JP7046283B2 - 壁面計測システムおよび壁面計測方法 - Google Patents

Description

本発明は、ビルの外壁面を計測する壁面計測システムおよび壁面計測方法に関する。

従来、構造物の壁面に生じたクラックまたは浮きなどの損傷を調べるために、構造物の壁面の状態を計測する技術が知られている。例えば、特許文献１では、計測手段を移動させながら構造物の壁面を計測する技術が開示されている。特許文献１に記載の技術では、上下方向に延在する一対の部材に移動可能に支持され上下昇降する昇降スライダと昇降スライダ上に配置された横行レールとを備える昇降架台に計測手段が設けられる。

特開２０１９－５６６７１号公報

特許文献１に記載の技術では、ビルのように昇降架台よりも大きな構造物の壁面を計測する場合、昇降架台の位置を変えながら計測を行う必要がある。しかしながら、特許文献１に記載の技術では、作業者は、昇降架台の位置を移動させた場合に、移動させた昇降架台の位置と構造物の壁面全体との位置関係を迅速かつ正確に把握することが難しい場合がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、作業者がビルの外壁面と計測された領域との位置関係を迅速かつ正確に把握することができる壁面計測システムおよび壁面計測方法を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の壁面計測システムは、移動状態計測部と、壁面計測部と、処理部と、を備える。移動状態計測部は、ビルの外壁に敷設された少なくとも１つのレールで構成される走行路に沿って移動体が移動中に移動体の位置を繰り返し計測する。壁面計測部は、移動体に配置されており、走行路に沿って移動体が移動中にビルの外壁面の２次元画像および３次元形状の少なくともいずれかを繰り返し計測する。処理部は、移動状態計測部によって繰り返し計測された移動体の位置に基づいて、壁面計測部の計測結果を繋ぎ合わせたデータである領域計測データを生成する。

本発明によれば、作業者がビルの外壁面と計測された領域との位置関係を迅速かつ正確に把握することができる、という効果を奏する。

本発明の実施の形態１にかかる壁面計測システムで外壁面が計測されるビルの一例を示す図 図１の部分拡大図 実施の形態１にかかる壁面計測システムの構成例を示す図 実施の形態１にかかる移動状態計測装置の処理の一例を示すフローチャート 実施の形態１にかかる壁面計測装置の３次元形状計測部による処理の一例を示すフローチャート 実施の形態１にかかる壁面計測装置の２次元画像計測部による処理の一例を示すフローチャート 実施の形態１にかかる処理装置の処理部による処理の一例を示すフローチャート 実施の形態１にかかる処理装置の処理部による第１結合処理の一例を示すフローチャート 実施の形態１にかかる処理装置の処理部による第２結合処理の一例を示すフローチャート 実施の形態１にかかる処理装置のハードウェア構成の一例を示す図 本発明の実施の形態２にかかる壁面計測システムの構成例を示す図 実施の形態２にかかる壁面計測システムが配置されるドローンがレールに係合している状態を示す図

以下に、本発明の実施の形態にかかる壁面計測システムおよび壁面計測方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる壁面計測システムで外壁面が計測されるビルの一例を示す図である。図２は、図１の部分拡大図である。図１に示す壁面計測システム１は、ビル２の外壁３の表面である外壁面４の３次元形状および２次元画像を計測する。

ビル２は、例えば、高層ビルであり、ビル２の外壁３には、複数のレール５_１～５_４８が各々鉛直方向に沿って敷設されている。以下、複数のレール５_１～５_４８の各々を個別に区別せずに示す場合、レール５と記載する場合がある。

図１に示す例では、各レール５は、ビル２の外壁３から突出した形状であるが、ビル２の外壁３の内部に溝によって形成されていてもよい。また、各レール５は、ゴンドラ７がレール５の延在方向に繰り返し移動可能な機能を有していればよく、各レール５の形状は上述した形状に限定されない。また、図１に示す例では、レール５は鉛直方向に延在するが、各レール５の延在方向は、図１に示す例に限定されない。例えば、各レール５は、水平方向に延在するように外壁３に敷設されていてもよい。

壁面計測システム１は、移動体の一例であるゴンドラ７の予め定められた位置に配置される。ゴンドラ７にはワイヤロープ８１の一端が取り付けられており、かかるワイヤロープ８１の他端はクレーン８０に固定される。クレーン８０は、ワイヤロープ８１を不図示のリールから引き出すことによって、ゴンドラ７をレール５に沿って下方へ直線的に移動させることができる。また、クレーン８０は、ワイヤロープ８１を不図示のリールで巻き取ることによって、ゴンドラ７を上方に直線的に移動させることができる。また、ビル２の屋上にはレール８が敷設されており、かかるレール８に沿ってクレーン８０がビル２の屋上を移動可能である。

なお、ゴンドラ７を移動させる駆動装置は、クレーン８０およびワイヤロープ８１に限定されず、レール５に回転可能に取り付けられるタイヤを伝達機構を介して回転させるモータなどを有する回転駆動装置であってもよい。伝達機構は、例えば、ギア、ベルト、またはチェーンなどである。なお、ゴンドラ７を移動させる駆動装置は、レール５に移動可能に取り付けられるキャタピラを伝達機構を介してモータによって駆動する構成であってもよい。また、ゴンドラ７を移動させる駆動装置は、プッシュロッドまたはプルロッドなどを有する構成であってもよい。

壁面計測システム１を用いて計測作業を行う作業者は、壁面計測システム１によって外壁面４が計測されている間、ゴンドラ７に乗っていても乗っていなくてもよい。また、ゴンドラ７は、例えば、窓清掃用のゴンドラであるが、壁面計測システム１によって外壁面４の計測を行うための専用のゴンドラであってもよい。また、壁面計測システム１が配置される移動体は、レール５に取り付けられてレール５に沿って移動可能な構成であればよく、ゴンドラに限定されない。

壁面計測システム１は、ゴンドラ７が移動している期間において、ビル２の外壁面４のうちレール５間の領域の３次元形状および２次元画像を計測する。ゴンドラ７が図１に示す位置にある場合、ゴンドラ７はレール５_２，５_３に移動可能に取り付けられレール５_２，５_３を走行路として移動するため、壁面計測システム１は、ビル２の外壁面４のうちレール５_２，５_３間の領域６_２を計測する。

