特許 7121520 変状箇所の提示装置および提示方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-08-09

(45)【発行日】2022-08-18

(54)【発明の名称】変状箇所の提示装置および提示方法

(51)【国際特許分類】

   G01B 11/16 20060101AFI20220810BHJP

   G03B 21/00 20060101ALI20220810BHJP

【ＦＩ】

G01B11/16 Z

G03B21/00 D

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2018073971

(22)【出願日】2018-04-06

(65)【公開番号】P2019184365

(43)【公開日】2019-10-24

【審査請求日】2021-02-08

(73)【特許権者】

【識別番号】000002299

【氏名又は名称】清水建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】特許業務法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】青野 泰久

(72)【発明者】

【氏名】多田 浩幸

(72)【発明者】

【氏名】鵜山 尚大

【審査官】信田 昌男

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－３２５２０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０５８３１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２２０４７１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｂ １１／００－１１／３０

Ｇ０３Ｂ ２１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

対象物の３次元形状データを複数の計測点について取得して対象物の位置と形状を計測する３Ｄスキャナと、取得した３次元形状データに基づいて対象物における変状状況を判定するとともに、変状状況を示す画像を作成する演算装置と、作成した画像を対象物の対応箇所に投射するプロジェクタとを備える変状箇所の提示装置であって、
演算装置は、３Ｄスキャナによる計測範囲を複数のグリッドで分割して、各グリッドについてグリッド内の計測点数の閾値を設定するとともに、グリッド内の計測点数が閾値以上か否かを判定し、その結果、閾値以上と判定されたグリッドについては、グリッド内に存在する計測点の平均値を変状前後で求め、求めた変状前後の平均値に基づいて変状状況を判定する一方、閾値未満と判定されたグリッドについては、グリッド内の計測点数が閾値以上になるようにグリッドの形状を変更した後、変更したグリッド内に存在する計測点の平均値を変状前後で求め、求めた変状前後の平均値に基づいて変状状況を判定することを特徴とする変状箇所の提示装置。

【請求項2】

対象物の３次元形状データを複数の計測点について３Ｄスキャナで取得して対象物の位置と形状を計測するステップと、取得した３次元形状データに基づいて対象物における変状状況を判定するとともに、変状状況を示す画像を作成するステップと、作成した画像をプロジェクタで対象物の対応箇所に投射するステップとを備える変状箇所の提示方法であって、
３Ｄスキャナによる計測範囲を複数のグリッドで分割して、各グリッドについてグリッド内の計測点数の閾値を設定するとともに、グリッド内の計測点数が閾値以上か否かを判定し、その結果、閾値以上と判定されたグリッドについては、グリッド内に存在する計測点の平均値を変状前後で求め、求めた変状前後の平均値に基づいて変状状況を判定する一方、閾値未満と判定されたグリッドについては、グリッド内の計測点数が閾値以上になるようにグリッドの形状を変更した後、変更したグリッド内に存在する計測点の平均値を変状前後で求め、求めた変状前後の平均値に基づいて変状状況を判定することを特徴とする変状箇所の提示方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば施工中のトンネル、ダム堤体、法面、土留め等の構造物における変状箇所の提示装置および提示方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、施工中の構造物（トンネル、ダム堤体、法面、土留め等）の変状を監視するために、トータルステーション等の光波距離計が用いられることがある。

【0003】

例えば、施工中のトンネルの内空変位量や沈下量等は、図１に示すように、特定の間隔で断面に複数設置したプリズムを、トータルステーション等の計測機器を用いて計測することによって求められる。

【0004】

しかし、上記の方法は、プリズムを設置した箇所の内空変位量、および沈下量しか求めることができず、変状状況を面的に確認するには、手間と時間を要するという問題がある。

【0005】

このような問題を解決し、変状状況を面的に把握する方法として、３Ｄスキャナを用いた計測方法が知られている（例えば、非特許文献１、２を参照）。非特許文献１の技術は、３Ｄスキャナと画像解析技術を組み合わせ、山岳トンネルの吹付けコンクリートの凹凸から任意の点の変位を追従するものである。非特許文献２の技術は、３Ｄスキャナの計測結果をトンネルの円周方向に分割し、代表点を決め、変状前後の代表点の座標を比較するものである。

