特許 7636143 施工部材測定方法およびそのための測定システム

(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】2025-02-17

(45)【発行日】2025-02-26

(54)【発明の名称】施工部材測定方法およびそのための測定システム

(51)【国際特許分類】

   G01C 15/00 20060101AFI20250218BHJP

   G01B 11/08 20060101ALI20250218BHJP

   G01B 11/14 20060101ALI20250218BHJP

【ＦＩ】

G01C15/00 103E

G01B11/08 Z

G01B11/14 Z

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2020126978

(22)【出願日】2020-07-28

(65)【公開番号】P2022024410

(43)【公開日】2022-02-09

【審査請求日】2023-05-10

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000220343

【氏名又は名称】株式会社トプコン

(74)【代理人】

【識別番号】110004060

【氏名又は名称】弁理士法人あお葉国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】西田 信幸

【審査官】國田 正久

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０２０／０２３３０８３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－００９５４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１７３３４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０１４６９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０７６６２４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｃ １５／００

Ｇ０１Ｂ １１／００ － １１／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

測定点までの距離および角度をノンプリズム測定する測距部を有し、測距光が前記測定点を往復する時間を計測することでノンプリズム測距を行い、かつ前記測距光の出射方向を基準光軸に対して偏向する偏向部を備えるスキャナ装置によって、
測定対象に対し三次元空間上に指定された２以上の指定点の三次元座標を直線で結んだ三次元測定ラインに沿って、前記指定点の二点を結ぶ直線上のみを、一方の指定点から他方の指定点に向けて連続してノンプリズム測定するラインスキャンを行い、
前記三次元測定ライン付近で測定された測定点の三次元座標から、前記測定対象の部材間隔および／または部材太さの測定結果を算出し、表示部に表示することを特徴とする測定システム。

【請求項2】

前記測定システムは、三次元空間上で前記三次元測定ラインから所定距離範囲内の測定点のみを抽出し、これらを前記三次元測定ライン付近で測定された測定点として前記測定結果を算出することを特徴とする請求項１に記載の測定システム。

【請求項3】

前記測定システムは、前記三次元測定ラインの測定を繰り返し継続し、前記測定結果を常に更新して表示することを特徴とする請求項１に記載の測定システム。

【請求項4】

前記測定システムは、前記三次元測定ラインを複数設定し、各前記三次元測定ラインを順に測定することを特徴とする請求項１に記載の測定システム。

【請求項5】

前記測定システムは、前記指定点を３点以上指定し、前記指定点らからなる三次元空間上の断面を測定エリアとして算出し、該測定エリア内を前記ノンプリズム測定で、一筆書きにラインスキャンすることを特徴とする請求項１に記載の測定システム。

【請求項6】

前記測定システムは、三次元任意直線方向に沿って既知の距離延長すると前記指定点となる仮指定点を測定し、前記仮指定点の座標を前記延長直線方向の方向余弦と前記既知の距離で補正した座標を前記指定点の前記三次元座標とすることを特徴とする請求項１に記載の測定システム。

【請求項7】

前記測定システムは、前記指定点から高さ方向だけ異なる仮指定点を測定し、前記仮指定点の全てまたは少なくとも一つの高さを前記指定点に合わせて変更した座標を前記指定点の前記三次元座標とすることを特徴とする請求項１に記載の測定システム。

【請求項8】

前記測定システムは、前記スキャナ装置の測定間隔を、前記三次元測定ライン上の実空間で等間隔になるように設定することを特徴とする請求項１に記載の測定システム。

【請求項9】

前記測定システムは、前記測定結果が設計値に対し異常であるときは、アラームを表示することを特徴とする請求項１に記載の測定システム。

【請求項10】

前記指定点は、前記指定点に対しオフセット観測が可能なターゲットにより指定されることを特徴とする請求項１に記載の測定システム。

【請求項11】

測定点までの距離および角度をノンプリズム測定する測距部を有し、測距光が前記測定点を往復する時間を計測することでノンプリズム測距を行い、かつ前記測距光の出射方向を基準光軸に対して偏向する偏向部を備えるスキャナ装置を用いて、
測定対象に対し三次元空間上に２以上の指定点を指定するステップと、
前記指定点のそれぞれの三次元座標を測定するステップと、
前記指定点の前記三次元座標を直線で結んだ三次元測定ラインを算出し、前記三次元測定ラインに沿って、前記指定点の二点を結ぶ直線上のみを、一方の指定点から他方の指定点に向けて連続して複数の測定点をノンプリズム測定するラインスキャンを行うステップと、
前記三次元測定ライン付近の前記測定点のみを抽出するステップと、
抽出された前記測定点の三次元座標から、前記測定対象の部材間隔および／または部材太さの測定結果を算出するステップと、
前記測定結果を表示部に表示するステップと、
を有することを特徴とする測定方法。

【請求項12】

請求項１１に記載の測定方法を、コンピュータプログラムで記載し、それを実行可能にしたことを特徴とする測定プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、建設工事現場の施工部材について、部材間隔や部材太さを測定する方法およびそのための測定システムに関する。

【背景技術】

【0002】

建設工事において、構造体の性能確保のために、施工部材の施工管理は極めて重要である。例えば構造体の鉄筋の施工管理であれば、鉄筋間隔や鉄筋太さが設計通りとなっているか等を確認する。

