JP7128013B2 - 埋設対象物認識方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、構造物に埋設される対象物の３次元位置を、構造物に埋設された後に認識する埋設対象物認識方法に関する。

プラントの改造等によって、コンクリート構造物に後打金物や開口の施工が発生する場合がある。この場合には、埋設された配管、電線管、鉄筋等の埋設対象物の切断を避けるために、後打金物や開口を施工するための穿孔箇所を事前に探査する必要があるが、この作業は多くの時間を要する。また、大型のトレンチ等のような広範囲に亘る躯体に後打金物等を施行する場合、後打金物等の個数が膨大となって工事期間が大幅に増加することになる。従って、工期短縮及びコスト削減のために、鉄筋等の探査作業を省略し、後打金物等の設定位置を容易に決定できる手法が求められている。

コンクリート打設前に鉄筋の位置を計測する方法として、例えば、移動式３次元レーザスキャナを用いた配筋検査方法が開示されている（特許文献１）。また、コンクリート打設後に、埋設された鉄筋の位置を特定する装置として、例えば、埋設物探査器が開示されている（特許文献２）。

特開２０１７－９５４６号公報 特開平６－１０２３５９号公報

コンクリート打設後に、埋設された鉄筋の位置を特定する従来の埋設物探査器では、コンクリート構造物の壁面をなぞって鉄筋の位置を特定するが、後打金物の設定位置に対してひとつひとつ探査する必要がある。このため、広範囲に亘り後打金物の施工が必要な場合には、多くの人員及び探査時間を要することになり、コストの増加及び工期の長期化が避けられないという経済的なデメリットがある。また、従来の鉄筋探査では金属製の鉄筋や配管しか検知ができず、非金属製の配管は検知できないという課題がある。

本発明の実施形態は、上述の事情を考慮してなされたものであり、構造物に埋設された対象物を、構造物の表面から探査することなく短時間に認識できる埋設対象物認識方法を提供することを目的とする。

本発明の実施形態における埋設対象物認識方法は、対象物が埋設される前に、前記対象物の３次元位置を計測するための基準位置を決定する基準位置決定工程と、前記対象物が埋設される前に、前記対象物の３次元位置を前記基準位置に設置された３次元計測装置で計測して、前記対象物の３次元位置データを取得する計測工程と、前記基準位置に投影装置を設置する投影装置設置工程と、前記対象物が埋設された構造物に前記投影装置から、前記対象物の前記３次元位置データに基づく画像データを投影する投影工程と、を有することを特徴とするものである。

また、本発明の実施形態における埋設対象物認識方法は、対象物が埋設される前に、前記対象物の３次元位置データを計測するための基準位置を決定する基準位置決定工程と、前記対象物が埋設される前に、前記対象物を前記基準位置に設置された３次元計測装置で計測して、前記対象物の前記３次元位置データを取得する計測工程と、前記対象物が埋設された構造物を透視面部越しに透視可能なＭＲ装置の前記透視面部に、前記対象物の前記３次元位置データに基づく画像データを、作業員が顔に装着したときの前記ＭＲ装置の前記基準位置に基づく位置情報に応じて表示する表示工程と、を有することを特徴とするものである。

本発明の実施形態によれば、構造物に埋設された対象物を、構造物の表面から探査することなく短時間に認識できる。

第１実施形態の埋設対象物認識方法を適用した後打金物の設定位置決定方法を実施する計測・投影システムを示す構成図。 （Ａ）及び（Ｂ）は、図１の３次元レーザスキャナを用いて異なるそれぞれの位置で鉄筋構造物を計測する状況を示す斜視図。 図１のプロジェクタを用いてコンクリート構造物に画像データを投影する状況を示す斜視図。 第１実施形態の後打金物の設定位置決定方法を実施する手順を示すフローチャート。 第２実施形態の埋設対象物認識方法を適用した後打金物の設定位置決定方法を実施する計測・投影システムを示す構成図。 図５のプロジェクタを用いてコンクリート構造物に画像データを投影する状況を示す斜視図。 第３実施形態の埋設対象物認識方法を適用した後打金物の設定位置決定方法を実施する計測・投影システムを示す構成図。 第４実施形態の埋設対象物認識方法を適用した後打金物の設定位置決定方法を実施する計測・投影システムを示す構成図。 第５実施形態の埋設対象物認識方法を適用した後打金物の設定位置決定方法を実施する計測・投影システムを示す構成図。 第６実施形態の埋設対象物認識方法を適用した後打金物の設定位置決定方法を実施する計測・表示システムを示す構成図。 第６実施形態の後打金物の設定位置決定方法を実施する手順を示すフローチャート。

