特許 7557017 コンクリート締固め管理システム、コンクリート締固め管理方法及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-17

(45)【発行日】2024-09-26

(54)【発明の名称】コンクリート締固め管理システム、コンクリート締固め管理方法及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   E04G 21/08 20060101AFI20240918BHJP

【ＦＩ】

E04G21/08 ESW

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2023111765

(22)【出願日】2023-07-06

【審査請求日】2023-07-18

(73)【特許権者】

【識別番号】399105715

【氏名又は名称】株式会社インフォマティクス

(74)【代理人】

【識別番号】110001151

【氏名又は名称】あいわ弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】金野 幸治

【審査官】菅原 奈津子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－９４４０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１９３６８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１２１４９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－２３４０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１１２０１２２１４（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０４Ｇ ２１／００－２１／１０

Ｇ０６Ｑ ５０／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

フレッシュコンクリート内に挿入される振動体を備えたバイブレータと、
作業者が装着する作業者端末と、
前記フレッシュコンクリートの上面の高さを測定する距離計と、
を含むコンクリート締固め管理システムであって、
前記バイブレータは、
前記振動体に接続されたホースと、
前記作業者による前記ホースの把持位置を検出するセンサユニットと、を含み、
前記作業者端末は、
自己位置を推定する自己位置推定部と、
前記自己位置と、前記ホースの把持位置と、前記フレッシュコンクリートの上面の高さと、に基づいて前記振動体の前記フレッシュコンクリート内への挿入深さを計算する挿入深さ計算部と、を有する
コンクリート締固め管理システム。

【請求項2】

前記センサユニットは、ホースの長手方向に配列された複数の圧力センサを含む
請求項１記載のコンクリート締固め管理システム。

【請求項3】

前記振動体の挿入深さ又は位置を示す文字又は図形を表示する管理者端末をさらに有する
請求項１記載のコンクリート締固め管理システム。

【請求項4】

フレッシュコンクリート内に挿入される振動体を備えたバイブレータと、
作業者が装着する作業者端末と、
センサ端末と、
前記フレッシュコンクリートの上面の高さを測定する距離計と、
を含むコンクリート締固め管理システムであって、
前記バイブレータは、
前記振動体に接続されたホースを有し、
前記センサ端末と前記距離計とが前記ホースの略同位置に設置されており、
前記センサ端末は、
自己位置を推定する自己位置推定部を有し、
前記作業者端末は、
前記センサ端末の自己位置と、前記フレッシュコンクリートの上面の高さと、に基づいて前記振動体の挿入深さを計算する挿入深さ計算部を有する
コンクリート締固め管理システム。

【請求項5】

複数の前記センサ端末を含み、
前記センサ端末は、他の前記センサ端末との間で前記自己位置を共有する自己位置共有部をさらに有する
請求項４記載のコンクリート締固め管理システム。

【請求項6】

トータルステーションを含み、
前記センサ端末は、前記トータルステーションによる位置測定結果に基づいて前記自己位置を補正する自己位置補正部をさらに有する
請求項４記載のコンクリート締固め管理システム。

【請求項7】

作業者端末において、
自己位置を推定する自己位置推定ステップと、
作業者による、振動体と接続されたホースの把持位置をセンサユニットから取得するステップと、
フレッシュコンクリートの上面の高さを距離計から取得するステップと、
前記自己位置と、前記ホースの把持位置と、前記フレッシュコンクリートの上面の高さと、に基づいて前記振動体の挿入深さを計算する挿入深さ計算ステップと、を有する
コンクリート締固め管理方法。

【請求項8】

作業者端末において、
センサ端末の自己位置を、振動体に接続されたホースに設置された前記センサ端末から取得するステップ、
フレッシュコンクリートの上面の高さを、前記センサ端末と略同位置において前記ホースに設置された距離計から取得するステップと、
前記センサ端末の自己位置と、前記フレッシュコンクリートの上面の高さと、に基づいて前記振動体の挿入深さを計算する挿入深さ計算ステップと、を有する
コンクリート締固め管理方法。

【請求項9】

請求項７又は８記載の方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はコンクリート締固め管理システム、コンクリート締固め管理方法及びプログラムに関し、特にバイブレータを使用した締固め工程を支援する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

コンクリート構造物の施工における重要な工程として、フレッシュコンクリートを型枠内に流し込み（打ち込み）、そのフレッシュコンクリートに振動を与える（締固め）工程がある。締固めにより、流し込み時にフレッシュコンクリートに混入した気泡を取り除き、フレッシュコンクリートを均質化し、型枠の隅々にまでフレッシュコンクリートを充填することができる。近年では、打ち込んだフレッシュコンクリート内部にバイブレータを挿入することにより締固めを行う方法が広く採用されている。

【0003】

典型的なバイブレータは、例えば棒型又はヘラ型等の形状を有する振動体を備えている。作業者は、型枠内に打ち込まれたフレッシュコンクリートに振動体を挿入し、所定の時間にわたり振動を与える。これを複数箇所で繰り返し実施することで、できるだけ均等な締固めを行うことができる。振動体の挿入深さ等については事前に指示されることが多いが、実際は作業者によるばらつきが生じがちである。作業者はフレッシュコンクリートに挿入された振動体の先端を目視確認することができないため、自身の感覚や経験に大いに依存しつつ深さを決定している。そのため、コンクリートの品質管理という観点では、作業者によるばらつきを抑制することが課題となっていた。

【0004】

特許文献１には、バイブレータにスマートフォン等の端末装置を治具で固定し、端末装置のカメラで撮影した施工現場の画像にバイブレータの拡張現実画像を重畳して端末装置等の画面に表示することを特徴とするシステムが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特許７０１２９８０号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１記載の手法では、スマートフォン等の端末装置を略水平に（つまり、背面カメラが下方すなわちフレッシュコンクリート側、正面ディスプレイが上方すなわちユーザ側を向くように）バイブレータに取り付ける必要がある。しかしながら、このように端末装置を取り付けると、型枠内に配筋されている鉄筋等に端末装置がぶつかりやすくなり、作業性が低下するという問題がある。

【0007】

特許文献１記載の手法には、フレッシュコンクリートに対するバイブレータの挿入深さを精密に把握できないという問題もある。

【0008】

本発明はこのような問題点を解決するためになされたものであり、バイブレータを使用した締固め工程を支援するためのコンクリート締固め管理システム、コンクリート締固め管理方法及びプログラ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】

【0009】

一実施の形態において、コンクリート締固め管理システムは、フレッシュコンクリート内に挿入される振動体を備えたバイブレータと、作業者が装着する作業者端末と、前記フレッシュコンクリートの上面の高さを測定する距離計と、を含むコンクリート締固め管理システムであって、前記バイブレータは、前記振動体に接続されたホースと、前記作業者による前記ホースの把持位置を検出するセンサユニットと、を含み、前記作業者端末は、自己位置を推定する自己位置推定部と、前記自己位置と、前記ホースの把持位置と、前記フレッシュコンクリートの上面の高さと、に基づいて前記振動体の挿入深さを計算する挿入深さ計算部と、を有する。
一実施の形態において、前記センサユニットは、ホースの長手方向に配列された複数の圧力センサを含む。
一実施の形態において、コンクリート締固め管理システムは、前記振動体の挿入深さ又は位置を示す文字又は図形を表示する管理者端末をさらに有する。
一実施の形態において、コンクリート締固め管理システムは、フレッシュコンクリート内に挿入される振動体を備えたバイブレータと、作業者が装着する作業者端末と、センサ端末と、前記フレッシュコンクリートの上面の高さを測定する距離計と、を含むコンクリート締固め管理システムであって、前記バイブレータは、前記振動体に接続されたホースを有し、前記センサ端末と前記距離計とが前記ホースの略同位置に設置されており、前記センサ端末は、自己位置を推定する自己位置推定部を有し、前記作業者端末は、前記センサ端末の自己位置と、前記フレッシュコンクリートの上面の高さと、に基づいて前記振動体の挿入深さを計算する挿入深さ計算部を有する。
一実施の形態において、コンクリート締固め管理システムは、複数の前記センサ端末を含み、前記センサ端末は、他の前記センサ端末との間で前記自己位置を共有する自己位置共有部をさらに有する。
一実施の形態において、コンクリート締固め管理システムは、トータルステーションを含み、前記センサ端末は、前記トータルステーションによる位置測定結果に基づいて前記自己位置を補正する自己位置補正部をさらに有する。
一実施の形態において、コンクリート締固め管理方法は、作業者端末において、自己位置を推定する自己位置推定ステップと、作業者によるホースの把持位置をセンサユニットから取得するステップと、フレッシュコンクリートの上面の高さを距離計から取得するステップと、前記自己位置と、前記ホースの把持位置と、前記フレッシュコンクリートの上面の高さと、に基づいて前記振動体の挿入深さを計算する挿入深さ計算ステップと、を有する。
一実施の形態において、コンクリート締固め管理方法は、作業者端末において、センサ端末の自己位置を、ホースに設置された前記センサ端末から取得するステップ、フレッシュコンクリートの上面の高さを、前記センサ端末と略同位置において前記ホースに設置された距離計から取得するステップと、前記センサ端末の自己位置と、前記フレッシュコンクリートの上面の高さと、に基づいて前記振動体の挿入深さを計算する挿入深さ計算ステップと、を有する。
一実施の形態において、プログラムは、上記方法をコンピュータに実行させる。

