既に設計データとの対応関係が求められている。よって、スキャン範囲が前日と同じあるいは重複する場合、新たに得たスキャンデータに基づく三次元モデルの作成における初期値あるいは参照値として、以前に取得したスキャンデータを用いることで、三次元モデルの作成に係る処理を効率化できる。   In addition, when creating a three-dimensional model based on scan data, previously acquired scan data may be used. That is, in this example, laser scanning is performed at the end of the work for one day. Here, the scan data before the previous day has already been required to have a correspondence relationship with the design data. Therefore, when the scan range is the same as or the same as the previous day, the 3D model can be created by using the previously acquired scan data as the initial value or reference value in the creation of the 3D model based on the newly acquired scan data. The processing related to can be made efficient.

2つの三次元モデル(設計データから得た三次元モデルとスキャンデータから得た三次元モデル)を得たら、その対応関係を特定する。この処理は、対応関係特定部153において行われる。2つの三次元モデルの対応関係を特定する技術としては、例えば、WO2012/141235号公報、特開2014−35702号公報、特開2015−46128号公報、特願2015−133736号等に記載されたものが利用できる。また、設計データから得た三次元モデルとスキャンデータの対応関係を直接求める処理も可能である。   When two three-dimensional models (three-dimensional model obtained from design data and three-dimensional model obtained from scan data) are obtained, the corresponding relationship is specified. This processing is performed by the correspondence identifying unit 153. Techniques for identifying the correspondence relationship between two three-dimensional models are described in, for example, WO2012 / 141235, JP2014-35702A, JP2015-46128A, and Japanese Patent Application No. 2015-133736. Things are available. It is also possible to directly obtain the correspondence between the three-dimensional model obtained from the design data and the scan data.

設計データから得た三次元モデル(第1の三次元モデル)とスキャンデータから得た三次元モデル(第2の三次元モデル)の対応関係が特定されることで、第2の三次元モデル各部の座標の値が第1の三次元モデルを記述する座標系における値として求まる。すなわち、第1の三次元モデルは、設計データから得た各部の座標値が既知である三次元モデルであるので、第1の三次元モデルと第2の三次元モデルの対応関係が求まることで、第2の三次元モデル各部の設計データ上における座標が判る。   By specifying the correspondence between the three-dimensional model (first three-dimensional model) obtained from the design data and the three-dimensional model (second three-dimensional model) obtained from the scan data, each part of the second three-dimensional model is identified. The value of the coordinate of is obtained as the value in the coordinate system describing the first three-dimensional model. That is, since the first three-dimensional model is a three-dimensional model in which the coordinate values of each part obtained from the design data are known, the correspondence between the first three-dimensional model and the second three-dimensional model can be obtained. , The coordinates on the design data of each part of the second three-dimensional model are known.

図4には、後方公会法の原理が示されている。後方交会法とは、未知点から3つ以上の既知点へ向かう方向を観測して、それらの方向線の交点として未知点の位置を定める方法である。後方交会法としては、単写真標定、DLT法(Direct Liner Transformation Method)が挙げられる。交会法については、基礎測量学(電気書院:2010/4発行)182p,p184に記載されている。また、特開2013―186816号公報には交会法に関する具体的な計算方法の例が示されている。   FIG. 4 shows the principle of the backward public law. The backward intersection method is a method of observing a direction from an unknown point toward three or more known points and determining a position of the unknown point as an intersection of the direction lines. Examples of the backward meeting method include a single-photograph orientation method and a DLT method (Direct Linear Transformation Method). The meeting method is described in Basic Surveying (Denki Shoin: 2010/4) 182p, p184. Further, Japanese Patent Laid-Open No. 2013-186816 discloses an example of a specific calculation method related to the social interaction method.

図4において、P,P2,Pが上記の第2の三次元モデルを構成する点であるとする。ここで、第1の三次元モデルと第2の三次元モデルの対応関係が特定されると、点P,P2,Pの座標値は設計データ上で扱う値として特定される。他方で、スキャンデータからスキャナ(機械点)から見たP,P2,Pへの方向線(測定光の光軸)の方向が判る。したがって、機械点(スキャンの視点)となる図4の点O(X,Y,Z)の位置を幾何学的に求めることができる。具体的には、P,P2,Pの座標、PとOを結ぶ方向線の方程式、PとOを結ぶ方向線の方程式、PとOを結ぶ方向線の方程式から3つの方向線の交点を求めることで、点O(X,Y,Z)の座標値(設計データ上で扱う座標系での座標値)が得られる。 In FIG. 4, it is assumed that P 1 , P 2 , and P 2 are points that constitute the above-mentioned second three-dimensional model. Here, when the correspondence relationship between the first three-dimensional model and the second three-dimensional model is specified, the coordinate values of the points P 1 , P 2 , P 2 are specified as values to be handled on the design data. On the other hand, from the scan data, the direction of the direction line (optical axis of the measurement light) to P 1 , P 2 , P 2 seen from the scanner (machine point) can be known. Therefore, the position of the point O (X 0 , Y 0 , Z 0 ) in FIG. 4, which is the machine point (scanning viewpoint), can be geometrically obtained. Specifically, P 1, P 2, the coordinates of P 2, P 1 and Equations direction line connecting the O, equations direction line connecting the P 2 and O, 3 from the equation of the direction line connecting P 3 and O By obtaining the intersection of the two direction lines, the coordinate value of the point O (X 0 , Y 0 , Z 0 ) (the coordinate value in the coordinate system handled on the design data) can be obtained.

