第 23 回 国土技術開発賞 入賞

リアルタイム自動配筋検査システム
現場で簡単撮影，瞬時に帳票作成が可能な配筋検査技術〔受賞者〕 清水建設株式会社／シャープ株式会社〔本稿執筆者〕 清水建設株式会社
シャープ株式会社

以下に，第 23 回 国土技術開発賞で入賞した「リアルタイム自動配筋検査システム」を紹介します。

よしたけ

けん じ

あり たしんいち

ふじ い

吉武 謙二，藤井有田

あきら

彰

真一

本技術は，国土交通省の「建設現場の生産性を飛躍的に向上するための革新的技術の導入・活用
5）に 2 度採択され，両者でに関するプロジェクト」

A（試行は十分な成果があり，技術の導入効果や社会実装の実現性について高く評価できる）と評

1.

はじめに価された。
令和元年度の試行現場である妙高大橋架替下部

配筋検査は，検査帳票作成や検査用具準備，自その 4 工事や川崎港臨港道路東扇島水江町線主橋主検査および段階確認など複数人で多くの時間を梁部（MP5･6）橋梁下部工事では，自主検査に要するため，検査の精度維持と省人化・省力化の適用した。さらに，令和元年度の追加公募の試行両立が長年の課題であった（写真－ 1）。課題解

現場である東根川橋上部工工事では，本システム決のため，従来，配筋検査に関する開発が進めらが規格値（案）6）を判定可能な精度を有することがれているが 1）〜3），計測精度，計測時間やシステム認められ，発注者監督員の段階確認に全ての工種の大きさ・重量などの使い勝手の要因から実用化を通じて国内で初めて適用された（写真－ 2）。には至っていなかったため，3 眼カメラを用いた

新思惟大橋上部工工事では，半年以上にわたり日配筋システムを開発した 4）。

常的に使用し躯体完成に至った。

写真－ 1 配筋検査比較（左 : システム利用した遠隔臨場，右 : 従来）

104 建設マネジメント技術

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写真－ 2

検査状況（東根川橋上部工工事）

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長期使用を通じて配筋検査システムの課題や要（ X，Y，Z ） が 画 像 上 の 点 p（ x，y ），p'（ x'，y' ）望を抽出し，かぶり計測，改ざん検知などの機能として撮影される。2 つのカメラの焦点距離 f は改善や，検査結果の配筋図への関連付けなどの共通であるため，式（1）のように撮影された画

GUI 関連，電子検尺ロッド表示，スペーサー数

像から視差 D を算出することで，3 次元座標を算定などの機能拡張を実施した。また，近年積極算出することができる。視差は 2 台のカメラの画的に取り組まれている遠隔臨場 7）と配筋検査シス像を用いたステレオマッチングにより算定する。

テムを組み合わせた場合の機器構成の簡易化も図

この原理を応用し，写真－ 3 のように 3 つのカメった。

ラで同時撮影し，鉄筋の輪郭および位置を検出す

本稿では，システムの原理と機能，計測精度，妙高大橋下部工事と新思惟大橋上部工工事を例とることで，鉄筋径，間隔，本数が算定可能となる（写真－ 4，5）。

して，橋梁の上下部工事における生産性，さらにD＝f

新型コロナウイルス感染症対策を含む安全性に及ぼす効果について記す。

b
Z（1）

システムの簡略化のため，縦横 3 眼だけではな
く，写真－ 6 のようにカメラ数を低減させた横 22.

配筋検査システムの原理と機能眼，縦 2 眼の検討を実施した結果，基線方向に対して平行方向の鉄筋，横 2 眼では横鉄筋，縦 2 眼撮影モデルを図－ 1 に示す。平行配置された 2では縦鉄筋の未検出などの精度低下が生じた。2台のカメラで同一の被写体を撮影した場合，画像眼システムで 3 眼システムと同様の計測精度を得る

内における被写体の位置が異なる。このずれ量をためには，検査対象の配筋を 1 回撮影した後に，視差 D（m）と呼び，カメラ間距離である基線長90 度回転して同じ鉄筋を再撮影することが考えらb（m）と，被写体の距離 Z（m）と，カメラのれるが，各撮影画像の鉄筋同定処理が必要となる