ゴンドラ７がレール５_１，５_２に移動可能に取り付けられレール５_１，５_２で構成される走行路に沿って移動する場合、壁面計測システム１は、外壁面４のうちレール５_１，５_２間の領域６_１を計測する。また、ゴンドラ７がレール５_１４，５_１５に移動可能に取り付けられるがレール５_１４，５_１５で構成される走行路に沿って移動する場合、壁面計測システム１は、外壁面４のうちレール５_１４，５_１５間の領域６_１４を計測する。外壁面４には、複数の領域６_１～６_４４が含まれる。以下、複数の領域６_１～６_４４を各々個別に区別せずに示す場合、領域６と記載する場合がある。

作業者は、ゴンドラ７を取り付ける２つのレール５の組み合わせを変更する毎に、ゴンドラ７を鉛直方向に移動させながら壁面計測システム１を動作させる。これにより、複数の領域６_１～６_４４が壁面計測システム１によって計測される。壁面計測システム１は、計測した複数の領域６_１～６_４４の３次元形状を結合することで、外壁面４の全体的な３次元形状のデータである３次元全体形状データを生成する。また、壁面計測システム１は、計測した複数の領域６_１～６_４４の２次元画像を結合することで、外壁面４の全体的な２次元画像のデータである２次元全体画像データを生成する。

図１に示す例では、ゴンドラ７は、２つのレール５に取り付けられ、かかる２つのレール５で構成される走行路に沿って上下方向に移動可能であるが、１つのレール５に取り付けられ、かかる１つのレール５によって構成される走行路に沿って移動する構成であってもよい。また、ゴンドラ７は、３つ以上のレール５に取り付けられ、かかる３つ以上のレール５で構成される走行路に沿って移動する構成であってもよい。

なお、壁面計測システム１は、隣接するレール５間の領域６よりも大きな領域を計測する構成であってもよい。例えば、ゴンドラ７がレール５で構成される走行路に沿って移動する場合、壁面計測システム１は、２つの領域６または３つ以上の領域６を計測する構成であってもよい。また、ゴンドラ７がレール５_２，５_３で構成される走行路に沿って移動する場合、壁面計測システム１は、領域６_１の図１における左半分と、領域６_２と、領域６_３の図１における右半分とを計測する構成であってもよい。このように、ゴンドラ７がレール５を移動中に壁面計測システム１が計測する領域は、１つの領域６に限定されず、壁面計測システム１は、複数の領域６に跨って計測を行うことができる。壁面計測システム１は、複数の領域６に跨って計測を行うことによって、計測作業の負担を軽減することができる。

図２に示すように、壁面計測システム１は、ゴンドラ７の移動量および移動位置を計測する移動状態計測装置１０と、外壁面４の３次元形状および２次元画像を計測する壁面計測装置１１と、ゴンドラ７の緯度および経度を検出する位置検出装置１２と、処理装置１３とを備える。移動状態計測装置１０は、移動状態計測部の一例であり、壁面計測装置１１は、壁面計測部の一例である。位置検出装置１２は、位置検出部の一例である。

処理装置１３は、移動状態計測装置１０、壁面計測装置１１、および位置検出装置１２の各々の計測結果に基づいて、外壁面４の全体的な３次元形状を示す３次元全体形状データと外壁面４の全体的な２次元画像を示す２次元全体画像データとを生成する。なお、位置検出装置１２は、後述するように設けられなくてもよい。

壁面計測システム１は、位置が既知のレール５に取り付けられるゴンドラ７に配置される。そのため、作業者は、ビル２の設計図または竣工図などを参照することによって、ゴンドラ７が取り付けられたレール５の位置からビル２の外壁面４と計測された領域６との位置関係を迅速かつ正確に把握することができる。

移動状態計測装置１０は、例えば、レーザドップラセンサを含む。レーザドップラセンサは、物体にレーザ光を照射し、照射したレーザ光が物体で散乱した光である散乱光を受光する。レーザドップラセンサは、かかる散乱光からドップラ周波数を計測し、計測したドップラ周波数から物体の移動量を算出する。移動状態計測装置１０は、レーザドップラセンサに代えて、例えば、マイクロ波ドップラセンサを含む構成であってもよい。

移動状態計測装置１０は、計測したゴンドラ７の移動量を示す移動量データを壁面計測装置１１へ繰り返し出力する。また、移動状態計測装置１０は、計測したゴンドラ７の移動量からゴンドラ７の移動位置を繰り返し算出し、算出したゴンドラ７の移動位置を示す第１位置データを処理装置１３へ繰り返し出力する。ゴンドラ７の移動位置は、例えば、各領域６の計測を壁面計測装置１１が開始したときのゴンドラ７の位置からの距離で表される。なお、第１位置データは、ゴンドラ７の移動位置に加えてゴンドラ７の移動位置を計測した時刻である計測時刻を含むデータであってもよい。

移動状態計測装置１０は、レーザドップラセンサに代えて、ワイヤロープ８１を巻き上げる機の巻き上げ量を計測するエンコーダを含む構成であってもよい。この場合、移動状態計測装置１０は、クレーン８０に配置され、ゴンドラ７には配置されない。そのため、移動状態計測装置１０は、例えば、無線または有線によってゴンドラ７の移動量を示す移動量データを壁面計測装置１１へ送信し、無線または有線によってゴンドラ７の移動位置を示す第１位置データを処理装置１３へ送信する。

図３は、実施の形態１にかかる壁面計測システムの構成例を示す図である。図３に示すように、壁面計測装置１１は、外壁面４の３次元形状を計測する３次元形状計測部１４と、外壁面４の２次元画像を計測する２次元画像計測部１５とを備える。

３次元形状計測部１４は、レーザスキャナ、または光切断センサを含む。レーザスキャナは、物体にレーザ光線を照射し、物体に照射したレーザ光線が返ってくるまでの時間を計測し、計測した時間を距離に換算することで物体の３次元形状を計測する。光切断センサは、光切断法によって物体の３次元形状を計測する。３次元形状計測部１４によって計測される外壁面４の３次元形状は、例えば、複数の３次元点で表される３次元点群である。