以上の原理により、設計データから得た第1の三次元モデルとレーザスキャナデータから得た第2の三次元モデルに基づいて、設計データを記述する座標系上におけるレーザスキャナの位置O(X,Y,Z)を求めることができる。図4の原理を用いて上記の点O(X,Y,Z)を求める処理に係る演算がスキャンデータに基づくスキャナ位置算出部151において行われる。 Based on the above principle, the position O (X 0 of the laser scanner on the coordinate system describing the design data is based on the first three-dimensional model obtained from the design data and the second three-dimensional model obtained from the laser scanner data. , Y 0 , Z 0 ) can be obtained. The scanner position calculation unit 151 based on the scan data performs the calculation related to the process of obtaining the point O (X 0 , Y 0 , Z 0 ) using the principle of FIG.

スキャンデータに基づくスキャナ位置算出部151によるレーザスキャナの位置の特定には、以下の意味がある。レーザスキャナの位置(機械点)は、図2の既知のデータに基づくスキャナ位置算出部141における処理で求められており、指定された位置に正確にレーザスキャナが設置されていれば、スキャンデータから得られるスキャナの位置は、最初に指定された位置と一致する。しかしながら、レーザスキャナを指定された位置に正確に設置するのは煩雑な作業が必要であり、また専門知識を必要とする。よって、施工現場でのレーザスキャナの設置に誤差が生じる場合がある。   The specification of the position of the laser scanner by the scanner position calculation unit 151 based on the scan data has the following meanings. The position (machine point) of the laser scanner is obtained by the processing in the scanner position calculation unit 141 based on the known data in FIG. 2, and if the laser scanner is correctly installed at the designated position, the position is determined from the scan data. The resulting scanner position matches the position originally specified. However, accurate installation of the laser scanner at the designated position requires complicated work and requires specialized knowledge. Therefore, an error may occur in the installation of the laser scanner at the construction site.

このような場合に、スキャンデータから機械点の算出を行うことで、機械点の誤差を修正することができる。そして、機械点の誤差を修正することで、スキャンデータから得られる三次元モデルの精度を高めることができる。また、スキャナの最初の設置が任意に行われた場合、すなわち特に位置の特定やその精度を意識せずにレーザスキャナを設置した場合に、上記の処理を行うことでレーザスキャナの設置位置(機械点)の特定がレーザスキャンを行った後で行える。   In such a case, the mechanical point error can be corrected by calculating the mechanical point from the scan data. Then, by correcting the error of the machine point, the accuracy of the three-dimensional model obtained from the scan data can be improved. In addition, if the initial installation of the scanner is arbitrarily performed, that is, if the laser scanner is installed without particular attention to the position specification and its accuracy, the installation position of the laser scanner (machine The point) can be specified after the laser scan.

また、床が施工された等の理由により、レーザスキャナの設置位置を以前の設置位置から変更しなければならない場合がある。この場合、新たなスキャナの設置位置が予め正確に判っていれば、スキャンデータを得た後でスキャナの位置を算出する必要はない。しかしながら、スキャナの設置位置が不明であったり不明確であったりする場合、レーザスキャンを行い、得られたスキャンデータに基づくスキャナ位置の算出を行うことで、新たなスキャナ位置の座標を求めることができる。この場合、スキャナ位置の正確な測量等の作業の負担を抑えることができる。   In addition, the installation position of the laser scanner may have to be changed from the previous installation position due to reasons such as construction of a floor. In this case, if the installation position of the new scanner is accurately known in advance, it is not necessary to calculate the position of the scanner after obtaining the scan data. However, when the installation position of the scanner is unknown or unclear, it is possible to obtain the coordinates of the new scanner position by performing a laser scan and calculating the scanner position based on the obtained scan data. it can. In this case, the burden of work such as accurate measurement of the scanner position can be suppressed.

