特開 2024-128301 掘削支援装置、掘削支援方法および掘削支援プログラム

(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】P2024128301

(43)【公開日】2024-09-24

(54)【発明の名称】掘削支援装置、掘削支援方法および掘削支援プログラム

(51)【国際特許分類】

   E02F 9/26 20060101AFI20240913BHJP

【ＦＩ】

E02F9/26 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023037220

(22)【出願日】2023-03-10

(71)【出願人】

【識別番号】000005108

【氏名又は名称】株式会社日立製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110001678

【氏名又は名称】藤央弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】金 多仁

(72)【発明者】

【氏名】淺原 彰規

(72)【発明者】

【氏名】刑部 好弘

【テーマコード（参考）】

2D015

【Ｆターム（参考）】

2D015HA03

2D015HB00

(57)【要約】

【課題】掘削作業の効率化を図ること。
【解決手段】掘削支援装置は、地中における掘削対象領域から作業対象配管以外の他の配管を除いた掘削可能領域を取得する第１取得処理と、前記掘削対象領域内の作業対象配管の配置領域を取得する第２取得処理と、前記第１取得処理によって取得された掘削可能領域のうち、前記第２取得処理によって取得された作業対象配管の配置領域から地面までの掘削領域候補を、掘削工数に関する指標に基づいて探索する探索処理と、前記探索処理による探索結果を出力する出力処理と、を実行する。
【選択図】図９

【特許請求の範囲】

【請求項1】

プログラムを実行するプロセッサと、前記プログラムを記憶する記憶デバイスと、を有する掘削支援装置であって、
前記プロセッサは、
地中における掘削対象領域から作業対象配管以外の他の配管を除いた掘削可能領域を取得する第１取得処理と、
前記掘削対象領域内の作業対象配管の配置領域を取得する第２取得処理と、
前記第１取得処理によって取得された掘削可能領域のうち、前記第２取得処理によって取得された作業対象配管の配置領域から地面までの掘削領域候補を、掘削工数に関する指標に基づいて探索する探索処理と、
前記探索処理による探索結果を出力する出力処理と、
を実行することを特徴とする掘削支援装置。

【請求項2】

請求項１に記載の掘削支援装置であって、
前記探索処理では、前記プロセッサは、前記掘削領域候補を、前記掘削領域候補の形状に関する前記指標に基づいて探索する、
ことを特徴とする掘削支援装置。

【請求項3】

請求項２に記載の掘削支援装置であって、
前記探索処理では、前記プロセッサは、前記掘削領域候補を、前記掘削領域候補の形状における辺の長さに関する前記指標に基づいて探索する、
を実行することを特徴とする掘削支援装置。

【請求項4】

請求項２に記載の掘削支援装置であって、
前記探索処理では、前記プロセッサは、前記掘削領域候補を、前記掘削領域候補の形状における面積に関する前記指標に基づいて探索する、
を実行することを特徴とする掘削支援装置。

【請求項5】

請求項２に記載の掘削支援装置であって、
前記探索処理では、前記プロセッサは、前記掘削領域候補を、前記掘削領域候補の形状における頂点の数に関する前記指標に基づいて探索する、
ことを特徴とする掘削支援装置。

【請求項6】

請求項２に記載の掘削支援装置であって、
前記探索処理では、前記プロセッサは、前記掘削領域候補を、前記掘削領域候補の掘削機器に関する前記指標に基づいて探索する、
ことを特徴とする掘削支援装置。

【請求項7】

請求項６に記載の掘削支援装置であって、
前記探索処理では、前記プロセッサは、前記掘削領域候補を、前記掘削領域候補の前記掘削機器の幅と前記掘削機器を搬入出する作業現場の出入り口の幅との差分に関する前記指標に基づいて探索する、
ことを特徴とする掘削支援装置。

【請求項8】

請求項１に記載の掘削支援装置であって、
前記第１取得処理では、前記プロセッサは、前記掘削対象領域から前記他の配管およびその近傍領域を除いた掘削可能領域を取得する、
ことを特徴とする掘削支援装置。

【請求項9】

請求項１に記載の掘削支援装置であって、
前記第２取得処理では、前記プロセッサは、前記作業対象配管およびその近傍領域を含む前記作業対象配管の配置領域を取得する、
ことを特徴とする掘削支援装置。