焦点距離 f（m）には式（1）の関係があり，点 Pなど作業手間がかかるため 3 眼カメラを選定した。

P（X，Y，Z）

p（x，y）
p'（x'，y' ）

YZ
X

図－ 1

ステレオカメラの撮影モデル

鉄筋輪郭

写真－ 4

鉄筋輪郭状況

写真－ 3システム外観

画像間のずれ3次元位置を算出

写真－ 5

3 枚の撮影画像と検査結果の例
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配筋検査システムは，3 つのカメラとタブレッ

ト環境のない場所でも使用することが可能である。

ト PC の他に，暗所での撮影を可能とする LED

システムでは，図－ 2 のように検査現場ごとに照明を備えている。カメラは足場など近距離から関連する図面データを登録することができ，配筋の撮影のため，広角レンズを有するものとした。

検査位置をタブレット画面で図中の A，B のようシステムは，現場での足場昇降を考慮し，肩幅よに指定でき，撮影データは検査位置と関連付けてり狭い横幅 300 mm 程度で，重量は 3 kg 程度で保存される。足場からの撮影時に支障となるブレある。撮影距離は配筋面に対して 1.3 m 程度とースやセパレータなどの鉄筋以外の異物は自動でし，45 度以内の角度であれば正対する必要はな除去できる（写真－ 7）。自動除去できない段取い。 撮 影 距 離 1.3 m の 場 合 の 計 測 範 囲 は， 約り鉄筋などはタブレット上で選択することで除去1.1 m 四方である。撮影ソフトを起動後，カメラできる。また，写真－ 8 のように計測結果への 3を稼働させた状態において 3 時間 20 分程度動作

次元位置情報を考慮した電子検尺ロッドの重畳やする。長時間使用する場合は，モバイルバッテリ電子黒板表示も可能である。計測結果確認画面もーを交換することで対応可能である。画像処理は含め，タブレット画面の操作により拡大・縮小もタブレット PC で行っているため，インターネッ可能である。

未検出鉄筋

写真－ 6

未検出鉄筋

カメラ配置を変更した検討結果（左：縦横 3 眼，中央：横 2 眼，右：縦 2 眼）

AB

図－ 2

写真－ 8106 建設マネジメント技術

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検査位置指定の例

写真－ 7

鉄骨やブレースの除去状況

電子検尺ロッドと電子黒板表示状況（左：通常画面，右：拡大画面）

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写真－ 9 のように，重ね継手長など画像内の任意の 2 点間距離が計測できる。また，写真－ 10のように，型枠平面と鉄筋との垂直距離を計測することで，かぶりを計測できる。タブレット PC
画面をタップすることで，せん断補強筋，スペーサー，結束線の位置や数も算定可能である（写真－ 11）。
写真－ 9

重ね継手長計測の表示例

写真－ 10

かぶり計測の表示例

画像 1

画像 2

画像 3

画像 4

写真－ 12広範囲の検査が必要な場合は，写真－ 12 のように複数枚の画像間における鉄筋の特徴点を対応

写真－ 11

部材カウントの表示例

4 枚の画像を統合した計測結果例（左：個別結果，右：統合結果）

写真－ 13

使用状況（左：雨天時，中央：暗所部，右：降雪時）
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付けることにより，自動的に統合できる。この機基にシステムの鉄筋平均間隔の計測精度を検証し能を用いることで，1 段目の鉄筋により遮蔽された。計測誤差はシステムで計測した結果と現地でている 2 段目の鉄筋がある場合にも，遮蔽されてメジャーで計測した結果を比較することにより算いる鉄筋が見える異なる角度から撮影した結果を定した。なお，システム使用時には，撮影距離は統合することにより対応可能である。写真－ 13配筋面に対して 1.3 m 程度で，45 度以内の角度のように暗所部，雨天時や降雪時でも使用可能でで計測した。

ある。

スケールとシステムを用いた平均間隔の誤差と検査結果は 3 枚の元画像を用いた算定値である鉄筋径との関係を図－ 3 に示す。鉄筋径によらずため，元画像を変更すると検査結果も異なる。3

平均間隔誤差のばらつきに大きな差異は見られな枚の元画像を改ざんして任意の検査結果を得るこかった。また，逆光時や背景が明るい場合，雨天とは極めて困難である。また，検査結果データや時にも良好な精度を有していることが確認できる。