【発明の効果】

【0010】

本発明により、バイブレータを使用した締固め工程を支援するためのコンクリート締固め管理システム、コンクリート締固め管理方法及びプログラムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施の形態１にかかるコンクリート締固め管理システム１のハードウェア構成を示すブロック図である。

【図2】実施の形態１にかかるコンクリート締固め管理システム１の使用態様の一例を示す図である。

【図3】バイブレータ１０のハードウェア構成を示す図である。

【図4】作業者端末２０のハードウェア構成を示すブロック図である。

【図5】作業者端末２０の機能構成を示すブロック図である。

【図6】挿入深さＤ３の計算方法を示す図である。

【図7】管理者端末３０のハードウェア構成を示すブロック図である。

【図8】管理者端末３０の機能構成を示すブロック図である。

【図9】実施の形態１にかかるコンクリート締固め管理システム１の動作を示すフローチャートである。

【図10】実施の形態２にかかるコンクリート締固め管理システム１のハードウェア構成を示すブロック図である。

【図11】実施の形態２にかかるコンクリート締固め管理システム１のハードウェア構成を示す。

【図12】作業者端末２０の一例を示す図である。

【図13】センサ端末５０の機能構成を示すブロック図である。

【図14】作業者端末２０の機能構成を示すブロック図である。

【図15】挿入深さＤ３の計算方法を示す図である。

【図16】管理者端末３０のハードウェア構成を示すブロック図である。

【図17】管理者端末３０の機能構成を示すブロック図である。

【図18】実施の形態２にかかるコンクリート締固め管理システム１の動作を示すフローチャートである。

【図19】実施の形態３にかかるコンクリート締固め管理システム１のハードウェア構成を示す図である。

【図20】実施の形態３にかかるコンクリート締固め管理システム１のハードウェア構成を示す図である。

【図21】センサ端末５０の機能構成を示すブロック図である。

【図22】実施の形態３にかかるコンクリート締固め管理システム１の動作を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施の形態１にかかるコンクリート締固め管理システム１のハードウェア構成を示すブロック図である。コンクリート締固め管理システム１は、バイブレータ１０、作業者端末２０、管理者端末３０、距離計４０、センサユニット６０を含む。

【0013】

図２は、コンクリート締固め管理システム１の使用態様の一例を示す図である。図２に示す作業者は、型枠内に配筋された鉄筋を足場としてコンクリート締固め作業を実施している。作業者は、腕等に作業者端末２０を装着し、バイブレータ１０を把持してフレッシュコンクリート内に挿入する。バイブレータ１０にはセンサユニット６０が装着されている。作業者の近くの型枠又は鉄筋上には距離計４０、ＡＲマーカ８０が設置されている。管理者は、管理者端末３０を使用して作業状況を監視している。

【0014】

図３は、バイブレータ１０のハードウェア構成を示す模式図である。バイブレータ１０は、典型的には振動体１１、ホース１２、動力源１３を含む。

【0015】

振動体１１は、例えば棒型又はヘラ型等の形状を有し、動力源１３から与えられる動力によって振動する。振動体１１は、フレッシュコンクリート内に挿入され、振動することによりフレッシュコンクリートを締め固める。

【0016】

ホース１２は、振動体１１の支持部材である。ホース１２の一端には振動体１１が接続され、他端は動力源１３に接続される。動力源１３が発生する動力は、ホース１２を介して振動体１１に伝達され、振動体１１が振動する。一般にホース１２は可撓性を有する。作業者は、ホース１２の任意の箇所を把持し、振動体１１をフレッシュコンクリート内に挿入する。

【0017】

センサユニット６０は、センサ６１、センサ制御装置６２を含む。センサユニット６０は、作業者がホース１２を把持した位置Ｄ１（振動体１１から把持位置までの距離）を示すデータを出力する。位置Ｄ１そのものを出力しても良いし、位置Ｄ１を計算するためのデータを出力しても良い。

【0018】

典型的には、センサ６１は感圧センサである。ホース１２の表面等に設置されたセンサ６１は、作業者がホース１２を把持した際に生じる圧力を検出する。複数のセンサ６１をホース１２の長手方向に略等間隔（例えば１ｃｍ間隔など）で配列し、各センサ６１とセンサ制御装置６２とを通信可能に接続することにより、作業者がホース１２の把持した位置Ｄ１を特定するセンサユニット６０を構成できる。すなわち、位置Ｄ１に設置されているセンサ６１が、作業者がホース１２を把持したことを検出してセンシングデータを出力すると、センサ制御装置６２が、センシングデータを送信したセンサ６１を特定し、当該センサ６１の位置Ｄ１を示すデータを外部に出力する。典型的には、センサ制御装置６２はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の無線通信により位置Ｄ１を示すデータを作業者端末２０に送信する。

【0019】

なお、センサ６１の種類は上述の感圧センサに限定されるものでなく、作業者がホース１２を把持している位置Ｄ１を検出できるものであれば任意である。しかしながら、上述の感圧センサ方式は、本実施例が想定するようなホース１２を掴む動作との相性が良い。すなわち、動作検出の確実性、位置Ｄ１検出の正確性において優れている。また、感圧センサはカバー等で覆うことにより、汚れ、水濡れ等に対して比較的強靭となるためホース１２の表面等への設置に適している。なお、曲げに関しては課題を有するが、作業者の動作として振動体１１から把持位置の位置Ｄ１間は、基本的に直線上になるため、曲げの影響は、ほぼ受けない、あるいは感圧センサの抵抗値の閾値を反応しない程度に調整することで、対処可能である。また、感圧センサは印刷技術で製造でき比較的低コストである点も、導入のしやすさという観点から好ましい。

【0020】

距離計４０は、フレッシュコンクリートの上方の任意の位置に設置され、当該位置からフレッシュコンクリートまでの距離Ｄ２を計測し、計測結果を外部に出力する。距離計４０は、典型的にはレーザー距離計である。例えば、型枠内に配筋されている鉄筋の上に距離計４０を下向きに設置すると、距離計４０は、設置位置からフレッシュコンクリートの上面までの距離Ｄ２を計測し、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の無線通信により作業者端末２０に送信する。

【0021】

作業者端末２０は、センサユニット６０及び距離計４０から送られるデータを受信し、受信したデータに基づいて振動体１１の挿入深さを算出する。図４は作業者端末２０のハードウェア構成を示すブロック図である。作業者端末２０は、カメラ２１、処理部２４、通信部２５、ディスプレイ２６を有する情報処理装置である。補助センサ２３を有しても良い。

【0022】

典型的には、作業者端末２０はスマートフォンである。好ましくは、作業者端末２０はアームバンド等を介して作業者の腕に交差して、すなわち作業者端末２０の長手方向と作業者の腕の長手方向とが略直行するように装着される。こうすることで、作業者端末２０の背面のカメラ２１の視界が腕によって妨げられづらくなり、後述の自己位置推定処理をスムーズに実行することができる。

【0023】

カメラ２１は、現実世界の映像を撮影する。カメラ２１が取得する映像は、主にＳＬＡＭ（Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ Ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍａｐｐｉｎｇ）による自己位置推定に利用される。なお、カメラ２１に代えて、ＬｉＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）やＴｏＦ（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）センサ等を採用しても良い。