【請求項10】

プログラムを実行するプロセッサと、前記プログラムを記憶する記憶デバイスと、を有する掘削支援装置が実行する掘削支援方法であって、
前記プロセッサは、
地中における掘削対象領域から作業対象配管以外の他の配管を除いた掘削可能領域を取得する第１取得処理と、
前記掘削対象領域内の作業対象配管の配置領域を取得する第２取得処理と、
前記第１取得処理によって取得された掘削可能領域のうち、前記第２取得処理によって取得された作業対象配管の配置領域から地面までの掘削領域候補を、掘削工数に関する指標に基づいて探索する探索処理と、
前記探索処理による探索結果を出力する出力処理と、
を実行することを特徴とする掘削支援方法。

【請求項11】

プロセッサに、
地中における掘削対象領域から作業対象配管以外の他の配管を除いた掘削可能領域を取得する第１取得処理と、
前記掘削対象領域内の作業対象配管の配置領域を取得する第２取得処理と、
前記第１取得処理によって取得された掘削可能領域のうち、前記第２取得処理によって取得された作業対象配管の配置領域から地面までの掘削領域候補を、掘削工数に関する指標に基づいて探索する探索処理と、
前記探索処理による探索結果を出力する出力処理と、
を実行させることを特徴とする掘削支援プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、掘削を支援する掘削支援装置、掘削支援方法および掘削支援プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

ガス、水道などのような、地下インフラの保守点検のため、掘削作業が行われている。これらの地下インフラは、同じ場所に種類の異なる配管が混在しているという特徴を持つため、掘削の際には周辺に存在する他のインフラの配管情報が必要になり、そのデータの共有や活用が干渉事故の防止や作業の効率において重要である。しかし、現状では、こういった地下インフラデータの共有と活用が円滑に行われておらず、掘削の際にインフラ干渉事故や作業延長が発生している。

【0003】

そこで、掘削作業を支援する方法がいくつか提案されている。たとえば、特許文献１は、掘削作業を好適に支援することができる情報処理装置を開示する。この情報処理装置は、埋設物が埋設された埋設地を地中探査装置で計測した計測データを取得する取得部と、教師用の前記計測データと、該教師用の計測データに対応する地中の前記埋設物の位置とを学習済みの学習済みモデルを用いて、取得した前記計測データから前記埋設物の位置を推定する推定部と、前記埋設物の位置に基づき、掘削装置４による前記埋設地の掘削可能範囲を特定する特定部とを備える。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２１―０４３１０７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、特許文献１では、掘削装置による掘削可能範囲を特定することにとどまる。そのため特許文献１では、対象の地下インフラ資産を保守点検するためには、どのように掘削すれば効率的に掘削できるかを算出できない。

【0006】

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、掘削作業の効率化を図ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本願において開示される発明の一側面となる掘削支援装置は、プログラムを実行するプロセッサと、前記プログラムを記憶する記憶デバイスと、を有する掘削支援装置であって、前記プロセッサは、地中における掘削対象領域から作業対象配管以外の他の配管を除いた掘削可能領域を取得する第１取得処理と、前記掘削対象領域内の作業対象配管の配置領域を取得する第２取得処理と、前記第１取得処理によって取得された掘削可能領域のうち、前記第２取得処理によって取得された作業対象配管の配置領域から地面までの掘削領域候補を、掘削工数に関する指標に基づいて探索する探索処理と、前記探索処理による探索結果を出力する出力処理と、を実行することを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明の代表的な実施の形態によれば、掘削作業の効率化を図ることができる。前述した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、掘削支援装置の構成例を示す概略ブロック図である。

【図2】図２は、図１に示した配管計測データの一例を示す説明図である。

【図3】図３は、掘削機器データの一例を示す説明図である。

【図4】図４は、作業図面の一例を示す説明図である。

【図5】図５は、掘削可能領域を含む地中データの例１を示す説明図である。

【図6】図６は、掘削可能領域を含む地中データの例２を示す説明図である。

【図7】図７は、掘削可能領域生成処理手順例を示すフローチャートである。

【図8】図８は、掘削工数指標算出処理手順例を示すフローチャートである。

【図9】図９は、図８に示した掘削領域算出処理（ステップＳ８０３）の詳細な処理手順例を示すフローチャートである。

【図10】図１０は、掘削領域情報表示画面の一例を示す説明図である。

【図11】図１１は、掘削支援装置による掘削支援処理を示すシーケンス図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