【0003】

特許文献１では、パルスレーザを鉛直方向および水平方向にドーム走査する三次元レーザスキャナを用いて、少しずつスキャナの計測位置をずらし、構造体について取得した多数の点群データを解析することで鉄筋間隔や鉄筋太さを計算することが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１０－２６１７７２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１では、パルスレーザが捉えた鉄筋以外の要素も点群データとして取得されるため、鉄筋以外の要素のデータを削除する後処理が必要となり、施工管理の対象となる鉄筋の測定結果を現場ですぐに確認できないという課題があった。また、計測位置をずらす際のスキャナ設置に手間がかかることや、スキャン時間が長いという問題もあった。

【0006】

本発明は、上記課題を解決するものであって、施工管理の対象となる部材だけをスキャンすることを可能にし、設置と測定時間の問題を解消するとともに、現場で即時に測定結果が得られる測定方法およびそのための測定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】

【0007】

上記課題を解決するために、本発明のある態様の測定システムは、測定点までの距離および角度をノンプリズム測定する測距部を有する測定装置によって、測定対象に対し三次元空間上に指定された２以上の指定点の三次元座標を直線で結んだ三次元測定ラインに沿ってノンプリズム測定し、前記三次元測定ライン付近で測定された測定点の三次元座標から、前記測定対象の部材間隔および／または部材太さの測定結果を算出し、表示部に表示することを特徴とする。

【0008】

上記態様において、前記測定システムは、三次元空間上で前記三次元測定ラインから所定距離範囲内の測定点のみを抽出し、これらを前記三次元測定ライン付近で測定された測定点として前記測定結果を算出するのも好ましい。

【0009】

上記態様において、前記測定システムは、前記測定ラインの測定を繰り返し継続し、前記測定結果を常に更新して表示するのも好ましい。

【0010】

上記態様において、前記測定ラインを複数設定し、各測定ラインを順に測定するのも好ましい。

【0011】

上記態様において、前記測定システムは、前記指定点を３点以上指定し、前記指定点らからなる三次元空間上の断面を測定エリアとして算出し、該測定エリアをノンプリズム測距するのも好ましい。

【0012】

上記態様において、前記測定システムは、三次元任意直線方向に沿って既知の距離延長すると前記指定点となる仮指定点を測定し、前記仮指定点の座標を前記延長直線方向の方向余弦と前記既知の距離で補正した座標を前記指定点の前記三次元座標とするのも好ましい。

【0013】

上記態様において、前記指定点から高さ方向だけ異なる仮指定点を測定し、前記仮指定点の全てまたは少なくとも一つの高さを前記指定点に合わせて変更した座標を前記指定点の前記三次元座標とするのも好ましい。

【0014】

上記態様において、前記測定装置の測定間隔を、前記測定ライン上の実空間で等間隔になるように設定するのも好ましい。

【0015】

上記態様において、前記測定結果が設計値に対し異常であるときは、アラームを表示するのも好ましい。

【0016】

上記態様において、前記測定装置は、測距光が前記測定点を往復する時間を計測することでノンプリズム測距を行い、かつ前記測距光の出射方向を基準光軸に対して偏向する偏向部を備えるスキャナ装置であるのも好ましい。

【0017】

上記態様において、前記測定点から反射した反射測距光と参照光の位相差からノンプリズム測距が行える測量機であるのも好ましい。

【0018】

上記態様において、前記指定点は、前記指定点に対しオフセット観測が可能なターゲットにより指定されるのも好ましい。

【0019】

また、上記課題を解決するために、本発明のある態様の測定方法は、測定対象に対し三次元空間上に２以上の指定点を指定するステップと、前記指定点のそれぞれの三次元座標を測定するステップと、前記指定点の前記三次元座標を直線で結んだ三次元測定ラインを算出し、前記三次元測定ラインに沿って複数の測定点をノンプリズム測定するステップと、前記三次元測定ライン付近の前記測定点のみを抽出するステップと、抽出された前記測定点の三次元座標から、前記測定対象の部材間隔および／または部材太さの測定結果を算出するステップと、前記測定結果を表示部に表示するステップと、を有することを特徴とする。

【0020】

上記態様の測定方法を、コンピュータプログラムで記載し、それを実行可能にした測定プログラムも好ましい。

【発明の効果】

【0021】

本発明の施工部材測定方法および測定システムによれば、施工管理の対象となる部材だけをスキャンし、現場で即時に測定結果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の実施形態に係る現場での使用イメージ図である。

