特開 2022-177583 表示システム、表示制御方法及び表示制御プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022177583

(43)【公開日】2022-12-01

(54)【発明の名称】表示システム、表示制御方法及び表示制御プログラム

(51)【国際特許分類】

   E21D 9/10 20060101AFI20221124BHJP

   G01C 15/06 20060101ALI20221124BHJP

   G01C 15/00 20060101ALI20221124BHJP

【ＦＩ】

E21D9/10 Z

G01C15/06

G01C15/00 104D

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021083949

(22)【出願日】2021-05-18

(71)【出願人】

【識別番号】000000549

【氏名又は名称】株式会社大林組

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】畑 浩二

【テーマコード（参考）】

2D054

【Ｆターム（参考）】

2D054GA62

2D054GA82

(57)【要約】

【課題】作業現場において表示される作業指標の視認性を高める。
【解決手段】建設機械のオペレータと作業対象物との間に位置する透明性を有する表示部２５と、作業対象物の三次元データ、作業対象物に設定される複数の標準指標の標準位置データ３７、及び建設機械の作業に用いる作業指標の作業指標データ３８を含む三次元のモデルデータ３５が記憶されたモデルデータ記憶部２２と、作業対象物が存在する作業現場において、複数の標準指標の実像を検出して、実像の位置と標準指標の位置とを位置合わせして、作業指標データ３８に応じた作業指標の表示位置を特定する位置特定部３０と、表示部２５を介して視認される作業対象物の実像に作業指標を重ねるように表示する表示制御部３１と、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

建設機械のオペレータと作業対象物との間に位置する透明性を有する表示部と、
前記作業対象物の三次元データ、前記作業対象物に設定される複数の標準指標の標準位置データ、及び前記建設機械の作業に用いる作業指標の作業指標データが記憶されたモデルデータ記憶部と、
前記作業対象物が存在する作業現場において前記複数の標準指標を検出し、検出した前記標準指標の位置と前記標準位置データとを位置合わせして、前記作業指標データに応じた前記作業指標の表示位置を特定する位置特定部と、
前記オペレータに前記表示部を介して視認される前記作業対象物の実像に前記作業指標を重ねるように前記表示部に表示する表示制御部と、を備える
表示システム。

【請求項2】

前記オペレータの目の位置を検出する検出装置をさらに備え、
前記表示制御部は、前記表示部に表示する画像を前記検出した目の位置から見た画像に変換する
請求項１に記載の表示システム。

【請求項3】

前記建設機械の制御データ及び前記作業現場に設置された外部装置が検出した検出データの少なくとも一方を外部データとして取得する外部データ取得部をさらに備え、
前記表示制御部は、前記外部データに基づいて前記作業指標の表示態様を変更する
請求項１又は２に記載の表示システム。

【請求項4】

前記作業指標は、前記建設機械の前記作業対象物上の作業位置を示す指標である
請求項１～３のいずれか１項に記載の表示システム。

【請求項5】

前記作業現場の前記オペレータを含む作業員に関する情報を取得する作業員情報取得部をさらに備え、
前記表示制御部は、前記作業員の情報を前記表示部に表示する
請求項１～４のいずれか１項に記載の表示システム。

【請求項6】

建設機械のオペレータと作業対象物との間に位置する透明性を有する表示部と、
前記作業対象物の三次元データ、前記作業対象物に設定される複数の標準指標の標準位置データ、及び前記建設機械の作業に用いる作業指標の作業指標データが記憶されたモデルデータ記憶部と、
前記作業指標を前記表示部に表示する制御部と、を用いる表示制御方法であって、
前記制御部が、
前記作業対象物が存在する作業現場において前記複数の標準指標を検出し、検出した前記標準指標の位置と前記標準位置データとを位置合わせして、前記作業指標データに応じた前記作業指標の表示位置を特定し、
前記オペレータに前記表示部を介して視認される前記作業対象物の実像に前記作業指標を重ねるように前記表示部に表示する
表示制御方法。