図1に戻り、施工内容特定部107は、設計データから得た三次元モデルとスキャンデータから得た三次元モデルとを比較し、最後に更新された設計データにおいて、更に加えて行われた作業の内容を特定する。以下この処理の詳細を説明する。一日の作業が終了した時点で施工対象部分のレーザスキャンを行う場合、その時点で更新されている最新の設計データは、前日の作業終了の段階のものである。この場合、その内容(最新の設計データ)を基礎として、その日の作業が行われる。よって、レーザスキャンが行われた時点における施工現場の三次元モデルと前日に更新された設計データに基づく三次元モデルとの差分は、その日に施工が行われた結果、前日の終わりの段階と異なった部分に対応する。このことを利用し、施工内容特定部107では、その日に行われた施工部分を特定する。   Returning to FIG. 1, the construction content identifying unit 107 compares the three-dimensional model obtained from the design data with the three-dimensional model obtained from the scan data, and the work additionally performed in the last updated design data. Specify the contents of. The details of this processing will be described below. When the laser scanning of the construction target portion is performed at the time when the work of the day is completed, the latest design data updated at that time is at the stage of the work completion of the previous day. In this case, the work of the day is performed based on the content (latest design data). Therefore, the difference between the 3D model of the construction site at the time the laser scan was performed and the 3D model based on the design data updated on the previous day was different from the stage at the end of the previous day as a result of the execution on that day. It corresponds to the part. Utilizing this, the construction content identifying unit 107 identifies the construction portion performed on that day.

以下、施工内容特定部107で行われる処理の一例を説明する。まず、その時点で最新の設計データ(前日の作業終了後に更新された設計データ)に基づく三次元モデルを取得する。この三次元モデルを第1の三次元モデルとする。この第1の三次元モデルは、前日までの施工の内容を反映した三次元モデルである。   Hereinafter, an example of the processing performed by the construction content identifying unit 107 will be described. First, a three-dimensional model based on the latest design data (design data updated after the work on the previous day) is acquired at that time. This three-dimensional model is referred to as a first three-dimensional model. This first three-dimensional model is a three-dimensional model that reflects the contents of construction up to the previous day.

次に、その日の作業終了後に行われたレーザスキャンによって得たスキャンデータに基づく三次元モデルを取得する。この三次元モデルを第2の三次元モデルとする。ここで、第2の三次元モデルの作成において、機械点の位置精度を極力確保し、第2の三次元モデル各部の座標精度を確保する。例えば、下記の(1)→(2)→(3)の処理を複数回繰り返し、機械点の位置精度を高める処理を行う。機械点の位置精度を高めることで、第2の三次元モデルの位置精度を高めることができる。
(1)第1の三次元モデルと第2の三次元モデルの対応関係の特定
(2)図4の後方公会法を用いた機械点の算出
(3)第2の三次元モデルの再作成
Next, a three-dimensional model based on the scan data obtained by the laser scan performed after the work on that day is acquired. This three-dimensional model is referred to as a second three-dimensional model. Here, in creating the second three-dimensional model, the position accuracy of the machine point is ensured as much as possible, and the coordinate accuracy of each part of the second three-dimensional model is ensured. For example, the following processes (1) → (2) → (3) are repeated a plurality of times to perform a process for improving the position accuracy of the mechanical point. By increasing the position accuracy of the machine point, the position accuracy of the second three-dimensional model can be improved.
(1) Identification of the correspondence between the first three-dimensional model and the second three-dimensional model (2) Calculation of machine points using the backward public method of FIG. 4 (3) Re-creation of the second three-dimensional model

第1の三次元モデルと第2の三次元モデルを得たら、2つの三次元モデルを比較し、一致しない部分を抽出する。そして、この抽出した部分をその日に施工が行われた部分として特定する。この処理が施工内容特定部107で行われる。施工内容を特定する処理には、以下の態様がある。   When the first three-dimensional model and the second three-dimensional model are obtained, the two three-dimensional models are compared and the non-matching portion is extracted. Then, the extracted portion is specified as the portion on which construction was performed on that day. This processing is performed by the construction content identifying unit 107. There are the following aspects in the processing for specifying the construction content.

第1の態様は、第1の三次元モデルと第2の三次元モデルの一致しない部分の三次元データを設計データで置き換える態様である。この場合、レーザスキャンデータは、新たに施工された部分の特定に利用されるだけであり、当該部分(上記一致しない部分)の三次元モデルは、設計データに基づくものに置き換えられる。第1の態様は、施工特定部分を正確な図面データとしてデータ化できる。ただし、施工現場での設計変更や現物合わせによる部材の寸法の変更といった情報は反映されない。   The first mode is a mode in which the three-dimensional data of the non-coincident portions of the first three-dimensional model and the second three-dimensional model are replaced with design data. In this case, the laser scan data is only used to identify the newly constructed portion, and the three-dimensional model of the portion (the above-mentioned non-matching portion) is replaced with the one based on the design data. In the first aspect, the construction specific portion can be converted into accurate drawing data. However, information such as design changes at the construction site and changes in member dimensions due to actual matching is not reflected.