【0006】

しかし、上記の非特許文献１の技術は、任意の点を抽出する際に画像解析を行う手間がかかり、凹凸等の特徴のない箇所では実施困難という問題があった。また、上記の非特許文献２の技術は、変状を比較する代表点を決める際にプリズム等の基準点を設ける必要があった。

【0007】

一方、航空レーザー測量において、地形を２次元の格子状に分割し、格子内の点群の１方向のデータ（例えば標高）の平均値をその格子の代表データとし、２つの時期の計測結果から河床や斜面の土砂移動量等を求める技術が知られている（例えば、非特許文献３を参照）。

【0008】

他方、数値解析の分野において、モデル作成の簡略化のためにボクセルを用いてモデルを作成する方法が知られている（例えば、非特許文献４を参照）。数値解析では各ボクセルの変位量を求めることができるが、例えば、対象物の変形前後の形状を３Ｄスキャナで計測し、計測結果からボクセルでモデルを作成した場合、どのボクセルがどれだけ変位したかを求めることができないという問題があった。

【0009】

また、これらの方法は、いずれも、計測結果をパソコン、タブレット等の画面上でしか確認することができない。そのため変状状況の知覚の遅れや変状箇所の誤認が生じる可能性があった。このため、例えば、山岳トンネルの吹付けコンクリートの剥落、擁壁や斜面の崩壊等の生じ得る箇所に立ち入って災害に巻き込まれるおそれがあった。

【0010】

一方、本発明者らは、上記の技術に関連して特許文献１～４に記載の方法を既に提案している。例えば特許文献１は、３Ｄスキャナを用いてトンネルの形状を計測し、演算装置を用いて計測結果から掘削の必要性の判定を行い、掘削の必要な箇所と不要な箇所の色が異なる画像を作成し、プロジェクタを用いてその画像を照射し、掘削の必要な箇所の指示を行うものである。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0011】

【文献】畝田 篤志、手塚 康成、近藤 啓二、黒沼出、「３Ｄスキャナと画像処理技術を用いた変位計測システムの開発」、第４３回岩盤力学に関するシンポジウム、ｐｐ.１９９－２０３、２０１５

【文献】湯本 健寛、河邉 信之、黒台 昌弘、「三次元レーザースキャナを用いたトンネル変位計測技術の開発」、トンネル工学報告集第２２巻、ｐｐ.２０５－２０８、２０１２

【文献】鳥谷部 寿人、中津 川誠、「高解像度DEM の積雪分布を用いたダム流域の積雪水量推定の試み」、土木学会論文集Ｂ１（水工学）、ｖｏｌ.６７、Ｎｏ.４、ｐｐ.Ｉ_４２１－Ｉ_４２６、２０１１

【文献】開田 隆広、高浦 弘志、岡澤 重信、藤久保昌彦、「オイラー型解法による大変形ボクセル解析」、応用力学論文集、ｖｏｌ.７、ｐｐ.４６１－４６８、２００４

【特許文献】

【0012】

【文献】特開２０１７－０５８３１２号公報

【文献】特願２０１７－０２１４２９号（現時点で未公開）

【文献】特願２０１７－０２７２８７号（現時点で未公開）

【文献】特開２０１８－０４８５０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0013】

上述したように、従来の技術では、施工中の構造物における変状状況をパソコン、タブレット等の画面を通してでしか確認することができない。このため、実際の構造物のどの部分に変状箇所があるのかを感覚的に把握しづらく、変状箇所の確認遅れや誤認が生じるおそれがあった。

【0014】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、変状状況を直接視認することのできる変状箇所の提示装置および提示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】

【0015】

上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る変状箇所の提示装置は、対象物の３次元形状データを複数の計測点について取得して対象物の位置と形状を計測する３Ｄスキャナと、取得した３次元形状データに基づいて対象物における変状状況を判定するとともに、変状状況を示す画像を作成する演算装置と、作成した画像を対象物の対応箇所に投射するプロジェクタとを備えることを特徴とする。