【請求項7】

建設機械のオペレータと作業対象物との間に位置する透明性を有する表示部と、
前記作業対象物の三次元データ、前記作業対象物に設定される複数の標準指標の標準位置データ、及び前記建設機械の作業に用いる作業指標の作業指標データが記憶されたモデルデータ記憶部と、
制御部と、を用いて前記作業指標を前記表示部に表示する表示制御プログラムであって、
前記制御部を、
前記作業対象物が存在する作業現場において前記複数の標準指標を検出し、検出した前記標準指標の位置と前記標準位置データとを位置合わせして、前記作業指標データに応じた前記作業指標の表示位置を特定する位置特定部と、
前記オペレータに前記表示部を介して視認される前記作業対象物の実像に前記作業指標を重ねるように前記表示部に表示する表示制御部、として機能させる
表示制御プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、表示システム、表示制御方法及び表示制御プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

トンネル工事等において、作業に関する各種の情報等をオペレータに提供するためにプロジェクションマッピングにより切羽に画像を投影することが行われている。一例として、トンネルを掘削する際に、掘削不足領域を示すマーカーを投影することが提案されている（例えば特許文献１参照）。この方法では、コンピュータにより切羽の三次元形状を取り込み、設計上の切羽形状と比較し掘削の過不足度合いを算出する。そして、過不足度合いが大きく、掘削量が不足している座標を掘削不足領域として検出し、掘削不足領域と判定された部分に映像光であるマーカーを投影する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９－１５０４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、上記した方法では画像を投影する環境によっては画像が視認しにくい場合がある。例えば、照度が低い環境においては投影画像が鮮明に切羽に表示されるものの、照度が高い環境においては投影された画像が不鮮明となることがある。よって、オペレータに提示する画像の視認性を高めることが求められている。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記課題を解決する表示システムは、建設機械のオペレータと作業対象物との間に位置する透明性を有する表示部と、前記作業対象物の三次元データ、前記作業対象物に設定される複数の標準指標の標準位置データ、及び前記建設機械の作業に用いる作業指標の作業指標データが記憶されたモデルデータ記憶部と、前記作業対象物が存在する作業現場において前記複数の標準指標を検出し、検出した前記標準指標の位置と前記標準位置データとを位置合わせして、前記作業指標データに応じた前記作業指標の表示位置を特定する位置特定部と、前記オペレータに前記表示部を介して視認される前記作業対象物の実像に前記作業指標を重ねるように表示する表示制御部と、を備える。

【発明の効果】

【0006】

本発明によれば作業現場において表示される作業指標の視認性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】一実施形態の表示システムをトンネル作業現場に適用した例を示す模式図。

【図2】同実施形態における表示システムの構成を示すブロック図。

【図3】同実施形態における切羽、表示部及び撮像装置の位置関係を示す模式図。

【図4】同実施形態の撮像装置が撮像した画像データを模式的に示す図。

【図5】同実施形態において表示部に表示された作業指標を説明する図。

【図6】第２実施形態の表示システムの一部を説明する図。

【図7】他の実施形態における表示システムの一部を示す模式図。

【図8】他の実施形態における表示システムの一部を示す模式図。

【図9】他の実施形態における作業指標を示す模式図。

【図10】他の実施形態における作業指標を示す模式図。

【図11】他の実施形態におけるオペレータ情報を表示した表示部を示す模式図。

【発明を実施するための形態】

【0008】

（第１実施形態）
以下、図面を参照して表示システム及び表示制御方法の第１実施形態について説明する。本実施形態では、表示システム及び表示制御方法を、山岳トンネル工事における作業の目標位置を表示するシステムに適用した例を示して説明する。

【0009】

図１に示すように、トンネル１内には、建設機械２が配設されている。建設機械２は、オペレータが操作を行うオペレータ室３を備えている。建設機械２は、切羽４に形成された複数の孔にロッド５の先端を挿入し、油圧ドリフタ６の駆動によって地山８を打撃し振動を付与する。切羽４に設けられた受振装置７は、地山８を伝播した振動を受振する。計測装置９は、ロッド５及び受振装置７に有線又は無線で接続されている。計測装置９は、ロッド５から受信した受振時刻と受振装置７から受振した受振時刻とに基づいて、伝播時間を算出する。さらに計測装置９は、複数の打撃位置について伝播時間を測定することにより地山８の弾性波分布を求める。ここでは、切羽４が本発明に係る作業対象物に対応する。