以下、本発明を実施するための形態を、図面に基づき説明する。
［Ａ］第１実施形態（図１～図４）
図１は、第１実施形態の埋設対象物認識方法を適用した後打金物の設定位置決定方法を実施する計測・投影システムを示す構成図である。この図１に示す計測・投影システム１０は、３次元計測装置としての３次元レーザスキャナ１１と、投影装置としてのプロジェクタ１２と、３次元レーザスキャナ１１及びプロジェクタ１２に接続される計測データ処理装置１３と、３次元レーザスキャナ１１及びプロジェクタ１２を設置する際に基準となるマーカー１４と、を有して構成される。

３次元レーザスキャナ１１は、レーザを照射することで対象物としての鉄筋構造物１（図２）の３次元位置を計測するものである。また、プロジェクタ１２は、鉄筋構造物１が埋設された構造物としてのコンクリート構造物２（図３）のコンクリート壁面３に、後述の如く計測データ処理装置１３にて作成された画像データ４を投影するものである。ここで、鉄筋構造物１は、配筋された鉄筋のみの場合と、配筋された鉄筋に金属製または非金属製の配管や電線管等が組み付けられた場合とが含まれる。

３次元レーザスキャナ１１とプロジェクタ１２は、同一のスタンド１５または同一形状の異なったスタンド１５を用いて支持されて、コンクリート構造物２が設置される床５等に設置される。３次元レーザスキャナ１１及びプロジェクタ１２がスタンド１５を介して設置される箇所は、コンクリート構造物２が設置される地面、または他の構造物の天面等であってもよい。また、上記スタンド１５の据付位置は、目視可能な物体であるマーカー１４を基準に定められる。従って、スタンド１５が一旦撤去された後であっても、マーカー１４を基準にして、スタンド１５の据付位置の再現が可能になる。

上述のように３次元レーザスキャナ１１、プロジェクタ１２を支持するスタンド１５がマーカー１４を基準に据え付けられることで、３次元レーザスキャナ１１及びプロジェクタ１２のそれぞれを設置する際に、マーカー１４位置が基準位置となる。このマーカー１４は、本実施形態では、コンクリート構造物２が設置される床５の打設時に埋め込まれるため、その位置が変動することはない。また、このマーカー１４は、一定間隔で３次元レーザスキャナ１１の計測箇所毎に設定されるが、スタンド１５の据付位置を相対的に決定することが可能であれば、１箇所のみに設置されてもよい。更に、マーカー１４は、３次元レーザスキャナ１１及びプロジェクタ１２が設置される箇所に応じて、コンクリート構造物２が設置される地面、または他の構造物の天面もしくは壁面に、位置が変動しないように設定されてもよい。

図１に示す計測データ処理装置１３は、３次元レーザスキャナ１１が計測した鉄筋構造物１の３次元位置データを記録し、画像データ（３次元画像データ）４として処理してプロジェクタ１２へ出力するものであり、計測データ記録部１６、計測データ統合・画像処理部１７、マッピング設定部１８及びプロジェクタへの出力部１９を有して構成される。

３次元レーザスキャナ１１は、マーカー１４位置毎に、鉄筋構造物１における分割された各領域の３次元位置を計測する。このため、計測データ記録部１６は、３次元レーザスキャナ１１がマーカー１４位置毎に計測した鉄筋構造物１の各領域の３次元位置データ（計測データ）を記録する。

計測データ統合・画像処理部１７は、計測データ記録部１６にて記録された鉄筋構造物１の各領域の３次元位置データを、基準位置であるマーカー１４位置の座標に基づいて統合し、その後画像処理して、鉄筋構造物１全体の画像データ（３次元画像データ）を作成する。３次元レーザスキャナ１１から照射されるレーザの照射角度によっては、鉄筋構造物１における鉄筋の重なり具合の見え方が変わるが、計測データ統合・画像処理部１７が各マーカー１４位置での３次元位置データを統合し画像処理することで、鉄筋構造物１の画像データに適切な奥行きを表現することが可能になる。

また、プロジェクタ１２から画像データ４が投影されるコンクリート構造物２のコンクリート壁面３は、凹凸の面形状である場合がある。マッピング設定部１８は、計測データ統合・画像処理部１７にて画像処理された画像データを、画像データが投影されるコンクリート壁面３の形状に合わせてマッピング設定して、コンクリート壁面３の形状に適合した画像データ４を作成する。プロジェクタへの出力部１９は、マッピング設定部１８にて作成された画像データ４をプロジェクタ１２へ出力する。

