出来型確認システムおよび出来型確認プログラム、並びに出来型確認方法
【課題】 全体のデザインを損なうことなく意匠的な構造物を構築することができる出来型確認システムを提供する。
【解決手段】 出来型確認装置１００は、３次元レーザスキャナ２００を用いて第１層目の出来型の表面を計測することにより得られる点群データを入力し、入力した点群データに基づいて、その出来型の表面に対応する平面を推定する。そして、グローバル座標系において、推定平面と、構造物モデルのうち推定平面に対応する第１層目の設計計画面とが一致するように推定平面に対して第１〜第４層目の設計計画面を当てはめることにより、構造物モデルから壁１０の予測形状を形成し、グローバル座標系において、構造物モデルのうち予測形状に対応する第１〜第４層目の設計計画面を基準形状として形成し、予測形状および基準形状を合成して表示する。
【解決手段】 出来型確認装置１００は、３次元レーザスキャナ２００を用いて第１層目の出来型の表面を計測することにより得られる点群データを入力し、入力した点群データに基づいて、その出来型の表面に対応する平面を推定する。そして、グローバル座標系において、推定平面と、構造物モデルのうち推定平面に対応する第１層目の設計計画面とが一致するように推定平面に対して第１〜第４層目の設計計画面を当てはめることにより、構造物モデルから壁１０の予測形状を形成し、グローバル座標系において、構造物モデルのうち予測形状に対応する第１〜第４層目の設計計画面を基準形状として形成し、予測形状および基準形状を合成して表示する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造物の出来型を確認するシステムおよびプログラム、並びに方法に係り、特に、全体のデザインを損なうことなく意匠的な構造物を構築することができる出来型確認システムおよび出来型確認プログラム、並びに出来型確認方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
建設現場において、施工段階の出来型形状を把握することは、後工程に与える影響を速やかに確認できるため、非常に重要である。
【０００３】
従来、構造物の出来型を確認する技術としては、例えば、特許文献１記載の技術が知られている。
【０００４】
特許文献１記載の技術は、３次元レーザスキャナを用いて建築現場の出来型表面の三次元データを点群データとして立体的に計測し、計測された出来型表面と、設計計画面との距離を比較して、出来型表面と設計計画面との干渉部分および隙間の少なくとも一方が最小になるように設計計画面を移動させるものである。
【特許文献１】特開２００７−２７７８１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年、デザイン性が極めて高い意匠的な構造物が注目されている。意匠的な構造物としては、例えば、ＰＣａ板等の建材を僅かに傾斜させて垂直方向および水平方向に複数連結し、上方から見下げたときに全体として曲線を描くような構造物が考えられる。
【０００６】
意匠的な構造物については、通常の構造物と同様に、デザイナが、構造物の基準となる形状を示す構造物モデルをＣＡＤ（Computer-Aided Design）装置で設計し、これを元に作成した設計図書に従って構築される。そして、現場では、構造物の出来型を計測して設計図書と比較し、建材の位置や傾きが許容誤差範囲内に収まっているか否かを確認しながら施工を進めていく。
【０００７】
意匠的な構造物を構築する場合に特許文献１記載の技術を適用すれば、出来型表面と設計計画面との干渉部分等が最小になるように設計計画面を移動させることにより、施工段階前に実際の出来型形状に応じた有効な設計計画の変更を行うことができる。
【０００８】
しかしながら、意匠的な構造物は、個々の建材の位置や傾きが許容誤差範囲内に収まっていても、誤差の累積等により全体のデザインが損なわれる場合があり、全体の仕上がりを考慮した調整が必要となる。
【０００９】
そこで、本発明は、このような従来の技術の有する未解決の課題に着目してなされたものであって、全体のデザインを損なうことなく意匠的な構造物を構築することができる出来型確認システムおよび出来型確認プログラム、並びに出来型確認方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
〔発明１〕 上記目的を達成するために、発明１の出来型確認システムは、構造物の出来型を確認する出来型確認システムであって、前記構造物の基準となる形状を示す構造物モデルに関する構造物モデルデータを記憶する構造物モデルデータ記憶手段と、前記出来型の表面の実測により得られる、前記出来型の表面上の多点の位置を特定するための点群データを取得する点群データ取得手段と、前記点群データ取得手段で取得した点群データに基づいて、前記出来型の表面に対応する面を推定する面推定手段と、前記構造物モデルデータ記憶手段の構造物モデルデータに基づいて、所定の座標系において、前記面推定手段で推定した推定面と、前記構造物モデルのうち当該推定面に対応する設計計画面とが一致するように当該推定面に前記構造物モデルを当てはめることにより、前記構造物の予測形状を形成する予測形状形成手段と、前記構造物モデルデータ記憶手段の構造物モデルデータに基づいて、前記所定の座標系において、前記構造物モデルのうち前記予測形状に対応する部分を基準形状として形成する基準形状形成手段と、前記予測形状形成手段で形成された予測形状を、前記基準形状形成手段で形成された基準形状と対比可能に出力する予測形状出力手段とを備える。
【００１１】
このような構成であれば、点群データ取得手段により、出来型の表面上の多点の位置を特定するための点群データが取得され、面推定手段により、取得された点群データに基づいて、出来型の表面に対応する面が推定される。
【００１２】
次いで、予測形状形成手段により、構造物モデルデータ記憶手段の構造物モデルデータに基づいて、構造物モデルから構造物の予測形状が形成される。予測形状は、所定の座標系において、推定された推定面と、構造物モデルのうち推定面に対応する設計計画面とが一致するように推定面に構造物モデルを当てはめることにより形成される。また、基準形状形成手段により、構造物モデルデータ記憶手段の構造物モデルデータに基づいて、所定の座標系において、構造物モデルのうち予測形状に対応する部分が基準形状として形成される。
【００１３】
そして、予測形状出力手段により、予測形状が基準形状と対比可能に出力される。
【００１４】
ここで、所定の座標系としては、多点の絶対座標（例えば、地表を基準とする座標）または相対座標（例えば、点群データを得るための実測に用いる計測機器の設置位置を基準とする座標）を定める座標系、構造物モデルの絶対座標（例えば、地表を基準とする座標）または相対座標（例えば、ＣＡＤソフト上での座標）を定める座標系、その他任意の座標系が含まれる。なお、多点の座標を定める座標系と、構造物モデルの座標を定める座標系が異なる場合は、一方の座標系の座標を他方の座標系の座標に変換するか、両方の座標系の座標を、多点および構造物モデルの座標を定める他の座標系の座標に変換すればよい。以下、発明９の出来型確認プログラム、および発明１０の出来型確認方法において同じである。
【００１５】
また、出来型の表面には、出来型の外面または内面が含まれる。以下、発明９の出来型確認プログラム、および発明１０の出来型確認方法において同じである。
【００１６】
また、予測形状は、完成予定の構造物のうち少なくとも出来型以外の形状を含んでいればよく、出来型の形状を含んでいてもよいし、完成予定の構造物全体の形状としてもよい。また、形状のほかに、構造物について予測可能な大きさ、寸法、模様、色彩、構造物モデルとの誤差その他の特性を含んでいてもよい。以下、発明９の出来型確認プログラム、および発明１０の出来型確認方法において同じである。
【００１７】
また、基準形状は、構造物モデルのうち少なくとも予測形状に対応する部分を含んでいればよく、推定面に対応する設計計画面を含んでいてもよいし、構造物モデルの全部としてもよい。また、予測形状と対比可能な部分が含まれていればよく、必ずしも全体が予測形状と対応している必要はない。また、形状のほかに、構造物モデルで定義される大きさ、寸法、模様、色彩その他の諸元を含んでいてもよい。以下、発明９の出来型確認プログラム、および発明１０の出来型確認方法において同じである。
【００１８】
また、出来型とは、構造物の見た目の出来上がりのことをいう。以下、発明９の出来型確認プログラム、および発明１０の出来型確認方法において同じである。
【００１９】
また、予測形状を基準形状と対比可能に出力することには、例えば、予測形状と基準形状を合成して出力すること、予測形状と基準形状を縦方向または横方向等に並べて出力すること、予測形状と基準形状を別々のウィンドウで出力すること、予測形状と基準形状を所定時間ごとに交互に出力することが含まれる。また、出力には、少なくとも表示、印刷、送信および記録が含まれる。以下、発明９の出来型確認プログラム、および発明１０の出来型確認方法において同じである。
【００２０】
また、点群データは、出来型の表面の実測データまたはその２次的なデータ（例えば、実測データに基づいて算出、加工、生成されるデータ）であればよく、これには、例えば、３次元レーザスキャナ、トータルステーションその他の計測機器を用いて出来型の表面を計測することにより得られるデータが含まれる。その他の計測機器としては、例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）、測距センサまたはラインセンサにより計測を行う計測機器が含まれる。以下、発明９の出来型確認プログラム、および発明１０の出来型確認方法において同じである。
【００２１】
また、点群データの取得は、例えば、計測機器や入力装置等から点群データを入力すること、外部の装置等から点群データを受信すること、または記憶装置や記憶媒体等から点群データを読み出すことにより行うことができる。したがって、取得には、少なくとも入力、受信および読出が含まれる。以下、発明９の出来型確認プログラム、および発明１０の出来型確認方法において同じである。
【００２２】
また、構造物モデルデータ記憶手段は、あらゆる手段でかつあらゆる時期に構造物モデルデータを記憶可能なものを含み、構造物モデルデータをあらかじめ記憶してあるものであってもよいし、構造物モデルデータをあらかじめ記憶することなく、本システムの動作時に外部からの入力等によって構造物モデルデータを記憶するものであってもよい。
【００２３】
また、本システムは、単一の装置、端末その他の機器として実現するようにしてもよいし、複数の装置、端末その他の機器を通信可能に接続したネットワークシステムとして実現するようにしてもよい。後者の場合、各構成要素は、それぞれ通信可能に接続されていれば、複数の機器等のうちいずれに属していてもよい。
【００２４】
〔発明２〕 さらに、発明２の出来型確認システムは、発明１の出来型確認システムにおいて、前記構造物は、平面または曲面を有する建材をその面方向に複数組み合わせることにより構成される構造物である。
【００２５】
このような構成であれば、予測形状出力手段により、平面または曲面を有する建材をその面方向に複数組み合わせることにより構成される構造物の予測形状が基準形状と対比可能に出力される。
【００２６】
〔発明３〕 さらに、発明３の出来型確認システムは、発明１および２のいずれか１の出来型確認システムにおいて、前記点群データは、３次元レーザスキャナを用いて前記出来型の表面を計測することにより得られるデータである。
【００２７】
このような構成であれば、３次元レーザスキャナを用いて出来型の表面を計測すると、点群データ取得手段により、出来型の表面上の多点の位置を特定するための点群データが取得される。
【００２８】
出来型の表面をトータルステーションで計測する場合、出来型の表面に対応する面は、出来型の所定箇所（例えば、３点）を通る面として推定される。そのため、出来型が歪んでいたり表面に凹凸があったりした場合に、適切な面を推定できない可能性がある。これに対し、３次元レーザスキャナを用いて計測した場合は、例えば、最小二乗法により、出来型の表面上の多点から誤差が最小となる面として推定することができるので、出来型が歪んでいたり表面に凹凸があったりした場合でも、比較的適切な面を推定することができる。
【００２９】
〔発明４〕 さらに、発明４の出来型確認システムは、発明１ないし３のいずれか１の出来型確認システムにおいて、前記出来型の表面の実測により得られる、前記出来型の表面上の特定位置の点を特定するための点データを取得する点データ取得手段と、前記点データ取得手段で取得した点データに基づいて、前記特定位置の点と、前記推定面に一致させようとする前記設計計画面における前記特定位置の点に対応する基準点が一致するように、前記予測形状形成手段で形成した予測形状を移動させることにより当該予測形状の位置を補正する位置補正手段とをさらに備え、前記予測形状出力手段は、前記位置補正手段で位置を補正した予測形状を前記基準形状と対比可能に出力する。
【００３０】
このような構成であれば、点データ取得手段により、出来型の表面上の特定位置の点を特定するための点データが取得され、位置補正手段により、取得された点データに基づいて予測形状の位置が補正される。出来型の表面上の特定位置の点が分かれば、その点と、設計計画面における特定位置の点に対応する基準点との位置関係から予測形状の位置を補正することができる。
【００３１】
そして、予測形状出力手段により、位置が補正された予測形状が基準形状と対比可能に出力される。
【００３２】
ここで、点データは、出来型の表面の実測データまたはその２次的なデータ（例えば、実測データに基づいて算出、加工、生成されるデータ）であればよく、これには、例えば、トータルステーションを用いて出来型の表面を計測することにより得られるデータが含まれる。
【００３３】
また、点データの取得は、例えば、計測機器や入力装置等から点データを入力すること、外部の装置等から点データを受信すること、または記憶装置や記憶媒体等から点データを読み出すことにより行うことができる。したがって、取得には、少なくとも入力、受信および読出が含まれる。
【００３４】
〔発明５〕 さらに、発明５の出来型確認システムは、発明１ないし４のいずれか１の出来型確認システムにおいて、前記点群データ取得手段で取得した点群データに基づいて、前記出来型の表面と、前記構造物モデルのうち前記出来型の表面に対応する設計計画面とのずれ量を算出するずれ量算出手段と、前記ずれ量算出手段で算出したずれ量に応じた出力態様で前記多点を出力するずれ状態出力手段とをさらに備える。
【００３５】
このような構成であれば、ずれ量算出手段により、取得された点群データに基づいて、出来型の表面と、構造物モデルのうち出来型の表面に対応する設計計画面とのずれ量が算出され、ずれ状態出力手段により、算出されたずれ量に応じた出力態様で多点が出力される。
【００３６】
ここで、設計計画面の出力には、予測形状の出力と同様に、少なくとも表示、印刷、送信および記録が含まれる。
【００３７】
〔発明６〕 さらに、発明６の出来型確認システムは、発明５の出来型確認システムにおいて、前記出来型は、角度が異なる少なくとも２つの表面を有し、前記構造物モデルのうち前記少なくとも２つの表面のそれぞれに対応する設計計画面を区分し、かつ、一の前記設計計画面の法線面と他の前記設計計画面の法線面がなす角度範囲の角度を有する区分平面を基準として、前記点群データにより特定される多点の一部または全部を前記設計計画面のいずれかに対応させる点群対応手段をさらに備え、前記ずれ量算出手段は、前記各設計計画面ごとに、前記点群対応手段で当該設計計画面に対応させた点から当該設計計画面までのずれ量を算出し、前記ずれ状態出力手段は、前記各設計計画面ごとに、当該設計計画面について前記ずれ量算出手段で算出したずれ量に応じた出力態様で、当該設計計画面に対応する多点を出力する。