２次元画像計測部１５は、例えば、ラインカメラ、エリアカメラ、または光切断センサを含む。ラインカメラは、一度に一列分の画像を撮像するカメラである。エリアカメラは、一度に複数列分の画像を撮像するカメラである。光切断センサは、物体に照射したレーザ光の反射強度を計測することによって得られる反射強度画像を物体の２次元画像として計測する。かかる反射強度画像は、反射強度が濃淡で表されたモノクロ画像である。また、２次元画像計測部１５は、サーモグラフィーであってもよい。

壁面計測装置１１に光切断センサが用いられる場合には、３次元形状計測部１４および２次元画像計測部１５において同一の光切断センサが用いられる。なお、光切断センサは、スキャン方向がゴンドラ７の移動方向と同じ方向になるようにゴンドラ７に配置される。

３次元形状計測部１４は、移動状態計測装置１０から出力される移動量データに基づいて、ゴンドラ７が予め設定された距離だけ移動する毎に外壁面４の３次元形状を計測することで、予め定められた間隔でビル２の外壁面４を計測する。３次元形状計測部１４は、ビル２の外壁面４を計測する毎に、計測した外壁面４の３次元形状を示す３次元計測データを繰り返し生成する。

２次元画像計測部１５は、移動状態計測装置１０から出力される移動量データに基づいて、ゴンドラ７が予め設定された距離だけ移動する毎に外壁面４の２次元画像を計測することで、予め定められた間隔でビル２の外壁面４を計測する。２次元画像計測部１５は、ビル２の外壁面４を計測する毎に計測した外壁面４の２次元画像を示す２次元計測データを繰り返し生成する。壁面計測装置１１は、３次元計測データおよび２次元計測データを繰り返し処理装置１３へ出力する。なお、３次元計測データは、外壁面４の３次元形状に加え、外壁面４の３次元形状を計測した時刻である計測時刻を含むデータであってもよい。同様に、２次元計測データは、外壁面４の２次元画像に加え、外壁面４の２次元画像を計測した時刻である計測時刻を含むデータであってもよい。

なお、壁面計測装置１１は、ステレオカメラまたはＲＧＢ（Ｒｅｄ Ｇｒｅｅｎ Ｂｌｕｅ）－Ｄ（Ｄｅｐｔｈ）カメラを有する構成であってもよい。この場合、３次元形状計測部１４および２次元画像計測部１５において同一のステレオカメラまたはＲＧＢ－Ｄカメラが用いられる。

また、３次元形状計測部１４は、移動状態計測装置１０から出力される移動量データを用いずに、予め設定された周期で外壁面４の３次元形状を計測して２次元計測データを繰り返し生成することもできる。同様に、２次元画像計測部１５は、移動状態計測装置１０から出力される移動量データを用いずに、予め設定された周期で外壁面４の２次元画像を計測して２次元計測データを繰り返し生成することもできる。

位置検出装置１２は、例えば、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）受信機であり、複数の衛星から送信される測距信号に基づいて、ゴンドラ７の緯度および経度を算出する。位置検出装置１２は、計測したゴンドラ７の緯度および経度を示す第２位置データを繰り返し出力する。第２位置データは、壁面計測装置１１で計測される領域６毎に異なる。すなわち、第２位置データで示される緯度および経度は、領域６毎に異なる。なお、レール５の延在方向が鉛直方向ではない場合、位置検出装置１２は、緯度および経度に加え、高度を検出し、検出した緯度、経度、および高度を含む第２位置データを出力する構成であってもよい。

処理装置１３は、操作部２１と、表示部２２と、通信部２３と、インタフェイス２４と、処理部２５、記憶部２６とを備える。記憶部２６は、３次元データ記憶部３１と、２次元データ記憶部３２と、図面データ記憶部３３とを有する。

操作部２１は、例えば、キーボード、マウス、キーパッド、またはタッチパネルなどを含み、処理装置１３のユーザによって操作される。表示部２２は、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）または有機ＥＬ（ElectroLuminescence）ディスプレイである。通信部２３は、無線または有線によって不図示のネットワークに接続され、ネットワークを介して不図示の装置との間でデータの送受信を行う。

インタフェイス２４は、移動状態計測装置１０、壁面計測装置１１、および位置検出装置１２の各々と有線または無線で接続される。インタフェイス２４には、移動状態計測装置１０から出力される第１位置データが入力され、壁面計測装置１１から出力される３次元計測データおよび２次元計測データが入力され、位置検出装置１２から出力される第２位置データが入力される。また、処理部２５からの要求がインタフェイス２４を介して、移動状態計測装置１０、壁面計測装置１１、および位置検出装置１２へ出力される。処理部２５からの要求は、例えば、計測の開始を要求する計測開始要求または計測の終了を要求する計測終了要求などである。

処理部２５は、取得部４１と、第１結合部４２と、第２結合部４３と、出力部４４とを備える。取得部４１は、３次元計測データ、２次元計測データ、第１位置データ、および第２位置データをインタフェイス２４から取得し、取得した３次元計測データおよび２次元計測データに第１位置データおよび第２位置データを関連付けて記憶部２６に記憶させる。

具体的には、取得部４１は、３次元計測データを取得する毎に、取得した３次元計測データを第１位置データおよび第２位置データに関連付けて３次元データ記憶部３１に記憶させる。また、取得部４１は、２次元計測データを取得する毎に、取得した２次元計測データを第１位置データおよび第２位置データに関連付けて２次元データ記憶部３２に記憶させる。

３次元計測データおよび２次元計測データの各々に関連付けられる第１位置データおよび第２位置データは、例えば、取得部４１によって３次元計測データおよび２次元計測データが取得されたタイミングに合致するタイミングで取得部４１によって取得された第１位置データおよび第２位置データである。また、３次元計測データおよび２次元計測データの各々に関連付けられる第１位置データおよび第２位置データは、例えば、３次元計測データおよび２次元計測データと計測時刻が合致する第１位置データおよび第２位置データであってもよい。