次に、上述のように構成された計測・投影システム１０を用いて、後打金物の設定位置決定方法を実施する手順を説明する。
図１及び図２に示すように、まず、基準位置決定工程を実施する（Ｓ１）。つまり、この基準位置決定工程では、鉄筋構造物１が埋設される前に、作業員が、鉄筋構造物１の３次元位置を計測するためのマーカー１４の位置を計測して、その座標（絶対座標）を基準位置として決定する。

次に、図２及び図４に示すように、鉄筋構造物１の３次元位置を３次元レーザスキャナ１１により計測する計測工程を実行する（Ｓ２）。つまり、この計測工程では、鉄筋構造物１が埋設される前に、作業員が３次元レーザスキャナ１１の設定位置を、基準位置であるマーカー１４位置毎に順次移動させ、３次元レーザスキャナ１１が各マーカー１４位置で、鉄筋構造物１における分割された各領域の３次元位置を計測して鉄筋構造物１の各領域の３次元位置データを取得し、この各領域の３次元位置データを計測データ処理装置１３の計測データ記録部１６が記録する。この計測工程で、３次元レーザスキャナ１１は、鉄筋構造物１の内側もしくは外側に設置される。

次に、図１及び図４に示すように、鉄筋構造物１の３次元位置データから画像データを作成する画像データ作成工程を実施する（Ｓ３）。この画像データ作成工程では、計測データ処理装置１３の計測データ統合・画像処理部１７が、計測データ記録部１６に記録された鉄筋構造物１の各領域の３次元位置データを、基準位置であるマーカー１４位置の座標に基づいて統合し、画像処理して、鉄筋構造物１の全体の画像データ（３次元画像データ）を作成する。

次に、図１及び図４に示すように、マッピング設定工程を実施する（Ｓ４）。このマッピング設定工程では、計測データ処理装置１３のマッピング設定部１８が、コンクリート構造物２のコンクリート壁面３の形状に合わせて、計測データ統合・画像処理部１７にて作成された鉄筋構造物１の画像データをマッピング設定し、コンクリート壁面３の形状に適合した画像データ４を作成する。

次に、図３及び図４に示すように、プロジェクタ１２を基準位置であるマーカー１４位置毎に設定するプロジェクタ設置工程を実施する（Ｓ５）。この第１実施形態のプロジェクタ設置工程では、作業員が、３次元レーザスキャナ１１を支持したスタンド１５、及びこのスタンド１５と同一形状のスタンド１５を用いて複数台のプロジェクタ１２をマーカー１４位置毎に設置する。このプロジェクタ設置工程の前にコンクリート打設が施工されて、鉄筋構造物１が埋設されたコンクリート構造物２が建築されるが、このコンクリート構造物２の建築時に３次元レーザスキャナ１１を支持したスタンド１５が撤去される場合がある。この場合でも、マーカー１４を基準とすることでスタンド１５の据付位置の再現が可能になり、複数台のプロジェクタ１２は、３次元レーザスキャナ１１が設置された位置と同一位置に設置される。尚、１台のプロジェクタ１２をマーカー１４位置毎に、順次移動させて設置してもよい。

次に、図３及び図４に示すように、プロジェクタ１２を用いてコンクリート構造物２のコンクリート壁面３に鉄筋構造物１の画像データ４を投影する投影工程を実施する（Ｓ６）。この第１実施形態の投影工程では、複数のマーカー１４位置毎に設置された複数台のプロジェクタ１２がコンクリート構造物２のコンクリート壁面３に、計測データ処理装置１３のマッピング設定部１８にて作成されてプロジェクタへの出力部１９へ出力された画像データ４を、コンクリート壁面１３の形状に合わせて立体的に投影する。なお、１台のプロジェクタ１２をマーカー１４位置毎に移動させ、各マーカー１４位置で、その位置に対応した鉄筋構造物１の一領域における画像データ４をコンクリート壁面３に投影してもよい。

その後、図３及び図４に示すように、後打金物の設定位置決定工程を実施する（Ｓ７）。この後打金物設定値決定工程では、作業員が、コンクリート構造物２のコンクリート壁面３に投影された鉄筋構造物１の画像データ４を目視して、コンクリート構造物２内の鉄筋構造物１の位置を確認し、この鉄筋構造物１を回避する位置に後打金物を設定する位置を決定する。