【0024】

補助センサ２３は、慣性計測装置（ＩＭＵ：Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ）や衛星測位システム（ＧＮＳＳ：Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）等を含む。補助センサ２３は、主にＳＬＡＭの精度向上に利用される。

【0025】

処理部２４は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ）２４１、メモリ２４２等を備えた情報処理装置であり、メモリ２４２に格納されたプログラムをＣＰＵ２４１が実行することにより所定の機能を実現する。

【0026】

通信部２５は、処理部２４の指令に従ってセンサユニット６０、距離計４０、管理者端末３０等と通信を行う。

【0027】

ディスプレイ２６は、処理部２４が出力する情報を表示する。

【0028】

図５は、作業者端末２０の機能構成を示すブロック図である。作業者端末２０は、自己位置推定部２０１、挿入深さ計算部２０３、出力部２０５を有する。

【0029】

自己位置推定部２０１は、現実空間における作業者端末２０の位置を常時計算する。典型的には、カメラ２１が取得した情報に基づいて、ＳＬＡＭ等の公知技術により、現実世界の地図を生成すると同時に自己位置を認識する。この際、補助センサ２３から取得した情報を使用しても良い。

【0030】

自己位置は任意の座標系で表現できる。好ましくは、現実空間内にＡＲマーカ８０などの基準物を設置することにより座標系を定義することが可能である。この場合、カメラ２１が現実空間内に置かれたＡＲマーカ８０を撮影する。ＡＲマーカ８０は、典型的には所定のパターンがプリントされた平板であり、そのパターンには原点の位置と座標軸の向きを示す情報がエンコードされている。処理部２４は、撮影画像に含まれたＡＲマーカ８０を認識及び解析し、座標系の原点と座標軸を定める。あるいは、作業者端末２０の起動時の位置を原点として座標系を定義することも可能である。

【0031】

挿入深さ計算部２０３は、振動体１１がフレッシュコンクリートに挿入されている深さ（挿入深さ）Ｄ３を計算し、出力部２０５に出力する。図６を用いて、挿入深さＤ３の計算方法について説明する。挿入深さＤ３は、フレッシュコンクリート上面の高さＨｃと、振動体１１の高さＨｂとの差分を計算することで得られる。

【0032】

（フレッシュコンクリート上面の高さＨｃ）
フレッシュコンクリートの上面は距離計４０の下方に位置する。したがって、距離計４０の高さＨｄから、距離計４０とフレッシュコンクリートの上面との距離Ｄ２を減じることにより、Ｈｃを計算できる。挿入深さ計算部２０３は、以下の手順によりＨｄ及びＤ２を取得し、Ｈｃを計算する。

【0033】

距離計４０がＤ２を計測する。挿入深さ計算部２０３は、通信部２５を介して距離計４０からＤ２を取得する。

【0034】

距離計４０の高さＨｄは、典型的には既定値を使用することができる。例えば、距離計４０をＡＲマーカ８０と同じ高さに設置したり、距離計４０と同じ高さで作業者端末２０を起動したりといった運用方法を規定することにより、距離計４０の高さＨｄを予め０と決定できる。又は、作業者等が入力する任意の値をＨｄの既定値として使用しても良い。あるいは、挿入深さ計算部２０３が、公知の測位技術を使用して距離計４０と作業者端末２０との距離と方向とを測定し、自己位置推定部２０１が計算する自己位置に基づいて、距離計４０の座標を計算しても良い。

【0035】

（振動体１１の高さＨｂ）
作業者の把持位置からホース１２が鉛直に延びて振動体１１に至っている。したがって、把持位置の高さ（把持位置の座標Ｐｈの高さ成分）から、把持位置と振動体１１との距離Ｄ１を減じることにより、Ｈｂを計算できる。挿入深さ計算部２０３は、以下の手順によりＰｈ及びＤ１を取得し、Ｈｂを計算する。

【0036】

センサユニット６０がＤ１を計測する。挿入深さ計算部２０３は、通信部２５を介してセンサユニット６０からＤ１を取得する。

【0037】

把持位置の座標Ｐｈは、把持位置と作業者端末２０とのオフセットＯがわかれば、作業者端末２０の座標Ｐｔを起点として計算できる。自己位置推定部２０１が作業者端末２０の座標Ｐｔを計算する。把持位置と作業者端末２０とのオフセットＯは、典型的には既定値を使用することができる。例えば、作業者端末２０の標準的な装着位置（手首など）をルールとして決めておくならば、作業者端末２０と把持位置とのオフセットＯを概ね想定し既定値として定めておくことができる。又は、作業者等が入力する任意の値をオフセットＯの既定値として使用しても良い。挿入深さ計算部２０３は、作業者端末２０の座標ＰｔにオフセットＯを加えることにより、把持位置の座標Ｐｈを計算する。

【0038】

なお、作業者が片手でホース１２を把持する場合、ホース１２を把持する方の手首等に作業者端末２０を装着する必要がある。作業者が両手でホース１２を把持する場合、振動体１１に近い位置を把持する側の腕の手首等に作業者端末２０を装着するといったルールを定めておくことが好ましい。作業者が両手でホース１２を把持すると、作業者がホース１２を把持する位置Ｄ１（振動体１１から把持位置までの距離）も２つ取得される可能性がある。その場合は、上記運用に従って採用すべき値を決定できる。例えば、振動体１１に近い位置を把持する側の腕の手首等に作業者端末２０を装着する運用であれば、挿入深さ計算部２０３は、センサユニット６０が出力する２つのＤ１のうち、より振動体１１に近い位置で取得されたＤ１を採用する。

【0039】

図６に示すように、作業者が立っている場合（図６の左側）と作業者がしゃがんでいる場合（図６の右側）とでは、作業者端末２０の座標Ｐｔ、把持位置の座標Ｐｈ、挿入深さＤ３が変化する。作業者がこのように動いた場合でも、作業者端末２０の自己位置推定部２０１は、ＡＲマーカ８０を原点とする自己位置Ｐｔをリアルタイムで更新する。そのため、挿入深さ計算部２０３も把持位置の座標Ｐｈや挿入深さＤ３をリアルタイムで再計算できる。

【0040】

入出力部２０５は、ＡＲマーカ８０の位置、作業者端末２０の位置Ｐｔ、振動体１１の位置、挿入深さＤ３等を出力する。なお振動体１１の位置は、把持位置の座標Ｐｈおよび把持位置と振動体１１との距離Ｄ１に基づいて計算できる。

【0041】

入出力部２０５は、ＡＲマーカ８０の位置、作業者端末２０の位置Ｐｔ、振動体１１の位置、挿入深さＤ３等をディスプレイ３６に文字又は図で表示することができる。例えば、ＡＲマーカ８０を原点とする３次元グリッドを生成し、グリッド内にＡＲマーカ８０、作業者端末２０、振動体１１を表す図形オブジェクトを配置する。同時に、作業者端末２０の座標Ｐｔ、振動体１１の位置、挿入深さＤ３を数値で表示しても良い。作業者端末２０、振動体１１の位置は刻々変化しうる。それで、自己位置推定部２０１や挿入深さ計算部２０３がデータを生成する頻度に応じ、例えば１０ｆｐｓで位置情報を更新する。

【0042】

グリッドや図形オブジェクトは、拡大（ピンチイン）、縮小（ピンチアウト）、回転を可能とすることが好ましい。

【0043】

入出力部２０５は、種々の既定値を設定するためのユーザ入力を受け付けても良い。例えば、距離計４０の高さＨｄ、作業者端末２０と把持位置とのオフセットＯの入力インターフェイスを提供する。

【0044】

入出力部２０５は、通信部２５を介して管理者端末３０にこれらのデータを送信しても良い。

【0045】

管理者端末３０は、作業者端末２０から送られるデータを受信し、作業状況を描画する。図７は、管理者端末３０のハードウェア構成を示すブロック図である。管理者端末３０は、処理部３４、通信部３５、ディスプレイ３６を有する情報処理装置である。カメラ３１、補助センサ３３を備えても良い。典型的には、管理者端末３０はタブレットコンピュータである。