図面データ記憶部３３は、各複数のレール５が描画されたビル２の図面を示す図面データを記憶する。図面データは、例えば、設計図面のデータまたは竣工図面のデータである。設計図面または竣工図面は、複数のレール５によって構成される複数の走行路に関する情報を含む。複数の走行路に関する情報は、例えば、複数の走行路の各々の位置を示す情報および複数の走行路の各々の識別情報を含む。走行路の識別情報は、例えば、文字および記号のうち少なくともいずれかで示される情報である。複数の走行路に関する情報は、例えば、レール５_１～５_４８の各々の位置を示す情報およびレール５_１～５_４８の各々の識別情報を含んでいてもよい。

第１結合部４２は、同一の第２位置データに関連付けられた複数の３次元計測データと、これら複数の３次元計測データのうち対応する３次元計測データに各々関連付けられた複数の第１位置データとを３次元データ記憶部３１から取得する。第１結合部４２は、取得した複数の第１位置データで示される複数の移動位置に基づいて、これら複数の３次元計測データで示される複数の３次元形状を繋ぎ合わせることによって、３次元領域形状データを生成する。３次元領域形状データは、第２位置データに対応する領域６の３次元形状である３次元領域形状を示すデータであり、領域計測データの一例である。なお、第１結合部４２は、第１位置データで示される位置が最も近い２つの３次元形状同士を繋ぎ合わせる際、２つの３次元形状間で重複部分がある場合、例えば、２つの３次元形状のうち一方の３次元形状に、重複部分を削除した他方の３次元形状を繋ぎ合わせる。

第１結合部４２は、生成した３次元領域形状データを第２位置データに関連付けて３次元データ記憶部３１に記憶させる。例えば、第１結合部４２は、領域６_１に対応する第２位置データに関連付けられた複数の３次元計測データおよび複数の第１位置データに基づいて３次元領域形状データを生成した場合、生成した３次元領域形状データを領域６_１に対応する第２位置データに関連付けて３次元データ記憶部３１に記憶させる。

また、第１結合部４２は、同一の第２位置データに関連付けられた複数の２次元計測データと、これら複数の２次元計測データのうち対応する２次元計測データに各々関連付けられた複数の第１位置データとを２次元データ記憶部３２から取得する。第１結合部４２は、取得した複数の第１位置データで示される複数の移動位置に基づいて、これら複数の２次元計測データで示される複数の２次元画像を繋ぎ合わせることによって、第２位置データに対応する領域６の２次元画像である２次元領域画像を示す２次元領域画像データを生成する。２次元領域画像データは、領域計測データの一例である。なお、第１結合部４２は、第１位置データで示される位置が最も近い２つの２次元画像同士を繋ぎ合わせる際、２つの２次元画像間で重複部分がある場合、例えば、２つの２次元画像のうち一方の２次元画像に、重複部分を削除した他方の２次元画像を繋ぎ合わせる。

第１結合部４２は、生成した２次元領域画像データを第２位置データに関連付けて２次元データ記憶部３２に記憶させる。例えば、第１結合部４２は、領域６_１に対応する第２位置データに関連付けられた複数の２次元計測データおよび複数の第１位置データに基づいて２次元領域画像データを生成した場合、生成した２次元領域画像データを領域６_１に対応する第２位置データに関連付けて２次元データ記憶部３２に記憶させる。

なお、第１結合部４２は、３次元領域形状データおよび２次元領域画像データに第１位置データが関連付けられて記憶部２６に記憶されない場合、計測時刻に基づいて、３次元領域形状データおよび２次元領域画像データに対応する第１位置データを取得することができる。例えば、第１結合部４２は、３次元領域形状データおよび２次元領域画像データに含まれる計測時刻に合致する計測時刻を含む第１位置データを記憶部２６から取得する。第１結合部４２は、取得した第１位置データに基づいて３次元領域形状データおよび２次元領域画像データを生成する。

第２結合部４３は、複数の３次元領域形状データと、これら複数の３次元領域形状データのうち対応する３次元領域形状データに各々関連付けられた複数の第２位置データとを３次元データ記憶部３１から取得する。第２結合部４３は、複数の２次元領域画像データと、複数の２次元領域画像データのうち対応する２次元領域画像データに各々関連付けられた複数の第２位置データとを２次元データ記憶部３２から取得する。第２結合部４３は、ビル２の図面データを図面データ記憶部３３から取得する。

第２結合部４３は、取得した複数の第２位置データと図面データとに基づいて、各３次元領域形状データで示される３次元領域形状が複数の領域６_１～６_４４のうちどの領域６の３次元形状であるかを判定する。第２結合部４３は、複数の走行路の位置関係または複数のレール５_１～５_４８の位置関係と複数の第２位置データで示される複数の位置関係とから、複数の第２位置データの各々に対応する領域６を特定する。

第２結合部４３は、取得した複数の３次元領域形状データで示される複数の３次元領域形状の各々を複数の領域６_１～６_４４のうち対応する領域６に配置して得られる３次元形状のデータである３次元全体形状データを生成する。３次元全体形状データは、外壁面４の全体的な３次元形状である３次元全体形状を示すデータであり、結合計測データの一例である。

第２結合部４３は、取得した複数の第２位置データと図面データとに基づいて、各２次元領域画像データで示される２次元領域画像が複数の領域６_１～６_４４のうちどの領域６の２次元画像であるかを判定する。かかる判定の方法は、上述した方法、すなわち、３次元領域形状がどの領域６の３次元形状であるかの判定の方法と同じである。

第２結合部４３は、取得した複数の２次元領域画像データで示される複数の２次元領域画像の各々を複数の領域６_１～６_４４のうち対応する領域６に配置して得られる２次元画像のデータである２次元全体画像データを生成する。２次元全体画像データは、外壁面４の全体的な２次元画像である２次元全体画像を示すデータであり、結合計測データの一例である。かかる２次元全体画像データは、例えば、外壁面４を平面上に展開した展開図の画像であるが、２次元画像が外壁面４に沿って３次元的に配置された画像であってもよい。