撮影画像が後から編集されたかを判定できるよう

平均間隔誤差を鉄筋径で正規化した値の最大値に，ハッシュ関数を用いた改ざん検知処理を行っは−0.137 であり，平均間隔の規格値±φを計測ているため，高い信憑性を有する。

可能であることが確認できる。

従来，遠隔臨場時には動画撮影用のウェアラブ

平均間隔誤差は鉄筋径によらず 5 mm 程度で，ルカメラを用いていたが，システムのカメラと国土交通省の鉄筋における平均間隔の規格値 6）

Web 会議システムを利用して遠隔臨場が可能で±φ（φは鉄筋径）を判定可能であることを確認あり，機器構成の簡易化を図れることを確認した

した。

（写真－ 1）。このため，遠隔地との情報共有がで4.

き，監督員の検査場所への移動時間低減や，複数システムの現場適用性評価

人でのリアルタイムな検査情報確認による配筋ミ
橋梁の上下部工事において，従来の配筋検査とスの防止に貢献できる。

システムを用いた場合の必要人数および作業時間

3. システムの鉄筋平均間隔計測精度を計測することにより，システムの生産性評価について検証した。

橋梁上部工や橋梁下部工，トンネル，ダム，鉄

妙高大橋下部工事では，RC 橋脚部（幅 8.0 m

道高架橋のたて壁，擁壁，底版などの面状部材× 奥 行 き 8.0 m × 高 さ 42.0 m ） 内 の 1 ロ ッ ト

や，鉄道高架橋や建築構造物の柱や梁部材などさ4.5 m の RC 橋脚中空部の内側面 4 カ所で比較検まざまな構造物を対象として，248 個のデータを証を実施した。妙高大橋における検査状況と従来D13D19D25D32D38D38（雨天）10平均間隔誤差︵ ︶5D16D22D32（逆光or背景が明るい）
D35
D510mm−5−10010

図－ 3108 建設マネジメント技術

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2030

鉄筋径（mm）

40

5060

鉄筋径ごとの平均間隔誤差

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表－ 1
配筋箇所

作業場所

従来検査
作業時間

人工

人工・時間

1：00

11：00

事務所
橋梁下部工
（中空橋脚1 ロット 4.5 m
内側面 4 カ所）

生産性評価（妙高大橋下部工事）
システム検査
作業内容

人工

人工・時間

11：00

・配筋調書ひな型作成

現場

4：00

28：00

・自主配筋検査

11：30

事務所

1：30

11：30

・自主検査調書記入

11：00

現場

2：00

24：00

・検尺ロッド設置，黒板記入

10：00

現場

1：00

33：00

・立会検査，写真，片付け

11：40

小計

17：30

削減率 (%)

5：1070検査とシステム検査による検査時間の比較を表－下部工事では 15 時間を 3 時間 10 分に大幅に削減1 に示す。従来は自主検査の際に，配筋調書のひできた。さらに，写真－ 14 のように足場など鉄な型を事務所で作成し，検尺ロッドやマグネッ

筋から離れた安全な位置からの検査が可能になる

ト，黒板などを準備し，現場でスケールを用いてこと，マグネットや検尺ロッドなどの設置の必要計測し，黒板に計測結果を記入し，写真撮影をしがないため，それらの落下の危険性が除去でき，て，事務所に戻って帳票を整理していた。

安全性の向上にも寄与することも確認した。床版

自主検査は計測やマグネットの取付けの必要が配筋では，マグネットや検尺ロッドは中腰での設あるため 2 名で，立会検査は 3 名で実施していた置となるため，システムを利用することにより，が，本システムを使用することにより，1 名で対腰への負担軽減も期待できる。

応可能であることを確認し，現場および事務所で新 思 惟 大 橋 上 部 工 工 事 は 橋 長 394 m， 幅 員の 作 業 時 間 が 17 時 間 30 分 か ら 5 時 間 10 分 と12.78 m，最大支間長 150 m の 4 径間連続 PC ラ70 % 削減できた。撮影から帳票作成まで 7 秒程ーメン箱桁橋で，張出し架設工法により 10 日程度であった。

度のサイクルで施工した。

従来の配筋検査で柱を検査する際は，マグネッ

生産性評価は張出し架設の 1 ブロックで，張出トなどの取付けのために鉄筋に触れる必要があし両側で上床版 4 回，下床版 4 回，側壁 2 回の計り，ブラケット足場を解体できなかった。本シス10 回の配筋検査時に実施した。自主検査は計測