以上のように構成されたことから、本第１実施形態によれば、次の効果（１）～（３）を奏する。
（１）図１～図３に示すように、コンクリート構造物２に埋設される前の鉄筋構造物１の３次元位置を、３次元レーザスキャナ１１でマーカー１４位置（基準位置）に基づいて計測して３次元位置データを取得し、この３次元位置データに基づく画像データ４を、鉄筋構造物１が埋設されたコンクリート構造物２のコンクリート壁面３に、マーカー１４位置（基準位置）に基づいてプロジェクタ１２から投影する。このため、コンクリート構造物２に埋設された鉄筋構造物１を、コンクリート構造物２の表面から例えば埋設物探査器を用いて探査することなく短時間に認識できる。この結果、コンクリート構造物２のコンクリート壁面３に投影された鉄筋構造物１の画像データ４を確認することで、コンクリート壁面３において、埋設された鉄筋構造物１を回避する位置に後打金物の設定位置を決定できる。

（２）鉄筋構造物１の画像データ４をプロジェクタ１２によりコンクリート構造物２のコンクリート壁面３に投影することで、コンクリート構造物２に埋設された鉄筋構造物１の位置を確認するので、鉄筋構造物１が非金属製の配管を有する場合にも、この配管の位置を画像として認識できる。このため、この非金属製の配管をも回避して後打金物の設定位置を決定することができる。

（３）３次元レーザスキャナ１１により計測されて計測データ処理装置１３の計測データ記録部１６に記録された鉄筋構造物１の３次元位置データと、この３次元位置データから計測データ統合・画像処理部１７により作成された鉄筋構造物１の画像データは、図示しないデータベースに保存されることで、コンクリート構造物２の建築工事の据付記録として活用できる。これにより、コンクリート構造物２の施工後に、埋設された鉄筋構造物１の据付管理を、鉄筋構造物１の３次元位置データや、計測データ統合・画像処理部１７により作成された画像データを利用して実施できる。

［Ｂ］第２実施形態（図５、図６）
図５は、第２実施形態の埋設対象物認識方法を適用した後打金物の設定位置決定方法を実施する計測・投影システムを示す構成図である。この第２実施形態において第１実施形態と同様な部分については、第１実施形態と同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。

本第２実施形態の後打金物の設定位置決定方法が第１実施形態と異なる点は、この後打金物の設定位置決定方法を実施する計測・投影システム２０の計測データ処理装置２１が後打金物設定位置計算部２２を備え、この後打金物設定位置計算部２２が、計測データ統合・画像処理部１７にて作成された画像データに基づいて、追加対象物としての後打金物設定位置（つまり図６の穿孔位置２３）を計算する計算工程を実施する点である。そして、この計算工程で計算された後打金物の設定位置（穿孔位置２３）を、プロジェクタ１２が投影工程においてコンクリート構造物２のコンクリート壁面３に投影している。

つまり、後打金物設定位置計算部２２は、鉄筋構造物１の画像データを分析すると共に、後打金物の寸法に応じて後打金物の設定位置（穿孔位置に２３）を計算する。この後打金物の設定位置（穿孔位置２３）データは、マッピング設定部１８及びプロジェクタへの出力部１９を経てプロジェクタ１２へ出力され、このプロジェクタ１２から鉄筋構造物１の画像データ４と共に、または図６に示すように単独で、コンクリート構造物２のコンクリート壁面３に点または面表示で投影される。後打金物の設定位置（穿孔位置２３）データは、コンクリート壁面３に点表示で投影される場合には、プロジェクタ１２に代えてレーザポインタなどを用いて表示してもよい。

以上のように構成されたこから、本第２実施形態においても第１実施形態の効果（１）～（３）と同様な効果を奏するほか、次の効果（４）を奏する。

（４）計測データ記録装置２１の後打金物設定位置計算部２２が、計測データ統合・画像処理部１７にて作成された画像データに基づいて後打金物の設定位置（穿孔位置２３）を計算する計算工程を実施し、この計算された後打金物の設定位置（穿孔位置２３）がコンクリート構造物２のコンクリート壁面３にプロジェクタ１２により投影される。このため、作業員は、現場で後打金物の設定位置を決定するための判断に要する時間が不要になる。従って、後打金物の設定位置決定作業を効率的に実施できる。

［Ｃ］第３実施形態（図７）
図７は、第３実施形態の埋設対象物認識方法を適用した後打金物の設定位置決定方法を実施する計測・投影システムを示す構成図である。この第３実施形態において第１実施形態と同様な部分については、第１実施形態と同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。

本第３実施形態の後打金物の設定位置決定方法が第１実施形態と異なる主な点は、この後打金物の設定位置決定工程を実施する計測・投影システム３０の計測データ処理部３１が設計図面データ読込部３２を備え、この設計図面データ読込部３２が、設計図面ＤＢ（データベース）３３に格納された設計図面データを読み込む設計図面データ読込工程を実施する点である。そして更に、計測データ処理装置３１の計測データ統合・画像処理部３４が、設計図面データ読込部３２にて読み込まれた設計図面データと、３次元レーザスキャナ１１により計測されて計測データ記録部１６に記録された鉄筋構造物１における分割された領域の３次元位置データとを組み合わせて統合し、鉄筋構造物１の全体の画像データを作成する画像データ作成工程を実施している。

