技術紹介

ウェアラブルレーザスキャナを用いた大規模点群計測サービス
有馬祐嗣 *1

Arima Yuji

朝倉悠太 *2

Asakura Yuta樫木

英洋

高倉大典 *3

山村

Takakura Daisuke*5

Kashiki Hidehiro

熊谷公雄

哲矢 *4

Yamamura Tetsuya

川﨑*6

Kumagai Kimio

拓 *5

Kawasaki Hiraku

ウェアラブルレーザスキャナ NavVis VLX は、LiDAR（Light Detection And Ranging）と呼ばれるレーザ光を照射し、反射光から物体までの距離を計測する装置を搭載した装着型の計測器である。計測者が計測器を装着し歩くことで周囲の 3D データが取得できるため、短時間で広範囲の計測が可能となる。本稿では、
ウェアラブルレーザスキャナの特徴と適用事例について紹介する。
キーワード：3 次元計測、ウェアラブルレーザスキャナ、NavVis VLX、DX 化、デジタル化

3D 形状計測を利用した当該設備や施設全体の再1. はじめに（3）

図面化やデジタル化が実施され始めている 。

近年、インフラ設備の老朽化、維持管理コスト

当社では、数 cm サイズの部品から数十 m を超の増大、高齢化に伴う人員不足や担い手不足等のえる構造物、プラント等の幅広い対象物に 3D 計

社会課題から、製造・点検・保全業務の効率化が測技術を適用してきた

（4）
（5）

（1）
（2）

緊急の課題となっている。特に、大きな計測対。このことから、デ象である工場全体の 3D データを取得する場合、ジタル技術を活用した“見える化”によるインフラ三脚上に設置された地上型レーザスキャナ（以下、設備の製造・維持管理や安全性向上を目的とした、固定式）を用いている。このとき、取得できる 3DDX（デジタルトランスフォーメーション）の取りデータは、固定式から視認可能な範囲に限られる組みが大きな注目を集めている。

ため、死角の多い工場などは計測回数が多くなる生産現場やインフラ設備のメンテナンスにおい問題がある。当社の場合、1 地点の計測に約 10 分て、3D デジタルデータを活用したプロセス全体を必要としており、工場全体を計測するには日単（1）（2）の変革が進んでおり、3D 設計などの取り組み位の計測時間が必要であった。

が盛んである。ところが、古いインフラ設備では以上を踏まえ、当社ではウェアラブルレーザス設備の図面がない場合がある。この対策として、キャナを導入し、固定式と比較し短時間で広範囲*1：計測事業部 計測技術部 磯子グループ 主査*2：計測事業部 計測技術部 磯子グループ 一般計量士 環境計量士（騒音・振動関係）*3：計測事業部 計測技術部 磯子グループ グループ長*4：株式会社 IHI インフラ建設 防災 ･ 水門事業部 事業推進部 新事業推進グループ 担当課長
*5：株式会社 IHI インフラ建設 防災 ･ 水門事業部 事業推進部 新事業推進グループ*6：株式会社 IHI インフラ建設 防災 ･ 水門事業部 事業推進部 部長 兼 管理部 主幹—12—

の 3D データを取得できるようになった。本稿では、その概要と適応事例について紹介する。
2. ウェアラブルレーザスキャナ概要
図 1 は ウ ェ ア ラ ブ ル レ ー ザ ス キ ャ ナ NavVis
VLX である。本計測器は、50m 先まで計測可能な2 台の LiDAR と 2000 万画素の 4 台のカメラから構成される。LiDAR からレーザを照射し、対象物表面に反射して返ってくるまでの時間から対象物の位置情報および自己位置を推定している。そのため、測定者が計測器を装着し歩き回るだけで常に点群（位置情報をもった点の集まり）を取得できる。図 2 に示すように、取得した 3D データから

図1

ウェアラブルレーザスキャナ NavVis VLX

対象物の形状を捉えることができ、平面図や CADモデルなどの作成、配管の形状や配置、工場内設

3. 適用事例の紹介

備の搬入出による設備への干渉チェックなどに利用が可能である。加えて、カメラの撮影ボタンを株式会社 IHI インフラ建設（IIK）の防災・水門技押すことで、その地点の 360°のパノラマ写真が撮術研修所の内外設備に対して、ウェアラブルレー影でき、後処理によって、PC やスマートフォンなザスキャナ（以下、移動式）を用いた 3D 計測を実どのブラウザ上で 3D 空間上を歩いているかのよ施したので、その結果を紹介する。図 3 に研修所

うなウォークスルービューで設備の配置を直感的外観の点群データ、図 4 に 1 階から中 2 階を撮影に把握することが可能である。

し作成したパノラマ画像の事例を示す。研修所は

図2取得した 3D データの利用例
̶13̶

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を 30 分、2 階を 30 分の合計 1 時間 40 分ほどであった。図 5 に 1 階の点群データを示す。壁や床など平面上のものについては、均一な面形状の計測ができていることがわかる。距離の計測精度を確認するため、固定式で取得した点群データと比較した。図 5 中に示すように、矢印で示す壁距離の計測値の差異は 3mm 以下で、測距センサとし
図3ての性能も固定式と比べて遜色なく、現場の状況

研修所外観（点群データ）把握や配置検討に適用可能な結果であった。また、360°のパノラマ画像は、画像不連続部や大きなゆがみもなく画像合成の精度は良好であり、PC上で現場の状況を確認には十分な解像度であった。
次に、水門装置周りの平面形状認識の違いについて検討した。図 6 にワイヤーロープウインチ式の開閉装置の画像を示す。移動式と固定式それぞ
図4

