特開 2024-35345 施工管理システムおよび施工管理方法

(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】P2024035345

(43)【公開日】2024-03-14

(54)【発明の名称】施工管理システムおよび施工管理方法

(51)【国際特許分類】

   E04G 21/02 20060101AFI20240307BHJP

   E02D 17/20 20060101ALI20240307BHJP

【ＦＩ】

E04G21/02 103B

E04G21/02 ESW

E02D17/20 104B

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022139754

(22)【出願日】2022-09-02

(71)【出願人】

【識別番号】390036504

【氏名又は名称】日特建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100156867

【弁理士】

【氏名又は名称】上村 欣浩

(74)【代理人】

【識別番号】100143786

【弁理士】

【氏名又は名称】根岸 宏子

(72)【発明者】

【氏名】斎藤 翼

【テーマコード（参考）】

2D044

2E172

【Ｆターム（参考）】

2D044DC03

2E172AA05

2E172AA06

2E172DC00

(57)【要約】

【課題】施工の妨げにならず、視認性に優れた施工を補助する目安を、任意の箇所に設けることができる施工管理システムおよび施工管理方法を提供する。
【解決手段】撮像機器により撮影した施工箇所の実際の画像である現実画像を取得する画像取得部と、現実画像とバーチャルリアリティ（ＶＲ）画像Ａとを合わせて複合現実（ＭＲ）画像を生成するＭＲ画像生成部と、ＭＲ画像を表示機器に表示する表示部と、を備え、ＭＲ画像生成部は、施工箇所の変化に応じてＶＲ画像Ａを変化させる施工管理システム。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

撮像機器により撮影した施工箇所の実際の画像である現実画像を取得する画像取得部と、
前記現実画像とバーチャルリアリティ（ＶＲ）画像とを合わせて複合現実（ＭＲ）画像を生成するＭＲ画像生成部と、
前記ＭＲ画像を表示機器に表示する表示部と、
を備え、
前記ＭＲ画像生成部は、前記施工箇所の変化に応じて前記ＶＲ画像を変化させる施工管理システム。

【請求項2】

前記施工箇所は被覆物を対象物に吹き付ける吹付工事現場であり、
前記ＭＲ画像生成部は、前記被覆物の厚さの増加に従い前記ＶＲ画像の下端側から前記ＶＲ画像を消し、前記ＶＲ画像が前記被覆物に埋もれていくように前記ＭＲ画像を表示する請求項１に記載の施工管理システム。

【請求項3】

前記ＶＲ画像は前記被覆物の被覆厚を示す複数の目安部を有する請求項２に記載の施工管理システム。

【請求項4】

撮像機器により撮影した施工箇所の実際の画像である現実画像を取得する取得工程と、
前記現実画像とバーチャルリアリティ（ＶＲ）画像とを合わせて複合現実（ＭＲ）画像を生成するＭＲ画像生成工程と、
前記ＭＲ画像を表示機器に表示する表示工程と、を備え、
前記ＭＲ画像生成工程において、前記施工箇所の変化に応じて前記ＶＲ画像を変化させる施工管理方法。

【請求項5】

前記施工箇所は被覆物を対象物に吹き付ける吹付工事現場であり、
前記ＭＲ画像生成工程において、前記被覆物の厚さの増加に従い前記ＶＲ画像の下端側から前記ＶＲ画像を消し、前記ＶＲ画像が前記被覆物に埋もれていくように前記ＭＲ画像を表示する請求項４に記載の施工管理方法。

【請求項6】

前記ＶＲ画像は前記被覆物の被覆厚を示す複数の目安部を有する請求項５に記載の施工管理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、施工管理システムおよび施工管理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

