(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
建設物を実際に撮像した撮像画像を入力する画像入力手段と、
予め上記建設物の設計データが格納された設計情報格納手段と、
上記実際の撮像画像に上記設計データを重畳して表示する重畳表示手段と、
上記画像入力手段からの画像を用いて検出した建設物の実際の形状と、上記設計情報格納手段に格納された設計情報とを比較し、建設物の実際の形状と設計情報との乖離状態を検出する乖離検出手段と、
上記乖離検出手段によって検出された乖離状態を表示する乖離情報表示手段と、
上記乖離検出手段によって検出された乖離状態を用いて、上記設計情報格納手段に格納された建設物の設計情報に変更を指示する候補を算出する設計変更候補算出手段と、
上記設計変更候補算出手段によって算出された候補を、操作者に選択可能に表示する選択肢表示手段と、
を設けたことを特徴とする建設支援システム。
【請求項２】
上記操作者によって選択された設計変更候補を用いて、上記設計情報格納手段に格納された設計情報を変更する設計情報変更手段と、
上記設計情報格納手段に格納された設計情報を表示する設計情報表示手段と、
をさらに設けたことを特徴とする請求項１に記載の建設支援システム。
【請求項３】
上記設計情報変更手段によって選択された設計情報の変更により発生する工事の工程を算出し、この工程の工事に必要な情報を出力する変更工事情報出力手段と
をさらに設けたことを特徴とする請求項２に記載の建設支援システム。
【請求項４】
建設物の建設工程情報が格納された建設工程情報格納手段と、
上記変更工事情報出力手段から出力された設計情報の変更により発生する工事の工程の指示情報を用いて、上記建設工程情報格納手段に格納された建設工程情報を変更する工程情報変更手段と
をさらに設けたことを特徴とする請求項３に記載の建設支援システム。
【請求項５】
建設物の日程計画情報が格納された日程計画情報格納手段と、
上記変更工事情報出力手段から出力された設計情報の変更により発生する工事の工程の指示情報を用いて、上記日程計画情報格納手段に格納された日程情報を変更する日程情報変更手段と、
をさらに設けたことを特徴とする請求項３に記載の建設支援システム。
【請求項６】
予め建設物の設計データを格納し、
上記建設物を実際に撮像した撮像画像を入力し、
上記実際の撮像画像に上記設計データを重畳して表示し、
上記実際の撮像画像を用いて検出した建設物の実際の形状と、上記格納された設計情報とを比較し、上記建設物の実際の形状と設計情報との乖離状態を検出し、
上記検出された乖離情報を表示し、
上記検出された乖離状態を用いて、上記格納された建設物の設計情報に変更を指示する候補を算出し、
上記算出された候補を、操作者に選択可能に表示する、ことを特徴とする建設支援方法。
【請求項７】
さらに、
上記操作者によって選択された結果を用いて、上記格納された設計情報を変更し、
上記変更された設計情報を表示する、
ことを特徴とする請求項６に記載の建設支援方法。
【請求項８】
さらに、
上記操作者によって選択された設計情報の変更により発生する工事の工程を算出し、この工程の工事に必要な情報を出力する、ことを特徴とする請求項７に記載の建設支援方法。
【請求項９】
さらに、
上記算出した工事の工程の指示情報を用いて、予め格納された上記建設物の建設工程情報を変更する、
ことを特徴とする請求項８に記載の建設支援方法。
【請求項１０】
さらに、
上記算出した工事の工程の指示情報を用いて、予め格納された上記建設物の日程計画情報を変更する、
ことを特徴とする請求項８に記載の建設支援方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建設支援システムおよび建設支援方法ならびに建設支援プログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
建設物の施工にあたっては、一般に、施工業者が多数の下請け業者を使って基礎工事、建設工事、設備工事などの各種個別工事を行っているが、近年、建設物完成までの一連の個別工事をスムーズに行えるようにするために、種々の支援システムが提案されている。
【０００３】
例えば、特開２０００−１９８８号公報には、建設工程の管理を支援する工程管理支援装置において、希望設定工期と遅延要素を無視した理論上の最短工期との差である余裕日数の各種工事に対する配分を、具体的に建設物施工における個別、具体的な遅延要素を加味してフレキシブル且つ最適化して工程管理を行うことを開示している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、建設物を建設する際には複数の設計業者及び施工業者が工事を行うため、建設物の全体の設計情報が一元的に管理されておらず、建設現場での設計変更が容易ではなかった。
