研究・技術開発紹介

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2017年4月14日

AR技術を応用した『構造物誘導・出来形管理システム』の開発 – AR Navi ジオモニⅡ -

背 景
海上工事において、鋼管杭の打設あるいはケーソン・鋼板セルなどの構造物の据付における誘導管理は、直交する二方向からトータルステーション(T.S)などを用いて測量することが一般的です。しかし、構造物の位置決めを行う作業船オペレーターが対象物の測量情報を直接的に確認・把握することが困難なため、位置決めに時間を要するとともに施工誤差が生じ易いという問題があります。

一方、建設業界では、少子高齢化に伴う技能労働者の減少や、施工不良・品質不良の多発などが問題視されており、作業効率の向上、省人化、施工品質の確保及び施工の可視化などが喫緊の課題となっています。

 AR Navi ジオモニⅡ
「AR Navi ジオモニⅡ」は、従前の技術である「映像による杭打設管理システム(ジオモニ NETIS登録番号:KTK-100009-A)」のハードウェアに、AR(Augmented Reality:拡張現実)技術を導入したソフトウェアを搭載した、新しい構造物誘導・出来形管理システムです。

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AR Navi ジオモニⅡシステム概要図(鋼管杭打設時)

本システムでは、AR技術を用いた設計ライン表示技術の高度化により、①複数の設計ライン、②三次元形状の設計ライン及び③倍率に応じた尺度(目盛)等の表示が可能となりました。

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設計ライン表示例(左:複数の設計ライン、右:三次元形状の設計ライン)

これにより、水平・鉛直方向2本の設計ラインによる杭出来形(杭頭中心位置・天端高・傾斜)の一括的な打設管理、立体的な設計ラインによるケーソン・鋼板セルなどの大型構造物の据付管理、さらに、設計ラインに対するずれ量の定量的な測定が可能になりました。
本システムは、杭打工事や大型構造物設置工事において、施工精度の確保、作業効率の向上、作業の省力化及び品質事故の防止などに貢献します。

本システムの特長

1.様々な形状の構造物に適用可能
AR技術の導入により、様々な形状の構造物をワイヤーフレームモデルやポリゴンモデルなどの三次元形状による表示、施工管理の目的に応じた任意形状の設計ラインの表示が可能であるため、対象構造物の規模や形状によらず、多様な構造物の施工管理に適用できます。

 2.映像による出来形管理
設計ラインに対して任意幅で複数の平行線を表示させ、映像上にズーム倍率に応じた尺度を付与(目盛を表示)することにより、設計値との誤差を定量的に測定することが可能です。特に海上工事では、施工中における波浪などの影響に伴う構造物の動揺量を確認することができるため、施工精度が向上します。
また、出来形測量の際、通常は測量補助員が施工の完了した構造物に近寄る必要があります。本システムでは映像により測量するため、構造物に近寄る必要が無く、高所作業や海上作業に伴うリスクを回避でき、安全性が向上します。

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従前のシステムの表示例(左)と本システムの表示例(右)
(本システムでは設計ラインに加え、任意幅の平行線も表示される)

3.リアルタイムモニタリング機能
一般的な誘導管理の場合、測量員と作業船オペレーターの間における情報伝達は、トランシーバーなどの無線連絡によることが多く、オペレーターが施工対象物と設計値の位置関係を直接目視できないため、位置決めに時間を要していました。しかし、本システムでは、リアルタイムモニタリング機能によりオペレーターが直接視認できるため、作業効率が向上します。
また、構造物の誘導にあたる測量員の確保が不要のため、省人化となります。さらに、複数箇所でのモニタリングによる施工の可視化は、誘導ミスなどによる品質事故の防止や出来形データの改ざんなどの不正防止にも有効です。

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4.悪条件下における適用性
最大測量距離は約500m、雨天時や夜間作業への適用も可能です。

現場試験施工について
2016年6月、東京港内における海上杭打ち現場にて本システムの試験施工を実施し、施工性の確認をしました。その際、18本の鋼管杭(φ500×t11/9、L=34.2~43.4m)について、杭頭中心位置および杭天端高の出来形が許容値の50%以内の高精度で打設できたことを確認しています。

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出来形測定状況(鋼管杭[φ500]打設完了時)

弊社は、新たに開発した当技術の積極的な展開を図り、熟練技術者の技量に委ねていた様々な建設生産プロセスにおいて、積極的なICT活用による、建設現場の生産性向上を目指します。今後も、建設業界の課題を見据えながら、社会に貢献していく所存です。

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