JP7240573B2 - 施工支援システムおよび施工支援装置 - Google Patents
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Description
特許文献1には、建築物の既存部分に対して新たに部材を設置する際の方法が記載されている。特許文献1の技術では、三次元レーザースキャナによって取得した点群データから三次元ポリゴンモデルを作成し、当該三次元ポリゴンモデルに新たに施工される部材エレメントを配置することで部材の施工位置を算出する。そして、可視レーザー照射で算出した施工位置を指し示し、その示された位置に部材を取り付ける。
第一に、施工対象物を構成する部材単位でのトレーサビリティ(施工工程まで遡ったトレースバック)ができず、完成後に施工ミスが発覚した場合に、当該部材の施工を担当した作業員や原因を早期に特定できなかった。
第二に、作業員が効率的な作業を行えているか否かの判断を行うことができなかった。
その結果、従来の技術では、施工管理に対する支援が十分なものではなく、管理者や作業者にとって利便性がよいとは必ずしもいえなかった。
この施工支援システムは、作業員に装着されたカメラと、前記施工を支援する施工支援
装置とを備え、前記カメラは、作業空間で作業を行う前記作業員の作業内容を撮影する。
前記施工支援装置は、記憶部と、三次元形状データ生成部と、マッチング処理部と、第一紐付け処理部と、を備える。
記憶部は、前記部材を取り付けた後の前記作業空間内の状態を示す情報である三次元モデルを記憶する。
三次元形状データ生成部は、前記カメラで撮影した撮影画像を用いて、前記作業空間を三次元形状化した三次元形状データを作業の進行とともに生成する。
マッチング処理部は、前記三次元モデルと特定時刻の前記三次元形状データとを比較し、新たに一致した取付完了部材があるか否かを判定する。
第一紐付け処理部は、新たに一致した前記取付完了部材がある場合に、前記特定時刻よりも過去の三次元形状データにおける当該取付完了部材に対応する領域を検出し、検出した前記三次元形状データの領域および当該領域が撮影される撮影画像の少なくとも何れか一方に前記取付完了部材を識別する取付完了部材識別情報を紐付ける。
この施工支援装置は、記憶部と、三次元形状データ生成部と、マッチング処理部と、第一紐付け処理部と、を備える。
記憶部は、前記部材を取り付けた後の作業空間内の状態を示す情報である三次元モデルを記憶する。
三次元形状データ生成部は、作業員に装着されたカメラで撮影した撮影画像を用いて、前記作業空間を三次元形状化した三次元形状データを作業の進行とともに生成する。
マッチング処理部は、前記三次元モデルと特定時刻の前記三次元形状データとを比較し、新たに一致した取付完了部材があるか否かを判定する。
第一紐付け処理部は、新たに一致した前記取付完了部材がある場合に、前記特定時刻よりも過去の三次元形状データにおける当該取付完了部材に対応する領域を検出し、検出した前記三次元形状データの領域および当該領域が撮影される撮影画像の少なくとも何れか一方に前記取付完了部材を識別する取付完了部材識別情報を紐付ける。
第二紐付け処理部は、新たに一致した前記取付完了部材があった場合に、前記特定時刻よりも過去の三次元形状データにおける当該取付完了部材に対応する領域を検出し、検出した前記三次元形状データの領域の周囲に居る前記作業員の移動経路に前記取付完了部材識別情報を紐付ける。
ザースキャナから出力される情報を点群処理した情報を用いて算出してもよい。
この施工支援システムは、作業員に装着されたカメラと、前記施工を支援する施工支援装置とを備え、前記カメラは、作業空間で作業を行う前記作業員の作業内容を撮影する。
前記施工支援装置は、三次元形状データ生成部と、移動経路算出部と、を備える。
三次元形状データ生成部は、前記カメラで撮影した撮影画像を用いて、前記作業空間を三次元形状化した三次元形状データを作業の進行とともに生成する。
移動経路算出部は、写真測量技術による三次元合成処理を利用して前記三次元形状データから前記作業員の位置を算出する。