様々な工事現場において、施工が適切に行えるよう、施工を補助する種々の工夫がなされている。

【0003】

例えば、法面保護のために法面にモルタルやコンクリート等の被覆物を吹き付ける工事現場においては、吹き付けられる被覆物の厚さを適切なものにするため、ラス網と法面との間隔を確保するべく使用されるスペーサーが、被覆厚の目安としても用いられている（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１４－０６６０９３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、上述した吹付工事現場においてスペーサーを被覆厚の目安として用いる場合には、スペーサーは吹付工事の妨げにならないよう、細径で肉薄に形成されているため、視認性が悪かった。また、施工に用いられるスペーサーの数には制限があるため、施工範囲全体にわたり目安とすることが難しく、それぞれのスペーサー間の区間については、適切な被覆厚とすることは難しかった。このような問題は吹付工事現場に限らず、他の工事現場においても生じていて、施工の妨げにならず、視認性に優れ、かつ施工範囲全体に亘り施工を補助する目安を設置する技術が求められていた。

【0006】

本発明はこのような問題を解決することを課題とするものであって、施工の妨げにならず、視認性に優れた施工を補助する目安を、任意の箇所に設けることができる施工管理システムおよび施工管理方法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】

【0007】

本発明は、撮像機器により撮影した施工箇所の実際の画像である現実画像を取得する画像取得部と、前記現実画像とバーチャルリアリティ（ＶＲ）画像とを合わせて複合現実（ＭＲ）画像を生成するＭＲ画像生成部と、前記ＭＲ画像を表示機器に表示する表示部と、を備え、前記ＭＲ画像生成部は、前記施工箇所の変化に応じて前記ＶＲ画像を変化させる施工管理システムであることを特徴とする。

【0008】

上記発明において、前記施工箇所は被覆物を対象物に吹き付ける吹付工事現場であり、前記ＭＲ画像生成部は、前記被覆物の厚さの増加に従い前記ＶＲ画像の下端側から前記ＶＲ画像を消し、前記ＶＲ画像が前記被覆物に埋もれていくように前記ＭＲ画像を表示することが好ましい。

【0009】

上記発明において、前記ＶＲ画像は前記被覆物の被覆厚を示す複数の目安部を有することが好ましい。

【0010】

また、本発明は、撮像機器により撮影した施工箇所の実際の画像である現実画像を取得する取得工程と、前記現実画像とバーチャルリアリティ（ＶＲ）画像とを合わせて複合現実（ＭＲ）画像を生成するＭＲ画像生成工程と、前記ＭＲ画像を表示機器に表示する表示工程と、を備え、前記ＭＲ画像生成工程において、前記施工箇所の変化に応じて前記ＶＲ画像を変化させる施工管理方法であることを特徴とする。

【0011】

上記発明において、前記施工箇所は被覆物を対象物に吹き付ける吹付工事現場であり、
前記ＭＲ画像生成工程において、前記被覆物の厚さの増加に従い前記ＶＲ画像の下端側から前記ＶＲ画像を消し、前記ＶＲ画像が前記被覆物に埋もれていくように前記ＭＲ画像を表示することが好ましい。

【0012】

上記発明において、前記ＶＲ画像は前記被覆物の被覆厚を示す複数の目安部を有することが好ましい。

【発明の効果】

【0013】

本発明の施工管理システムおよび施工管理方法によれば、ＭＲ技術を用いることで、施工の妨げにならず、視認性に優れた施工を補助する目安を、任意の箇所に設けることができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の実施形態に係る施工管理システムが実装される機器の例としてのタブレット型端末を示す背面図である。

【図2】本発明の実施形態に係る施工管理システムが実装される機器の例としてのタブレット型端末を示す正面図である。

【図3】本発明の実施形態に係る施工管理システムが実装される機器の例としてのタブレット型端末の構成ブロック図である。

【図4】本発明の実施形態に係る施工管理システムが実装される機器の例としてのタブレット型端末の機能ブロック図である。

【図5】本発明の実施形態に係る施工管理システムを用いた施工管理方法の概要を示す模式図であり、（ａ）は実際の吹付工事現場の現実画像を示す模式図、（ｂ）は（ａ）の現実画像と合わせて表示されるＶＲ画像を示す模式図である。

【図6】図５（ａ）の現実画像と図５（ｂ）のＶＲ画像を合わせて表示したＭＲ画像を示す模式図である。

【図7】本発明の実施形態に係る施工管理システムに用いられるＶＲ画像の他の例を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、添付の図面を参照しながら、本発明に従う施工管理システムおよびこれを用いた施工管理方法の実施形態について説明する。