【0010】

また、トンネル１内には複数の投影装置１１が設けられている。本実施形態では４つの投影装置１１が所定位置に設置されている。投影装置１１は、レーザ光Ｌを切羽４に向かって照射する。レーザ光Ｌは、例えば４００ｎｍ～８００ｎｍ程度の波長の可視光線である。４つの投影装置１１は、予め測量等を行うことによって絶対座標が判明した位置にそれぞれレーザ光Ｌを照射する。絶対座標は、例えば、緯度、経度等の地理情報で表される座標である。

【0011】

レーザ光Ｌが照射された部分を標準指標１２Ａ～１２Ｄという。なお、標準指標１２Ａ～１２Ｄを区別しないで説明する場合には、便宜上、標準指標１２という。切羽４に投影された標準指標１２Ａ～１２Ｄは、建設機械２を操作するオペレータ又は建設機械２の近傍に居る作業者が視認できるものである。標準指標１２Ａ～１２Ｄは、トンネル１の内空変位量の測定等に用いられるマーカーであってもよい。図１に示す例では、４つの標準指標１２Ａ～１２Ｄが、切羽４の中心点に対して、下部左側、下部右側、上部左側、上部右側に位置する。標準指標１２Ａ～１２Ｄの配置は特に限定されない。標準指標１２Ａ～１２Ｄはここでは４つであるが、１つでもよく、４つ以外の複数であってもよい。また、図１では標準指標１２Ａ～１２Ｄを点状のマーカーとしたが、点状に限られず、線状のマーカーであってもよい。

【0012】

なお、本実施形態では、削孔ビットの振動受信を切羽（切羽面）４で行う方法を挙げて説明を行うが、これはあくまで一例であり、切羽前方の地質の予測（地山の探査）には、「トンネルナビ（登録商標）」、「ＴＳＰなどの弾性波探査法」、「高速ノンコア削孔切羽前方探査システム」、「トンネル切羽前方湧水探査・対策工選定システム」などが多用されている。これら「トンネルナビ（登録商標）」などを用いる場合であっても、本実施形態と同様の作用効果を得ることが可能である。

【0013】

図２を参照して、表示システム２０について説明する。表示システム２０は、制御部２１、モデルデータ記憶部２２、投影装置１１、撮像装置２３、及び表示部２５を備えている。

【0014】

投影装置１１は、上述したようにトンネル１内に配置される。
撮像装置２３は、標準指標１２Ａ～１２Ｄを撮像可能なカメラであればよい。投影装置１１が、可視光を投影する装置である場合には、撮像装置２３は可視光カメラである。また、投影装置１１が、赤外光を投影する装置である場合には、撮像装置２３は赤外光を撮像可能なカメラである。また、撮像装置２３は、図１に示すオペレータ室３内に配置されている。

【0015】

表示部２５は、オペレータ室３の正面に備えられている。本実施形態では、表示部２５は、オペレータ室３のフロントウィンドウを兼ねており、オペレータ室３内のオペレータと作業対象物である切羽４との間に位置する。表示部２５の輝度は、オペレータの手動操作に基づき変更できるか、又は表示部２５自体の構成（駆動部など）によって自動的に制御することが可能である。本実施形態では、表示部２５は、透明性を有するディスプレイであって、例えば透明性を有する有機ＥＬディスプレイである。透明有機ＥＬディスプレイは、一対の電極層と一対の有機ＥＬ層とを備える。有機ＥＬ層は、一対の電極層の間に位置する。透明有機ＥＬディスプレイは、有機ＥＬ層に透明画素を設けたり、有機ＥＬ層の全てを覆わないように電極層を網目状にしたりすることにより、高い光透過率を有する。このため、オペレータは、表示部２５を介して、切羽４を視認することができる。

【0016】

なお、例えば、透明有機ＥＬディスプレイを建設機械２のオペレータ室３のフロントガラスに貼設するなどして、オペレータと切羽４（作業対象物）の間に配置するように構成してもよい。