【００３８】
このような構成であれば、点群対応手段により、区分平面を基準として、点群データにより特定される多点の一部または全部が設計計画面のいずれかに対応させられる。区分平面は、構造物モデルのうち出来型の少なくとも２つの表面にそれぞれ対応する設計計画面を区分し、かつ、一の設計計画面の法線面と他の設計計画面の法線面とがなす角度範囲の角度を有する平面である。
【００３９】
例えば、複数回の計測により点群データを得る場合や、構造物モデルに対する出来型のずれが大きい場合は、設計計画面の間に分布する多点がどちらの設計計画面に対応するものであるかの判定が困難となる。この判定が不適切な場合は、構造物モデルに対する出来型のずれを適切に把握することができない。
【００４０】
そこで、このように区分平面を基準とすることにより、点群データにより特定される多点の一部または全部を比較的適切に設計計画面いずれかに対応させることができる。
【００４１】
点群対応手段による対応が行われると、ずれ量算出手段により、各設計計画面ごとに、その設計計画面に対応させた点からその設計計画面までのずれ量が算出される。そして、ずれ量算出手段により、各設計計画面ごとに、その設計計画面について算出されたその設計計画面までのずれ量に応じた出力態様で、その設計計画面に対応する多点が出力される。
【００４２】
〔発明７〕 さらに、発明７の出来型確認システムは、発明５および６のいずれか１の出来型確認システムにおいて、前記ずれ状態出力手段は、前記ずれ量に応じた色分けまたは濃淡により前記多点を出力する。
【００４３】
このような構成であれば、ずれ状態出力手段により、ずれ量に応じた色分けまたは濃淡により多点が出力される。
【００４４】
〔発明８〕 さらに、発明８の出来型確認システムは、発明７の出来型確認システムにおいて、前記ずれ状態出力手段は、前記ずれ量が所定以上であるときは、特定の色または濃度により前記多点を出力する。
【００４５】
このような構成であれば、ずれ状態出力手段により、ずれ量が所定以上であるときは、特定の色または濃度により多点が出力される。
【００４６】
〔発明９〕 一方、上記目的を達成するために、発明９の出来型確認プログラムは、構造物の出来型を確認する処理をコンピュータに実行させるための出来型確認プログラムであって、前記出来型の表面の実測により得られる、前記出来型の表面上の多点の位置を特定するための点群データを取得する点群データ取得ステップと、前記点群データ取得ステップで取得した点群データに基づいて、前記出来型の表面に対応する面を推定する面推定ステップと、前記構造物の基準となる形状を示す構造物モデルに関する構造物モデルデータを記憶する構造物モデルデータ記憶手段の構造物モデルデータに基づいて、所定の座標系において、前記面推定ステップで推定した推定面と、前記構造物モデルのうち当該推定面に対応する設計計画面とが一致するように当該推定面に前記構造物モデルを当てはめることにより、前記構造物の予測形状を形成する予測形状形成ステップと、前記構造物モデルデータ記憶手段の構造物モデルデータに基づいて、前記所定の座標系において、前記構造物モデルのうち前記予測形状に対応する部分を基準形状として形成する基準形状形成ステップと、前記予測形状形成ステップで形成された予測形状を、前記基準形状形成ステップで形成された基準形状と対比可能に出力する予測形状出力ステップとを含む処理をコンピュータに実行させるためのプログラムである。
【００４７】
このような構成であれば、コンピュータによってプログラムが読み取られ、読み取られたプログラムに従ってコンピュータが処理を実行すると、発明１の出来型確認システムと同等の作用が得られる。
【００４８】
〔発明１０〕 一方、上記目的を達成するために、発明１０の出来型確認方法は、構造物の出来型を確認する出来型確認方法であって、前記出来型の表面の実測により得られる、前記出来型の表面上の多点の位置を特定するための点群データを取得する点群データ取得ステップと、前記点群データ取得ステップで取得した点群データに基づいて、前記出来型の表面に対応する面を推定する面推定ステップと、前記構造物の基準となる形状を示す構造物モデルに関する構造物モデルデータを記憶する構造物モデルデータ記憶手段の構造物モデルデータに基づいて、所定の座標系において、前記面推定ステップで推定した推定面と、前記構造物モデルのうち当該推定面に対応する設計計画面とが一致するように当該推定面に前記構造物モデルを当てはめることにより、前記構造物の予測形状を形成する予測形状形成ステップと、前記構造物モデルデータ記憶手段の構造物モデルデータに基づいて、前記所定の座標系において、前記構造物モデルのうち前記予測形状に対応する部分を基準形状として形成する基準形状形成ステップと、前記予測形状形成ステップで形成された予測形状を、前記基準形状形成ステップで形成された基準形状と対比可能に出力する予測形状出力ステップとを含む。
【発明の効果】
【００４９】
以上説明したように、発明１の出来型確認システムによれば、推定面と、構造物モデルのうち推定面に対応する設計計画面とが一致するように推定面に構造物モデルを当てはめることにより構造物の予測形状が形成され、予測形状が基準形状と対比可能に出力されるので、施工済み出来型から全体的な予測出来型を把握することができる。したがって、全体の仕上がりを考慮した調整を行うことができるので、従来に比して、全体のデザインを損なうことなく構造物を構築することができるという効果が得られる。
【００５０】
さらに、発明２の出来型確認システムによれば、平面または曲面を有する建材をその面方向に複数組み合わせることにより構成される構造物について全体の仕上がりを考慮した調整を行うことができるので、全体のデザインを損なうことなく意匠的な構造物を構築することができるという効果が得られる。
【００５１】
さらに、発明３の出来型確認システムによれば、点群データは、３次元レーザスキャナを用いて計測することにより得られるデータであるので、出来型が歪んでいたり表面に凹凸があったりした場合でも、比較的適切な面を推定することができるという効果が得られる。
【００５２】
さらに、発明４の出来型確認システムによれば、予測形状の位置が補正されるので、全体的な予測出来型をさらに適切に把握することができるという効果が得られる。
【００５３】
さらに、発明５の出来型確認システムによれば、出来型の表面と設計計画面とのずれ量に応じた出力態様で多点が出力されるので、構造物モデルに対する出来型のずれを把握することができる。したがって、全体の仕上がりを考慮した調整を行うことができるので、全体のデザインを損なうことなく構造物を構築することができるという効果が得られる。
【００５４】
さらに、発明６の出来型確認システムによれば、設計計画面を区分する区分平面を基準として多点を設計計画面に対応させるので、角度が異なる複数の表面を有する構造物であっても、構造物モデルに対する出来型のずれを比較的適切に把握することができるという効果が得られる。したがって、そのような構造物について全体の仕上がりを考慮した調整を行うことができるので、全体のデザインを損なうことなく意匠的な構造物を構築することができるという効果が得られる。
【００５５】
さらに、発明７の出来型確認システムによれば、ずれ量に応じた色分けまたは濃淡により多点が出力されるので、構造物モデルに対する出来型のずれを視覚的に把握することができるという効果が得られる。
【００５６】
さらに、発明８の出来型確認システムによれば、ずれ量が所定以上であるときは、特定の色または濃度により多点が出力されるので、ずれ量が大きい箇所だけを把握することができるという効果が得られる。
【００５７】
一方、発明９の出来型確認プログラム、または発明１０の出来型確認方法によれば、発明１の出来型確認システムと同等の効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５８】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。図１ないし図１５は、本発明に係る出来型確認システムおよび出来型確認プログラム、並びに出来型確認方法の実施の形態を示す図である。
【００５９】
まず、本発明を適用する意匠的な構造物を説明する。
【００６０】
図１は、壁１０を上方から見下げた図である。
【００６１】
図２は、壁１０の正面図である。
【００６２】
本実施の形態は、本発明に係る出来型確認システムおよび出来型確認プログラム、並びに出来型確認方法を、意匠的な構造物として、曲面や傾きで構成される壁を再現した壁１０を構築する場合について適用したものである。
【００６３】
壁１０は、図１および図２に示すように、ＰＣａ板１２の表面を僅かに後傾させ、ＰＣａ板１２を垂直方向に４枚積層し、さらに水平方向に多数連結することにより構成される。壁１０を上方から見ると、曲線を描く形状となり、全体として曲線美が表現される。
【００６４】
図３は、壁１０の施工過程を示す図である。
【００６５】
壁１０は、図３に示すように、ＰＣａ板１２を所定の位置に仮止め架設後に、ＰＣａ板１２のジョイント位置にＲＣの柱１４が緊結される構造であり、一般的な梁がなくＰＣａ板１２が梁および壁となる特殊な構造である。そしてさらに、このような構造を垂直方向に４枚積層するため、通常の構造物と比して、設計図書通りに構築することが困難となる。なお、このことは、意匠的な構造物全般について言えることである。
【００６６】
図４は、３次元レーザスキャナ２００を用いて壁１０の第１層目の出来型の正面を計測する場合を示す図である。
【００６７】
本実施の形態では、図４に示すように、壁１０の第１層目（最下段）の施工が完了したときに、３次元レーザスキャナ２００を用いて第１層目の出来型の表面を計測し、その計測結果に基づいて第２〜第４層目の出来型を出来型確認装置１００でシミュレーションする。そのシミュレーション結果を参照し、許容誤差範囲内に収まっているか否かを確認し、第１層目の出来型に対してまたは第２〜第４層目の施工においてＰＣａ板１２の位置や傾き等を調整することができる。これにより、未施工の部分も考慮しながら施工を進めることができるので、全体のデザインを損なうことなく壁１０を構築することができる。
【００６８】
３次元レーザスキャナ２００は、計測範囲内において所定の分解能で物体までの距離を計測し、計測した距離に基づいて各計測点の座標を示す点群データを生成しメモリに記憶する。各計測点には、３次元レーザスキャナ２００の現在位置を原点とする３次元直交座標系（以下、スキャナ座標系という。）の座標が与えられる。点群データを用いれば、各計測点の素材等に応じて異なるレーザの反射強度をグレースケールで可視化することができ、構造物の大きさや傾斜の度合い等を容易に算出することもできる。このように、３次元レーザスキャナ２００によれば、計測範囲内に存在する物体の３次元情報を高速、高密度に取得することができる。
【００６９】
３次元レーザスキャナ２００の計測原理は、トータルステーションと類似しており、任意のターゲット（計測点ｐ）に向かって射出したレーザパルスが反射して戻ってくるまでの時間から算出される距離ｒを計測する。
【００７０】
計測点ｐの座標は、３次元極座標系の座標（ｒ、λ、φ）をスキャナ座標系の座標（ｘ0、ｙ0、ｚ0）に変換することにより算出することができる。ここで、φは、ｚ軸とレーザ光のなす角であり、λは、ｘ軸とレーザ光のなす角である。
【００７１】
次に、出来型確認装置１００の構成を説明する。
【００７２】
図５は、出来型確認装置１００のハードウェア構成を示すブロック図である。
【００７３】
出来型確認装置１００は、図５に示すように、制御プログラムに基づいて演算およびシステム全体を制御するＣＰＵ１３０と、所定領域にあらかじめＣＰＵ１３０の制御プログラム等を格納しているＲＯＭ１３２と、ＲＯＭ１３２等から読み出したデータやＣＰＵ１３０の演算過程で必要な演算結果を格納するためのＲＡＭ１３４と、外部装置に対してデータの入出力を媒介するＩ／Ｆ１３８とを有して構成されており、これらは、データを転送するための信号線であるバス１３９で相互にかつデータ授受可能に接続されている。
【００７４】
Ｉ／Ｆ１３８には、外部装置として、ヒューマンインターフェースとしてデータの入力が可能なキーボードやマウス等からなる入力装置１４０と、データやテーブル等をファイルとして格納する記憶装置１４２と、画像信号に基づいて画面を表示する表示装置１４４と、３次元レーザスキャナ２００と、トータルステーション３００とが接続されている。
【００７５】
記憶装置１４２には、壁１０の基準となる形状を示す構造物モデルに関するＣＡＤデータが記憶されている。構造物モデルは、建築現場における基準点Ｐgを原点とする３次元直交座標系（以下、グローバル座標系という。）で表現されている。ＣＡＤデータは、グローバル座標系における点間を接続する線で構造物モデルを表現したベクトルデータであって、構造物モデルの形状線や通り心の端点の属性（点の名称、位置）、形状線や通り心の属性（線の名称、位置、長さ）および構造物モデルの設計計画面の属性（面の名称、位置、大きさ）が規定されている。また、三角形または四角形からなる面が最小のモデルとして定義されている。ＣＡＤデータは、例えば、ＶＲＭＬにより記述することができる。なお、ＣＡＤソフト上で定義される３次元直交座標系で構造物モデルを表現することもできるが、この場合は、ＣＡＤデータの利用の際にグローバル座標系に変換する必要がある。
【００７６】
次に、ＣＰＵ１３０で実行される処理を説明する。
【００７７】
ＣＰＵ１３０は、マイクロプロセッシングユニット等からなり、ＲＯＭ１３２の所定領域に格納されている所定のプログラムを起動させ、そのプログラムに従って、図６および図１２のフローチャートに示す出来型確認処理およびずれ状態表示処理を実行する。
【００７８】
初めに、出来型確認処理を説明する。
【００７９】
図６は、出来型確認処理を示すフローチャートである。
【００８０】
図７は、壁１０の出来型の表面を計測する場合を説明するための図である。
【００８１】
出来型確認処理は、３次元レーザスキャナ２００の計測結果に基づいて第２〜第４層目の出来型をシミュレーションする処理である。
【００８２】
出来型確認処理の実行に先立って、３次元レーザスキャナ２００を用いて第１層目の出来型の表面を計測する。壁１０が大きく、１回の計測では表面全域を計測できないので、図７に示すように、壁１０の周辺に複数の計測地点Ｐ0〜Ｐnを設定し、各計測地点Ｐ0〜Ｐnごとに第１層目の出来型の表面の一部を計測することにより第１層目の出来型の表面全域を計測する。
【００８３】
各計測地点Ｐ0〜Ｐnでは、具体的に次のように計測を行う。
【００８４】
図８は、ターゲット２６の正面図である。
【００８５】
図９は、３次元レーザスキャナ２００を用いて壁１０の出来型の正面を計測する場合を示す図である。
【００８６】
まず、図８および図９に示すように、複数のターゲット２６（ターゲットシール）を出来型の表面に貼付する。このとき、３次元レーザスキャナ２００の後方でかつその走査範囲内に、三脚等を用いてターゲット２６を設置してもよい。
【００８７】
次いで、トータルステーション３００に基準点Ｐgの座標を与え、トータルステーション３００を用いて各ターゲット２６の中心点を計測する。その結果、各計測点についてグローバル座標系の座標を示す第１点群データが得られ、トータルステーション３００のメモリに記憶される。