この施工支援システムは、作業員に装着されたカメラと、前記施工を支援する施工支援装置とを備え、前記カメラは、作業空間で作業を行う前記作業員の作業内容を撮影する。
前記施工支援装置は、記憶部と、三次元形状データ生成部と、マッチング処理部と、第三紐付け処理部と、学習用データ収集部とを備える。
記憶部は、前記部材を取り付けた後の前記作業空間内の状態を示す情報である三次元モデルを記憶する。
三次元形状データ生成部は、前記カメラで撮影した撮影画像を用いて、前記作業空間を三次元形状化した三次元形状データを作業の進行とともに生成する。
マッチング処理部は、前記三次元モデルと特定時刻の前記三次元形状データとを比較し、新たに一致した取付完了部材があるか否かを判定する。
第三紐付け処理部は、新たに一致した前記取付完了部材がある場合に、前記特定時刻よりも過去の三次元形状データにおける当該取付完了部材に対応する領域を検出し、検出した前記三次元形状データの領域が撮影される撮影画像に前記取付完了部材をグループ分けする分類情報を紐付ける。
学習用データ収集部は、前記分類情報ごとに前記撮影画像を収集する。
この施工支援システムは、作業員に装着された三次元レーザースキャナと、前記施工を支援する施工支援装置と、を備え、前記三次元レーザースキャナは、作業空間内の点群データを取得する。
前記施工支援装置は、記憶部と、三次元形状データ生成部と、マッチング処理部と、第一紐付け処理部と、を備える。
記憶部は、前記部材を取り付けた後の前記作業空間内の状態を示す情報である三次元モデルを記憶する。
三次元形状データ生成部は、前記三次元レーザースキャナで取得した点群データを用いて、前記作業空間を三次元形状化した三次元形状データを作業の進行とともに生成する。
マッチング処理部は、前記三次元モデルと特定時刻の前記三次元形状データとを比較し、新たに一致した取付完了部材があるか否かを判定する。
第一紐付け処理部は、新たに一致した前記取付完了部材がある場合に、前記特定時刻よりも過去の三次元形状データにおける当該取付完了部材に対応する領域を検出し、検出した前記三次元形状データの領域に前記取付完了部材を識別する取付完了部材識別情報を紐付ける。
本発明の一態様によれば、GPS(Global Positioning System)衛生からの電波が届
かない屋内でも、三次元形状データからカメラの位置情報(つまり、カメラを装着する作業員の位置情報)を取得することができる。これにより、作業員の作業分析(動線分析)を行い、施工効率化に活かすことができる。
また、この三次元形状データを工事中において経時的に蓄積することにより、工事現場における施工プロセスの様々な記録が可能になる。これにより、例えば、施工プロセスのトレーサビリティが可能となり、バリテーション(施工品質管理のための施工プロセスの記録)に利用することができる。また、施工後に不具合が生じた場合に蓄積した施工プロセスデータを分析することで、不具合原因の発見を行うことができる。
説明を省略する。
<第1実施形態に係る施工支援システムの構成>
図1を参照して、第1実施形態に係る施工支援システム1の構成について説明する。施工支援システム1は、建築設備の施工、施工プロセスの記録および完成後の維持管理を支援するシステムである。建築設備は、建築物に設ける各種設備のことであり、例えば空調ダクトなどである。本実施形態では、特に、建築物の躯体に取り付けられる建築設備を想定する。
ウドサーバまたはクラウドシステムの一部をなすものであってもよい。施工支援装置3は、記憶手段10と、制御手段20とを主に備える。なお、詳細は後記するが、記憶手段10は、写真測量技術による三次元合成処理を行った情報が記憶される。本実施形態では、写真測量技術による三次元合成処理の一例としてSfM(Structure from Motion)を例
示しており、当該三次元合成処理を行った情報を記憶する記憶部の一例としてSfM情報記憶部13を例示している。
記憶手段10には、施工支援装置3が実行する処理で必要な情報が記憶されている。
ここでの記憶手段10は、施工計画情報記憶部11と、撮影画像記憶部12と、SfM情報記憶部13と、作業員情報記憶部14と、部材情報記憶部15と、を主に備える。
