特開 2024-134361 計測システム

(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】P2024134361

(43)【公開日】2024-10-03

(54)【発明の名称】計測システム

(51)【国際特許分類】

   G01B 11/06 20060101AFI20240926BHJP

   E04G 21/10 20060101ALI20240926BHJP

   E04G 21/18 20060101ALI20240926BHJP

   E04F 21/00 20060101ALI20240926BHJP

   E21D 11/10 20060101ALN20240926BHJP

【ＦＩ】

G01B11/06 Z

E04G21/10 Z

E04G21/18 Z

E04F21/00 A

E21D11/10 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023044620

(22)【出願日】2023-03-20

(71)【出願人】

【識別番号】000001373

【氏名又は名称】鹿島建設株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】312003595

【氏名又は名称】タカハタプレシジョン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100122781

【弁理士】

【氏名又は名称】近藤 寛

(74)【代理人】

【識別番号】100182006

【弁理士】

【氏名又は名称】湯本 譲司

(72)【発明者】

【氏名】岡 尚人

(72)【発明者】

【氏名】八幡 真純

(72)【発明者】

【氏名】土岐 亮太

(72)【発明者】

【氏名】加藤 洋祐

(72)【発明者】

【氏名】永瀬 勝也

(72)【発明者】

【氏名】三浦 義晃

(72)【発明者】

【氏名】片岡 政人

【テーマコード（参考）】

2D155

2E172

2E174

2F065

【Ｆターム（参考）】

2D155DB00

2D155LA13

2E172AA05

2E172DC01

2E172GA00

2E172HA03

2E174AA03

2E174EA00

2F065AA04

2F065AA30

2F065BB17

2F065CC31

2F065DD06

2F065GG04

2F065GG21

2F065HH07

2F065JJ19

2F065JJ26

2F065SS01

(57)【要約】

【課題】被覆材の被覆厚さをリアルタイムで管理することができる計測システムを提供する。
【解決手段】一実施形態に係る計測システムは、対象面Ｓに被覆される被覆材Ｇの表面に不可視光Ｅを照射し被覆材Ｇの表面から反射する反射光を受光して被覆材Ｇの表面の三次元座標値の集合である点群データを連続して取得する取得部１１と、取得部１１の位置を原点とする座標における対象面Ｓの三次元座標値を取得し、取得した三次元座標値を基準面として設定する設定部１２と、基準面の三次元座標値に対する、取得部１１によって現在取得された被覆材Ｇの表面の相対三次元座標値に基づいて被覆材Ｇの被覆厚さＴを算出する算出部１３と、被覆材Ｇの被覆厚さＴを、三次元情報を有する点群データとして連続して計測システム１の外部に出力する出力部１４と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

対象面に被覆される被覆材の被覆厚さを計測する計測システムであって、
前記対象面に被覆される被覆材の表面に不可視光を照射し前記被覆材の表面から反射する反射光を受光して前記被覆材の表面の三次元座標値の集合である点群データを連続して取得する取得部と、
前記取得部の位置を原点とする座標における前記対象面の三次元座標値を取得し、取得した前記三次元座標値を基準面として設定する設定部と、
前記基準面の前記三次元座標値に対する、前記取得部によって現在取得された前記被覆材の表面の相対三次元座標値に基づいて前記被覆材の被覆厚さを算出する算出部と、
前記被覆材の被覆厚さを、三次元情報を有する点群データとして連続して前記計測システムの外部に出力する出力部と、
を備える計測システム。

【請求項2】

前記出力部は、前記点群データを画像として連続して表示装置に表示する、
請求項１に記載の計測システム。

【請求項3】

前記対象面に可視光を目視可能なパターンで照射して前記取得部による前記対象面への前記不可視光の照射範囲を可視化する照射部をさらに備える、
請求項１又は２に記載の計測システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、被覆材の被覆厚さを計測する計測システムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、吹付け面状態監視方法及び吹付け面状態監視装置が記載されている。吹付け面状態監視装置は、三脚と、三脚によって支持された形状計測照射装置と、演算装置とを有する。形状計測照射装置は、カメラ一体型３Ｄスキャナと、プロジェクタとを有する。カメラ一体型３Ｄスキャナ及びプロジェクタのそれぞれは、演算装置と電気的に接続されている。

【0003】

カメラ一体型３Ｄスキャナは、レーザー光を照射してトンネル内の切羽面を含む領域の３次元形状を計測すると共に切羽面のカラー画像を撮像する。カメラ一体型３Ｄスキャナは、切羽面に吹付けコンクリートが吹き付けられる前の切羽面を含む領域をスキャンして得られた吹付け前点群データ、及び切羽面に吹付けコンクリートが吹き付けられた吹付け面を含む領域をスキャンして得られた吹付け後点群データを取得する。演算装置は、吹付け後点群データに対し、対応する点群データの位置に対応するカラー画像の色情報を付与し、色情報が付与された吹付け後点群データの画像を生成する。色情報が付与された吹付後点群データは、プロジェクタによって吹付け面に投影される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２０－３３７７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