【0017】

制御部２１は、１つの装置に備えられていてもよく、複数の装置にその構成要素を分散して備えられていてもよい。また、制御部２１は、撮像装置２３及び表示部２５との間でデータを送受信できれば建設機械２に搭載されていてもよく、建設機械２以外に設置されていてもよい。また、制御部２１は、計測装置９にデータを送受信可能に接続されている。

【0018】

制御部２１は、演算装置、メモリ、各種のインターフェース等を備える。演算装置は、モデルデータ記憶部２２等のストレージに記憶された表示制御プログラムをメモリにロードしプログラムに含まれる命令を実行する演算装置（circuitry）である。演算装置は、例えば、ＣＰＵ、ＧＰＵ、これら以外の装置又はこれらの組み合わせである。制御部２１は、表示制御プログラムを実行することにより、位置特定部３０、表示制御部３１、外部データ取得部３２として機能する。

【0019】

位置特定部３０は、撮像装置２３が撮像した画像データに基づいて、標準指標１２Ａ～１２Ｄの位置等を表示部２５に設定された画像座標系において特定する。表示制御部３１は、位置特定部３０が特定した標準指標１２Ａ～１２Ｄの位置を基準として、画像座標系における作業指標の位置を特定する。作業指標は、作業現場における作業の位置を示す指標である。また、表示制御部３１は、特定した作業指標の位置に基づいて表示部２５に表示するための表示用データを生成し、表示部２５に出力する。オペレータ室３に存在するオペレータは、表示部２５に表示された作業指標を切羽４の実像に重ね合わせて視認し、作業指標に沿って作業を行うことが可能である。本実施形態では、ロッド５の先端を挿入する孔の位置であって打撃を行う位置を、作業指標によって示す。

【0020】

外部データ取得部３２は、建設機械２やその他の外部装置から各種の情報を取得する。本実施形態では、外部データ取得部３２は、計測装置９から、測定位置毎に弾性波分布の測定完了通知を受信する。

【0021】

モデルデータ記憶部２２は、モデルデータ３５を記憶している。モデルデータ記憶部２２は、１つの装置に備えられていてもよく、複数の装置にその構成要素を分散して備えられていてもよい。また、制御部２１及びモデルデータ記憶部２２は、例えばパーソナルコンピュータ等の一つの装置が備えていてもよいし、それぞれ異なる装置が備えていてもよい。

【0022】

モデルデータ３５は、ＣＩＭ（Construction Information Modeling/Management）データであって、トンネル１のトンネル線形、トンネル位置、トンネル断面形状等のトンネル１の３次元モデルデータ３６を含む。３次元モデルデータ３６は、絶対座標で表される。

【0023】

また、モデルデータ３５は、標準指標１２Ａ～１２Ｄの位置を示す標準位置データ３７を含む。標準位置データ３７は、絶対座標で表されている。
モデルデータ３５は、作業指標データ３８を含む。作業指標データ３８は、作業指標の位置を示す。作業指標の位置は、オペレータ又はそれ以外の作業者によって作業前に予め設定されており、絶対座標で表されている。

【0024】

図３～図５を参照して、切羽４とオペレータ室３のオペレータの間に設けられた表示部２５に作業指標を表示する手順について説明する。
図３に示すように、表示部２５は、撮像装置２３と切羽４との間に位置する。撮像装置２３は、図１に示すオペレータ室３内に設けられ、光軸を表示部２５に向けた状態で固定されている。また、表示部２５には、表示面２５Ａ内の位置を表す表示座標系（ｕ，ｖ）が設定されている。なお、図３では便宜上、切羽４の面と絶対座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）のＸ軸及びＹ軸を平行としている。

【0025】

表示部２５は、鉛直面と平行であってもよく傾斜していてもよい。言い換えると、表示部２５は、絶対座標系のＸ軸を中心とした回転方向において回転角度を有した状態で建設機械２に取り付けられていてもよい。制御部２１の位置特定部３０は、表示部２５の傾斜角を予め取得する。傾斜角は、固定値として制御部２１のストレージ等に予め記録されていてもよい。又は、表示部２５に地磁気センサを装着し、地磁気センサの検出データに基づき表示部２５の傾斜角を算出するようにしてもよく、他のセンサを用いて傾斜角を算出するようにしてもよい。

