Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP7834515B2 - Scan data creation method and scan data creation system - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP7834515B2 - Scan data creation method and scan data creation system - Google Patents

Scan data creation method and scan data creation system

Info

Publication number
JP7834515B2
JP7834515B2 JP2022036731A JP2022036731A JP7834515B2 JP 7834515 B2 JP7834515 B2 JP 7834515B2 JP 2022036731 A JP2022036731 A JP 2022036731A JP 2022036731 A JP2022036731 A JP 2022036731A JP 7834515 B2 JP7834515 B2 JP 7834515B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
measurement
route
positions
movement
scan data
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2022036731A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2023131779A (en
Inventor
善経 久保田
匠 園木
瞳 山口
陸 工藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujita Corp
Original Assignee
Fujita Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujita Corp filed Critical Fujita Corp
Priority to JP2022036731A priority Critical patent/JP7834515B2/en
Publication of JP2023131779A publication Critical patent/JP2023131779A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7834515B2 publication Critical patent/JP7834515B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Description

本開示は、スキャンデータ作成方法及びスキャンデータ作成システムに関する。 This disclosure relates to a method for creating scan data and a system for creating scan data.

近年、建築分野において、BIM(Building Information Modeling)に代表される3次元スキャンデータを用いたモデリング方法の導入が進んでいる。BIMでは、建物などの3次元デジタルモデルをコンピュータ上に作成し、管理情報や設備情報を付加して総合的な建築関連データとすることで、様々な用途で利便性を高めることができる。例えば、建設中の建物の工程進捗管理などへの適用が可能である。 In recent years, the adoption of modeling methods using 3D scan data, such as BIM (Building Information Modeling), has been progressing in the architectural field. BIM allows for the creation of 3D digital models of buildings and other structures on a computer, and by adding management and equipment information, it can be transformed into comprehensive architectural data, enhancing its usability for various applications. For example, it can be applied to managing the progress of construction projects.

3次元スキャンデータを取得する計測機器として、計測対象に対してレーザ光を放射状に照射して、計測対象の表面形状の3次元座標を取得する3次元スキャナが知られている。計測漏れがあると不完全な3次元デジタルデータとなる。 As a measuring instrument for acquiring 3D scan data, a 3D scanner is known that irradiates laser light onto the object being measured to acquire the 3D coordinates of its surface shape. If there are any measurement omissions, the resulting 3D digital data will be incomplete.

特許文献1には、障害物が存在する監視対象領域に配置された複数の監視カメラを、障害物の死角領域を極力低減させて配置するための配置位置評価方法が記載されている。 Patent Document 1 describes a method for evaluating the placement of multiple surveillance cameras in a monitored area where obstacles exist, in order to minimize blind spots caused by the obstacles.

特開2011-86995号公報Japanese Patent Publication No. 2011-86995

モデリングする対象物が大きい又は広い場合などには、対象物を複数のエリアに分けて、エリアごとに3次元スキャンデータを取得してからデータ合成する。エリアごとに取得した3次元スキャンデータを合成する際には、それぞれのエリアの3次元スキャンデータに含まれる共通のオブジェクトを指標として連結を行う。 When the object to be modeled is large or wide, the object is divided into multiple areas, 3D scan data is acquired for each area, and then the data is combined. When combining the 3D scan data acquired for each area, common objects contained in the 3D scan data of each area are used as indicators for linking.

このようにエリアごとに3次元スキャンデータを取得してデータ合成を行う場合、一般には次のような課題があることが知られている。スキャンする角度が異なると、対象物(共通のオブジェクトを含む)の形状の見え方が変化する。その影響から、共通のオブジェクトを指標として3次元スキャンデータを合成するたびに誤差が蓄積するという課題がある。また、データ合成の際に、指標とする共通のオブジェクトを認識できない場合は、手作業での合成作業が必要になり、作業者の負担が増えるという課題がある。例えば、類似する形状が連続するような対象物である場合は、指標とする共通のオブジェクトを認識できないことがある。 When acquiring 3D scan data for each area and performing data synthesis in this manner, the following challenges are generally known: The appearance of the object's shape (including common objects) changes depending on the scanning angle. This leads to an accumulation of errors each time 3D scan data is synthesized using a common object as a reference. Furthermore, if the common object used as a reference cannot be recognized during data synthesis, manual synthesis becomes necessary, increasing the burden on the operator. For example, if the objects consist of a series of similar shapes, it may be difficult to recognize the common object used as a reference.

このような課題は、3次元デジタルモデルを効率よく生成するために複数の3次元スキャナを用いる場合にも同様に生じ得る。 These challenges can also arise when using multiple 3D scanners to efficiently generate 3D digital models.

本開示は、以上の課題を解決するためになされたものであり、3次元スキャンデータを高精度に合成可能なスキャンデータ作成方法及びスキャンデータ作成システムを提供することを目的とする。 This disclosure was made to solve the above problems and aims to provide a scan data creation method and scan data creation system capable of synthesizing 3D scan data with high accuracy.

本開示における一態様は、対象物の3次元デジタルモデルを作成するために基準球を指標として合成される3次元スキャンデータを取得するスキャンデータ作成方法であって、計測機器により対象物を計測可能な複数の計測位置を算出する計測位置算出ステップと、前記複数の計測位置に前記計測機器を最小の移動コストで到達させる計測ルートを算出する計測ルート算出ステップと、基準球が待機可能な複数の待機位置を、前記計測ルート上の隣り合う計測位置での前記計測機器による計測範囲に、同一待機位置に待機する前記基準球が含まれるように、前記計測ルートに基づいて算出する待機位置算出ステップと、前記複数の待機位置に前記基準球を到達させる待機ルートを前記計測ルートに基づいて算出する待機ルート算出ステップと、前記計測ルート上の隣り合う計測位置での前記計測機器による計測範囲に、同一待機位置に待機する前記基準球が含まれるように、前記計測機器と前記基準球の移動順序を算出する移動順序算出ステップと、を行うことを特徴とする。 One aspect of the present disclosure is a scan data creation method for acquiring three-dimensional scan data synthesized using a reference sphere as an indicator in order to create a three-dimensional digital model of an object, characterized by comprising: a measurement position calculation step of calculating a plurality of measurement positions in which the object can be measured by a measuring instrument; a measurement route calculation step of calculating a measurement route that allows the measuring instrument to reach the plurality of measurement positions with the minimum movement cost; a waiting position calculation step of calculating a plurality of waiting positions in which the reference sphere can wait based on the measurement route such that the measurement range of the measuring instrument at adjacent measurement positions on the measurement route includes the reference sphere waiting at the same waiting position; a waiting route calculation step of calculating a waiting route that allows the reference sphere to reach the plurality of waiting positions based on the measurement route; and a movement order calculation step of calculating the movement order of the measuring instrument and the reference sphere such that the measurement range of the measuring instrument at adjacent measurement positions on the measurement route includes the reference sphere waiting at the same waiting position .

本開示における一態様は、対象物の3次元デジタルモデルを作成するために基準球を指標として合成される3次元スキャンデータを取得するスキャンデータ作成システムであって、対象物を計測する計測機器と、基準球と、命令作成手段と、第1の移動体と、第2の移動体と、を有し、前記命令作成手段は、前記対象物を計測可能な複数の計測位置を算出し、前記複数の計測位置に前記計測機器を最小の移動コストで到達させる計測ルートを算出する第1の算出手段と、前記基準球が待機可能な複数の待機位置を、前記計測ルート上の隣り合う計測位置での前記計測機器による計測範囲に、同一待機位置に待機する前記基準球が含まれるように、前記計測ルートに基づいて算出し、前記複数の待機位置に前記基準球を到達させる待機ルートを前記計測ルートに基づいて算出する第2の算出手段と、、前記計測ルート上の隣り合う計測位置での前記計測機器による計測範囲に、同一待機位置に待機する前記基準球が含まれるように、前記計測機器と前記基準球の移動順序を算出する第3の算出手段と、を含み、前記第1の移動体は、前記計測機器を搭載して自律移動可能であり、前記命令作成手段からの命令により、前記計測ルートを前記移動順序で移動して前記計測位置で前記計測機器による計測を実行し、前記第2の移動体は、前記基準球を搭載して自律移動可能であり、前記命令作成手段からの命令により、前記待機ルートを前記移動順序で移動して前記待機位置で待機する、ことを特徴とする。 One aspect of the present disclosure is a scan data creation system for acquiring three-dimensional scan data synthesized using a reference sphere as an indicator in order to create a three-dimensional digital model of an object, comprising: a measuring instrument for measuring the object; a reference sphere; a command creation means; a first moving body; and a second moving body, wherein the command creation means includes: a first calculation means for calculating a plurality of measurement positions in which the object can be measured; a first calculation means for calculating a measurement route that allows the measuring instrument to reach the plurality of measurement positions with the minimum movement cost; a second calculation means for calculating a plurality of standby positions in which the reference sphere can wait, based on the measurement route, such that the measurement range of the measuring instrument at adjacent measurement positions on the measurement route includes the reference sphere waiting at the same standby position; and a second calculation means for calculating a standby route that allows the reference sphere to reach the plurality of standby positions, based on the measurement route. The system includes, a third calculation means for calculating the movement order of the measuring instrument and the reference sphere such that the measurement range of the measuring instrument at adjacent measurement positions on the measurement route includes the reference sphere waiting at the same standby position , wherein the first mobile body is capable of autonomous movement with the measuring instrument mounted on it, and moves along the measurement route in the movement order and performs measurement with the measuring instrument at the measurement position in response to a command from the command creation means, and the second mobile body is capable of autonomous movement with the reference sphere mounted on it, and moves along the standby route in the movement order and waits at the standby position in response to a command from the command creation means.

本開示のスキャンデータ作成方法及びスキャンデータ作成システムによれば、3次元スキャンデータを高精度に合成することができる。 According to the scan data creation method and scan data creation system of this disclosure, 3D scan data can be synthesized with high accuracy.

スキャンデータ作成システムのハードウェア構成及び機能ブロックを示す図である。This diagram shows the hardware configuration and functional blocks of the scan data creation system. スキャンデータ作成方法の流れを示すフローチャートである。This is a flowchart showing the process for creating scanned data. 複数の計測位置の決定を説明する図である。This diagram illustrates the determination of multiple measurement locations. 複数の計測位置を最短距離で移動可能な接続関係を示す図である。This diagram shows the connection relationships that allow multiple measurement locations to be moved along the shortest distance. 複数の計測位置をグループ分けした状態を示す図である。This diagram shows multiple measurement locations grouped together. 各グループの移動コスト最小の計測ルートを示す図である。This figure shows the measurement route with the minimum travel cost for each group. 各グループの計測ルートの移動順序を示す図である。This diagram shows the order of movement along the measurement route for each group. グループ分けを変更して計測ルートを補正した状態を示す図である。This figure shows the results after changing the group divisions and correcting the measurement route. 複数の待機位置の決定を説明する図(その1)である。This is a diagram (part 1) illustrating the determination of multiple waiting positions. 複数の待機位置の決定を説明する図(その2)である。This is a diagram (part 2) illustrating the determination of multiple waiting positions. 各グループの確定計測ルートに対する待機ルートを示す図である。This diagram shows the standby routes for each group's confirmed measurement routes. ペアとなる移動体の移動順序を示す図である。This diagram shows the order of movement of a pair of moving objects. 計測ルートにおける移動順序の決定を説明する図である。This diagram illustrates the determination of the movement order along the measurement route.

以下、実施の形態に係るスキャンデータ作成方法及びスキャンデータ作成システムについて、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。下記の実施の形態は、建設現場における建築物の内部構造の3次元スキャンデータを取得する場合に適用したものである。 The following describes in detail the scan data creation method and scan data creation system according to the embodiment, with reference to the attached drawings. The embodiment described below is applied to acquiring 3D scan data of the internal structure of a building at a construction site.

図1は、スキャンデータ作成システム1のハードウェア構成及び機能ブロックを示すブロック図である。スキャンデータ作成システム1には、命令作成部10と、移動体20と、移動体40とが含まれる。命令作成部10は、移動体20が計測を行う計測位置及び計測ルートを算出する第1の算出手段と、移動体40が待機する待機位置及び待機ルートを算出する第2の算出手段と、移動体20と移動体40の移動順序を算出する第3の算出手段とを含む命令作成手段の一例である。移動体20は、第1の移動体の一例である。移動体40は第2の移動体の一例である。 Figure 1 is a block diagram showing the hardware configuration and functional blocks of the scan data creation system 1. The scan data creation system 1 includes a command creation unit 10, a mobile body 20, and a mobile body 40. The command creation unit 10 is an example of a command creation means that includes a first calculation means for calculating the measurement position and measurement route performed by the mobile body 20, a second calculation means for calculating the standby position and standby route where the mobile body 40 will wait, and a third calculation means for calculating the movement order of the mobile body 20 and the mobile body 40. The mobile body 20 is an example of the first mobile body. The mobile body 40 is an example of the second mobile body.

命令作成部10は、移動体20及び移動体40やその他の外部機器との間でネットワーク化されるローカルサーバやクラウドサーバによって構成され、データ受信部11と、データ処理部12と、自律移動操作命令部13とを有する。移動体20は、コンピュータ21と、コンピュータ21によって総合的に制御されるセンサやデバイス類とを有する。移動体40は、コンピュータ41と、コンピュータ41によって総合的に制御されるセンサやデバイス類と、基準球(球形マーカ又は球形ターゲットとも称す)50とを有する。スキャンデータ作成システム1では、移動体20と移動体40とが1つのペアとなって1つ又は複数のペアの使用が可能であり、個々のペアとなる移動体20と移動体40とが図1に示す構成を備えている。 The command creation unit 10 is composed of a local server or cloud server networked with the mobile body 20, mobile body 40, and other external devices, and includes a data receiving unit 11, a data processing unit 12, and an autonomous mobile operation command unit 13. The mobile body 20 includes a computer 21 and sensors and devices comprehensively controlled by the computer 21. The mobile body 40 includes a computer 41, sensors and devices comprehensively controlled by the computer 41, and a reference sphere (also referred to as a spherical marker or spherical target) 50. In the scan data creation system 1, the mobile body 20 and mobile body 40 form a pair, and one or more pairs can be used. Each pair of mobile body 20 and mobile body 40 has the configuration shown in Figure 1.