テムでは離れた位置からの検査が可能なため，鉄やマグネットの取付けの必要があるため 2 名で，筋組立後，すぐに足場解体ができ，工程短縮にも立会検査は 3 名で実施していたが，本システムに寄与できる可能性がある。

より，1 名で対応可能であることを確認した。従生産性の向上により高所作業時間は，妙高大橋

来は 3 名で合計 19 時間かかっていたが，本システムでは 1 名により 5 時間 40 分で実施でき，作業時間の 70% を削減でき，生産性が大幅に向上した（表－ 2，写真－ 15）。
本システムにより，現場での作業時間が大幅に削減すること，さらに，非接触・非対面での検査が可能になること，省人化により新型コロナウイ
ルス感染症対策にも有効であることを確認した。
今後は遠隔臨場との組合せにより，発注者監督員の移動時間削減や，交通事故の撲滅などの生産

写真－ 14

検査状況（妙高大橋下部工事）性・安全性向上効果も期待できる。
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表－ 2
配筋箇所

作業場所

生産性評価（新思惟大橋上部工工事）
従来検査

システム検査

作業時間

人工

人工・時間

事務所

2：00

12：00

現場
橋梁上部工
（上床版 4 カ所， 事務所
下床版 4 カ所，現場
側壁 2 カ所）

5：30

211：00・配筋自主検査

13：00

3：00

13：00

・配筋調書記入（自主検査用）

1

1：00

1：00

33：00

・段階確認
（配筋検査，写真撮影，片付け）

1

1：00

小計

作業内容

人工

人工・時間

10：40

・配筋調書ひな型作成

19：00

5：40

削減率 (%)

70④

現場作業時間の大幅な削減や非接触・非対面での検査が可能となり，新型コロナウイルス感染症対策を含む安全性向上に貢献できること。

謝辞：本研究の一部は，国土交通省の「建設現場の生産性を飛躍的に向上するための革新的技術の導入・活用に関するプロジェクト」の援助を受け
写真－ 15検査状況（新思惟大橋上部工工事）た。ここに記して謝意を表す。
【参考文献】

5.

 竹内啓五，太田達見：鉄筋観測のための小型形状ス
1）

ま と め

キャナの適用性評価，日本建築学会学術講演梗概集（東海），材料施工，pp.193-194，2012。

3 眼カメラを用いた配筋検査システムを現場で長期運用し，システムに必要な機能や使い勝手に関する課題や要望を抽出し，機能改善を実施し，橋梁上下部工事で生産性評価を実施した。その結果，以下の知見が得られた。
①

配筋検査システムは簡単な操作により 7 秒程度で現場における帳票作成が可能で，寒冷地や雨天時などでも，現場での使用に支障はないこと。

②

スケールとシステムを用いた平均間隔の誤差は 5 mm 程度で，平均間隔の規格値±φを計測するために十分な精度を有すること。

③

橋梁の上下部工事での生産性評価では，検査員を従来の 3 名から 1 名に省人化でき，検査時間を 70% 削減でき生産性が大幅に向上するこ 蔡成浩，中村隆寛：配筋検査システム，コンクリー
2）
ト工学，Vol.55，No.9，pp.840-843，2017。
 森本直樹，後閑淳司，酒匂智彦，早川 博久，平陽
3）兵，吉田裕亮，桑島奨：ステレオカメラを活用した自動配筋検査システムの実証，土木学会全国大会第 74回年次学術講演会，VI-1102，2019。
 吉武謙二，中野貴公，井手章人，藤井彰，有田真4）
一：3 眼カメラによる配筋検査システムの現場適用性に 関 す る 研 究， 土 木 情 報 学 シ ン ポ ジ ウ ム 講 演 集，Vol.45，pp.129-132，2020。
5） 国土交通省：建設現場の生産性を飛躍的に向上するための革新的技術の導入・活用に関するプロジェク
ト，〈https://www.mlit.go.jp/tec/tec_tk_000062.
html〉，（入手 2021.10.24）。
 国土交通省：土木工事共通仕様書（案），2018。
6） 国土交通省：建設現場の遠隔臨場に関する監督・検査
7）
試行要領（案），〈https://www.mlit.go.jp/tec/content/001397222.pdf〉，（入手 2021.10.24）。と。

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