【０００５】
本発明は、このような課題に着目してなされたものであり、その目的とするところは、工程・工期を正確に把握し管理するのみならず、現在の施工状態に応じて容易に設計情報を変更することができ、更には当該設計変更に伴う工事の金額或いは日程を算出して手戻り工事率が最少となる設計工程を抽出可能な建設支援システム及び建設支援方法ならびに設計支援プログラムを提供することにある。
【０００６】
更には、時間的要因による設計情報とのずれもしくは歪み、地震等災害に起因するずれもしくは歪みの検出を容易に行える建設支援システム及び建設支援方法ならびに設計支援プログラムを提供することにある。
【０００７】
また、本発明の他の目的は、現在の施工状況に応じて容易に設計変更することができるとともに、再設計により修正された設計情報に危険な部分が生じないようにすることができる建設支援システム及び建設支援方法ならびに設計支援プログラムを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の態様に係る建設支援システムは、建設物を実際に撮像した撮像画像を入力する画像入力手段と、予め上記建設物の設計データが格納された設計情報格納手段と、上記実際の撮像画像に上記設計データを重畳して表示する重畳表示手段と、上記画像入力手段からの画像を用いて検出した建設物の実際の形状と、上記設計情報格納手段に格納された設計情報とを比較し、建設物の実際の形状と設計情報との乖離状態を検出する乖離検出手段と、上記乖離検出手段によって検出された乖離状態を表示する乖離情報表示手段と、上記乖離検出手段によって検出された乖離状態を用いて、上記設計情報格納手段に格納された建設物の設計情報に変更を指示する候補を算出する設計変更候補算出手段と、上記設計変更候補算出手段によって算出された候補を、操作者に選択可能に表示する選択肢表示手段と、を設ける。
【０００９】
また、本発明の第２の態様に係る建設支援システムは、第１の態様において、上記操作者によって選択された設計変更候補を用いて、上記設計情報格納手段に格納された設計情報を変更する設計情報変更手段と、上記設計情報格納手段に格納された設計情報を表示する設計情報表示手段と、をさらに設ける。
【００１０】
また、本発明の第３の態様に係る建設支援システムは、第２の態様において、上記設計情報変更手段によって選択された設計情報の変更により発生する工事の工程を算出し、この工程の工事に必要な情報を出力する変更工事情報出力手段とをさらに設ける。
【００１１】
また、本発明の第４の態様に係る建設支援システムは、第３の態様において、建設物の建設工程情報が格納された建設工程情報格納手段と、上記変更工事情報出力手段から出力された設計情報の変更により発生する工事の工程の指示情報を用いて、上記建設工程情報格納手段に格納された建設工程情報を変更する工程情報変更手段とをさらに設ける。
【００１２】
また、本発明の第５の態様に係る建設支援システムは、第３の態様において、建設物の日程計画情報が格納された日程計画情報格納手段と、上記変更工事情報出力手段から出力された設計情報の変更により発生する工事の工程の指示情報を用いて、上記日程計画情報格納手段に格納された日程情報を変更する日程情報変更手段と、をさらに設ける。
【００１３】
また、本発明の第６の態様に係る建設支援方法は、予め建設物の設計データを格納し、上記建設物を実際に撮像した撮像画像を入力し、上記実際の撮像画像に上記設計データを重畳して表示し、上記実際の撮像画像を用いて検出した建設物の実際の形状と、上記格納された設計情報とを比較し、上記建設物の実際の形状と設計情報との乖離状態を検出し、上記検出された乖離情報を表示し、上記検出された乖離状態を用いて、上記格納された建設物の設計情報に変更を指示する候補を算出し、上記算出された候補を、操作者に選択可能に表示する。
【００１４】
また、本発明の第７の態様に係る建設支援方法は、第６の態様において、さらに、上記操作者によって選択された結果を用いて、上記格納された設計情報を変更し、上記変更された設計情報を表示する。
【００１５】
また、本発明の第８の態様に係る建設支援方法は、第７の態様において、さらに、上記操作者によって選択された設計情報の変更により発生する工事の工程を算出し、この工程の工事に必要な情報を出力する。
【００１６】
また、本発明の第９の態様に係る建設支援方法、第８の態様において、さらに、上記算出した工事の工程の指示情報を用いて、予め格納された上記建設物の建設工程情報を変更する。