【図2】第１の実施形態に係る測定システムの構成図である。

【図3】第１の実施形態に係る測定装置の構成ブロック図である。

【図4】第１の実施形態に係る測距部の構成ブロック図である。

【図5】第１の実施形態に係る測定装置によるスキャンのイメージ図である。

【図6】第１の実施形態に係る測定装置によるターゲットサーチのイメージ図である。

【図7】第１の実施形態に係る施工部材測定方法を示すフロー図である。

【図8A】同測定方法の作業前半のイメージ図である。

【図8B】同測定方法の作業後半のイメージ図である。

【図9】第２の実施形態に係る測定システムの構成図である。

【図10】第２の実施形態に係る測定装置の構成ブロック図である。

【図11】実施形態に係る変形例（１）によるスキャンのイメージ図である。

【図12】変形例（１）による測定結果の表示例である。

【図13】実施形態に係る変形例（２）によるスキャンのイメージ図である。

【図14】変形例（２）による測定結果の表示例である。

【図15】実施形態に係る変形例（３）によるスキャンのイメージ図である。

【図16】実施の形態に係る変形例（４）に係る測定システムの現場でのある使用イメージ図である。

【図17】実施形態に係る変形例（５）に係る測定システムの構成ブロック図である。

【図18】実施形態に係る変形例（５）の測定システムの現場でのある使用イメージ図である。

【図19】変形例（５）の測定システムの現場での別の使用イメージ図である。

【図20】実施形態に係る変形例（６）の測定システムの現場での使用イメージ図である。

【図21】変形例（６）によるスキャンのイメージ図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

次に、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。

【0024】

図１は、以下に説明する複数の実施形態や変形例において共通する、測定システム１の現場での使用イメージ図である。図１に示すように、測定システム１は、建設現場において、測定装置２を用いて、施工管理の対象となる施工部材（測定対象）の三次元空間上の「２点」の間を直線で結ぶような計測を行う。上記の三次元空間上の２点を指定点Ｔ１，Ｔ２と称し、上記の三次元空間上の直線を三次元測定ラインＭＬと称する。測定システム１は、指定点Ｔ１、Ｔ２を結ぶ三次元測定ラインＭＬ付近の測定点のデータから測定対象の部材間隔や部材太さを算出し、即時に測定結果を数値で表示する。

【0025】

（第１の実施形態の測定システム）
図２は第１の実施形態に係る測定システム１の構成図である。測定システム１は、スキャナ装置２と、ターゲット３を備える。スキャナ装置２が本形態における「測定装置」である。先にスキャナ装置２について説明し、ターゲット３については後述する。

【0026】

（スキャナ装置）
図２に示すように、スキャナ装置２は、フレネルスキャナ２１と、表示部２２を備える。フレネルスキャナ２１は、後述するように、測距光２７０を基準光軸から偏向させて出射することができる。フレネルスキャナ２１が本形態における「測距部」である。

【0027】

スキャナ装置２は、少なくとも上記構成要素を備えていれば、装置形態は問わない。図２では、一例として、スキャナ装置２は三脚によって設置されているが、設置は任意であり、作業員に手持ちされるハンディタイプの装置形態であっても、自律飛行可能なＵＡＶ（Unmanned Air Vehicle）タイプの装置形態であっても良い。本形態では、スキャナ装置２は回転台５を備え、回転台５に配置された２つのエンコーダにより、スキャナ装置２の水平方向回転角および垂直方向回転角が把握されるよう構成されている。

【0028】

図３は第１の実施形態に係るスキャナ装置２（測定装置）の構成ブロック図である。スキャナ装置２は、上記フレネルスキャナ２１と、上記表示部２２と、演算処理部２３と、任意の要素として、カメラ２４と通信部２５を備えている。

【0029】

図４はスキャナ装置２におけるフレネルスキャナ２１（測距部）の構成ブロック図である。フレネルスキャナ２１は、パルスレーザ（測距光２７０）を基準光軸Оから任意の方向に偏向して出射し、測定点を計測するものである。

【0030】

フレネルスキャナ２１は、出射部２１０、受光部２２０、測距演算部２３０、出射方向検出部２４０、モータドライバ２５０、および偏向部２６０を有する。

【0031】

出射部２１０は、出射光軸２１ａを有し、出射光軸２１ａ上に例えばレーザダイオード（ＬＤ）の発光素子２１ｂと、投光レンズ２１ｃを有する。受光部２２０は、受光光軸２２ａを有し、受光光軸２２ａ上に結像レンズ２２ｃと例えばフォトダイオード（ＰＤ）等の受光素子２２ｂを有する。出射光軸２１ａは、出射光軸２１ａ上に設けられた第１反射ミラー２１ｄと受光光軸２２ａ上に設けられた第２反射ミラー２２ｄとによって偏向され、受光光軸２２ａと合致する。出射部２１０は、発光素子２１ｂから発せられたパルスレーザを測距光２７０として出射する。受光部２２０は、測定点からの反射測距光２８０を受光し、受光信号にして測距演算部２３０へ出力する。測距演算部２３０は、上記受光信号に基づき、パルスレーザが測定点を往復した時間を計測することで、測定点までの距離を演算する。

【0032】

偏向された出射光軸２１ａおよび受光光軸２２ａ上には、偏向部２６０が配置されている。偏向部２６０では、中心を透過する真直な光軸が基準光軸Ｏとなっており、基準光軸Ｏは、偏向部２６０によって偏向されなかった時の出射光軸２１ａおよび受光光軸２２ａと合致する。偏向部２６０は、一対の光学プリズム２６ａ，２６ｂを有する。光学プリズム２６ａ，２６ｂはそれぞれ、複数のリズレープリズム（円形ウェッジプリズム）が連なって形成されている。複数のリズレープリズムは受光光軸２２ａと直交する方向に連なっており、中央位置に配置されたリズレープリズムは測距光２７０を偏向し、その他の位置に配置されたリズレープリズムは反射測距光２８０を偏向する。