＜掘削支援装置＞
図１は、掘削支援装置の構成例を示す概略ブロック図である。掘削支援装置１００は、入出力部１１０と、制御部１２０と、記憶部１３０と、を有する。入出力部１１０は、キーボード１１１、マウス１１２、タッチパネル、テンキー、スキャナ、マイク（不図示）などを含む入力デバイスと、ディスプレイ１１３や通信インタフェース、プリンタ、スピーカ（不図示）などを含む出力デバイスと、を有する。ユーザは、入力部のキーボード１１１またはマウス１１２から命令を入力し、出力部のディスプレイ１１３から結果を視覚的に確認することができる。

【0011】

また、制御部１２０は、内部に少なくともメモリ１２１およびプロセッサ１２３を備える。メモリ１２１は、プロセッサ１２３の作業エリアとなる。メモリ１２１には、掘削支援プログラム１２２が展開される。この掘削支援プログラム１２２は、プロセッサ１２３が実行する命令によって構成される。

【0012】

プロセッサ１２３は、掘削支援プログラム１２２の命令に従い演算を実行し、記憶部１３０へのアクセスおよび入出力部１１０との情報の交換などを行う。

【0013】

以下の説明において、掘削支援プログラム１２２が実行する処理は、実際には、掘削支援プログラム１２２に記述された命令に従いプロセッサ１２３によって実行される処理である。

【0014】

記憶部１３０には、少なくとも、配管計測データ１３１、掘削機器データ１３２、掘削領域データ１３３および地図データ１３４が格納され、掘削支援プログラム１２２はこれらのデータを読み込むことができる。記憶部１３０は、たとえば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、フラッシュメモリにより構成される。

【0015】

ここで、記憶部１３０は、制御部１２０に内蔵されても、制御部１２０の外部に接続されてもよい、また、制御部１２０から通信インタフェースを介してネットワーク経由でアクセスできる別の装置に接続されてもよい。

【0016】

配管計測データ１３１は、地下に埋まっている配管に対する計測データを保持する。配管の太さおよび位置に関する情報を有する。

【0017】

掘削機器データ１３２は、掘削機器の種別、横幅および制御精度に関する情報を有する。

【0018】

掘削領域データ１３３は、保守点検対象の配管およびその埋設地に対する、掘削可能領域および掘削工数が少なくなる掘削領域に関する情報を有する。

【0019】

地図データ１３４は、少なくとも、道路の情報を含み、さらに、その他に、ユーザに場所を理解させる情報を有しても良い。たとえば、地名、行政改、鉄道、衛星画像、等高線および海岸線などの情報が挙げられる。

【0020】

＜配管計測データ１３１＞
図２は、図１に示した配管計測データ１３１の一例を示す説明図である。配管計測データ１３１は、フィールドとして、配管計測ＩＤ２１１、半径２１２、始点緯度２１３、始点経度２１４、始点深さ２１５、終点緯度２１６、終点経度２１７、終点深さ２１８、計測精度２１９を有する。

【0021】

配管計測ＩＤ２１１は、中空円筒形状である計測対象配管の計測を一意に特定する識別情報である。

【0022】

半径２１２は、計測対象配管の軸方向に直交する断面の中心から断面端部までの長さである。

【0023】

始点緯度２１３は、計測対象配管が配置された位置の一端側の緯度である。

【0024】

始点経度２１４は、計測対象配管の配置された位置の一端側の経度である。

【0025】

始点深さ２１５は、始点緯度２１３および始点経度２１４における深さ方向の位置である。

【0026】

始点緯度２１３、始点経度２１４および始点深さ２１５により、計測対象配管の始点の３次元位置が特定される。

【0027】

終点緯度２１６は、計測対象配管が配置された位置の他端側の緯度である。

【0028】

終点経度２１７は、計測対象配管の配置された位置の他端側の経度である。

【0029】

終点深さ２１８は、終点緯度２１６および終点経度２１７における深さ方向の位置である。

【0030】

終点緯度２１６、終点経度２１７および終点深さ２１８により、計測対象配管の終点の３次元位置が特定される。

【0031】

計測精度２１９は、計測対象配管の計測時における位置誤差を考慮した値である。

【0032】

＜掘削機器データ１３２＞
図３は、掘削機器データ１３２の一例を示す説明図である。掘削機器データ１３２は、フィールドとして、掘削機器種別３１１、横幅３１２、制御精度３１３を有する。