第2の態様は、以下の手順を踏む。まず、第1の三次元モデルと第2の三次元モデルの一致しない部分を得たら、その部分が設計データ通りであるか否か判定する。ここで、その部分が設計データ通りである場合、その部分を施工された部分として特定する。この場合、施工された部分の三次元データは、設計データに基づく三次元データであってもよいし、スキャンデータに基づく三次元データであってもよい。   The second aspect takes the following steps. First, when a portion where the first three-dimensional model and the second three-dimensional model do not match is obtained, it is determined whether or not the portion is as designed data. Here, if the portion is in accordance with the design data, the portion is specified as the constructed portion. In this case, the three-dimensional data of the constructed portion may be three-dimensional data based on the design data or may be three-dimensional data based on the scan data.

他方で、その部分が設計データ通りでない場合、その部分の変更が報告されているか否かを検索する。作業者や現場責任者は、作業日報や作業記録を作成しており、その内容は、データベース化されている。上記の検索は、このデータベースを検索することで行われる。変更が報告されている場合、上記の設計データと異なる部分の三次元データを第2の三次元モデルから取得し、それを設計データに反映させる。また、変更が報告されていない場合、上記の設計データと異なる部分の三次元データを保留扱いとする。第2の態様を用いた場合、施工現場での変更や現物合わせによる部材の寸法の変更といった情報が更新データに反映される。   On the other hand, if the part does not conform to the design data, it is searched whether a change in the part has been reported. Workers and site managers create daily work reports and work records, and the contents are stored in a database. The above search is performed by searching this database. When the change is reported, the 3D data of the part different from the above design data is acquired from the second 3D model and reflected in the design data. If no change is reported, the 3D data of the part different from the above design data is treated as pending. When the second mode is used, the update data reflects information such as a change at the construction site and a change in member size due to actual matching.

第1の態様と第2の態様を併用する第3の態様も可能である。この場合、まず、第1の三次下モデルと第2の三次元モデルの一致しない部分(差分部分)を取得する。次に、差分部分と対応する大元の設計データとを比較し、更に両者の差分を算出する。この差分が予め定めた閾値以下であれば、当該差分部分を施工予定の設計データで置き換えた形で設計データを更新する。具体的には、当該差分部分が施工完了部分として設計データ上で扱われる状態とされる。   A third aspect in which the first aspect and the second aspect are used in combination is also possible. In this case, first, the non-coincident part (difference part) of the first lower third-order model and the second three-dimensional model is acquired. Next, the difference portion is compared with the corresponding original design data, and the difference between the two is calculated. If this difference is less than or equal to a predetermined threshold value, the design data is updated by replacing the difference portion with the design data to be constructed. Specifically, the difference portion is treated as a construction completion portion on the design data.

他方で、差分部分と対応する大元の設計データとを比較し、この差分が予め定めた閾値を超える場合、設計とは異なる施工が行なわれたと判定し、当該差分部分をレーザスキャンデータから得た三次元モデルで置き換えた形で設計データを更新する。具体的には、当該差分部分を第2の三次元モデルから取得し、それを第1の三次下モデルと合成し、設計データにスキャンデータが捉えた施工部分のデータを反映させる。第3の態様の場合、閾値で規定される誤差の範囲であれば、予め用意されているデータを用いた設計データの更新が行われ、誤差を超えたスキャンデータが得られた場合、スキャンデータ(つまり実測データ)を用いた設計データの更新が行われる。以上の第1〜第3の態様に係る処理が施工内容特定部107で行われる。   On the other hand, the difference portion is compared with the corresponding original design data, and if this difference exceeds a predetermined threshold value, it is determined that construction different from the design was performed, and the difference portion is obtained from the laser scan data. The design data is updated with the replaced 3D model. Specifically, the difference portion is acquired from the second three-dimensional model, combined with the first lower third-order model, and the data of the construction portion captured by the scan data is reflected in the design data. In the case of the third mode, within the error range defined by the threshold value, the design data is updated using the data prepared in advance, and when the scan data exceeding the error is obtained, the scan data The design data is updated using (that is, actual measurement data). The processing according to the above first to third aspects is performed by the construction content identifying unit 107.

設計変更判定部108は、設計データから得た第1の三次元モデルとスキャンデータから得た第2の三次元モデルの差分部分が、当初の設計通りでない場合に、当該差分部分を設計変更が行われた部分と判定する。設計変更と特定された部分は、後で識別できるようにデータ化される。   The design change determination unit 108, when the difference portion between the first three-dimensional model obtained from the design data and the second three-dimensional model obtained from the scan data is not as originally designed, changes the design of the difference portion. It is determined that the part has been performed. The parts identified as design changes are converted to data so that they can be identified later.