命令作成部10は、ハードウェア構成として、演算手段であるCPU(Central Processing Unit)、読み出し専用の半導体メモリであるROM(Read Only Memory)、ランダムアクセス可能な半導体メモリであるRAM(Random Access Memory)、入力デバイス、表示デバイス、通信インターフェイス、などを備えている。命令作成部10は、通信インターフェイスを介して、移動体20及び移動体40を含む外部機器と通信可能である。通信の形態は有線接続と無線接続のいずれでも良く、通信の規格も限定されない。 The instruction generation unit 10 comprises, as a hardware configuration, a CPU (Central Processing Unit) as a calculation means, a ROM (Read Only Memory) as a read-only semiconductor memory, a RAM (Random Access Memory) as a random access semiconductor memory, an input device, a display device, a communication interface, and the like. The instruction generation unit 10 can communicate with external devices, including the mobile units 20 and 40, via the communication interface. The communication method can be either wired or wireless, and the communication standard is not limited.

命令作成部10のROMには、各種のプログラムが記憶されている。命令作成部10のCPUは、入力デバイスからの操作信号に応じて、ROMからプログラムを読み出して実行処理する。命令作成部10のRAMは、CPUがプログラムを実行する際に、プログラムやデータの作業領域として使用される。命令作成部10の表示デバイスは、表示画面を有するモニタであり、処理の内容や処理の結果などの情報が表示される。命令作成部10におけるデータ処理部12の機能は、少なくともCPU、ROM、RAMによって実現される。また、命令作成部10が行う後述の各処理は、ROMに記憶したスキャンデータ作成用プログラムに基づいて実行される。 The ROM of the instruction creation unit 10 stores various programs. The CPU of the instruction creation unit 10 reads programs from the ROM and executes them in response to operation signals from the input device. The RAM of the instruction creation unit 10 is used as a working area for programs and data when the CPU executes programs. The display device of the instruction creation unit 10 is a monitor with a display screen, which displays information such as the content and results of the processing. The functions of the data processing unit 12 in the instruction creation unit 10 are realized by at least the CPU, ROM, and RAM. Furthermore, each of the processes performed by the instruction creation unit 10, as described later, is executed based on the scan data creation program stored in the ROM.

入力デバイスの操作や通信インターフェイスを介した通信によって、命令作成部10のデータ受信部11に各種データが入力される。データ受信部11に入力されるデータには、3次元スキャンデータを取得する計測対象(対象物)である建築物の図面データと、使用が予定される移動体20と移動体40のペアの数(移動体ペア数)が含まれる。データ受信部11に入力されたこれらのデータはデータ処理部12に送られる。 Various data is input to the data receiving unit 11 of the command creation unit 10 through operation of the input device or communication via the communication interface. The data input to the data receiving unit 11 includes the drawing data of the building that is the measurement target (object) from which 3D scan data is to be acquired, and the number of pairs of mobile bodies 20 and 40 that are scheduled to be used (number of mobile body pairs). This data input to the data receiving unit 11 is sent to the data processing unit 12.

データ処理部12は、入力されたデータに基づいて、移動体20による計測を実施する複数の計測位置と、移動体20と移動体40のペアを複数使用する場合に各移動体20が担当する計測位置の割り当て(グループ)と、移動体20が計測位置間を移動する経路である計測ルートと、移動体20による計測中に移動体40が待機する複数の待機位置と、移動体40が待機位置間を移動する経路である待機ルートと、移動体20と移動体40の移動順序とを算出して決定する。これらの算出処理については後述する。データ処理部12によって決定された内容は、操作命令として自律移動操作命令部13から移動体20及び移動体40に対して送られる。 The data processing unit 12 calculates and determines, based on the input data, multiple measurement locations where the mobile body 20 will perform measurements, the assignment (group) of measurement locations to be handled by each mobile body 20 when multiple pairs of mobile bodies 20 and 40 are used, the measurement route which is the path the mobile body 20 will take to move between the measurement locations, multiple standby locations where the mobile body 40 will wait while the mobile body 20 is performing measurements, the standby route which is the path the mobile body 40 will take to move between the standby locations, and the movement order of the mobile body 20 and the mobile body 40. These calculation processes will be described later. The information determined by the data processing unit 12 is sent as an operation command from the autonomous movement operation command unit 13 to the mobile body 20 and the mobile body 40.

移動体20のコンピュータ21は、CPU、ROM、RAMなどにより構成される。コンピュータ21は、命令作成部10が発した操作命令をデータ受信部22で受信し、自律移動命令制御部23と3次元スキャナ操作部24とによって、操作命令の内容を実行する。 The computer 21 of the mobile unit 20 is composed of a CPU, ROM, RAM, etc. The computer 21 receives operation commands issued by the command creation unit 10 via the data receiving unit 22, and the autonomous movement command control unit 23 and the 3D scanner operation unit 24 execute the contents of the operation commands.

移動体20は、対物センサ25と慣性計測装置26と走行駆動部27を備えている。対物センサ25は、外部の物体との距離や位置関係を測定可能な検知器である。例えば、LiDAR(Light Detection And Ranging)技術を利用したToF(Time of Flight)方式のセンサや、ステレオ画像を撮影可能なステレオカメラなどを、対物センサ25として適用可能である。慣性計測装置26は、IMU(Interial Measurement Unit)とも呼ばれ、加速度や回転角速度などの各種運動情報を検出するセンサを有している。なお、対物センサ25の代わりに、360度カメラを用いることができる。360度カメラを用いることで、一度の撮影で周囲のオブジェクトを検出することができる。走行駆動部27は、地面に接地する車輪や無限軌道、車輪や無限軌道を動作させるためのモータ及び動力伝達系、などで構成される駆動系の機構である。対物センサ25によって周囲の物体や障害物の情報を得て、慣性計測装置26によって自機の姿勢や移動状態を認識し、走行駆動部27によって走行する力を与えることで、移動体20は運転者の操作によらずに自律移動で計測位置まで移動することができる。 The mobile unit 20 is equipped with an object sensor 25, an inertial measurement device 26, and a driving unit 27. The object sensor 25 is a detector capable of measuring the distance and positional relationship with external objects. For example, a ToF (Time of Flight) type sensor using LiDAR (Light Detection And Ranging) technology or a stereo camera capable of capturing stereo images can be applied as the object sensor 25. The inertial measurement device 26 is also called an IMU (Internal Measurement Unit) and has sensors that detect various motion information such as acceleration and rotational angular velocity. Alternatively, a 360-degree camera can be used instead of the object sensor 25. By using a 360-degree camera, surrounding objects can be detected in a single shot. The drive unit 27 is a drive system mechanism consisting of wheels and tracks that make contact with the ground, motors and power transmission systems for operating the wheels and tracks. By obtaining information about surrounding objects and obstacles via the object sensor 25, recognizing the attitude and movement state of the vehicle using the inertial measurement device 26, and applying driving force via the drive unit 27, the mobile vehicle 20 can autonomously move to the measurement position without human intervention.

移動体20は、さらに計測機器である3次元スキャナ30を備えている。3次元スキャナ30は非接触式の光学スキャナであり、計測部31がレーザ光などの光線を対象物に照射して反射の時間差や照射角度を解析することで、対象物の3次元形状を取得する。本実施の形態の3次元スキャナ30は、計測部31から放射状にレーザ光を照射して全方位の計測が可能なタイプである。計測部31によって取得された3次元スキャンデータは、データ記憶部32に記憶される。 The mobile unit 20 is further equipped with a measuring instrument, a 3D scanner 30. The 3D scanner 30 is a non-contact optical scanner. The measuring unit 31 irradiates an object with a light beam, such as a laser beam, and analyzes the time difference of reflection and the irradiation angle to acquire the object's 3D shape. The 3D scanner 30 in this embodiment is a type that irradiates laser light radially from the measuring unit 31, enabling omnidirectional measurement. The 3D scan data acquired by the measuring unit 31 is stored in the data storage unit 32.

移動体20のデータ記憶部32に記憶された3次元スキャンデータは、命令作成部10を構成するサーバ又はその他のデータ処理装置に送られる。各移動体20が複数の計測位置で取得した3次元スキャンデータを合成(連結)することで、計測の対象物である建築物の全体を表す3次元スキャンデータを作成することができる。各移動体20が隣り合う計測位置で共通のオブジェクトとなる基準球50を含むように3次元スキャンデータの取得を行うことで、当該基準球50を指標としてデータ合成を高精度に行うことができる。 The 3D scan data stored in the data storage unit 32 of the mobile unit 20 is sent to the server or other data processing device that constitutes the command creation unit 10. By combining (concatenating) the 3D scan data acquired by each mobile unit 20 at multiple measurement locations, 3D scan data representing the entire building, which is the object of measurement, can be created. By having each mobile unit 20 acquire 3D scan data so that it includes a common object, the reference sphere 50, at adjacent measurement locations, data synthesis can be performed with high accuracy using the reference sphere 50 as an indicator.

移動体40のコンピュータ41は、CPU、ROM、RAMなどにより構成される。コンピュータ41は、命令作成部10が発した操作命令をデータ受信部42で受信し、自律移動命令制御部43によって、操作命令の内容を実行する。 The computer 41 of the mobile unit 40 is composed of a CPU, ROM, RAM, etc. The computer 41 receives operation commands issued by the instruction creation unit 10 via the data receiving unit 42, and the autonomous movement command control unit 43 executes the contents of the operation commands.

移動体40は、対物センサ44と慣性計測装置45と走行駆動部46を備えている。これらについては、移動体20が備える対物センサ25と慣性計測装置26と走行駆動部27と同様である。対物センサ44によって周囲の物体や障害物の情報を得て、慣性計測装置45によって自機の姿勢や移動状態を認識し、走行駆動部46によって走行する力を与えることで、移動体40は運転者の操作によらずに自律移動で待機位置まで移動することができる。 The mobile unit 40 is equipped with an object sensor 44, an inertial measuring device 45, and a driving unit 46. These are the same as those found in the object sensor 25, inertial measuring device 26, and driving unit 27 of the mobile unit 20. By obtaining information about surrounding objects and obstacles via the object sensor 44, recognizing its own attitude and movement state via the inertial measuring device 45, and applying driving force via the driving unit 46, the mobile unit 40 can autonomously move to its standby position without driver intervention.

移動体40は、さらに基準球50を備えている。基準球50は、隣り合う計測位置で取得される3次元スキャンデータを合成する際の指標となるものである。基準球50は球体であることから、スキャンする角度が異なっても基準球50の形状の見え方は変化しない。従って、3次元スキャンデータを合成する際の指標として好適であり、合成精度の向上に有効である。 The mobile unit 40 is further equipped with a reference sphere 50. The reference sphere 50 serves as an indicator when synthesizing 3D scan data acquired at adjacent measurement positions. Because the reference sphere 50 is spherical, its appearance does not change even if the scanning angle differs. Therefore, it is suitable as an indicator when synthesizing 3D scan data and is effective in improving the synthesis accuracy.

以上のようにしてスキャンデータ作成システム1を用いて作成された3次元スキャンデータは、建築物の3次元デジタルモデルの作成などに利用される。 As described above, the 3D scan data created using the scan data creation system 1 is used for creating 3D digital models of buildings, etc.

続いて、図2のフローチャートと、図3以降の説明図を参照して、命令作成部10による計測位置及び計測ルートの決定、待機位置及び待機ルートの決定、及び移動体20と移動体40の移動順序の決定の詳細を説明する。 Next, referring to the flowchart in Figure 2 and the explanatory diagrams from Figure 3 onward, we will explain in detail how the command generation unit 10 determines the measurement position and measurement route, the standby position and standby route, and the movement order of the mobile units 20 and 40.

図3以降の説明図は、対象物として建築物60の内部構造をスキャンする場合を示している。建築物60は、箱型の外壁61と、外壁61で囲まれる空間内に位置する複数の隔壁62とを有している。なお、説明を分かりやすくするために、図3から図12では建築物60を平面視で示しているが、取得する3次元スキャンデータは、高さ方向(図3から図12の紙面に対して垂直な方向)の情報も含むものになる。 The explanatory diagrams from Figure 3 onward show the case where the internal structure of a building 60 is scanned as the target object. The building 60 has a box-shaped outer wall 61 and multiple partition walls 62 located within the space enclosed by the outer wall 61. For the sake of clarity, Figures 3 through 12 show the building 60 in a plan view; however, the acquired 3D scan data will also include information in the height direction (the direction perpendicular to the plane of the paper in Figures 3 through 12).

[ステップS1:データ入力ステップ]
ステップS1では、計測対象である建築物60の図面(設計図面)のデータが命令作成部10のデータ受信部11に入力され、入力された図面データが、座標情報などを付した状態でデータ処理部12の作業領域に展開される。また、計測に用いる移動体20と移動体40のペアの数(移動体ペア数)がデータ受信部11に入力され、移動体ペア数データとしてデータ処理部12の作業領域に保持される。本実施の形態は移動体20と移動体40のペアを2つ用いる場合を例示しており、2つを示す移動体ペア数データが入力される。
[Step S1: Data Entry Step]
In step S1, data from the drawing (design drawing) of the building 60 to be measured is input to the data receiving unit 11 of the command creation unit 10, and the input drawing data, along with coordinate information, is expanded into the work area of the data processing unit 12. In addition, the number of pairs of mobile bodies 20 and 40 used for measurement (number of mobile body pairs) is input to the data receiving unit 11 and is held in the work area of the data processing unit 12 as mobile body pair number data. This embodiment illustrates the case where two pairs of mobile bodies 20 and 40 are used, and mobile body pair number data indicating two pairs is input.