【0033】

掘削機器種別３１１は、掘削機器の種別を示す。

【0034】

横幅３１２は、掘削機器の横幅である。なお、掘削機器種別３１１が「ショベル」など人手で扱う道具の場合は、一般的な人の横幅が格納される。

【0035】

制御精度３１３は、掘削機器種別３１１で特定される種別の掘削機器で掘削する場合の精度である。たとえば、「油圧ショベル１」の場合、横幅３１２が２５０ｃｍであり、制御精度３１３が１５ｃｍであるため、２６５ｃｍ（＝２５０ｃｍ＋１５ｃｍ）の横幅で掘削されることを示す。

【0036】

＜作業図面＞
図４は、作業図面の一例を示す説明図である。作業図面４００は、直交しあうＸ方向およびＹ方向で張られる作業現場のＸＹ平面４０１を示す地図データである。ＸＹ平面４０１は、地面を示す。作業図面４００は、たとえば、ＸＹ平面４０１において、出入り口４０２と、配管列４０３と、作業範囲４０４と、作業対象配管４０５と、を含む。

【0037】

出入り口４０２は、作業員や掘削機器、配管などが地中に搬入され、または、地中から搬出される位置である。出入り口４０２は、その位置（緯度、経度）と幅とを有する。出入り口４０２の位置（緯度、経度）および幅は、ユーザ操作により設定可能である。

【0038】

配管列４０３は、地中に埋設されている、連結された複数の配管である。各々の配管は、両端の位置（始点緯度２１３、始点経度２１４、始点深さ２１５、終点緯度２１６、終点経度２１７、終点深さ２１８）を有する。このほかにも図示していない配管が存在するものとする。

【0039】

作業範囲４０４は、作業員が掘削機器を用いて作業を行う領域である。作業範囲４０４は、たとえば、ＸＹ平面４０１に平行な矩形で指定される。矩形の左上頂点の位置（緯度、経度、深さ）と右下頂点の位置（緯度、経度、深さ）とにより、作業範囲４０４の位置が特定される。作業範囲４０４の位置は、ユーザ操作により設定可能である。

【0040】

作業対象配管４０５は、配管列４０３の一部の配管である。作業対象配管４０５は、ユーザ操作により保守点検などの作業対象として選択される。

【0041】

＜掘削可能領域を含む地中データ＞
図５は、掘削可能領域を含む地中データの例１を示す説明図である。Ｚ方向は、Ｘ方向およびＹ方向に直交し、ＸＹ平面４０１（地面）からの地中の深さ方向となる。

【0042】

地中データ５００は、ＸＺ平面に平行な面である。地中データ５００は、算出範囲５１０を含む。本例の場合、地中データ５００全体が算出範囲５１０となるが、算出範囲５１０は地中データ５００の一部でもよい。また、ユーザ操作により、地中データ５００の中から算出範囲５１０が指定されてもよい。

【0043】

算出範囲５１０は、掘削可能領域５１４および掘削領域の算出対象となる地中の掘削対象領域である。作業対象配管４０５は、作業対象となる配管である。作業対象配管４０５は、たとえば、作業図面４００における両端の位置（緯度、経度、深さ）で特定される。

【0044】

他の配管５１２は、作業対象配管４０５以外の配管である。掘削領域バッファ５１３は、掘削可能領域５１４および掘削領域の算出の際に、他の配管５１２が占めている領域に加えて考慮すべき近傍領域であり、たとえば、掘削機器の制御精度３１３、計測精度２１９分の円環である。掘削可能領域５１４は、掘削が可能な領域であり、算出範囲５１０から他の配管５１２とその掘削領域バッファ５１３とを除いた領域である。

【0045】

図６は、掘削可能領域を含む地中データの例２を示す説明図である。図６は、図５の状態から、掘削領域６１６が設定された状態を示す。掘削領域バッファ６１５は、作業対象配管４０５に対するバッファ領域である。掘削領域６１６は、最少の掘削工数で掘削される領域である。

【0046】

＜掘削可能領域５１４の生成処理＞
図７は、掘削可能領域生成処理手順例を示すフローチャートである。図７の掘削可能領域生成処理は、掘削可能領域５１４を生成する処理であり、プロセッサ１２３が掘削支援プログラム１２２により実行する。

【0047】

プロセッサ１２３は、ユーザ操作により、作業図面４００から作業対象配管４０５の位置を取得する（ステップＳ７０１）。作業対象配管４０５の位置とは、作業対象配管４０５の両端の緯度、経度、および深さである。

【0048】

プロセッサ１２３は、作業図面４００から作業範囲４０４を特定し、掘削可能領域５１４の算出範囲５１０とする（以下、算出範囲Ｒ_Ａと表記する場合がある。）（ステップＳ７０２）。

