e-出来形検査
電子納品の次にくる(かもしれない)もの
株式会社コイシ
開発課 井上
第1部 導入
むかしむかし、ギリシャに
二人の天才画家がいました・・・
パラハシアス
と申す
ゼウクシス
じゃよ
ふたりはライバルでした。現在にはゼウクシスの作品しか残っ
ていませんが、ふたりの腕試しの記録が残っています。
3
ある日、二人は腕試しをしました
一方、パラハシアスは、壁に一枚の
ベールを描きました。
そのベールを見て、ゼウクシスは言いました。
「早くそのベールを取って、その下に何を描い
たのか見せてくれたまえ」
ゼウクシスは石畳にぶどうの絵を
描きました。
「見かけ」と「見かけの見かけ」
ゼウクシスは鳥たちをだましました。
ぶどうの実は贋物、ただの見かけでした。
真実そっくりのウソ
パラハシアスは人間をだましました。
壁に描いたベールは、背後に何もないことを隠す、
まるで見かけであるかのように見せかけたベールでした。
真実をつくりだすためのウソ
5
見かけの見かけ?

典型的な用法

服を着ること
着衣という行為は、肉体の表面に「裸(ヌード)」とい
うものを作り出す「見かけの見かけ」である。
 そして「裸」は、肉体の正体が内臓や神経といった
器官の集まりであることを隠す「見かけ」として機能
する。

表……「見かけ」の「見かけ」
裏……「見かけ」の「見かけ」によって生成した見えない真実
6
梗概(表)

電子納品の次に来るIT施策






情報化施工の第一歩
簡単にいうとテープでやっていた検査をトータルステー
ション(座標)とコンピュータ(演算)で行う
計測技術の進化が基準を変える
効率化、高品質化をめざすという設計・施工・管理
にいたる土木建設業全般の統合と改革の第一歩
3次元データの活用
従来の検査基準を置き換えずに実施可能
7
計測技術の進化が基準を変える?

1メートルの定義の変遷





メートル原器(19世紀)
 白金とイリジウムの合金でつくられた1メートルの長
さを定義したもの
クリプトン元素が一定条件下で発する橙色の光の真空中
波長の1650763.73倍に等しい長さ(1960年)
1秒の299,792,458分の1の時間(約3億分の1秒)に光
が真空中を伝わる距離(1983年)
1秒の定義が必要
時間(秒)と空間(m)がここで相互的な関係を結ん
でいる
8
計測技術の進化が基準を変える?





1キログラムだけは現在でも原器を用いている。
今なお普遍的な物理量ではなく人工物に基づ
いて値が定義されているのはキログラムだけ
重さは気圧に影響され、気圧にそもそも重さの
因子が含まれている(循環依存)
10年に一度、各国のキログラム原器はパリ郊
外にある世界にひとつしかない国際キログラム
原器と重さの比較を検定する
19世紀に日本国キログラム原器として複製さ
れたものは、現在の計測技術で0.170mg重い
ことがわかっている
9
e-出来形検査の目的(表)




設計、施工にわたり3次元情報によって一
貫した工事発注、監督検査が可能
複雑な地形、構造物における定められた水
準の品質確保の保証
出来形検査結果の透明性・信頼性向上、検
査技術力の向上、設計変更協議の明確化、
迅速化
信頼性の高い完成図の作成
国土交通省 国土技術政策研究所より
10
e-出来形検査のシナリオ
e-出来形検査
検査方法に理論的な根拠を示すことができる
簡単な検査
施工途中でいつでもどこでも自主検査可能
高品質が保証される
簡単な検査手法が浸透すれば施工に安心が生まれる
検査基準・規制の緩和
施工結果への信頼性が高まる
検査コストの削減
11
e-出来形検査の目的(裏)
現行の検査
検査の基準や根拠がだれにもわからない
検査官も知らない
例:道路土工-のりの検査基準値
合格しさえすればいい
性悪説
のり長L のり面高さH 勾配1:X
If L>=5m
i=2%(盛土),i=4%(切土)
高さ:-iH以上 幅:-iHX以上
If L<5m
-200mm以上
検査基準・規制がさらに無意味に、厳格になる
さらに狡猾なごまかしを育てる
検査コストの増加
12
情報化施工の背景(表)