[ステップS2:計測位置算出ステップ]
データ処理部12の機能ブロックである計測位置算出部12a(図1)によってステップS2が処理される。ステップS2では、命令作成部10のデータ処理部12が、移動体20で3次元スキャンデータを取得することになる計測位置を算出する。計測位置の算出の際には、死角となる領域が少なくなるよう計測対象の全体をスキャンするという条件と、計測位置の数をできるだけ少なくするという条件と、隣り合う計測位置でスキャンする範囲に、互いの重なり領域が含まれるという条件が付され、これらの条件を満たす複数の計測位置が決定される。なお、互いの重なり領域は、後のデータ合成用の指標となる基準球50が含まれる領域になり得る。ステップS2で決定された各計測位置は、座標データとして命令作成部10のRAMに記憶される。
[Step S2: Measurement position calculation step]
Step S2 is processed by the measurement position calculation unit 12a (Figure 1), which is a functional block of the data processing unit 12. In step S2, the data processing unit 12 of the command creation unit 10 calculates the measurement positions where the mobile body 20 will acquire 3D scan data. When calculating the measurement positions, the following conditions are imposed: the entire object to be measured should be scanned to minimize blind spots; the number of measurement positions should be kept to a minimum; and the scanning ranges of adjacent measurement positions should include overlapping areas. Multiple measurement positions that satisfy these conditions are determined. The overlapping areas may include the reference sphere 50, which will serve as an indicator for later data synthesis. Each measurement position determined in step S2 is stored as coordinate data in the RAM of the command creation unit 10.

ステップS2における計測位置の算出には、特開2011-86995号公報(特許文献1)に記載された配置位置評価方法を用いることができる。簡潔に述べると、計測対象領域について、各母点から見た障害物の死角領域を非回折とする非回折ボロノイ図を作成し、非回折ボロノイ図を用いて、計測対象領域に配置される計測位置を評価する。 In step S2, the measurement position can be calculated using the position evaluation method described in Japanese Patent Publication No. 2011-86995 (Patent Document 1). Briefly, a non-diffraction Voronoi diagram is created for the measurement target area, where the blind spots of obstacles viewed from each generator point are considered non-diffraction areas. The measurement positions within the measurement target area are then evaluated using this non-diffraction Voronoi diagram.

建築物60についてステップS2での処理を行った結果を図3に示す。算出の結果、計測位置P1から計測位置P12までの12箇所の計測位置が決定されている。これらの計測位置P1~P12でそれぞれ3次元スキャナ30による計測を行う。隔壁62などがある場合は、隔壁62の両方向から計測部31によるレーザ光を到達させて、建築物60の内部構造全体をスキャンして3次元スキャンデータを得ることができる。 Figure 3 shows the results of the processing performed in step S2 for building 60. As a result of the calculation, 12 measurement positions were determined, from measurement position P1 to measurement position P12. Measurements are performed at each of these measurement positions P1 to P12 using the 3D scanner 30. If there are partition walls 62, the laser beam from the measurement unit 31 is directed from both sides of the partition wall 62 to scan the entire internal structure of building 60 and obtain 3D scan data.

[ステップS3:移動可能情報算出ステップ]
データ処理部12の機能ブロックである移動可能情報算出部12b(図1)によってステップS3が処理される。ステップS3では、複数の計測位置同士の移動可能情報を算出する。この算出処理では、ステップS2で求めた複数の計測位置のうち、隔壁62などの障害物で遮られずに最短距離(直進移動)で移動可能なもの同士に、暫定的な接続関係(リンク)を設定する。例えば、複数の計測位置のそれぞれを接続する直線を設定し、個々の直線を遮る障害物が図面データ上に存在するか否かを判定する。そして、障害物が存在しない直線がリンクとして成立する。このようにして、計測位置を頂点や節点(ノード)とし、リンクを辺(エッジ)としたグラフが作成される。ステップS3で作成されたリンクの情報は命令作成部10のRAMに記憶される。
[Step S3: Movable Information Calculation Step]
Step S3 is processed by the movable information calculation unit 12b (Figure 1), which is a functional block of the data processing unit 12. In step S3, movable information between multiple measurement positions is calculated. In this calculation process, provisional connection relationships (links) are set between the multiple measurement positions obtained in step S2 that can be moved along the shortest distance (straight-line movement) without being obstructed by obstacles such as partition walls 62. For example, a straight line is set to connect each of the multiple measurement positions, and it is determined whether or not there are obstacles that obstruct each straight line in the drawing data. Then, a straight line without obstacles is established as a link. In this way, a graph is created in which the measurement positions are vertices or nodes and the links are edges. The link information created in step S3 is stored in the RAM of the command creation unit 10.

建築物60についてステップS3での処理を行った結果を図4に示す。全ての計測位置P1~P12が、少なくとも1つのリンクLで他の計測位置と結ばれている。図4では、計測位置P2と計測位置P5を結ぶ1つのリンクLのみに符号を付しているが、各計測位置を結んでいる実線の直線が全てリンクLである。一方、破線の直線は、隔壁62などで遮られていて最短距離で移動可能な関係ではなく、リンクが成立しないことを意味している。 Figure 4 shows the results of the processing in step S3 for building 60. All measurement points P1 to P12 are connected to other measurement points by at least one link L. In Figure 4, only the link L connecting measurement point P2 and measurement point P5 is labeled, but all solid lines connecting each measurement point represent links L. On the other hand, dashed lines indicate that the points are blocked by partitions 62 or other barriers, meaning that movement is not possible via the shortest distance, and therefore a link is not formed.

図4には、隔壁62によって遮られてリンクが成立しない箇所の例として、計測位置P1と計測位置P2の間、計測位置P3と計測位置P6の間、計測位置P9と計測位置P10の間、計測位置P11と計測位置P12の間、を示している。リンクが成立しない箇所はこれに限定されず、他にも複数の箇所がある。例えば、計測位置P1と計測位置P3は、互いを結ぶ直線上に外壁61の屈曲部分があるという理由で、リンクが成立しない。 Figure 4 shows examples of locations where a link cannot be formed due to the partition wall 62, specifically between measurement position P1 and P2, between measurement position P3 and P6, between measurement position P9 and P10, and between measurement position P11 and P12. These are not the only locations where a link cannot be formed; there are several other locations. For example, a link cannot be formed between measurement position P1 and measurement position P3 because a bend in the outer wall 61 lies on the straight line connecting them.

[ステップS4:計測位置分類ステップ]
データ処理部12の機能ブロックである計測位置割当算出部12c(図1)によってステップS4が処理される。ステップS4では、複数の計測位置をグループ分け(分類)する算出を行う。データ受信部11に入力された移動体ペア数データに基づいて移動体ペア数分のグループを作成し、各グループに含まれる計測位置を決めていく。具体的な手法として、当該移動体ペア数に基づいたグラフの任意の計測位置から順に、リンクで接続した隣接関係の計測位置同士を1つずつ同じグループに含めていく。なお、最初の計測位置は異なる末端から始めると効率的である。この作業を各グループで行い、全ての計測位置がグループに含まれた段階でストップする。全ての計測位置がいずれかのグループに所属しているためグループ分けが完了する。
[Step S4: Measurement Location Classification Step]
Step S4 is processed by the measurement position assignment calculation unit 12c (Figure 1), which is a functional block of the data processing unit 12. In step S4, a calculation is performed to group (classify) multiple measurement positions. Based on the number of mobile object pairs data input to the data receiving unit 11, groups are created for each number of mobile object pairs, and the measurement positions to be included in each group are determined. Specifically, starting from any measurement position on the graph based on the number of mobile object pairs, adjacent measurement positions connected by links are added to the same group one by one. It is efficient to start from different ends for the first measurement position. This process is performed for each group, and the process stops when all measurement positions are included in a group. Since all measurement positions belong to one of the groups, the grouping is completed.

なお、各グループに含まれる計測位置の数は均等に近いことが好ましいが、ステップS4での処理において、各グループに含まれる計測位置の数が均等ではない場合もある。また、計測位置の総数をグループ数(移動体ペア数)で割り切れない場合には、各グループに含まれる計測位置の数は必ず不均等になる。いずれの場合も、後述する補正処理によって、各グループでの移動コストを考慮した計測位置の数の最適化が行われる。 It is preferable that the number of measurement positions in each group be nearly equal, but in the processing in step S4, the number of measurement positions in each group may not be equal. Furthermore, if the total number of measurement positions is not divisible by the number of groups (number of moving object pairs), the number of measurement positions in each group will inevitably be unequal. In either case, the correction process described later optimizes the number of measurement positions in each group, taking into account the movement cost.

建築物60についてステップS4での処理を行った結果を図5に示す。移動体ペア数データとして入力された2つに基づいて、計測位置P1~P12の所属が第1グループと第2グループの2つのグループに分けられている。図5に示す初期のグループ分けでは、計測位置P1から計測位置P5までの5つが第1グループに含まれており、計測位置P6から計測位置P12までの7つが第2グループに含まれている。 Figure 5 shows the results of the processing performed in step S4 for building 60. Based on the two input data points for the number of moving object pairs, the measurement positions P1 to P12 are divided into two groups: Group 1 and Group 2. In the initial grouping shown in Figure 5, the five measurement positions P1 to P5 are included in Group 1, and the seven measurement positions P6 to P12 are included in Group 2.

[ステップS5:計測ルート算出ステップ]
データ処理部12の機能ブロックである計測ルート算出部12d(図1)によってステップS5が処理される。ステップS5では、各グループにおける計測ルート、すなわち各ペアの移動体20の移動経路を決定する。計測ルートの決定は、先に設定したリンクのうち、どのリンクを辿る経路が最も効率的であるか(移動コストが最小であるか)を判定基準として行われ、下記の2つのサブステップを含む。移動コストとは、移動距離又は移動時間である。本実施の形態では、移動体20の移動速度は一定であるものとする。
[Step S5: Measurement Route Calculation Step]
Step S5 is processed by the measurement route calculation unit 12d (Figure 1), which is a functional block of the data processing unit 12. In step S5, the measurement route for each group, that is, the movement path of each pair of mobile bodies 20, is determined. The determination of the measurement route is performed using the criterion of which of the previously set links is the most efficient route (the one with the lowest movement cost), and includes the following two substeps. Movement cost is either the distance traveled or the time spent traveling. In this embodiment, the movement speed of the mobile bodies 20 is assumed to be constant.

[ステップS5の第1サブステップ]
ステップS5の第1サブステップでは、各グループの計測位置を頂点や節点とし、リンクを辺としたグラフに基づき、グラフ理論における最小全域木を求める。全域木は、グラフが連結であるという条件を保ったまま辺を消去して得られる木であり、最小全域木は、各辺のコストの総和が最小になる全域木である。最小全域木を求めるアルゴリズムとして、例えばクラスカル法を用いることができる。
[Step S5, first substep]
In the first substep of step S5, a minimum spanning tree in graph theory is found based on a graph in which the measurement locations of each group are vertices or nodes and links are edges. A spanning tree is a tree obtained by eliminating edges while maintaining the condition that the graph is connected, and a minimum spanning tree is a spanning tree in which the sum of the costs of each edge is minimized. For example, Kruskal's algorithm can be used as an algorithm to find the minimum spanning tree.

建築物60についてステップS5での第1サブステップの処理を行った結果を図6に示す。図6において実線で表しているリンクL1が最小全域木を構成する部分であり、当該部分が計測ルートになる。図6において一点鎖線で表しているリンクL2は、最小全域木に該当しない部分である。図6では、リンクL1とリンクL2を示す符号をそれぞれ1つのリンクのみに付しているが、各計測位置を結んでいる実線の直線が全てリンクL1であり、一点鎖線の直線が全てリンクL2である。 Figure 6 shows the results of the processing of the first substep in step S5 for building 60. In Figure 6, link L1, represented by a solid line, constitutes the minimum spanning tree, and this portion is the measurement route. Link L2, represented by a dashed-dotted line in Figure 6, is a portion that does not correspond to the minimum spanning tree. In Figure 6, only one symbol is assigned to each link L1 and L2; however, all solid lines connecting each measurement position represent link L1, and all dashed-dotted lines represent link L2.

第1グループにおいて全域木の各辺のコストの総和が最小になるのは、計測位置P4をハブ(中心)として、計測位置P1、P2、P3、P5と放射状に接続させた形にした場合である。 In the first group, the sum of the costs of each edge in the spanning tree is minimized when measurement point P4 is used as the hub (center), and measurement points P1, P2, P3, and P5 are connected radially to it.

第2グループにおいて全域木の各辺のコストの総和が最小になるのは、計測位置P7をハブ(中心)として計測位置P6、P8、P10に接続させ、計測位置P6から計測位置P9、P11に接続させ、計測位置P10から計測位置P12に接続させた形にした場合である。 In the second group, the sum of the costs of each edge in the spanning tree is minimized when measurement point P7 is used as the hub (center), connecting to measurement points P6, P8, and P10, then connecting from measurement point P6 to measurement points P9 and P11, and finally connecting from measurement point P10 to measurement point P12.

[ステップS5の第2サブステップ]
ステップS5の第2サブステップでは、先に設定した最小全域木の各辺をどの順番で移動するかという移動順序を決定し、最も移動コストが小さい移動順序を選択する。移動順序の決定は、グループ中でいずれかの末端(頂点)に位置する計測位置から、深さ優先探索のアルゴリズムをベースにして行われる。
[Second substep of Step S5]
In the second substep of step S5, the order in which to move between the edges of the previously defined minimum spanning tree is determined, and the order with the lowest movement cost is selected. The determination of the movement order is based on a depth-first search algorithm, starting from the measurement position located at any of the terminals (vertices) in the group.

図13に、第2グループにおける計測位置の移動順序のルート例A~Fを示した。これらのルート例A~Fは、第2グループの末端である(リンクで接続された他の計測位置が1つだけである)計測位置P8、P11、P12を移動の始点とした場合の移動コストを比較したものである。いずれの場合も途中に分岐が1箇所あるので、各分岐に進んだ場合を含めて、計6パターンのルート例がある。 Figure 13 shows example routes A through F for the movement sequence of measurement locations in the second group. These route examples A through F compare the movement costs when starting from measurement locations P8, P11, and P12, which are at the end of the second group (connected by only one other measurement location via a link). Since there is one branching point in each case, there are a total of six route examples, including the cases where each branch is reached.

基本的な考え方として、ルートに含まれる全ての辺を一筆書きで(往復せずに)移動できる場合に、移動コストが最小となる。そして、各辺の長さ(距離)が同一であると仮定した場合、往復が生じる辺の数や、特定の辺の往復回数が増えるにつれて、移動コストが大きくなる。例えば、ある分岐から末端のノード(計測位置)まで進む往路と、当該往路と同じルートを元の分岐まで戻る復路とを移動したときには、当該往復路に含まれる辺の往復が生じている。図13の各ルート例A~Fで、アルファベットのA~Fに続く数字の変更は、分岐での選択、あるいは、戻り移動による進行方向の変化があったことを示す。 The basic idea is that the travel cost is minimized when all edges included in a route can be traversed in a single continuous line (without backtracking). Assuming that each edge has the same length (distance), the travel cost increases as the number of edges requiring backtracking, or the number of backtracking trips along a particular edge, increases. For example, when traveling from a branch to the terminal node (measurement point) and then returning along the same route back to the original branch, backtracking occurs along the edges included in that round trip. In the route examples A-F in Figure 13, the change in the numbers following the letters A-F indicates a change in direction due to a choice at a branch or a backtracking trip.