【0046】

処理部３４は、ＣＰＵ３４１、メモリ３４２等を備えた情報処理装置であり、メモリ３４２に格納されたプログラムをＣＰＵ３４１が実行することにより所定の機能を実現する。

【0047】

通信部３５は、処理部３４の指令に従って作業者端末２０等と通信を行う。

【0048】

ディスプレイ３６は、処理部３４が出力する情報を表示する。

【0049】

カメラ３１は、現実世界の映像を撮影する。カメラ３１が取得する映像は、主にＳＬＡＭによる自己位置推定に利用される。なお、カメラ３１に代えて、ＬｉＤＡＲやＴｏＦセンサ等を採用しても良い。

【0050】

補助センサ３３は、慣性計測装置（ＩＭＵ）や衛星測位システム（ＧＮＳＳ）等を含む。補助センサ３３は、主にＳＬＡＭの精度向上に利用される。

【0051】

図８は、管理者端末３０の機能構成を示すブロック図である。管理者端末３０は、入出力部３０１を有する。自己位置推定部３０２を備えても良い。

【0052】

入出力部３０１は、作業者端末２０から受信したＡＲマーカ８０の位置、作業者端末２０の位置Ｐｔ、振動体１１の挿入深さＤ３等をディスプレイ３６に文字又は図で表示する。例えば、ＡＲマーカ８０を原点とする３次元グリッドを生成し、グリッド内にＡＲマーカ８０、作業者端末２０、振動体１１を表す図形オブジェクトを配置する。同時に、作業者端末２０の座標Ｐｔ、振動体１１の位置、挿入深さＤ３を数値で表示しても良い。作業者端末２０、振動体１１の位置は刻々変化しうる。それで、作業者端末２０からデータが送信される頻度に応じ、例えば１０ｆｐｓで位置情報を更新する。

【0053】

グリッドや図形オブジェクトは、拡大（ピンチイン）、縮小（ピンチアウト）、回転を可能とすることが好ましい。

【0054】

あるいは、入出力部３０１は、作業者端末２０の座標Ｐｔ、振動体１１の位置、挿入深さＤ３、３次元グリッド等を現実空間に重畳して表示しても良い。この場合の処理は以下のとおりである。

【0055】

自己位置推定部３０２は、現実空間における管理者端末３０の位置を常時計算する。典型的には、カメラ３１が取得した情報に基づいて、ＳＬＡＭ等の公知技術により、現実世界の地図を生成すると同時に自己位置を認識する。この際、補助センサ３３から取得した情報を使用しても良い。

【0056】

自己位置推定部３０２は、典型的には、現実空間内に設置されたＡＲマーカ８０を基準とする座標系で自己位置を表現する。この場合、カメラ３１が現実空間内に置かれたＡＲマーカ８０を撮影する。処理部３４は、撮影画像に含まれたＡＲマーカ８０を認識及び解析し、座標系の原点と座標軸を定める。

【0057】

このように、管理者端末３０が作業者端末２０と同じＡＲマーカ８０を利用して座標系を設定することより、管理者端末３０と作業者端末２０とは同じ座標系を共有することができる。

【0058】

管理者端末３０の入出力部３０１は、作業者端末２０の座標Ｐｔ、振動体１１の位置、挿入深さＤ３、３次元グリッド等を現実空間に重畳して表示する。例えば、カメラ３１で撮影した現実空間の画像内に、作業者端末２０の座標Ｐｔ、振動体１１の位置、挿入深さＤ３、３次元グリッド等を表す図形オブジェクトを配置する。管理者端末３０は、作業者端末２０と座標系を共有しているので、管理者は、ディスプレイ３６に描画されるオブジェクトを、あたかも現実空間内に配置されているかのように視認することができる。同時に、入出力部３０１は、作業者端末２０の座標Ｐｔ、振動体１１の位置、挿入深さＤ３等を数値で表示しても良い。これらのデータの内容は刻々変化しうる。それで、管理者端末３０がこれらのデータを受信する頻度に応じ、例えば１０ｆｐｓで表示を更新する。

【0059】

入出力部３０１は、種々の既定値を設定するためのユーザ入力を受け付けても良い。例えば、距離計４０の高さＨｄ、作業者端末２０と把持位置とのオフセットＯの入力インターフェイスを提供する。

【0060】

図９は、実施の形態１にかかるコンクリート締固め管理システム１の動作を示すフローチャートである。

【0061】

Ｓ１０１：作業者端末２０が自己位置を認識
作業者端末２０の自己位置推定部２０１が、ＡＲマーカ８０を認識して座標系を設定する。ＳＬＡＭ等の公知技術により、当該座標系における自己位置Ｐｔを認識する。

【0062】

Ｓ１０２：距離計４０がフレッシュコンクリートまでの距離を計測
距離計４０が、設置位置からフレッシュコンクリートの上面までの距離Ｄ２を測定し、作業者端末２０に送信する。

【0063】

Ｓ１０３：センサユニット６０が把持位置を特定
センサユニット６０が、作業者によるホース１２の把持を検出する。把持位置（振動体１１から把持位置までの距離）Ｄ１を測定し、作業者端末に送信する。

【0064】

Ｓ１０４：作業者端末２０が振動体１１の挿入深さを計算及び出力
作業者端末２０の挿入深さ計算部２０３が、以下の手順で挿入深さＤ３を計算する。
（１）Ｓ１０２で測定された距離Ｄ２、Ｓ１０３で測定された距離Ｄ１を取得する。
（２）距離計４０の設置位置の高さＨｄ、距離Ｄ２に基づき、フレッシュコンクリート上面の高さＨｃを計算する。
（３）Ｓ１０１で測定された自己位置の座標Ｐｔ、既定のオフセット値Ｏに基づき、把持位置の座標Ｐｈを計算する。把持位置の座標Ｐｈ、距離Ｄ１に基づき、振動体１１の高さＨｂを計算する。
（４）フレッシュコンクリート上面の高さＨｃ、振動体１１の高さＨｂに基づき、振動体１１の挿入深さＤ３を計算する。

【0065】

入出力部２０５が、ＡＲマーカ８０の位置、作業者端末２０の位置Ｐｔ、振動体１１の位置、挿入深さＤ３等をディスプレイに表示する。及び／又は、管理者端末３０に送信する。

【0066】

Ｓ１０５：管理者端末３０が作業状況を出力
管理者端末３０の入出力部３０１は、作業者端末２０から受信したＡＲマーカ８０の位置、作業者端末２０の位置Ｐｔ、振動体１１の挿入深さＤ３等を、例えば現実空間に重畳する形でディスプレイに表示する。

【0067】

実施の形態１によれば、鉄筋等への作業者端末２０の干渉リスクを大幅に軽減し、作業性を向上させることができる。フレッシュコンクリートに対するバイブレータの挿入深さを精密に把握することも可能である。また、作業者端末２０が作業者の腕等に装着され、型枠内に入り込まないため、ＳＬＡＭによる自己位置の認識精度を保ちやすいというメリットもある。

【0068】

＜変形例＞
実施の形態１の変形例として、作業者端末２０を２台使用する例を開示する。２台の作業者端末２０は、アームバンド等を介して作業者の左右の腕（手首など）に１台ずつ装着される。作業者は、任意の片腕でホース１２を把持しても良いし、両腕でホース１２を把持しても良い。

【0069】

すなわち、コンクリート締固め管理システム１は、２台の作業者端末２０を含む。その他の構成要素、すなわちバイブレータ１０、管理者端末３０、距離計４０、センサユニット６０については実施の形態１と同様である。

【0070】

２台の作業者端末２０の自己位置推定部２０１は、それぞれＡＲマーカ８０等を原点とした座標系における自己位置Ｐｔを認識する。このうち、振動体１１に近い方の作業者端末２０が、後続の挿入深さ計算処理を実施する。片腕でホース１２を把持している場合、通常は把持している方の腕がより振動体１１に近くなるためである。両腕でホース１２を把持している場合は、いずれの作業者端末２０でも挿入深さ計算を実施可能ではあるが、便宜的に振動体１１に近い方の作業者端末２０がこの処理を実施することとする。典型的には、Ｐｔの高さ成分の値が小さい方の作業者端末が振動体１１に近いと推定できる。

【0071】

振動体１１に近い方の作業者端末２０の挿入深さ計算部２０３は、振動体１１がフレッシュコンクリートに挿入されている深さ（挿入深さ）Ｄ３を計算し、出力部２０５に出力する。