小泉政権になってから、公共事業費の大幅な削
減が始まった。
4.5
九州の公共事業費の遷移
4
3.5
3
2.5
2
2001
2002
2003
2004
2005
良いものを造り、良い管理を行い、長持ちさせること。それが造ることよりも優先事項となった。
13
情報化施工の背景(裏)

構造改革(欧米に経済を教えてもらっている)




公共事業は景気対策に有効ではない
都市対農村という対立構造が終焉を迎えた
破産する国家という恐怖、バブルがはじけたこと
がトラウマになって、ケチになった
いやケチになったのではない。浪費することだけ
が倹約になるという高度資本主義社会の法則に
したがい、賢い浪費を選択すべきだということに
人々は気づきだした
14
浪費することだけが倹約になる?
ロミオ様
あなたを愛せば愛すほ
ど愛されてしまうのはな
ぜでしょう?
ジュリエットに学べば、賢い消費とは、さらに儲かるための消費である
15
強いられる三つの選択
1.
業種転換 「土から土へ」

2.
土木建設業社の農業や福祉への転換
土木そのものの質的転換

IT化 建設CALS/EC



電子納品(ドキュメント保存)
e-出来形検査(検査・品質管理)
情報化施工
3次元データの標準化
もちろんどちらを選んでも「土木」の否定を意味する
16
第2部 e-出来形検査
現状の出来形管理における問題

効率(コスト縮減)