前述した吹付け面状態監視装置では、撮像されたカラー画像を基に、点群データの取得を経て、色情報が付与された吹付け後点群データが吹付け面に投影される。カラー画像を撮像するためには色情報を抽出可能な程度の明るさの計測環境が必要となりうる。しかしながら、計測環境の明るさは、色情報を抽出可能な程度に明るくないこともある。

【0006】

吹付けコンクリート等の被覆材を対象面に被覆する被覆作業では、対象面を被覆する被覆材の被覆厚さをリアルタイムで把握することが求められる場合がある。すなわち、被覆作業を行う作業者に被覆材の被覆厚さの情報を速やかに提供し、作業者による被覆作業を支援することが求められうる。被覆厚さの情報を速やかに作業者に提供することができれば、被覆厚さをリアルタイムで管理することが可能となる。

【0007】

本開示は、被覆材の被覆厚さをリアルタイムで管理することができる計測システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本開示に係る計測システムは、（１）対象面に被覆される被覆材の被覆厚さを計測する計測システムである。計測システムは、対象面に被覆される被覆材の表面に不可視光を照射し被覆材の表面から反射する反射光を受光して被覆材の表面の三次元座標値の集合である点群データを連続して取得する取得部と、取得部の位置を原点とする座標における対象面の三次元座標値を取得し、取得した三次元座標値を基準面として設定する設定部と、基準面の三次元座標値に対する、取得部によって現在取得された被覆材の表面の相対三次元座標値に基づいて被覆材の被覆厚さを算出する算出部と、被覆材の被覆厚さを、三次元情報を有する点群データとして連続して計測システムの外部に出力する出力部と、を備える。

【0009】

この計測システムでは、取得部は、被覆材の表面への不可視光の照射によって反射される反射光から当該表面の三次元座標値の集合である点群データを連続的に取得する。従って、不可視光の照射によって、計測環境の明るさにかかわらず点群データを連続的に取得することができる。設定部は、取得部の位置を原点とする座標における対象面の三次元座標値を取得し、取得した三次元座標値を基準面として設定する。算出部は、三次元座標値に対する、取得部によって現在取得された被覆材の表面の相対三次元座標値に基づいて被覆材の被覆厚さを算出する。出力部は、被覆厚さを三次元情報を有する点群データとして連続して出力する。従って、算出部による被覆厚さの算出、及び出力部による被覆厚さの出力を連続的に行うことができるので、被覆材の被覆厚さをリアルタイムで管理することができる。出力部によって被覆厚さが連続的に出力されるので、被覆厚さの管理を容易に行うことができる。

【0010】

（２）上記（１）において、出力部は、点群データを画像として連続して表示装置に表示してもよい。この場合、被覆作業を行う作業者は、表示装置に表示された点群データを見て、対象面における被覆材の被覆厚さの状況を視覚的に把握することができる。

【0011】

（３）上記（１）又は（２）において、計測システムは、対象面に可視光を目視可能なパターンで照射して取得部による対象面への不可視光の照射範囲を可視化する照射部をさらに備えてもよい。この場合、照射部は、目視可能なパターンで可視光を対象面に照射して不可視光の照射範囲を可視化する。不可視光の照射範囲は、被覆厚さの計測範囲に相当する。従って、照射部が照射範囲を可視化する場合、被覆厚さの計測範囲を可視化することができる。

【発明の効果】

【0012】

本開示によれば、被覆材の被覆厚さをリアルタイムで管理することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】（ａ）は、実施形態に係る計測システムのブロック図である。（ｂ）は、対象面に被覆される被覆材の被覆厚さの計測を模式的に示す図である。

【図2】実施形態に係る計測システムの一例を示す斜視図である。

【図3】図２の計測システムの取得部及び照射部の例を示す斜視図である。

【図4】図３の取得部及び照射部の例を示す正面図である。

【図5】取得部による物体への不可視光の照射を模式的に示す図である。

【図6】照射部による照射範囲の可視化を模式的に示す図である。

【図7】（ａ）及び（ｂ）は、照射部による可視光の照射パターンの例を示す図である。

【図8】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）及び（ｅ）は、照射部による可視光の照射パターンの例を示す図である。

【図9】表示部が表示する点群データの画像の例を示す図である。

【図10】実施形態に係る被覆材の被覆厚さの計測方法の工程を示す一例としてのフローチャートである。

【図11】（ａ）及び（ｂ）は、被覆厚さの計測方法の手順の例を示す図である。

【図12】（ａ）及び（ｂ）は、被覆厚さの計測方法の手順の例を示す図である。

【図13】変形例に係る計測方法を示す図である。

【図14】変形例に係る計測システムを示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下では、図面を参照しながら本開示に係る計測システムの実施形態について説明する。図面の説明において同一又は相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。図面は、理解の容易化のため、一部の図示を簡略化又は誇張して描いている場合があり、寸法比率等は図面に記載のものに限定されない。