【００８８】
そして、３次元レーザスキャナ２００を用いて、各ターゲット２６の中心点を含む出来型の表面を計測する。その結果、各計測点についてスキャナ座標系の座標を示す第２点群データが得られ、３次元レーザスキャナ２００のメモリに記憶される。
【００８９】
計測が完了した後に、出来型確認処理がＣＰＵ１３０において実行されると、図６に示すように、まず、ステップＳ１００に移行して、各計測地点Ｐ0〜Ｐnごとの第１点群データをトータルステーション３００から、各計測地点Ｐ0〜Ｐnごとの第２点群データを３次元レーザスキャナ２００からそれぞれ入力し、ステップＳ１０２に移行する。
【００９０】
ステップＳ１０２では、入力した第２点群データのなかから各ターゲット２６の中心点に相当する計測点を抽出し、抽出した計測点の座標を、入力した第１点群データの対応する計測点の座標に置換することにより、第２点群データの座標をグローバル座標系に変換する座標変換処理を実行する。座標変換処理は、各計測地点Ｐ0〜Ｐnごとに行う。
【００９１】
次いで、ステップＳ１０４に移行して、グローバル座標系の座標に変換した各計測点を表示装置１４４に表示することにより第１層目の出来型の表面画像を表示し、ステップＳ１０６に移行して、表示された計測点群のなかから１枚のＰＣａ板１２に相当する計測点群を入力装置１４０により選択させ、ステップＳ１０８に移行する。
【００９２】
ステップＳ１０８では、選択された計測点群の座標に基づいて、グローバル座標系において、第１層目の出来型の表面に対応する平面を推定する。平面の推定方法としては、例えば、最小二乗法、ハフ変換その他の方法を採用することができる。最小二乗法を採用した場合は、選択された計測点群について各計測点から平面までの距離の二乗和が最小となるような平面を推定平面として求める。
【００９３】
ＰＣａ板１２の４隅をトータルステーション３００で計測する場合、ＰＣａ板１２の表面に対応する平面は、４隅を通る平面として推定される。そのため、ＰＣａ板１２が歪んでいたり表面に凹凸があったりした場合に、適切な平面を推定できない可能性がある。これに対し、３次元レーザスキャナ２００を用いて計測した場合は、ＰＣａ板１２の表面上の点群から誤差が最小となる平面が推定されるので、ＰＣａ板１２が歪んでいたり表面に凹凸があったりした場合でも、比較的適切な平面を推定することができる。
【００９４】
次いで、ステップＳ１１０に移行して、ＣＡＤデータを記憶装置１４２から読み出し、ステップＳ１１２に移行する。
【００９５】
ステップＳ１１２では、読み出したＣＡＤデータに基づいて、構造物モデルから壁１０の予測形状を形成する。予測形状は、グローバル座標系において、ステップＳ１０８で推定した推定平面と、構造物モデルのうち推定平面に対応する第１層目の設計計画面とが一致するように推定平面に対して第１〜第４層目の設計計画面を当てはめることにより形成される。推定平面と、第１層目の設計計画面との対応については、第１層目の設計計画面のうち、例えば、推定平面からの距離が最小となる設計計画面を対応させることができる。
【００９６】
次いで、ステップＳ１１４に移行して、読み出したＣＡＤデータに基づいて、グローバル座標系において、構造物モデルのうち予測形状に対応する第１〜第４層目の設計計画面を基準形状として形成する。
【００９７】
次いで、ステップＳ１１６に移行して、第１層目の出来型の表面上の特定位置の点の座標を示す点データをトータルステーション３００から入力する。
【００９８】
図１０は、トータルステーション３００を用いて壁１０の第１層目の出来型の正面を計測する場合を示す図である。
【００９９】
図１０に示すように、トータルステーション３００を用いて、第１層目の出来型のうちＰＣａ板１２の表面上の特定位置の点ｐaを計測する。
【０１００】
トータルステーション３００は、点ｐaまでの距離を計測し、計測した距離に基づいて計測点ｐaの座標を示す点データを生成しメモリに記憶する。トータルステーション３００は、３次元レーザスキャナ２００に対して、特定位置の点を計測することができる点で有利であるので、ステップＳ１１６で入力する点データは、トータルステーション３００を用いて計測することにより高い精度で得ることができる。なお、ステップＳ１１６では、第１点群データのなかから点データを入力してもよい。
【０１０１】
次いで、ステップＳ１１８に移行して、グローバル座標系に変換した計測点ｐaの座標に基づいて、ステップＳ１１２で形成された予測形状の位置を補正する。
【０１０２】
図１１は、予測形状の位置を補正する場合を示す図である。
【０１０３】
ステップＳ１０８では、出来型の表面に対応する平面を推定するが、点群のみから平面を推定するため、推定平面（出来型の表面）に設計計画面を完全に一致させることは難しく、推定平面の面方向にずれが生じる。そのため、高い予測精度を実現するには、一致させようとする設計計画面の位置を補正する必要がある。
【０１０４】
まず、出来型の第１層目の下辺は接地しているはずであるので、図１１（ａ）に示すように、予測形状１６の最下辺が接地面に位置するように、予測形状１６を移動させる。
【０１０５】
次いで、図１１（ｂ）に示すように、計測点ｐaと、予測形状１６の第１層目の面（第１層目の設計計画面を当てはめたもの）における計測点ｐaに対応する基準点ｐbとが一致またはほぼ一致するように、予測形状１６を移動させる。ここで、ほぼ一致とは、計測点ｐaと基準点ｐbが一致しない場合であって、例えば、計測点ｐaと基準点ｐbの距離が所定値以下である場合、または計測点ｐaと基準点ｐbの距離が最小となる場合が考えられる。なお、ＰＣａ板１２の表面上の点ｐaの位置は既知であるため、設計計画面上の基準点ｐbの座標もあらかじめ特定することができる。
【０１０６】
なお、予測形状の位置を補正する場合に、予測形状の最下辺が接地面に位置するように、予測形状を移動させるように構成したが、これに限らず、接地面への移動は行わず、計測点ｐaと基準点ｐbとが一致またはほぼ一致するように、予測形状を移動させるように構成することもできる。
【０１０７】
また、壁１０の第２層目の施工が完了した場合は、第２層目の計測点ｐaを基準として用いる。すなわち、出来型のうち最も高い層の計測点ｐaを位置補正の基準として用いる。
【０１０８】
次いで、ステップＳ１２０に移行して、ステップＳ１１２、Ｓ１１４で形成された予測形状および基準形状を合成して表示装置１４４に表示し、一連の処理を終了して元の処理に復帰させる。
【０１０９】
次に、ずれ状態表示処理を説明する。
【０１１０】
図１２は、ずれ状態表示処理を示すフローチャートである。
【０１１１】
ずれ状態表示処理は、３次元レーザスキャナ２００の計測結果に基づいて、構造物モデルに対する出来型のずれの状態を表示する処理であって、ＣＰＵ１３０において実行されると、図１２に示すように、まず、ステップＳ２００に移行する。
【０１１２】
ステップＳ２００、Ｓ２０２では、ステップＳ１００、Ｓ１０２と同様の処理を実行し、ステップＳ２０４に移行する。
【０１１３】
ステップＳ２０４では、グローバル座標系の座標に変換した各計測点を設計計画面に対応させる。
【０１１４】
図１３は、各計測点を設計計画面に対応させる場合を示す図である。同図（ａ）は、設計計画面の斜視図であり、同図（ｂ）は、設計計画面の平面的な模式図である。
【０１１５】
ここでは、隣接する２つのＰＣａ板１２の各計測点を設計計画面に対応させる場合を説明する。
【０１１６】
複数回の計測により点群データを得る場合（図７）や、構造物モデルに対する出来型のずれが大きい場合は、図１３に示すように、構造物モデルのうち一方のＰＣａ板１２に対応する設計計画面２２と、他方のＰＣａ板１２に対応する設計計画面２４との境界付近に分布する計測点が設計計画面２２、２４のどちらに対応するものであるかの判定が困難となる。この判定が不適切な場合は、構造物モデルに対する出来型のずれの状態を適切に把握することができない。
【０１１７】
そこで、２つのＰＣａ板１２の各計測点は、区分平面２０を基準として設計計画面２２、２４のいずれかに対応させる。区分平面２０は、設計計画面２２、２４の境界を通過し、かつ、設計計画面２２、２４の法線面２２ａ、２４ａがなす角の二等分線に沿った平面として定義する。具体的には、区分平面２０よりも設計計画面２２側に分布する計測点を設計計画面２２に、区分平面２０よりも設計計画面２４側に分布する計測点を設計計画面２４にそれぞれ対応させる。
【０１１８】
次いで、ステップＳ２０６に移行して、グローバル座標系において、設計計画面２２に対応させた各計測点ごとにその計測点から設計計画面２２までのずれ量を算出し、設計計画面２４に対応させた各計測点ごとにその計測点から設計計画面２４までのずれ量を算出する。
【０１１９】
次いで、ステップＳ２０８に移行して、設計計画面２２、２４の形状を表示装置１４４に表示する。そして、設計計画面２２のうち算出したずれ量が所定以上の箇所（計測点に対応する箇所）を第１色（例えば、赤）で表示し、その他の箇所を第２色（例えば、灰色）で表示する。同様に、設計計画面２４のうち算出したずれ量が所定以上の箇所（計測点に対応する箇所）を第１色で表示し、その他の箇所を第２色で表示する。必要により、ずれの方向を考慮した第３色（例えば、一方を赤、他方を青）を用いて表示してもよい。
【０１２０】
次いで、ステップＳ２１０に移行して、第１層目のすべての設計計画面についてステップＳ２０６、Ｓ２０８の処理が終了したか否かを判定し、第１層目のすべての設計計画面について処理が終了したと判定したとき(Yes)は、一連の処理を終了して元の処理に復帰させる。
【０１２１】
一方、ステップＳ２１０で、第１層目のすべての設計計画面について処理が終了していないと判定したとき(No)は、ステップＳ２０６に移行する。
【０１２２】
〔本実施の形態の動作〕
次に、本実施の形態の動作を説明する。
【０１２３】
初めに、第２〜第４層目の出来型をシミュレーションする場合を説明する。
【０１２４】
まず、複数の計測地点Ｐ0〜Ｐnにおいて、３次元レーザスキャナ２００を用いて第１層目の出来型の表面を計測する。その結果、３次元レーザスキャナ２００のメモリには、各計測地点Ｐ0〜Ｐnごとの点群データが記憶される。
【０１２５】
次に、出来型確認装置１００において出来型確認処理を実行する。
【０１２６】
出来型確認装置１００では、出来型確認処理が実行されると、ステップＳ１００〜Ｓ１０４を経て、各計測地点Ｐ0〜Ｐnごとの点群データが３次元レーザスキャナ２００から入力され、入力された点群データに基づいて各計測点の座標がグローバル座標系の座標に変換され、第１層目の出来型の表面画像が表示される。
【０１２７】
ここで、表示された計測点群のなかから１枚のＰＣａ板１２に相当する計測点群を選択する。
【０１２８】
出来型確認装置１００では、計測点群が選択されると、ステップＳ１０８〜Ｓ１１４を経て、選択された計測点群の座標に基づいて平面が推定され、ＣＡＤデータに基づいて予測形状および基準形状が形成される。次いで、ステップＳ１１６、Ｓ１１８を経て、点データに基づいて予測形状の位置が補正される。
【０１２９】
図１４は、第２〜第４層目の出来型のシミュレーション結果を示す図である。同図（ａ）は、予測形状１６および基準形状１８の断面図であり、同図（ｂ）は、予測形状１６および基準形状１８の正面図である。
【０１３０】
そして、ステップＳ１２０を経て、図１４（ａ）、（ｂ）に示すように、予測形状１６および基準形状１８が合成表示される。図１４（ａ）の例では、現在のまま施工を進めると、構造物モデルに比して壁１０の出来型の位置や傾きが異なり、全体のデザインに大きな影響を与える可能性があることを把握することができる。なお、基準形状１８に対する予測形状１６のずれ量を各層ごとに数値で表示してもよい。
【０１３１】
次に、構造物モデルに対する出来型のずれの状態を表示する場合を説明する。
【０１３２】
上記同様に、３次元レーザスキャナ２００を用いて第１層目の出来型の表面を計測した後、出来型確認装置１００においてずれ状態表示処理を実行する。
【０１３３】
出来型確認装置１００では、ずれ状態表示処理が実行されると、ステップＳ２００、Ｓ２０２を経て、各計測地点Ｐ0〜Ｐnごとの点群データが３次元レーザスキャナ２００から入力され、入力された点群データに基づいて各計測点の座標がグローバル座標系の座標に変換される。
【０１３４】
図１５は、ずれ状態の表示結果を示す図である。
【０１３５】
次いで、ステップＳ２０４、Ｓ２０６を経て、座標変換された各計測点が設計計画面に対応させられ、設計計画面に対応させた各計測点ごとにその計測点からその設計計画面までのずれ量が算出される。そして、ステップＳ２０８を経て、図１５に示すように、設計計画面のうち算出されたずれ量が所定以上の箇所が第１色で、その他の箇所が第２色で表示される。必要により、ずれの方向を考慮した第３色（例えば、一方を赤、他方を青）を用いて表示してもよい。
【０１３６】
〔本実施の形態の効果〕
このようにして、本実施の形態では、第１層目の出来型の表面を計測することにより得られる点群データを入力し、入力した点群データに基づいて、その出来型の表面に対応する平面を推定し、記憶装置１４２のＣＡＤデータに基づいて、グローバル座標系において、推定した推定平面と、構造物モデルのうち推定平面に対応する第１層目の設計計画面とが一致するように推定平面に対して第１〜第４層目の設計計画面を当てはめることにより、壁１０の予測形状を形成し、記憶装置１４２のＣＡＤデータに基づいて、グローバル座標系において、構造物モデルのうち予測形状に対応する第１〜第４層目の設計計画面を基準形状として形成し、予測形状および基準形状を合成して表示する。
【０１３７】
これにより、推定平面と、構造物モデルのうち推定平面に対応する設計計画面とが一致するように推定平面に構造物モデルを当てはめることにより第２〜第４層目の予測形状が形成され、予測形状および基準形状が合成表示されるので、施工済み出来型から全体的な予測出来型を把握することができる。したがって、複数層にわたって徐々に調整し、全体の仕上がりを考慮した調整を行うことができるので、従来に比して、全体のデザインを損なうことなく構造物を構築することができる。
【０１３８】
また、出来型の表面の実測とシミュレーションを組み合わせることにより、シミュレーションだけで行う場合に比して、高い予測精度を実現することができる。
【０１３９】
さらに、本実施の形態では、ＰＣａ板１２をその面方向に複数組み合わせることにより構成される壁１０の出来型を確認する場合に適用した。
【０１４０】
これにより、全体のデザインを損なうことなく意匠的な構造物を構築することができる。
【０１４１】
さらに、本実施の形態では、３次元レーザスキャナ２００を用いて計測することにより得られる点群データを採用した。
【０１４２】
これにより、ＰＣａ板１２が歪んでいたり表面に凹凸があったりした場合でも、比較的適切な平面を推定することができる。
【０１４３】
さらに、本実施の形態では、第１層目の出来型の表面上の特定位置の点を計測することにより得られる点データを取得し、取得した点データに基づいて予測形状の位置を補正する。
【０１４４】
これにより、予測形状の位置が補正されるので、全体的な予測出来型をさらに適切に把握することができる。
【０１４５】
さらに、本実施の形態では、設計計画面２２、２４の境界を通過し、かつ、設計計画面２２、２４の法線面２２ａ、２４ａがなす角の二等分線に沿った区分平面２０を基準として、点群データにより特定される点群を設計計画面２２、２４のいずれかに対応させ、グローバル座標系において、設計計画面２２に対応させた各計測点ごとにその計測点から設計計画面２２までのずれ量を算出し、設計計画面２４に対応させた各計測点ごとにその計測点から設計計画面２４までのずれ量を算出し、設計計画面２２、２４に対応する計測点群のうち算出したずれ量が所定以上の箇所を第１色で表示する。