(例えば、直管やエルボ)である。各エレメントには、例えばエレメントを識別するエレメントID(Identification)、三次元形状、品番、寸法、素材、位置などの属性情報(エレメント情報)が登録される。
衛星から発信される電波を受信できないので撮影位置を特定できない。建築設備の施工は、一般的には屋内で行われるので、以下ではGPSを用いての撮影位置の特定ができないことを想定して説明する。撮影画像記憶部12には、映像以外の情報として、カメラ2の情報(画角、解像度、フレームレートなど)が記憶されていてもよい。
行処理や、専用回路等により実現される。制御手段20がプログラムによって実現される場合、そのプログラムをコンピュータによる読み取り可能な記録媒体(例:CD-ROM)に記憶して提供することができる。また、そのプログラムを、インターネットなどのネットワークを通して提供することもできる。
SfM処理部22は、カメラ位置・姿勢推定部22aと、三次元形状データ生成部22bとを有する。なお、SfM技術は既知の技術であるので、ここでは詳細な説明は省略する。
4bは、抽出した領域に当該部材Bを識別する情報(例えば、エレメントID)を紐付ける。また、第一紐付け処理部24bは、抽出した領域が撮影される撮影画像に当該部材Bを識別する情報(例えば、エレメントID)を紐付ける。なお、第一紐付け処理部24bは、部材Bを撮影画像から認識する画像認識モデルを有していてもよく、この画像認識モデルを用いて抽出した領域が撮影される撮影画像を特定してもよい。また、第一紐付け処理部24bは、当該部材Bを識別する情報(例えば、エレメントID)以外の情報を三次元形状データや撮影画像に紐付けてもよい。なお、取り付けられた部材Bを識別する情報を特に「取付完了部材識別情報」と呼ぶ場合がある。
は、例えば、三次元形状データを見下図などに切り替えて表示する。また、表示制御部26は、作業の進捗状況や出来形に関する情報を表示する。また、表示制御部26は、設計通りに部材Bが取り付けられていない場合に不一致の箇所(部材)を強調して表示するとともに、施工ミスが発生した時刻や作業を行った作業員を表示する。また、表示制御部26は、紐付け処理部24で紐付けられた情報などを表示する紐付け情報表示部26aを有する。
図3を参照して、第1実施形態に係る施工支援システム1の動作(施工情報の登録処理)について説明する。図3は、第1実施形態に係る施工支援システムの動作(施工情報の登録処理)を示すフローチャートである。
最初に、施工支援装置3の画像取得部21は、作業員Sのカメラ2で撮影した映像を取得する(ステップS1)。画像取得部21は、SfM処理において適さない画像(不要な画像)を除外する(ステップS2)。
定する(ステップS5)。新たな部材Bが取り付けられていない場合(ステップS5で“No”)、制御手段20は、処理をステップS1に戻して引き続き映像を取得する。一方、新たな部材が取り付けられている場合(ステップS5で“Yes”)、マッチング処理部24aは、設計通りに部材Bが取り付けられたか否かを判定する(ステップS6)。マッチング処理部24aは、例えば三次元モデルと三次元形状データとを比較し、該当する部分の形状や体積が一致するか否かにより設計通りであるか否かを判定する。
図2に示すように、ダクトB0に三つのダクトBa,Bb,Bcを取り付ける施工を例にとり、第1実施形態に係る施工支援システムの動作について説明する。図2では、取り付け後の状態を仮想線で表している。図2の施工における三次元モデルEを図4に示す。三次元モデルEは、ダクトB0(図2参照)に対応するエレメントe1と、ダクトBa,Bb,Bc(図2参照)に対応するエレメントe2,e3,e4を有する。
元形状データG1~G6からダクトBaに対応する領域を抽出する。ここでは、三次元形状データG3~G6にダクトBaが含まれていたので、三次元形状データG3~G6の該当する領域が抽出される。そして、第一紐付け処理部24bは、三次元形状データG3~G6から抽出した領域にダクトBaを識別する情報(エレメントID「e2」)を紐付ける。また、第一紐付け処理部24bは、抽出した領域(つまり、ダクトBa)が撮影される撮影画像F13~F16にダクトBaを識別する情報(エレメントID「e2」)を紐付ける。