設計データと施工管理データの更新部109は、設計データ上において、施工内容特定部107で特定されたその日に施工された部分のデータの更新を行なう。この更新が行われることで、設計データに施工内容が反映され、設計データ上での施工の有無を判別できる情報が最新のものになる。例えば、設計データ上でどの部分が施工され、どの部分が未施工であるかに係る情報が最新のものにアップデートされる。また、この設計データの更新に対応させて、施工管理データの更新も行われる。   The design data and construction management data updating unit 109 updates the data of the portion of the design data, which is constructed by the construction content identifying unit 107 and constructed on the day. By performing this update, the construction content is reflected in the design data, and the information that can determine the construction on the design data becomes the latest. For example, the information on which part is constructed and which part is not constructed on the design data is updated to the latest information. Further, the construction management data is also updated in correspondence with the update of the design data.

ここでの説明では、設計データの更新の頻度が1日に一回であるが、1日に2回や2日に1回であってもよい。また、特定の工程が完了する毎に設計データの更新を行う形態も可能である。   In the description here, the frequency of design data update is once a day, but it may be twice a day or once every two days. Further, it is also possible to update the design data every time a specific process is completed.

(処理の一例)
以下、図1の設計データ管理装置100を用いた処理の一例を示す。図5には、基本処理の一例が示されている。図6と図7は、図1の処理の一部を更に説明するサブチャートである。図5〜図7の処理を実行するプログラムは、記憶部101または適当な記憶媒体に記憶され、適当なメモリ領域上に読み出されて実行される。
(Example of processing)
Hereinafter, an example of processing using the design data management device 100 of FIG. 1 will be shown. FIG. 5 shows an example of the basic processing. 6 and 7 are sub-charts that further explain part of the processing of FIG. The program that executes the processing of FIGS. 5 to 7 is stored in the storage unit 101 or an appropriate storage medium, and is read and executed in an appropriate memory area.

処理が開始されると、まず設計データと施工管理データが取得される(ステップS101)。この処理は、設計データと施工管理データ取得部103において行われる。次に、レーザスキャナが計測したレーザスキャンデータが取得される(ステップS102)。図6にステップS102で行われる処理の詳細が示されている。   When the process is started, first, design data and construction management data are acquired (step S101). This processing is performed by the design data and construction management data acquisition unit 103. Next, the laser scan data measured by the laser scanner is acquired (step S102). FIG. 6 shows details of the processing performed in step S102.

図6の処理では、まず最新の設計データ(最後に更新された設計データ)と最新の施工管理データ(最後に更新された施工管理データ)に基づくスキャナ位置(機械点)の算出が行われる(ステップS111)。この処理は、既知のデータに基づくスキャナ位置算出部141において行われる。ステップS111の後、最新の施工管理データに基づいてスキャン範囲の設定が行われる(ステップS112)。この処理は、スキャン範囲設定部142において行われる。   In the process of FIG. 6, first, the scanner position (machine point) is calculated based on the latest design data (the last updated design data) and the latest construction management data (the last updated construction management data) ( Step S111). This processing is performed by the scanner position calculation unit 141 based on known data. After step S111, the scan range is set based on the latest construction management data (step S112). This processing is performed by the scan range setting unit 142.

次に、スキャン対象の色や材質に基づくスキャン光の波長と出力の設定、更にスキャン対象の形状に基づくスキャン密度の設定を行う(ステップS113)。この処理は、スキャン光の条件設定部143によって行われる。そして、レーザスキャナの設置を行った作業員から設置完了の連絡を受けた段階で、レーザスキャンの開始が指示され(ステップS114)、レーザスキャニングが行われる。レーザスキャンの終了後、スキャンデータがレーザスキャナから設計データ管理装置100に出力され、設計データ管理装置100は、スキャンデータを取得する(ステップS115)。スキャンデータの取得は、スキャンデータ取得部105によって行われる。   Next, the wavelength and output of the scanning light are set based on the color or material of the scan target, and the scan density is set based on the shape of the scan target (step S113). This processing is performed by the scanning light condition setting unit 143. Then, when the worker who installed the laser scanner receives a notification of the completion of the installation, the start of the laser scanning is instructed (step S114), and the laser scanning is performed. After the laser scan ends, the scan data is output from the laser scanner to the design data management device 100, and the design data management device 100 acquires the scan data (step S115). The scan data acquisition unit 105 acquires the scan data.