図13のルート例Aでは、計測位置P11を始点として計測位置P7まで進み(A1)、分岐で計測位置P8側に進んで(A2)、計測位置P8から計測位置P7に戻る(A3)。このA2とA3が往復移動となる。続いて、未探索のノードである計測位置P10側へ進み、末端の計測位置P12への到達で終点となる(A4)。この場合、戻る辺の数は「1」である。 In the example route A in Figure 13, the starting point is measurement position P11, the path proceeds to measurement position P7 (A1), then branches off towards measurement position P8 (A2), and returns from measurement position P8 to measurement position P7 (A3). This A2 and A3 movement constitutes a round trip. Next, the path proceeds towards measurement position P10, an unexplored node, and ends at measurement position P12 (A4). In this case, the number of edges to return is "1".

図13のルート例Bでは、計測位置P11を始点として計測位置P7まで進むところ(B1)まではルート例Aと同じである。分岐で計測位置P10側に進んで末端の計測位置P12に達する(B2)と、計測位置P7まで戻る(B3)。このB2とB3が往復移動となる。続いて、未探索のノードである計測位置P8側へ進んで終点となる(B4)。この場合、戻る辺の数は「2」である。 In Route Example B in Figure 13, the route is the same as Route Example A up to the point where it starts at measurement position P11 and proceeds to measurement position P7 (B1). At the branching point, it proceeds towards measurement position P10 and reaches the terminal measurement position P12 (B2), then returns to measurement position P7 (B3). This B2 and B3 movement constitutes a round trip. Next, it proceeds towards the unexplored node, measurement position P8, which is the endpoint (B4). In this case, the number of edges to return is "2".

図13のルート例Cでは、計測位置P8を始点として計測位置P7まで進む(C1)。分岐で計測位置P6側に進んで末端の計測位置P11に達する(C2)と、計測位置P7まで戻る(C3)。このC2とC3が往復移動となる。続いて、未探索のノードである計測位置P10側へ進んで、末端の計測位置P12への到達で終点となる(C4)。この場合、戻る辺の数は「3」である。 In the example route C in Figure 13, the starting point is measurement position P8, and the path proceeds to measurement position P7 (C1). At the branching point, the path proceeds towards measurement position P6, reaching the terminal measurement position P11 (C2), and then returns to measurement position P7 (C3). This C2 and C3 movement constitutes a round trip. Next, the path proceeds towards the unexplored node, measurement position P10, and ends at the terminal measurement position P12 (C4). In this case, the number of edges to return is "3".

図13のルート例Dでは、計測位置P8を始点として計測位置P7まで進むところ(D1)まではルート例Cと同じである。分岐で計測位置P10側に進んで末端の計測位置P12に達する(D2)と、計測位置P7まで戻る(D3)。このD2とD3が往復移動となる。続いて、未探索のノードである計測位置P6側へ進んで、末端の計測位置P11への到達で終点となる(D4)。この場合、戻る辺の数は「2」である。 In Route Example D in Figure 13, the route is the same as Route Example C up to the point where it starts at measurement position P8 and proceeds to measurement position P7 (D1). At the branching point, it proceeds towards measurement position P10 and reaches the terminal measurement position P12 (D2), then returns to measurement position P7 (D3). This D2 and D3 represent a round trip movement. Next, it proceeds towards the unexplored node, measurement position P6, and ends at the terminal measurement position P11 (D4). In this case, the number of edges to return is "2".

図13のルート例Eでは、計測位置P12を始点として計測位置P7まで進む(E1)。分岐で計測位置P6側に進んで末端の計測位置P11に達する(E2)と、計測位置P7まで戻る(E3)。このE2とE3が往復移動となる。続いて、未探索のノードである計測位置P8側へ進んで終点となる(E4)。この場合、戻る辺の数は「3」である。 In the example route E in Figure 13, the starting point is measurement position P12, and the path proceeds to measurement position P7 (E1). At the branching point, the path proceeds towards measurement position P6, reaching the terminal measurement position P11 (E2), and then returns to measurement position P7 (E3). This E2 and E3 movement constitutes a round trip. Next, the path proceeds towards measurement position P8, an unexplored node, to reach the endpoint (E4). In this case, the number of edges to return is "3".

図13のルート例Fでは、計測位置P12を始点として計測位置P7まで進むところ(F1)まではルート例Eと同じである。分岐で計測位置P8側に進んで(F2)、計測位置P8から計測位置P7に戻る(F3)。このF2とF3が往復移動となる。続いて、未探索のノードである計測位置P6側へ進んで、末端の計測位置P11への到達で終点となる(F4)。この場合、戻る辺の数は「1」である。 In example route F in Figure 13, the route is the same as example route E up to the point where it starts at measurement position P12 and proceeds to measurement position P7 (F1). At the branch, it proceeds towards measurement position P8 (F2), and then returns from measurement position P8 to measurement position P7 (F3). This F2 and F3 movement constitutes a round trip. Next, it proceeds towards measurement position P6, an unexplored node, and ends at the terminal measurement position P11 (F4). In this case, the number of edges to return is "1".

以上のルート例A~Fで分かるように、ステップS5の第2サブステップで決定した各グループの計測ルートでは、複数の計測位置を移動する順序によって戻る辺の数が異なる場合がある。戻る辺の数が少ないルート例Aとルート例Fが、総移動距離が最も短く、短時間に移動を完了させることができるため、移動コストが最小の移動順序になる。 As can be seen from the route examples A to F above, the number of return edges may differ depending on the order in which the multiple measurement locations are moved in the measurement route determined in the second substep of step S5. Route examples A and F, which have the fewest return edges, have the shortest total travel distance and can be completed in the shortest time, thus representing the order of movement with the minimum travel cost.

図13に示すルート例Gは、幅優先探索の方式でルートを設定した場合の比較例である。計測位置P7を始点として、計測位置P6、P9、P11に進む(G1)。計測位置P11で折り返して計測位置P7まで戻る(G2)。続いて、未探索のノードのうち計測位置P10側に進んで末端の計測位置P12に達する(G3)。計測位置P12で折り返して計測位置P7まで戻る(G4)。さらに、未探索のノードである計測位置P8側へ進んで終点となる(G5)。この場合、戻る辺の数は「5」である。 Route example G shown in Figure 13 is a comparative example of setting a route using the breadth-first search method. Starting from measurement position P7, the route proceeds to measurement positions P6, P9, and P11 (G1). At measurement position P11, it turns back and returns to measurement position P7 (G2). Next, it proceeds towards measurement position P10 among the unexplored nodes to reach the terminal measurement position P12 (G3). At measurement position P12, it turns back and returns to measurement position P7 (G4). Furthermore, it proceeds towards measurement position P8, which is an unexplored node, to reach the endpoint (G5). In this case, the number of edges to return to is "5".

ルート例Gは、戻る辺の数が最も多くなる場合を示しているが、計測位置P7を始点とした幅優先探索でのルート設定では、戻る辺の数が少なくとも3以上になる。従って、最小の移動コストの算出には、幅優先探索ではなく、深さ優先探索の方式が適していることが分かる。 Route example G shows the case with the largest number of return edges. However, in route setting using breadth-first search starting from measurement position P7, the number of return edges will be at least 3. Therefore, it can be seen that depth-first search is more suitable than breadth-first search for calculating the minimum movement cost.

なお、図13では戻る辺の数に着目しているが、さらに各辺のコスト(距離)が均一ではない場合には、戻りが生じる個々の辺のコストの違いも含めて移動コストを算出する必要がある。例えば、戻る辺の数が同じでも、戻る辺のコスト(長さ)が異なる場合には、戻る辺のコストが小さい方を、移動コストが最小の移動順序として選択する。 Note that while Figure 13 focuses on the number of edges to return to, if the cost (distance) of each edge is not uniform, it is necessary to calculate the movement cost including the differences in the costs of the individual edges that cause the return. For example, even if the number of edges to return is the same, if the cost (length) of the edges to return differs, the sequence with the smaller cost of the edges to return should be selected as the movement sequence with the minimum movement cost.

また、戻る辺の数が「1」の場合でも、当該1つの辺のコストが大きくて、別の2つの辺を戻る場合よりも戻りの移動距離(移動量)が大きくなるときには、別の2つの辺を戻る方がグループにおける総合的な移動コストとしては小さい。従って、ステップS5の第1サブステップで決定した最小全域木の各辺のコストを記憶しておき、ステップS5の第2サブステップでは、戻りが発生する辺のコストの総和が最小となるルートを、移動コスト最小のルートとして決定すると良い。 Furthermore, even if the number of edges to return to is "1," if the cost of that single edge is large, and the return travel distance (amount of movement) is greater than if you were to return to two other edges, then returning to the other two edges will result in a lower overall travel cost for the group. Therefore, it is best to store the cost of each edge in the minimum spanning tree determined in the first substep of step S5, and then in the second substep of step S5, determine the route that minimizes the sum of the costs of the edges that result in a return as the route with the minimum travel cost.

図13では、第2グループを例示したが、第1グループについても同様にしてステップS5における第2サブステップを実行して、移動コストが最小の計測ルートを決定する。 Figure 13 illustrates the second group, but the second substep in step S5 is performed similarly for the first group to determine the measurement route with the minimum travel cost.

以上のようにして、各グループについて、複数の計測位置に移動体20を最小の移動コストで到達させるための計測ルートが決定される。建築物60についてステップS5での第2サブステップの処理を行った結果を図7に示す。図7で各計測位置を接続する辺(リンク)の脇に記載した矢印は、決定した計測ルートにおいて戻りが発生するか否かを示している。辺の両側に正逆方向の2つの矢印が存在する箇所は、末端に位置する計測位置から分岐までの戻りが発生することを意味する。辺の片側にだけ一方向の矢印が存在する箇所は、戻りが発生しない一筆書きのルートになっていることを意味する。 As described above, a measurement route is determined for each group to allow the mobile unit 20 to reach multiple measurement locations with the minimum movement cost. Figure 7 shows the results of the processing of the second substep in step S5 for the building 60. The arrows next to the edges (links) connecting each measurement location in Figure 7 indicate whether or not a return trip occurs along the determined measurement route. Where there are two arrows, one in forward and one in opposite directions, on both sides of an edge, it means that a return trip occurs from the measurement location at the end to the branch. Where there is a one-way arrow on only one side of an edge, it means that the route is a single continuous path without any return trips.

図7に示す例では、第1グループは、計測位置P1を始点として計測ルートの移動順序が設定されている。第1グループでは、計測位置P4を中心として各計測位置P1~P3、P5への辺がスポーク状に接続しているので、始点である計測位置P1から計測位置P4までの辺を除いた全ての辺で、戻る動作が発生するという計測ルートになる。 In the example shown in Figure 7, the first group has its measurement route movement sequence set starting from measurement position P1. In the first group, since the edges connecting each measurement position P1 to P3 and P5 are spoke-like around measurement position P4, the measurement route results in a return movement occurring at all edges except the edge from the starting point (measurement position P1) to measurement position P4.

図7に示す例では、第2グループは、図13を参照して説明したルート例Aを計測ルートの移動順序として採用している。計測位置P7と計測位置P8の間で戻る動作が発生し、それ以外の各辺では戻る動作を行わないという計測ルートになる。 In the example shown in Figure 7, the second group adopts Route Example A, explained with reference to Figure 13, as the order of movement for the measurement route. This measurement route involves a return movement between measurement position P7 and measurement position P8, but no return movement occurs on any of the other edges.

[ステップS6、ステップS7:計測ルート評価ステップ]
データ処理部12の機能ブロックである計算結果評価部12e(図1)によってステップS6が処理される。ステップS6では、ステップS5で算出した計測ルートの評価を行う。この評価では、グループごとの計測ルートの移動コストを比較する。個々のグループにおける移動コストが低いほど、当該グループでのスキャンに要する時間が短くて済むことになる。また、複数のグループでスキャンを並行して実行する場合には、複数のグループ間の移動コストのばらつきが小さいほど、全体のスキャン作業の完了までの時間が短くて済む。このような観点から、各グループの移動コストが最も平均的に按分される計測ルートが作業効率や作業時間の面で最良であり、この最良の計測ルートになっているか否かが評価基準となる。最良の計測ルートではない場合には、「改善の余地有り」と判定されてステップS7でYESとなり、ステップS8に進む。最良の計測ルートになっている場合は、「改善不要」と判定されてステップS7でNOとなり、ステップS9に進む。
[Step S6, Step S7: Measurement route evaluation step]
Step S6 is processed by the calculation result evaluation unit 12e (Figure 1), which is a functional block of the data processing unit 12. In step S6, the measurement route calculated in step S5 is evaluated. In this evaluation, the travel costs of the measurement routes for each group are compared. The lower the travel cost for each group, the shorter the time required for scanning in that group. Also, when scanning is performed in parallel with multiple groups, the smaller the variation in travel costs between the multiple groups, the shorter the time required to complete the overall scanning work. From this perspective, the measurement route in which the travel costs of each group are most evenly distributed is the best in terms of work efficiency and work time, and whether or not this best measurement route is selected is the evaluation criterion. If it is not the best measurement route, it is determined that there is "room for improvement," and the result is YES in step S7, and the process proceeds to step S8. If it is the best measurement route, it is determined that "no improvement is needed," and the result is NO in step S7, and the process proceeds to step S9.