【０１４６】
これにより、出来型の表面と設計計画面とのずれ量に応じた色分けにより計測点群が表示されるので、構造物モデルに対する出来型のずれを視覚的に把握することができる。したがって、全体の仕上がりを考慮した調整を行うことができるので、全体のデザインを損なうことなく構造物を構築することができる。
【０１４７】
また、区分平面２０を基準として点群を設計計画面２２、２４のいずれかに対応させるので、角度が異なる複数の表面を有する壁１０のような構造物であっても、構造物モデルに対する出来型のずれを比較的適切に把握することができる。
【０１４８】
さらに、設計計画面２２、２４に対応する計測点群のうちずれ量が所定以上の箇所が第１色で表示されるので、ずれ量が大きい箇所だけを把握することができる。
【０１４９】
上記実施の形態において、壁１０は、発明１、２、９または１０の構造物に対応し、ＣＡＤデータは、発明１、９または１０の構造物モデルデータに対応し、記憶装置１４２は、発明１、９または１０の構造物モデルデータ記憶手段に対応し、ステップＳ１００は、発明１若しくは５の点群データ取得手段、または発明９若しくは１０の点群データ取得ステップに対応している。また、ステップＳ１０８は、発明１の面推定手段、または発明９若しくは１０の面推定ステップに対応し、ステップＳ１１２は、発明１若しくは４の予測形状形成手段、または発明９若しくは１０の予測形状形成ステップに対応している。
【０１５０】
また、上記実施の形態において、ステップＳ１１４は、発明１の基準形状形成手段、または発明９若しくは１０の基準形状形成ステップに対応し、ステップＳ１１６は、発明４の点データ取得手段に対応し、ステップＳ１１８は、発明４の位置補正手段に対応している。また、ステップＳ１２０は、発明１若しくは４の予測形状出力手段、または発明９若しくは１０の予測形状出力ステップに対応し、ステップＳ２０４は、発明６の点群対応手段に対応し、ステップＳ２０６は、発明５または６のずれ量算出手段に対応している。
【０１５１】
また、上記実施の形態において、ステップＳ２０８は、発明５ないし８のずれ状態出力手段に対応している。
【０１５２】
〔他の実施の形態〕
なお、上記実施の形態においては、各計測地点Ｐ0〜Ｐnごとの点群データをそのまま用いる例を説明したが、異なる計測地点の点群が重なり合う領域については一方の計測地点の点群のみを採用することが考えられる。
【０１５３】
図１６は、異なる計測地点の点群が重なり合う領域について点群を選択する場合を説明するための図である。
【０１５４】
異なる計測地点の点群が重なり合う領域については、図１６に示すように、一方の計測地点の点群のうち重なり合う点群を選択し削除してもよい。これらは、手動で行ってもよいし、自動で行ってもよい。
【０１５５】
また、上記実施の形態においては、表示された計測点群のなかから１枚のＰＣａ板１２に相当する計測点群を選択させ、選択された計測点群の座標に基づいて平面を推定するように構成したが、これに限らず、グローバル座標系の座標に変換した各計測点の座標に基づいて、第１層目の出来型における各ＰＣａ板１２の表面に対応する平面をそれぞれ推定するように構成することもできる。その後は、例えば、各推定平面ごとに、その推定平面と、その推定平面に対応する第１層目の設計計画面とが一致するように予測形状を形成し、各予測形状ごとに基準形状を形成する。
【０１５６】
また、上記実施の形態においては、シミュレーション結果を断面図および正面図として表示（図１４）するように構成したが、これに限らず、上方から見下げた図、下方から見上げた図、斜視図その他の任意の角度からの図として表示するように構成することもできる。
【０１５７】
また、上記実施の形態においては、壁１０の第１層目の施工が完了した場合に、第２〜第４層目の出来型のシミュレーションおよび第１層目の出来型のずれ状態の表示を行うように構成したが、これに限らず、壁１０の第１、第２層目の施工が完了した場合に、上記実施の形態と同様の要領で、第３、第４層目の出来型のシミュレーションおよび第１、第２層目の出来型のずれ状態の表示を行うように構成することができる。また、壁１０の第１〜第３層目の施工が完了した場合に、上記実施の形態と同様の要領で、第４層目の出来型のシミュレーションおよび第１〜第３層目の出来型のずれ状態の表示を行うように構成することができる。さらに、層の施工途中で行うこともできる。
【０１５８】
また、上記実施の形態においては、出来型の表面と設計計画面とのずれ量に応じた色分けにより計測点群を表示するように構成したが、これに限らず、出来型の表面と設計計画面とのずれ量に応じた濃淡により計測点群を表示するように構成することもできる。
【０１５９】
また、上記実施の形態においては、２段階の色分けにより計測点群を表示するように構成したが、これに限らず、さらに多段階の色分けまたは濃淡により計測点群を表示するように構成することもできる。
【０１６０】
また、上記実施の形態においては、ターゲットシール２６を用いて出来型の表面を計測したが、これに限らず、ターゲットシール２６を用いないで出来型の表面を計測することもできる。
【０１６１】
まず、３次元レーザスキャナ２００を用いて出来型の表面の計測を開始する。その計測中に３次元レーザスキャナ２００の走査を停止すると、３次元レーザスキャナ２００のレーザが出来型の表面に照射されたままの状態となる。
【０１６２】
ここで、トータルステーション３００に基準点Ｐgの座標を与え、トータルステーション３００を用いて、レーザが照射された箇所を計測する。その結果、各計測点についてグローバル座標系の座標を示す第１点群データが得られる。
【０１６３】
その後は、上記実施の形態と同様に、レーザが照射した箇所に相当する計測点の座標を、第１点群データの対応する計測点の座標に置換することにより、第２点群データの座標をグローバル座標系に変換する。
【０１６４】
また、上記実施の形態において、図６および図１２のフローチャートに示す処理を実行するにあたってはいずれも、ＲＯＭ１３２にあらかじめ格納されている制御プログラムを実行する場合について説明したが、これに限らず、これらの手順を示したプログラムが記憶された記憶媒体から、そのプログラムをＲＡＭ１３４に読み込んで実行するようにしてもよい。
【０１６５】
ここで、記憶媒体とは、ＲＡＭ、ＲＯＭ等の半導体記憶媒体、ＦＤ、ＨＤ等の磁気記憶型記憶媒体、ＣＤ、ＣＤＶ、ＬＤ、ＤＶＤ等の光学的読取方式記憶媒体、ＭＯ等の磁気記憶型／光学的読取方式記憶媒体であって、電子的、磁気的、光学的等の読み取り方法のいかんにかかわらず、コンピュータで読み取り可能な記憶媒体であれば、あらゆる記憶媒体を含むものである。
【０１６６】
また、上記実施の形態においては、本発明に係る出来型確認システムおよび出来型確認プログラム、並びに出来型確認方法を、意匠的な構造物である壁１０を構築する場合について適用したが、これに限らず、本発明の主旨を逸脱しない範囲で他の場合にも適用可能である。例えば、通常の構造物を構築する場合にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１６７】
【図１】壁１０を上方から見下げた図である。
【図２】壁１０の正面図である。
【図３】壁１０の施工過程を示す図である。
【図４】３次元レーザスキャナ２００を用いて壁１０の第１層目の出来型の正面を計測する場合を示す図である。
【図５】出来型確認装置１００のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図６】出来型確認処理を示すフローチャートである。
【図７】壁１０の出来型の表面を計測する場合を説明するための図である。
【図８】ターゲット２６の正面図である。
【図９】３次元レーザスキャナ２００を用いて壁１０の出来型の正面を計測する場合を示す図である。
【図１０】トータルステーション３００を用いて壁１０の第１層目の出来型の正面を計測する場合を示す図である。
【図１１】予測形状の位置を補正する場合を示す図である。
【図１２】ずれ状態表示処理を示すフローチャートである。
【図１３】各計測点を設計計画面に対応させる場合を示す図である。
【図１４】第２〜第４層目の出来型のシミュレーション結果を示す図である。
【図１５】ずれ状態の表示結果を示す図である。
【図１６】異なる計測地点の点群が重なり合う領域について点群を選択する場合を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１６８】
１０ 壁
１２ ＰＣａ板
１４ 柱
１６ 予測形状
１８ 基準形状
２０ 区分平面
２２、２４ 設計計画面
２２ａ、２４ａ 法線面
２６ ターゲット
１００ 出来型確認装置
１３０ ＣＰＵ
１３２ ＲＯＭ
１３４ ＲＡＭ
１３８ Ｉ／Ｆ
１３９ バス
１４０ 入力装置
１４２ 記憶装置
１４４ 表示装置
２００ ３次元レーザスキャナ
３００ トータルステーション
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造物の出来型を確認するシステムおよびプログラム、並びに方法に係り、特に、全体のデザインを損なうことなく意匠的な構造物を構築することができる出来型確認システムおよび出来型確認プログラム、並びに出来型確認方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
建設現場において、施工段階の出来型形状を把握することは、後工程に与える影響を速やかに確認できるため、非常に重要である。
【０００３】
従来、構造物の出来型を確認する技術としては、例えば、特許文献１記載の技術が知られている。
【０００４】
特許文献１記載の技術は、３次元レーザスキャナを用いて建築現場の出来型表面の三次元データを点群データとして立体的に計測し、計測された出来型表面と、設計計画面との距離を比較して、出来型表面と設計計画面との干渉部分および隙間の少なくとも一方が最小になるように設計計画面を移動させるものである。
【特許文献１】特開２００７−２７７８１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年、デザイン性が極めて高い意匠的な構造物が注目されている。意匠的な構造物としては、例えば、ＰＣａ板等の建材を僅かに傾斜させて垂直方向および水平方向に複数連結し、上方から見下げたときに全体として曲線を描くような構造物が考えられる。
【０００６】
意匠的な構造物については、通常の構造物と同様に、デザイナが、構造物の基準となる形状を示す構造物モデルをＣＡＤ（Computer-Aided Design）装置で設計し、これを元に作成した設計図書に従って構築される。そして、現場では、構造物の出来型を計測して設計図書と比較し、建材の位置や傾きが許容誤差範囲内に収まっているか否かを確認しながら施工を進めていく。
【０００７】
意匠的な構造物を構築する場合に特許文献１記載の技術を適用すれば、出来型表面と設計計画面との干渉部分等が最小になるように設計計画面を移動させることにより、施工段階前に実際の出来型形状に応じた有効な設計計画の変更を行うことができる。
【０００８】
しかしながら、意匠的な構造物は、個々の建材の位置や傾きが許容誤差範囲内に収まっていても、誤差の累積等により全体のデザインが損なわれる場合があり、全体の仕上がりを考慮した調整が必要となる。
【０００９】
そこで、本発明は、このような従来の技術の有する未解決の課題に着目してなされたものであって、全体のデザインを損なうことなく意匠的な構造物を構築することができる出来型確認システムおよび出来型確認プログラム、並びに出来型確認方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
〔発明１〕 上記目的を達成するために、発明１の出来型確認システムは、構造物の出来型を確認する出来型確認システムであって、前記構造物の基準となる形状を示す構造物モデルに関する構造物モデルデータを記憶する構造物モデルデータ記憶手段と、前記出来型の表面の実測により得られる、前記出来型の表面上の多点の位置を特定するための点群データを取得する点群データ取得手段と、前記点群データ取得手段で取得した点群データに基づいて、前記出来型の表面に対応する面を推定する面推定手段と、前記構造物モデルデータ記憶手段の構造物モデルデータに基づいて、所定の座標系において、前記面推定手段で推定した推定面と、前記構造物モデルのうち当該推定面に対応する設計計画面とが一致するように当該推定面に前記構造物モデルを当てはめることにより、前記構造物の予測形状を形成する予測形状形成手段と、前記構造物モデルデータ記憶手段の構造物モデルデータに基づいて、前記所定の座標系において、前記構造物モデルのうち前記予測形状に対応する部分を基準形状として形成する基準形状形成手段と、前記予測形状形成手段で形成された予測形状を、前記基準形状形成手段で形成された基準形状と対比可能に出力する予測形状出力手段とを備える。
【００１１】
このような構成であれば、点群データ取得手段により、出来型の表面上の多点の位置を特定するための点群データが取得され、面推定手段により、取得された点群データに基づいて、出来型の表面に対応する面が推定される。
【００１２】
次いで、予測形状形成手段により、構造物モデルデータ記憶手段の構造物モデルデータに基づいて、構造物モデルから構造物の予測形状が形成される。予測形状は、所定の座標系において、推定された推定面と、構造物モデルのうち推定面に対応する設計計画面とが一致するように推定面に構造物モデルを当てはめることにより形成される。また、基準形状形成手段により、構造物モデルデータ記憶手段の構造物モデルデータに基づいて、所定の座標系において、構造物モデルのうち予測形状に対応する部分が基準形状として形成される。
【００１３】
そして、予測形状出力手段により、予測形状が基準形状と対比可能に出力される。
【００１４】
ここで、所定の座標系としては、多点の絶対座標（例えば、地表を基準とする座標）または相対座標（例えば、点群データを得るための実測に用いる計測機器の設置位置を基準とする座標）を定める座標系、構造物モデルの絶対座標（例えば、地表を基準とする座標）または相対座標（例えば、ＣＡＤソフト上での座標）を定める座標系、その他任意の座標系が含まれる。なお、多点の座標を定める座標系と、構造物モデルの座標を定める座標系が異なる場合は、一方の座標系の座標を他方の座標系の座標に変換するか、両方の座標系の座標を、多点および構造物モデルの座標を定める他の座標系の座標に変換すればよい。以下、発明９の出来型確認プログラム、および発明１０の出来型確認方法において同じである。
【００１５】
また、出来型の表面には、出来型の外面または内面が含まれる。以下、発明９の出来型確認プログラム、および発明１０の出来型確認方法において同じである。
【００１６】
また、予測形状は、完成予定の構造物のうち少なくとも出来型以外の形状を含んでいればよく、出来型の形状を含んでいてもよいし、完成予定の構造物全体の形状としてもよい。また、形状のほかに、構造物について予測可能な大きさ、寸法、模様、色彩、構造物モデルとの誤差その他の特性を含んでいてもよい。以下、発明９の出来型確認プログラム、および発明１０の出来型確認方法において同じである。
【００１７】
また、基準形状は、構造物モデルのうち少なくとも予測形状に対応する部分を含んでいればよく、推定面に対応する設計計画面を含んでいてもよいし、構造物モデルの全部としてもよい。また、予測形状と対比可能な部分が含まれていればよく、必ずしも全体が予測形状と対応している必要はない。また、形状のほかに、構造物モデルで定義される大きさ、寸法、模様、色彩その他の諸元を含んでいてもよい。以下、発明９の出来型確認プログラム、および発明１０の出来型確認方法において同じである。