【0026】

まず撮像装置２３は、切羽４に投影された標準指標１２を、表示部２５を介して撮像する。
図４は、撮像装置２３が撮像した画像データ２３Ａを模式的に示す図である。撮像装置２３の撮像範囲は、表示部２５の表示面２５Ａのうち、作業指標を表示する所定領域を少なくとも含む。これにより、切羽４と、切羽４に投影された標準指標１２と、表示部２５の所定領域とが重ねられた状態で撮像される。作業指標を表示する所定領域は、表示面２５Ａの全域であってもよいし、一部であってもよい。

【0027】

位置特定部３０は、撮像装置２３が撮像した画像データに対して公知の画像処理を行い、表示部２５の表示面２５Ａの所定領域に、所定数以上の標準指標１２が重なっているか否かを判定してもよい。位置特定部３０は、少なくとも３つ以上の標準指標１２が表示面２５Ａの所定領域に重なっている場合に、作業指標５０を表示可能であると判定する。表示面２５Ａの所定領域に所定数以上の標準指標１２Ａが重なっていない場合には、作業指標５０を表示不可能と判定して、所定領域に所定数の標準指標１２Ａが重なるまで待機する。

【0028】

また、位置特定部３０は、撮像装置２３の位置や光軸の向き等に応じて、撮像装置２３から取得した画像データを、オペレータの目（視点）の位置等の固定位置からみた画像データに変換してもよい。この変換処理には、例えば公知の射影変換等を用いることができる。なお、撮像装置２３と、オペレータの目の位置が近い場合には変換は不要である。

【0029】

次に位置特定部３０は、撮像した標準指標１２の位置を、表示部２５の表示座標系の位置として特定する。具体的には、画像データ上の２次元の画像座標と、表示部２５の表示座標系とを予め関連付けておく。撮像装置２３と表示部２５との相対位置関係は一定であり、撮像範囲の所定位置には常に表示部２５の表示領域が含まれるので、画像データ上で標準指標１２の位置を特定することによって、特定した標準指標１２の位置を、表示座標系の座標で表すことができる。

【0030】

一方、標準指標１２の位置は、モデルデータ記憶部２２に記憶された標準位置データ３７において絶対座標で定義されている。よって、位置特定部３０が特定した標準指標１２の表示座標系での位置と、標準位置データ３７が含む標準指標１２の絶対座標系での位置とを対応付けることができる。例えば、標準指標１２の絶対座標系の座標を、標準指標１２の表示座標系の座標に変換する行列式を求めることができる。この行列式は、回転、平行移動、拡大又は縮小等の画像変換を行うものである。

【0031】

次に、絶対座標系と表示座標系とを対応付ける変換式を用いて、作業指標５０の表示座標系の座標を求める。位置特定部３０は、表示座標系の座標と絶対座標系の座標とを対応付ける変換式を用いて、作業指標データ３８に含まれ絶対座標系で表された作業指標５０を、表示座標系の座標に変換する。

【0032】

次に図５に示すように、表示制御部３１は、位置特定部３０が特定した作業指標５０の表示座標系の座標を取得して、表示部２５に出力する表示用データを作成する。このとき、表示制御部３１は、作業指標５０の座標に、図形等を表示する所定の画像を配置した表示用データを生成する。図５の例では、表示部２５に、７個の作業指標５０が表示されている。このとき、オペレータ１０２の間近で表示部２５を発光させることにより作業指標５０を表示するため作業指標５０の視認性を高めることができる。また、表示部２５は、オペレータ１０２の手動操作又は自動的にオペレータ室３の明るさ等に合わせて、作業指標５０の明るさを変更することができるので、オペレータ１０２が作業を行いやすい表示態様で作業指標５０を表示することができる。