また、第1実施形態に係る施工支援システム1は、部材Bを識別する情報を用いて検索することによって、作業完了後に当該部材Bの施工中の移動経路を確認することができる。
その為、完成後に施工ミスが発覚した場合に、当該部材Bの施工を担当した作業員Sや原因を早期に特定できる。
<第2実施形態に係る施工支援システムの構成>
図10を参照して、第2実施形態に係る施工支援システム101の構成について説明する。施工支援システム101は、作業員Sに装着するのが三次元レーザースキャナ102に変更されている。また、施工支援装置103は、記憶手段10がスキャナ情報記憶部113を備え、さらに、制御手段20がスキャナ情報処理部122を備える。
スキャナ位置・姿勢推定部122aは、取得した対象物の三次元座標(点群データ)から三次元レーザースキャナ102の位置や静止を作業の進行とともに推定する。
三次元形状データ生成部122bは、取得した対象物の三次元座標(点群データ)を点群処理することによって三次元形状データを作業の進行とともに生成する。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲の趣旨を変えない範囲で実施することができる。各実施形態の変形例は、例えば以下に示すものである。
2 カメラ
3,103 施工支援装置
11 施工計画情報記憶部
12 撮影画像記憶部
13 SfM情報記憶部
14 作業員情報記憶部
15 部材情報記憶部
21 画像取得部
22 SfM処理部
22a カメラ位置・姿勢推定部
22b 三次元形状データ生成部
23 移動経路算出部
24 紐付け処理部
24a マッチング処理部
24b 第一紐付け処理部
24c 第二紐付け処理部
24d 第三紐付け処理部
25 タグ処理部
25a 部材特定部
25b 位置補正部
26 表示制御部
26a 紐付け情報表示部
27 学習用データ収集部
102 三次元レーザースキャナ
Claims (9)
- 建築設備を構成する部材を建築物に取り付ける施工を支援する施工支援システムであって、
作業員に装着されたカメラと、
前記施工を支援する施工支援装置と、を備え、
前記カメラは、作業空間で作業を行う前記作業員の作業内容を撮影し、
前記施工支援装置は、
前記部材を取り付けた後の前記作業空間内の状態を示す情報である三次元モデルを記憶する記憶部と、
前記カメラで撮影した撮影画像を用いて、前記作業空間を三次元形状化した三次元形状データを作業の進行とともに生成する三次元形状データ生成部と、
前記三次元モデルと特定時刻の前記三次元形状データとを比較し、新たに一致した取付完了部材があるか否かを判定するマッチング処理部と、
新たに一致した前記取付完了部材がある場合に、前記特定時刻よりも過去の三次元形状データにおける当該取付完了部材に対応する領域を検出し、検出した前記三次元形状データの領域および当該領域が撮影される撮影画像の少なくとも何れか一方に前記取付完了部材を識別する取付完了部材識別情報を紐付ける第一紐付け処理部と、を備える、
ことを特徴とする施工支援システム。 - 前記作業員の時間の経過に伴う位置を算出する移動経路算出部と、
新たに一致した前記取付完了部材があった場合に、前記特定時刻よりも過去の三次元形状データにおける当該取付完了部材に対応する領域を検出し、検出した前記三次元形状データの領域の周囲に居る前記作業員の移動経路に前記取付完了部材識別情報を紐付ける第二紐付け処理部と、を備える、
ことを特徴とする請求項1に記載の施工支援システム。 - 前記移動経路算出部は、前記撮影画像を写真測量技術による三次元合成処理した情報または、前記作業員が別途装着する三次元レーザースキャナから出力される情報を点群処理した情報を用いて算出する、
ことを特徴とする請求項2に記載の施工支援システム。 - 前記部材には、当該部材を特定可能な部材識別情報が記載されており、
前記マッチング処理部は、前記撮影画像または前記三次元形状データに含まれる前記部材識別情報を読み取り、読み取った前記部材識別情報を比較対象の特定に用いる、
ことを特徴とする請求項1ないし請求項3の何れか一項に記載の施工支援システム。 - 前記部材には、当該部材を特定可能な部材識別情報が表示されており、