【0033】

光学プリズム２６ａはモータ２６ｃにより、光学プリズム２６ｂはモータ２６ｄにより、受光光軸２２ａを中心にしてそれぞれ独立に回転可能である。光学プリズム２６ａ，２６ｂは、角度を独立して制御されることで、測距光２７０を基準光軸Оから任意の特定方向に偏向し、反射測距光２８０を受光光軸２２ａと平行に偏向する。

【0034】

出射方向検出部２４０は、モータ２６ｃ，２６ｄを駆動するモータドライバ２５０に入力する駆動パルスをカウントすることで、または、エンコーダを使用して、光学プリズム２６ａ，２６ｂの回転位置を演算し、光学プリズム２６ａ，２６ｂの屈折率と回転位置に基づき、測距光２７０の出射方向を演算する。

【0035】

図５は、スキャナ装置２（測定装置）によるスキャン（ノンプリズム測距）のイメージ図である。スキャナ装置２では、各光学プリズム２６ａ，２６ｂの角度を制御することで、測距光２７０を任意の直線上に走査することができる。

【0036】

演算処理部２３は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等を集積回路に実装したマイクロコントローラである。演算処理部２３は、出射方向検出部２４０から得た測距光２７０の出射方向から、各測定点について基準光軸Ｏに対する水平角および鉛直角を演算し、該水平角鉛直角を測距演算部２３０の測距のデータに関連付けることで、各測定点の三次元座標を計測する。そして、本形態ではさらに、演算処理部２３は、指定点座標取得部２３１と、測定ラインスキャン部２３２と、スキャン間隔設定部２３３と、測定ライン点群抽出部２３４と、測定結果出力部２３５と、を有する。これらにより、演算処理部２３は、指定点Ｔ１、Ｔ２を結ぶ三次元測定ラインＭＬ付近の点群データから測定対象の部材間隔と部材太さを算出し、即時に測定結果を数値として出力する。詳細は後述する。

【0037】

表示部２２は、例えばタッチパネル操作が可能な液晶画面であり、測定の設定、指示、および測定結果の確認が行える。

【0038】

通信部２５は、任意の要素であるが、演算処理部２３が出力した測定結果を、外部端末にデータ転送する。この通信は、現場に応じて、例えばインターネット通信，無線ＬＡＮ，ブルートゥース（登録商標）通信、有線通信等を用いることができる。

【0039】

カメラ２４は、任意の要素であるが、演算処理部２３が出力した測定結果を、現場の画像に重畳して出力する時に用いられる。カメラ２４は、一例として、図４に示すようにフレネルスキャナ２１に組み込まれる。カメラ２４は、撮像素子２４ｂと撮像制御部２４ｃを備える。撮像素子２４ｂはＣＣＤまたはＣＭＯＳセンサであり、各画素は撮像光軸２４ａを原点とした座標系で位置が特定される。撮像制御部２４ｃは、カメラ２４の画像取得のタイミングをフレネルスキャナ２１のスキャンタイミングと同期する。演算処理部２３は、カメラ２４が取得した画像データに測定結果を重ね合わせる画像処理等を行う。演算処理部２３が生成した画像は、表示部２２に表示される。

【0040】

（ターゲット）
次に、ターゲット３について説明する。但し、ターゲット３は、指定点Ｔ１、Ｔ２の三次元座標の計測を容易とし、またその測定精度を上げるために用いられるものであって、本形態において必須の構成とはしない。図２に示すように、本形態におけるターゲット３は、支持用の円柱状のポール３１と、基準点３６を備える円盤状の基準反射部３２と、ポール３１の倒れを測定するための補助反射部３３とを有するオフセット観測用ターゲットを用いるのが好適である。但し、上記形態に限るものではなく、指定点Ｔ１、Ｔ２をオフセット観測（指定点から既知の長さおよび方向にオフセットされた基準点を測定することで指定点の座標を求める観測）が可能なターゲットであれば使用可能である。

【0041】

基準反射部３２はポール３１の途中に設けられ、全周に反射シートが巻設されている。ポール３１の軸方向にも断続的に反射シートが巻設されており、該反射シートが巻設された部分が補助反射部３３を構成する。ポール３１の下端部３５は、指定点Ｔ１，Ｔ２を指示できる様に尖端となっている。ポール３１の直径は基準反射部３２を境に変わるように構成されており、ターゲット３の上下は補助反射部３３のサイズで判別がつくようになっている。

【0042】

基準反射部３２と補助反射部３３は、スキャナ装置２からの測距光２７０を反射する。基準反射部２５の軸方向中心は基準点３６となっており、基準点３６はポール３１の下端部３５からのオフセット距離Ｌが既知となっている。

【0043】

図６は、スキャナ装置２によるターゲット３のサーチのイメージ図である。スキャナ装置２は、偏向部２６０の光学プリズム２６ａ，２６ｂの回転比率を１：２とすることで、スキャン往路とスキャン復路がスキャンパターンの中心（交点３７）で交差する「８」の字形状（２次元閉ループ）のスキャンパターン３８を形成することができる。スキャンパターンの交点３７がターゲット３の基準点３６近傍になると、スキャンパターン３８はスキャンの往路および復路で基準反射部３２のエッジを通過する。このエッジのターゲット点Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６の測定によって、スキャナ装置２は、スキャンパターンの交点３７を基準点３６に合わせることができる。また、スキャナ装置２は、補助反射部３３にあるターゲット点Ｑ１，Ｑ２の測定によって、ターゲット３の前後左右の倒れが測定できる。スキャンパターンの交点３７がターゲット３の基準反射部３２上にあると判断されると、スキャナ装置２は、基準点３６を測定し、ターゲット３の倒れとオフセット距離Ｌを考慮することで、オフセット観測により指定点Ｔ１，Ｔ２の三次元座標を計測する。