【0049】

プロセッサ１２３は、配管計測データ１３１から、算出範囲Ｒ_Ａ内に存在するすべての配管（作業対象配管４０５および他の配管５１２）の位置（始点緯度２１３、始点経度２１４、始点深さ２１５、終点緯度２１６、終点経度２１７、終点深さ２１８）を取得し、その領域をＲ_Ｐとする（ステップＳ７０３）。領域Ｒ_Ｐは、一例として、始点位置（始点緯度２１３、始点経度２１４、始点深さ２１５）と、終点位置（終点緯度２１６、終点経度２１７、終点深さ２１８）とをつなぐ直線上の各点を中心点として直線に垂直な方向の半径２１２の距離内の領域とする。すなわち、領域Ｒ_Ｐは、配管（作業対象配管４０５および他の配管５１２）が占める領域である。

【0050】

プロセッサ１２３は、掘削機器データ１３２から、ユーザの入力により選択された掘削機器種別３１１に対応する制御精度３１３を取得し、制御精度３１３を用いて配管の領域Ｒ_Ｐを、掘削領域バッファ５１３，６１５を含む領域Ｒ_Ｐ´に補正する（ステップＳ７０４）。

【0051】

補正の一例として、領域Ｒ_Ｐ´は、領域Ｒ_Ｐにおいて、始点位置（始点緯度２１３、始点経度２１４、始点深さ２１５）と、終点位置（終点緯度２１６、終点経度２１７、終点深さ２１８）とをつなぐ直線上の各点を中心点として直線に垂直な方向の半径２１２と制御精度３１３とを加算した距離内の領域とする。

【0052】

このように、制御精度３１３を加算することにより、制御精度３１３の範囲内で意図した制御との相違があっても工事対象ではない他の配管５１２に干渉することなく掘削ができるように掘削可能領域５１４を決定することができる。なお、中心点からの距離を求める際に、プロセッサ１２３は、配管計測データ１３１の計測精度２１９を加算してもよい。

【0053】

プロセッサ１２３は、配管計測データ１３１から作業対象配管４０５の位置と一致する配管位置（始点緯度２１３、始点経度２１４、始点深さ２１５、終点緯度２１６、終点経度２１７、終点深さ２１８）を取得し、その領域を作業対象配管４０５の配置領域Ｒ_Ｔとする（ステップＳ７０５）。配置領域Ｒ_Ｔは、領域Ｒ_Ｐと同様の処理で求められる。

【0054】

また、作業図面４００から求められた作業対象配管４０５の位置を用いて、配管計測データ１３１から再度その配管位置を取得することにより、作業図面４００における作業対象配管４０５の位置が正確でない場合に有効である。

【0055】

掘削可能領域５１４は、算出範囲５１０（Ｒ_Ａ）から他の配管５１２およびその掘削領域バッファ５１３（Ｒ_Ｐ´）を除いた３次元の領域である。プロセッサ１２３は、掘削可能領域５１４をＲ_Ｋとすると、下記式（１）により、掘削可能領域Ｒ_Ｋを計算し、掘削領域データ１３３に保存する（ステップＳ７０６）。

【0056】

Ｒ_Ｋ＝Ｒ_Ａ－Ｒ_Ｐ´＋Ｒ_Ｔ・・・（１）

【0057】

これにより、掘削可能領域５１４の生成処理が終了する。

【0058】

＜掘削工数指標算出処理＞
図８は、掘削工数指標算出処理手順例を示すフローチャートである。図８の掘削工数指標算出処理は、プロセッサ１２３が掘削支援プログラム１２２により実行する処理である。

【0059】

後述するステップＳ９０７から得られる掘削領域候補をＲ_Ｆとする。また、配管が埋設されている地下の３次元モデルにおいて、配管の中心軸を通り配管の長手方向に平行でかつ地面４０１に直交する配管断面を用いる。掘削領域候補（Ｒ_Ｆ）についても、３次元領域ではなく、配管断面と平行な断面を適用する。この断面は、たとえば、後述する掘削領域１０４２のような断面となる。

【0060】

すなわち、プロセッサ１２３は、掘削領域候補Ｒ_Ｆから、掘削領域候補Ｒ_Ｆの辺の長さの和Ｌ_Ｋと、掘削領域候補Ｒ_Ｆの面積Ｓ_Ｋと、掘削領域候補Ｒ_Ｆの頂点の数Ｎ_Ｋとを求める（ステップＳ８０１）。