【0016】

図１は、本発明の実施形態に係る施工管理システムが実装される機器の例としてのタブレット型端末１を示す背面図である。図２は、本発明の実施形態に係る施工管理システムが実装される機器の例としてのタブレット型端末１を示す正面図である。図３は、本発明の実施形態に係る施工管理システムが実装される機器の例としてのタブレット型端末の構成ブロック図である。

【0017】

図１～図３に示すように、本発明の実施形態に係る施工管理システムが実装される機器の例としてのタブレット型端末１は、背面に撮像機器としてのカメラ２を備えるとともに、表面に表示機器および操作機器としてのタッチパネル３を備えていて、更にタブレット型端末１の内部にカメラ２やタッチパネル３を含めた装置全体の制御を行う制御部４を備えている。

【0018】

カメラ２は、動画を撮影可能な撮像機器であり、撮影した動画のデータを制御部４へと送信する。

【0019】

タッチパネル３は、カメラ２が撮影した現実の画像（現実画像）と、制御部４により作られるバーチャルリアリティ（ＶＲ）画像が合わせられた複合現実（ＭＲ）画像を表示する表示装置であるとともに、タッチパネル３に表示可能なユーザーインターフェースを介してタブレット型端末１に関する各種入力操作を可能にする操作機器でもある。

【0020】

制御部４は、タブレット型端末１全体の制御を行う。図３に示すように、制御部４は、制御部４全体を制御するＣＰＵ４１と、ＣＰＵ４１上で動作する制御プラグラム等を格納したＲＯＭ４２と、各種データを一時的に格納するためのＲＡＭ４３と、ＶＲ画像等の制御部４で用いられる各種情報を記憶する記憶部４４を備えている。

【0021】

次に、タブレット型端末１の情報処理に供する機能構成について説明する。図４は、本発明の実施形態に係る施工管理システムが実装される機器の例としてのタブレット型端末１の機能ブロック図である。

【0022】

図４に示すように、ＣＰＵ４１がＲＯＭ４２に格納されている制御プログラムをＲＡＭ４３に展開して実行することにより、ＣＰＵ４１が画像取得部４１１、ＭＲ画像生成部４１２および表示部４１３として機能する。

【0023】

画像取得部４１１は、カメラ２により撮影した実際の画像である現実画像を取得する。取得した現実画像のデータはＭＲ画像生成部４１２や表示部４１３へと送信される。

【0024】

ＭＲ画像生成部４１２は、現実画像とＶＲ画像とを合わせてＭＲ画像を生成する。ＶＲ画像は予め記憶部４４に記憶されていて、記憶部４４から読み出すことで用いられる。ＶＲ画像の形状や高さ、配置の仕方（配置する数や配置する位置、配置する際のＶＲ画像の姿勢等）については、あらかじめ使用者がタッチパネル３を介して設定しておく。例えば、ＭＲ画像生成部４１２は、ＬｉＤＡＲ（light detection and ranging）技術を用いて現実画像から施工箇所の地面を認識し、現実画像中の地面の中央に基準となるＶＲ画像（基準ＶＲ像）を配置するとともに、この基準ＶＲ画像を中心に、あらかじめ設定された配置間隔に従い他のＶＲ画像を配置する。このＶＲ画像の配置の仕方は任意かつ複数のものを設定することが可能であり、また、設定されたそれぞれの配置は記憶部４４に読み出し可能に記憶することができる。そして、ＭＲ画像生成部４１２は、現実画像とＶＲ画像を合わせる際には、現実画像に基づき現実画像内の物体とＶＲ画像との前後関係を含む位置情報を把握して、現実の物体の後方にＶＲ画像がある場合にはＶＲ画像が現実の物体に隠れ、ＶＲ画像の後方に現実の物体がある場合には現実の物体が隠れるように表示する、所謂オクルージョン技術を用いてＭＲ画像を生成する。また、ＭＲ画像生成部４１２は、カメラ２により取得される現実画像に基づき現実画像に含まれる施工の進捗状況（例えば後述するように法面に対するモルタルの吹き付け工事現場においては、モルタルの厚さ）等、施工箇所の変化の有無を検出し、施工箇所に変化が生じた場合には、現実の物体とＭＲ画像とが重なる部分について、必要に応じてＭＲ画像中のＶＲ画像を変化させる。