【0072】

Ｄ３の計算過程においては、上述の通り、作業者がホース１２を把持する位置Ｄ１（振動体１１から把持位置までの距離）が必要となる。もし作業者が両手でホース１２を把持しているとすると、作業者がホース１２を把持する位置Ｄ１（振動体１１から把持位置までの距離）も２つ取得される。その場合は、より振動体１１に近い位置で取得されたＤ１を採用する。

【0073】

振動体１１に近い方の作業者端末２０の入出力部２０５が、ＡＲマーカ８０の位置、作業者端末２０の位置Ｐｔ、振動体１１の位置、挿入深さＤ３等をディスプレイ２６に表示する。及び／又は、これらのデータを管理者端末３０に送信する。

【0074】

管理者端末３０の入出力部３０１は、振動体１１に近い方の作業者端末２０から受信したＡＲマーカ８０の位置、作業者端末２０の位置Ｐｔ、振動体１１の挿入深さＤ３等を、例えば現実空間に重畳する形でディスプレイ３６に表示する。

【0075】

実施の形態１の変形例によれば、どちらの腕に作業者端末２０を装着すべきかを運用で定める必要がないため、作業者を煩わせることなく、バイブレータの挿入深さを容易に算出することができる。

【0076】

＜実施の形態２＞
図１０は、本発明の実施の形態２にかかるコンクリート締固め管理システム１のハードウェア構成を示すブロック図である。コンクリート締固め管理システム１は、バイブレータ１０、作業者端末２０、管理者端末３０、距離計４０、センサ端末５０を含む。

【0077】

本実施の形態では、バイブレータ１０にセンサユニット６０は設けられない。代わりに、ホース１２にセンサ端末５０が装着される。また、本実施の形態では、ホース１２に距離計４０が装着される。

【0078】

距離計４０は、ホース１２の任意の位置に固定される。なお、取付位置はフレッシュコンクリート内に埋没しない高さである必要がある。距離計４０は、取付位置からフレッシュコンクリートまでの距離Ｄ２を計測し、計測結果を作業者端末２０に送信する。距離計４０は、典型的にはレーザー距離計である。

【0079】

センサ端末５０は、振動体１１の位置を算出する。センサ端末５０のハードウェア構成について説明する。センサ端末５０は、カメラ５１、処理部５４、通信部５５を有する情報処理装置である。補助センサ５３を有しても良い。典型的には、センサ端末５０はスマートフォンである。

【0080】

図１１は、実施の形態２にかかるコンクリート締固め管理システム１のハードウェア構成を示す左側面図（ａ）、正面図（ｂ）、右側面図（ｃ）、背面図（ｄ）、上面図（ｅ）、底面図（ｆ）である。センサ端末５０は、保護ケース５７内に格納されており、バンド等の治具を介してホース１２に装着されている。センサ端末５０の高さ（鉛直方向の位置）は、距離計４０の高さと略同じである。センサ端末５０は、筐体の長手方向がホース１２の長手方向（すなわち鉛直方向）と略一致するように装着される。これにより、型枠内に配筋された鉄筋等とセンサ端末５０とが衝突するリスクを抑制し、作業性を向上させることができる。

【0081】

保護ケース５７には、センサ端末５０の上部（天面側）においては上に向かって先細となる形状のバンパー部５７１が、センサ端末５０の下部（底面側）においては下に向かって先細となる形状のバンパー部５７２が備えられていることが好ましい。これにより、仮にバイブレータ１０を型枠内に下ろしていく過程、又は型枠内から引き上げていく過程において、センサ端末５０が鉄筋等に接触したとしても、保護ケース５７のバンパー部５７１、５７２の形状に沿ってセンサ端末５０が鉄筋等を回避するよう誘導されるので、作業性が向上する。

【0082】

なお、同様のバンパー部が距離計４０に設けられても良い。又は、センサ端末５０と距離計４０の両方をカバーするような共通のバンパー部が設けられても良い。

【0083】

カメラ５１は、現実世界の映像を撮影する。カメラ５１が取得する映像は、主にＳＬＡＭによる自己位置推定に利用される。なお、カメラ５１に代えて、ＬｉＤＡＲやＴｏＦセンサ等を採用しても良い。

【0084】

補助センサ５３は、慣性計測装置（ＩＭＵ）や衛星測位システム（ＧＮＳＳ）等を含む。補助センサ５３は、主にＳＬＡＭの精度向上に利用される。

【0085】

処理部５４は、ＣＰＵ５４１、メモリ５４２等を備えた情報処理装置であり、メモリ５４２に格納されたプログラムをＣＰＵ５４１が実行することにより所定の機能を実現する。

【0086】

通信部５５は、処理部５４の指令に従って作業者端末２０、管理者端末３０等と通信を行う。

【0087】

図１３は、センサ端末５０の機能構成を示すブロック図である。センサ端末５０は、自己位置推定部５０１、出力部５０５を有する。

【0088】

自己位置推定部５０１は、現実空間におけるセンサ端末５０の位置を常時計算する。典型的には、カメラ５１が取得した情報に基づいて、ＳＬＡＭ等の公知技術により、現実世界の地図を生成すると同時に自己位置を認識する。この際、補助センサ５３から取得した情報を使用しても良い。

【0089】

自己位置は、現実空間内に設置されたＡＲマーカ８０等を基準とする座標系で定義される。この場合、カメラ５１が現実空間内に置かれたＡＲマーカ８０を撮影する。ＡＲマーカ８０は、典型的には所定のパターンがプリントされた平板であり、そのパターンには原点の位置と座標軸の向きを示す情報がエンコードされている。処理部５４は、撮影画像に含まれたＡＲマーカ８０を認識及び解析し、座標系の原点と座標軸を定める。

【0090】

出力部５０５は、自己位置推定部５０１が計算したセンサ端末５０の位置を、作業者端末２０に送信する。

【0091】

図１２は、作業者端末２０の一例を示す図である。作業者端末２０は、典型的には頭部装着型の筐体にカメラ２１、処理部２４、通信部２５及びディスプレイ２６等を備える。デプスセンサ２２、補助センサ２３を備えても良い。作業者端末２０はいわゆるＨＭＤ（Ｈｅａｄ Ｍｏｕｎｔｅｄ Ｄｉｓｐｌａｙ）であり、例えばＨｏｌｏＬｅｎｓ（登録商標）等が含まれる。

【0092】

カメラ２１は、現実世界の映像を撮影する。典型的には、作業者端末２０を装着した作業者の視界に相当する範囲を、所定のフレームレートで撮影する。

【0093】

デプスセンサ２２は、現実空間に存在する物体に赤外光等を照射し、反射してくるまでの時間を計測することで物体までの距離を測定する。デプスセンサ２２は、物体上の多数の点に対して測距を行う（スキャンする）ことで３次元点群データを取得することができる。３次元点群データは、現実世界に存在する物体の形状を示す情報となる。

【0094】

補助センサ２３は、加速度又は角速度等を計測するセンサである。加速度又は角速度等は、例えば作業者端末２０の移動量、移動方向、移動速度、姿勢（傾き、すなわち視線の向き）等を算出するために使用される。

【0095】

処理部２４は、ＣＰＵ２４１、メモリ２４２等を備えた情報処理装置であり、メモリ２４２に格納されたプログラムをＣＰＵ２４１が実行することにより所定の機能を実現する。

【0096】

通信部２５は、距離計４０、センサ端末５０、管理者端末３０との通信を行う。

【0097】

ディスプレイ２６は、処理部２４が出力する情報を表示する。作業者端末２０を装着した作業者は、ディスプレイ２６を透過して、又はディスプレイ２６に映し出された現実世界を視認するのと同時に、処理部２４がディスプレイ２６に表示する情報を視認することができる。

【0098】

図１４は、作業者端末２０の機能構成を示すブロック図である。作業者端末２０は、自己位置推定部２０１、挿入深さ計算部２０３、出力部２０５を有する。

【0099】

自己位置推定部２０１は、現実空間における作業者端末２０の位置を常時計算する。典型的には、カメラ２１が取得した情報に基づいて、ＳＬＡＭ等の公知技術により、現実世界の地図を生成すると同時に自己位置を認識する。この際、デプスセンサ２２、補助センサ２３から取得した情報を使用しても良い。