また、計測データ処理装置３１には表示部３５が設置される点も第１実施形態と異なる。計測データ統合・画像処理部３４は、設計図面データ読込部３２にて読み込まれた設計図面データと、３次元レーザスキャナ１１により計測されて計測データ記録部１６に記録された鉄筋構造物１における分割された各領域の３次元位置データとを比較し、両者の相違点を表示部３５に表示させることが可能である。

以上のように構成されたことから、本第３実施形態によれば、第１実施形態の効果（１）～（３）と同様な効果を奏するほか、次の効果（５）及び（６）を奏する。

（５）設計図面データ読込工程において設計図面データ読込部３２が設計図面ＤＢ３３から読み込んだ鉄筋構造物１の設計図面データと、計測工程において３次元レーザスキャナ１１が計測した鉄筋構造物１の３次元位置データとが、計測データ統合・画像処理部３４により画像データ作成工程において組み合わされ統合されて画像データが作成される。このため、工事状況によって３次元レーザスキャナ１１による鉄筋構造物１の３次元位置の計測が十分または適切に実施できなかった場合や、計測漏れがあった場合でも、設計図面ＤＢ３３の設計図面データが利用されることで、プロジェクタ１２から投影される画像データ４を良好に作成できる。この結果、上述の場合でも後打金物の設定位置を適切に決定できる。

（６）設計データ統合・画像処理部３４は、３次元レーザスキャナ１１により計測された鉄筋構造物１の３次元位置計測データを、設計図面データ読込部３２により設計図面ＤＢ３３から読み込まれた設計図面データと比較し、両者の相違点を表示部３５に表示する。これにより、鉄筋構造物１の配筋施行時における鉄筋や配管、電線管等の据付漏れや据付位置の相違を、コンクリート構造物２を建築するためのコンクリート打設前に検査して修正することができる。この結果、鉄筋構造物１の配筋施工ミスを未然に防止できる。更に、現場で発生した図面からの変更点を、記録として保管することが可能になる。

また、上述のように、鉄筋構造物１の配筋施工の検査を広範囲且つ短時間に実施できるので、鉄筋構造物１の配筋施工の検査時間及び人員を削減でき、コンクリート構造物２の建築工事の工期及び費用を低減できる。

［Ｄ］第４実施形態（図８）
図８は、第４実施形態の埋設対象物認識方法を適用した後打金物の設定位置決定方法を実施する計測・投影システムを示す構成図である。この第４実施形態において第１実施形態と同様な部分については、第１実施形態と同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。

本第４実施形態の後打金物の設定位置決定方法が第１実施形態と異なる点は、この後打金物の設定位置決定方法を実施する計測・投影システム４０の計測データ処理装置４１が計測データ編集部４２を備え、この計測データ編集部４２が、計測データ統合・画像処理部１７にて作成された画像データを編集して編集画像データを作成する編集画像データ作成工程を実施する点である。そして更に、この編集画像データ作成工程にて作成された編集画像データを、計測データ統合・画像処理部１７にて作成された画像データに代えて、マッピング設定部１８にてマッピング設定して画像データ４を作成し、この画像データ４を、プロジェクタへの出力部１９を経てプロジェクタ１２によりコンクリート構造物２のコンクリート壁面３に投影している。

編集画像データは、具体的には、コンクリート構造物２を建築するために行なうコンクリート打設により変位する鉄筋構造物の鉄筋位置の変位量を考慮して、計測データ統合・画像処理部１７にて作成された画像データを補正したものである。この補正量は、予めモックアップ等を用いてコンクリート打設時に取得された鉄筋の変位量が用いられる。

以上のように構成されたことから、本第４実施形態によれば、第１実施形態の効果（１）～（３）と同様な効果を奏するほか、次の効果（７）を奏する。

（７）３次元レーザスキャナ１１により計測された鉄筋構造物１の３次元位置データから計測データ統合・画像処理部１７により作成された画像データは、計測データ編集部４２により実施される編集画像データ作成工程で編集、つまりコンクリート打設時における鉄筋構造物１の鉄筋の位置の変位量を考慮して補正されて、編集画像データが作成される。そして、この編集画像データに基づく画像データをプロジェクタ１２が、コンクリート構造物２のコンクリート壁面３に投影している。この結果、コンクリート構造物２のコンクリート壁面３に投影される鉄筋構造物１の画像データが、コンクリート構造物２に実際に埋設されている鉄筋構造物１の形状に近い形状になるので、このコンクリート壁面３に投影された画像データにより、後打金物の設定位置をより適切に決定することができる。