【0016】

また、本発明に係る他の変状箇所の提示装置は、上述した発明において、演算装置は、３Ｄスキャナによる計測範囲を複数のグリッドで分割して、各グリッドについてグリッド内に存在する計測点の平均値を変状前後で求め、求めた変状前後の平均値に基づいて変状状況を判定することを特徴とする。

【0017】

また、本発明に係る変状箇所の提示方法は、対象物の３次元形状データを複数の計測点について３Ｄスキャナで取得して対象物の位置と形状を計測するステップと、取得した３次元形状データに基づいて対象物における変状状況を判定するとともに、変状状況を示す画像を作成するステップと、作成した画像をプロジェクタで対象物の対応箇所に投射するステップとを備えることを特徴とする。

【0018】

また、本発明に係る他の変状箇所の提示方法は、上述した発明において、３Ｄスキャナによる計測範囲を複数のグリッドで分割して、各グリッドについてグリッド内に存在する計測点の平均値を変状前後で求め、求めた変状前後の平均値に基づいて変状状況を判定することを特徴とする。

【発明の効果】

【0019】

本発明に係る変状箇所の提示装置によれば、対象物の３次元形状データを複数の計測点について取得して対象物の位置と形状を計測する３Ｄスキャナと、取得した３次元形状データに基づいて対象物における変状状況を判定するとともに、変状状況を示す画像を作成する演算装置と、作成した画像を対象物の対応箇所に投射するプロジェクタとを備えるので、投射した画像によって、対象物における変状状況を直接視認することができるという効果を奏する。

【0020】

また、本発明に係る他の変状箇所の提示装置によれば、演算装置は、３Ｄスキャナによる計測範囲を複数のグリッドで分割して、各グリッドについてグリッド内に存在する計測点の平均値を変状前後で求め、求めた変状前後の平均値に基づいて変状状況を判定するので、変状状況を比較的容易に判定することができるという効果を奏する。

【0021】

また、本発明に係る変状箇所の提示方法によれば、対象物の３次元形状データを複数の計測点について３Ｄスキャナで取得して対象物の位置と形状を計測するステップと、取得した３次元形状データに基づいて対象物における変状状況を判定するとともに、変状状況を示す画像を作成するステップと、作成した画像をプロジェクタで対象物の対応箇所に投射するステップとを備えるので、投射した画像によって、対象物における変状状況を直接視認することができるという効果を奏する。

【0022】

また、本発明に係る他の変状箇所の提示方法によれば、３Ｄスキャナによる計測範囲を複数のグリッドで分割して、各グリッドについてグリッド内に存在する計測点の平均値を変状前後で求め、求めた変状前後の平均値に基づいて変状状況を判定するので、変状状況を比較的容易に判定することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】図１は、従来のプリズム設置位置の例を示す図であり、（ａ）は鳥瞰図、（ｂ）はＡ－Ａ線に沿った図である。

【図2】図２は、本発明に係る変状箇所の提示装置の実施の形態を示す概略構成図である。

【図3】図３は、位置計測・照射装置の実施の形態を示す構成図である。

【図4】図４は、位置計測・照射装置の設置例を示す図である。

【図5】図５は、位置計測・照射装置の他の実施の形態を示す構成図である。

【図6】図６は、位置計測・照射装置の他の設置例を示す図である。

【図7-1】図７－１は、本発明に係る変状箇所の提示方法の実施の形態を示す概略フローチャート図（前半）である。

【図7-2】図７－２は、本発明に係る変状箇所の提示方法の実施の形態を示す概略フローチャート図（後半）である。

【図8】図８は、位置計測・照射装置の設置例を示す図である。

【図9】図９は、３Ｄスキャナの計測結果を示す図である。

【図10】図１０は、グリッド内の平均値の導出例を示す図であり、（ａ）はグリッドの間隔の設定、（ｂ）はグリッド内の計測点の抽出、（ｃ）は平均値の導出例である。

【図11】図１１は、グリッドの分割例を示す図である。

【図12-1】図１２－１は、データ整理例を示す図であり、（ａ）はグリッドによる空間分割例、（ｂ）はグリッド内の計測点の平均値の導出例、（ｃ）は閾値による判定例である。

【図12-2】図１２－２は、データ整理例を示す図であり、（ｄ）はグリッド（２）内の計測点の平均値の導出例、（ｅ）はグリッドの形状の変更、抽出例、（ｆ）はグリッド（４）内の計測点の平均値の導出例である。