【0044】

（測定方法）
以上の測定システム１を使用した施工部材測定方法を説明する。図７は第１の実施形態に係る施工部材測定方法を示すフロー図、図８Ａおよび図８Ｂは同測定方法の作業イメージ図である。

【0045】

測定を開始すると、ステップＳ１０１に移行して、第１の測定者は、施工管理の対象となる部材（構造物を構成する施工部材であり、一つの施工部材であっても複数の施工部材群であってもよい。以下、測定対象と称する）の三次元空間上の「２点」、指定点Ｔ１、Ｔ２に、ターゲット３の下端部３５を当てる。

【0046】

次にステップＳ１０２に移行して、第２の測定者は、スキャナ装置２の測定を開始する。スキャナ装置２の指定点座標取得部２３１は、ターゲット３の基準点３６を検出し、指定点Ｔ１の三次元座標を計測する（図８Ａ参照）。なお、スキャナ装置２がカメラ２４を備えていれば、カメラ画像に写っているターゲット３がタップされることで、指定点の検出時間が短縮されるよう構成するのも好ましい。

【0047】

続いてステップＳ１０３に移行して、スキャナ装置２の指定点座標取得部２３１は、指定点Ｔ２の三次元座標を計測する（図８Ａ参照）。

【0048】

次に、ステップＳ１０４に移行して、スキャナ装置２の測定ラインスキャン部２３２は、三次元空間上で指定点Ｔ１、Ｔ２を結ぶ三次元測定ラインＭＬを算出し、指定点Ｔ２からＴ１に向けて（または指定点Ｔ１からＴ２に向けて）、偏向部２６０を制御しながら測距光２７０を出射し、三次元測定ラインＭＬをラインスキャンする（図８Ａ参照）。この時、スキャン間隔設定部２３３は、スキャンが測定対象となる部材を捉えられるように、施工部材の太さよりもスキャン間隔が狭くなるように設定するのが好ましい。例えば測定対象の鉄筋の直径が設計値で２ｃｍである場合、測定者が設計値を入力すると、スキャン間隔設定部２３３はスキャン間隔が例えば設計値の５０％以下となるように設定する。スキャン間隔は、部材に測定点が少なくとも１点当たる間隔であれば良く、スキャン速度と測距光２７０のパルス発光周期との関係を制御することで所望の値に設定できる。

【0049】

次に、ステップＳ１０５に移行して、スキャナ装置２の測定ライン点群抽出部２３４は、ステップＳ１０４で得られた点群から、三次元測定ラインＭＬから三次元空間的で所定距離範囲内の点群のみを抽出する解析を行う。例えば図８Ｂに示すように、現場を上から俯瞰した時に、測定点ｐが図のように取得された場合、スキャナ装置２の座標系（スキャナ座標系）で三次元測定ラインＭＬからＸＹＺの各方向に所定距離範囲内（所定距離範囲内となる三次元空間を所定範囲空間ｑとして示す。所定距離の値は任意に設定可能である）の点群は鉄筋のものであると推定して残し、その他の点群（所定範囲空間ｑ外の点群）は鉄筋より手前または奥にある別の要素のものであるとして削除する。

【0050】

次に、ステップＳ１０６に移行して、スキャナ装置２の測定結果出力部２３５は、ステップＳ１０５で残した点群に対し、それぞれ、スキャン方向（すなわち三次元測定ラインＭＬ方向）の点間隔を算出し、点群が離間しているところは測定対象の部材間隔であり、点群が密集しているところは測定対象の部材太さであるとして、測定対象の部材間隔および／または部材太さの「数値」を算出する（図８Ｂ参照）。

【0051】

次に、ステップＳ１０７に移行して、測定結果出力部２３５は、ステップＳ１０６で算出した「測定結果」、すなわち測定対象の部材間隔および／または部材太さの「数値」を、表示部２２に表示する（図８Ｂ参照）。この時、スキャナ装置２がカメラ２４を備えていれば、カメラ画像に上記の数値を重畳させて表示してもよい。また、スキャナ装置２が通信部２５を備えていれば、外部端末に上記の数値をデータ転送してもよい。また、測定結果（数値）が設計値に対し許容誤差範囲を超えていた場合、表示部２２にアラームを表示するのも好ましい。

【0052】

（作用効果）
以上、本形態の測量システム１によれば、測定対象に対し三次元空間上の２点を指定しその２点間を直線で結ぶようなスキャン計測を行うことで、施工管理の対象となる部材だけをスキャンすることができる。そのため、データを現場から一度持ち帰って測定対象以外のデータを削除する後処理が不要となり、測定対象に関する測定結果（数値）を現場で即時に確認することができる。

【0053】

また、本形態の測量システム１によれば、スキャナ装置２は指定点Ｔ１，Ｔ２を結ぶ直線上のみをスキャンするから、装置の計測位置をずらしながら広範囲のスキャンをする場合に比べて、測定時間が圧倒的に短くなる。また、スキャナ座標系の三次元空間で数値を算出するものであるから、スキャナ座標系を地上座標系に合わせる必要がないため、器械設置は任意であり、設置の手間は省くことができる。