図5のフローに戻り、スキャンデータの取得(ステップS102)を行ったら、ステップS103に進む。ステップS103では、ステップS102で取得したスキャンデータに基づく三次元モデルの作成が行われる。図7にステップS103の詳細が示されている。図7の処理では、まずスキャンデータに基づくスキャナ位置(機械点)の特定が行われる(ステップS121)。初期設定において機械点に誤差がある場合、この処理により機械点の座標値が修正される。この処理は、TS(トータルステーション)の機能を用いて行うこともできる。この場合、TSの機能を備えたレーザスキャナを用いる。   Returning to the flow of FIG. 5, when the scan data is acquired (step S102), the process proceeds to step S103. In step S103, a three-dimensional model is created based on the scan data acquired in step S102. FIG. 7 shows the details of step S103. In the process of FIG. 7, first, the scanner position (machine point) is specified based on the scan data (step S121). If the machine point has an error in the initial setting, the coordinate value of the machine point is corrected by this processing. This processing can also be performed using the function of TS (total station). In this case, a laser scanner having a TS function is used.

ステップS121の後、修正された機械点とステップS115で得たスキャンデータに基づく三次元設計データの作成を行う。この処理は、三次元モデル作成部152で行われる。ステップ121→ステップS122の処理を繰り返し、求める三次元モデルの精度を高めることは有効である。   After step S121, three-dimensional design data is created based on the corrected machine point and the scan data obtained in step S115. This processing is performed by the three-dimensional model creation unit 152. It is effective to improve the accuracy of the three-dimensional model to be obtained by repeating the processing of step 121 → step S122.

スキャンデータに基づく三次元モデルを作成したら、図5のステップS104に進む。ステップS104では、最後の更新以後に行われた施工部分が特定される。この処理は、施工内容判定部107で行われる。施工した部分を特定したら、その部分を設計データ上に反映させ、設計データの更新(修正)を行う。また、同様に施工管理データも更新する。この処理は、設計データと施工管理データの更新部109で行われる。   After creating the three-dimensional model based on the scan data, the process proceeds to step S104 in FIG. In step S104, the construction portion performed after the last update is specified. This processing is performed by the construction content determination unit 107. After specifying the constructed part, the part is reflected on the design data and the design data is updated (corrected). Similarly, the construction management data is also updated. This processing is performed by the design data and construction management data updating unit 109.

以上の処理によれば、日々施工が進んでゆく状態がレーザスキャンによって電子データとして把握され、設計データおよび施工管理データの更新が行われる。レーザスキャンデータを用いることで、設計データの更新作業を省力化し、また迅速化できる。   According to the above processing, the state in which construction is progressing daily is grasped as electronic data by laser scanning, and the design data and construction management data are updated. By using the laser scan data, the work of updating the design data can be saved and speeded up.

施工管理データが更新されることで、例えば、設計図面上で作業終了、作業中、作業未着手の部分が視覚的に判別できる画面表示が可能となる。また、施工スケジュールの画面表示において、作業終了、作業中、作業未着手の部分が視覚的に判別することが可能となる。   By updating the construction management data, for example, it is possible to display a screen on which the work end, work in progress, and work not yet started can be visually discriminated on the design drawing. In addition, in the screen display of the construction schedule, it is possible to visually determine the work end, the work in progress, and the part where the work has not been started.

スキャンの頻度は、一日の作業が終了した段階で行われる例が挙げられるが、1日に2回の更新や2日に1回の更新といった頻度で施工管理データの更新を行うことも可能である。また、時間で更新のタイミングを決めるのではなく、施工内容に応じてデータ更新(つまりレーザスキャン)のタイミングを決めることもできる。   An example of the scan frequency is when the work is completed for the day, but it is also possible to update the construction management data at a frequency of twice a day or once every two days. Is. Further, instead of deciding the update timing by time, it is also possible to decide the data update timing (that is, laser scanning) according to the construction content.

設計データ管理装置100は、スキャンデータに基づくスキャナ位置算出部151の機能を利用したレーザスキャナの位置特定装置として用いることもできる。   The design data management device 100 can also be used as a position specification device of a laser scanner that uses the function of the scanner position calculation unit 151 based on scan data.

(その他)
三次元情報を取得する装置として、レーザスキャナに加えて、またはそれに代えて立体写真計測を行なうステレオカメラを用いることもできる。この場合、ステレオペア画像を用いて三次元モデルの作成が行われる。
(Other)
As a device for acquiring three-dimensional information, a stereo camera that performs stereoscopic photo measurement may be used in addition to or instead of the laser scanner. In this case, a three-dimensional model is created using the stereo pair image.