【図12-3】図１２－３は、データ整理例を示す図であり、（ｇ）は平均値（１）、（２）が中心となるようにグリッドを作成した例、（ｈ）は平均値（３）、（４）が中心となるようにグリッドを作成した例、（ｉ）は２回目以降の変状の導出に使用するグリッドである。

【図13】図１３は、計測点の色分けの判定例を示す図であり、（ａ）はグリッドによる変状前後の計測点と平均値の抽出例、（ｂ）はＲｉとｒｉの比較によるプロットする色の決定例、（ｃ）は重複する計測点の整理例である。

【図14】図１４は、画像の照射の様子を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下に、本発明に係る変状箇所の提示装置および提示方法の実施の形態について、山岳トンネルにおける吹付けコンクリートの内空変位を視覚的に提示する場合を例にとり、図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

【0025】

図２に示すように、本発明に係る変状箇所の提示装置は、掘削対象の位置を計測し、掘削箇所に画像を照射する位置計測・照射装置１と、位置計測・照射装置１の計測結果から変状箇所と変状の方向、大きさを判定し、画像を作成する演算装置２とを備える。

【0026】

図３に示すように、位置計測・照射装置１は、側面に開口部を持つ保護容器３の上面に設置され、その周囲の計測対象の形状を計測する３Ｄスキャナ４と、保護容器３の中に設置され、開口部を通じて外部に画像を照射するプロジェクタ５とを備えている。なお、保護容器３の下面には、三脚等に固定するためのネジ穴が設けられている。

【0027】

３Ｄスキャナ４は、計測対象の形状計測によって、３次元の情報を持った点群データを取得するものである。この情報は、図３に示すように、３Ｄスキャナ４のセンサー中心を原点Ｏとするξ、η、ζ軸からなる直交座標系をもとにした情報である。

【0028】

位置計測・照射装置１は、図４に示すように、三脚６を用いて計測対象の近傍に任意の姿勢で設置する。または、図５に示すように、フレキシブルなアーム７と磁石８が付属したクランプ９を保護容器３に取り付けてもよい。このようにすれば、図６に示すように、トンネルの鋼製支保工に保護容器３の開口部を自由な向きに設置することができる。計測、照射のたびに機器をトンネル内に持ち込む以外に、機器をトンネル内に常設してもよい。

【0029】

次に、本実施の形態による変状箇所の提示方法の具体的な手順について、図７－１および図７－２のフローチャートを参照しながら説明する。図７－１に示される前半のフロー（ステップＳ１～Ｓ２１）が上記の特許文献２および特許文献３に記載の方法に相当する基本的なフロー、図７－２に示される後半のフロー（ステップＳ２２～Ｓ３９）が本発明の特徴的なフローである。

【0030】

＜基本的フロー：ステップＳ１～Ｓ２１＞
最初に、ステップＳ１で変状状況を計測できる位置に、位置計測・照射装置１を設置する。変状前の計測は、プロジェクタ５の照射方向を任意の方向としてよいが、変状後に計測し、変状状況を視認する場合は、プロジェクタ５の照射範囲が変状状況を視認したい部分を含むように、位置計測・照射装置１を設置する。

【0031】

なお、本実施の形態では、より広範囲の吹付けコンクリートの既設部を照射するために、図８に示すように、プロジェクタ５の照射方向が切羽方向を向くように位置計測・照射装置１を設置する場合を例にとり説明する。また、トンネルは、進行方向がｘ軸、側面方向がｙ軸、鉛直方向がｚ軸方向である直交座標系を持つものと仮定する。

【0032】

位置計測・照射装置１の設置後、ステップＳ２で３Ｄスキャナ４を用いて、吹付けコンクリートの既設部の形状計測を実施する。これにより、図９のような点群データが得られる。

【0033】

次に、ステップＳ３～Ｓ１７で、トンネルのｘ、ｙ、ｚ軸と３Ｄスキャナのξ、η、ζ軸の方向を一致させるための回転角度θξ、θη、θζ（°）を求め、θξ、θη、θζを用いてξ、η、ζ軸周りに点群データを回転させ、トンネルのｘ、ｙ、ｚ軸と３Ｄスキャナのξ、η、ζ軸の方向を一致させる。この処理は、例えば上記の特許文献２、３に記載の方法を用いて実施することができる。