【0025】

表示部４１３は、タブレット型端末１の各種操作に必要なユーザーインターフェースとしての各種アイコン等を表示する他、画像取得部４１１が取得した現実画像や、ＭＲ画像生成部４１２が生成したＭＲ画像を表示機器としてのタッチパネル３に送信してこれに表示させる。具体的には、タブレット型端末１が単なる撮像モードである場合には、表示部４１３は画像取得部４１１が取得した現実画像をタッチパネル３に送信して表示する。一方、タブレット型端末１がＭＲ画像生成モードである場合には、表示部４１３はＭＲ画像生成部４１２が生成したＭＲ画像をタッチパネル３に送信してこれに表示させる。

【0026】

このタブレット型端末１のモードの切り替えは、例えば単なる撮像モードとＭＲ画像生成モードとで使用するアプリケーションの種類を変えることで行われる。撮像用アプリケーションが使用される場合には、画像取得部４１１が取得した現実画像がＭＲ画像生成部４１２を介さずに表示部４１３に送信され、タッチパネル３に表示される。一方、ＭＲ画像生成用アプリケーションが使用される場合には、画像取得部４１１が取得した現実画像がＭＲ画像生成部４１２へと送信され、ＭＲ画像生成部が現実画像とＶＲ画像を組み合わせてＭＲ画像を生成し、生成されたＭＲ画像がＭＲ画像生成部４１２から表示部４１３を介してタッチパネル３に表示される。こうしたタブレット型端末１のモードの切り替え操作は、タッチパネル３にそれぞれのモードのアイコンを表示し、使用者がタッチパネル３にタッチしてそれぞれのアイコンを選択することで行われる。

【0027】

次に、上述した施工管理システムが実装されたタブレット型端末１を使用した施工管理方法の具体例について説明する。図５は、本発明の実施形態に係る施工管理システムを用いた施工管理方法の概要を示す模式図であり、（ａ）は実際の吹付工事現場の現実画像を示す模式図、（ｂ）は（ａ）の現実画像と合わせて表示されるＶＲ画像Ａを示す模式図である。図６は、図５（ａ）の現実画像と図５（ｂ）のＶＲ画像Ａを合わせて表示したＭＲ画像を示す模式図である。

【0028】

図５（ａ）、（ｂ）および図６に示す例では、法面ＳにモルタルＭ（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３）を吹き付ける吹付工事現場において、本発明に係る施工管理システムが実装されたタブレット型端末１を用いた施工管理方法が実施される。なお、実際の施工現場においては法面Ｓの広範囲にわたり連続的にモルタルＭが吹き付けられるが、ここでは説明しやすくするため、それぞれ非連続な３ヶ所のモルタルＭ１、Ｍ２、Ｍ３の吹き付けを行う場合を例に説明を行う。

【0029】

図５（ａ）に示すように、法面ＳにモルタルＭを吹き付ける作業が行われている。モルタルＭ１からＭ３に至るに従いモルタルの被覆厚がＴ１、Ｔ２と厚くなっていき、モルタルＭ３が目的の厚さＴ３であるとする。この実際の作業の様子が現実画像としてタブレット型端末１のカメラ２により撮影されて、画像取得部４１１へと送られる。撮影された現実画像は、ＭＲ画像生成モードを用いていない段階では、そのまま表示部４１３を経てタッチパネル３に表示される。