(具体例)
図8(A)には、建物の躯体301,302と柱303が示されている。図8(B)には、図8(A)の状態において、支え部材304を躯体301,302に固定した状態が示されている。図8(C)には、図8(B)の状態において、支え部材304と柱303に壁305を取り付けた状態が示されている。図8(A)〜(C)に示す施工の各段階は、レーザスキャンによって三次元情報として把握され、それに基づき設計図面および施工管理データが更新される。すなわち、レーザスキャンを行うことで、図8(A)の状態に対応した設計データの更新、図8(B)の状態に対応した設計データの更新、図8(C)の状態に対応した設計データの更新が設計データ管理装置100によって行なわれる。
(Concrete example)
FIG. 8A shows building frames 301 and 302 and columns 303. FIG. 8B shows a state in which the support member 304 is fixed to the skeletons 301 and 302 in the state of FIG. 8A. 8C shows a state in which the wall 305 is attached to the support member 304 and the pillar 303 in the state of FIG. 8B. Each stage of construction shown in FIGS. 8A to 8C is grasped as three-dimensional information by laser scanning, and the design drawing and construction management data are updated based on the grasped information. That is, by performing a laser scan, the design data corresponding to the state of FIG. 8A, the design data corresponding to the state of FIG. 8B, and the design corresponding to the state of FIG. 8C are updated. The data is updated by the design data management device 100.

(応用例)
完成後の建物の中にレーザスキャナを残置し、あるいは完成後の建物の中にレーザスキャナの設置位置を指定するマーキングや台座を配置し、完成後の建物のメンテナンスにレーザスキャンデータを活用する技術に本発明は利用できる。考え方は、前述の施工管理の場合と同じである。例えば、完成後の建物のリフォームが行われる場合、上述した施工途中でのレーザスキャニング、この際のレーザスキャンデータの基づく設計データの更新(修正)を行うことで、リフォーム作業時における設計データの更新作業(修正作業)を効率化できる。
(Application example)
A technology that uses the laser scan data for maintenance of the completed building by leaving the laser scanner in the completed building or placing markings and pedestals that specify the installation position of the laser scanner in the completed building The present invention is applicable to The idea is the same as in the case of construction management described above. For example, when the building after completion is remodeled, the above-mentioned laser scanning during construction and updating (correction) of the design data based on the laser scan data at this time are performed to update the design data during the remodeling work. Work (correction work) can be made more efficient.

また、建物の経時変化や災害時の被害状況の確認に、設計データ管理装置100を用いることもできる。この場合、工事ではない要因で構造に変化が生じたか否かが、レーザスキャンデータと設計データの比較で検出される。本明細書における設計データには、建物の建築に用いられるものに加えて、建物の管理に利用される当該建物の構造のデータも含まれる。また、施工対象物としては、オフィスビル、商業ビル、商業施設、各種の複合施設、住居用の建物、学校、体育館、競技場、駅、工場、倉庫、高架橋、港湾施設、空港、発電所、環境プラント施設(例えば、浄水プラント等)、化学プラント、トンネル等が挙げられる。   Further, the design data management device 100 can be used to confirm the temporal change of the building and the damage situation at the time of disaster. In this case, whether or not the structure has changed due to a factor other than construction is detected by comparing the laser scan data and the design data. The design data in this specification include not only data used for building a building but also data for the structure of the building used for building management. In addition, construction objects include office buildings, commercial buildings, commercial facilities, various complex facilities, residential buildings, schools, gymnasiums, stadiums, stations, factories, warehouses, viaducts, port facilities, airports, power plants, Examples include environmental plant facilities (for example, water purification plants), chemical plants, tunnels, and the like.

Claims (3)

三次元測量装置から施工対象物の三次元情報を取得する三次元情報取得部と、
前記施工対象物の設計データに基づく第1の三次元モデルと前記三次元情報に基づく第2の三次元モデルとの対応関係を特定する対応関係特定部と、
前記対応関係に基づき、前記施工対象物に対する前記三次元測量装置の位置を後方公会法により算出する算出部と
を備えることを特徴とする位置特定装置。
A three-dimensional information acquisition unit that acquires three-dimensional information of the construction object from the three-dimensional surveying device,
A correspondence relationship specifying unit that specifies a correspondence relationship between the first three-dimensional model based on the design data of the construction object and the second three-dimensional model based on the three-dimensional information;
And a calculating unit that calculates the position of the three-dimensional surveying device with respect to the construction object based on the correspondence relationship by the rear public method.
三次元測量装置から施工対象物の三次元情報を取得する三次元情報取得ステップと、
前記施工対象物の設計データに基づく第1の三次元モデルと前記三次元情報に基づく第2の三次元モデルとの対応関係を特定する対応関係特定ステップと、
前記対応関係に基づき、前記施工対象物に対する前記三次元測量装置の位置を後方公会法により算出する算出ステップと
を備えることを特徴とする位置特定方法。
A three-dimensional information acquisition step of acquiring three-dimensional information of the construction object from the three-dimensional surveying device,
A correspondence relationship specifying step of specifying a correspondence relationship between the first three-dimensional model based on the design data of the construction object and the second three-dimensional model based on the three-dimensional information;
And a calculation step of calculating the position of the three-dimensional surveying device with respect to the construction object by the backward public method based on the correspondence relationship.
コンピュータに読み取らせて実行させるプログラムであって、
コンピュータに
三次元測量装置から施工対象物の三次元情報を取得する三次元情報取得ステップと、
前記施工対象物の設計データに基づく第1の三次元モデルと前記三次元情報に基づく第2の三次元モデルとの対応関係を特定する対応関係特定ステップと、
前記対応関係に基づき、前記施工対象物に対する前記三次元測量装置の位置を後方公会法により算出する算出ステップと
を実行させることを特徴とする位置特定用プログラム。
A program to be read and executed by a computer,
A three-dimensional information acquisition step of acquiring three-dimensional information of the construction object from the three-dimensional surveying device on a computer;
A correspondence relationship specifying step of specifying a correspondence relationship between the first three-dimensional model based on the design data of the construction object and the second three-dimensional model based on the three-dimensional information;
And a calculation step of calculating the position of the three-dimensional surveying device with respect to the construction object by the backward public method based on the correspondence relationship.
JP2016096967A 2016-05-13 2016-05-13 Position specifying device, position specifying method, and position specifying program Active JP6688151B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016096967A JP6688151B2 (en) 2016-05-13 2016-05-13 Position specifying device, position specifying method, and position specifying program