[ステップS8:計測ルート補正ステップ]
データ処理部12の機能ブロックである計算結果補正部12f(図1)によってステップS8が処理される。ステップS8では、計測位置のグルーピングを変更する。具体的には、先にステップS4で行ったグループ分けの中から、暫定的に1つの計測位置の所属を他のグループに変更する。ステップS8からステップS4に戻り、更新後の各グループについて、移動コストが最小になる計測ルートの算出をステップS5で行う。そして、ステップS6での評価を再度行う。
[Step S8: Measurement Route Correction Step]
Step S8 is processed by the calculation result correction unit 12f (Figure 1), which is a functional block of the data processing unit 12. In step S8, the grouping of measurement locations is changed. Specifically, from the grouping done in step S4, the affiliation of one measurement location is temporarily changed to another group. Returning from step S8 to step S4, step S5 calculates the measurement route that minimizes travel cost for each updated group. Then, the evaluation in step S6 is performed again.

つまり、1つの計測位置の所属グループを変更(ステップS8、ステップS4)した後、改めてそれぞれのグループで最小の移動コストを算出し(ステップS5)、前回の計算結果よりも移動コストの改善が見込まれるか否かを評価する(ステップS6)。評価方法としては、例えば、全グループのうち最も移動コストが大きいグループでの移動コストが最小になる(移動コストの最大値をできるだけ小さくする)ことを目指す方法や、移動コストが最も大きいグループと最も小さいグループの移動コストの差を最小にする(移動コストの差をできるだけ小さくする)ことを目指す方法を選択することができる。 In other words, after changing the group to which a single measurement location belongs (steps S8 and S4), the minimum travel cost is recalculated for each group (step S5), and it is evaluated whether an improvement in travel cost is expected compared to the previous calculation result (step S6). As for the evaluation method, for example, one can choose to aim to minimize the travel cost in the group with the highest travel cost among all groups (making the maximum travel cost as small as possible), or to minimize the difference in travel costs between the group with the highest and lowest travel costs (making the difference in travel costs as small as possible).

ステップS8からステップS4に戻り、ステップS7の判定結果を得るまでループする流れは、計測ルートに関する計算結果の補正処理である。従って、厳密には、計測ルート補正ステップは、ステップS8だけではなく、2回目以降のステップS4からステップS7までを含むものとなる。補正処理で行ったグループ分けの変更履歴と移動コストの算出結果は、命令作成部10のRAMに記憶される。そして、ステップS7での判定がNOになる(これ以上改善できなくなる)まで、計算結果の補正処理を繰り返す。 The loop from step S8 back to step S4 and continuing until the judgment result of step S7 is obtained is a correction process for the calculation results related to the measurement route. Therefore, strictly speaking, the measurement route correction step includes not only step S8, but also steps S4 through S7 from the second time onward. The change history of group divisions and the calculation results of movement costs performed during the correction process are stored in the RAM of the instruction creation unit 10. The correction process for the calculation results is then repeated until the judgment in step S7 becomes NO (no further improvement is possible).

計算結果の補正処理の一例を図8に示す。図8では、計測位置P8を第2グループから第1グループに変更して(ステップS8)、第1グループと第2グループの内容を更新している(ステップS4)。更新後の第1グループと第2グループについて、計測ルートの算出(ステップS5)と、計算結果の評価(ステップS6)を行う。このとき、第1グループと第2グループの移動コストが最も平均的に按分される経路を計測ルートとして抽出して、移動コストを確定させる。 An example of the correction process for the calculation results is shown in Figure 8. In Figure 8, the measurement position P8 is changed from the second group to the first group (step S8), and the contents of the first and second groups are updated (step S4). For the updated first and second groups, the measurement route is calculated (step S5), and the calculation results are evaluated (step S6). At this time, the route that most evenly distributes the travel costs between the first and second groups is extracted as the measurement route, and the travel costs are determined.

図7に示す補正前では、第1グループの辺の数が4、第2グループの辺の数が6であるのに対し、図8に示す補正後では、第1グループと第2グループの辺の数がいずれも5である。そのため、図7で移動コストが大きかった第2グループの移動コストが小さくなると共に、2つのグループの移動コストの差が小さくなっている。従って、図7の計測ルートに対して図8の計測ルートは改善していると言える。 In Figure 7, before correction, the first group has 4 edges and the second group has 6 edges. In contrast, in Figure 8, after correction, both the first and second groups have 5 edges. Therefore, the movement cost of the second group, which was high in Figure 7, has decreased, and the difference in movement costs between the two groups has also decreased. Thus, the measurement route in Figure 8 is an improvement over the measurement route in Figure 7.

また、図7に示す補正前では、第1グループが5箇所の計測位置(P1~P5)を含み、第2グループが7箇所の計測位置(P6~P12)を含むのに対し、図8に示す補正後では、第1グループと第2グループがいずれも6箇所の計測位置を含むので、各グループでスキャンに要する時間が平均化される。このようなグループ間での計測位置の数の平均化を、改善の判定基準に含めても良い。 Furthermore, in the pre-correction state shown in Figure 7, the first group includes five measurement locations (P1-P5), and the second group includes seven measurement locations (P6-P12). In contrast, in the post-correction state shown in Figure 8, both the first and second groups include six measurement locations, thus averaging the scanning time across each group. This averaging of the number of measurement locations across groups may be included as a criterion for determining improvement.

さらに戻り動作を考察に含めると、以下のようになる。図8に示す補正後では、計測位置P8が第2グループではなくなったことにより、第2グループは途中に分岐が存在しないルートになり、両端の計測位置P11と計測位置P12のどちらを始点にした場合でも、戻り動作を行わない最小の移動コストになる。従って、第2グループについては、グループ分けの更新による移動コストの低減効果が確実に得られる。 Furthermore, considering the return movement, the following can be observed. In the corrected version shown in Figure 8, since measurement position P8 is no longer in the second group, the second group becomes a route without any branches. Regardless of whether measurement position P11 or P12 is the starting point, this represents the minimum movement cost without requiring a return movement. Therefore, for the second group, the reduction in movement cost due to the group classification update is reliably obtained.

図8で所属グループを変更した計測位置P8以外にも、別グループへ変更可能な全ての計測位置について同様に、グループを変更した場合の計測ルートの算出とその評価を行う。別グループへ変更可能な計測位置とは、「他の2つ以上の計測位置とリンクで接続されている」、「所属グループの変更によりグループ数の増加を生じさせない(元から存在する各グループのリンク構造を分断させない)」という条件を満たす計測位置である。 In addition to measurement location P8, where the group affiliation was changed in Figure 8, the same calculation and evaluation of the measurement route when the group is changed will be performed for all measurement locations that can be changed to a different group. A measurement location that can be changed to a different group is one that satisfies the following conditions: "it is connected by links to two or more other measurement locations" and "the change in group affiliation does not increase the number of groups (it does not disrupt the link structure of each existing group)."

例えば、図5に示す初期のグループ分けでは、計測位置P1、P2、P4、P5、P7、P8が、別グループへ移動可能な計測位置となる。計測位置P6、P9、P10は、第2グループから第1グループへ所属を変更すると、末端の計測位置P11や計測位置P12が第2グループから分断された新グループになってしまうため、別グループへの移動は不可となる。計測位置P3、P11、P12は、リンク先が1つだけであり、当該リンク先をスキップして他のグルーブの計測位置に接続させることができないため、別グループへの移動は不可となる。 For example, in the initial grouping shown in Figure 5, measurement positions P1, P2, P4, P5, P7, and P8 are measurement positions that can be moved to another group. Measurement positions P6, P9, and P10 cannot be moved to another group if they change their affiliation from the second group to the first group, as the end measurement positions P11 and P12 become a new group separated from the second group. Measurement positions P3, P11, and P12 have only one link destination, and it is not possible to skip that link destination and connect to measurement positions in other grooves; therefore, they cannot be moved to another group.

図8のように計測位置P8を第1グループに変更した場合の各グループの最小の移動コストの算出が完了したら、計測位置P8を第2グループに戻す。そして、次に計測位置P7を第2グループから第1グループに変更した場合の各グループの最小の移動コストを算出して、計測位置P7を第2グループに戻す。以下同様に、計測位置P1、P2、P4、P5をそれぞれ第1グループから第2グループに変更した場合の各グループの最小の移動コストを算出する。このようにして、別グループへ変更可能な計測位置を1つずつグループ変更させて、それぞれの場合の各グループの最小の移動コストを算出する。 As shown in Figure 8, once the minimum movement cost for each group has been calculated when measurement position P8 is changed to the first group, measurement position P8 is returned to the second group. Next, the minimum movement cost for each group when measurement position P7 is changed from the second group to the first group is calculated, and measurement position P7 is returned to the second group. Similarly, the minimum movement cost for each group when measurement positions P1, P2, P4, and P5 are changed from the first group to the second group is calculated. In this way, each measurement position that can be changed to another group is changed one by one, and the minimum movement cost for each group in each case is calculated.

計測位置のグループ変更を行って算出した移動コストが、記憶されている既存の最良の移動コストよりも優れている場合(最も移動コストが大きいグループの移動コストが減少している場合や、移動コストが最も大きいグループと最も小さいグループの移動コストの差が縮小している場合)には、改善後の移動コストを更新して記憶する。計測位置のグループ変更を行って算出した移動コストよりも、記憶されている既存の最良の移動コストの方が優れている場合には、既存の移動コストの内容を保持する。 If the travel cost calculated after changing the measurement location group is better than the existing best travel cost stored (for example, if the travel cost of the group with the highest travel cost has decreased, or if the difference in travel costs between the group with the highest and lowest travel costs has narrowed), the improved travel cost is updated and stored. If the existing best travel cost stored is better than the travel cost calculated after changing the measurement location group, the existing travel cost is retained.

このようにして計測位置のグループ変更と移動コストの算出を繰り返して計算結果の補正処理を行い、最終的に移動コストが最良となった状態(ステップS7での判定でNOに進んだ状態)の計測位置のグループ分けと各グループの計測ルートが確定内容となる。この確定内容が、複数の計測位置P1~P12に各移動体20を最小の移動コストで到達させる確定計測ルートとなり、確定計測ルートの情報が命令作成部10のRAMに記憶される。 In this way, the measurement position grouping and movement cost calculation are repeated, and the calculation results are corrected. Finally, the grouping of measurement positions and the measurement route for each group are finalized, resulting in the optimal movement cost (the state where the determination in step S7 is "NO"). This finalized content becomes the final measurement route that allows each moving object 20 to reach multiple measurement positions P1 to P12 with the minimum movement cost, and the information of the finalized measurement route is stored in the RAM of the instruction creation unit 10.

以下では、確定内容が、図8に示すように、計測位置P1~P5、P8が第1グループに属し、計測位置P6、P7、P9~P12が第2グループに属するようにグループ分けされ、第1グループの確定計測ルートが計測位置P2→P4→P5→P4→P8→P4→P3→P4→P1のルートとされ、第2グループの確定計測ルートが計測位置P11→P9→P6→P7→P10→P12のルートとされたとして、説明を行う。 In the following explanation, we will assume that the confirmed data is divided into two groups, as shown in Figure 8: measurement positions P1-P5 and P8 belong to the first group, and measurement positions P6, P7, and P9-P12 belong to the second group. The confirmed measurement route for the first group is P2→P4→P5→P4→P8→P4→P3→P4→P1, and the confirmed measurement route for the second group is P11→P9→P6→P7→P10→P12.

[ステップS9:待機位置算出ステップ]
データ処理部12の機能ブロックである待機位置算出部12g(図1)によってステップS9が処理される。ステップS9では、命令作成部10のデータ処理部12が、各グループの確定計測ルートに対し、移動体20による計測中に移動体40が待機することになる待機位置を算出する。待機位置の算出は、原則として、確定計測ルート上の隣り合う計測位置でのスキャン範囲(計測範囲)に同一待機位置(より詳しくは同一待機位置で待機する移動体40の基準球50)が含まれるという条件の下に行われ、複数の待機位置が決定される。ステップS9で決定された各待機位置は、座標データとして命令作成部10のRAMに記憶される。待機位置の算出は、例えば、下記の2つのサブステップを含む。
[Step S9: Standby position calculation step]
Step S9 is processed by the standby position calculation unit 12g (Figure 1), which is a functional block of the data processing unit 12. In step S9, the data processing unit 12 of the instruction creation unit 10 calculates the standby positions in which the mobile body 40 will wait while the mobile body 20 is measuring, for each group's determined measurement route. The calculation of standby positions is performed, in principle, under the condition that the same standby position (more specifically, the reference sphere 50 of the mobile body 40 waiting at the same standby position) is included in the scan range (measurement range) of adjacent measurement positions on the determined measurement route, and multiple standby positions are determined. Each standby position determined in step S9 is stored as coordinate data in the RAM of the instruction creation unit 10. The calculation of standby positions includes, for example, the following two substeps.

[ステップS9の第1サブステップ]
ステップS9の第1サブステップでは、各グループの確定計測ルート上の隣り合う連続する3つの計測位置を直線で結んで三角形を作成する。
[First substep of Step S9]
In the first substep of step S9, three adjacent consecutive measurement locations on the determined measurement route for each group are connected by straight lines to create a triangle.

建築物60についてステップS9の第1サブステップでの処理を行った結果を図9に示す。図9では、第1グループにおいて、隣り合う連続する3つの計測位置P2、P4、P5を直線で結んだ三角形T1と、隣り合う連続する3つの計測位置P5、P4、P8を直線で結んだ三角形T2と、隣り合う連続する3つの計測位置P8、P4、P3を直線で結んだ三角形T3と、隣り合う連続する3つの計測位置P3、P4、P1を直線で結んだ三角形T4とが作成されている。第2グループにおいては、隣り合う連続する3つの計測位置P11、P9、P6を直線で結んだ三角形T5と、隣り合う連続する3つの計測位置P9、P6、P7を直線で結んだ三角形T6と、隣り合う連続する3つの計測位置P6、P7、P10を直線で結んだ三角形T7と、隣り合う連続する3つの計測位置P7、P10、P12を直線で結んだ三角形T8とが作成されている。 Figure 9 shows the results of the processing performed in the first substep of step S9 for building 60. In Figure 9, in the first group, triangle T1 is created by connecting three adjacent consecutive measurement positions P2, P4, and P5 with straight lines; triangle T2 is created by connecting three adjacent consecutive measurement positions P5, P4, and P8 with straight lines; triangle T3 is created by connecting three adjacent consecutive measurement positions P8, P4, and P3 with straight lines; and triangle T4 is created by connecting three adjacent consecutive measurement positions P3, P4, and P1 with straight lines. In the second group, triangles T5 was created by connecting three adjacent measurement points P11, P9, and P6 with straight lines; triangle T6 was created by connecting three adjacent measurement points P9, P6, and P7 with straight lines; triangle T7 was created by connecting three adjacent measurement points P6, P7, and P10 with straight lines; and triangle T8 was created by connecting three adjacent measurement points P7, P10, and P12 with straight lines.

