計測点群のポリゴン化による トンネル施工 検査業務の 効率化への取り組み 2017 年 日本ユニシス エクセリューションズ株式会社 ユニアデックス株式会社
1 2 3 4 5 6 7 8 取り組みの背景目的計測点群処理の課題とポリゴン活 体制機能概要と本システムの特徴機能詳細システム構成問合せ先
1. 取り組みの背景 国土交通省が推進する i-construction の重要施策である レーザスキャナや 3 次元モデルを活用した 社会資本の整備 管理の効率化 高度化を図る CIM( ) の取組がスター しかし 現場での適用にはまだ多くの課題が残されています 今回 トンネルの施工 検査工程においてこれらの課題を解決し 現場適用を推進していくことを目指しています レーザスキャナ利 の現場課題 排気ダクトのため天井部が影になり計測できない 架設構造物や重機が 計測データに映りこむ 点群の粗密やバラツキ 断面線や体積計算が不得 2 2017 UEL Corporation All rights reserved.
2. 目的 検査業務の効率化重機を用いた高所作業からの解放 任意の位置で計測可能となる 国土交通省 レーザースキャナーを用いた出来形管理の試 要領 より 3 2017 UEL Corporation All rights reserved.
吹付コンクリート量の正確な積算 今まで余分に手配していたコンクリート量を適正化でき コストの削減につなげる 2 外側 3D 形状 設計データより 1 レーザスキャナで計測 12 より吹付コンクリート量を積算 国土交通省 レーザースキャナーを用いた出来形管理の試 要領 より 4 2017 UEL Corporation All rights reserved.
3. 計測点群処理の課題とポリゴン活 現在 計測点群のハンドリングは市販の点群処理ソフトを いて なわれ ているケースがほとんどである しかし点群を使った処理では次のような課 題があり現場での適用の障害となっている < 計測点群の課題 > データ容量が きくなる 不要な点群の削除に 間が掛かる 欠損部の補間に手間が掛かる 断 線作成 体積計算などが不得 点群から 成したポリゴンデータを活 して課題の解決を うこととした しかし 市販のソフトを使った点群のポリゴン化では 利 できるレベルのポリゴンデータは得ることが困難であったため 点群から品質の良いポリゴンデータを作成するロジックも実装した 5 2017 UEL Corporation All rights reserved.
欠損部の補間 表裏を別の で表 排気ダクトによりトンネル天井部のデータが欠損 ポリゴンに や反転 複雑な不正接続が多く 現状機能での加工が困難 ポリゴン化して補間 市販のツールでは適正なポリゴンにならない 断面線作成 体積計算 断面イメージ 1 つの断面線 開発したロジックにより 荒れた点群からでも適正なポリゴンデータを生成 このポリゴンデータを使うことによって断 線や 体積計算を う 断面線の欠損の補完 重複部分の削除が必要 CAD 断面線 メッシュ断面線 断面線間の面積を計算する 6 2017 UEL Corporation All rights reserved.
3. 体制 本取り組みは佐藤 業様の協 を得て 2018 年 3 月竣工予定のトンネルに て適用検証を実施しています 日本ユニシスグループ 7 2017 UEL Corporation All rights reserved.
4. 機能概要と本システムの特徴 本システムの機能 1 5 Ph.1 2018/03 リリース予定 Ph.2 2018/04 以降 データ 設計データ 覆工断面と中心点 トンネル線形 2 設計データ読み込み 打設前検査 以降 システムで設計データを参照 5 厚み検査 ( 設計データとメッシュの比較 ) ヒートマップによる覆工コンクリート厚み検査 覆工コンクリートボリューム推定 5 検査 帳票出 断面評価 出 データ 帳票 以下それぞれの帳票 ヒートマップ 体積 断面沿い厚み分布 計測点群 ( 打設前 ) 1 計測点群読み込み 3 不要点群の削除 4 点群のポリゴンメッシュ化 断 線出 ポリゴンメッシュ出 設計データ 覆工断面と中心点 トンネル線形 打設後検査 断面線 ( ポリライン ) 計測点群 ( 打設前 ) 2 設計データ読み込み 1 計測点群読み込み 以降 システムで設計データを参照 3 不要点群の削除 4 点群のポリゴンメッシュ化 5 厚み検査 ( ポリゴンメッシュ同士の比較 ) ヒートマップによる覆工コンクリート厚み検査 5 検査 帳票出 断面評価 ポリゴンメッシュ 計測点群 ( 打設後 ) 1 計測点群読み込み 3 不要点群の削除 4 点群のポリゴンメッシュ化 断 線出 ポリゴンメッシュ出 8 2017 UEL Corporation All rights reserved.