このように、第２結合部４３は、３次元全体形状データおよび２次元全体画像データの生成に複数の第２位置データと図面データとを用いることから、３次元全体形状および２次元全体画像の計測を精度よく行うことができる。

壁面計測システム１は、位置検出装置１２を有しない構成であってもよい。この場合、作業者は、移動対象である新たな走行路にゴンドラ７を取り付ける毎に、かかる新たな走行路の識別情報を操作部２１へ入力する。取得部４１は、操作部２１へ入力された走行路の識別情報を示すデータを第２位置データとし、３次元計測データを取得する毎に、取得した３次元計測データを走行路の識別情報を示す第２位置データに関連付けて３次元データ記憶部３１に記憶させる。また、取得部４１は、２次元計測データを取得する毎に、取得した２次元計測データを走行路の識別情報を示す第２位置データに関連付けて２次元データ記憶部３２に記憶させる。

図面データ記憶部３３に記憶された図面データには、各走行路の位置および識別情報を示す情報を含む図面のデータが含まれている。各走行路の識別情報は複数の走行路のうち対応する走行路がわかるように図面で示される。例えば、図面において、各走行路の識別情報は複数の走行路のうち対応する走行路に引き出し線などで対応付けられている。また、図面において、走行路の識別情報は、複数の走行路のうち対応する走行路の位置に対して最も近い位置に配置されていてもよい。

第２結合部４３は、取得した複数の第２位置データと図面データとに基づいて、複数の第２位置データの各々に対応する走行路の位置を図面データから抽出する。これにより、第２結合部４３は、各３次元領域形状データで示される３次元領域形状がどの領域６の３次元形状であるかを判定することができ、各２次元領域画像データで示される２次元領域画像がどの領域６の２次元画像であるかを判定することができる。なお、第２結合部４３は、走行路の位置に代えてレール５の位置から領域６を判定することもできる。

出力部４４は、第２結合部４３によって生成された３次元全体形状データおよび２次元全体画像データを通信部２３にネットワークを介して不図示の装置へ送信させることができる。また、出力部４４は、第２結合部４３によって生成された３次元全体形状データおよび２次元領域画像データに基づいて、外壁面４の３次元全体形状および２次元全体画像を表示部２２に表示させることができる。

つづいて、フローチャートを用いて移動状態計測装置１０による処理を説明する。図４は、実施の形態１にかかる移動状態計測装置の処理の一例を示すフローチャートである。図４に示す処理は、例えば、処理部２５から計測開始要求が移動状態計測装置１０へ送信された場合に開始される。計測開始要求は、例えば、作業者による操作部２１への特定の操作があった場合に処理部２５から移動状態計測装置１０、壁面計測装置１１、および位置検出装置１２へ送信される。

図４に示すように、移動状態計測装置１０は、ゴンドラ７の移動量を計測し、計測した移動量を示す移動量データを壁面計測装置１１へ出力する（ステップＳ１０）。また、移動状態計測装置１０は、計測したゴンドラ７の移動量に基づいて、ゴンドラ７の移動位置を算出し、算出した移動位置を示す第１位置データを処理装置１３へ出力する（ステップＳ１１）。

移動状態計測装置１０は、計測終了要求があるか否かを判定する（ステップＳ１２）。計測終了要求は、例えば、作業者による移動状態計測装置１０への特定の操作があった場合に処理部２５から移動状態計測装置１０、壁面計測装置１１、および位置検出装置１２へ送信される。移動状態計測装置１０は、計測終了要求がないと判定すると（ステップＳ１２：Ｎｏ）、処理をステップＳ１０へ移行し、計測終了要求があると判定すると（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、図４に示す処理を終了する。

つづいて、フローチャートを用いて壁面計測装置１１の３次元形状計測部１４による処理を説明する。図５は、実施の形態１にかかる壁面計測装置の３次元形状計測部による処理の一例を示すフローチャートである。図５に示す処理は、例えば、処理部２５から計測開始要求が壁面計測装置１１へ送信された場合に開始される。

図５に示すように、壁面計測装置１１の３次元形状計測部１４は、移動状態計測装置１０から移動量データを取得する（ステップＳ２０）。３次元形状計測部１４は、取得した移動量データに基づいて、計測タイミングになったか否かを判定する（ステップＳ２１）。３次元形状計測部１４は、例えば、取得した移動量データに基づいて、ゴンドラ７が予め設定された距離を移動する毎に、計測タイミングになったと判定する。

３次元形状計測部１４は、計測タイミングになったと判定した場合（ステップＳ２１：Ｙｅｓ）、外壁面４のうち対向する領域６の３次元形状を計測し、計測した３次元形状を示す３次元計測データを処理装置１３へ出力する（ステップＳ２２）。

３次元形状計測部１４は、ステップＳ２２の処理が終了した場合、または、計測タイミングになっていないと判定した場合（ステップＳ２１：Ｎｏ）、計測終了要求があるか否かを判定する（ステップＳ２３）。３次元形状計測部１４は、計測終了要求がないと判定すると（ステップＳ２３：Ｎｏ）、処理をステップＳ２０へ移行し、計測終了要求があると判定すると（ステップＳ２３：Ｙｅｓ）、図５に示す処理を終了する。

つづいて、フローチャートを用いて壁面計測装置１１の２次元画像計測部１５による処理を説明する。図６は、実施の形態１にかかる壁面計測装置の２次元画像計測部による処理の一例を示すフローチャートである。図６に示す処理は、例えば、処理部２５から計測開始要求が壁面計測装置１１へ送信された場合に開始される。

図６に示すように、壁面計測装置１１の２次元画像計測部１５は、移動状態計測装置１０から移動量データを取得する（ステップＳ３０）。２次元画像計測部１５は、取得した移動量データに基づいて、計測タイミングになったか否かを判定する（ステップＳ３１）。２次元画像計測部１５は、例えば、取得した移動量データに基づいて、ゴンドラ７が予め設定された距離を移動する毎に、計測タイミングになったと判定する。

２次元画像計測部１５は、計測タイミングになったと判定した場合（ステップＳ３１：Ｙｅｓ）、外壁面４のうち対向する領域６の２次元画像を計測し、計測した２次元画像を示す２次元計測データを処理装置１３へ出力する（ステップＳ３２）。