[ステップS9の第2サブステップ]
ステップS9の第2サブステップでは、ステップS9の第1サブステップで作成された各三角形の重心位置を待機位置として算出する。但し、重心位置が外壁61や隔壁62と重なるなどして移動体40が待機することができない位置である場合、その重心位置は待機位置とされずに除外される。また、複数の重心位置同士が接近している場合(例えば1m以内の場合)は、その複数の重心位置の内の1つのみが待機位置とされ、残りは待機位置とされずに除外される。
[Second substep of Step S9]
In the second substep of step S9, the centroid position of each triangle created in the first substep of step S9 is calculated as a standby position. However, if the centroid position is in a position where the mobile body 40 cannot stand, such as when it overlaps with the outer wall 61 or the bulkhead 62, that centroid position is excluded and not considered a standby position. Also, if multiple centroid positions are close together (for example, within 1 m), only one of those multiple centroid positions is considered a standby position, and the rest are excluded and not considered standby positions.

建築物60についてステップS9の第2サブステップでの処理を行った結果を図10に示す。図10では、第1グループの確定計測ルートに対し、三角形T1の重心位置H1と、三角形T2の重心位置H2と、三角形T3の重心位置H3とが待機位置として算出されている。なお、三角形T4の重心位置H4は、外壁61と重なることから、待機位置とされずに除外されている。第2グループの確定計測ルートに対しては、三角形T5の重心位置H5と、三角形T7の重心位置H7と、三角形T8の重心位置H8とが待機位置として算出されている。なお、三角形T6の重心位置H6と三角形T7の重心位置H7は接近しているため、その内の1つである重心位置H7が待機位置とされ、残りの重心位置H6は待機位置とされずに除外されている。 Figure 10 shows the results of the processing performed in the second substep of step S9 for building 60. In Figure 10, for the first group of confirmed measurement routes, the centroid positions H1 of triangle T1, H2 of triangle T2, and H3 of triangle T3 are calculated as standby positions. Note that the centroid position H4 of triangle T4 is excluded as it overlaps with the outer wall 61 and is therefore not considered a standby position. For the second group of confirmed measurement routes, the centroid positions H5 of triangle T5, H7 of triangle T7, and H8 of triangle T8 are calculated as standby positions. Note that since the centroid positions H6 of triangle T6 and H7 of triangle T7 are close together, only centroid position H7 is designated as a standby position, and the remaining centroid position H6 is excluded.

[ステップS10:待機ルート算出ステップ]
データ処理部12の機能ブロックである待機ルート算出部12h(図1)によってステップS10が処理される。ステップS10では、各グループの確定計測ルートに対する待機ルート、すなわち各ペアの移動体40の移動経路を決定する。待機ルートの決定は、確定計測ルート(移動体20による各計測位置の移動順序)に基づいて、一筆書きのルートになるように各待機位置を直線で接続することによって行われる。但し、待機位置間のルートが外壁61や隔壁62によって遮られる場合には、その待機位置間のルートが、確定計測ルートの一部を用いたルートに置き換えられる。ステップS10で決定された待機ルートは、命令作成部10のRAMに記憶される。
[Step S10: Waiting route calculation step]
Step S10 is processed by the standby route calculation unit 12h (Figure 1), which is a functional block of the data processing unit 12. In step S10, the standby route for each group relative to the confirmed measurement route, that is, the movement path of each pair of mobile bodies 40, is determined. The standby route is determined by connecting each standby position with a straight line so that it becomes a single-stroke route, based on the confirmed measurement route (the order of movement of each measurement position by the mobile body 20). However, if the route between standby positions is blocked by the outer wall 61 or the partition wall 62, the route between those standby positions is replaced with a route that uses a part of the confirmed measurement route. The standby route determined in step S10 is stored in the RAM of the instruction creation unit 10.

建築物60についてステップS10での処理を行った結果を図11に示す。図11では、第1グループの確定計測ルートに対して、待機位置H1→H2→H3の待機ルートが決定されている。第2グループの確定計測ルートに対しては、待機位置H5→計測位置P9→P6→待機位置H7→計測位置P7→待機位置H8の待機ルートが決定されてる。なお、第2グループの確定計測ルートに対する待機ルートでは、待機位置H5とH7とを直線で結ぶルートが隔壁62によって遮られることから、その待機位置間のルート(H5→H7)が、確定計測ルートの一部を用いたルート(H5→P9→P6→H7)に置き換えられている。また、待機位置H7とH8とを直線で結ぶルートも隔壁62によって遮られることから、その待機位置間のルート(H7→H8)が、確定計測ルートの一部を用いたルート(H7→P7→H8)に置き換えられている。 Figure 11 shows the results of the processing in step S10 for building 60. In Figure 11, the standby route from standby position H1 → H2 → H3 is determined for the first group's confirmed measurement route. For the second group's confirmed measurement route, the standby route from standby position H5 → measurement position P9 → P6 → standby position H7 → measurement position P7 → standby position H8 is determined. Note that for the second group's confirmed measurement route, the route connecting standby positions H5 and H7 in a straight line is blocked by the partition wall 62. Therefore, the route between these standby positions (H5 → H7) is replaced with a route using a portion of the confirmed measurement route (H5 → P9 → P6 → H7). Similarly, the route connecting standby positions H7 and H8 in a straight line is also blocked by the partition wall 62. Therefore, the route between these standby positions (H7 → H8) is replaced with a route using a portion of the confirmed measurement route (H7 → P7 → H8).

[ステップS11:移動順序算出ステップ]
データ処理部12の機能ブロックである移動順序算出部12i(図1)によってステップS11が処理される。ステップS11では、各ペアの移動体20と移動体40の移動順序を決定する。移動順序の決定は、原則として、確定計測ルート上の隣り合う計測位置でのスキャン範囲(計測範囲)に同一待機位置(より詳しくは同一待機位置で待機する移動体40の基準球50)が含まれるという条件の下に行われる。決定された移動順序は、命令作成部10のRAMに記憶される。
[Step S11: Movement Order Calculation Step]
Step S11 is processed by the movement order calculation unit 12i (Figure 1), which is a functional block of the data processing unit 12. In step S11, the movement order of each pair of moving bodies 20 and 40 is determined. The determination of the movement order is, in principle, performed under the condition that the same standby position (more specifically, the reference sphere 50 of the moving body 40 waiting at the same standby position) is included in the scan range (measurement range) of adjacent measurement positions on the fixed measurement route. The determined movement order is stored in the RAM of the instruction creation unit 10.

建築物60についてステップS11での処理を行った結果を図12に示す。図12では、1つのペアの移動体20と移動体40の移動順序が、次のように決定されている。まず、移動体40が待機位置H1へ移動する。次に、移動体20が計測位置P2、P4、P5へ順に移動する(I1、I2)。次に、移動体40が待機位置H1から待機位置H2へ移動する(I3)。次に、移動体20が計測位置P5から計測位置P4、P8へ順に移動する(I4、I5)。次に、移動体40が待機位置H2から待機位置H3へ移動する(I6)。次に、移動体20が計測位置P8から計測位置P4、P3、P4、P1へ順に移動する(I7~I10)。このような移動体20と移動体40の移動順序では、例えば、待機位置H1での移動体40の待機中に計測位置P2、P4、P5での移動体20による計測が行われ、待機位置H2での移動体40の待機中に計測位置P4、P8での移動体20による計測が行われ、待機位置H3での移動体40の待機中に計測位置P4、P3、P1での移動体20による計測が行われることになる。 Figure 12 shows the results of the processing in step S11 for the building 60. In Figure 12, the movement sequence of a pair of mobile bodies 20 and 40 is determined as follows: First, mobile body 40 moves to standby position H1. Next, mobile body 20 moves sequentially to measurement positions P2, P4, and P5 (I1, I2). Next, mobile body 40 moves from standby position H1 to standby position H2 (I3). Next, mobile body 20 moves sequentially from measurement position P5 to measurement positions P4 and P8 (I4, I5). Next, mobile body 40 moves from standby position H2 to standby position H3 (I6). Next, mobile body 20 moves sequentially from measurement position P8 to measurement positions P4, P3, P4, and P1 (I7 to I10). In this sequence of movement between the mobile body 20 and mobile body 40, for example, while mobile body 40 is waiting at standby position H1, measurements are taken by mobile body 20 at measurement positions P2, P4, and P5; while mobile body 40 is waiting at standby position H2, measurements are taken by mobile body 20 at measurement positions P4 and P8; and while mobile body 40 is waiting at standby position H3, measurements are taken by mobile body 20 at measurement positions P4, P3, and P1.

図12では、別の1つのペアの移動体20と移動体40の移動順序が、次のように決定されている。まず、移動体40が待機位置H5へ移動する。次に、移動体20が計測位置P11、P9へ順に移動する(J1)。次に、移動体40が待機位置H5から計測位置P9、P6を経由して待機位置H7へ移動する(J2~J4)。次に、移動体20が計測位置P9から計測位置P6、P7へ順に移動する(J5、J6)。次に、移動体40が待機位置H7から計測位置P7を経由して待機位置H8へ移動する(J7、J8)。次に、移動体20が計測位置P7から計測位置P10、P12へ順に移動する(J9、J10)。このような移動体20と移動体40の移動順序では、例えば、待機位置H5での移動体40の待機中に計測位置P11、P9での移動体20による計測が行われ、待機位置H7での移動体40の待機中に計測位置P6、P7での移動体20による計測が行われ、待機位置H8での移動体40の待機中に計測位置P10、P12での移動体20による計測が行われることになる。 In Figure 12, the movement sequence of another pair of mobile bodies 20 and 40 is determined as follows: First, mobile body 40 moves to standby position H5. Next, mobile body 20 moves sequentially to measurement positions P11 and P9 (J1). Next, mobile body 40 moves from standby position H5 to standby position H7 via measurement positions P9 and P6 (J2-J4). Next, mobile body 20 moves sequentially from measurement position P9 to measurement positions P6 and P7 (J5, J6). Next, mobile body 40 moves from standby position H7 to standby position H8 via measurement position P7 (J7, J8). Next, mobile body 20 moves sequentially from measurement position P7 to measurement positions P10 and P12 (J9, J10). In this sequence of movement between the mobile body 20 and mobile body 40, for example, while mobile body 40 is waiting at standby position H5, measurements are taken by mobile body 20 at measurement positions P11 and P9; while mobile body 40 is waiting at standby position H7, measurements are taken by mobile body 20 at measurement positions P6 and P7; and while mobile body 40 is waiting at standby position H8, measurements are taken by mobile body 20 at measurement positions P10 and P12.

[ステップS12:移動体への命令ステップ]
ステップS12では、データ処理部12によって算出された、各ペアの移動体20と移動体40の移動順序に基づいて、各ペアの移動体20と移動体40への動作命令を自律移動操作命令部13から送信する。
[Step S12: Step to issue commands to the mobile unit]
In step S12, based on the movement order of each pair of mobile bodies 20 and 40 calculated by the data processing unit 12, the autonomous movement operation command unit 13 transmits operation commands to each pair of mobile bodies 20 and 40.

例えば、図12の内容で移動順序が確定された場合、1つのペアの移動体20と移動体40に対しては、次のような命令が送られる。まず、移動体40に対して「待機位置H1へ移動する」という命令が送られる。次に、移動体20に対して「計測位置P2、P4、P5へ順に移動して、その各計測位置で3次元スキャナ30によるスキャンを実行する」という命令が送られる。次に、移動体40に対して「待機位置H2へ移動する」という命令が送られる。次に、移動体20に対して「計測位置P4、P8へ順に移動して、その各計測位置で3次元スキャナ30によるスキャンを実行する」という命令が送られる。次に、移動体40に対して「待機位置H3へ移動する」という命令が送られる。次に、移動体20に対して「計測位置P4、P3、P4、P1へ順に移動して、その各計測位置で3次元スキャナ30によるスキャンを実行する」という命令が送られる。 For example, if the movement order is determined as shown in Figure 12, the following commands are sent to a pair of moving objects 20 and 40. First, moving object 40 is sent the command "Move to standby position H1". Next, moving object 20 is sent the command "Move to measurement positions P2, P4, and P5 in order, and perform a scan with the 3D scanner 30 at each measurement position". Next, moving object 40 is sent the command "Move to standby position H2". Next, moving object 20 is sent the command "Move to measurement positions P4 and P8 in order, and perform a scan with the 3D scanner 30 at each measurement position". Next, moving object 40 is sent the command "Move to standby position H3". Next, moving object 20 is sent the command "Move to measurement positions P4, P3, P4, and P1 in order, and perform a scan with the 3D scanner 30 at each measurement position".

別の1つのペアの移動体20と移動体40に対しては、次のような命令が送られる。まず、移動体40に対して「待機位置H5へ移動する」という命令が送られる。次に、移動体20に対して「計測位置P11、P9へ順に移動して、その各計測位置で3次元スキャナ30によるスキャンを実行する」という命令が送られる。次に、移動体40に対して「計測位置P9、P6を順に経由して待機位置H7へ移動する」という命令が送られる。次に、移動体20に対して「計測位置P6、P7へ順に移動して、その各計測位置で3次元スキャナ30によるスキャンを実行する」という命令が送られる。次に、移動体40に対して「計測位置P7を経由して待機位置H8へ移動する」という命令が送られる。次に、移動体20に対して「計測位置P10、P12へ順に移動して、その各計測位置で3次元スキャナ30によるスキャンを実行する」という命令が送られる。 The following commands are sent to another pair of mobile units 20 and 40. First, mobile unit 40 is sent the command "Move to standby position H5". Next, mobile unit 20 is sent the command "Move sequentially to measurement positions P11 and P9, and perform a scan with the 3D scanner 30 at each measurement position". Next, mobile unit 40 is sent the command "Move to standby position H7 via measurement positions P9 and P6". Next, mobile unit 20 is sent the command "Move sequentially to measurement positions P6 and P7, and perform a scan with the 3D scanner 30 at each measurement position". Next, mobile unit 40 is sent the command "Move to standby position H8 via measurement position P7". Next, mobile unit 20 is sent the command "Move sequentially to measurement positions P10 and P12, and perform a scan with the 3D scanner 30 at each measurement position".