【0015】

本実施形態に係る計測システム１は、対象面に被覆される被覆材の被覆厚さを計測する。「対象面」は、被覆材が被覆される対象となる面を示している。対象面は、これから被覆を開始する面を示しており、ｎ回目（ｎは自然数）の被覆を終え、ｎ＋１回目の被覆を開始する面を含んでいる。例えば、対象面は壁面である。「被覆材」は、対象面を被覆する材料を示している。被覆材は、例えば、コンクリート、耐火被覆材、又は塗料である。「被覆厚さ」とは、対象面を被覆する被覆材の厚さを示している。

【0016】

図１（ａ）は、実施形態に係る計測システム１の機能を示すブロック図である。図１（ｂ）は、対象面Ｓに被覆される被覆材Ｇの被覆厚さＴの計測を模式的に示す図である。対象面Ｓは、例えば、被覆材Ｇの吹付施工が行われる施工面である。計測システム１は、後述する点群データを連続して取得する取得部１１と、基準面を設定する設定部１２と、被覆厚さを算出する算出部１３と、被覆厚さを出力する出力部１４とを有する。

【0017】

取得部１１は、対象面Ｓに被覆される被覆材Ｇの表面に不可視光Ｅを照射する。取得部１１は、不可視光Ｅの照射に伴って被覆材Ｇの表面から反射する反射光を受光して被覆材Ｇの表面の三次元座標値の集合である点群データを連続して取得する。設定部１２は、取得部１１の位置を原点とする座標における対象面Ｓの三次元座標値を取得する。設定部１２は、取得した三次元座標値を基準面として設定する。

【0018】

算出部１３は、上記の基準面の三次元座標値に対する、取得部１１によって現在取得された被覆材Ｇの表面の相対三次元座標値に基づいて被覆材Ｇの被覆厚さＴを算出する。出力部１４は、被覆厚さＴを、三次元情報を有する点群データとして計測システム１の外部に出力する。計測システム１の外部とは、例えば、後述する表示装置２０である。この場合、出力部１４は、上記の点群データを画像として表示装置２０に連続的に表示する。計測システム１は、さらに、対象面Ｓに可視光を照射する照射部１５を有する。照射部１５は、対象面Ｓに可視光を目視可能なパターンで照射して取得部１１による対象面Ｓへの不可視光Ｅの照射範囲を可視化する。

【0019】

図２は、計測システム１のハードウェア構成の一例を示す図である。図１及び図２に示されるように、計測システム１は、表示装置２０と通信可能とされている。本実施形態において、表示装置２０は制御用端末Ｃのディスプレイである。しかしながら、表示装置２０は、制御用端末Ｃとは別体とされたディスプレイであってもよい。制御用端末Ｃは、後述する情報端末である。本実施形態において、情報端末は、携帯端末である。携帯端末は、例えば、タブレット、ノートパソコン、又はスマートフォンを含む携帯電話等、携帯可能な端末を示している。情報端末は、携帯端末以外の端末であってもよく、例えば、デスクトップのパソコンであってもよい。

【0020】

情報端末は、一例として、オペレーティングシステム及びソフトウェア（アプリケーション）等を実行するプロセッサ（例えばＣＰＵ）と、ＲＯＭ及びＲＡＭによって構成される主記憶部と、フラッシュメモリ等によって構成される補助記憶部と、無線通信モジュール等によって構成される通信制御部とを備える。但し、情報端末の構成は上記に限定されず適宜変更可能である。情報端末の各機能は、プロセッサ又は主記憶部に所定のソフトウェアを読み込ませて当該ソフトウェアを実行することによって実現される。プロセッサは、当該ソフトウェアに従って、上記の通信制御部を動作させ、主記憶部又は補助記憶部におけるデータの読み出し及び書き込みを行う。情報端末の機能の実行に必要なデータは主記憶部又は補助記憶部に格納される。計測システム１は、情報端末にインストールされるソフトウェアを含んでいてもよい。

【0021】

例えば、計測システム１は、被覆厚さＴの計測を連続的に行う取得部の一例としての三次元センサ２と、三次元センサ２による不可視光の照射範囲を可視化する可視レーザ３とを備える。三次元センサ２は、例えば、被覆厚さを一定時間間隔で取得する。当該一定時間は、一例として、１２０ｆｐｓである。例えば、三次元センサ２は取得部１１を含んでおり、三次元センサ２に接続された制御用端末Ｃが設定部１２、算出部１３及び出力部１４を含んでいる。例えば、設定部１２、算出部１３及び出力部１４の機能は、制御用端末Ｃにインストールされたアプリケーションの命令に従って制御用端末ＣのＣＰＵが動作することによって実現される。照射部１５は、例えば、可視レーザ３である。照射部１５は、三次元センサ２による被覆厚さの計測範囲を投影する。三次元センサ２及び可視レーザ３は、例えば、設置部材４に設置された状態で用いられる。一例として、設置部材４は三脚である。しかしながら、設置部材４の種類は特に限定されない。