【0100】

自己位置は、現実空間内に設置されたＡＲマーカ８０により定義される。この場合、カメラ２１が現実空間内に置かれたＡＲマーカ８０を撮影する。ＡＲマーカ８０は、典型的には所定のパターンがプリントされた平板であり、そのパターンには原点の位置と座標軸の向きを示す情報がエンコードされている。処理部２４は、撮影画像に含まれたＡＲマーカ８０を認識及び解析し、座標系の原点と座標軸を定める。

【0101】

本実施の形態では、作業者端末２０は、センサ端末５０と同じＡＲマーカ８０を利用して座標系を設定する。これにより、作業者端末２０とセンサ端末５０とは同じ座標系を共有することができる。

【0102】

挿入深さ計算部２０３は、振動体１１がフレッシュコンクリートに挿入されている深さ（挿入深さ）Ｄ３を計算し、出力部２０５に出力する。図１５を用いて、挿入深さＤ３の計算方法について説明する。挿入深さＤ３は、フレッシュコンクリート上面の高さＨｃと、振動体１１の高さＨｂとの差分を計算することで得られる。

【0103】

（フレッシュコンクリート上面の高さＨｃ）
フレッシュコンクリートの上面は距離計４０の下方に位置する。したがって、距離計４０の高さＨｄから、距離計４０とフレッシュコンクリートの上面との距離Ｄ２を減じることにより、Ｈｃを計算できる。挿入深さ計算部２０３は、以下の手順によりＨｄ及びＤ２を取得し、Ｈｃを計算する。

【0104】

距離計４０がＤ２を計測する。挿入深さ計算部２０３は、通信部２５を介して距離計４０からＤ２を取得する。

【0105】

距離計４０の高さＨｄは、センサ端末５０の高さと同じとみなすことができる。挿入深さ計算部２０３は、通信部２５を介して自己位置推定部５０１が計算したセンサ端末５０の高さ（センサ端末５０の座標Ｐｔの高さ成分）を取得し、Ｈｄとする。

【0106】

（振動体１１の高さＨｂ）

【0107】

振動体１１の高さＨｂは、センサ端末５０のホース１２への取付位置（振動体１１からセンサ端末５０までの距離）Ｄ４がわかれば、センサ端末５０の座標Ｐｔを起点として計算できる。センサ端末５０の取付位置Ｄ４は、典型的には既定値を使用することができる。又は、作業者等が入力する任意の値をＤ４の既定値として使用しても良い。挿入深さ計算部２０３は、センサ端末５０の高さ（センサ端末５０の座標Ｐｔの高さ成分）からＤ４を減ずることにより、振動体１１の高さＨｂを計算する。

【0108】

図１５に示すように、作業者が立っている場合（図１５の左側）と作業者がしゃがんでいる場合（図１５の右側）とでは、センサ端末５０の座標Ｐｔ、挿入深さＤ３が変化する。作業者がこのように動いた場合でも、センサ端末５０の自己位置推定部５０１は、ＡＲマーカ８０を原点とする自己位置Ｐｔをリアルタイムで更新する。そのため、挿入深さ計算部２０３も挿入深さＤ３をリアルタイムで再計算できる。

【0109】

入出力部５０５は、ＡＲマーカ８０の位置、振動体１１の位置、挿入深さＤ３等を出力する。なお振動体１１の位置は、センサ端末５０の座標Ｐｔおよびセンサ端末５０と振動体１１との距離Ｄ４に基づいて計算できる。

【0110】

作業者端末２０の入出力部２０５は、振動体１１の位置、挿入深さＤ３等をディスプレイ３６に文字又は図で表示することができる。例えば、振動体１１を表す図形オブジェクトを現実空間に重畳配置する。作業者端末２０とセンサ端末５０とは座標系を共有しているので、作業者は、ディスプレイ３６に描画されるオブジェクトを、あたかも現実空間内に配置されているかのように視認することができる。同時に、入出力部５０５は、振動体１１の位置、挿入深さＤ３を数値で表示しても良い。振動体１１の位置は刻々変化しうる。それで、挿入深さ計算部２０３がデータを生成する頻度に応じ、例えば１０ｆｐｓで位置情報を更新する。

【0111】

入出力部２０５は、種々の既定値を設定するためのユーザ入力を受け付けても良い。例えば、センサ端末５０の取付位置Ｄ４の入力インターフェイスを提供する。

【0112】

入出力部２０５は、通信部２５を介して管理者端末３０にＡＲマーカ８０の位置、振動体１１の位置、挿入深さＤ３等を送信しても良い。

【0113】

管理者端末３０は、作業者端末２０から送られるデータを受信し、作業状況を描画する。図１６は、管理者端末３０のハードウェア構成を示すブロック図である。管理者端末３０は、処理部３４、通信部３５、ディスプレイ３６を有する情報処理装置である。カメラ３１、補助センサ３３を備えても良い。典型的には、管理者端末３０はタブレットコンピュータである。

【0114】

処理部３４は、ＣＰＵ３４１、メモリ３４２等を備えた情報処理装置であり、メモリ３４２に格納されたプログラムをＣＰＵ３４１が実行することにより所定の機能を実現する。

【0115】

通信部３５は、処理部３４の指令に従って作業者端末２０等と通信を行う。

【0116】

ディスプレイ３６は、処理部３４が出力する情報を表示する。

【0117】

カメラ３１は、現実世界の映像を撮影する。カメラ３１が取得する映像は、主にＳＬＡＭによる自己位置推定に利用される。なお、カメラ３１に代えて、ＬｉＤＡＲやＴｏＦセンサ等を採用しても良い。

【0118】

補助センサ３３は、慣性計測装置（ＩＭＵ）や衛星測位システム（ＧＮＳＳ）等を含む。補助センサ３３は、主にＳＬＡＭの精度向上に利用される。

【0119】

図１７は、管理者端末３０の機能構成を示すブロック図である。管理者端末３０は、入出力部３０１を有する。自己位置推定部３０２を備えても良い。

【0120】

入出力部３０１は、作業者端末２０から受信したＡＲマーカ８０の位置、振動体１１の位置、挿入深さＤ３等をディスプレイ３６に文字又は図で表示する。例えば、ＡＲマーカ８０を原点とする３次元グリッドを生成し、グリッド内にＡＲマーカ８０、振動体１１を表す図形オブジェクトを配置する。同時に、振動体１１の位置、挿入深さＤ３を数値で表示しても良い。振動体１１の位置は刻々変化しうる。それで、作業者端末２０からデータが送信される頻度に応じ、例えば１０ｆｐｓで位置情報を更新する。

【0121】

グリッドや図形オブジェクトは、拡大（ピンチイン）、縮小（ピンチアウト）、回転を可能とすることが好ましい。

【0122】

あるいは、入出力部３０１は、ＡＲマーカ８０の位置、振動体１１の位置、挿入深さＤ３、３次元グリッド等を現実空間に重畳して表示しても良い。この場合の処理は以下のとおりである。

【0123】

自己位置推定部３０２は、現実空間における管理者端末３０の位置を常時計算する。典型的には、カメラ３１が取得した情報に基づいて、ＳＬＡＭ等の公知技術により、現実世界の地図を生成すると同時に自己位置を認識する。この際、補助センサ３３から取得した情報を使用しても良い。

【0124】

自己位置推定部３０２は、典型的には、現実空間内に設置されたＡＲマーカ８０を基準とする座標系で自己位置を表現する。この場合、カメラ３１が現実空間内に置かれたＡＲマーカ８０を撮影する。処理部３４は、撮影画像に含まれたＡＲマーカ８０を認識及び解析し、座標系の原点と座標軸を定める。

【0125】

このように、管理者端末３０が作業者端末２０と同じＡＲマーカ８０を利用して座標系を設定することより、管理者端末３０と作業者端末２０とは同じ座標系を共有することができる。

【0126】

管理者端末３０の入出力部３０１は、ＡＲマーカ８０の位置、振動体１１の位置、挿入深さＤ３、３次元グリッド等を現実空間に重畳して表示する。例えば、カメラ３１で撮影した現実空間の画像内に、ＡＲマーカ８０の位置、振動体１１の位置、挿入深さＤ３、３次元グリッド等を表す図形オブジェクトを配置する。管理者端末３０は、作業者端末２０と座標系を共有しているので、管理者は、ディスプレイ３６に描画されるオブジェクトを、あたかも現実空間内に配置されているかのように視認することができる。同時に、入出力部３０１は、作業者端末２０のＡＲマーカ８０の位置、振動体１１の位置、挿入深さＤ３等を数値で表示しても良い。これらのデータの内容は刻々変化しうる。それで、管理者端末３０がこれらのデータを受信する頻度に応じ、例えば１０ｆｐｓで表示を更新する。