【0033】

また、表示制御部３１は、外部データ取得部３２が取得した測定データに基づき、打撃が未完了の作業指標５０の表示態様と、打撃が完了した作業指標５０の表示態様とを異ならせてもよい。これらの表示態様は、オペレータが肉眼で識別可能であればよい。例えば、打撃が未完了の作業指標５０Ａを「赤色」、打撃が完了した作業指標５０Ｂを「黄色」として表示する。このとき表示制御部３１は、作業指標５０Ａに順番を付与しておき、測定完了通知を受信する度に測定中の作業指標の表示態様を変更するようにしてもよい。又は、撮像装置２３が撮像した画像データに基づきロッド５の位置を画像認識し、測定が完了した作業指標５０を判別するようにしてもよい。

【0034】

オペレータ１０２は、作業指標５０が表示された表示部２５を介して切羽４を視認する。このとき、オペレータ１０２から見て、作業指標５０が切羽４の実像に重ねられた状態となる。これにより、図５中破線で示すように、オペレータ１０２は、表示部２５を介して、切羽４上の打撃の目標位置１００を一目で判別することができるので、ロッド５の位置調整を効率よく行うことができる。また、作業指標５０Ａ，５０Ｂを異なる表示態様で表示する場合には、作業が未完了の位置を判別しやすくすることができる。

【0035】

第１実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１）建設機械２のオペレータ１０２と作業対象物である切羽４との間に位置する透明性を有する表示部２５と、切羽４の３次元モデルデータ３６、切羽４に設定される複数の標準指標１２の標準位置データ３７、及び建設機械２の作業に用いる作業指標５０の作業指標データ３８が記憶されたモデルデータ記憶部２２と、切羽４が存在する作業現場において複数の標準指標１２を検出し、検出した標準指標１２の位置と標準位置データ３７とを位置合わせして、作業指標データ３８に応じた作業指標５０の表示位置を特定する位置特定部３０と、オペレータ１０２に表示部２５を介して視認される切羽４の実像に作業指標５０を重ねるように表示部２５に表示する表示制御部３１と、を備える。

【0036】

上記構成によれば、作業指標５０を表示部２５に表示するため、作業指標５０を切羽４に実際に投影する場合に比べて作業指標５０の視認性を高めることができる。また、切羽４に設定される標準指標１２の実像と、モデルデータ３５に含まれる標準位置データ３７とを位置合わせした上で作業指標５０を表示するため、切羽４のうち適切な位置に作業指標を重ねることができる。

【0037】

（２）建設機械２の制御データ及び作業現場に設置された外部装置である計測装置９が検出したデータを外部データとして取得する外部データ取得部３２をさらに備え、表示制御部３１は、外部データに基づいて、作業指標５０の表示態様を変更する。

【0038】

上記構成によれば、外部データに基づいて作業指標５０の表示態様を変更するため、オペレータ１０２は、作業の進行状況を一目で認識することができる。
（３）作業指標５０は、建設機械２の作業対象物である切羽４上の作業位置を示す指標である。

【0039】

上記構成によれば、オペレータ１０２は、作業指標を目標として作業を進めることができる。このため、作業計画に沿って作業を進めることができる。
（第２実施形態）
次に、図６を参照して、表示システムの第２実施形態を説明する。なお、第２実施形態では、オペレータの目の位置を測定して作業指標を表示する点で第１実施形態と相違する。以下、第１実施形態と同様の部分については同一符号を付してその詳細な説明を省略する。

【0040】

オペレータ室３には、オペレータ１０２の目の位置１０３を検出する検出装置５１が設けられている。検出装置５１は、オペレータ１０２の顔を認識可能な装置であればよい。検出装置５１は、例えば、複数の赤外光線を対象物に照射する投影部と、対象物から反射した反射光を検出する赤外線カメラとを備えていてもよい。

【0041】

位置特定部３０は、検出装置５１の検出データに基づいて、オペレータ１０２の目の位置１０３を特定する。このとき、位置特定部３０は、オペレータ１０２の目の位置１０３を、二次元座標（Ｘ，Ｙ）として特定してもよく、三次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）として特定してもよい。このとき画像データの座標と、絶対座標系の座標とは予め関連付けられている。つまり、画像データの座標が特定できれば、絶対座標系の座標を特定することができる。