なお、ペアとなる移動体20と移動体40の一方へ命令を送った後に他方へ命令を送るタイミングは、その一方からの命令実行終了の通知を受け取った後のタイミングとしてもよいし、その一方の命令実行に要する時間を予想できるのであれば、その予想時間経過後のタイミングとしてもよい。 Furthermore, the timing for sending a command to one of the paired mobile units 20 and 40, after sending a command to the other, may be after receiving notification of the completion of command execution from the other unit, or, if the time required for command execution on the other unit can be predicted, it may be after that predicted time has elapsed.

ステップS12の命令の送信によって命令作成部10での一連の処理は完了して、図2のフローチャートから抜ける。なお、上述の各ステップを処理するデータ処理部12の機能ブロックにおいて、計測位置算出部12a、移動可能情報算出部12b、計測位置割当算出部12c、計測ルート算出部12d、計算結果評価部12e、及び計算結果補正部12fは、第1の算出手段の一例である。待機位置算出部12g及び待機ルート算出部12hは、第2の算出手段の一例である。移動順序算出部12iは、第3の算出手段の一例である。 The transmission of the command in step S12 completes the series of processes in the command creation unit 10, and the system exits the flowchart in Figure 2. Note that in the functional blocks of the data processing unit 12 that process each of the steps described above, the measurement position calculation unit 12a, the movable information calculation unit 12b, the measurement position assignment calculation unit 12c, the measurement route calculation unit 12d, the calculation result evaluation unit 12e, and the calculation result correction unit 12f are examples of the first calculation means. The standby position calculation unit 12g and the standby route calculation unit 12h are examples of the second calculation means. The movement sequence calculation unit 12i is an example of the third calculation means.

各移動体20は、命令作成部10から受けた命令をデータ受信部22で受信する。自律移動命令制御部23は、対物センサ25と慣性計測装置26からの信号を参照しながら走行駆動部27を動作させて、命令で指定された各計測位置への移動を実行させる。各計測位置に達すると、移動体20が移動を停止し、3次元スキャナ操作部24が3次元スキャナ30を制御して、対象物のスキャンを実行させる。 Each mobile unit 20 receives commands from the command creation unit 10 via the data receiving unit 22. The autonomous movement command control unit 23 operates the driving unit 27 while referring to signals from the object sensor 25 and the inertial measurement device 26 to execute movement to each measurement position specified by the command. Upon reaching each measurement position, the mobile unit 20 stops moving, and the 3D scanner operation unit 24 controls the 3D scanner 30 to perform a scan of the target object.

各移動体40は、命令作成部10から受けた命令をデータ受信部42で受信する。自律移動命令制御部43は、対物センサ44と慣性計測装置45からの信号を参照しながら走行駆動部46を動作させて、命令で指定された待機位置への移動を実行させる。待機位置に達すると、移動体40が移動を停止する。なお、移動体40が計測位置を経由して待機位置へ移動する際、経由する計測位置に移動体20が停止していた場合には、移動体20との衝突を回避するために、対物センサ44により計測された移動体20との間の距離が所定距離以内(例えば1m以内)に達した時点で、その計測位置に達したとみなして、以降の待機位置への移動を行う。例えば、第2グループの確定計測ルートに対する待機ルートにおいて、移動体40が待機位置H5から待機位置H7へ移動する際に経由する計測位置P9には移動体20が停止しているため、この場合は、計測位置P9に停止している移動体20との間の距離が所定距離以内に達した時点で計測位置P9に達したとみなして、以降の待機位置H7への移動を行う。 Each mobile unit 40 receives commands from the command creation unit 10 via the data receiving unit 42. The autonomous movement command control unit 43 operates the driving unit 46 while referring to signals from the object sensor 44 and the inertial measuring device 45 to execute movement to the standby position specified by the command. When the mobile unit 40 reaches the standby position, it stops moving. If a mobile unit 20 is stopped at a measurement position when the mobile unit 40 moves to the standby position via a measurement position, in order to avoid a collision with the mobile unit 20, the mobile unit 40 considers that it has reached the measurement position when the distance between the mobile unit 40 and the mobile unit 20 measured by the object sensor 44 reaches within a predetermined distance (for example, within 1 m), and then proceeds to the standby position. For example, in the standby route for the second group's confirmed measurement route, when the mobile body 40 moves from standby position H5 to standby position H7, measurement position P9 is passed through which the mobile body 20 is stopped. In this case, when the distance between the mobile body 20 stopped at measurement position P9 and the mobile body 40 reaches within a predetermined distance, it is considered that the mobile body has reached measurement position P9, and the subsequent movement to standby position H7 is performed.

上述した命令作成部10のデータ処理部12での処理により、グループ間の移動体20の移動コストの差を小さくしたり、最も移動体20の移動コストが大きいグループで移動体20の移動コストを抑えたりする内容で計測ルートが決定されているので、複数のペアの移動体20と移動体40での同時進行により3次元スキャンデータの取得を行った際に、全ての計測作業を完了するまでに要する時間をより短くすることができる。その結果、3次元スキャンデータを効率良く作成することが可能になる。また、各グループの確定計測ルート上の隣り合う2つの計測位置のスキャン範囲には、原則として、共通のオブジェクトとなる基準球50が含まれていることから、当該基準球50を指標として3次元スキャンデータを合成することで、合成精度を向上させることができる。また、類似する形状が連続するような対象物などであっても、基準球50を指標とすることができるので、共通のオブジェクトを認識できないために手作業での合成作業が必要になることもない。 The data processing unit 12 of the command creation unit 10 determines the measurement route in a way that minimizes the difference in movement costs between groups of moving objects 20, and reduces the movement cost of the moving object 20 in the group with the highest movement cost. Therefore, when acquiring 3D scan data by simultaneously operating multiple pairs of moving objects 20 and 40, the time required to complete all measurement work can be shortened. As a result, 3D scan data can be created efficiently. Furthermore, since the scan range of two adjacent measurement positions on the determined measurement route of each group generally includes a common object, the reference sphere 50, can be used as an indicator to synthesize the 3D scan data, improving the synthesis accuracy. Even with objects that have a series of similar shapes, the reference sphere 50 can be used as an indicator, eliminating the need for manual synthesis work due to the inability to recognize a common object.

一例として移動体20と移動体40のペアが2つである場合を説明したが、3つ以上のペアの移動体20と移動体40を用いる場合にも適用が可能である。移動体20と移動体40のペアの数に応じて、ステップS4で設定するグループ数を変更することにより、処理が可能である。 As an example, we have explained the case where there are two pairs of mobile bodies 20 and 40, but this method can also be applied when using three or more pairs of mobile bodies 20 and 40. Processing is possible by changing the number of groups set in step S4 according to the number of pairs of mobile bodies 20 and 40.

以上に説明した通り、本開示のスキャンデータ作成方法及びスキャンデータ作成システムによれば、3次元スキャンデータを高精度に合成することが可能である。 As explained above, the scan data creation method and scan data creation system of this disclosure make it possible to synthesize 3D scan data with high accuracy.

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、その要旨を変更しない範囲内で適宜変形して実施することができるものである。 Furthermore, the present invention is not limited to the embodiments described above, and can be appropriately modified and implemented without altering its essence.

例えば、上記実施の形態では、ステップS12において、各ペアの移動体20と移動体40に対して命令が交互に複数回送信されたが、移動体20が始点となる計測位置へ移動する時間、移動体20が各計測位置間を移動する時間、移動体20による各計測位置での計測時間、移動体40が始点となる待機位置へ移動する時間、移動体40が各待機位置間を移動する時間が予めわかっている場合には、各ペアの移動体20及び移動体40のそれぞれに対して1回だけ命令が送信されるようにしてもよい。この場合は、例えば、1つのペアにおいて、移動体40に対して「待機位置H1へ移動して所定時間待機し、続いて待機位置H2へ移動して所定時間待機し、続いて待機位置H3へ移動する」という命令が送られ、移動体20に対して「所定時間経過後に計測位置P2、P4、P5へ順に移動してその各計測位置で3次元スキャナ30によるスキャンを実行し、続いて所定時間経過後に計測位置P4、P8へ順に移動してその各計測位置で3次元スキャナ30によるスキャンを実行し、続いて所定時間経過後に計測位置P4、P3、P4、P1へ順に移動してその各計測位置で3次元スキャナ30によるスキャンを実行する」という命令が送られる。 For example, in the above embodiment, in step S12, commands were transmitted alternately multiple times to each pair of mobile bodies 20 and 40. However, if the time it takes for mobile body 20 to move to the starting measurement position, the time it takes for mobile body 20 to move between each measurement position, the measurement time at each measurement position by mobile body 20, the time it takes for mobile body 40 to move to the starting standby position, and the time it takes for mobile body 40 to move between each standby position are known in advance, then commands may be transmitted only once to each pair of mobile bodies 20 and 40. In this case, for example, in one pair, the mobile unit 40 receives the command "move to standby position H1 and wait for a predetermined time, then move to standby position H2 and wait for a predetermined time, then move to standby position H3," and the mobile unit 20 receives the command "after a predetermined time has elapsed, move sequentially to measurement positions P2, P4, and P5 and perform a scan with the 3D scanner 30 at each measurement position, then after a predetermined time has elapsed, move sequentially to measurement positions P4 and P8 and perform a scan with the 3D scanner 30 at each measurement position, then after a predetermined time has elapsed, move sequentially to measurement positions P4, P3, P4, and P1 and perform a scan with the 3D scanner 30 at each measurement position."

別の1つのペアにおいては、移動体40に対して「待機位置H5へ移動して所定時間待機し、続いて計測位置P9、P6を順に経由して待機位置H7へ移動して所定時間待機し、続いて計測位置P7を経由して待機位置H8へ移動する」という命令が送られ、移動体20に対して「所定時間経過後に計測位置P11、P9へ順に移動してその各計測位置で3次元スキャナ30によるスキャンを実行し、続いて所定時間経過後に計測位置P6、P7へ順に移動してその各計測位置で3次元スキャナ30によるスキャンを実行し、続いて所定時間経過後に計測位置P10、P12へ順に移動してその各計測位置で3次元スキャナ30によるスキャンを実行する」という命令が送られる。 In another pair, the mobile unit 40 receives the command to "move to standby position H5 and wait for a predetermined time, then move to standby position H7 via measurement positions P9 and P6 in order and wait for a predetermined time, then move to standby position H8 via measurement position P7," and the mobile unit 20 receives the command to "move to measurement positions P11 and P9 in order after a predetermined time has elapsed and perform a scan with the 3D scanner 30 at each measurement position, then move to measurement positions P6 and P7 in order after a predetermined time has elapsed and perform a scan with the 3D scanner 30 at each measurement position, then move to measurement positions P10 and P12 in order after a predetermined time has elapsed and perform a scan with the 3D scanner 30 at each measurement position."

また、上記実施の形態では、複数のペアの移動体20と移動体40を運用する場合を示したが、移動体20と移動体40のペアが1つの場合に適用しても良い。この場合、ステップS4での計測位置のグループ分けはスキップされる。また、ステップS8でのグループ間での計測位置の移動と、これに伴う計算結果の補正処理は行われない。 Furthermore, although the above embodiment shows the operation of multiple pairs of mobile bodies 20 and 40, it may also be applied when there is only one pair of mobile bodies 20 and 40. In this case, the grouping of measurement positions in step S4 is skipped. Also, the movement of measurement positions between groups and the corresponding correction processing of calculation results in step S8 are not performed.

上記実施の形態では、使用する移動体20と移動体40のペアの数が予め定まっている場合を示したが、使用するペアの数が未定の場合に、好適な投入ペア数を決めるための手段として利用することも可能である。ステップS1で入力する移動体ペア数を変更すれば、それに続く処理で、グループ数が異なる場合における最良の計測ルートの移動コストを知ることができる。そして、移動体ペア数あたりの平均移動コストが最も優れるという基準で、使用する移動体ペア数を定めることができる。 In the above embodiment, the case where the number of pairs of mobile bodies 20 and 40 to be used is predetermined was shown. However, it can also be used as a means to determine a suitable number of input pairs when the number of pairs to be used is undetermined. By changing the number of mobile body pairs input in step S1, the travel cost of the best measurement route for different group sizes can be determined in the subsequent processing. Then, the number of mobile body pairs to be used can be determined based on the criterion of the best average travel cost per mobile body pair.

上記実施の形態では、計測機器として、全方位を計測可能な3次元スキャナ30を用いており、各計測位置での計測の作業効率に優れているが、計測機器はこれに限定されない。例えば、計測可能な画角が制限されたハンディスキャナなどのデバイスを計測機器としても良い。計測機器の画角の違いに応じて、ステップS2で設定される計測位置の数や位置が異なる内容になる。また、これに伴い、ステップS9で決定される待機位置の数や位置が異なる内容になる。 In the above embodiment, a 3D scanner 30 capable of measuring in all directions is used as the measuring instrument, resulting in excellent work efficiency for measurement at each measurement position. However, the measuring instrument is not limited to this. For example, a device such as a handheld scanner with a limited field of view may also be used as the measuring instrument. Depending on the field of view of the measuring instrument, the number and positions of the measurement positions set in step S2 will differ. Consequently, the number and positions of the standby positions determined in step S9 will also differ.

また、レーザ光などを対象物に照射するタイプのスキャナ以外に、自機からは光線などを発さずに被写体を撮像するカメラを計測機器として用いることも可能である。カメラとしては、360度を撮影可能な全天球カメラや、これよりも画角が狭い通常のカメラを用いることができる。 In addition to scanners that emit laser light or other beams of light onto the object, it is also possible to use cameras that capture images of the subject without emitting any light from the device itself as measuring instruments. These cameras can include 360-degree spherical cameras or standard cameras with a narrower field of view.

本発明は、複数の計測位置での計測を要するスキャンデータ作成に利用が可能であり、特に、建築物や工事現場のように広い計測対象をスキャンする場合に有用である。 This invention can be used to create scan data requiring measurements at multiple locations, and is particularly useful when scanning large measurement targets such as buildings and construction sites.