【0054】

（第２の実施形態の測定システム）
図９は第２の実施形態に係る測定システム１´の構成図である。測定システム１は、測量機２´と、ターゲット３´とを備える。測量機２´が本形態における「測定装置」である。測定システム１´の現場での使用イメージは、図１と同じである。第１の実施形態と同様の構成については、同一の符号を引用して説明を割愛する。

【0055】

（測量装置）
測量機２´はトータルステーションである。測量機２´は、三脚を用いて器械設置される。測量機２´は、整準器の上に設けられた基盤部と、基盤部上を水平回転する托架部２ｂと、托架部２ｂの中央で鉛直回転する望遠鏡２ｃを有する。

【0056】

図１０は第２の実施形態に係る測量機２´（測定装置）の構成ブロック図である。測量機２´は、測距部２１´と、測角部２６と、托架部２ｂの水平方向回転駆動部２７と、望遠鏡２ｃの鉛直方向回転駆動部２８と、記憶部２９と、前述の表示部２２と、前述の演算処理部２３と、任意の要素として、前述のカメラ２４と通信部２５を備えている。

【0057】

水平方向回転駆動部２７と鉛直方向回転駆動部２８はモータであり、演算処理部２３によって制御される。測角部２６は、托架部２ｂの回転軸と望遠鏡２ｃの回転軸にそれぞれ設けられたエンコーダである。測距部２１´は、発光素子と、送光光学系と、受光光学系と、受光素子を有する。測距部２１´は、測定点に向けて赤外レーザ等の測距光２７０´を出射し、受光素子で測定点からの反射測距光を受光する。演算処理部２３は、上記反射測距光と上記光学系内に設けられた参照光路を進んだ参照光との位相差から、測定点までの測距値を算出する。また、測距時の測角部２６の検出値から、測定点の測角値を算出する。記憶部２９は、例えば、メモリーカード、ＨＤＤ等によって構成される。記憶部２９には、演算処理部２３が行う測量プログラムが格納されている。また、演算処理部２３が取得した各種情報が記録される。

【0058】

測量機２´は、プリズムをターゲットとするプリズム測距と、プリズム以外の測定点をターゲットとするノンプリズム測距の両方を行うことができる。

【0059】

（ターゲット）
本形態におけるターゲット３´は、指定点Ｔ１、Ｔ２の三次元座標の測定を容易とし、またその測定精度を上げるために用いられるものであって、本形態において必須の構成とはしない。ターゲット３´は、図２に示したオフセット観測用ターゲット３を使用してもよいし、その他のオフセット観測が可能なターゲットであれば使用されてよい。一例として、本形態のターゲット３´は、図９に示すように、反射体３２´を備えた支持棒３１´を有する。反射体３２´は、再帰反射プリズムであっても、反射シートであってもよい。支持棒３１´の先端部３５´は、指定点Ｔ１，Ｔ２を指示できる様に尖端となっている。先端部３５´と反射体３２´の反射中心との距離Ｌは既知とされ、支持棒３１´の前後左右の倒れは傾きセンサ３３´（例えば三軸加速度センサや視線方向に対する傾斜角を画像解析できる傾斜計シート）により測定される。

【0060】

（測定方法）
以上の測定システム１´を使用した施工部材測定方法を説明する。本形態の施工部材測定方法を示すフロー、同測定方法の作業イメージは、図７と同様である。図７のフローを引用して説明する。

【0061】

測定を開始すると、ステップＳ１０１に移行して、第１の測定者は、施工管理の対象となる部材（測定対象）の三次元空間上の「２点」、指定点Ｔ１、Ｔ２に、ターゲット３´の先端３５´を当てる。

【0062】

次にステップＳ１０２に移行して、第２の測定者は、測量機２´を指定点Ｔ１に向ける。測量機２´の指定点座標取得部２３１は、ターゲット３´をプリズム測距またはノンプリズム測距し、指定点Ｔ１の三次元座標を計測する。同様に、ステップＳ１０３で、指定点Ｔ２の三次元座標を計測する。

【0063】

次に、ステップＳ１０４に移行して、測量機２´の測定ラインスキャン部２３２は、三次元空間上で指定点Ｔ１、Ｔ２を結ぶ三次元測定ラインＭＬを算出し、水平方向回転駆動部２７，鉛直方向回転駆動部２８の角度を制御しながら測距光２７０´を出射し、三次元測定ラインＭＬ上を複数回ノンプリズム測距する。この時、スキャン間隔設定部２３３は、ノンプリズム測距が測定対象となる部材を捉えられるように、施工部材の太さよりも測距光２７０´の測定間隔が狭くなるように、水平方向回転駆動部２７，鉛直方向回転駆動部２８の角度を設定するのが好ましい。

【0064】

次に、ステップＳ１０５に移行して、測量機２´の測定ライン点群抽出部２３４は、ステップＳ１０４で得られた点群から、三次元空間上で三次元測定ラインＭＬから所定距離範囲内の点群のみを抽出する解析を行う。

【0065】

次に、ステップＳ１０６に移行して、測量機２´の測定結果出力部２３５は、ステップＳ１０５で残した点群に対し、それぞれ、スキャン方向（すなわち三次元測定ラインＭＬ方向）の点間隔を算出し、測定対象の部材間隔および／または部材太さの「数値」を算出する。