２次元画像計測部１５は、ステップＳ３２の処理が終了した場合、または、計測タイミングになっていないと判定した場合（ステップＳ３１：Ｎｏ）、計測終了要求があるか否かを判定する（ステップＳ３３）。２次元画像計測部１５は、計測終了要求がないと判定すると（ステップＳ３３：Ｎｏ）、処理をステップＳ３０へ移行し、計測終了要求があると判定すると（ステップＳ３３：Ｙｅｓ）、図６に示す処理を終了する。

つづいて、フローチャートを用いて処理装置１３の処理部２５による処理を説明する。図７は、実施の形態１にかかる処理装置の処理部による処理の一例を示すフローチャートである。

図７に示すように、処理装置１３の処理部２５は、計測データ取得処理を行う（ステップＳ４０）。処理部２５は、ステップＳ４０の計測データ取得処理において、移動状態計測装置１０から第１位置データを取得し、壁面計測装置１１から３次元計測データおよび２次元計測データを取得し、位置検出装置１２から第２位置データを取得する。そして、処理部２５は、計測データ取得処理において、取得した第１位置データ、３次元計測データ、２次元計測データ、および第２位置データを記憶部２６に記憶させる。

次に、処理部２５は、３次元領域形状データおよび２次元領域画像データを生成する第１結合処理を行う（ステップＳ４１）。かかる第１結合処理は、図８に示すステップＳ５０，Ｓ５１の処理であり、後で詳述する。

次に、処理部２５は、複数の領域６_１～６_４４の全てが計測済であるか否かを判定する（ステップＳ４２）。処理部２５は、例えば、作業者による処理装置１３への特定の操作があった場合に、複数の領域６_１～６_４４の全てが計測済であると判定する。

処理部２５は、複数の領域６_１～６_４４の全てが計測済ではないと判定した場合（ステップＳ４２：Ｎｏ）、処理をステップＳ４０へ移行する。処理部２５は、複数の領域６_１～６_４４の全てが計測済であると判定した場合（ステップＳ４２：Ｙｅｓ）、第２結合処理を行って（ステップＳ４３）、図７に示す処理を終了する。ステップＳ４３における第２結合処理は、図９に示すステップＳ６０～Ｓ６３の処理であり、後で詳述する。

図８は、実施の形態１にかかる処理装置の処理部による第１結合処理の一例を示すフローチャートである。図８に示すように、処理部２５は、同一の第２位置データに関連付けられた複数の３次元計測データと複数の第１位置データとに基づいて、３次元領域形状データを生成する（ステップＳ５０）。

また、処理部２５は、同一の第２位置データに関連付けられた複数の２次元計測データと複数の第１位置データとに基づいて、２次元領域画像データを生成する（ステップＳ５１）。処理部２５は、ステップＳ５１の処理が終了した場合、図８に示す処理を終了する。なお、処理部２５は、ステップＳ５０の処理およびステップＳ５１の処理を並行して行うことができる。

図９は、実施の形態１にかかる処理装置の処理部による第２結合処理の一例を示すフローチャートである。図９に示すように、処理部２５は、複数の第２位置データと図面データとに基づいて、各３次元領域形状データで示される３次元領域形状が複数の領域のうちどの領域の３次元形状であるかを判定する（ステップＳ６０）。そして、処理部２５は、各３次元領域形状データで示される３次元領域形状を、ステップＳ６０で判定した領域に配置することによって、３次元全体形状データを生成する（ステップＳ６１）。

また、処理部２５は、複数の第２位置データと図面データとに基づいて、各２次元領域画像データで示される２次元領域画像が複数の領域のうちどの領域の２次元画像であるかを判定する（ステップＳ６２）。そして、処理部２５は、各２次元領域画像データで示される２次元領域画像を、ステップＳ６２で判定した領域に配置することによって、２次元全体画像データを生成して（ステップＳ６３）、図９に示す処理を終了する。なお、処理部２５は、ステップＳ６０，Ｓ６１の処理とステップＳ６２，Ｓ６３の処理とを並行して行うことができる。

図１０は、実施の形態１にかかる処理装置のハードウェア構成の一例を示す図である。図１０に示すように、処理装置１３は、プロセッサ１０１と、メモリ１０２と、入力インタフェイス回路１０３と、通信装置１０４と、表示装置１０５と、入力装置１０６とを備えるコンピュータを含む。

プロセッサ１０１、メモリ１０２、入力インタフェイス回路１０３、通信装置１０４、表示装置１０５、および入力装置１０６は、例えば、バス１０７によって互いにデータの送受信が可能である。操作部２１は、入力装置１０６によって実現される。表示部２２は、表示装置１０５によって実現される。通信部２３は、通信装置１０４で実現される。インタフェイス２４は、入力インタフェイス回路１０３によって実現される。プロセッサ１０１は、メモリ１０２に記憶されたプログラムを読み出して実行することによって、取得部４１、第１結合部４２、第２結合部４３、および出力部４４の機能を実行する。プロセッサ１０１は、例えば、処理回路の一例であり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、およびシステムＬＳＩ（Large Scale Integration）のうち一つ以上を含む。

メモリ１０２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）、およびＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）のうち一つ以上を含む。また、メモリ１０２は、コンピュータが読み取り可能なプログラムが記録された記録媒体を含む。かかる記録媒体は、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルメモリ、光ディスク、コンパクトディスク、およびＤＶＤ（Digital Versatile Disc）のうち一つ以上を含む。なお、処理装置１３は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）およびＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などの集積回路を含んでいてもよい。