【0034】

この処理手順について、特許文献３に記載の方法を用いる場合を例にとり説明する。まず、位置計測結果をηζ平面に投影し、η軸、ζ軸方向の最大値、最小値であるη_max、η_min、ζ_max、ζ_minを求める（ステップＳ３）。求めたη_max、η_min、ζ_max、ζ_minで囲まれた長方形の面積Ａηζを求める（ステップＳ４）。

【0035】

次に、点群データを例えばη軸周りに任意の回転角θ（°）で回転させる（ステップＳ５でＹｅｓ）。そして、上記の回転と、Ａηζの導出を任意の角度θで実施後（ステップＳ５、Ｓ６）、Ａηζが最小となるときのθを回転角θη（°）として求める（ステップＳ７）。続いて、求めた回転角θηを用いてη軸周りに位置計測結果である点群データを回転させて座標変換を行う（ステップＳ８）。

【0036】

次に、例えばステップＳ８で座標変換したη軸ではない方のζ軸周りに任意の回転角θで回転させる（ステップＳ９でＹｅｓ）。そして、上記の回転と、Ａηζの導出を任意の角度θで実施後（ステップＳ９、Ｓ６）、Ａηζが最小となるときのθを回転角θζとして求める（ステップＳ１０）。

【0037】

次に、上記で求めた回転角θηおよびθζを用いてη軸およびζ軸周りに位置計測結果である点群データを回転させて、長方形断面の空間のｘ軸と３Ｄスキャナのξ軸を一致させる第１の座標変換を行う（ステップＳ１１）。

【0038】

次に、長方形断面の空間のｙ、ｚ軸と３Ｄスキャナ４のη、ζ軸を一致させるフロー（ステップＳ１２～Ｓ１７）について説明する。

【0039】

まず、上記の第１の座標変換により得られた点群データを、ξζ平面上に投影し、ξ、ζ軸方向の最大値、最小値であるξ_max、ξ_min、ζ_max、ζ_minを求める（ステップＳ１２）。求めたξ_max、ξ_min、ζ_max、ζ_minで囲まれた長方形の面積Ａξζを求める（ステップＳ１３）。

【0040】

次に、点群データの座標（Ξ_i，Η_i，Ζ_i）を、ξ軸周りに任意の回転角θで回転し、点（ξ_i,ξ，η_i,ξ，ζ_i,ξ）に変換を行い、Ａξζを求める（ステップＳ１４、Ｓ１５）。

【0041】

上記の回転と、Ａξζの導出を任意の角度θで実施後、Ａξζが最小となるξ軸周りの回転角θξを求める（ステップＳ１６）。

【0042】

次に、求めたθξを用いて上記の第１の座標変換により得られた点群データをξ軸周りに回転させて、長方形断面の空間のｙ、ｚ軸と３Ｄスキャナ４のη、ζ軸を一致させる第２の座標変換を行う（ステップＳ１７）。

【0043】

θξを用いて点群データをξ軸周りに回転させると、所定の点群データが得られ、長方形断面の空間のｙ、ｚ軸と３Ｄスキャナのη、ζ軸が一致することになる。

【0044】

以上の方法により、３Ｄスキャナ４の計測結果から、トンネルのｘ、ｙ、ｚ軸と３Ｄスキャナのξ、η、ζ軸の方向を一致させることができる。

【0045】

次に、ステップＳ１８～Ｓ２１で、３Ｄスキャナ４の位置計測結果を用いて、３Ｄスキャナ４のセンサーが、トンネル内でどの位置に存在するかを導出する。この導出には上記の特許文献４に記載されている円の最小二乗法と球の最小二乗法を用いればよい。

【0046】

以上の方法により、トンネルの直交座標系（ｘｙｚ）における３Ｄスキャナ４のセンサーの中心の座標が求まる。

【0047】

＜特徴的フロー：ステップＳ２２～Ｓ３９＞
３Ｄスキャナ４のセンサーが、トンネル内でどの位置に存在するか求めた後、変状後の形状計測を行っている場合はステップＳ２３へ進み（ステップＳ２２でＹｅｓ）、行っていない場合はステップＳ１に戻る（ステップＳ２２でＮｏ）。