【0042】

表示制御部３１は、位置特定部３０が特定したオペレータ１０２の目の位置１０３に基づき、オペレータ１０２の目の位置１０３から見た画像データに変換する射影変換等の画像処理を行う。

【0043】

これにより、オペレータ１０２の身長が異なっても、目標位置１００と作業指標５０とのずれを抑制した画像が表示部２５に表示される。
第２実施形態によれば、第１実施形態の（１）～（３）に記載の効果に加え、以下の効果が得られる。

【0044】

（４）オペレータ１０２の目の位置１０３を検出する検出装置５１をさらに備え、表示制御部３１は、表示部２５に表示する画像である作業指標５０を、検出した目の位置１０３からみた画像に変換する。

【0045】

上記構成によれば、検出した目の位置１０３を基準として作業指標５０の座標が変換されるため、オペレータ１０２の身長や座高に合わせた作業指標５０を表示することができる。

【0046】

上記各実施形態は、以下のように変更して実施することができる。各実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記実施形態では、ＣＩＭデータであるモデルデータ３５をモデルデータ記憶部２２に記憶した。これに代えて若しくは加えて、作業現場に応じて、建築設計で用いられるＢＩＭ（Building Information Modeling）データをモデルデータ記憶部２２に記憶し、これを作業指標の表示に用いてもよい。

【0047】

・上記各実施形態では、撮像装置２３は、オペレータ室３に設けたが、表示部２５が撮像範囲に含まれればこれ以外の位置に設けてもよい。又は、表示部２５の絶対座標系の座標が特定可能である場合等には、撮像装置２３を、表示部２５が撮像範囲に含まれない位置に設置してもよい。

【0048】

・上記実施形態では、投影装置１１から切羽４に光を照射することで標準指標１２を投影するようにした。これに代えて若しくは加えて、可視光や赤外光等を反射する反射材を切羽４に取り付けることによって標準指標１２を示すようにしてもよい。

【0049】

・上記各実施形態では、絶対座標系での標準指標１２の位置を表示座標系上の位置に変換する変換式を求め、この変換式を用いて作業指標データ３８の位置を表示座標系の位置に変換した。これに代えて若しくは加えて、何らかの標準指標を検出して、表示部２５の絶対座標系での位置を求めることで、作業指標５０の表示部２５での表示位置を特定するようにしてもよい。表示部２５の絶対座標系での位置は、例えば、絶対座標系での位置が既知である標準指標１２Ａ～１２Ｄを撮像装置２３が撮像し、撮像装置２３に対する標準指標１２Ａ～１２Ｄの相対位置関係を求めることにより、位置特定部３０が演算することができる。又は、表示部２５に設けられた３軸地磁気センサや、標準指標１２を撮像する撮像装置、表示部２５に設けられ切羽４までの距離を測定するステレオカメラやＴｏＦ方式のセンサユニット等を用いるか、又は撮像装置２３と併用することによって特定してもよい。

【0050】

表示部２５の絶対座標系の位置が特定されると、作業指標５０の位置、表示部２５の位置、オペレータ１０２の目の位置１０３が絶対座標系の座標として特定される。目の位置１０３は固定値であってもよい。

【0051】

図７に示すように、位置特定部３０は、切羽４上の作業指標５０とオペレータ１０２の目の位置１０３とを結ぶ直線Ｌ１と表示部２５の表示面２５Ａとが重なる位置を、作業指標５０の表示位置５０Ｐとして特定する。

【0052】

・上記各実施形態では、透明性を有する表示部２５に作業指標５０を表示するようにした。表示部２５は、透明性を有するディスプレイであれば、透明性を有する有機ＥＬディスプレイに限定されるものではない。例えば、オペレータ室３のガラス窓であってもよい。

【0053】

例えば、図８に示すように、建設機械２に取り付けられた投影装置５２によって表示部２５の表示面２５Ａに画像を投影するようにしてもよい。この場合、表示面２５Ａに投影を表示可能な表面加工を施したり、又は表示面２５Ａに投影画像を鮮明に表示するためのシートを取り付けたりしてもよい。