【0127】

入出力部３０１は、種々の既定値を設定するためのユーザ入力を受け付けても良い。例えば、センサ端末５０の取付位置Ｄ４の入力インターフェイスを提供する。

【0128】

図１８は、実施の形態２にかかるコンクリート締固め管理システム１の動作を示すフローチャートである。

【0129】

Ｓ２０１：作業者端末２０が自己位置を認識
作業者端末２０の自己位置推定部２０１が、ＡＲマーカ８０を認識して座標系を設定する。ＳＬＡＭ等の公知技術により、当該座標系における自己位置を認識する。

【0130】

Ｓ２０２：センサ端末５０が自己位置を認識
センサ端末５０の自己位置推定部５０１が、ＡＲマーカ８０を認識して座標系を設定する。ＳＬＡＭ等の公知技術により、当該座標系における自己位置Ｐｔを認識し、作業者端末２０に送信する。

【0131】

Ｓ２０３：距離計４０がフレッシュコンクリートまでの距離を計測
距離計４０が、設置位置からフレッシュコンクリートの上面までの距離Ｄ２を測定し、作業者端末２０に送信する。

【0132】

Ｓ２０４：作業者端末２０が振動体１１の挿入深さを計算及び出力
作業者端末２０の挿入深さ計算部２０３が、以下の手順で挿入深さＤ３を計算する。
（１）Ｓ２０２で測定された位置Ｐｔ、Ｓ２０３で測定された距離Ｄ２を取得する。
（２）センサ端末５０の位置Ｐｔに基づき、距離計４０の高さＨｄを特定する。高さＨｄ、距離Ｄ２に基づき、フレッシュコンクリート上面の高さＨｃを計算する。
（３）センサ端末５０の位置Ｐｔ、センサ端末５０のホース１２への取付位置（振動体１１からセンサ端末５０までの距離）Ｄ４に基づき、振動体１１の高さＨｂを計算する。
（４）フレッシュコンクリート上面の高さＨｃ、振動体１１の高さＨｂに基づき、振動体１１の挿入深さＤ３を計算する。

【0133】

入出力部２０５が、ＡＲマーカ８０の位置、作業者端末２０の位置Ｐｔ、振動体１１の位置、挿入深さＤ３等をディスプレイに表示する。及び／又は、管理者端末３０に送信する。

【0134】

Ｓ２０５：管理者端末３０が作業状況を出力
管理者端末３０の入出力部３０１は、作業者端末２０から受信したＡＲマーカ８０の位置、作業者端末２０の位置Ｐｔ、振動体１１の挿入深さＤ３等を、例えば現実空間に重畳する形でディスプレイに表示する。

【0135】

実施の形態２によれば、鉄筋等へのセンサ端末５０の干渉リスクを抑制するとともに、干渉した場合においても容易に回避可能な保護ケースを儲けることにより、作業性を向上させることができる。フレッシュコンクリートに対するバイブレータの挿入深さを精密に把握することも可能である。

【0136】

＜実施の形態３＞
図１９は、本発明の実施の形態３にかかるコンクリート締固め管理システム１のハードウェア構成を示す図である。コンクリート締固め管理システム１は、バイブレータ１０、作業者端末２０、管理者端末３０、距離計４０、複数のセンサ端末５０、トータルステーション７０を含む。

【0137】

実施の形態２との主な相違点の１つは、センサ端末５０を複数含む点である。センサ端末５０は、ＳＬＡＭ処理が滞ることなどにより自己位置の推定に失敗し、一時的に自己位置を見失うことがある。これをロストという。ロストはセンサ端末５０の位置推定精度を低下させる大きな要因である。そこで、本実施の形態では、ロストによる位置推定精度低下を抑制すべく、ロストが発生した場合に他のセンサ端末５０から自己位置を教えてもらう仕組みを導入する。

【0138】

実施の形態２との他の相違点は、トータルステーション７０を含む点である。トータルステーション７０が、複数のセンサ端末５０のうち１つを追尾して正確な位置を把握することにより、システム全体の自己位置推定精度を維持及び向上させる。

【0139】

図２０は、実施の形態３にかかるコンクリート締固め管理システム１のハードウェア構成を示す左側面図（ａ）、正面図（ｂ）、右側面図（ｃ）、背面図（ｄ）、上面図（ｅ）、底面図（ｆ）である。ホース１２に対し、複数のセンサ端末５０が略同じ高さに取り付けられる。そのうち１つのセンサ端末５０の保護ケース５７にはバンパー部５７１、５７２が設けられている。このように、少なくとも１つのセンサ端末５０の保護ケース５７にはバンパー部５７１、５７２を設けることにより、複数のセンサ端末５０や距離計４０が鉄筋等を回避するよう誘導することができる。

【0140】

なお、バンパー部５７１、５７２が他のセンサ端末５０の保護ケース５７に設けられても良い。又は、複数のセンサ端末５０をカバーするバンパー部や、複数のセンサ端末５０と距離センサ４０とをカバーするバンパー部が設けられても良い。

【0141】

図２１は、センサ端末５０の機能構成を示すブロック図である。センサ端末５０は、自己位置推定部５０１、出力部５０５に加え、空間データ統合部５０７、自己位置共有部５０９、自己位置補正部５１１を有する。自己位置推定部５０１、出力部５０５の機能については実施の形態２と同様であるため説明を省略する。

【0142】

空間データ統合部５０７は、他のセンサ端末５０と通信を行って、複数のセンサ端末５０の空間データを統合する。一例として、現実空間内にセンサ端末５０ａ及びセンサ端末５０ｂが存在する場合を想定する。親機として振る舞うセンサ端末５０ａは、自己（センサ端末５０）が認識した空間データＳａを、子機として振る舞うセンサ端末５０ｂに送信する。子機であるセンサ端末５０ｂは、センサ端末５０ａが認識した空間データＳａと、自己（センサ端末５０ｂ）が認識した空間データＳｂとのパターンマッチングを行い、両者の空間データを統合した統合空間データＳｉを生成する。空間データの統合処理の具体的なプロセスについては、例えば特許６７３３９２７号に開示されているため説明を省略する。

【0143】

子機であるセンサ端末５０ｂの空間データ統合部５０７は、親機であるセンサ端末５０ａの空間データ統合部５０７に、生成した統合空間データＳｉを送信する。これにより、センサ端末５０ａとセンサ端末５０ｂとの間で統合空間データＳｉが共有される。以降、センサ端末５０ａとセンサ端末５０ｂとは統合空間データＳｉを用いて自己の位置を認識する。すなわち同じ座標系で自己位置を保持する。

【0144】

なお、ここでは子機が１台である例を示したが、本発明はこれに限定されず、子機は複数台であっても良い。この場合、子機それぞれにおいて上述の一連の処理が実行される。

【0145】

自己位置共有部５０９は、現実空間内に存在する他のセンサ端末５０に対し、所定の間隔で自己位置を送信する。例えば、現実空間内にセンサ端末５０ａ及びセンサ端末５０ｂが存在する場合、センサ端末５０ａは、自己位置Ｐａをセンサ端末５０ｂに対し送信し、センサ端末５０ｂはＰａを一定期間保持する。同様に、センサ端末５０ｂは、自己位置Ｐｂをセンサ端末５０ａに対し送信し、センサ端末５０ａはＰｂを一定期間保持する。ここで、自己位置Ｐａ及びＰｂは、空間データ統合部５０７による空間データ統合処理の結果、同じ座標系で表現されたものとなっている。そのため、センサ端末５０ａ及びセンサ端末５０ｂは、互いの存在位置を示す座標を共有することができる。

【0146】

自己位置共有部５０９は、自機でロストが発生したことを検知すると、現実空間内に存在する他のセンサ端末５０に対しロスト信号を送信する。ロスト信号を受信した当該他のセンサ端末５０の自己位置共有部５０９は、ロストを起こしたセンサ端末５０に対し、当該機の存在位置を通知する。