【0048】

ステップＳ２３では、１回目の変状の導出、すなわちグリッドの形状が定まっていない場合は、図１０に示すように、ステップＳ２４にてグリッドの形状、間隔α、平均値を求める計測点数の閾値を設定する。本実施の形態では、立方体の３次元のグリッドで計測点を抽出する場合について説明するが、これに限定するものではなく、グリッドの形状は例えば、図１１に示すように、直方体、三角柱、四角柱等でもよい。

【0049】

ステップＳ２５では、図１２－１（ａ）に示すように、空間をステップＳ２４で設定したグリッドで分割する。２回目以降の変状の導出の場合、すなわちグリッドの形状が定まっている場合は、ステップＳ２６にて空間をこのグリッドで分割する。

【0050】

ステップＳ２７では、作成したあるグリッドに着目し、そのグリッド内の計測点を抽出する。ステップＳ２８にてグリッド内に計測点が入っていない場合には、ステップＳ２９にて次のグリッドでの判定を行う。図１２－１（ｂ）、（ｃ）に示すように、ステップＳ２８にてグリッド内に計測点が入っている場合には、ステップＳ３０にてグリッド内の変状前後の計測点数が閾値以上か判定する。

【0051】

図１２－２（ｄ）に示すように、変状前後の計測点数が閾値以上のグリッドは、ステップＳ３２にてグリッド内の変状前後の計測点の平均値の座標（ｘｉ、ｙｉ、ｚｉ）、（Ｘｉ、Ｙｉ、Ｚｉ）を求める。

【0052】

変状前後の計測点数のいずれかが閾値未満のグリッドは、図１２－２（ｅ）に示すように、ステップＳ３１にて変状前後の計測点数が閾値以上になるようにグリッドの形状の変更、計測点の抽出を行い、図１２－２（ｆ）に示すように、ステップＳ３２にて平均値の導出を行う。本実施の形態では、グリッドの形状を立方体から球に変更した場合について説明するが、これに限定するものではなく、グリッドの形状は例えば、直方体、三角柱、四角柱等でもよい。

【0053】

ステップＳ３３、Ｓ３４では、変状前後の平均値とトンネル中心からの距離ｒｉ、Ｒｉを式（１）、（２）から求め、これらの差分Δｒｉを式（３）から求める。

【0054】

ｒｉ^２＝ｙｉ^２＋ｚｉ^２ ・・・ 式（１）
Ｒｉ^２＝Ｙｉ^２＋Ｚｉ^２ ・・・ 式（２）
Δｒｉ＝ｒｉ－Ｒｉ ・・・ 式（３）

【0055】

Δｒｉは、グリッド内の計測点の平均値とトンネル中心からの距離より求めた内空変位量である。

【0056】

ステップＳ３５では、図１２－３（ｇ）、（ｈ）に示すように、ステップＳ３２で求めた平均値を中心としたグリッドの作成を行う。このグリッドは、ステップＳ２４で設定した間隔αで作成する。ステップＳ３５で作成したグリッドは、図１２－３（ｉ）に示すように、２回目以降の変状を導出するステップＳ２６にて使用する。

【0057】

ステップＳ３６では、ステップＳ２４またはステップＳ２６で分割したすべてのグリッドで、判定を実施した場合はステップＳ３７に進む。すべてのグリッドで判定を実施していない場合は、ステップＳ２９に戻る。

【0058】

ステップＳ３７では、変状の大きさを示す画像の作成を行う。ここでは、内空変位量Δｒｉの大きさにより色を変えた画像の作成を行う場合について説明する。

【0059】

図１３（ａ）に示すように、最初にあるグリッドを選択し、図１３（ｂ）に示すように、Δｒｉの大きさから画像にプロットする色を判定する。グリッド内にあるすべての変状後の計測点は、判定された色で画像にプロットする。互いのグリッドの計測点が重複する場合は、判定された色、グリッドの種類等により、プロットする色の優先度を変更してよい。