［Ｅ］第５実施形態（図９）
図９は、第５実施形態の埋設対象物認識方法を適用した後打金物の設定位置決定方法を実施する計測・投影システムを示す構成図である。この第５実施形態において第１実施形態と同様な部分については、第１実施形態と同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。

この第５実施形態の後打金物の設定位置決定方法が第１実施形態と異なる点は、この後打金物の設定位置決定方法を実施する計測・投影システム５０が、３次元レーザスキャナ１１及びプロジェクタ１２を設置するための基準位置を、マーカー１４位置に代えて、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ：全地球測位システム）により定められる特定の座標とした点であり、計測・投影システム５０の計測データ処理装置５１が、計測位置記録・出力部５２を備え、３次元レーザスキャナ１１及びプロジェクタ１２のそれぞれが送受信部５３を備える。

送受信部５３は、ＧＰＳ用の衛星５４から電波を受信して、３次元レーザスキャナ１１、プロジェクタ１２のそれぞれの位置（絶対座標）を検出し、この位置信号を計測位置記録・出力部５２へ例えば無線で送信する。計測位置記録・出力部５２は、送受信部５３から３次元レーザスキャナ１１、プロジェクタ１２の位置信号を受信して、３次元レーザスキャナ１１、プロジェクタ１２のそれぞれの位置を記録し表示する。更に、計測位置記録・出力部５２は、３次元レーザスキャナ１１の送受信部５３から受信した３次元レーザスキャナ１１の位置信号を計測データ記録部１６へ出力する。この計測データ記録部１６は、３次元レーザスキャナ１１が計測した鉄筋構造物１の３次元位置データと３次元レーザスキャナ１１の位置とを関連づけて記録する。

３次元レーザスキャナ１１による鉄筋構造物１の３次元位置の計測工程では、スタンド１５を介して３次元レーザスキャナ１１が設置された位置を、この３次元レーザスキャナ１１に設けられた送受信部５３とＧＰＳ用の衛星５４とにより検出し、この検出された３次元レーザスキャナ１１の設置位置を計測位置記録・出力部５２が記録して表示し、出力する。

プロジェクタ１２を設置するプロジェクタ設置工程では、プロジェクタ１２に設けられた送受信部５３とＧＰＳ用の衛星５４とにより検出されるプロジェクタ１２の位置も、計測位置記録・出力部５２に記録され表示される。作業員は、この計測位置記録・出力部５２の表示を確認しながら、スタンド１５を介して設置するプロジェクタ１２の設置位置を、３次元レーザスキャナ１１の設置位置と一致する位置に決定する。これにより、スタンド１５を介して設置された３次元レーザスキャナ１１の設置位置に、スタンド１５を介してプロジェクタ１２を設置することが可能になる。

以上のように構成されたことから、本第５実施形態によれば、第１実施形態の効果（１）～（３）と同様な効果を奏するほか、次の効果（８）を奏する。

（８）３次元レーザスキャナ１１及びプロジェクタ１２のそれぞれの設置位置が送受信部５３及びＧＰＳ用の衛星５４により検出され、作業員は、それらの検出位置を計測位置記録・出力部５２により確認しながら、３次元レーザスキャナ１１が設置された位置にプロジェクタ１２を設置することができる。このため、コンクリート構造物２が設置される床５などに事前にマーカー１４を設定できない場合でも、３次元レーザスキャナ１１とプロジェクタ１２とを同一位置に設置することができる。

［Ｆ］第６実施形態（図１０、図１１）
図１０は、第６実施形態の埋設対象物認識方法を適用した後打金物の設定位置決定方法を実施する計測・表示システムを示す構成図である。この第６実施形態において第１実施形態と同様な部分については、第１実施形態と同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。

本第６実施形態の後打金物の設定位置決定方法が第１実施形態と異なる点は、この後打金物の設定位置決定方法を実施するシステムが、プロジェクタ１２に代えてＭＲ（Ｍｉｘｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ：複合現実）装置６４を備えた計測・表示システム６０である点である。そして更に、この計測・表示システム６０では、計測データ処理装置６１は、マッピング設定部１８及びプロジェクタへの出力部１９に代えて、ＭＲ装置位置情報記録部６２及びＭＲ装置への出力部６３を有し、計測データ統合・画像処理部１７にて作成された画像データ（３次元画像データ）を、ＭＲ装置への出力部６３によりＭＲ装置６４の図示しない透視面部（後述）に表示する表示工程を実施する。