【0022】

例えば、三次元センサ２はモバイルバッテリによって稼働する。三次元センサ２は、被覆材Ｇの表面に不可視光Ｅを照射し被覆材Ｇの表面から反射する反射光を受光して被覆材Ｇの表面の三次元座標値の集合である点群データを連続して取得する。不可視光は、例えば、近赤外光である。一例として、当該不可視光の波長は９４０ｎｍである。しかしながら、当該不可視光は、例えば、赤外光であってもよく、当該不可視光の種類、及び当該不可視光の波長は特に限定されない。

【0023】

例えば、三次元センサ２は、センサ５と、センサ制御部６とを備える。センサ５は、所定の広さを有する計測範囲に不可視光Ｅを照射し当該計測範囲において反射する反射光を受光する。所定の広さは、三次元センサ２から対象面Ｓまでの距離に応じて変動する。一例として、所定の広さは、１ｍ^２（１ｍ×１ｍ）である。本実施形態において、センサ５は取得部１１として機能する。

【0024】

例えば、センサ制御部６は、前述した情報端末と同様、プロセッサと、主記憶部と、補助記憶部と、通信制御部とを備える。すなわち、センサ制御部６は、情報端末と同様の機能を有する。センサ制御部６はセンサ５及び制御用端末Ｃのそれぞれと通信可能とされている。例えば、センサ制御部６は、センサ５と有線接続されており、制御用端末Ｃと無線接続されている。しかしながら、センサ制御部６は、センサ５と無線接続されていてもよいし、制御用端末Ｃと有線接続されていてもよく、センサ制御部６の通信の態様は特に限定されない。

【0025】

センサ制御部６は、三次元座標値の集合である点群データを連続して制御用端末Ｃに出力する。制御用端末Ｃは、前述した基準面の設定、及び、被覆厚さＴの算出を行い、点群データを計測システム１の外部に出力する。表示装置２０には、例えば、計測システム１のビューワーソフトがインストールされている。表示装置２０では、当該ビューワーソフトを起動することによって被覆厚さＴの計測結果が表示される。計測結果の表示態様については後に詳述する。

【0026】

図３は、三次元センサ２及び可視レーザ３を拡大した斜視図である。図３に示されるように、例えば、設置部材４は、可視レーザ３、センサ５及びセンサ制御部６を保持する保持機構４ｂを有する。保持機構４ｂは、センサ５を保持する板状部４ｄと、センサ制御部６を保持する柱状部４ｆとを有する。さらに、板状部４ｄは、上方に突出する突出部４ｇを有する。可視レーザ３は、突出部４ｇに形成された孔４ｃに挿通された状態で突出部４ｇに固定されている。

【0027】

可視レーザ３は、可視光を出力する発光部３ｂと、発光部３ｂに電力を供給する電力供給部３ｃとを有する。電力供給部３ｃは、一例として、電力ケーブルである。例えば、発光部３ｂは可視レーザ３の軸線方向の一方側に設けられ、電力供給部３ｃは可視レーザ３の軸線方向の他方側に設けられる。

【0028】

図４は、可視レーザ３及びセンサ５を示す正面図である。例えば、センサ５は、板状を呈する。センサ５の板厚方向から見た場合におけるセンサ５の形状は、例えば、隅丸長方形状である。一例として、センサ５は、プロジェクタ５ｂと、イメージセンサ５ｆと、筐体５ｄとを有する。プロジェクタ５ｂ及びイメージセンサ５ｆは、例えば、筐体５ｄにおいて筐体５ｄの長手方向に沿って並んでいる。

【0029】

ところで、プロジェクタ５ｂは後述するＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser）５ｃ（図５参照）を有し、ＶＣＳＥＬ５ｃは大きな熱源である。ＶＣＳＥＬ５ｃの発光を制御する基板も一定量の発熱量を有する熱源となる。可視レーザ３では、後述する発光素子３ｄ（半導体レーザ、図６参照）が大きな熱源となる。従って、可視レーザ３は、プロジェクタ５ｂから熱的に離隔した位置に固定されている。

【0030】

図５は、センサ５による物体Ｙの計測を模式的に示す図である。センサ５のプロジェクタ５ｂは、不可視光レーザである。図５に示されるように、プロジェクタ５ｂは、例えば、ＶＣＳＥＬ５ｃと回折光学素子５ｇとを有する。ＶＣＳＥＬ５ｃは、複数の発光素子からなるアレイ光源である。回折光学素子５ｇは、レーザ光の配光制御を行う。回折光学素子５ｇは、透過型とされている。