計測点群データに加えて 設計データ ポリゴンデータを活用することにより データ処理の 幅な 産性向上が可能となりました 独自開発した手法により ノイズ 計測誤差 測定不法箇所のある点群データを効率よく処理し 適正なポリゴンメッシュを得ることができます 本システムの機能 1 計測点群読み込み 2 設計データ読み込み 3 不要点群の削除 4 点群のポリゴンメッシュ化 5 厚み検査 内容 指定した精度を保ちながら適切に点群を削減 覆工断面とトンネル線形から 3D データを作成 設計データを用いて架設構造物などの点群を効率よく削除 計測不能な箇所を補間しながら 荒れた点群データから 適正なポリゴンメッシュを作成 設計データと計測データ間 また 2 つの計測データ間で コンクリート厚みを検査し 体積などを求める 9 2017 UEL Corporation All rights reserved.
5. 機能詳細 1 計測点群読み込み 計測点群を読み込み 各種コマンドで処理可能な状態にします 大規模計測点群を軽快にハンドリングするため 精度を保って点群を間引きます 覆工スパン毎 ( 前後方向それぞれ 10.5m) の点群を対象としています XYZ XYZ の形式のテキストファイル 計測点群読み込み 10 2017 UEL Corporation All rights reserved.
5. 機能詳細 2 設計データ読み込み 以下の設計データを します 覆工断面 ( 中心点を含む ) 位置合わせ済みのトンネル線形 広げ調整 も可能とします 覆工断面検査対象範囲のみの断面線であることを前提とします 設計データ読み込み 中心点 トンネル線形位置と傾きが計測点群と合っている状態 ( 位置合わせ済み ) を前提とします 11 2017 UEL Corporation All rights reserved.
5. 機能詳細 3 不要点群の削除 ポリゴンメッシュ化や厚み検査に不要な点群を削除します 設計データ (CAD 曲面 ) との相対位置を利 して 最低限の 数で実 します 設計データ (CAD 曲面 ) からの距離が指示範囲外の点群を除去する 12 2017 UEL Corporation All rights reserved.
5. 機能詳細 4 点群のポリゴンメッシュ化 各種検査のため 点群をポリゴンメッシュ化します 3 の機能やマニュアルにより明らかに不要な範囲にある点群が削除されている状態を前提とします 設計データ (CAD 曲面 ) とポリゴンメッシュの位置が対応づいていることを前提とします 点群のポリゴンメッシュ化 綺麗で適正なポリゴンメッシュを 成 トンネル形状に特化したポリゴンメッシュ化 穴や計測ができていない部位も補間され 整ったポリゴンメッシュが生成されます 測定点群の問題を解決する 本システムの最大の特徴となっています 市販のツールでは 多数の穴 表裏反転 活用できる ポリゴンメッシュにならない 13 2017 UEL Corporation All rights reserved.
5. 機能詳細 5 厚み検査 (1/2) CAD 曲面とポリゴンメッシュ またはポリゴンメッシュ同士を比較し 厚み検査結果をヒートマップ表示します ( 展開図 /3D) ヒートマップの積算により コンクリートの体積を算出します ヒートマップの細かさは 30cm 程度を想定しています 表示図形は 標準機能でパースでも確認可能です ヒートマップ表示 ( 展開図 ) ヒートマップ表示 (3D) 14 2017 UEL Corporation All rights reserved.
5. 機能詳細 5 厚み検査 (2/2) 任意位置での断面評価や 断面線 ( ポリライン ) を出 します (Ph.2) ヒートマップ 体積 断 評価結果を帳票出 します (Ph.2) 断面評価 線沿い厚み分布イメージ ヒートマップ ( 展開図 ) 帳票出 15 2017 UEL Corporation All rights reserved.
7. システム構成 ( 利 機材 ) トンネル 3D 計測施 検査システム ( 仮称 ) WindowsOS 64bit 版 メモリ 16GB 以上 本検証で用いたスキャナ 16 2017 UEL Corporation All rights reserved.
8. 問合せ先 日本ユニシス エクセリューションズ株式会社アドバンストビジネス営業部宮部 shouichi.miyabe@excel.co.jp 17 2017 UEL Corporation All rights reserved.