【００１８】
また、出来型とは、構造物の見た目の出来上がりのことをいう。以下、発明９の出来型確認プログラム、および発明１０の出来型確認方法において同じである。
【００１９】
また、予測形状を基準形状と対比可能に出力することには、例えば、予測形状と基準形状を合成して出力すること、予測形状と基準形状を縦方向または横方向等に並べて出力すること、予測形状と基準形状を別々のウィンドウで出力すること、予測形状と基準形状を所定時間ごとに交互に出力することが含まれる。また、出力には、少なくとも表示、印刷、送信および記録が含まれる。以下、発明９の出来型確認プログラム、および発明１０の出来型確認方法において同じである。
【００２０】
また、点群データは、出来型の表面の実測データまたはその２次的なデータ（例えば、実測データに基づいて算出、加工、生成されるデータ）であればよく、これには、例えば、３次元レーザスキャナ、トータルステーションその他の計測機器を用いて出来型の表面を計測することにより得られるデータが含まれる。その他の計測機器としては、例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）、測距センサまたはラインセンサにより計測を行う計測機器が含まれる。以下、発明９の出来型確認プログラム、および発明１０の出来型確認方法において同じである。
【００２１】
また、点群データの取得は、例えば、計測機器や入力装置等から点群データを入力すること、外部の装置等から点群データを受信すること、または記憶装置や記憶媒体等から点群データを読み出すことにより行うことができる。したがって、取得には、少なくとも入力、受信および読出が含まれる。以下、発明９の出来型確認プログラム、および発明１０の出来型確認方法において同じである。
【００２２】
また、構造物モデルデータ記憶手段は、あらゆる手段でかつあらゆる時期に構造物モデルデータを記憶可能なものを含み、構造物モデルデータをあらかじめ記憶してあるものであってもよいし、構造物モデルデータをあらかじめ記憶することなく、本システムの動作時に外部からの入力等によって構造物モデルデータを記憶するものであってもよい。
【００２３】
また、本システムは、単一の装置、端末その他の機器として実現するようにしてもよいし、複数の装置、端末その他の機器を通信可能に接続したネットワークシステムとして実現するようにしてもよい。後者の場合、各構成要素は、それぞれ通信可能に接続されていれば、複数の機器等のうちいずれに属していてもよい。
【００２４】
〔発明２〕 さらに、発明２の出来型確認システムは、発明１の出来型確認システムにおいて、前記構造物は、平面または曲面を有する建材をその面方向に複数組み合わせることにより構成される構造物である。
【００２５】
このような構成であれば、予測形状出力手段により、平面または曲面を有する建材をその面方向に複数組み合わせることにより構成される構造物の予測形状が基準形状と対比可能に出力される。
【００２６】
〔発明３〕 さらに、発明３の出来型確認システムは、発明１および２のいずれか１の出来型確認システムにおいて、前記点群データは、３次元レーザスキャナを用いて前記出来型の表面を計測することにより得られるデータである。
【００２７】
このような構成であれば、３次元レーザスキャナを用いて出来型の表面を計測すると、点群データ取得手段により、出来型の表面上の多点の位置を特定するための点群データが取得される。
【００２８】
出来型の表面をトータルステーションで計測する場合、出来型の表面に対応する面は、出来型の所定箇所（例えば、３点）を通る面として推定される。そのため、出来型が歪んでいたり表面に凹凸があったりした場合に、適切な面を推定できない可能性がある。これに対し、３次元レーザスキャナを用いて計測した場合は、例えば、最小二乗法により、出来型の表面上の多点から誤差が最小となる面として推定することができるので、出来型が歪んでいたり表面に凹凸があったりした場合でも、比較的適切な面を推定することができる。
【００２９】
〔発明４〕 さらに、発明４の出来型確認システムは、発明１ないし３のいずれか１の出来型確認システムにおいて、前記出来型の表面の実測により得られる、前記出来型の表面上の特定位置の点を特定するための点データを取得する点データ取得手段と、前記点データ取得手段で取得した点データに基づいて、前記特定位置の点と、前記推定面に一致させようとする前記設計計画面における前記特定位置の点に対応する基準点が一致するように、前記予測形状形成手段で形成した予測形状を移動させることにより当該予測形状の位置を補正する位置補正手段とをさらに備え、前記予測形状出力手段は、前記位置補正手段で位置を補正した予測形状を前記基準形状と対比可能に出力する。
【００３０】
このような構成であれば、点データ取得手段により、出来型の表面上の特定位置の点を特定するための点データが取得され、位置補正手段により、取得された点データに基づいて予測形状の位置が補正される。出来型の表面上の特定位置の点が分かれば、その点と、設計計画面における特定位置の点に対応する基準点との位置関係から予測形状の位置を補正することができる。
【００３１】
そして、予測形状出力手段により、位置が補正された予測形状が基準形状と対比可能に出力される。
【００３２】
ここで、点データは、出来型の表面の実測データまたはその２次的なデータ（例えば、実測データに基づいて算出、加工、生成されるデータ）であればよく、これには、例えば、トータルステーションを用いて出来型の表面を計測することにより得られるデータが含まれる。
【００３３】
また、点データの取得は、例えば、計測機器や入力装置等から点データを入力すること、外部の装置等から点データを受信すること、または記憶装置や記憶媒体等から点データを読み出すことにより行うことができる。したがって、取得には、少なくとも入力、受信および読出が含まれる。
【００３４】
〔発明５〕 さらに、発明５の出来型確認システムは、発明１ないし４のいずれか１の出来型確認システムにおいて、前記点群データ取得手段で取得した点群データに基づいて、前記出来型の表面と、前記構造物モデルのうち前記出来型の表面に対応する設計計画面とのずれ量を算出するずれ量算出手段と、前記ずれ量算出手段で算出したずれ量に応じた出力態様で前記多点を出力するずれ状態出力手段とをさらに備える。
【００３５】
このような構成であれば、ずれ量算出手段により、取得された点群データに基づいて、出来型の表面と、構造物モデルのうち出来型の表面に対応する設計計画面とのずれ量が算出され、ずれ状態出力手段により、算出されたずれ量に応じた出力態様で多点が出力される。
【００３６】
ここで、設計計画面の出力には、予測形状の出力と同様に、少なくとも表示、印刷、送信および記録が含まれる。
【００３７】
〔発明６〕 さらに、発明６の出来型確認システムは、発明５の出来型確認システムにおいて、前記出来型は、角度が異なる少なくとも２つの表面を有し、前記構造物モデルのうち前記少なくとも２つの表面のそれぞれに対応する設計計画面を区分し、かつ、一の前記設計計画面の法線面と他の前記設計計画面の法線面がなす角度範囲の角度を有する区分平面を基準として、前記点群データにより特定される多点の一部または全部を前記設計計画面のいずれかに対応させる点群対応手段をさらに備え、前記ずれ量算出手段は、前記各設計計画面ごとに、前記点群対応手段で当該設計計画面に対応させた点から当該設計計画面までのずれ量を算出し、前記ずれ状態出力手段は、前記各設計計画面ごとに、当該設計計画面について前記ずれ量算出手段で算出したずれ量に応じた出力態様で、当該設計計画面に対応する多点を出力する。
【００３８】
このような構成であれば、点群対応手段により、区分平面を基準として、点群データにより特定される多点の一部または全部が設計計画面のいずれかに対応させられる。区分平面は、構造物モデルのうち出来型の少なくとも２つの表面にそれぞれ対応する設計計画面を区分し、かつ、一の設計計画面の法線面と他の設計計画面の法線面とがなす角度範囲の角度を有する平面である。
【００３９】
例えば、複数回の計測により点群データを得る場合や、構造物モデルに対する出来型のずれが大きい場合は、設計計画面の間に分布する多点がどちらの設計計画面に対応するものであるかの判定が困難となる。この判定が不適切な場合は、構造物モデルに対する出来型のずれを適切に把握することができない。
【００４０】
そこで、このように区分平面を基準とすることにより、点群データにより特定される多点の一部または全部を比較的適切に設計計画面いずれかに対応させることができる。
【００４１】
点群対応手段による対応が行われると、ずれ量算出手段により、各設計計画面ごとに、その設計計画面に対応させた点からその設計計画面までのずれ量が算出される。そして、ずれ量算出手段により、各設計計画面ごとに、その設計計画面について算出されたその設計計画面までのずれ量に応じた出力態様で、その設計計画面に対応する多点が出力される。
【００４２】
〔発明７〕 さらに、発明７の出来型確認システムは、発明５および６のいずれか１の出来型確認システムにおいて、前記ずれ状態出力手段は、前記ずれ量に応じた色分けまたは濃淡により前記多点を出力する。
【００４３】
このような構成であれば、ずれ状態出力手段により、ずれ量に応じた色分けまたは濃淡により多点が出力される。
【００４４】
〔発明８〕 さらに、発明８の出来型確認システムは、発明７の出来型確認システムにおいて、前記ずれ状態出力手段は、前記ずれ量が所定以上であるときは、特定の色または濃度により前記多点を出力する。
【００４５】
このような構成であれば、ずれ状態出力手段により、ずれ量が所定以上であるときは、特定の色または濃度により多点が出力される。
【００４６】
〔発明９〕 一方、上記目的を達成するために、発明９の出来型確認プログラムは、構造物の出来型を確認する処理をコンピュータに実行させるための出来型確認プログラムであって、前記出来型の表面の実測により得られる、前記出来型の表面上の多点の位置を特定するための点群データを取得する点群データ取得ステップと、前記点群データ取得ステップで取得した点群データに基づいて、前記出来型の表面に対応する面を推定する面推定ステップと、前記構造物の基準となる形状を示す構造物モデルに関する構造物モデルデータを記憶する構造物モデルデータ記憶手段の構造物モデルデータに基づいて、所定の座標系において、前記面推定ステップで推定した推定面と、前記構造物モデルのうち当該推定面に対応する設計計画面とが一致するように当該推定面に前記構造物モデルを当てはめることにより、前記構造物の予測形状を形成する予測形状形成ステップと、前記構造物モデルデータ記憶手段の構造物モデルデータに基づいて、前記所定の座標系において、前記構造物モデルのうち前記予測形状に対応する部分を基準形状として形成する基準形状形成ステップと、前記予測形状形成ステップで形成された予測形状を、前記基準形状形成ステップで形成された基準形状と対比可能に出力する予測形状出力ステップとを含む処理をコンピュータに実行させるためのプログラムである。
【００４７】
このような構成であれば、コンピュータによってプログラムが読み取られ、読み取られたプログラムに従ってコンピュータが処理を実行すると、発明１の出来型確認システムと同等の作用が得られる。
【００４８】
〔発明１０〕 一方、上記目的を達成するために、発明１０の出来型確認方法は、構造物の出来型を確認する出来型確認方法であって、前記出来型の表面の実測により得られる、前記出来型の表面上の多点の位置を特定するための点群データを取得する点群データ取得ステップと、前記点群データ取得ステップで取得した点群データに基づいて、前記出来型の表面に対応する面を推定する面推定ステップと、前記構造物の基準となる形状を示す構造物モデルに関する構造物モデルデータを記憶する構造物モデルデータ記憶手段の構造物モデルデータに基づいて、所定の座標系において、前記面推定ステップで推定した推定面と、前記構造物モデルのうち当該推定面に対応する設計計画面とが一致するように当該推定面に前記構造物モデルを当てはめることにより、前記構造物の予測形状を形成する予測形状形成ステップと、前記構造物モデルデータ記憶手段の構造物モデルデータに基づいて、前記所定の座標系において、前記構造物モデルのうち前記予測形状に対応する部分を基準形状として形成する基準形状形成ステップと、前記予測形状形成ステップで形成された予測形状を、前記基準形状形成ステップで形成された基準形状と対比可能に出力する予測形状出力ステップとを含む。
【発明の効果】
【００４９】
以上説明したように、発明１の出来型確認システムによれば、推定面と、構造物モデルのうち推定面に対応する設計計画面とが一致するように推定面に構造物モデルを当てはめることにより構造物の予測形状が形成され、予測形状が基準形状と対比可能に出力されるので、施工済み出来型から全体的な予測出来型を把握することができる。したがって、全体の仕上がりを考慮した調整を行うことができるので、従来に比して、全体のデザインを損なうことなく構造物を構築することができるという効果が得られる。
【００５０】
さらに、発明２の出来型確認システムによれば、平面または曲面を有する建材をその面方向に複数組み合わせることにより構成される構造物について全体の仕上がりを考慮した調整を行うことができるので、全体のデザインを損なうことなく意匠的な構造物を構築することができるという効果が得られる。
【００５１】
さらに、発明３の出来型確認システムによれば、点群データは、３次元レーザスキャナを用いて計測することにより得られるデータであるので、出来型が歪んでいたり表面に凹凸があったりした場合でも、比較的適切な面を推定することができるという効果が得られる。
【００５２】
さらに、発明４の出来型確認システムによれば、予測形状の位置が補正されるので、全体的な予測出来型をさらに適切に把握することができるという効果が得られる。
【００５３】
さらに、発明５の出来型確認システムによれば、出来型の表面と設計計画面とのずれ量に応じた出力態様で多点が出力されるので、構造物モデルに対する出来型のずれを把握することができる。したがって、全体の仕上がりを考慮した調整を行うことができるので、全体のデザインを損なうことなく構造物を構築することができるという効果が得られる。
【００５４】
さらに、発明６の出来型確認システムによれば、設計計画面を区分する区分平面を基準として多点を設計計画面に対応させるので、角度が異なる複数の表面を有する構造物であっても、構造物モデルに対する出来型のずれを比較的適切に把握することができるという効果が得られる。したがって、そのような構造物について全体の仕上がりを考慮した調整を行うことができるので、全体のデザインを損なうことなく意匠的な構造物を構築することができるという効果が得られる。
【００５５】
さらに、発明７の出来型確認システムによれば、ずれ量に応じた色分けまたは濃淡により多点が出力されるので、構造物モデルに対する出来型のずれを視覚的に把握することができるという効果が得られる。
【００５６】
さらに、発明８の出来型確認システムによれば、ずれ量が所定以上であるときは、特定の色または濃度により多点が出力されるので、ずれ量が大きい箇所だけを把握することができるという効果が得られる。
【００５７】
一方、発明９の出来型確認プログラム、または発明１０の出来型確認方法によれば、発明１の出来型確認システムと同等の効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５８】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。図１ないし図１５は、本発明に係る出来型確認システムおよび出来型確認プログラム、並びに出来型確認方法の実施の形態を示す図である。