【0031】

回折光学素子５ｇは、ＶＣＳＥＬ５ｃが発光することによって生じる光を規則的なドットパターンの配光パターンに変換する。回折光学素子５ｇは、ドットパターンに変更した光を複数のビーム状の測距光として物体Ｙに照射する。図５では、回折光学素子５ｇにより、光が物体Ｙに対して規則的なドットパターンとして配光されるように広がり角θの測距光Ｌ１～Ｌｎ（ｎは２以上の自然数）に変換される例が示されている。例えば、回折光学素子５ｇは、４０００以上且つ１００００以下のレーザ光でドットパターンを照射する。

【0032】

例えば、イメージセンサ５ｆは、光電変換素子を有する。イメージセンサ５ｆの光電変換素子は、一例として、ＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）である。イメージセンサ５ｆは、プロジェクタ５ｂが出射した光が物体Ｙにおいて反射する反射光を撮像する。イメージセンサ５ｆは、当該反射光を点群データとして取得する。この点群データがセンサ制御部６に出力される。以上、センサ５では、プロジェクタ５ｂが被覆材Ｇに不可視光Ｅであるレーザ光を発し、物体Ｙの表面において反射する反射光をイメージセンサ５ｆが撮像すると共に点群データとして取得することにより、物体Ｙの三次元形状を取得する。

【0033】

図６は、可視レーザ３の構成を模式的に示す図である。可視レーザ３の発光部３ｂは、例えば、赤色レーザ光又は緑色レーザ光を照射する。しかしながら、発光部３ｂが照射する可視光の波長は特に限定されない。発光部３ｂは、可視光であるレーザ光を出射する発光素子３ｄと、当該レーザ光の配光制御を行う回折光学素子（ＤＯＥ：Diffractive Optical Element）３ｆとを有する。回折光学素子３ｆは、透過型とされている。

【0034】

発光素子３ｄは、可視光を出射する半導体レーザ（ＬＤ：Laser Diode）である。回折光学素子３ｆは、グレーティング構造、マイクロレンズ構造、フレネル（Fresnel）構造、又はホログラフィック光学素子（ＨＯＥ：Holographic Optical Element）構造を有する。回折光学素子３ｆは、入射されたレーザ光を回折作用によって目視可能なパターンのレーザ光に変換する。回折光学素子３ｆは、目視可能なパターンに変換したレーザ光を被覆材Ｇに照射する。

【0035】

図７（ａ）及び図７（ｂ）は、回折光学素子３ｆが被覆材Ｇに照射する目視可能なパターンの例を示す図である。図７（ａ）に示されるように、回折光学素子３ｆは、格子パターンＰ１として被覆材Ｇに可視光を照射してもよい。この場合、被覆厚さＴの計測範囲の外縁を被覆材Ｇに表示することができる。但し、図７（ｂ）に示されるように、回折光学素子３ｆは、クロスパターンＰ２として被覆材Ｇに可視光を照射してもよい。

【0036】

図８（ａ）～図８（ｅ）は、回折光学素子３ｆが被覆材Ｇに照射する目視可能なパターンの更なる変形例を示す図である。図８（ａ）に示されるように、回折光学素子３ｆは、計測範囲の四隅に位置する４つの鉤状パターンＰ３として被覆材Ｇに可視光を照射してもよい。図８（ｂ）に示されるように、回折光学素子３ｆは、計測範囲を枠状に示す矩形状パターンＰ４として被覆材Ｇに可視光を照射してもよい。

【0037】

図８（ｃ）に示されるように、回折光学素子３ｆは、計測範囲の四辺を示す４つの線状パターンＰ５として被覆材Ｇに可視光を照射してもよい。図８（ｄ）に示されるように、回折光学素子３ｆは、計測範囲の四隅及び中心を示す５つの点状パターンＰ６として被覆材Ｇに可視光を照射してもよい。さらに、回折光学素子３ｆは、計測範囲の四隅及び中心を示す５つの矩形状パターンＰ７として被覆材Ｇに可視光を照射してもよい。このように、被覆材Ｇに照射される目視可能なパターンの態様は適宜変更可能である。

【0038】

図９は、表示装置２０に表示される点群データの例を示す図である。出力部１４は、点群データＤを画像として連続して表示装置２０に表示する。表示装置２０において点群データＤは、例えば、カラー点群データ（カラーマップ）として表示される。出力部１４によって表示装置２０に表示される点群データＤの色彩は、計測された被覆厚さＴの値に対応している。例えば、被覆厚さＴの値が基準値Ｖより小さい部分の色彩と、被覆厚さＴの値が基準値Ｖより大きい部分の色彩とは互いに異なっている。一例として、被覆厚さＴの値が基準値Ｖである部分の色彩は緑色である。

【0039】

例えば、基準値Ｖは、設定部１２によって設定された基準面の被覆厚さＴである。一例として、被覆厚さＴの値が基準値Ｖから小さくなるに従って当該色彩は青系色に変化する。被覆厚さＴの値が基準値Ｖから小さくなる状況としては、例えば、被覆材Ｇであるコンクリートを斫る場合が挙げられる。一例として、被覆厚さＴの値が基準値Ｖから大きくなるに従って当該色彩は赤系色に変化する。しかしながら、表示装置２０に表示される点群データＤの色彩の態様は上記の例に限定されない。