【0030】

そして、本発明に係る施工管理方法においては、ＭＲ画像生成部４１２が、図５（ａ）に示す現実画像に、図５（ｂ）に示す、円盤状のＶＲ画像Ａを合わせる処理を行い、現実画像中の施工箇所である法面Sの傾斜に合わせて斜めにＶＲ画像Ａを配置してＭＲ画像を生成し、表示部４１３がタッチパネル３にＭＲ画像データを送信しタッチパネル３に表示させる。このとき、ＶＲ画像Ａの厚さ（高さ）Ｈは、ＭＲ画像中において目標となるモルタルＭの厚さ、すなわちモルタルＭ３の厚さＴ３と同等の厚さになるよう設定されている。なお、このＶＲ画像Ａの厚さや画面中に表示される個数、そして表示位置はタッチパネル３の操作により、施工の種類や施工現場の状況等に応じて任意に設定することができるとともに、その場の状況等に応じて変更することができる。ＶＲ画像Ａの設定データは記憶部４４に保存され、ＭＲ画像生成部４１２により記憶部４４から読み出されることにより使用される。記憶部４４にはＶＲ画像Ａの設定データを複数保存することができ、使用者は施工に応じて任意のデータを選択し使用することができる。

【0031】

図６に示すように、ＭＲ画像生成モードが選択され、現実画像とＶＲ画像Ａとを重ね合わせて表示する際には、オクルージョン技術が用いられて、モルタルＭ１、Ｍ２、Ｍ３の厚さがＴ１～Ｔ３と増加していくに従いＶＲ画像Ａの下端側からＶＲ画像Ａを消し、ＶＲ画像ＡがモルタルＭに埋もれていく視覚効果を生じるようにＭＲ画像を表示する。なお、モルタルＭ１～Ｍ３は、いずれもＶＲ画像Ａが隠れるくらいに十分な範囲にわたり吹き付けられている。

【0032】

そして、図６のＭＲ画像では、モルタルＭ１やモルタルＭ２の場合は、適切なモルタルの厚さを示すＶＲ画像ＡがモルタルＭ１、Ｍ２の上部から露出していることから、モルタルＭ１、Ｍ２では被覆厚が不足していることが分かる。一方、モルタルＭ３の場合にはＶＲ画像Ａが完全に見えなくなり、モルタルＭ３に埋もれたように認識される状態になっているため、目標となるモルタルＭの厚さＴ３に到達したことが分かる。

【0033】

モルタルＭの吹付工事現場において、モルタルＭは吹付開始後モルタルＭ１の状態を経てモルタルＭ３の状態に至るまで次第に厚さが増していくが、ＭＲ画像生成部４１２は、このモルタルＭの厚さの変化にリアルタイムに対応して、上述したようにＶＲ画像Ａを変化させていく。これにより施工の状態をリアルタイムで把握することができ、適切な被覆厚を実現することができる。

【0034】

上述した施工管理システムおよび施工管理方法によれば、ＭＲ技術を用いることにより、施工の目安となるＶＲ画像Ａを現実画像と共に表示することができるとともに、視認性に優れた形状やサイズのＭＲ画像を、任意の箇所に、任意の個数設けることができる。

【0035】

なお、本発明に係る施工管理システムおよび施工管理方法は上述した実施形態に限定されず、種々の変形を採用することができる。

【0036】

例えば、上述した実施形態においては円盤状のＶＲ画像Ａが用いられていたが、本発明においてはこうした態様に限らず、他の任意の形状のＶＲ画像を用いることが可能である。

【0037】

図７は、本発明の実施形態に係る施工管理システムに用いられるＶＲ画像の他の例を示す模式図である。

【0038】

図７に示すＶＲ画像Ｂは、円盤状の下段部Ｂ１と、下段部Ｂ１の上に位置する下段部Ｂ１よりも径が小さい円盤状の中段部Ｂ２と、中段部Ｂ２の上に位置する円柱状の上段部Ｂ３により構成されている。下段部Ｂ１、中段部Ｂ２および上段部Ｂ３はそれぞれ異なる色で表示されている。