【0054】

・上記各実施形態では、作業指標として、弾性波分布を調べるための打撃の目標位置を示したがこれに限定されない。
例えば図９に示すように、支保工を設ける計画位置を作業指標１０５として表示部２５に表示するようにしてもよい。ロックボルトの打設位置を作業指標１０６として表示するようにしてもよい。また、コンクリートの吹き付け位置を作業指標１０７として表示してもよい。また、覆工コンクリートを打設する計画位置を作業指標１０８として表示するようにしてもよい。さらに、作業指標として、掘削を行う計画面を作業指標１０９（発破掘削面１１４との対比：建築限界確認）として表示するようにしてもよい。図９に例示するような線状の作業指標を表示する場合には、作業指標上の複数の点と標準指標１２との位置との相対位置関係に基づいて、作業指標１０５～１０９の表示部２５上での表示位置を特定してもよい。また、発破装薬位置を作業指標として表示したり、表示部２５上での表示位置を特定したりしてもよい。

【0055】

・上記各実施形態では、作業指標として、トンネル１の切羽４に作業指標を表示したが、他の表示対象物に表示するようにしてもよい。例えば、建設物に作業指標を表示するようにしてもよい。

【0056】

図１０は、鋼桁１１０に、床版１１１を設置する作業を模式的に示している。この態様において、モデルデータ記憶部２２には、ＢＩＭ／ＣＩＭデータが記憶されている。鋼桁１１０及び床版１１１には、投影装置１１等から光を照射することにより、標準指標１２が投影されている。又は可視光等を反射する反射材によって標準指標１２を設置するようにしてもよい。位置特定部３０は、標準指標１２の位置を特定して、作業指標１１２の表示位置を特定する。表示制御部３１は、表示部２５のうち特定された表示位置に作業指標１１２を表示する。また、床版１１１にも作業指標１１３が表示する。作業指標１１３は、床版１１１を撮像した画像データを用いて画像認識し、床版１１１の端面等の実像に重ねて表示するようにしてもよいし、可視光等を反射する反射材によって構成されていてもよい。オペレータは、鋼桁１１０の作業指標１１２と床版１１１の作業指標１１３とを位置合わせしながら図示しない建設機械を操作して、床版１１１を鋼桁１１０に設置する。

【0057】

また、別の態様として、支持層に杭を打設する際の杭孔の位置を、作業指標として支持層の実像に重ねて表示部２５に表示してもよい。この場合、撮像装置２３により、支持層に表示された標準指標を撮像して、標準指標の位置を特定するようにしてもよい。表示制御部３１は、標準指標の位置に基づいて杭孔を打設する目標位置を特定し、目標位置に重ねるように作業指標を表示するようにしてもよい。

【0058】

・上記実施形態では、作業指標を表示部２５に表示した。これに加えて、表示システム２０が作業現場のオペレータや他の作業者などの作業員に関する情報を取得する外部データ取得部３２を備え、表示制御部３１が、オペレータや他の作業者などの作業員に関する情報を表示部２５に表示してもよい。この態様において、外部データ取得部３２は、作業員情報取得部に対応する。

【0059】

具体的には、図１１に示すように、オペレータや他の作業者などの作業員に装着され生体情報を測定可能なセンサ等から取得した作業員生体情報１２０を表示部２５に表示するようにしてもよい。また、外部データ取得部３２は、作業環境を測定するセンサから検出データを取得しても良い。作業環境データには、温度センサ、湿度センサ、及び粉じん量を検出するセンサから取得したデータが含まれる。表示制御部３１は、作業環境データに基づく検出情報１２１を表示部２５に表示するようにしてもよい。これによれば、オペレータが、建設機械２を用いた作業を進めながら、作業現場のオペレータや他の作業者などの作業員の状態を把握することができる。

【符号の説明】

【0060】

２…建設機械、４…作業対象物としての切羽、１１…投影装置、２０…表示システム、２１…制御部、２２…モデルデータ記憶部、２３…撮像装置、２５…表示部、１２，１２Ａ～１２Ｄ…標準指標、５０，５０Ａ，５０Ｂ，１０６～１０９，１１２，１１３…作業指標。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】