【0040】

例えば、表示装置２０には、点群データＤと共にレンジ設定部２１が表示される。レンジ設定部２１では、点群データＤの色彩が示す被覆厚さＴの上限値及び下限値が設定可能とされている。レンジ設定部２１は、例えば、色彩表示部２２と範囲設定部２３とを有する。一例として、色彩表示部２２は棒状を呈しており、色彩表示部２２の一端に上限値Ｍ１が表示され、色彩表示部２２の他端に下限値Ｍ２が表示される。

【0041】

上限値Ｍ１は、例えば、被覆厚さＴの規定値を示している。被覆厚さＴの規定値とは、対象面Ｓを被覆する被覆材Ｇの厚さの目標値を示している。一例として、被覆厚さＴの規定値である上限値Ｍ１は２００ｍｍである。範囲設定部２３では、上限値Ｍ１及び下限値Ｍ２が設定可能とされている。範囲設定部２３は、例えば、プルダウンメニューである。範囲設定部２３において上限値Ｍ１が設定されると、上限値Ｍ１の正負を逆にした数値が下限値Ｍ２として設定される。

【0042】

次に、本実施形態に係る被覆厚さＴの計測方法の例について図１０を参照しながら説明する。図１０は、被覆厚さＴの計測方法の工程の例を示すフローチャートである。まず、事前準備として、計測システム１の電源をオンにして、計測システム１の設置を行う。例えば、対象面Ｓに対して正対する位置に１つの計測システム１を設置する。すなわち、対象面Ｓに不可視光Ｅの光軸が交差する位置に１つの計測システム１を設置する。

【0043】

以下では、図１１（ａ）に示されるように、被覆材Ｇの被覆作業が行われる現場Ａに計測システム１が設置された例について説明する。計測システム１は、対象面Ｓに対向する位置に設置される。一例として、計測システム１は現場Ａの手摺Ａ１に設置される。しかしながら、計測システム１は、前述した設置部材４等、手摺Ａ１以外の場所に設置されてもよい。また、表示装置２０のビューワーソフトを起動させる。

【0044】

以上の事前準備を終えた後には、取得部１１による照射範囲への不可視光Ｅの照射を開始し（不可視光を照射する工程、ステップＳ１）、対象面Ｓへの不可視光Ｅの照射範囲を可視化する（不可視光の照射範囲を可視化する工程、ステップＳ２）。このとき、照射部１５が対象面Ｓに可視光を目視可能なパターンで照射して取得部１１による不可視光Ｅの照射範囲を可視化する。一例として、可視レーザ３が格子パターンＰ１を対象面Ｓに表示する。

【0045】

続いて、基準面の設定を行う（基準面の設定を行う工程、ステップＳ３）。このとき、計測システム１の設定部１２が、三次元センサ２（取得部１１）の位置を原点とする座標における対象面Ｓの三次元座標値を取得し、取得した三次元座標値を基準値として設定する。

【0046】

次に、図１１（ｂ）に示されるように、対象面Ｓへの被覆材Ｇの吹き付けを行う（被覆材を吹き付ける工程、ステップＳ４）。本実施形態において、吹き付けは、被覆の一例である。この吹き付けでは、例えば、被覆材Ｇとしてのコンクリート又はモルタルを圧縮空気によってメタルラス又はラスシートに吹き付けてもよい。

【0047】

被覆材Ｇを吹き付けているときには、基準面の三次元座標値に対する被覆材Ｇの表面の相対三次元座標値に基づいて算出部１３が被覆厚さＴを算出する（被覆厚さを算出する工程）。相対三次元座標値とは、取得部１１によって現在取得された被覆材Ｇの表面の三次元座標値である。「現在取得された」とは、被覆作業中に取得されたことを示している。例えば、「現在取得された」とは、吹付作業が進行している現在、新たに取得し直されたことを示している。

【0048】

出力部１４は、被覆厚さＴを三次元情報を有する点群データＤとして吹付作業中に連続して計測システム１の外部に出力する。例えば図９に示されるように、出力部１４は、被覆厚さＴを示す点群データＤを画像として連続して表示装置２０に表示する（被覆厚さを表示する工程、ステップＳ５）。このとき、吹付作業中に吹き付けによって変化する被覆厚さＴが点群データＤの色彩の変化によって表示装置２０にリアルタイムで表示される。例えば、出力部１４は、被覆厚さＴを０．０１秒以上且つ１秒以下の間隔で点群データＤとして表示装置２０に表示する。被覆厚さＴの値の変化に応じて表示装置２０に表示される点群データＤの色彩がリアルタイムで変化する。「リアルタイムで」とは、例えば、「被覆作業中に」という意味である。作業者は、この点群データＤの色彩を視認することによって、例えば吹付作業をしながら被覆厚さＴをリアルタイムで把握できるので、被覆厚さ管理を容易に行うことができる。