研修所内

1 階から中 2 階（パノラマ画像）

れを用いて計測した点群データから、3 次元形状を小さな三角形の集合体で表現するポリゴンデー

1 階および中 2 階に実際に作動させることができタ（以下、STL データ）を作成した結果を図 7 に示る水門等の実習設備があり、2 階は執務室と教育す。両者を比較すると、固定式は移動式に比べて等が可能な会議スペースとなっている。本計測でエッジや小さな凹凸が鮮明に計測できていることはこれらの 3 フロア全体を対象とした。各フロアがわかる。図中の赤枠に示す① 深さ 5mm のミゾとの計測時間は、屋外 10 分、1 階を 30 分、中 2 階② 幅 15mm の段差を抽出した拡大図を図 8 および矢印部の距離の計測結果
固定式：8369.3mm
移動式：8366.9mm
壁距離差異＝2.4mm

図5研修所内—

1 階（点群データ）14—

図 9 に示す。図 8 に示すとおり、固定式は 120 ×150mm の範囲に 5mm のミゾがあることが鮮明にわかるが、移動式では形状は正しく認識できない。また図 9 に示す長さ 450mm、幅 15mm の段差は、固定式ではエッジ部も含めた形状が認識されるが、移動式は丸みをもった形状となっている。
図 10 に固定式の STL データを基準とした移動式との表面偏差を示す。STL データ作成時のパラメータに依存するが、今回作成した STL データ
は、計測範囲の約 9 割は偏差 ± 5mm 以下（緑色）であり、エッジ部や計測が困難な箇所を除けばおお図6

よそ偏差 ± 10mm 以下であった。

ワイヤーロープウインチ式開閉装置（a）固定式（b）移動式図7作成した STL データ（a）固定式

図8（b）移動式①深さ 5mm ミゾ—

15—

拡大図
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（a）固定式

図9（b）移動式②幅 15mm 段差

拡大図
20mm

10mm
5mm-5mm-10mm-20mm

図 10固定式と移動式の表面偏差以上から、移動式は対象装置のおよその形状、柱や装置などで死角が多い状況であったが、わずつまり、配管形状、壁や床などの平面を計測する

か 2 時間足らずで影の少ない計測データの取得がことに適しているが、凹凸などの詳細な形状認識可能であり、プラントや工場のように広範囲で死は難しい。最大の利点は固定式と比較して 1/5 ～角の多い現場での計測にウェアラブルレーザス1/10 程度の時間で計測ができる点である。装置周キャナが有効であることを確認できた。これまりなどの詳細な形状が必要な場合は、その部分ので、時間的な制限等で工場全体を網羅する計測はみ固定式を用いることで、すべてを固定式で計測困難であったが、ウェアラブルレーザスキャナにするよりも大幅に人件費などのコストを抑えるこより工場以外にも大型施設や広範囲の現場といっとが可能である。

た大規模の計測ニーズにも幅広く対応できる。
今後は、本手法を活用して、水門関連工事にお4. おわりにける補修点検業務の効率化を検討する予定であ

ウェアラブルレーザスキャナの特徴を確かめる

る。例えば補修工事の事前調査において、寸法計ため、本稿では IIK の防災・水門技術研修所の内測漏れの防止や設備搬入出計画への応用を検討す外設備を計測した事例を紹介した。研修所内は、る。加えて、既設設備の図面化やモデル化方法を—16—

確立し、3D データ内での計画・設計・施工管理に（3） 金井理、伊達宏昭、田中文基：計測に基づく発展させる。

インフラ構造物の 3 次元モデル生成とその維デジタル化は業務効率の向上やコスト削減に欠持管理への応用、計測と制御 解説特集 社会

かせない技術として社会に浸透している。当社でインフラセンシングの新しい潮流、第 60 巻、は 3D データと AI や IoT 等の新技術と連携させて、第 11 号、2021 年 11 月号、pp.780-784（4） 倉内友己、古川祐太郎、長坂光高：3D レー

新たなサービスを展開していく予定である。

ザースキャナを用いた計測事例、IIC REVIEW、

参考文献

No.57、2017/04、pp.26-29（1） 国土交通省：令和 2 年度 国土交通白書（2020）（5） 倉内友己、郡亜美、高倉大典：3 次元計測サー（2） 山村哲也、熊谷公雄：現場業務の効率化・高ビ ス の 拡 大、IIC REVIEW、No.64、2020/10、度化を実現する GBRAIN、IHI インフラ技報、

pp.42-45

Vol.11、pp.111-118

計測事業部
計測技術部 磯子グループ
主査計測事業部
計測技術部 磯子グループ
一般計量士 環境計量士（騒音・振動関係）

有馬 祐嗣

朝倉 悠太

TEL. 045-759-2085
FAX. 045-759-2119

TEL. 045-759-2085
FAX. 045-759-2119

計測事業部 計測技術部
磯子グループグループ長

株式会社 IHI インフラ建設
防災 ･ 水門事業部 事業推進部
新事業推進グループ 担当課長

高倉 大典

山村 哲矢

TEL. 045-759-2085
FAX. 045-759-2119

TEL. 03-3699-2847
FAX. 03-3699-2794

株式会社 IHI インフラ建設
防災 ･ 水門事業部 事業推進部
新事業推進グループ株式会社 IHI インフラ建設
防災 ･ 水門事業部 事業推進部
部長 兼 管理部 主幹

樫木 英洋

熊谷 公雄

TEL. 03-3699-2847
FAX. 03-3699-2794

TEL. 03-3699-2847
FAX. 03-3699-2794

株式会社 IHI インフラ建設防災 ･ 水門事業部 事業推進部
新事業推進グループ

川﨑

拓TEL. 03-3699-2847
FAX. 03-3699-2794—17—

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