【００５９】
まず、本発明を適用する意匠的な構造物を説明する。
【００６０】
図１は、壁１０を上方から見下げた図である。
【００６１】
図２は、壁１０の正面図である。
【００６２】
本実施の形態は、本発明に係る出来型確認システムおよび出来型確認プログラム、並びに出来型確認方法を、意匠的な構造物として、曲面や傾きで構成される壁を再現した壁１０を構築する場合について適用したものである。
【００６３】
壁１０は、図１および図２に示すように、ＰＣａ板１２の表面を僅かに後傾させ、ＰＣａ板１２を垂直方向に４枚積層し、さらに水平方向に多数連結することにより構成される。壁１０を上方から見ると、曲線を描く形状となり、全体として曲線美が表現される。
【００６４】
図３は、壁１０の施工過程を示す図である。
【００６５】
壁１０は、図３に示すように、ＰＣａ板１２を所定の位置に仮止め架設後に、ＰＣａ板１２のジョイント位置にＲＣの柱１４が緊結される構造であり、一般的な梁がなくＰＣａ板１２が梁および壁となる特殊な構造である。そしてさらに、このような構造を垂直方向に４枚積層するため、通常の構造物と比して、設計図書通りに構築することが困難となる。なお、このことは、意匠的な構造物全般について言えることである。
【００６６】
図４は、３次元レーザスキャナ２００を用いて壁１０の第１層目の出来型の正面を計測する場合を示す図である。
【００６７】
本実施の形態では、図４に示すように、壁１０の第１層目（最下段）の施工が完了したときに、３次元レーザスキャナ２００を用いて第１層目の出来型の表面を計測し、その計測結果に基づいて第２〜第４層目の出来型を出来型確認装置１００でシミュレーションする。そのシミュレーション結果を参照し、許容誤差範囲内に収まっているか否かを確認し、第１層目の出来型に対してまたは第２〜第４層目の施工においてＰＣａ板１２の位置や傾き等を調整することができる。これにより、未施工の部分も考慮しながら施工を進めることができるので、全体のデザインを損なうことなく壁１０を構築することができる。
【００６８】
３次元レーザスキャナ２００は、計測範囲内において所定の分解能で物体までの距離を計測し、計測した距離に基づいて各計測点の座標を示す点群データを生成しメモリに記憶する。各計測点には、３次元レーザスキャナ２００の現在位置を原点とする３次元直交座標系（以下、スキャナ座標系という。）の座標が与えられる。点群データを用いれば、各計測点の素材等に応じて異なるレーザの反射強度をグレースケールで可視化することができ、構造物の大きさや傾斜の度合い等を容易に算出することもできる。このように、３次元レーザスキャナ２００によれば、計測範囲内に存在する物体の３次元情報を高速、高密度に取得することができる。
【００６９】
３次元レーザスキャナ２００の計測原理は、トータルステーションと類似しており、任意のターゲット（計測点ｐ）に向かって射出したレーザパルスが反射して戻ってくるまでの時間から算出される距離ｒを計測する。
【００７０】
計測点ｐの座標は、３次元極座標系の座標（ｒ、λ、φ）をスキャナ座標系の座標（ｘ0、ｙ0、ｚ0）に変換することにより算出することができる。ここで、φは、ｚ軸とレーザ光のなす角であり、λは、ｘ軸とレーザ光のなす角である。
【００７１】
次に、出来型確認装置１００の構成を説明する。
【００７２】
図５は、出来型確認装置１００のハードウェア構成を示すブロック図である。
【００７３】
出来型確認装置１００は、図５に示すように、制御プログラムに基づいて演算およびシステム全体を制御するＣＰＵ１３０と、所定領域にあらかじめＣＰＵ１３０の制御プログラム等を格納しているＲＯＭ１３２と、ＲＯＭ１３２等から読み出したデータやＣＰＵ１３０の演算過程で必要な演算結果を格納するためのＲＡＭ１３４と、外部装置に対してデータの入出力を媒介するＩ／Ｆ１３８とを有して構成されており、これらは、データを転送するための信号線であるバス１３９で相互にかつデータ授受可能に接続されている。
【００７４】
Ｉ／Ｆ１３８には、外部装置として、ヒューマンインターフェースとしてデータの入力が可能なキーボードやマウス等からなる入力装置１４０と、データやテーブル等をファイルとして格納する記憶装置１４２と、画像信号に基づいて画面を表示する表示装置１４４と、３次元レーザスキャナ２００と、トータルステーション３００とが接続されている。
【００７５】
記憶装置１４２には、壁１０の基準となる形状を示す構造物モデルに関するＣＡＤデータが記憶されている。構造物モデルは、建築現場における基準点Ｐgを原点とする３次元直交座標系（以下、グローバル座標系という。）で表現されている。ＣＡＤデータは、グローバル座標系における点間を接続する線で構造物モデルを表現したベクトルデータであって、構造物モデルの形状線や通り心の端点の属性（点の名称、位置）、形状線や通り心の属性（線の名称、位置、長さ）および構造物モデルの設計計画面の属性（面の名称、位置、大きさ）が規定されている。また、三角形または四角形からなる面が最小のモデルとして定義されている。ＣＡＤデータは、例えば、ＶＲＭＬにより記述することができる。なお、ＣＡＤソフト上で定義される３次元直交座標系で構造物モデルを表現することもできるが、この場合は、ＣＡＤデータの利用の際にグローバル座標系に変換する必要がある。
【００７６】
次に、ＣＰＵ１３０で実行される処理を説明する。
【００７７】
ＣＰＵ１３０は、マイクロプロセッシングユニット等からなり、ＲＯＭ１３２の所定領域に格納されている所定のプログラムを起動させ、そのプログラムに従って、図６および図１２のフローチャートに示す出来型確認処理およびずれ状態表示処理を実行する。
【００７８】
初めに、出来型確認処理を説明する。
【００７９】
図６は、出来型確認処理を示すフローチャートである。
【００８０】
図７は、壁１０の出来型の表面を計測する場合を説明するための図である。
【００８１】
出来型確認処理は、３次元レーザスキャナ２００の計測結果に基づいて第２〜第４層目の出来型をシミュレーションする処理である。
【００８２】
出来型確認処理の実行に先立って、３次元レーザスキャナ２００を用いて第１層目の出来型の表面を計測する。壁１０が大きく、１回の計測では表面全域を計測できないので、図７に示すように、壁１０の周辺に複数の計測地点Ｐ0〜Ｐnを設定し、各計測地点Ｐ0〜Ｐnごとに第１層目の出来型の表面の一部を計測することにより第１層目の出来型の表面全域を計測する。
【００８３】
各計測地点Ｐ0〜Ｐnでは、具体的に次のように計測を行う。
【００８４】
図８は、ターゲット２６の正面図である。
【００８５】
図９は、３次元レーザスキャナ２００を用いて壁１０の出来型の正面を計測する場合を示す図である。
【００８６】
まず、図８および図９に示すように、複数のターゲット２６（ターゲットシール）を出来型の表面に貼付する。このとき、３次元レーザスキャナ２００の後方でかつその走査範囲内に、三脚等を用いてターゲット２６を設置してもよい。
【００８７】
次いで、トータルステーション３００に基準点Ｐgの座標を与え、トータルステーション３００を用いて各ターゲット２６の中心点を計測する。その結果、各計測点についてグローバル座標系の座標を示す第１点群データが得られ、トータルステーション３００のメモリに記憶される。
【００８８】
そして、３次元レーザスキャナ２００を用いて、各ターゲット２６の中心点を含む出来型の表面を計測する。その結果、各計測点についてスキャナ座標系の座標を示す第２点群データが得られ、３次元レーザスキャナ２００のメモリに記憶される。
【００８９】
計測が完了した後に、出来型確認処理がＣＰＵ１３０において実行されると、図６に示すように、まず、ステップＳ１００に移行して、各計測地点Ｐ0〜Ｐnごとの第１点群データをトータルステーション３００から、各計測地点Ｐ0〜Ｐnごとの第２点群データを３次元レーザスキャナ２００からそれぞれ入力し、ステップＳ１０２に移行する。
【００９０】
ステップＳ１０２では、入力した第２点群データのなかから各ターゲット２６の中心点に相当する計測点を抽出し、抽出した計測点の座標を、入力した第１点群データの対応する計測点の座標に置換することにより、第２点群データの座標をグローバル座標系に変換する座標変換処理を実行する。座標変換処理は、各計測地点Ｐ0〜Ｐnごとに行う。
【００９１】
次いで、ステップＳ１０４に移行して、グローバル座標系の座標に変換した各計測点を表示装置１４４に表示することにより第１層目の出来型の表面画像を表示し、ステップＳ１０６に移行して、表示された計測点群のなかから１枚のＰＣａ板１２に相当する計測点群を入力装置１４０により選択させ、ステップＳ１０８に移行する。
【００９２】
ステップＳ１０８では、選択された計測点群の座標に基づいて、グローバル座標系において、第１層目の出来型の表面に対応する平面を推定する。平面の推定方法としては、例えば、最小二乗法、ハフ変換その他の方法を採用することができる。最小二乗法を採用した場合は、選択された計測点群について各計測点から平面までの距離の二乗和が最小となるような平面を推定平面として求める。
【００９３】
ＰＣａ板１２の４隅をトータルステーション３００で計測する場合、ＰＣａ板１２の表面に対応する平面は、４隅を通る平面として推定される。そのため、ＰＣａ板１２が歪んでいたり表面に凹凸があったりした場合に、適切な平面を推定できない可能性がある。これに対し、３次元レーザスキャナ２００を用いて計測した場合は、ＰＣａ板１２の表面上の点群から誤差が最小となる平面が推定されるので、ＰＣａ板１２が歪んでいたり表面に凹凸があったりした場合でも、比較的適切な平面を推定することができる。
【００９４】
次いで、ステップＳ１１０に移行して、ＣＡＤデータを記憶装置１４２から読み出し、ステップＳ１１２に移行する。
【００９５】
ステップＳ１１２では、読み出したＣＡＤデータに基づいて、構造物モデルから壁１０の予測形状を形成する。予測形状は、グローバル座標系において、ステップＳ１０８で推定した推定平面と、構造物モデルのうち推定平面に対応する第１層目の設計計画面とが一致するように推定平面に対して第１〜第４層目の設計計画面を当てはめることにより形成される。推定平面と、第１層目の設計計画面との対応については、第１層目の設計計画面のうち、例えば、推定平面からの距離が最小となる設計計画面を対応させることができる。
【００９６】
次いで、ステップＳ１１４に移行して、読み出したＣＡＤデータに基づいて、グローバル座標系において、構造物モデルのうち予測形状に対応する第１〜第４層目の設計計画面を基準形状として形成する。
【００９７】
次いで、ステップＳ１１６に移行して、第１層目の出来型の表面上の特定位置の点の座標を示す点データをトータルステーション３００から入力する。
【００９８】
図１０は、トータルステーション３００を用いて壁１０の第１層目の出来型の正面を計測する場合を示す図である。
【００９９】
図１０に示すように、トータルステーション３００を用いて、第１層目の出来型のうちＰＣａ板１２の表面上の特定位置の点ｐaを計測する。
【０１００】
トータルステーション３００は、点ｐaまでの距離を計測し、計測した距離に基づいて計測点ｐaの座標を示す点データを生成しメモリに記憶する。トータルステーション３００は、３次元レーザスキャナ２００に対して、特定位置の点を計測することができる点で有利であるので、ステップＳ１１６で入力する点データは、トータルステーション３００を用いて計測することにより高い精度で得ることができる。なお、ステップＳ１１６では、第１点群データのなかから点データを入力してもよい。
【０１０１】
次いで、ステップＳ１１８に移行して、グローバル座標系に変換した計測点ｐaの座標に基づいて、ステップＳ１１２で形成された予測形状の位置を補正する。
【０１０２】
図１１は、予測形状の位置を補正する場合を示す図である。
【０１０３】
ステップＳ１０８では、出来型の表面に対応する平面を推定するが、点群のみから平面を推定するため、推定平面（出来型の表面）に設計計画面を完全に一致させることは難しく、推定平面の面方向にずれが生じる。そのため、高い予測精度を実現するには、一致させようとする設計計画面の位置を補正する必要がある。
【０１０４】
まず、出来型の第１層目の下辺は接地しているはずであるので、図１１（ａ）に示すように、予測形状１６の最下辺が接地面に位置するように、予測形状１６を移動させる。
【０１０５】
次いで、図１１（ｂ）に示すように、計測点ｐaと、予測形状１６の第１層目の面（第１層目の設計計画面を当てはめたもの）における計測点ｐaに対応する基準点ｐbとが一致またはほぼ一致するように、予測形状１６を移動させる。ここで、ほぼ一致とは、計測点ｐaと基準点ｐbが一致しない場合であって、例えば、計測点ｐaと基準点ｐbの距離が所定値以下である場合、または計測点ｐaと基準点ｐbの距離が最小となる場合が考えられる。なお、ＰＣａ板１２の表面上の点ｐaの位置は既知であるため、設計計画面上の基準点ｐbの座標もあらかじめ特定することができる。
【０１０６】
なお、予測形状の位置を補正する場合に、予測形状の最下辺が接地面に位置するように、予測形状を移動させるように構成したが、これに限らず、接地面への移動は行わず、計測点ｐaと基準点ｐbとが一致またはほぼ一致するように、予測形状を移動させるように構成することもできる。
【０１０７】
また、壁１０の第２層目の施工が完了した場合は、第２層目の計測点ｐaを基準として用いる。すなわち、出来型のうち最も高い層の計測点ｐaを位置補正の基準として用いる。
【０１０８】
次いで、ステップＳ１２０に移行して、ステップＳ１１２、Ｓ１１４で形成された予測形状および基準形状を合成して表示装置１４４に表示し、一連の処理を終了して元の処理に復帰させる。
【０１０９】
次に、ずれ状態表示処理を説明する。
【０１１０】
図１２は、ずれ状態表示処理を示すフローチャートである。
【０１１１】
ずれ状態表示処理は、３次元レーザスキャナ２００の計測結果に基づいて、構造物モデルに対する出来型のずれの状態を表示する処理であって、ＣＰＵ１３０において実行されると、図１２に示すように、まず、ステップＳ２００に移行する。
【０１１２】
ステップＳ２００、Ｓ２０２では、ステップＳ１００、Ｓ１０２と同様の処理を実行し、ステップＳ２０４に移行する。
【０１１３】
ステップＳ２０４では、グローバル座標系の座標に変換した各計測点を設計計画面に対応させる。
【０１１４】
図１３は、各計測点を設計計画面に対応させる場合を示す図である。同図（ａ）は、設計計画面の斜視図であり、同図（ｂ）は、設計計画面の平面的な模式図である。
【０１１５】
ここでは、隣接する２つのＰＣａ板１２の各計測点を設計計画面に対応させる場合を説明する。
【０１１６】
複数回の計測により点群データを得る場合（図７）や、構造物モデルに対する出来型のずれが大きい場合は、図１３に示すように、構造物モデルのうち一方のＰＣａ板１２に対応する設計計画面２２と、他方のＰＣａ板１２に対応する設計計画面２４との境界付近に分布する計測点が設計計画面２２、２４のどちらに対応するものであるかの判定が困難となる。この判定が不適切な場合は、構造物モデルに対する出来型のずれの状態を適切に把握することができない。
【０１１７】
そこで、２つのＰＣａ板１２の各計測点は、区分平面２０を基準として設計計画面２２、２４のいずれかに対応させる。区分平面２０は、設計計画面２２、２４の境界を通過し、かつ、設計計画面２２、２４の法線面２２ａ、２４ａがなす角の二等分線に沿った平面として定義する。具体的には、区分平面２０よりも設計計画面２２側に分布する計測点を設計計画面２２に、区分平面２０よりも設計計画面２４側に分布する計測点を設計計画面２４にそれぞれ対応させる。