ＭＲ装置６４は、作業員の顔に装着されるものであると共に、位置トラッキング機能を備える。作業員は、ＭＲ装置６４を顔に装着したときに、透視面部越しにコンクリート構造物２を含む外部を透視できる。また、ＭＲ装置６４の位置トラッキング機能は、マーカー１４位置を基準位置（絶対座標）とすることで、ＭＲ装置６４を装着した作業員が移動したり顔の向きを変えたりしたときに、ＭＲ装置６４自身の位置情報（位置及び向き）を検出するものである。この検出された位置情報は、ＭＲ装置６４から計測データ処理装置６１のＭＲ装置位置情報記録部６２へ送信される。

計測データ処理装置６１のＭＲ装置への出力部６３は、ＭＲ装置位置情報記録部６２から入力されたＭＲ装置６４の、マーカー１４位置（基準位置）に基づく位置情報に応じて、ＭＲ装置６４の透視面部に、計測データ統合・画像処理部１７により作成された鉄筋構造物１の画像データ（３次元画像データ）を表示させる。つまり、ＭＲ装置への出力部６３は、ＭＲ装置６４の位置情報（位置及び向き）から、その位置情報に対応した鉄筋構造物１の画像データの一部を選択し、この選択した画像データの一部をＭＲ装置６４へ出力して、このＭＲ装置６４の透視面部に表示させる。このときには、ＭＲ装置６４を装着した作業員に、ＭＲ装置６４の透視面部から透視されるコンクリート構造物２の映像と、透視面部に表示される鉄筋構造物１の画像データとか重ね合された視覚情報が与えられる。

上述のように構成された計測・表示システム６０を用いた後打金物の設定位置決定方法を、図１１を参照して説明する。この後打金物の設定位置決定方法で、ステップＳ１１の基準位置決定工程、ステップＳ１２の計測工程、ステップＳ１３の画像データ作成工程は、それぞれ第１実施形態のステップＳ１の基準位置決定工程、ステップＳ２の計測工程、ステップＳ３の画像データ作成工程と同様である。

鉄筋構造物１にコンクリートを打設してコンクリート構造物２を建築した後に、作業員はＭＲ装置６４を顔に装着する。これにより、ＭＲ装置６４は、位置トラッキング機能により自身の位置情報を検出して、この検出した位置情報をＭＲ装置位置情報記録部６２へ送信するＭＲ装置６４の位置情報検出工程を実施する（Ｓ１４）。

次に、ＭＲ装置への出力部６３が、ＭＲ装置６４の位置情報（マーカー１４位置に基づく位置情報）に応じて、そのＭＲ装置６４の位置情報に対応した鉄筋構造物１の画像データの一部を、ＭＲ装置６４の透視面部に表示する表示工程を実施する（Ｓ１５）。

その後、作業員は、ＭＲ装置６４の透視面部から透視されるコンクリート構造物２の映像と、この透視面部に表示される鉄筋構造物１の画像データとが重ね合された視覚情報に基づいて、実際のコンクリート構造物２のコンクリート壁面３に後打金物の設定位置を設定する後打金物の設定位置決定工程を実施する（Ｓ１６）。

以上のように構成されたことから、本第６実施形態においても、第１実施形態の効果（２）及び（３）と同様な効果を奏するほか、次の効果（９）及び（１０）を奏する。

（９）コンクリート構造物２に埋設される前の鉄筋構造物１の３次元位置を３次元レーザスキャナ１１で、マーカー１４位置（基準位置）に基づいて計測して３次元位置データを取得し、この３次元位置データに基づいて計測データ統合・画像処理部１７により作成された画像データを、鉄筋構造物１が埋設されたコンクリート構造物２を透視可能なＭＲ装置６４の透視面部に、ＭＲ装置６４のマーカー１４位置に基づく位置情報に応じて表示する。このため、ＭＲ装置６４を顔に装着した作業員は透視面部上で、コンクリート構造物２の映像と鉄筋構造物１の画像データとを重ね合わせて見ることができるので、コンクリート構造物２に埋設された鉄筋構造物１を、コンクリート構造物２のコンクリート壁面３から探査することなく短時間に認識できる。この結果、コンクリート壁面３において、埋設された鉄筋構造物１を回避する位置に後打金物の設定位置を決定できる。

（１０）計測データ表示装置６１の計測データ統合・画像処理部１７にて作成された鉄筋構造物１の画像データ（３次元画像データ）が、作業員が装着したＭＲ装置６４の透視面部に表示されるので、コンクリート構造物２が設置された床５などにプロジェクタ１２を設置する必要がない。このため、プロジェクタ１２の設置までに要する時間を削減できるので、後打金物の設定位置決定作業の作業時間を短縮できる。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができ、また、それらの置き換えや変更は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