前記マッチング処理部は、前記撮影画像または前記三次元形状データに含まれる前記部材識別情報を読み取り、読み取った前記部材識別情報を前記三次元形状データの位置の補正に用いる、
ことを特徴とする請求項1ないし請求項4の何れか一項に記載の施工支援システム。 - 建築設備を構成する部材を建築物に取り付ける施工を支援する施工支援装置であって、
前記部材を取り付けた後の作業空間内の状態を示す情報である三次元モデルを記憶する記憶部と、
作業員に装着されたカメラで撮影した撮影画像を用いて、前記作業空間を三次元形状化した三次元形状データを作業の進行とともに生成する三次元形状データ生成部と、
前記三次元モデルと特定時刻の前記三次元形状データとを比較し、新たに一致した取付完了部材があるか否かを判定するマッチング処理部と、
新たに一致した前記取付完了部材がある場合に、前記特定時刻よりも過去の三次元形状データにおける当該取付完了部材に対応する領域を検出し、検出した前記三次元形状データの領域および当該領域が撮影される撮影画像の少なくとも何れか一方に前記取付完了部材を識別する取付完了部材識別情報を紐付ける第一紐付け処理部と、を備える、
ことを特徴とする施工支援装置。 - 建築設備を構成する部材を建築物に取り付ける施工を支援する施工支援システムであって、
作業員に装着されたカメラと、
前記施工を支援する施工支援装置と、を備え、
前記カメラは、作業空間で作業を行う前記作業員の作業内容を撮影し、
前記施工支援装置は、
前記カメラで撮影した撮影画像を用いて、前記作業空間を三次元形状化した三次元形状データを作業の進行とともに生成する三次元形状データ生成部と、
写真測量技術による三次元合成処理を利用して前記三次元形状データから前記作業員の位置を算出する移動経路算出部と、を備える、
ことを特徴とする施工支援システム。 - 建築設備を構成する部材を建築物に取り付ける施工を支援する施工支援システムであって、
作業員に装着されたカメラと、
前記施工を支援する施工支援装置と、を備え、
前記カメラは、作業空間で作業を行う前記作業員の作業内容を撮影し、
前記施工支援装置は、
前記部材を取り付けた後の前記作業空間内の状態を示す情報である三次元モデルを記憶する記憶部と、
前記カメラで撮影した撮影画像を用いて、前記作業空間を三次元形状化した三次元形状データを作業の進行とともに生成する三次元形状データ生成部と、
前記三次元モデルと特定時刻の前記三次元形状データとを比較し、新たに一致した取付完了部材があるか否かを判定するマッチング処理部と、
新たに一致した前記取付完了部材がある場合に、前記特定時刻よりも過去の三次元形状データにおける当該取付完了部材に対応する領域を検出し、検出した前記三次元形状データの領域が撮影される撮影画像に前記取付完了部材をグループ分けする分類情報を紐付ける第三紐付け処理部と、
前記分類情報ごとに前記撮影画像を収集する学習用データ収集部と、を備える、
ことを特徴とする施工支援システム。 - 建築設備を構成する部材を建築物に取り付ける施工を支援する施工支援システムであって、
作業員に装着された三次元レーザースキャナと、
前記施工を支援する施工支援装置と、を備え、
前記三次元レーザースキャナは、作業空間内の点群データを取得し、
前記施工支援装置は、
前記部材を取り付けた後の前記作業空間内の状態を示す情報である三次元モデルを記憶する記憶部と、
前記三次元レーザースキャナで取得した点群データを用いて、前記作業空間を三次元形状化した三次元形状データを作業の進行とともに生成する三次元形状データ生成部と、
前記三次元モデルと特定時刻の前記三次元形状データとを比較し、新たに一致した取付完了部材があるか否かを判定するマッチング処理部と、
新たに一致した前記取付完了部材がある場合に、前記特定時刻よりも過去の三次元形状
データにおける当該取付完了部材に対応する領域を検出し、検出した前記三次元形状データの領域に前記取付完了部材を識別する取付完了部材識別情報を紐付ける第一紐付け処理部と、を備える、
ことを特徴とする施工支援システム。
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