【0049】

次に、対象面Ｓにおける被覆材Ｇの被覆厚さＴが規定値を満たしているか否かを判定する（被覆厚さが規定値を満たしているか否かを判定する工程、ステップＳ６）。例えば、表示装置２０に表示される全ての点群データＤが上限値Ｍ１の色彩となったか否かを判定する。そして、被覆厚さＴが規定値を満たしていないと判定した場合には（ステップＳ６においてＮＯ）、ステップＳ４に移行して吹付作業、及び表示装置２０への被覆厚さＴ（点群データＤ）の表示を継続する。被覆厚さＴが規定値を満たすと判定された場合には（ステップＳ６においてＹＥＳ）、対象面Ｓへの吹付作業を完了してステップＳ７に移行する。

【0050】

対象面Ｓへの吹付作業が完了した後には、全ての対象面Ｓへの吹き付けが完了したか否かを判定する（全ての対象面への吹き付けが完了したか否かを判定する工程、ステップＳ７）。図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示されるように、全ての対象面Ｓへの吹き付けが完了していないと判定した場合には（ステップＳ７においてＮＯ）、次の対象面Ｓに移動する（次の対象面に移動する工程、ステップＳ８）。その後、ステップＳ３に移行し、基準面の設定、吹付作業、及び被覆厚さＴの計測を行う。そして、全ての対象面Ｓへの吹き付けが完了したと判定した場合には、一連の工程が完了する。

【0051】

次に、本実施形態に係る計測システム及び計測方法から得られる作用効果について説明する。図１及び図９に示されるように、本実施形態に係る計測システム１及び計測方法では、取得部１１は、被覆材Ｇの表面への不可視光Ｅの照射によって反射される反射光から当該表面の三次元座標値の集合である点群データＤを連続的に取得する。従って、不可視光Ｅの照射によって、計測環境の明るさにかかわらず点群データＤを連続的に取得することができる。すなわち、計測環境が暗所でも点群データＤを連続的に取得できるので、被覆厚さＴの計測精度が計測環境の明るさに依存しない。

【0052】

設定部１２は、取得部１１の位置を原点とする座標における対象面Ｓの三次元座標値を取得し、取得した三次元座標値を基準面として設定する。算出部１３は、三次元座標値に対する、取得部１１によって現在取得された被覆材Ｇの表面の相対三次元座標値に基づいて被覆材Ｇの被覆厚さＴを算出する。出力部１４は、被覆厚さＴを三次元情報を有する点群データＤとして連続して出力する。従って、算出部１３による被覆厚さＴの算出、及び出力部１４による被覆厚さＴの出力を連続的に行うことができるので、被覆材Ｇの被覆厚さＴをリアルタイムで管理することができる。出力部１４によって被覆厚さＴが連続的に出力されるので、被覆厚さＴの管理を容易に行うことができる。

【0053】

本実施形態において、出力部１４は、点群データＤを画像として連続して表示装置２０に表示する。この場合、被覆作業を行う作業者は、表示装置２０に表示された点群データＤを見て、対象面Ｓにおける被覆材Ｇの被覆厚さＴの状況を視覚的に把握することができる。よって、被覆厚さＴの状況をリアルタイムで作業者にフィードバックすることができる。

【0054】

本実施形態において、計測システム１は、対象面Ｓに可視光を目視可能なパターン（例えば格子パターンＰ１）で照射して取得部１１による対象面Ｓへの不可視光Ｅの照射範囲を可視化する照射部１５をさらに備える。この場合、照射部１５は、目視可能なパターンで可視光を対象面Ｓに照射して不可視光Ｅの照射範囲を可視化する。不可視光Ｅの照射範囲は、被覆厚さＴの計測範囲に相当する。従って、照射部１５が照射範囲を可視化する場合、被覆厚さＴの計測範囲を可視化することができる。すなわち、作業者は被覆厚さＴの計測範囲を一目で把握することができる。

【0055】

本実施形態において、計測システム１は、被覆材Ｇの吹付作業において吹き付けられている被覆材Ｇの厚さを計測する。従って、吹き付けられた被覆材Ｇの被覆厚さＴをリアルタイムで管理できるので、被覆材Ｇの吹付不足及び過剰吹付を抑制できる。その結果、吹付作業の品質向上、作業効率化、及び作業コストの削減に寄与する。

【0056】

以下では、本開示に係る計測システムの変形例について説明する。後述する変形例に係る計測システムの一部の構成は、前述した計測システム１の一部の構成と同一である。よって、以下では、既出の説明と同一の説明を適宜省略する。例えば、前述の実施形態では、対象面Ｓに対して正対する位置、すなわち、対象面Ｓに不可視光Ｅの光軸が直交する位置に計測システム１を設置する例について説明した。