【００１７】
また、本発明の第１０の態様に係る建設支援方法は、第８の態様において、さらに、上記算出した工事の工程の指示情報を用いて、予め格納された上記建設物の日程計画情報を変更する。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００２７】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係る建設支援システムの機能フロー説明図である。１ａは画像入力手段、１ｂは相対的３次元位置姿勢関係検出手段（３次元位置姿勢検出手段）、１ｃは配置調整手段（位置姿勢調整手段）、１ｄは偏差算出手段（差分検出手段）、１ｅは乖離算出手段（乖離検出手段）、１ｆは設計情報格納手段、１ｇは乖離項目表示手段（乖離情報表示手段）、１ｈは対応選択肢算出手段（設計変更候補算出手段）、１ｉは選択肢表示手段（設計変更候補表示選択手段）、１ｊは設計情報反映手段（設計情報変更手段）、１ｋは修正設計情報表示手段（設計情報表示手段）、１ｌは工程管理手段（変更工事情報出力手段）、１ｍは修正工程反映手段（工程情報変更手段）、１ｎは工程情報格納手段（建設工程情報格納手段）を示す。
【００２８】
上記した各手段の機能ならびに処理の流れは以下のようなものである。まず、一般的なビデオカメラなどの画像入力手段１ａによって建設物の画像を撮影し、この画像を用いて相対的３次元位置姿勢関係検出手段１ｂを用いて建設物と画像入力手段１ａの相対的な３次元位置ならびに姿勢関係を検出する。つまり、撮影時の画像入力手段１ａの撮影位置ならびに姿勢を検出する。そして、そのデータを利用して配置調整手段１ｃを用いて画像入力手段１ａの位置ならびに姿勢を定位置になるように配置調整する。
【００２９】
ここでは、現在取得されているデータを、過去に撮影した際に取得した位置ならびに姿勢のデータと同じにすることで、撮影時間が異なっても、全く同じ状態で撮影対象を撮影することができるようにしている。
【００３０】
さらに、偏差算出手段１ｄを用いて、このように配置調整された画像入力手段１ａを用いて撮影された画像を比較して、画像同士の偏差を算出する。つまり、過去に撮影したものと今回撮影したものとどこが異なるのかという点を画像の比較によって算出する。ここでいう偏差とは、時間経過による建設度合いの偏差および、部品の組み付け位置の違いなどを言う。
【００３１】
さらに、その偏差量と、設計情報格納手段１ｆに格納された設計情報を比較し、設計情報との乖離を乖離算出手段１ｅを用いて算出すると同時に、乖離項目表示手段１ｇを用いて、乖離項目および乖離の度合いを表示する。これにより利用者は、現在の撮影対象が、設計情報に対してどのように異なるのかを視覚的に判断することが可能になる。ここでいう乖離項目とは、設計情報との位置的・空間的乖離、設計値との乖離をいう。
【００３２】
そして、対応選択肢算出手段１ｈは、取得した乖離情報を用いて、設計情報格納手段１ｆに格納された設計情報を参照し、各乖離項目に関する対応選択肢を算出する。例えば、「設計値とのずれがあり、このままでは部品間の結合位置に変更が生じるが、自動算出によって出された変更値を反映させるか」というような選択肢を算出する。
【００３３】
そして、選択肢表示手段１ｉを用いて、取得した対応選択肢を表示、かつ選択可能にし、選択肢の選択によって発生した設計変更項目を、設計情報格納手段１ｆに格納された設計情報に設計情報反映手段１ｊを用いて反映させる。これによって、現場での即時的な設計変更を実現する。
【００３４】
そして、その設計変更項目が反映された最終的な設計情報を確認のために、修正設計情報表示手段１ｋを用いて表示する。
【００３５】
設計に変更が生じると、建設工程に変更が生じるというのが一般的であるが、本システムはこの工程の変更に関しても自動的に処理を行う。
【００３６】
上記設計変更が生じた場合、次に、工程管理手段１ｌを用いて、設計情報の変更による工事の工程を抽出して、その工程に必要な金額および日程を出力する。次に、修正工程反映手段１ｍを用いて、その設計変更項目が反映された最終的な工程変更項目を工程情報格納手段１ｎに反映させ、建設に関わる統合的な管理を自動的に実現する。
【００３７】
（第２実施形態）
図２は本発明の第２実施形態に係る建設支援システムの機能フロー説明図である。
【００３８】