【0061】

プロセッサ１２３は、掘削工数指標Ｋを、下記式（２）により算出する。（ステップＳ８０２）

【0062】

Ｋ＝Ｌ_Ｋ＋Ｓ_Ｋ＋Ｎ_Ｋ－（Ｌ_Ｅ－Ｌ_Ｃ）・・・（２）

【0063】

プロセッサ１２３は、掘削工数指標Ｋを出力し、掘削工数指標算出処理を終了する（ステップＳ８０３）。

【0064】

なお、掘削工数指標Ｋは、掘削領域候補Ｒ_Ｆの辺の長さの和Ｌ_Ｋ、掘削領域候補Ｒ_Ｆの面積Ｓ_Ｋ、掘削領域候補Ｒ_Ｆの頂点の数Ｎ_Ｋ、および（Ｌ_Ｅ－Ｌ_Ｃ）のうち少なくとも１つが含まれていればよい。

【0065】

たとえば、掘削領域候補Ｒ_Ｆの辺の長さの和Ｌ_Ｋが小さいほど、他の配管５１２およびその掘削領域バッファ５１３との干渉を回避するために掘削領域候補Ｒ_Ｆが地面４０１に至るまでの経路において折れ曲がる回数が少なくなり、地面４０１までの距離が短くなる。

【0066】

掘削領域候補Ｒ_Ｆの面積Ｓ_Ｋが小さいほど、他の配管５１２およびその掘削領域バッファ５１３との干渉を回避するために掘削領域候補Ｒ_Ｆが地面４０１に至るまでの経路において折れ曲がる回数が少なくなり、地面４０１までの距離が短くなる。また、掘削領域候補Ｒ_Ｆの面積Ｓ_Ｋが小さいほど、作業対象配管４０５の半径が短く、掘削領域バッファ６１５も小さいほど、掘削領域候補Ｒ_Ｆの面積Ｓ_Ｋが小さくなる。

【0067】

掘削領域候補Ｒ_Ｆの頂点の数Ｎ_Ｋが少ないほど、他の配管５１２およびその掘削領域バッファ５１３との干渉を回避するために掘削領域候補Ｒ_Ｆが地面４０１に至るまでの経路において折れ曲がる回数が少なくなる。

【0068】

（Ｌ_Ｅ－Ｌ_Ｃ）が大きいほど、掘削機器種別３１１の掘削機器を出入り口４０２から余裕をもって搬入出させることができ、掘削工数の削減に寄与する。このように、掘削領域候補Ｒ_Ｆの形状に関する指標（Ｌ_Ｋ、Ｓ_Ｋ、Ｎ_Ｋ）や掘削機器種別３１１に関する指標（Ｌ_Ｅ－Ｌ_Ｃ）に基づいて、作業対象配管４０５から地面４０１までの掘削領域候補Ｒ_Ｆにおける掘削の工数を適切に掘削工数指標Ｋの計算により評価することができる。

【0069】

＜掘削領域探索処理＞
図９は、掘削領域探索処理の詳細な処理手順例を示すフローチャートである。掘削領域算出処理は、掘削領域６１６を探索する処理である。

【0070】

プロセッサ１２３は、ユーザの入力により読み込まれた作業図面４００から、作業現場の出入り口４０２の幅Ｌ_Ｅを取得する（ステップＳ９０１）。

【0071】

プロセッサ１２３は、掘削機器データ１３２から、ユーザの入力により選択された掘削機器種別３１１の横幅３１２を取得し、Ｌ_Ｃとする（ステップＳ９０２）。

【0072】

Ｌ_Ｅは出入り口４０２の幅であり、Ｌ_Ｃは掘削機器種別３１１の横幅３１２である。プロセッサ１２３は、Ｌ_Ｅ－Ｌ_Ｃを計算し、計算結果が０に等しいか小さい場合は、計算を止めて、出入り口４０２の幅Ｌ_Ｅより横幅３１２の小さい掘削機器種別３１１を選択するようユーザにアラートを出す（ステップＳ９０３）。

【0073】

プロセッサ１２３は、図７の処理（Ｓ７０１～Ｓ７０６）によって掘削領域データ１３３に保存された掘削可能領域５１４を、掘削可能領域Ｒ_Ｋとして取得する（ステップＳ９０４）。

【0074】

プロセッサ１２３は、配管計測データ１３１から、ユーザの入力により読み込まれた作業図面４００から求められる作業対象配管４０５の位置と一致する配管のエントリを特定し、特定した配管の領域を作業対象配管４０５の配置領域Ｒ_Ｔとする（ステップＳ９０５）。