以上のように、実施の形態１にかかる壁面計測システム１は、移動状態計測部の一例である移動状態計測装置１０と、壁面計測部の一例である壁面計測装置１１と、処理部２５とを備える。移動状態計測装置１０は、ビル２の外壁面４に敷設された少なくとも１つのレール５で構成される走行路に沿ってゴンドラ７が移動中にゴンドラ７の位置を繰り返し計測する。ゴンドラ７は、移動体の一例である。壁面計測装置１１は、ゴンドラ７に配置されており、移動状態計測装置１０によって計測された移動量に基づいて、走行路に沿ってゴンドラ７が移動中にビル２の外壁面４の２次元画像および３次元形状を繰り返し計測する。処理部２５は、移動状態計測装置１０によって繰り返し計測されたゴンドラ７の位置に基づいて、壁面計測装置１１の計測結果を繋ぎ合わせたデータである３次元領域形状データおよび２次元領域画像データを生成する。このように、壁面計測システム１は、位置が既知のレール５に取り付けられる移動体に配置される。そのため、壁面計測システム１を用いて計測作業を行う作業者は、ビル２の図面を参照することによって、ゴンドラ７が取り付けられたレール５の位置からビル２の外壁面４と計測された領域６との位置関係を迅速かつ正確に把握することができる。３次元領域形状データおよび２次元領域画像データの各々は、領域計測データの一例である。

また、移動状態計測装置１０は、ゴンドラ７の移動量を計測する。壁面計測装置１１は、移動状態計測装置１０によって計測された移動量に基づいて、ゴンドラ７が走行路に沿って予め定められた距離を移動する毎に、ビル２の外壁面４の２次元画像および３次元形状を計測する。これにより、処理部２５は、３次元領域形状データおよび２次元領域画像データを容易に生成することができる。

また、壁面計測装置１１は、複数のレール５_１～５_４８で構成される複数の走行路の各々に沿ってゴンドラ７が移動することで外壁面４の複数の領域６_１～６_４４を計測可能である。処理部２５は、複数の領域６_１～６_４４の各々に対する壁面計測装置１１の計測結果に基づいて、３次元領域形状データおよび２次元領域画像を複数の領域６_１～６_４４の各々に対応して生成し、生成した複数の領域６_１～６_４４に対応する複数の３次元領域形状を結合したデータである３次元全体形状データを生成する。また、処理部２５は、複数の領域６_１～６_４４の各々に対する移動状態計測装置１０および壁面計測装置１１の計測結果に基づいて、２次元領域画像を複数の領域６_１～６_４４の各々に対応して生成し、生成した複数の領域６_１～６_４４に対応する複数の２次元領域画像を結合したデータである２次元全体領域画像データを生成する。３次元全体形状データおよび２次元全体領域画像データの各々は、結合計測データの一例である。これにより、壁面計測システム１は、３次元全体形状データと２次元全体画像データとを精度よく生成することができる。

また、壁面計測システム１は、複数の走行路に関する情報を含むビル２の図面のデータである図面データを記憶する記憶部２６と、ゴンドラ７の緯度および経度を含む位置を検出する位置検出装置１２を備える。位置検出装置１２は、位置検出部の一例である。処理部２５は、記憶部２６に記憶された図面データと位置検出装置１２によって検出された位置とに基づいて、３次元全体形状データおよび２次元全体領域画像データを生成する。これにより、壁面計測システム１は、３次元全体形状データおよび２次元全体領域画像データを自動的に生成することができる。３次元全体形状データおよび２次元全体領域画像データの各々は結合計測データの一例である。

また、壁面計測システム１は、複数の走行路に関する情報を含むビル２の図面のデータである図面データを記憶する記憶部２６と、ゴンドラ７の移動対象になる走行路の情報を入力するための操作部２１とを備える。処理部２５は、操作部２１への操作によって入力された走行路の情報と、記憶部２６に記憶された図面データとに基づいて、３次元全体形状データおよび２次元全体領域画像データを生成する。これにより、壁面計測システム１は、作業者からの走行路の情報に基づいて、３次元全体形状データおよび２次元全体領域画像データを容易に生成することができる。

壁面計測装置１１は、光切断法で２次元画像および３次元形状を計測するセンサを含む。これにより、１つのセンサで２次元画像および３次元形状を計測することができ、壁面計測装置１１が複雑になることを避けることができる。

実施の形態２．
実施の形態２に係る壁面計測システムは、移動体であるドローンに配置され、ドローンを制御することができる点で、実施の形態１にかかる壁面計測システム１と異なる。以下においては、実施の形態１と同様の機能を有する構成要素については同一符号を付して説明を省略し、実施の形態１の壁面計測システム１と異なる点を中心に説明する。

図１１は、本発明の実施の形態２にかかる壁面計測システムの構成例を示す図である。図１２は、実施の形態２にかかる壁面計測システムが配置されるドローンがレールに係合している状態を示す図である。図１１に示す壁面計測システム１Ａの処理装置１３Ａは、ドローン９を制御する移動体制御部２７を備える点で、壁面計測システム１の処理装置１３と異なる。

ドローン９には、図１２に示すように、壁面計測システム１Ａが配置される。かかるドローン９は、レール５に移動可能に係合する構造およびレール５を識別する機能を有する。移動体制御部２７は、図面データ記憶部３３に記憶された図面データに基づいて、ドローン９を移動させる走行路を決定し、決定した走行路の位置の情報を含む移動要求を通信部２３にドローン９へ送信させる。

ドローン９は、移動体制御部２７から移動要求を受信すると、位置検出装置１２から出力される第２位置データと移動要求に含まれる走行路の位置の情報とに基づいて、移動体制御部２７が決定した走行路に近づき、移動体制御部２７が決定した走行路を構成するレール５を識別する。ドローン９は、識別したレール５に移動可能に係合する。

次に、移動体制御部２７は、ドローン９を走行路に沿って移動させる要求である移動要求を通信部２３にドローン９へ送信させる。ドローン９は、移動要求を受信すると、走行路に沿って移動する。

処理部２５は、ドローン９が移動している走行路の情報を移動体制御部２７から取得する。処理部２５は、取得した走行路の情報を第２位置データとし、かかる第２位置データをインタフェイス２４を介して取得した３次元計測データ、２次元計測データ、および第１位置データを関連付けて記憶部２６に記憶させる。なお、移動体制御部２７は、複数のドローン９を同時に異なる走行路に沿って移動するように制御することもできる。

実施の形態２にかかる処理装置１３Ａのハードウェア構成例は、図１０に示す処理装置１３のハードウェア構成と同じである。プロセッサ１０１は、メモリ１０２に記憶されたプログラムを読み出して実行することによって、移動体制御部２７の機能を実行することができる。