【0066】

次に、ステップＳ１０７に移行して、測量機２´の測定結果出力部２３５は、ステップＳ１０６で算出した「測定結果」、すなわち測定対象の部材間隔および／または部材太さの「数値」を、表示部２２に表示する。この時、測量機２´がカメラ２４を備えていれば、カメラ画像に上記の数値を重畳させて表示してもよい。また、測量機２´が通信部２５を備えていれば、外部端末に上記の数値をデータ転送してもよい。また、測定結果（数値）が設計値に対し許容誤差範囲を超えている場合、表示部２２にアラームを表示するのも好ましい。

【0067】

（作用効果）
以上、本形態の測量システム１´によれば、スキャン装置２を測量機２´に置き換えても、施工管理の対象となる部材だけをスキャンすることができる。このため、測定対象に関する測定結果（数値）を現場で即時に確認することができる。

【0068】

（好ましい変形例）
次に、上記第１および第２の実施形態に適用できる好ましい変形例を複数示す。以下、代表して第１の実施形態に適用する例を示す。第１の実施形態と同様の構成については同一の符号を用いて説明を割愛する。

【0069】

図１１は実施形態の変形例（１）によるスキャンのイメージ図、図１２は変形例（１）による測定結果の表示例である。変形例（１）に係る測定システム１は、三次元測定ラインＭＬを、複数回、往復スキャンする。この往復スキャンは、反復走査でも、１方向走査の繰り返しでもよい。変形例（１）は、特に、施工中の部材位置決めに有効である。変形例（１）によれば、往復スキャンでスキャンを継続することで、施工中の部材について、部材間隔が表示部２２に瞬時に出力される。このため、表示された数値を見れば、施工中の部材が設計値通りの部材間隔となっている／設計値よりも間が長くなっている／設計値よりも間が短くなっている、ことがリアルタイムで分かる。従って、測定結果の数値を見て調整しながら施工することが可能となる。また、往復スキャンで得られた測定結果を平均化すれば、測定精度が向上する利点もある。変形例（１）においては、施工作業者の持つ端末にデータ転送することも好ましい。また、設計値からの乖離の程度で測定結果の表示を色分け等してアラームすることも好ましい。

【0070】

図１３は実施形態に係る変形例（２）によるスキャンのイメージ図、図１４は変形例（２）による測定結果の表示例である。変形例（２）に係る測定システム１は、複数の三次元測定ラインＭＬ１，ＭＬ２，・・・を設定し、それらを順にスキャンする。変形例（２）に係る測定システム１も、施工中の部材位置決めに有効である。図１３に一例を示す。作業者Ａと作業者Ｂは、ＸＹ平面に格子状に鉄筋を設置する施工作業において、Ｙ方向に渡す鉄筋Ｃを施工中である。この場合、Ｘ方向に沿って、作業者Ａ側に測定ラインＭＬ１を設定し、作業者Ｂ側に測定ラインＭＬ２を設定し、測定ラインＭＬ１，ＭＬ２を交互に測定して、作業者Ａの端末ＰＡと作業者Ｂの端末ＰＢに測定ラインＭＬ１，ＭＬ２の測定結果を表示する。変形例（２）によれば、複数人による施工作業が容易となる。

【0071】

図１５は実施形態に係る変形例（３）によるスキャンのイメージ図である。変形例（３）に係る測定システム１は、指定点を「３点以上」指定してエリアスキャンを行う。図１５では、指定点Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４の４点を指定した場合を示している。変形例（３）においては、スキャン装置２の測定ラインスキャン部２３２は、図７のステップＳ１０４で、三次元空間上で指定点Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４からなる断面を測定エリアＭＡとして算出し、測定エリアＭＡ内を一筆書き走査する。続いて、測定ライン点群抽出部２３４は、図７のステップＳ１０５で、ステップＳ１０４で得られた点群から、三次元空間上で測定エリアＭＡから所定距離範囲内の点群のみを抽出する解析を行う。変形例（３）によれば、測定をラインからエリアに拡張させることができ、かつ、その測定結果を現場で即時に確認することができる。

【0072】

図１６は実施形態に係る変形例（４）に係る測定システム１の現場でのある使用イメージ図である。変形例（４）に係る測定システム１は、指定点Ｔ１、Ｔ２の両方または一方の位置を三次元任意直線方向に延長して測定したい場合に有効である。図１６では一例として、本来指定点Ｔ２として指定したい点に物理的障害があり、ターゲット３を当てられない場合である。この場合は、図７のステップＳ１０１で、第１の測定者は、三次元任意直線ＳＬの方向に既知の距離Ｈだけ位置をずらすと指定点Ｔ２となる位置に仮指定点Ｔ２´にターゲット３を当てる。そして、スキャン装置２の指定点座標取得部２３１は、ステップＳ１０３において仮指定点Ｔ２´の三次元座標（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）を取得し、三次元任意直線ＳＬの方向余弦（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ）を用いて、（Ｖｘ×Ｈ＋Ｘ２，Ｖｙ×Ｈ＋Ｙ２，Ｖｚ×Ｈ＋Ｚ２）を指定点Ｔ２の三次元座標として計測する。変形例（４）によれば、三次元測定ラインＭＬの設定に自由度が増し、よりデータが欲しい部分について容易に計測を行うことができる。なお、距離Ｈは指定しても良いし、スキャナ装置２の測定限界まで延長してもよい。