【0075】

プロセッサ１２３は、掘削機器データ１３２から、ユーザの入力により選択された掘削機器種別３１１に対応する制御精度３１３を取得し（以下、制御精度ａ）、ステップＳ７０４と同様、制御精度３１３を用いて作業対象配管４０５の配置領域Ｒ_Ｔを作業対象配管４０５の補正後配置領域Ｒ_Ｔ´に補正する（ステップＳ９０６）。

【0076】

なお、プロセッサ１２３は、配管計測データ１３１の計測精度２１９を用いて作業対象配管４０５の配置領域Ｒ_Ｔを作業対象配管４０５の補正後配置領域Ｒ_Ｔ´に補正してもよい。これにより、位置誤差の範囲内で配管位置に相違があっても支障なく掘削ができるように掘削領域を決定することができる。

【0077】

プロセッサ１２３は、掘削可能領域Ｒ_Ｋに含まれる、補正後作業対象配管４０５の配置領域Ｒ_Ｔ´から地面４０１までの掘削領域候補Ｒ_Ｆを生成する（ステップＳ９０７）。公知の経路探索方法やユーザ設定の手法を用いることにより実行する。

【0078】

その際、プロセッサ１２３は、制御精度ａを用いることによってユーザが選択した掘削機器種別３１１の掘削機器での掘削が可能になるように掘削領域候補Ｒ_Ｆを求める。これにより、制御精度３１３の範囲内で意図した制御との相違があっても支障なく掘削ができるように掘削領域を決定することができる。

【0079】

プロセッサ１２３は、掘削工数指標算出処理を実行する（ステップＳ９０８）。具体的には、たとえば、プロセッサ１２３は、図８に示したように、掘削領域候補Ｒ_Ｆを用いて掘削工数指標Ｋを計算する。

【0080】

プロセッサ１２３は、掘削工数指標Ｋが最小であれば、処理を止めて掘削領域候補Ｒ_Ｆを掘削領域として出力し、最小でない場合はＳ９０７から再度処理を実行する（ステップＳ９０９）。また、この際に掘削工数指標Ｋが最小であるかどうかを判断することを、勾配降下法、最急降下法などの公知の最適化手法やユーザ設定の最適化手法を用いることにより実行する。

【0081】

また、プロセッサ１２３は、作業対象配管４０５の補正後配置領域Ｒ_Ｔ´から地面４０１までの掘削領域候補Ｒ_Ｆを求める際には、３次元的に掘削禁止エリア（図６の他の配管５１２、掘削領域バッファ５１３）を迂回するように求める。この迂回は計算幾何学のアルゴリズムのような公知の方法で実現できる。

【0082】

掘削工数指標Ｋは、図８の処理（Ｓ８０１～Ｓ８０３）に掘削領域候補Ｒ_Ｆを入力することにより求められる。プロセッサ１２３は、掘削領域候補Ｒ_Ｆ生成、および、その掘削工数指標Ｋを最小にする掘削領域を求める最適化を、勾配降下法、最急降下法などの公知の最適化手法やユーザ設定の最適化手法を用いることにより実行する。プロセッサ１２３は、掘削領域を掘削領域データ１３３に保存する。これにより、掘削領域探索処理が終了する。

【0083】

＜掘削領域情報表示画面＞
図１０は、掘削領域情報表示画面の一例を示す説明図である。掘削領域情報表示画面１０００は、プロセッサ１２３が掘削支援プログラム１２２を実行することによりディスプレイ１１３に表示される。

【0084】

ユーザがマウス１１２の操作で掘削領域情報表示画面１０００上のメニュバー１０１０のうちファイルをクリックすることで、作業図面４００のファイルを参照することができる。また、当該クリックで、掘削支援装置１００は、作業図面４００を読み込む。

【0085】

作業図面４００の読み込み直後では、掘削領域情報表示画面１０００には、地図１０２０が表示される。この表示に際しては、地図データ１３４と作業図面４００とが使用される。具体的には、作業図面４００上の位置を示す情報を用いて、その周辺の地図情報が地図１０２０に表示される。また、地図１０２０には、作業図面４００上の位置および範囲とを用いて、作業図面４００が示している位置および範囲が黒い四角図形１０２１で表示される。