【0057】

しかしながら、図１３に示されるように、対象面Ｓに不可視光Ｅの光軸が斜めとなる位置に計測システム１を設置してもよい。なお、上記のように斜めとなる位置に計測システム１を設置する場合、若干の計測精度の低下が懸念される。しかしながら、位置の補正の演算を追加することによって、斜めとなる位置に計測システム１を設置しても当該計測精度の低下を抑制できる。また、複数台の計測システム１を設置してもよい。複数台の計測システム１を設置して、当該複数台の計測システム１の間でデータが合成されてもよい。この場合、計測対象である対象面Ｓの領域を広くし、より短時間で複数の対象面Ｓに対する計測を行うことができる。

【0058】

前述の実施形態では、出力部１４が点群データＤを画像として表示装置２０に表示する例について説明した。しかしながら、点群データＤを表示する表示装置は、上記の表示装置２０に限定されない。例えば、出力部１４は、施工面に点群データＤを画像として表示してもよいし、ウェアラブルデバイスに点群データＤを画像として表示してもよい。ウェアラブルデバイスは、一例として、ＶＲゴーグルである。

【0059】

図１４は、変形例に係る計測システム１の適用例を示している。図１４に示されるように、計測システム１はロボットＲに搭載されていてもよい。出力部１４は、被覆材Ｇの被覆厚さＴをロボットＲに連続して出力してもよい。ロボットＲは、一例として、吹付作業を行う吹き付けロボットである。ロボットＲは、被覆材Ｇを噴射する噴射部Ｒ１を有し、例えば、噴射部Ｒ１からメタルラスＸに被覆材Ｇを吹き付ける。この場合、吹き付けられた被覆材Ｇの被覆厚さＴがリアルタイムでロボットＲに出力（フィードバック）されるので、ロボットＲによる被覆厚さＴを加味した被覆材Ｇの吹き付けが可能となる。そして、ロボットＲによって吹付作業を全自動化させることもできる。

【0060】

以上、本開示に係る計測システムの実施形態及び種々の変形例について説明した。しかしながら、本開示に係る計測システムは、前述した実施形態又は変形例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した要旨の範囲において変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。計測システムの各部の形状、大きさ、材料、数及び配置態様は、上記の要旨の範囲内において適宜変更可能である。

【0061】

例えば、前述の実施形態では、三次元センサ２及び可視レーザ３が別体である計測システム１について説明した。三次元センサ２及び可視レーザ３は小型且つ軽量であるため、設置及び盛り替えが容易で実用的であるという利点がある。三次元センサ２及び可視レーザ３は、例えば、数分程度で設置可能である。但し、三次元センサ２及び可視レーザ３が一体とされた計測システムであってもよい。また、可視レーザ３（照射部１５）を有しない計測システムであってもよい。

【0062】

前述の実施形態では、メタルラス又はラスシートへの被覆材Ｇの吹付作業における被覆厚さＴを計測する計測システム１について説明した。しかしながら、計測システム１は、例えば、トンネルの切羽へのコンクリートの吹付作業における被覆厚さＴを計測してもよい。このように、計測システム１が用いられる吹付作業の種類は適宜変更可能である。さらに、計測システム１は吹付作業以外にも適用可能である。例えば、計測システム１は、左官作業によって塗布されたコンクリートの被覆厚さを計測してもよいし、対象面に塗布された塗料の被覆厚さを計測してもよい。このように、被覆材の種類についても適宜変更可能である。

【符号の説明】

【0063】

１…計測システム、２…三次元センサ、３…可視レーザ、３ｂ…発光部、３ｃ…電力供給部、３ｄ…発光素子、３ｆ…回折光学素子、４…設置部材、４ｂ…保持機構、４ｃ…孔、４ｄ…板状部、４ｆ…柱状部、４ｇ…突出部、５…センサ、５ｂ…プロジェクタ、５ｃ…ＶＣＳＥＬ、５ｄ…筐体、５ｆ…イメージセンサ、５ｇ…回折光学素子、６…センサ制御部、１１…取得部、１２…設定部、１３…算出部、１４…出力部、１５…照射部、２０…表示装置、２１…レンジ設定部、２２…色彩表示部、２３…範囲設定部、Ａ…現場、Ａ１…手摺、Ｃ…制御用端末、Ｄ…点群データ、Ｅ…不可視光、Ｇ…被覆材、Ｌ１～Ｌｎ…測距光、Ｍ１…上限値、Ｍ２…下限値、Ｐ１…格子パターン、Ｐ２…クロスパターン、Ｐ３…鉤状パターン、Ｐ４…矩形状パターン、Ｐ５…線状パターン、Ｐ６…点状パターン、Ｐ７…矩形状パターン、Ｒ…ロボット、Ｒ１…噴射部、Ｓ…対象面、Ｖ…基準値、Ｘ…メタルラス、θ…広がり角。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】