【0060】

画像はグリッド（６）、（８）内にある変状後の計測点の座標値から作成するが、この画像の作成には上記の特許文献１に記載の方法を用いればよい。

【0061】

上記のプロットの色分け、画像へのプロットの作業をすべてのグリッドで行う。

【0062】

最後にステップＳ３８にて、図１４に示すように、作成した画像をプロジェクタ５で吹付けコンクリートの既設部の対応箇所に向けて照射（投射）する。利用者は、吹付けコンクリートの既設部に照射された画像を見ることで、変状箇所を視認することができる。

【0063】

ステップＳ３９では、計測、照射を終了する場合は処理を終了し、計測、照射を続ける場合はステップＳ１へ戻る。

【0064】

計測、照射のたびに、本実施の形態の機器（変状箇所の提示装置）を持ち込む場合は、３Ｄスキャナ４による計測のたびにプロジェクタ５による画像の照射を行えばよいが、機器をトンネル内に常設する場合は、任意の時間間隔や、閾値以上の内空変位や沈下等の変状が生じたときに画像の照射を行ってもよい。

【0065】

本実施の形態によれば、プロジェクタ５から画像を照射することにより、山岳トンネルにおける吹付けコンクリートの既設部の内空変位量や沈下量等の変状状況を、パソコンやタブレット等の画面を介さずに対象物において直接視認することができる。このため、変状状況の知覚の遅れや変状箇所の誤認による、既設部の剥落、斜面の崩壊等の災害に巻き込まれるおそれを未然に防止することができる。また、３Ｄスキャナ４の計測結果から変状状況を導出する際に、画像解析や変状を比較する代表点の導出にプリズム等の基準点の設置が不要となる。

【0066】

なお、上記の実施の形態では、山岳トンネルの吹付けコンクリートの既設部を対象とした場合を例にとり説明したが、本発明は対象を山岳トンネルに限定するものではなく、例えば擁壁のはらみ出し、斜面の変形箇所等でも実施可能である。

【0067】

以上説明したように、本発明に係る変状箇所の提示装置によれば、対象物の３次元形状データを複数の計測点について取得して対象物の位置と形状を計測する３Ｄスキャナと、取得した３次元形状データに基づいて対象物における変状状況を判定するとともに、変状状況を示す画像を作成する演算装置と、作成した画像を対象物の対応箇所に投射するプロジェクタとを備えるので、投射した画像によって、対象物における変状状況を直接視認することができる。

【0068】

また、本発明に係る他の変状箇所の提示装置によれば、演算装置は、３Ｄスキャナによる計測範囲を複数のグリッドで分割して、各グリッドについてグリッド内に存在する計測点の平均値を変状前後で求め、求めた変状前後の平均値に基づいて変状状況を判定するので、変状状況を比較的容易に判定することができる。

【0069】

また、本発明に係る変状箇所の提示方法によれば、対象物の３次元形状データを複数の計測点について３Ｄスキャナで取得して対象物の位置と形状を計測するステップと、取得した３次元形状データに基づいて対象物における変状状況を判定するとともに、変状状況を示す画像を作成するステップと、作成した画像をプロジェクタで対象物の対応箇所に投射するステップとを備えるので、投射した画像によって、対象物における変状状況を直接視認することができる。

【0070】

また、本発明に係る他の変状箇所の提示方法によれば、３Ｄスキャナによる計測範囲を複数のグリッドで分割して、各グリッドについてグリッド内に存在する計測点の平均値を変状前後で求め、求めた変状前後の平均値に基づいて変状状況を判定するので、変状状況を比較的容易に判定することができる。

【産業上の利用可能性】

【0071】

以上のように、本発明に係る変状箇所の提示装置および提示方法は、施工中のトンネル、ダム堤体、法面、土留め等の構造物における変状状況を把握するのに有用であり、特に、変状状況を視覚的に容易に把握するのに適している。

【符号の説明】

【0072】

１ 位置計測・照射装置
２ 演算装置
３ 保護容器
４ ３Ｄスキャナ
５ プロジェクタ
６ 三脚
７ アーム
８ 磁石
９ クランプ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7-1】

【図7-2】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12-1】

【図12-2】

【図12-3】

【図13】

【図14】