【０１１８】
次いで、ステップＳ２０６に移行して、グローバル座標系において、設計計画面２２に対応させた各計測点ごとにその計測点から設計計画面２２までのずれ量を算出し、設計計画面２４に対応させた各計測点ごとにその計測点から設計計画面２４までのずれ量を算出する。
【０１１９】
次いで、ステップＳ２０８に移行して、設計計画面２２、２４の形状を表示装置１４４に表示する。そして、設計計画面２２のうち算出したずれ量が所定以上の箇所（計測点に対応する箇所）を第１色（例えば、赤）で表示し、その他の箇所を第２色（例えば、灰色）で表示する。同様に、設計計画面２４のうち算出したずれ量が所定以上の箇所（計測点に対応する箇所）を第１色で表示し、その他の箇所を第２色で表示する。必要により、ずれの方向を考慮した第３色（例えば、一方を赤、他方を青）を用いて表示してもよい。
【０１２０】
次いで、ステップＳ２１０に移行して、第１層目のすべての設計計画面についてステップＳ２０６、Ｓ２０８の処理が終了したか否かを判定し、第１層目のすべての設計計画面について処理が終了したと判定したとき(Yes)は、一連の処理を終了して元の処理に復帰させる。
【０１２１】
一方、ステップＳ２１０で、第１層目のすべての設計計画面について処理が終了していないと判定したとき(No)は、ステップＳ２０６に移行する。
【０１２２】
〔本実施の形態の動作〕
次に、本実施の形態の動作を説明する。
【０１２３】
初めに、第２〜第４層目の出来型をシミュレーションする場合を説明する。
【０１２４】
まず、複数の計測地点Ｐ0〜Ｐnにおいて、３次元レーザスキャナ２００を用いて第１層目の出来型の表面を計測する。その結果、３次元レーザスキャナ２００のメモリには、各計測地点Ｐ0〜Ｐnごとの点群データが記憶される。
【０１２５】
次に、出来型確認装置１００において出来型確認処理を実行する。
【０１２６】
出来型確認装置１００では、出来型確認処理が実行されると、ステップＳ１００〜Ｓ１０４を経て、各計測地点Ｐ0〜Ｐnごとの点群データが３次元レーザスキャナ２００から入力され、入力された点群データに基づいて各計測点の座標がグローバル座標系の座標に変換され、第１層目の出来型の表面画像が表示される。
【０１２７】
ここで、表示された計測点群のなかから１枚のＰＣａ板１２に相当する計測点群を選択する。
【０１２８】
出来型確認装置１００では、計測点群が選択されると、ステップＳ１０８〜Ｓ１１４を経て、選択された計測点群の座標に基づいて平面が推定され、ＣＡＤデータに基づいて予測形状および基準形状が形成される。次いで、ステップＳ１１６、Ｓ１１８を経て、点データに基づいて予測形状の位置が補正される。
【０１２９】
図１４は、第２〜第４層目の出来型のシミュレーション結果を示す図である。同図（ａ）は、予測形状１６および基準形状１８の断面図であり、同図（ｂ）は、予測形状１６および基準形状１８の正面図である。
【０１３０】
そして、ステップＳ１２０を経て、図１４（ａ）、（ｂ）に示すように、予測形状１６および基準形状１８が合成表示される。図１４（ａ）の例では、現在のまま施工を進めると、構造物モデルに比して壁１０の出来型の位置や傾きが異なり、全体のデザインに大きな影響を与える可能性があることを把握することができる。なお、基準形状１８に対する予測形状１６のずれ量を各層ごとに数値で表示してもよい。
【０１３１】
次に、構造物モデルに対する出来型のずれの状態を表示する場合を説明する。
【０１３２】
上記同様に、３次元レーザスキャナ２００を用いて第１層目の出来型の表面を計測した後、出来型確認装置１００においてずれ状態表示処理を実行する。
【０１３３】
出来型確認装置１００では、ずれ状態表示処理が実行されると、ステップＳ２００、Ｓ２０２を経て、各計測地点Ｐ0〜Ｐnごとの点群データが３次元レーザスキャナ２００から入力され、入力された点群データに基づいて各計測点の座標がグローバル座標系の座標に変換される。
【０１３４】
図１５は、ずれ状態の表示結果を示す図である。
【０１３５】
次いで、ステップＳ２０４、Ｓ２０６を経て、座標変換された各計測点が設計計画面に対応させられ、設計計画面に対応させた各計測点ごとにその計測点からその設計計画面までのずれ量が算出される。そして、ステップＳ２０８を経て、図１５に示すように、設計計画面のうち算出されたずれ量が所定以上の箇所が第１色で、その他の箇所が第２色で表示される。必要により、ずれの方向を考慮した第３色（例えば、一方を赤、他方を青）を用いて表示してもよい。
【０１３６】
〔本実施の形態の効果〕
このようにして、本実施の形態では、第１層目の出来型の表面を計測することにより得られる点群データを入力し、入力した点群データに基づいて、その出来型の表面に対応する平面を推定し、記憶装置１４２のＣＡＤデータに基づいて、グローバル座標系において、推定した推定平面と、構造物モデルのうち推定平面に対応する第１層目の設計計画面とが一致するように推定平面に対して第１〜第４層目の設計計画面を当てはめることにより、壁１０の予測形状を形成し、記憶装置１４２のＣＡＤデータに基づいて、グローバル座標系において、構造物モデルのうち予測形状に対応する第１〜第４層目の設計計画面を基準形状として形成し、予測形状および基準形状を合成して表示する。
【０１３７】
これにより、推定平面と、構造物モデルのうち推定平面に対応する設計計画面とが一致するように推定平面に構造物モデルを当てはめることにより第２〜第４層目の予測形状が形成され、予測形状および基準形状が合成表示されるので、施工済み出来型から全体的な予測出来型を把握することができる。したがって、複数層にわたって徐々に調整し、全体の仕上がりを考慮した調整を行うことができるので、従来に比して、全体のデザインを損なうことなく構造物を構築することができる。
【０１３８】
また、出来型の表面の実測とシミュレーションを組み合わせることにより、シミュレーションだけで行う場合に比して、高い予測精度を実現することができる。
【０１３９】
さらに、本実施の形態では、ＰＣａ板１２をその面方向に複数組み合わせることにより構成される壁１０の出来型を確認する場合に適用した。
【０１４０】
これにより、全体のデザインを損なうことなく意匠的な構造物を構築することができる。
【０１４１】
さらに、本実施の形態では、３次元レーザスキャナ２００を用いて計測することにより得られる点群データを採用した。
【０１４２】
これにより、ＰＣａ板１２が歪んでいたり表面に凹凸があったりした場合でも、比較的適切な平面を推定することができる。
【０１４３】
さらに、本実施の形態では、第１層目の出来型の表面上の特定位置の点を計測することにより得られる点データを取得し、取得した点データに基づいて予測形状の位置を補正する。
【０１４４】
これにより、予測形状の位置が補正されるので、全体的な予測出来型をさらに適切に把握することができる。
【０１４５】
さらに、本実施の形態では、設計計画面２２、２４の境界を通過し、かつ、設計計画面２２、２４の法線面２２ａ、２４ａがなす角の二等分線に沿った区分平面２０を基準として、点群データにより特定される点群を設計計画面２２、２４のいずれかに対応させ、グローバル座標系において、設計計画面２２に対応させた各計測点ごとにその計測点から設計計画面２２までのずれ量を算出し、設計計画面２４に対応させた各計測点ごとにその計測点から設計計画面２４までのずれ量を算出し、設計計画面２２、２４に対応する計測点群のうち算出したずれ量が所定以上の箇所を第１色で表示する。
【０１４６】
これにより、出来型の表面と設計計画面とのずれ量に応じた色分けにより計測点群が表示されるので、構造物モデルに対する出来型のずれを視覚的に把握することができる。したがって、全体の仕上がりを考慮した調整を行うことができるので、全体のデザインを損なうことなく構造物を構築することができる。
【０１４７】
また、区分平面２０を基準として点群を設計計画面２２、２４のいずれかに対応させるので、角度が異なる複数の表面を有する壁１０のような構造物であっても、構造物モデルに対する出来型のずれを比較的適切に把握することができる。
【０１４８】
さらに、設計計画面２２、２４に対応する計測点群のうちずれ量が所定以上の箇所が第１色で表示されるので、ずれ量が大きい箇所だけを把握することができる。
【０１４９】
上記実施の形態において、壁１０は、発明１、２、９または１０の構造物に対応し、ＣＡＤデータは、発明１、９または１０の構造物モデルデータに対応し、記憶装置１４２は、発明１、９または１０の構造物モデルデータ記憶手段に対応し、ステップＳ１００は、発明１若しくは５の点群データ取得手段、または発明９若しくは１０の点群データ取得ステップに対応している。また、ステップＳ１０８は、発明１の面推定手段、または発明９若しくは１０の面推定ステップに対応し、ステップＳ１１２は、発明１若しくは４の予測形状形成手段、または発明９若しくは１０の予測形状形成ステップに対応している。
【０１５０】
また、上記実施の形態において、ステップＳ１１４は、発明１の基準形状形成手段、または発明９若しくは１０の基準形状形成ステップに対応し、ステップＳ１１６は、発明４の点データ取得手段に対応し、ステップＳ１１８は、発明４の位置補正手段に対応している。また、ステップＳ１２０は、発明１若しくは４の予測形状出力手段、または発明９若しくは１０の予測形状出力ステップに対応し、ステップＳ２０４は、発明６の点群対応手段に対応し、ステップＳ２０６は、発明５または６のずれ量算出手段に対応している。
【０１５１】
また、上記実施の形態において、ステップＳ２０８は、発明５ないし８のずれ状態出力手段に対応している。
【０１５２】
〔他の実施の形態〕
なお、上記実施の形態においては、各計測地点Ｐ0〜Ｐnごとの点群データをそのまま用いる例を説明したが、異なる計測地点の点群が重なり合う領域については一方の計測地点の点群のみを採用することが考えられる。
【０１５３】
図１６は、異なる計測地点の点群が重なり合う領域について点群を選択する場合を説明するための図である。
【０１５４】
異なる計測地点の点群が重なり合う領域については、図１６に示すように、一方の計測地点の点群のうち重なり合う点群を選択し削除してもよい。これらは、手動で行ってもよいし、自動で行ってもよい。
【０１５５】
また、上記実施の形態においては、表示された計測点群のなかから１枚のＰＣａ板１２に相当する計測点群を選択させ、選択された計測点群の座標に基づいて平面を推定するように構成したが、これに限らず、グローバル座標系の座標に変換した各計測点の座標に基づいて、第１層目の出来型における各ＰＣａ板１２の表面に対応する平面をそれぞれ推定するように構成することもできる。その後は、例えば、各推定平面ごとに、その推定平面と、その推定平面に対応する第１層目の設計計画面とが一致するように予測形状を形成し、各予測形状ごとに基準形状を形成する。
【０１５６】
また、上記実施の形態においては、シミュレーション結果を断面図および正面図として表示（図１４）するように構成したが、これに限らず、上方から見下げた図、下方から見上げた図、斜視図その他の任意の角度からの図として表示するように構成することもできる。
【０１５７】
また、上記実施の形態においては、壁１０の第１層目の施工が完了した場合に、第２〜第４層目の出来型のシミュレーションおよび第１層目の出来型のずれ状態の表示を行うように構成したが、これに限らず、壁１０の第１、第２層目の施工が完了した場合に、上記実施の形態と同様の要領で、第３、第４層目の出来型のシミュレーションおよび第１、第２層目の出来型のずれ状態の表示を行うように構成することができる。また、壁１０の第１〜第３層目の施工が完了した場合に、上記実施の形態と同様の要領で、第４層目の出来型のシミュレーションおよび第１〜第３層目の出来型のずれ状態の表示を行うように構成することができる。さらに、層の施工途中で行うこともできる。
【０１５８】
また、上記実施の形態においては、出来型の表面と設計計画面とのずれ量に応じた色分けにより計測点群を表示するように構成したが、これに限らず、出来型の表面と設計計画面とのずれ量に応じた濃淡により計測点群を表示するように構成することもできる。
【０１５９】
また、上記実施の形態においては、２段階の色分けにより計測点群を表示するように構成したが、これに限らず、さらに多段階の色分けまたは濃淡により計測点群を表示するように構成することもできる。
【０１６０】
また、上記実施の形態においては、ターゲットシール２６を用いて出来型の表面を計測したが、これに限らず、ターゲットシール２６を用いないで出来型の表面を計測することもできる。
【０１６１】
まず、３次元レーザスキャナ２００を用いて出来型の表面の計測を開始する。その計測中に３次元レーザスキャナ２００の走査を停止すると、３次元レーザスキャナ２００のレーザが出来型の表面に照射されたままの状態となる。
【０１６２】
ここで、トータルステーション３００に基準点Ｐgの座標を与え、トータルステーション３００を用いて、レーザが照射された箇所を計測する。その結果、各計測点についてグローバル座標系の座標を示す第１点群データが得られる。
【０１６３】
その後は、上記実施の形態と同様に、レーザが照射した箇所に相当する計測点の座標を、第１点群データの対応する計測点の座標に置換することにより、第２点群データの座標をグローバル座標系に変換する。
【０１６４】
また、上記実施の形態において、図６および図１２のフローチャートに示す処理を実行するにあたってはいずれも、ＲＯＭ１３２にあらかじめ格納されている制御プログラムを実行する場合について説明したが、これに限らず、これらの手順を示したプログラムが記憶された記憶媒体から、そのプログラムをＲＡＭ１３４に読み込んで実行するようにしてもよい。
【０１６５】
ここで、記憶媒体とは、ＲＡＭ、ＲＯＭ等の半導体記憶媒体、ＦＤ、ＨＤ等の磁気記憶型記憶媒体、ＣＤ、ＣＤＶ、ＬＤ、ＤＶＤ等の光学的読取方式記憶媒体、ＭＯ等の磁気記憶型／光学的読取方式記憶媒体であって、電子的、磁気的、光学的等の読み取り方法のいかんにかかわらず、コンピュータで読み取り可能な記憶媒体であれば、あらゆる記憶媒体を含むものである。
【０１６６】
また、上記実施の形態においては、本発明に係る出来型確認システムおよび出来型確認プログラム、並びに出来型確認方法を、意匠的な構造物である壁１０を構築する場合について適用したが、これに限らず、本発明の主旨を逸脱しない範囲で他の場合にも適用可能である。例えば、通常の構造物を構築する場合にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１６７】
【図１】壁１０を上方から見下げた図である。
【図２】壁１０の正面図である。
【図３】壁１０の施工過程を示す図である。
【図４】３次元レーザスキャナ２００を用いて壁１０の第１層目の出来型の正面を計測する場合を示す図である。
【図５】出来型確認装置１００のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図６】出来型確認処理を示すフローチャートである。
【図７】壁１０の出来型の表面を計測する場合を説明するための図である。
【図８】ターゲット２６の正面図である。
【図９】３次元レーザスキャナ２００を用いて壁１０の出来型の正面を計測する場合を示す図である。
【図１０】トータルステーション３００を用いて壁１０の第１層目の出来型の正面を計測する場合を示す図である。
【図１１】予測形状の位置を補正する場合を示す図である。
【図１２】ずれ状態表示処理を示すフローチャートである。
