可视光通信3次元位置计测システムを现场に适用し実用化
■概 要
三井住友建設株式会社（東京都新宿区西新宿7-5-25 社長 五十嵐 久也）は、慶應義塾大学大学院システム?デザインマネジメント研究科（神奈川県横浜市港北区日吉3-14-1 教授 春山 真一郎）および株式会社中川研究所（東京都品川区西五反田2-15-9 社長 松村 友邦）と共同で開発した"可視光通信3次元位置計測システム"を、2ヶ所の工事現場に適用し24時間連続無人測量を実施することで、この自動測量システムを実用化しました。
可视光通信とは、目に见える光"可视光"を高速点灭させることでデジタル信号を伝达する、日本発の最先端通信技术で、当社ではこの技术の建设分野への适用に向けた技术开発を进めてきました。
このたび実用化した"可视光通信3次元位置计测システム"により、従来の测量技术では容易ではなかった夜间测量や无人测量を低コストで行うことが可能となり、今后、多くの现场における施工プロセスの信頼性向上に向けて活用していく方针です。
■可视光通信とは
可视光通信は、目に见える光"可视光"を使用して高速データ通信を行う日本発の最先端通信技术です。尝贰顿などの照明机器を、目には感じられないほどの高速で点灭させることにより大容量のデータ通信が可能で、以下のような特徴を有しています。
- 通常の照明机器に通信机能を付加するだけで通信环境が整备できる。
- 通信范囲が目で确认できる。
- 电磁波などのように人体に影响を与える心配がない。
- 精密机械への影响もなく、病院などでも使用できる。
现在は、尝贰顿などの可视光素子を照明や信号机、电光掲示などに利用しつつ、データ発信も同时に行う高速、安全でユビキタスな可视光通信システムについて、可视光通信コンソーシアム（）を中心に研究、开発、标準化、普及などの取り组みがなされています。
■経 纬
当社では、LED光源とデータを同時に取得できる可視光通信の特徴に注目し、可視光通信技術を当社の得意とする3次元写真計測技術と融合させることで建設分野への適用を目指すために、慶應義塾大学大学院および株式会社中川研究所と共同開発を進めてきました。 2008年2月18日には、共同開発の成果として"3次元位置計測システム"のプロトタイプについて新聞発表を行っています。
このプロトタイプは、尝贰顿を光源として测量ポイントに设置し、デジタルカメラで连続撮影することで、复数の点の3次元座标を一括かつ短时间で测量する基本システムとしました。
基本システムは、市贩の高解像度デジタル一眼レフカメラと画像解析用のパソコンおよび标点となる尝贰顿光源から构成されています。
尝贰顿光源は、固有の滨顿番号などを表すデータパターンに従って点灭を繰り返します。
适用方法は、まず、座标が既知の基準点用光源と、测量しようとする位置に测量点用の尝贰顿标点を设置し、それら全体をデジタルカメラによって2ヶ所より一定の时间连続撮影します。その撮影データを连结しているパソコンに取り込み、画像解析を行うことによって各光源の位置の算出および滨顿番号を受信します。そして、2ヶ所で撮影したデータを用いて、各测量点の3次元座标を算出します。
図-1 システムのイメージ（桥梁への适用）
図-2 システムの構成
■"可视光通信3次元位置计测システム"の特徴
このたび実用化したシステムの特徴は、以下のとおりです。
- 标点の座标とその滨顿情报を同时に取得するため、多点の3次元座标算出の完全自动化が可能となり、测量作业の大幅な省力化が达成できました。
- 市贩のデジタルカメラやパソコンで构成されるシステムによって、骋笔厂测量に匹敌する精度の测量が行えるため、経済性に优れています。
- 夜间の无人自动测量が可能となりました。
- 测量のたびに技术者が测点に行く必要がなく、安全性の向上と省力化が可能となりました。
なお、このシステムは、市贩の1200万画素のデジタル一眼レフカメラを使用した场合、计测対象が40尘×40尘程度の范囲であれば1尘尘の精度（分解能）で计测が可能です。
■建设工事への适用
建设工事では、日照の影响で大きく変形する特性を有する桥梁やドーム屋根に対して、精度のよい形状管理（たわみ管理）が必要となる场合や、施工管理の一环として、コンクリートを打ち込む际に型枠を支える支保工や支保工下の地盘が沉下していないことを确认する必要のある场合など、コンクリート构造物の出来形（完成形）精度や品质を确保するために、测量が重要な役割を果たすシーンが多くあります。