２ａは画像入力手段、２ｂは相対的３次元位置姿勢関係検出手段（３次元位置姿勢検出手段）、２ｃは配置調整手段（位置姿勢調整手段）、２ｄは偏差算出手段（差分検出手段）、２ｅは乖離算出手段（乖離検出手段）、２ｆは設計情報格納手段、２ｇは乖離項目表示手段（乖離情報表示手段）、２ｈは対応選択肢算出手段（設計変更候補算出手段）、２ｉは選択肢表示手段（設計変更候補表示選択手段）、２ｊは設計情報反映手段（設計情報変更手段）、２ｋは修正設計情報表示手段（設計情報表示手段）、２ｌは工程管理手段（変更工事情報出力手段）、２ｍは修正日程反映手段（日程情報変更手段）、２ｎは計画情報格納手段（日程計画情報格納手段）を示す。
【００３９】
上記した各手段の機能ならびに処理の流れは以下のようなものである。
【００４０】
まず、一般的なビデオカメラなどの画像入力手段２ａによって、建設物の画像を撮影し、この画像を用いて相対的３次元位置姿勢検出手段２ｂを用いて建設物と画像入力手段２ａの相対的な３次元位置ならびに姿勢関係を検出する。つまり、撮影時の画像入力手段２ａの撮影位置ならびに姿勢を検出する。そして、そのデータを利用して配置調整手段２ｃを用いて画像入力手段２ａの位置ならびに姿勢を定位置になるように配置調整する。
【００４１】
ここでは、現在取得されているデータを、過去に撮影した際に取得した位置ならびに姿勢のデータと同じにすることで、定点ならびに定姿勢という撮影時間が異なっても、全く同じ状態で撮影対象を撮影することができるようにしている。
【００４２】
さらに、偏差算出手段２ｄを用いて、このように配置調整された画像入力手段２ａを用いて撮影された画像を比較して、画像同士の偏差を算出する。つまり、過去に撮影したものと今回撮影したものと、どこが異なるのかという点を画像の比較によって算出する。ここでいう偏差とは、時間経過による建設度合いの偏差および、部品の組み付け位置の違いなどを言う。
【００４３】
さらに、その偏差量と、設計情報格納手段２ｆに格納された設計情報を比較し、設計情報との乖離を乖離算出手段２ｅを用いて算出すると同時に、乖離項目表示手段２ｇを用いて、乖離項目および乖離の度合いを表示する。これにより利用者は、現在の撮影対象が、設計情報に対してどのように異なるのかを視覚的に判断することが可能になる。ここでいう乖離項目とは、設計情報との位置的・空間的乖離、設計値との乖離をいう。
【００４４】
そして、対応選択肢算出手段２ｈは、取得した乖離情報を用いて、設計情報格納手段２ｆに格納された設計情報を参照し、各乖離項目に関する対応選択肢を算出する。例えば、「設計値とのずれがあり、このままでは部品間の結合位置に変更が生じるが、自動算出によって出された変更値を反映させるか」というような選択肢を算出する。
【００４５】
そして、選択肢表示手段２ｉを用いて、取得した対応選択肢を表示、かつ選択可能にし、選択肢の選択によって発生した設計変更項目を、設計情報格納手段２ｆに格納された設計情報に設計情報反映手段２ｊを用いて反映させる。これによって、現場での即時的な設計変更を実現する。
【００４６】
そして、その設計変更項目が反映された最終的な設計情報を確認のために、修正設計情報表示手段２ｋを用いて表示する。
【００４７】
設計に変更が生じると、建設工程に変更が生じるというのが一般的であるが、本システムはこの工程の変更に関しても自動的に処理を行う。
【００４８】
上記設計変更が生じた場合、次に、工程管理手段２ｌを用いて、設計情報の変更による工事の工程を抽出して、その工程に必要な金額および日程を出力する。次に、修正日程反映手段２ｍを用いて、その設計変更項目が反映された最終的な建設日程変更項目を計画情報格納手段２ｍに反映させ、建設に関わる統合的な管理を自動的に実現する。
【００４９】
（第３実施形態）
図３は、本実施形態の建設支援システムで実行されるプログラム処理の流れを示すフローチャートである。
【００５０】
まず、システムの画像入力手段により、建設物の画像を入手する（ステップＳ１）。これは所謂画像データである。次にこの画像データを利用して相対的３次元位置姿勢検出処理を用いて建設物と画像入力手段の相対的な３次元位置ならびに姿勢関係を検出する（ステップＳ２）。次に配置調整処理を用いて、画像入力手段の位置姿勢を以前の画像を撮影したときの位置・姿勢に調整する（ステップＳ３）。すなわち、撮影手段の位置姿勢を調整して、以前撮影した画像の視点と、新たに撮影している撮像手段の視点とを一致させる。これは後述するように、画像データから経時的な変化を求めるためである。
【００５１】
次に偏差算出処理を用いて、上記の方法で配置調整された画像入力手段を用いて撮影された画像と、以前に撮影された画像とを比較して画像同士の偏差（違い）の存在、及びその偏差量を算出する（ステップＳ４）。
【００５２】
次に算出した偏差量と、設計情報格納処理で格納された設計情報（ステップＳ７）を比較し、設計情報との乖離を乖離算出処理を用いて算出する（ステップＳ６）と同時に、乖離項目表示処理を用いて、乖離項目および乖離の度合いをシステムの表示画面に表示する（ステップＳ５）。