例えば、第６実施形態におけるＭＲ装置６４の透視面部に表示される画像データは、第２実施形態における後打金物設定位置計算部２２で計算された後打金物の設定位置（穿孔位置２３）を単独で、または計測データ統合・画像処理部１７にて作成された鉄筋構造物１の画像データと共に示す画像データであってもよい。更に、第６実施形態におけるＭＲ装置６４の透視面部に表示される画像データは、第３実施形態における設計図面データ読込部６２で読み込まれた設計図面データを含んだ鉄筋構造物１の画像データであってもよく、また、第４実施形態における計測データ編集部４２で編集（例えば、鉄筋構造物１の鉄筋の変位量を考慮して補正）された鉄筋構造物１の画像データであってもよい。また、第６実施形態における３次元レーザスキャナ１１は、第５実施形態におけるＧＰＳにより定められた特定の座標を基準位置としたものでもよい。

１…鉄筋構造物（対象物）、２…コンクリート構造物（構造物）、４…画像データ、１０…計測・投影システム、１１…３次元レーザスキャナ（３次元位置計測装置）、１２…プロジェクタ（投影装置）、１４…マーカー（基準）、１７…計測データ統合・画像処理部、２０…計測・投影システム、２２…後打金物設定位置計算部、３０…計測・投影システム、３２…設計図面データ読込部、３３…設計図面ＤＢ、４０…計測・投影システム、４２…計測データ編集部、５０…計測・投影システム、５４…ＧＰＳ用の衛星、６０…計測・表示システム、６４…ＭＲ装置。

Claims (10)

1. 対象物が埋設される前に、前記対象物の３次元位置を計測するための基準位置を決定する基準位置決定工程と、
   前記対象物が埋設される前に、前記対象物の３次元位置を前記基準位置に設置された３次元計測装置で計測して、前記対象物の３次元位置データを取得する計測工程と、
   前記基準位置に投影装置を設置する投影装置設置工程と、
   前記対象物が埋設された構造物に前記投影装置から、前記対象物の前記３次元位置データに基づく画像データを投影する投影工程と、を有することを特徴とする埋設対象物認識方法。
2. 対象物が埋設される前に、前記対象物の３次元位置データを計測するための基準位置を決定する基準位置決定工程と、
   前記対象物が埋設される前に、前記対象物を前記基準位置に設置された３次元計測装置で計測して、前記対象物の前記３次元位置データを取得する計測工程と、
   前記対象物が埋設された構造物を透視面部越しに透視可能なＭＲ装置の前記透視面部に、前記対象物の前記３次元位置データに基づく画像データを、作業員が顔に装着したときの前記ＭＲ装置の前記基準位置に基づく位置情報に応じて表示する表示工程と、を有することを特徴とする埋設対象物認識方法。
3. 前記構造物に投影する画像データを、対象物の３次元位置データ及び基準位置に基づき作成する画像データ作成工程を、更に有することを特徴とする請求項１に記載の埋設対象物認識方法。
4. 前記ＭＲ装置の透視面部に表示する画像データを、対象物の３次元位置データ及び基準位置に基づき作成する画像データ作成工程を、更に有することを特徴とする請求項２に記載の埋設対象物認識方法。
5. 前記基準位置は目視可能な物体であって、構造物が設置される床、地面または他の構造物の天面もしくは壁面に設置されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の埋設対象物認識方法。
6. 前記基準位置は、ＧＰＳによって定められる特定の座標であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の埋設対象物認識方法。
7. 前記対象物が埋設される構造物の設計図面データを読み込む設計図面データ読込工程を更に有し、画像データ作成工程では、前記設計図面データ読込工程で読み込まれた前記設計図面データと、前記対象物の計測された３次元位置データとを組み合わせて画像データを作成することを特徴とする請求項３乃至６のいずれか１項に記載の埋設対象物認識方法。
8. 前記画像データから追加対象物の設定位置を計算する計算工程を更に有し、この計算工程で計算した前記追加対象物の位置データを前記画像データと共に若しくは単独で、投影工程で投影または表示工程で表示することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の埋設対象物認識方法。
9. 前記対象物の画像データを編集して編集画像データを作成する編集画像データ作成工程を更に有し、この編集画像データ作成工程にて作成された前記編集画像データを、前記画像データに代えて投影工程で投影または表示工程で表示することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の埋設対象物認識方法。
10. 前記構造物はコンクリート構造物であり、前記対象物は、前記コンクリート構造物に埋設される鉄筋または配管であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の埋設対象物認識方法。

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