【図１３】各計測点を設計計画面に対応させる場合を示す図である。
【図１４】第２〜第４層目の出来型のシミュレーション結果を示す図である。
【図１５】ずれ状態の表示結果を示す図である。
【図１６】異なる計測地点の点群が重なり合う領域について点群を選択する場合を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１６８】
１０ 壁
１２ ＰＣａ板
１４ 柱
１６ 予測形状
１８ 基準形状
２０ 区分平面
２２、２４ 設計計画面
２２ａ、２４ａ 法線面
２６ ターゲット
１００ 出来型確認装置
１３０ ＣＰＵ
１３２ ＲＯＭ
１３４ ＲＡＭ
１３８ Ｉ／Ｆ
１３９ バス
１４０ 入力装置
１４２ 記憶装置
１４４ 表示装置
２００ ３次元レーザスキャナ
３００ トータルステーション
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物の出来型を確認する出来型確認システムであって、
前記構造物の基準となる形状を示す構造物モデルに関する構造物モデルデータを記憶する構造物モデルデータ記憶手段と、
前記出来型の表面の実測により得られる、前記出来型の表面上の多点の位置を特定するための点群データを取得する点群データ取得手段と、
前記点群データ取得手段で取得した点群データに基づいて、前記出来型の表面に対応する面を推定する面推定手段と、
前記構造物モデルデータ記憶手段の構造物モデルデータに基づいて、所定の座標系において、前記面推定手段で推定した推定面と、前記構造物モデルのうち当該推定面に対応する設計計画面とが一致するように当該推定面に前記構造物モデルを当てはめることにより、前記構造物の予測形状を形成する予測形状形成手段と、
前記構造物モデルデータ記憶手段の構造物モデルデータに基づいて、前記所定の座標系において、前記構造物モデルのうち前記予測形状に対応する部分を基準形状として形成する基準形状形成手段と、
前記予測形状形成手段で形成された予測形状を、前記基準形状形成手段で形成された基準形状と対比可能に出力する予測形状出力手段とを備えることを特徴とする出来型確認システム。
【請求項２】
請求項１において、
前記構造物は、平面または曲面を有する建材をその面方向に複数組み合わせることにより構成される構造物であることを特徴とする出来型確認システム。
【請求項３】
請求項１および２のいずれか１項において、
前記点群データは、３次元レーザスキャナを用いて前記出来型の表面を計測することにより得られるデータであることを特徴とする出来型確認システム。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、
前記出来型の表面の実測により得られる、前記出来型の表面上の特定位置の点を特定するための点データを取得する点データ取得手段と、
前記点データ取得手段で取得した点データに基づいて、前記特定位置の点と、前記推定面に一致させようとする前記設計計画面における前記特定位置の点に対応する基準点が一致するように、前記予測形状形成手段で形成した予測形状を移動させることにより当該予測形状の位置を補正する位置補正手段とをさらに備え、
前記予測形状出力手段は、前記位置補正手段で位置を補正した予測形状を前記基準形状と対比可能に出力することを特徴とする出来型確認システム。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項において、
前記点群データ取得手段で取得した点群データに基づいて、前記出来型の表面と、前記構造物モデルのうち前記出来型の表面に対応する設計計画面とのずれ量を算出するずれ量算出手段と、
前記ずれ量算出手段で算出したずれ量に応じた出力態様で前記多点を出力するずれ状態出力手段とをさらに備えることを特徴とする出来型確認システム。
【請求項６】
請求項５において、
前記出来型は、角度が異なる少なくとも２つの表面を有し、
前記構造物モデルのうち前記少なくとも２つの表面のそれぞれに対応する設計計画面を区分し、かつ、一の前記設計計画面の法線面と他の前記設計計画面の法線面がなす角度範囲の角度を有する区分平面を基準として、前記点群データにより特定される多点の一部または全部を前記設計計画面のいずれかに対応させる点群対応手段をさらに備え、
前記ずれ量算出手段は、前記各設計計画面ごとに、前記点群対応手段で当該設計計画面に対応させた点から当該設計計画面までのずれ量を算出し、
前記ずれ状態出力手段は、前記各設計計画面ごとに、当該設計計画面について前記ずれ量算出手段で算出したずれ量に応じた出力態様で、当該設計計画面に対応する多点を出力することを特徴とする出来型確認システム。
【請求項７】
請求項５および６のいずれか１項において、
前記ずれ状態出力手段は、前記ずれ量に応じた色分けまたは濃淡により前記多点を出力することを特徴とする出来型確認システム。
【請求項８】
請求項７において、
前記ずれ状態出力手段は、前記ずれ量が所定以上であるときは、特定の色または濃度により前記多点を出力することを特徴とする出来型確認システム。
【請求項９】
構造物の出来型を確認する処理をコンピュータに実行させるための出来型確認プログラムであって、
前記出来型の表面の実測により得られる、前記出来型の表面上の多点の位置を特定するための点群データを取得する点群データ取得ステップと、
前記点群データ取得ステップで取得した点群データに基づいて、前記出来型の表面に対応する面を推定する面推定ステップと、
前記構造物の基準となる形状を示す構造物モデルに関する構造物モデルデータを記憶する構造物モデルデータ記憶手段の構造物モデルデータに基づいて、所定の座標系において、前記面推定ステップで推定した推定面と、前記構造物モデルのうち当該推定面に対応する設計計画面とが一致するように当該推定面に前記構造物モデルを当てはめることにより、前記構造物の予測形状を形成する予測形状形成ステップと、
前記構造物モデルデータ記憶手段の構造物モデルデータに基づいて、前記所定の座標系において、前記構造物モデルのうち前記予測形状に対応する部分を基準形状として形成する基準形状形成ステップと、
前記予測形状形成ステップで形成された予測形状を、前記基準形状形成ステップで形成された基準形状と対比可能に出力する予測形状出力ステップとを含む処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであることを特徴とする出来型確認プログラム。
【請求項１０】
構造物の出来型を確認する出来型確認方法であって、
前記出来型の表面の実測により得られる、前記出来型の表面上の多点の位置を特定するための点群データを取得する点群データ取得ステップと、
前記点群データ取得ステップで取得した点群データに基づいて、前記出来型の表面に対応する面を推定する面推定ステップと、
前記構造物の基準となる形状を示す構造物モデルに関する構造物モデルデータを記憶する構造物モデルデータ記憶手段の構造物モデルデータに基づいて、所定の座標系において、前記面推定ステップで推定した推定面と、前記構造物モデルのうち当該推定面に対応する設計計画面とが一致するように当該推定面に前記構造物モデルを当てはめることにより、前記構造物の予測形状を形成する予測形状形成ステップと、
前記構造物モデルデータ記憶手段の構造物モデルデータに基づいて、前記所定の座標系において、前記構造物モデルのうち前記予測形状に対応する部分を基準形状として形成する基準形状形成ステップと、
前記予測形状形成ステップで形成された予測形状を、前記基準形状形成ステップで形成された基準形状と対比可能に出力する予測形状出力ステップとを含むことを特徴とする出来型確認方法。
【請求項１】
構造物の出来型を確認する出来型確認システムであって、
前記構造物の基準となる形状を示す構造物モデルに関する構造物モデルデータを記憶する構造物モデルデータ記憶手段と、
前記出来型の表面の実測により得られる、前記出来型の表面上の多点の位置を特定するための点群データを取得する点群データ取得手段と、
前記点群データ取得手段で取得した点群データに基づいて、前記出来型の表面に対応する面を推定する面推定手段と、
前記構造物モデルデータ記憶手段の構造物モデルデータに基づいて、所定の座標系において、前記面推定手段で推定した推定面と、前記構造物モデルのうち当該推定面に対応する設計計画面とが一致するように当該推定面に前記構造物モデルを当てはめることにより、前記構造物の予測形状を形成する予測形状形成手段と、
前記構造物モデルデータ記憶手段の構造物モデルデータに基づいて、前記所定の座標系において、前記構造物モデルのうち前記予測形状に対応する部分を基準形状として形成する基準形状形成手段と、
前記予測形状形成手段で形成された予測形状を、前記基準形状形成手段で形成された基準形状と対比可能に出力する予測形状出力手段とを備えることを特徴とする出来型確認システム。
【請求項２】
請求項１において、
前記構造物は、平面または曲面を有する建材をその面方向に複数組み合わせることにより構成される構造物であることを特徴とする出来型確認システム。
【請求項３】
請求項１および２のいずれか１項において、
前記点群データは、３次元レーザスキャナを用いて前記出来型の表面を計測することにより得られるデータであることを特徴とする出来型確認システム。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、
前記出来型の表面の実測により得られる、前記出来型の表面上の特定位置の点を特定するための点データを取得する点データ取得手段と、
前記点データ取得手段で取得した点データに基づいて、前記特定位置の点と、前記推定面に一致させようとする前記設計計画面における前記特定位置の点に対応する基準点が一致するように、前記予測形状形成手段で形成した予測形状を移動させることにより当該予測形状の位置を補正する位置補正手段とをさらに備え、
前記予測形状出力手段は、前記位置補正手段で位置を補正した予測形状を前記基準形状と対比可能に出力することを特徴とする出来型確認システム。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項において、
前記点群データ取得手段で取得した点群データに基づいて、前記出来型の表面と、前記構造物モデルのうち前記出来型の表面に対応する設計計画面とのずれ量を算出するずれ量算出手段と、
前記ずれ量算出手段で算出したずれ量に応じた出力態様で前記多点を出力するずれ状態出力手段とをさらに備えることを特徴とする出来型確認システム。
【請求項６】
請求項５において、
前記出来型は、角度が異なる少なくとも２つの表面を有し、
前記構造物モデルのうち前記少なくとも２つの表面のそれぞれに対応する設計計画面を区分し、かつ、一の前記設計計画面の法線面と他の前記設計計画面の法線面がなす角度範囲の角度を有する区分平面を基準として、前記点群データにより特定される多点の一部または全部を前記設計計画面のいずれかに対応させる点群対応手段をさらに備え、
前記ずれ量算出手段は、前記各設計計画面ごとに、前記点群対応手段で当該設計計画面に対応させた点から当該設計計画面までのずれ量を算出し、
前記ずれ状態出力手段は、前記各設計計画面ごとに、当該設計計画面について前記ずれ量算出手段で算出したずれ量に応じた出力態様で、当該設計計画面に対応する多点を出力することを特徴とする出来型確認システム。
【請求項７】
請求項５および６のいずれか１項において、
前記ずれ状態出力手段は、前記ずれ量に応じた色分けまたは濃淡により前記多点を出力することを特徴とする出来型確認システム。
【請求項８】
請求項７において、
前記ずれ状態出力手段は、前記ずれ量が所定以上であるときは、特定の色または濃度により前記多点を出力することを特徴とする出来型確認システム。
【請求項９】
構造物の出来型を確認する処理をコンピュータに実行させるための出来型確認プログラムであって、
前記出来型の表面の実測により得られる、前記出来型の表面上の多点の位置を特定するための点群データを取得する点群データ取得ステップと、
前記点群データ取得ステップで取得した点群データに基づいて、前記出来型の表面に対応する面を推定する面推定ステップと、
前記構造物の基準となる形状を示す構造物モデルに関する構造物モデルデータを記憶する構造物モデルデータ記憶手段の構造物モデルデータに基づいて、所定の座標系において、前記面推定ステップで推定した推定面と、前記構造物モデルのうち当該推定面に対応する設計計画面とが一致するように当該推定面に前記構造物モデルを当てはめることにより、前記構造物の予測形状を形成する予測形状形成ステップと、
前記構造物モデルデータ記憶手段の構造物モデルデータに基づいて、前記所定の座標系において、前記構造物モデルのうち前記予測形状に対応する部分を基準形状として形成する基準形状形成ステップと、
前記予測形状形成ステップで形成された予測形状を、前記基準形状形成ステップで形成された基準形状と対比可能に出力する予測形状出力ステップとを含む処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであることを特徴とする出来型確認プログラム。
【請求項１０】
構造物の出来型を確認する出来型確認方法であって、
前記出来型の表面の実測により得られる、前記出来型の表面上の多点の位置を特定するための点群データを取得する点群データ取得ステップと、
前記点群データ取得ステップで取得した点群データに基づいて、前記出来型の表面に対応する面を推定する面推定ステップと、
前記構造物の基準となる形状を示す構造物モデルに関する構造物モデルデータを記憶する構造物モデルデータ記憶手段の構造物モデルデータに基づいて、所定の座標系において、前記面推定ステップで推定した推定面と、前記構造物モデルのうち当該推定面に対応する設計計画面とが一致するように当該推定面に前記構造物モデルを当てはめることにより、前記構造物の予測形状を形成する予測形状形成ステップと、
前記構造物モデルデータ記憶手段の構造物モデルデータに基づいて、前記所定の座標系において、前記構造物モデルのうち前記予測形状に対応する部分を基準形状として形成する基準形状形成ステップと、
前記予測形状形成ステップで形成された予測形状を、前記基準形状形成ステップで形成された基準形状と対比可能に出力する予測形状出力ステップとを含むことを特徴とする出来型確認方法。
【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２】
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【図４】
【図５】
【図６】
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【図１０】
【図１１】
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【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１０−８５１３１（Ｐ２０１０−８５１３１Ａ）
【公開日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２５１９８７（Ｐ２００８−２５１９８７）
【出願日】平成２０年９月３０日（２００８．９．３０）
【出願人】（０００２０６２１１）大成建設株式会社 (1,602)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月３０日（２００８．９．３０）
【出願人】（０００２０６２１１）大成建設株式会社 (1,602)
【Ｆターム（参考）】
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