1 スキャンデータ作成システム
10 命令作成部(命令作成手段)
11 データ受信部
12 データ処理部
12a 計測位置算出部
12b 移動可能情報算出部
12c 計測位置割当算出部
12d 計測ルート算出部
12e 計算結果評価部
12f 計算結果補正部
12g 待機位置算出部
12h 待機ルート算出部
12i 移動順序算出部
13 自律移動操作命令部
20 移動体(第1の移動体)
21 コンピュータ
22 データ受信部
23 自律移動命令制御部
24 3次元スキャナ操作部
25 対物センサ
26 慣性計測装置
27 走行駆動部
30 3次元スキャナ(計測機器)
31 計測部
32 データ記憶部
40 移動体(第2の移動体)
41 コンピュータ
42 データ受信部
43 自律移動命令制御部
44 対物センサ
45 慣性計測装置
46 走行駆動部
50 基準球
60 建築物(対象物)
61 外壁
62 隔壁
H1~H8 重心位置
H1~H3、H5、H7、H8 待機位置
P1~P12 計測位置
T1~T8 三角形
1. Scan data creation system 10: Command creation unit (command creation means)
11 Data receiving unit 12 Data processing unit 12a Measurement position calculation unit 12b Movable information calculation unit 12c Measurement position assignment calculation unit 12d Measurement route calculation unit 12e Calculation result evaluation unit 12f Calculation result correction unit 12g Standby position calculation unit 12h Standby route calculation unit 12i Movement order calculation unit 13 Autonomous movement operation command unit 20 Mobile body (first mobile body)
21 Computer 22 Data receiving unit 23 Autonomous movement command control unit 24 3D scanner operation unit 25 Object sensor 26 Inertial measurement device 27 Driving drive unit 30 3D scanner (measuring instrument)
31 Measurement unit 32 Data storage unit 40 Mobile body (second mobile body)
41 Computer 42 Data receiving unit 43 Autonomous movement command control unit 44 Object sensor 45 Inertial measuring device 46 Driving drive unit 50 Reference sphere 60 Building (object)
61 Outer wall 62 Partition wall H1~H8 Center of gravity position H1~H3, H5, H7, H8 Standby position P1~P12 Measurement position T1~T8 Triangle

Claims (8)

対象物の3次元デジタルモデルを作成するために基準球を指標として合成される3次元スキャンデータを取得するスキャンデータ作成方法であって、
計測機器により対象物を計測可能な複数の計測位置を算出する計測位置算出ステップと、
前記複数の計測位置に前記計測機器を最小の移動コストで到達させる計測ルートを算出する計測ルート算出ステップと、
基準球が待機可能な複数の待機位置を、前記計測ルート上の隣り合う計測位置での前記計測機器による計測範囲に、同一待機位置に待機する前記基準球が含まれるように、前記計測ルートに基づいて算出する待機位置算出ステップと、
前記複数の待機位置に前記基準球を到達させる待機ルートを前記計測ルートに基づいて算出する待機ルート算出ステップと、
前記計測ルート上の隣り合う計測位置での前記計測機器による計測範囲に、同一待機位置に待機する前記基準球が含まれるように、前記計測機器と前記基準球の移動順序を算出する移動順序算出ステップと、
を行うことを特徴とするスキャンデータ作成方法。
A method for creating scan data, which involves acquiring 3D scan data synthesized using a reference sphere as an indicator in order to create a 3D digital model of an object,
A measurement position calculation step that calculates multiple measurement positions where the object can be measured using a measuring instrument,
A measurement route calculation step that calculates a measurement route that allows the measuring instrument to reach the plurality of measurement locations with the minimum travel cost,
A waiting position calculation step is to calculate multiple waiting positions in which a reference sphere can wait , based on the measurement route, such that the measurement range of the measuring instrument at adjacent measurement positions on the measurement route includes the reference sphere waiting at the same waiting position ,
A waiting route calculation step in which a waiting route is calculated based on the measurement route to reach the reference sphere at the plurality of waiting positions,
A movement sequence calculation step that calculates the movement sequence of the measuring instrument and the reference sphere so that the measurement range of the measuring instrument at adjacent measurement positions on the measurement route includes the reference sphere waiting at the same standby position ,
A method for creating scan data, characterized by performing the following steps.
前記計測ルート算出ステップでは、前記複数の計測位置をそれぞれ最短距離で接続可能な全ての辺を設定し、前記全ての辺から算出した最小全域木によって前記計測ルートを定めることを特徴とする請求項1に記載のスキャンデータ作成方法。 The scan data creation method according to claim 1, characterized in that, in the measurement route calculation step, all edges that can connect the multiple measurement locations by the shortest distance are set, and the measurement route is determined by the minimum spanning tree calculated from all of the edges. 前記計測ルート算出ステップでは、前記計測ルートを最も効率良く辿る移動順序を算出し、移動順序情報を含む計測ルートとして決定することを特徴とする請求項2に記載のスキャンデータ作成方法。 The scan data creation method according to claim 2, characterized in that the measurement route calculation step calculates the most efficient movement sequence for following the measurement route and determines it as a measurement route including movement sequence information. 前記待機位置算出ステップでは、前記計測ルート上の隣り合う連続する3つの計測位置を直線で結ぶことで作成される三角形の重心位置を前記待機位置として算出することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載のスキャンデータ作成方法。 The scan data creation method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the standby position calculation step involves calculating the standby position as the centroid of a triangle formed by connecting three adjacent consecutive measurement positions on the measurement route with straight lines. 前記計測機器と前記基準球のペアを複数用いて前記対象物の計測を行う場合に、前記複数の計測位置を複数のグループに分ける計測位置分類ステップと、
前記計測ルート算出ステップにおいて各グループについて前記計測ルートを算出した後に、各グループに含まれる計測位置を変更して前記計測ルートの算出を行い、最も移動コストが小さくなるグループ分けを算出する計測ルート補正ステップと、
を行うことを特徴とする請求項1から請求項のいずれかに記載のスキャンデータ作成方法。
When measuring the object using multiple pairs of the measuring instrument and the reference sphere, the measurement position classification step involves dividing the multiple measurement positions into multiple groups,
After calculating the measurement route for each group in the measurement route calculation step, the measurement route correction step involves changing the measurement locations included in each group and calculating the measurement route again to calculate the grouping that minimizes travel costs.
A method for creating scan data according to any one of claims 1 to 4 , characterized by performing the following.
前記計測ルート補正ステップでは、移動コストが最も大きいグループと最も小さいグループの移動コストの差が最小になるまで補正を行うことを特徴とする請求項に記載のスキャンデータ作成方法。 The scan data creation method according to claim 5 , characterized in that the measurement route correction step is performed until the difference between the travel costs of the group with the largest travel cost and the group with the smallest travel cost is minimized. 前記計測機器は自律移動可能な第1の移動体に搭載され、
前記基準球は自律移動可能な第2の移動体に搭載され、
前記第1の移動体に、前記計測ルート算出ステップで算出した前記計測ルートを前記移動順序算出ステップで算出した前記移動順序で移動する命令を送り、前記計測ルートに含まれる前記計測位置で前記計測機器による計測を実行させ、
前記第2の移動体に、前記待機ルート算出ステップで算出した前記待機ルートを前記移動順序算出ステップで算出した前記移動順序で移動する命令を送る、
ことを特徴とする請求項1から請求項のいずれかに記載のスキャンデータ作成方法。
The measuring instrument is mounted on a first mobile body capable of autonomous movement.
The aforementioned reference sphere is mounted on a second mobile body capable of autonomous movement.
A command is sent to the first mobile body to move along the measurement route calculated in the measurement route calculation step in the movement order calculation step, and to perform measurements using the measuring instrument at the measurement positions included in the measurement route.
A command is sent to the second mobile body to move along the waiting route calculated in the waiting route calculation step in the movement order calculated in the movement order calculation step.
A method for creating scan data according to any one of claims 1 to 6 .
対象物の3次元デジタルモデルを作成するために基準球を指標として合成される3次元スキャンデータを取得するスキャンデータ作成システムであって、
対象物を計測する計測機器と、
基準球と、
命令作成手段と、
第1の移動体と、
第2の移動体と、
を有し、
前記命令作成手段は、
前記対象物を計測可能な複数の計測位置を算出し、前記複数の計測位置に前記計測機器を最小の移動コストで到達させる計測ルートを算出する第1の算出手段と、
前記基準球が待機可能な複数の待機位置を、前記計測ルート上の隣り合う計測位置での前記計測機器による計測範囲に、同一待機位置に待機する前記基準球が含まれるように、前記計測ルートに基づいて算出し、前記複数の待機位置に前記基準球を到達させる待機ルートを前記計測ルートに基づいて算出する第2の算出手段と、
、前記計測ルート上の隣り合う計測位置での前記計測機器による計測範囲に、同一待機位置に待機する前記基準球が含まれるように、前記計測機器と前記基準球の移動順序を算出する第3の算出手段と、
を含み、
前記第1の移動体は、前記計測機器を搭載して自律移動可能であり、前記命令作成手段からの命令により、前記計測ルートを前記移動順序で移動して前記計測位置で前記計測機器による計測を実行し、
前記第2の移動体は、前記基準球を搭載して自律移動可能であり、前記命令作成手段からの命令により、前記待機ルートを前記移動順序で移動して前記待機位置で待機する、
ことを特徴とするスキャンデータ作成システム。
A scan data creation system that acquires 3D scan data synthesized using a reference sphere as an indicator in order to create a 3D digital model of an object,
Measuring instruments for measuring objects,
Reference ball and,
Instruction creation means,
The first mobile unit,
The second mobile unit,
It has,
The instruction generation means is
A first calculation means calculates a plurality of measurement positions in which the object can be measured, and calculates a measurement route that allows the measuring instrument to reach the plurality of measurement positions with the minimum movement cost,
A second calculation means calculates a plurality of standby positions in which the reference sphere can be stationed , based on the measurement route, such that the measurement range of the measuring instrument at adjacent measurement positions on the measurement route includes the reference sphere stationed at the same standby position , and calculates a standby route to which the reference sphere can reach the plurality of standby positions, based on the measurement route.
a third calculation means for calculating the movement order of the measuring instrument and the reference sphere such that the measurement range of the measuring instrument at adjacent measurement positions on the measurement route includes the reference sphere waiting at the same standby position ,
Includes,
The first mobile body is capable of autonomous movement with the measuring instrument mounted on it, and, upon receiving a command from the command generation means, moves along the measurement route in the specified movement sequence and performs measurement using the measuring instrument at the measurement position.
The second mobile body is capable of autonomous movement with the reference sphere mounted on it, and, upon receiving a command from the command generation means, moves along the waiting route in the specified movement sequence and waits at the waiting position.
A scan data creation system characterized by the following features.
JP2022036731A 2022-03-10 2022-03-10 Scan data creation method and scan data creation system Active JP7834515B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022036731A JP7834515B2 (en) 2022-03-10 2022-03-10 Scan data creation method and scan data creation system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022036731A JP7834515B2 (en) 2022-03-10 2022-03-10 Scan data creation method and scan data creation system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2023131779A JP2023131779A (en) 2023-09-22
JP7834515B2 true JP7834515B2 (en) 2026-03-24

Family

ID=88064710

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022036731A Active JP7834515B2 (en) 2022-03-10 2022-03-10 Scan data creation method and scan data creation system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7834515B2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015087319A (en) 2013-10-31 2015-05-07 三菱重工業株式会社 Three-dimensional shape measuring device, three-dimensional shape measuring method, and program
JP2016057079A (en) 2014-09-05 2016-04-21 三菱電機株式会社 Modeled data calculation method and modeled data calculation device
US20180158200A1 (en) 2016-12-07 2018-06-07 Hexagon Technology Center Gmbh Scanner vis
JP2020190502A (en) 2019-05-23 2020-11-26 有限会社関施工管理事務所 Landform measuring method and marker for measuring landform

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015087319A (en) 2013-10-31 2015-05-07 三菱重工業株式会社 Three-dimensional shape measuring device, three-dimensional shape measuring method, and program
JP2016057079A (en) 2014-09-05 2016-04-21 三菱電機株式会社 Modeled data calculation method and modeled data calculation device
US20180158200A1 (en) 2016-12-07 2018-06-07 Hexagon Technology Center Gmbh Scanner vis
JP2020190502A (en) 2019-05-23 2020-11-26 有限会社関施工管理事務所 Landform measuring method and marker for measuring landform

Also Published As

Publication number Publication date
JP2023131779A (en) 2023-09-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3816758B1 (en) Grid-based movement control
JP4251545B2 (en) Route planning system for mobile robot
US10183398B2 (en) Enhanced system and method for control of robotic devices
Tordesillas et al. Real-time planning with multi-fidelity models for agile flights in unknown environments
JP5241306B2 (en) Autonomous mobile device
US11662726B2 (en) Controlling movement of a device
US20180100740A1 (en) Method and apparatus for planning path
JP5361257B2 (en) Autonomous mobile device
Rodenberg et al. Indoor A* pathfinding through an octree representation of a point cloud
US12045939B2 (en) Multi-agent path planning method and device, and storage medium
KR20220062964A (en) Method of generating optimal path for multiple unmanned aerial vehicles over a polygonal flight area
CN115829892B (en) Fusion method and system of point cloud data and visible light data
JP2023019708A (en) Information processing device, information processing method, autonomous travel robot device, and computer program
JP7606374B2 (en) Scan data creation method and scan data creation system
JP7834515B2 (en) Scan data creation method and scan data creation system
US11220006B2 (en) Digital model rectification
CN120070809B (en) Unmanned aerial vehicle autonomous exploration method and device under dynamic unknown environment
Hague et al. Planning visual inspection tours for a 3D Dubins airplane model in an urban environment
JP7393217B2 (en) Robot system and its position estimation method
JP6285849B2 (en) Behavior control system, method and program thereof
Scholer et al. Configuration space and visibility graph generation from geometric workspaces for uavs
CN115585802A (en) Map creation method, device, electronic device and readable storage medium
CN115826571A (en) Path planning method, device, aircraft and storage medium
Hwang et al. Autonomous exploring system based on ultrasonic sensory information
JP7160742B2 (en) How to measure the three-dimensional shape of an object

Legal Events

Date Code Title Description
RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20231108

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20250203

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20251125

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20251128

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20260114

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20260310

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20260311

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7834515

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150