【0086】

また、作業図面４００の読み込み直後では、掘削領域情報表示画面１０００には、配管の概略図１０４０が３次元表示される。その際、掘削可能領域１０４１および掘削領域１０４２はまだ表示されない。これらは掘削機器種別３１１の選択後に表示される。

【0087】

また、同様に、掘削領域情報表示画面１０００には、配管の概略断面図１０５０、１０６０、１０７０が表示される。配管の概略断面図１０５０、１０６０、１０７０も同様に、この時点では、まだ掘削可能領域１０４１および掘削領域１０４２は表示されない。

【0088】

ユーザは、マウス１１２の操作で、配管の概略断面図１０５０、１０６０、１０７０の頂点１０４３、１０４５，１０４７を動かすことで、配管の概略断面図１０５０、１０６０、１０７０の切断面位置を選択できる。また、そのときの切り目の位置は、配管の概略断面図１０５０、１０６０、１０７０の輪郭線１０４４、１０４６、１０４８でも確認できる。

【0089】

掘削領域情報表示画面１０００には、掘削機器種別３１１の数だけ、掘削機器種別選択チェックボックス１０３１、１０３２が表示される。ユーザは、マウス１１２を通じ、これらのうち、一つを選択できる。

【0090】

掘削機器種別選択の直後では、配管の概略図１０４０には、掘削可能領域１０４１および掘削領域１０４２が色で表示される。同様に、配管の概略断面図１０５０、１０６０、１０７０にも、掘削可能領域１０４１および掘削領域１０４２が表示される。

【0091】

＜掘削支援シーケンス＞
図１１は、掘削支援装置による掘削支援処理を示すシーケンス図である。プロセッサ１２３は、掘削支援プログラム１２２により、配管計測データ１３１、掘削機器データ１３２および地図データ１３４をＨＤＤ１４０から読み込む。また。プロセッサ１２３は、掘削支援プログラム１２２により、掘削領域情報表示画面１０００を表示する（ステップＳ１１０２）。

【0092】

ユーザが操作により、入出力部１１０から作業図面４００が入力されると、プロセッサ１２３は、掘削支援プログラム１２２により、配管計測データ１３１および地図データ１３４を掘削領域情報表示画面１０００に表示する（ステップＳ１１０３）。

【0093】

ユーザが掘削機器種別３１１を選択すると、プロセッサ１２３は、掘削支援プログラム１２２により、図７の掘削可能領域生成処理を実行する。この際、掘削可能領域５１４が記憶部１３０の掘削領域データ１３３に書き込まれる。

【0094】

その後に、プロセッサ１２３は、掘削支援プログラム１２２により、ステップＳ８０１～Ｓ８０５を実行する。また、この際、掘削領域６１６が記憶部１３０の掘削領域データ１３３に書き込まれる（ステップＳ１１０４）。

【0095】

プロセッサ１２３は、掘削支援プログラム１２２により、掘削領域情報表示画面１０００に掘削可能領域５１４を表示する。また、掘削領域情報表示画面１０００に掘削領域６１６を表示する。

【0096】

このように、本実施例によれば、掘削作業の効率化を図ることができる。具体的には、たとえば、掘削作業の工数を最少化し、他の配管５１２との干渉を抑制することができる。

【0097】

なお、本発明は前述した実施例に限定されるものではなく、添付した特許請求の範囲の趣旨内における様々な変形例及び同等の構成が含まれる。たとえば、前述した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに本発明は限定されない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えてもよい。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えてもよい。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加、削除、または置換をしてもよい。

【0098】

また、前述した各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、たとえば集積回路で設計する等により、ハードウェアで実現してもよく、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し実行することにより、ソフトウェアで実現してもよい。

【0099】

各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリ、ハードディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等の記憶装置、又は、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）カード、ＳＤカード、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）の記録媒体に格納することができる。

【0100】

また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、実装上必要な全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には、ほとんど全ての構成が相互に接続されていると考えてよい。

【符号の説明】

【0101】

１００ 掘削支援装置
１３１ 配管計測データ
１３２ 掘削機器データ
１３３ 掘削領域データ
１３４ 地図データ
２１９ 計測精度
３０１ プロセッサ
３１１ 掘削機器種別
３１３ 制御精度
４００ 作業図面
４０１ 地面
４０２ 出入り口
４０４ 作業範囲
４０５ 作業対象配管
５００ 地中データ
５１０ 算出範囲
５１２ 他の配管
５１３，６１５ 掘削領域バッファ
５１４ 掘削可能領域
６１６ 掘削領域
１０００ 掘削領域情報表示画面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】