以上のように、実施の形態２にかかる壁面計測システム１Ａは、ドローン９を制御する移動体制御部２７を備える。移動体制御部２７は、ドローン９を走行路に沿って移動させる。これにより、壁面計測システム１Ａは、作業者の作業負荷を軽減することができる。

なお、図１２に示す例では、壁面計測システム１Ａは移動体に配置されるが、壁面計測システム１Ａのうち一部が移動体に配置される構成であってもよい。例えば、移動状態計測装置１０、壁面計測装置１１、位置検出装置１２、および処理装置１３Ａが互いに無線通信によってデータの送受信ができる場合、処理装置１３Ａは、移動体に配置されなくてよい。このことは壁面計測システム１についても同様である。また、処理装置１３Ａは、複数の装置から構成されていてもよい。

なお、実施の形態１，２では、壁面計測装置１１が２次元画像および３次元形状を計測する例を示したが、壁面計測装置１１は、２次元画像および３次元形状のうち一方を計測する構成であってもよい。また、実施の形態１，２では、処理部２５が３次元領域形状データおよび２次元領域画像データを生成する例を示したが、処理部２５は、３次元領域形状データおよび２次元領域画像データのうち一方を生成する構成であってもよい。また、実施の形態１，２では、壁面計測システム１，１Ａの各々が４つの装置から構成される例を示したが、壁面計測システム１，１Ａの各々は、３つ以下の装置から構成されてもよい。例えば、壁面計測システム１，１Ａの各々は、壁面計測システム１，１Ａの機能を３つ以下の装置が実行する構成であってもよい。また、壁面計測システム１，１Ａは、例えば、位置検出装置１２を含まない構成であってもよい。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１，１Ａ 壁面計測システム、２ ビル、３ 外壁、４ 外壁面、５，５_１～５_４８，８ レール、６，６_１～６_４４ 領域、７ ゴンドラ、９ ドローン、１０ 移動状態計測装置、１１ 壁面計測装置、１２ 位置検出装置、１３，１３Ａ 処理装置、１４ ３次元形状計測部、１５ ２次元画像計測部、２１ 操作部、２２ 表示部、２３ 通信部、２４ インタフェイス、２５ 処理部、２６ 記憶部、２７ 移動体制御部、３１ ３次元データ記憶部、３２ ２次元データ記憶部、３３ 図面データ記憶部、４１ 取得部、４２ 第１結合部、４３ 第２結合部、４４ 出力部、８０ クレーン、８１ ワイヤロープ。

Claims (9)

1. ビルの外壁に敷設された少なくとも１つのレールで構成される走行路に沿って移動体が移動中に前記移動体の位置を繰り返し計測する移動状態計測部と、
   前記移動体に配置されており、前記走行路に沿って前記移動体が移動中に前記ビルの外壁面の２次元画像および３次元形状の少なくともいずれかを繰り返し計測する壁面計測部と、
   前記移動状態計測部によって繰り返し計測された前記移動体の位置に基づいて、前記壁面計測部の計測結果を繋ぎ合わせたデータである領域計測データを生成する処理部と、を備える
   ことを特徴とする壁面計測システム。
2. 前記移動状態計測部は、
   前記移動体の移動量を計測し、
   前記壁面計測部は、
   前記移動状態計測部によって計測された前記移動量に基づいて、前記移動体が前記走行路に沿って予め定められた距離を移動する毎に、前記ビルの外壁面の２次元画像および３次元形状の少なくともいずれかを計測する
   ことを特徴とする請求項１に記載の壁面計測システム。
3. 前記壁面計測部は、
   前記ビルの外壁に敷設された複数のレールで構成される複数の走行路の各々に沿って前記移動体が移動することで前記外壁面の複数の領域を計測可能であり、
   前記処理部は、
   前記複数の領域の各々に対する前記壁面計測部の計測結果に基づいて、前記領域計測データを前記複数の領域の各々に対応して生成し、生成した前記複数の領域に対応する複数の前記領域計測データを結合したデータである結合計測データを生成する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の壁面計測システム。
4. 前記複数の走行路に関する情報を含む前記ビルの図面のデータである図面データを記憶する記憶部と、
   前記移動体の緯度および経度を含む位置を検出する位置検出部と、を備え、
   前記処理部は、
   前記記憶部に記憶された前記図面データと前記位置検出部によって検出された位置とに基づいて、前記結合計測データを生成する
   ことを特徴とする請求項３に記載の壁面計測システム。
5. 前記複数の走行路に関する情報を含む前記ビルの図面のデータである図面データを記憶する記憶部と、
   前記移動体の移動対象になる走行路の情報を入力するための操作部と、を備え、
   前記処理部は、
   前記操作部への操作によって入力された走行路の情報と、前記記憶部に記憶された前記図面データに基づいて、前記結合計測データを生成する
   ことを特徴とする請求項３に記載の壁面計測システム。
6. 前記壁面計測部は、
   光切断法で前記３次元形状および前記２次元画像を計測するセンサを含む
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の壁面計測システム。
7. 前記移動体は、
   ゴンドラまたはドローンである
   ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の壁面計測システム。
8. 前記ドローンを制御する移動体制御部を備え、
   前記移動体制御部は、
   前記ドローンを前記走行路に沿って移動させる
   ことを特徴とする請求項７に記載の壁面計測システム。
9. ビルの外壁に敷設された少なくとも１つのレールで構成される走行路に沿って移動する移動体の位置を計測する移動状態計測部によって、前記走行路に沿って前記移動体が移動中に前記移動体の位置を繰り返し計測する第１ステップと、
   前記移動体に配置された壁面計測部によって、前記走行路に沿って前記移動体が移動中に前記ビルの外壁面の２次元画像および３次元形状の少なくともいずれかを繰り返し計測する第２ステップと、
   処理部によって、前記第１ステップで繰り返し計測された前記移動体の位置に基づいて、前記第２ステップの計測結果を繋ぎ合わせたデータである領域計測データを生成する第３ステップと、を含む
   ことを特徴とする壁面計測方法。

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