光切断法を用いた3次元計測システム

人とロボットの協働作業により計測作業を効率化します

光切断法を用いた3次元計測システムとは？

国土交通省の土木工事施工管理基準では、トンネルの覆工コンクリートの出来形管理は、トンネル延長40mごとに1断面の幅と高さを計測することとなっています。一般的な道路トンネルの幅・高さは6m～10m程度で、計測点は、1断面当たり左右と天井部の3点です。従来の計測方法は、高所作業車とはしごを用いてメジャーや検測棒などで行うため、手間と時間がかかり、作業の効率化が課題でした。

光切断法は、直線状に光が照射されるラインレーザーとカメラを用い、レーザー光の進行方向とカメラの光線ベクトルの三角測量の原理により3次元計測を行います。光切断法を用いた3次元計測システムは、光切断法でトンネル覆工全周の出来形を計測できるように、360度に照射するリングレーザーと、その照射光を一度で撮影できる魚眼カメラを採用しました。1断面の計測は、リングレーザーのスイッチをONとOFFの状態で写真をそれぞれ1枚撮影し、背景差分法(※1)によってレーザー照射点のみを画像から自動抽出後、3次元点群座標を計算します。これにより、従来は3～4人必要だった計測が、1人で行えるようになりました。また、計測装置を自律4足歩行ロボットに搭載することで、複数断面を連続的に計測でき、計測時間は従来の約30分の1に短縮可能です。

本技術は、国土交通省2022年度「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」にて総合評価Aをいただきました。

光切断法を用いたトンネル内での計測動画（ARマーカーあり）（動画再生時間：13秒）

お客様のメリット

光切断法を用いた3次元計測システムは、高密度、高精度な出来形計測と省人化・省力化による生産性の向上、安全性の向上に寄与します。

高密度、高精度な出来形計測

従来の出来形計測はトンネルの幅と高さの3点のみの計測でしたが、光切断法は360度の高密度な計測が可能です。また、トンネル内にARマーカー(※2)を設置し、あらかじめトータルステーションで計測したARマーカーの絶対座標を使用してスケール調整することで、高精度な計測が可能です。設計断面との自動比較ソフトを用いることで、内空が確保されていることも確認できます。