【0039】

このＶＲ画像Ｂでは、下段部Ｂ１、中段部Ｂ２および上段部Ｂ３は被覆物の被覆厚を示す目安部になっていて、下段部Ｂ１が埋まり、中段部Ｂ２内にモルタルＭの表面が位置する状態が適切なモルタルＭの厚さになるよう設定されている。そのため、モルタルＭの表面が下段部Ｂ１内に位置する状態だと被覆厚が足りず、上段部Ｂ３内に位置する状態だと被覆厚が過剰であることを示している。このように、ＶＲ画像Ｂに複数の目安部を設けることにより、モルタルＭ等の被覆工事において、より適切な被覆厚管理を行うことができる。また、所定の厚さのモルタルを吹き付けても上段部Ｂ３が視認されることで、ＶＲ画像Ｂが消えたことはシステムの異常に起因するものではなく、あくまで吹き付けられたモルタルＭによるものであることを確認することが可能になる。

【0040】

また、上述した実施形態においては複数のＶＲ画像Ａ、Ｂを施工現場である法面Ｓに配置する態様を例に説明したが、本発明においてはこれに限らず、例えば施工対象となる法面Ｓの領域全体を覆うＶＲ画像を生成して使用してもよい。これによりモルタルＭの被覆厚をより高精度で管理することができる。

【0041】

また、上述した実施形態においては施工管理システムが実装される機器としてタブレット型端末１を例に説明をしたが、本発明においてはこれに限らず、スマートフォンを用いてもよく、また、本発明に係る施工管理システムを実装し使用するための専用端末機を用いてもよいが、何れの機器についても、撮像機器と表示機器を一体的に備えていてもよく、あるいは撮像機器と表示機器を別個の端末に搭載し、複数の端末により本発明に係る施工管理システムを実現してもよい。一体型である場合には作業者による取り扱いが容易であるという利点がある。一方、別体である場合には、例えば重機の操縦席の外側に撮像機器を設置し、操縦席の内側に表示機器を設置することにより、操縦席からでは見えづらい施工箇所の様子を操縦席から安全に確認しつつ、施工を行うことができるという利点がある。

【0042】

また、上述した実施形態においては施工管理システムおよび施工管理方法の使用例として法面ＳへのモルタルＭの吹付工事現場への使用について説明したが、本発明はこれに限らず、他の施工現場にも使用することができる。

【0043】

例えば、本発明に係る施工管理システムおよび施工管理方法は、施工現場に被覆され老朽化したモルタルやコンクリート等のはつり工事を行う際にも使用することができる。この場合、所望のはつり深度に到達したことを視認できるように目安部を設けたＶＲ画像が使用され、例えば当初はＶＲ画像が表示されず、はつり工事が進むに従いＶＲ画像が表れていき、所定の目安部に到達したところではつり工事を終了するという使用方法が考えられる。

【0044】

また、本発明に係る施工管理システムおよび施工管理方法は、例えば海洋土木工事の現場において、波の高さを測定する際にも使用することができる。この場合、ＶＲ画像に波高の基準となる所定の目安部を設けることで、施工海域の波高が工事を行うのに適切であるか否かを判断することができる。

【0045】

また、河川工事の現場においても、河川の水深を測り適切な工事を行えるか否かを判断するために本発明に係る施工管理システムおよび施工管理方法を使用してもよい。この場合、ＶＲ画像に水深の基準となる所定の目安部を設けることで、施工現場の水深が工事を行うのに適切であるか否かを判断することができる。

【0046】

また、遺跡等の発掘現場や災害救助の現場においても、砂礫を所望の深度に至るまで除去する作業を行うような場合でも、本発明に係る施工管理システムおよび施工管理方法を使用することができる。この場合は、所望の除去深度に到達したことを視認できるように目安部を設けたＶＲ画像が使用され、当該目安部が見えるまで砂礫の除去を行うことにより、適切な作業を行うことができる。

【符号の説明】

【0047】

１：タブレット型端末
２：カメラ
３：タッチパネル
４：制御部
４１：ＣＰＵ
４２：ＲＯＭ
４３：ＲＡＭ
４４：記憶部
４１１：画像取得部
４１２：複合現実（ＭＲ）画像生成部
４１３：表示部
Ａ、Ｂ：バーチャルリアリティ（ＶＲ）画像
Ｂ１：下段部
Ｂ２：中段部
Ｂ３：上段部
Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３：モルタル
Ｓ：法面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】