しかし、桥梁やドームで日照の影响を受けずに测量するためには、夜间に测量を行う必要がありますが、夜间の测量は现実的ではなく、现场では早朝の日の出前に测量作业を行うなどの対応を行ってきており、技术者や作业员の负担が大きいという课题がありました。
また、コンクリートの品质に重大な影响を及ぼす恐れのある、コンクリート打込み中から硬化するまでの间の支保工地盘の沉下の确认については、十分なデータを得られるだけの频度、すなわちリアルタイムに测量作业を行うことは容易ではないという课题がありました。
"可视光通信3次元位置计测システム"は、このような课题に効果的に対応することのできる测量システムで、桥梁やドーム屋根の夜间における无人测量や、コンクリート打込み中における支保工地盘の长时间连続无人测量なども容易に行うことが可能となりました。
【1】桥梁施工への适用
"可视光通信3次元位置计测システム"の桥梁建设工事に対する导入効果を确认するために、本年10月から11月にかけて、コンクリート打込み时の支保工地盘の沉下测量に、本システムを适用しました。
工事概要は以下のとおりです。
発注者 ： 独立行政法人 都市再生机构 埼玉地域支社
工事名 ： 越谷レイクタウン地区贵桥梁上部工工事
施工场所： 埼玉県越谷市越谷レイクタウン地区内
构造形式： 3径间连続エクストラドーズド桥
施工方法： 场所打ち固定支保工施工本工事は、固定式支保工施工で施工しましたが、一度に大量のコンクリートを打ち込むため、その重量により地盘の圧缩沉下が予想されました。
そこで、"可视光通信3次元位置自动计测システム"により、约7时间にわたるンクリート打込み中および打込み开始から24时间后までの支保工の沉下量计测を実施することとしました。
このたび実用化した自动化システムでは、2台のカメラにより20分间隔で、写真撮影、データ取り込み、解析および计测沉下量のリアルタイム表示を24时间连続で无人で行いました。
その结果、この自动测量システムの现场での実用性などを确认することができました。
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図-3 越谷レイクタウン地区F橋梁完成予想図（提供：独立行政法人 都市再生機構）
【2】アルミドーム屋根施工への适用
"可视光通信3次元位置计测システム"の配水池建设工事に対する导入効果を确认するために、本年11月下旬、アルミドーム屋根の日照による温度変化などによる変位测量に"可视光通信3次元位置自动计测システム"を适用しました。
工事概要は以下のとおりです。
発注者 ：闯贵贰エンジニアリング株式会社（元発注：神戸市）
工事名 ：狩场台特1高区配水池増设本体工事の内 アルミドーム屋根工事
工事场所：神戸市西区狩场台1丁目（神戸市水道局狩场台配水场内）本工事は、钢製配水池（直径43.5尘）の上にアルミドーム屋根を建设するものです。
ここでは、日照などによる温度変化によって屋根が膨张?収缩する际の変位を确认するために、屋根の各所（12点）に尝贰顿标点を设置し、地上に设置した2台のカメラで20分间隔で24时间の変位自动测量を実施しました。夜间配水池の上部に测量员が上る必要もなく、安全かつ効率的に测量が実施できました。
その结果、この自动测量システムの现场での実用性などを确认することができました。
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■今后の展望
このたび、"可视光通信3次元位置计测システム"の2ヶ所の现场への适用を通じて、このシステムの特徴である、夜间における无人测量あるいは长时间にわたる无人测量により、作业の省力化に加えて安全性向上などの优位性が実証されました。
当社では"可视光通信3次元位置计测システム"を、今后、多くの现场における施工プロセスの信頼性向上に向けて活用していきますが、さらにアセットマネジメントなどに必要不可欠となる长期的な计测を、低コストで确実に行うことのできるインテリジェント?システムに発展させていく方针です。
<お问い合わせ先>
リリースに记载している情报は発表时のものです。