【0073】

図１７は実施形態に係る変形例（５）に係る測定システム１の構成ブロック図である。変形例（５）に係る測定システム１は、スキャナ装置２の場合はさらにチルトセンサ６を備える。変形例（５）では、スキャナ装置２は三脚等によって設置する必要があり、チルトセンサ６は、回転台５上に配置される（なお、測量機２´であれば、元々チルトセンサを備えているものが多い）。スキャナ装置２の指定点座標取得部２３１は、チルトセンサ６の傾斜姿勢情報に基づいてスキャナ装置２の鉛直を把握し、スキャナ座標系の高さ（Ｚ）を測定する。変形例（５）に係る測定システム１は、指定点Ｔ１、Ｔ２の両方または一方の高さを変えたい場合に有効である。変形例（５）によれば、三次元測定ラインＭＬの設定に自由度が増し、よりデータが欲しい部分について容易に計測を行うことができる。

【0074】

図１８は実施の形態に係る変形例（５）の測定システム１の現場でのある使用イメージ図である。図１８では一例として、本来指定点Ｔ２として指定したい点に物理的障害があり、ターゲット３を当てられない場合である。この場合は、図７のステップＳ１０１で、第１の測定者は、指定点Ｔ２から高さ方向（Ｚ方向）に位置をずらした仮指定点Ｔ２´にターゲット３を当てる。そして、スキャン装置２の指定点座標取得部２３１は、ステップＳ１０３において仮指定点Ｔ２´の三次元座標（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）を取得し、仮指定点Ｔ２´のＺ座標を指定点Ｔ１のＺ座標（Ｚ１）に合わせ、三次元座標（Ｘ２，Ｙ２，“Ｚ１”）を指定点Ｔ２として計測する。なお、後述の変形例（５）を変形例（４）に組み合わせ、仮指定点Ｔ２´から高さＤだけずれた位置にターゲット３を当て、変形例（５）の方法で変形例（４）の仮指定点Ｔ２´の座標を取得してもよい。

【0075】

図１９は変形例（５）の測定システム１の現場での別の使用イメージ図である。図１９では一例として、本来指定点Ｔ１，Ｔ２として指定したい位置にターゲット３を当てるのが困難である場合である。この場合は、図７のステップＳ１０１で、第１の測定者は、指定点Ｔ１、Ｔ２から既知の高さＤだけ位置をずらした仮指定点Ｔ１´、Ｔ２´にターゲット３を当てる。そして、スキャン装置２の指定点座標取得部２３１は、ステップＳ１０２、Ｓ１０３で、仮指定点Ｔ１´の三次元座標（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）と、仮指定点Ｔ２´の三次元座標（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）を取得して、仮指定点Ｔ１´のＺ座標に高さＤを加え、三次元座標（Ｘ１，Ｙ１，“Ｚ１＋Ｄ”）を指定点Ｔ１の三次元座標として計測し、同様に、三次元座標（Ｘ２，Ｙ２，“Ｚ２＋Ｄ”）を指定点Ｔ２の三次元座標として計測する。なお、高さＤは加えるだけでなく引くことも可能である。

【0076】

図２０は実施形態に係る変形例（６）の測定システム１の現場での使用イメージ図、図２１は変形例（６）によるスキャンのイメージ図である。変形例（６）に係る測定システム１は、特に、図２０に示すように、三次元測定ラインＭＬをスキャン装置２から遠近方向に設定する場合に有効である。スキャン間隔を一定にしてスキャンすると、すなわち光出射角度を一定間隔で制御すると、三次元測定ラインＭＬの手前から奥に向かうにつれて、奥の点群間隔が手前の点群間隔よりも広く取得されてしまう。従って、変形例（６）では、スキャナ装置２のスキャン間隔設定部２３３は、測定間隔の数値が「ｄ」と指定された場合、指定点Ｔ１、Ｔ２の間を間隔ｄで割りつけた位置が測定点となるようにスキャン間隔を変更し、図２１に示すように、三次元測定ラインＭＬ上の実空間で間隔ｄで測定点が取れるように光出射角度を制御する。変形例（６）によれば、三次元測定ラインＭＬ上の点群がスキャナ装置２からの見かけ角度に左右されずに得られるので、測定結果の数値に誤差が生じるのを防ぐことができる。

【0077】

以上、本発明の好ましい測定方法および測定システムについて、実施の形態および変形例を述べたが、各形態および各変形を当業者の知識に基づいて組み合わせることが可能であり、そのような形態も本発明の範囲に含まれる。また、実施の形態および変形例では施工管理をする対象となる部材として、鉄筋を例にして説明したが、鉄骨や軽量鉄骨等の他の施工部材を測定対象にすることも勿論可能である。

【符号の説明】

【0078】

１、１´ 測定システム
２ スキャナ装置（測定装置）
２´ 測量機（測定装置、測距部）
２１ フレネルスキャナ（測距部）
２６０ 偏向部
２７０ 測距光
２８０ 反射測距光
２２ 表示部
２３ 演算処理部
２４ カメラ
２５ 通信部
３ ターゲット
３６ 基準点

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【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】