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016096967A JP6688151B2 (en) 2016-05-13 2016-05-13 Position specifying device, position specifying method, and position specifying program

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020067279A Division JP2020101573A (en) 2020-04-03 2020-04-03 Position specifying device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017203742A JP2017203742A (en) 2017-11-16
JP6688151B2 true JP6688151B2 (en) 2020-04-28

Family

ID=60323278

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016096967A Active JP6688151B2 (en) 2016-05-13 2016-05-13 Position specifying device, position specifying method, and position specifying program

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6688151B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7215056B2 (en) * 2018-10-04 2023-01-31 株式会社大林組 Construction work device and construction work method

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3997639B2 (en) * 1999-01-28 2007-10-24 株式会社明電舎 Automated guided vehicle position detection method
JP2001143073A (en) * 1999-11-10 2001-05-25 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Method for deciding position and attitude of object
JP2006084460A (en) * 2004-08-18 2006-03-30 Tomohisa Oumoto Indicating device, indicating method, installation information calculating device, and installation information calculation method
JP5253066B2 (en) * 2008-09-24 2013-07-31 キヤノン株式会社 Position and orientation measurement apparatus and method
JP2011180007A (en) * 2010-03-02 2011-09-15 Nihon Bisoh Co Ltd Structure examination system and position measuring apparatus used for the same
JP5681581B2 (en) * 2011-07-13 2015-03-11 株式会社Ihiインフラ建設 Concrete floor slab finish height management method
US10198533B2 (en) * 2013-10-22 2019-02-05 Hexagon Technology Center Gmbh Registration of multiple laser scans

Also Published As

Publication number Publication date
JP2017203742A (en) 2017-11-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6797556B2 (en) Management device, management method and management program
CN111176224B (en) Industrial safety monitoring arrangement using digital twinning
US11185985B2 (en) Inspecting components using mobile robotic inspection systems
US20090055096A1 (en) System and method for simplifying a point cloud
CN114236552A (en) Repositioning method and system based on laser radar
Zhang et al. A two-step method for extrinsic calibration between a sparse 3d lidar and a thermal camera
CN111123912B (en) Calibration method and device for travelling crane positioning coordinates
Gordon et al. Combining reality capture technologies for construction defect detection: A case study
CN116612232A (en) Digital twin system construction method, terminal equipment and storage medium
CN107504917B (en) Three-dimensional size measuring method and device
CN111402332B (en) AGV composite map building and navigation positioning method and system based on SLAM
CN107885913B (en) Feasibility judgment method and device for radiation field shielding scheme, computer equipment and storage medium
JP2021032716A (en) Survey data processor, survey data processing method, and program for survey data processing
CN112286185B (en) Sweeping robot, three-dimensional map building method and system thereof and computer readable storage medium
CN114463948A (en) Geological disaster monitoring and early warning method and system
CN111475877A (en) Method, device and terminal for measuring and calculating space clear height based on BIM technology
JP6688151B2 (en) Position specifying device, position specifying method, and position specifying program
JP2020101573A (en) Position specifying device
US20230074990A1 (en) Data management system, management method, and storage medium
JP2018191257A (en) Creation method for radio wave propagation simulation model, creation system, creation device and creation program
EP3770865A1 (en) Spatial difference measurment
JP2017091519A (en) Method for searching for space for setting articles and recording medium readable by computer storing program for search
CN113434932A (en) Collision detection method and device of BIM (building information modeling) model and electronic equipment
US11187992B2 (en) Predictive modeling of metrology in semiconductor processes
WO2020172851A1 (en) Method and apparatus for updating data of industrial model

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190423

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20200226

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: 20200306

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200403

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6688151

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250