【００５３】
次に算出した乖離情報を用いて、元々設計情報格納処理で格納された設計情報を参照し、各乖離項目に関する対応選択肢を対応選択肢算出処理を用いて算出する（ステップＳ９）。次に選択肢表示処理を用いて、その対応選択肢を表示（ステップＳ８）して操作者に選択させる。そして、操作者の選択肢の選択によって発生した設計変更項目を、設計情報格納処理で格納された設計情報（ステップＳ１３）に、設計情報反映処理を用いて反映させる（ステップＳ１０）。そして、その設計変更項目が反映された、最終的な設計情報を修正設計情報表示処理を用いて表示する。
【００５４】
次に工程管理処理を用いて、設計情報の変更による工事の工程を算出して（ステップＳ１１）、その工程に必要な金額および日程を出力する。次に、修正工程反映処理を用いてその設計変更項目が反映された最終的な日程計画変更項目を計画情報格納処理に反映する（ステップＳ１２、Ｓ１４）。このようにして、一連の作業の結果発生した変更項目や、施工時のエラーにともなう、設計値からのずれを最終的に補正した、あるいはずれに伴って修正したデータを一元的に管理することが可能になる。
【００５５】
（第４実施形態）
図４は、本システムの動作状況を示す図である。本実施形態では、実際の撮影画像に設計データを重畳して表示し、実際の建築物と設計値との間に違いがあるかどうかを判断できるようにしている。図４において、ワイヤーフレーム状態で表現されている部分１０が設計データであり、本表示は表面を生成して表現することも可能である。
【００５６】
また、中心の建造物の基準点の位置偏差を子画面１１で表示させている。この値も本システムで算出した結果である。そして、この数値的な乖離を修正する方法を別の子画面１２で表示し、操作者はこの子画面１２上の選択項目をそのときの状況に応じて選択し、その選択に応じた工程管理の処理項目に進む。
【００５７】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものでは無く、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更・改良が可能である。また、本発明の応用範囲は建設のみならず、製造・造船・プラント、さらにこれらを管理する業種の業務支援への応用も可能である。
【００５８】
【発明の効果】
本発明によれば、工程・工期を正確に把握し管理するのみならず、現在の施工状態に応じて容易に設計情報を変更することができ、更には当該設計変更に伴う工事の金額或いは日程を算出して手戻り工事率が最少となる設計工程を抽出することが可能となる。
【００５９】
更には、時間的要因による設計情報とのずれもしくは歪み、地震等災害に起因するずれもしくは歪みの検出を容易に行えるようになる。
【００６０】
また、現在の施工状況に応じて容易に設計変更することができるとともに、再設計により修正された設計情報に危険な部分が生じないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る建設支援システムの機能フロー説明図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る建設支援システムの機能フロー説明図である。
【図３】本実施形態の建設支援システムで実行されるプログラム処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】本システムの動作状況を示す図である。
【符号の説明】
１ａ  画像入力手段
１ｂ  相対的３次元位置姿勢関係検出手段
１ｃ  配置調整手段
１ｄ  偏差算出手段
１ｅ  乖離算出手段
１ｆ  設計情報格納手段
１ｇ  乖離項目表示手段
１ｈ  対応選択肢算出手段
１ｉ  選択肢表示手段
１ｊ  設計情報反映手段
１ｋ  修正設計情報表示手段
１ｌ  工程管理手段
１ｍ  修正工程反映手段
１ｎ  工程情報格納手段
２ａ  画像入力手段
２ｂ  相対的３次元位置姿勢関係検出手段
２ｃ  配置調整手段
２ｄ  偏差算出手段
２ｅ  乖離算出手段
２ｆ  設計情報格納手段
２ｇ  乖離項目表示手段
２ｈ  対応選択肢算出手段
２ｉ  選択肢表示手段
２ｊ  設計情報反映手段
２ｋ  修正設計情報表示手段
２ｌ  工程管理手段
２ｍ  修正日程反映手段
２ｎ  計画情報格納手段
【図１】
0004014373.tif 000002
【図２】
0004014373.tif 000003
【図３】
0004014373.tif 000004
【図４】
0004014373.tif 000005