【0147】

例えば、現実空間内にセンサ端末５０ａ及びセンサ端末５０ｂが存在し、センサ端末５０ａにおいてロストが発生した場合を想定する。センサ端末５０ａの自己位置共有部５０９は、センサ端末５０ｂの自己位置共有部５０９に対しロスト信号を送信する。センサ端末５０ｂの自己位置共有部５０９は、センサ端末５０ａから事前に共有されていた自己位置Ｐａのうち最新のものを、センサ端末５０ａの自己位置共有部５０９に対し送信する。センサ端末５０ａの自己位置共有部５０９は、受信したＰａを自己位置とみなす。これにより、センサ端末５０ａは、例えば挿入深さの計算等の処理を、ロストが発生したとしても中断することなく実行し続けることが可能となる。

【0148】

自己位置補正部５１１は、トータルステーション７０から得られる位置情報に基づいて自己位置を補正する。以下にその手順を示す。トータルステーション７０は、複数のセンサ端末５０のうち１つの位置を随時測定し、測定値をそのセンサ端末５０の自己位置補正部５１１に送信する。自己位置補正部５１１は、自己位置推定部５０１がＳＬＡＭにより算出した自己位置を、トータルステーション７０による測定値で単に上書きしてしまっても良い。一般に、ＳＬＡＭによる推定値よりもトータルステーションによる測定値の方が精度が高いためである。又は、ＳＬＡＭにより算出された自己位置を、トータルステーション７０による測定値を利用して補正しても良い。例えば、ＳＬＡＭにより算出された自己位置推定値と、トータルステーション７０から受信した測定値と、の誤差が所定のしきい値を超えた場合に、当該誤差を打ち消す補正を施すことができる。あるいは、ロストが発生した場合に、トータルステーション７０による測定値を利用して自己位置を特定することとしても良い。

【0149】

なお、トータルステーション７０の座標系は、センサ端末５０の座標系と一致するよう予めキャリブレーションがなされているものとする。

【0150】

作業者端末２０、管理者端末３０の機能については実施の形態２と同様であるため説明を省略する。

【0151】

図２２は、実施の形態３にかかるコンクリート締固め管理システム１の動作を示すフローチャートである。

【0152】

Ｓ３０１：作業者端末２０が自己位置を認識
作業者端末２０の自己位置推定部２０１が、ＡＲマーカ８０を認識して座標系を設定する。ＳＬＡＭ等の公知技術により、当該座標系における自己位置を認識する。

【0153】

Ｓ３０２：複数のセンサ端末５０が自己位置を認識
複数のセンサ端末５０の自己位置推定部５０１が、ＡＲマーカ８０を認識して座標系を設定する。ＳＬＡＭ等の公知技術により、当該座標系における自己位置を認識する。

【0154】

Ｓ３０２１：複数のセンサ端末５０が空間データを統合及び自己位置を共有
各センサ端末５０は、各センサ端末５０の空間データを統合した統合空間データを共有する。また、自己位置を他のセンサ端末５０との間で共有する。親機となるセンサ端末５０は、当該統合空間における自己位置Ｐｔを作業者端末２０に送信する。

【0155】

Ｓ３０２２：トータルステーション７０による自己位置の補正
各センサ端末５０は、トータルステーション７０から得られる位置情報に基づいて自己位置を補正する。この処理は、このタイミングに限らず随時繰り返し実行されうる。

【0156】

Ｓ３０２３：他のセンサ端末５０による自己位置の回復
センサ端末５０においてロストが発生した場合、他のセンサ端末５０からの情報共有により自己位置を回復する。

【0157】

Ｓ３０２４：トータルステーション７０による自己位置の回復
センサ端末５０においてロストが発生した場合、トータルステーション７０から得られる位置情報により自己位置を回復する。

【0158】

Ｓ３０３：距離計４０がフレッシュコンクリートまでの距離を計測
距離計４０が、設置位置からフレッシュコンクリートの上面までの距離Ｄ２を測定し、作業者端末２０に送信する。

【0159】

Ｓ３０４：作業者端末２０が振動体１１の挿入深さを計算及び出力
作業者端末２０の挿入深さ計算部２０３が、以下の手順で挿入深さＤ３を計算する。
（１）Ｓ３０２１で測定された位置Ｐｔ、Ｓ３０３で測定された距離Ｄ２を取得する。
（２）親機となるセンサ端末５０の位置Ｐｔに基づき、距離計４０の高さＨｄを特定する。親機となるセンサ端末と距離計４０とが同じ高さに設置されていれば、Ｐｔの高さ＝Ｈｄとみなせる。高さＨｄ、距離Ｄ２に基づき、フレッシュコンクリート上面の高さＨｃを計算する。
（３）センサ端末５０の位置Ｐｔ、センサ端末５０のホース１２への取付位置（振動体１１からセンサ端末５０までの距離）Ｄ４に基づき、振動体１１の高さＨｂを計算する。
（４）フレッシュコンクリート上面の高さＨｃ、振動体１１の高さＨｂに基づき、振動体１１の挿入深さＤ３を計算する。

【0160】

入出力部２０５が、ＡＲマーカ８０の位置、作業者端末２０の位置Ｐｔ、振動体１１の位置、挿入深さＤ３等をディスプレイに表示する。及び／又は、管理者端末３０に送信する。

【0161】

Ｓ３０５：管理者端末３０が作業状況を出力
管理者端末３０の入出力部３０１は、作業者端末２０から受信したＡＲマーカ８０の位置、作業者端末２０の位置Ｐｔ、振動体１１の挿入深さＤ３等を、例えば現実空間に重畳する形でディスプレイに表示する。

【0162】

本実施の形態によれば、複数のセンサ端末５０が互いの位置情報を共有し合うことにより、又はトータルステーション７０を導入することにより、ロストが発生した場合であっても迅速に自己の位置情報を復元することができる。

【0163】

本発明は、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、構成要素を追加し、変更し、又は削除することができる。また、上述の複数の実施の形態を組み合わせることも可能である。例えば、実施の形態１と実施の形態２を組み合わせることができる。実施の形態１と実施の形態３を組み合わせても良い。

【0164】

本発明を構成する各処理手段は、ハードウェアにより構成されるものであってもよく、任意の処理をＣＰＵにコンピュータプログラムを実行させることにより実現するものであってもよい。また、コンピュータプログラムは、様々なタイプの一時的又は非一時的なコンピュータ可読媒体を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。一時的なコンピュータ可読媒体は、例えば有線又は無線によりコンピュータに供給される電磁的な信号を含む。

【符号の説明】

【0165】

１ コンクリート締固め管理システム
１０ バイブレータ
１１ 振動体
１２ ホース
２０ 作業者端末
２１ カメラ
２２ デプスセンサ
２３ 補助センサ
２４ 処理部
２４１ ＣＰＵ
２４２ メモリ
２５ 通信部
２６ ディスプレイ
２０１ 自己位置推定部
２０３ 挿入深さ計算部
２０５ 入出力部
３０ 管理者端末
３１ カメラ
３３ 補助センサ
３４ 処理部
３４１ ＣＰＵ
３４２ メモリ
３５ 通信部
３６ ディスプレイ
３０１ 入出力部
３０２ 自己位置推定部
４０ 距離計
５０ センサ端末
５１ カメラ
５３ 補助センサ
５４ 処理部
５４１ ＣＰＵ
５４２ メモリ
５５ 通信部
５６ ディスプレイ
５７ 保護ケース
５０１ 自己位置推定部
５０５ 出力部
５０７ 空間データ統合部
５０９ 自己位置共有部
５１１ 自己位置補正部
６０ センサユニット
６１ センサ
６２ センサ制御装置
７０ トータルステーション
８０ ＡＲマーカ

【要約】

【課題】バイブレータを使用した締固め工程を支援するためのコンクリート締固め管理システム、コンクリート締固め管理方法及びプログラムを提供する。
【解決手段】コンクリート締固め管理システムは、フレッシュコンクリート内に挿入される振動体を備えたバイブレータと、作業者が装着する作業者端末と、前記フレッシュコンクリートの上面の高さを測定する距離計と、を含む。バイブレータは、前記振動体に接続されたホースと、前記作業者による前記ホースの把持位置を検出するセンサユニットと、を含み、前記作業者端末は、自己位置を推定する自己位置推定部と、前記自己位置と、前記ホースの把持位置と、前記フレッシュコンクリートの上面の高さと、に基づいて前記振動体の挿入深さを計算する挿入深さ計算部と、を有する。
【選択図】図１

【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】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】