精度


広帯テープによる出来形計測の信憑性低下
施工性


巻き尺、レベル、写真による出来形管理は、準備作業に
多大な労力と時間を要している。
監督職員の確認、検査待ちによる工程の遅れ
データのごまかし

出来形値の乱数発生的自動生成などソフトウェアによる
データのごまかし
国土交通省 国土技術政策研究所より
18
言いかえると e-出来形検査 とは





巻き尺といった過去の検査方法を、トータルステー
ションによる座標検査に置き換えること
そのためには、
発注者の仕様を満たすかどうかという検査基準、
検査方法を見直す必要があり、
3次元のプロダクトモデルを設計のみならず施工段
階に生かせる標準化を目指す必要があり、
設計から施工、管理へと流れる一貫したデータの
流れを作り出すことである
19
3次元データの要件
 施工における情報の交換・再利用に主眼をおいた3次元データ
 任意位置での“位置出し”が容易となること
・従来の紙・電子データ
・従来の3次元データ
⇒任意位置での座標算出が可能
⇒平面図より測点,位置(X,Y)
⇒縦断図より測点位置での高さ(Z)
⇒測点位置の横断作成,相対位置
から最終的な位置(X,Y,Z)
△
Z
○
Y
 現地状況に応じた修正※が容易となること
X
・従来の3次元データ
・従来の紙・電子データ
⇒大幅なデータの加工・修正,データ量も膨大
⇒ほぼ一からの修正設計・再作図
×
Z
△
Y
X
※現場合わせ(線形シフト等),現況地形(着工前測量)を反映した設計形状の変更
20
等
3次元データの基本概念
形状構造
平面線形要素
点k(Lk,Wk)
曲線始点
座標BC
曲線終点
座標EC
直線
直線
曲線半径R
緩和曲線
変数A
追加距離Lk
設計仕様
緩和曲線
変数A
交点座標IP
・道路線形は起点と終点を持つ.道路線形上の任意点kは,道路線形
上における道路線形座標系に従った起点からの追加距離Lk,中心線
からの幅Wkを持つ.
21
平面線形
(L’,W’,H’)→(X,Y,H)
道路線形座標系
標高H
L’
Y
L’における接線
終点
IP
距離L
IP
IP
IP座標系
幅W
起点
基準となる座標系
工事基準点
平面直角座標系(第n系)
X
・工事基準点は工
事区間の近傍に2
点以上必要
縦断線形
H
縦断線形座標系
Lk(水平距離)
点k(Lk,Hk)
実距離RLk
+i
-i
L(水平距離)
Hk(鉛直高さ)
基準となる座標系
DL
縦断変化点
L
水準座標系(T.P.,O.P.,Y.P.・・・)
平面上における任意の点kは道路線形座標系に従った起点からの追加
距離Lk,中心線からの高さHkを持つ.
道路線形上の点kの座標値(Lk,Hk) 点kにおける高さ:Hk=f(k(Lk)
・実距離RLkは,平面線形と縦断線形を組み合わせた3次元距離である.
RLk=Σ(直線部RLk+曲線部RLk)
直線部RLk=√(Lk^2+(iLk)^2)
曲線部RLk=Lk+⊿L,(ここで⊿Lは曲線部の実補正距離)
横断形状
(オフセット座標系)
道路横断座標系
⊿W
+
W1
⊿W=W1-W2
⊿H=H1-H2
(勾配座標系)
W2
⊿H
L
H2
L=√(⊿W^2+⊿H^2)
-
-
⊿W
H1
-
-
W3 +
H3
ローカルオフセット
座標系
⊿H
+
-
(オフセット座標系)道路線形座標系上の横断方向であり,追加距離が大きくなる方向(路線
方向)に向いて,中心線から右側がプラス,上側がプラス.
(勾配座標系)道路線形座標系上の横断方向であり,追加距離が大きくなる方向(路線方
向)に向いて,勾配が上向きがプラス,下向きがマイナス
(ローカルオフセット座標系)中心線からのオフセット量を持った.オフセット座標系.
従来の規格値を3次元計測で検査可能
道路中心線
設計値に対して幅、高さ
方向±50mmを確保
CL
幅
のり面
設計値に対して幅
-50mm以上を確保
設計値に対して幅-iHX以
上、高さ方向-iHを確保
CL
CL
測定項目
規格値
測定基準
備考
道路中心線
高さ:±50mm
幅:±50mm
変化点毎に1ケ所
以上
3次元計測
幅(W)
幅: -50mm以上
断面変化点毎に1
ケ所以上
3次元計測
法長(L)
i=2%(盛土)
i=4%(切土)
高さ:-iH以上
幅: -iHX以上
-200mm以上
(L<5m)
のり面高さH
勾配1:X
道路土工における実証実験計画
3次元設計データ
(Landxmlver1.0)
事務所で、出来
形データ全体を
評価
<?xml version="1.0" ?>
- <LandXML
xmlns="http://www.landxml.org/schema/Land
XML-1.0"
xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSche
ma-instance"
xsi:schemaLocation="http://www.landxml.org/
schema/LandXML-1.0
http://www.landxml.org/schema/LandXML1.0/LandXML-1.0.xsd" version="1.0"
date="2004-12-20" time="18:58:28"
readOnly="false" language="english">
現地で、各計測
点を評価
出来形計測データ
「XML)
出来形帳票
-評価方法-
<?xml version="1.0" ?>
- <LandXML
xmlns="http://www.landxml.org/schema/LandXML1.0" <Project name="HIMEJI-B-LUMP" />
- <Units>
<Metric linearUnit="meter" areaUnit="squareMeter"
volumeUnit="cubicMeter" temperatureUnit="celsius"
pressureUnit="mmHG" />
</Units>
- <CgPoints>
<CgPoint name="10000" desc="2">-125176.3750
26217.1202 82.3630</CgPoint>
<CgPoint name="10001" desc="3">-125172.6781
26223.2666 89.5290</CgPoint>
<CgPoint name="10002" desc="2">-125176.3892
26217.1250 82.3670</CgPoint>
・e-出来形基準→中心離れ距離と標高で点評価
・現行基準→法長・小段幅の長さ(幅)評価
-情報利用-
・3次元設計データ+出来形計測データ→出来形帳票データ
26
実証実験
一般国道29号、兵庫県姫路市石倉地先
姫路北BP石倉地区改良工事
3次元形状図面
Bランプの出来形計測地点
No.6+10
No.6
No.7
No.5+10
No.7+10
H15年度
施工範囲
・高低差50m以上の長大法面現場
・計測区間は、クロソイド-単曲線-クロソイド区間
27
実験結果




計測準備は、測量基準点数値入力のみで、ほぼゼ
ロに等しい
三次元設計を利用する事で、準備計算なしで断面
誘導が可能であった
どの位置でも、計測と同時に設計値との対比が可
能であった(一部問題有り)
出来形形状(寸法)のみでは評価できない構築位
置の評価が可能であった
国土交通省 国土技術政策研究所より
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KOISHI-3Dでの検査結果表示
検査点を含む横断情報を表示
検査点の合否と設計値との水平・
鉛直方向の離れを表示
29
簡易チェックプログラム
データ入力なし
• 検査済みデータを読み込み、エクセルを使ったチェックプログラムを起動する
• 品質管理・出来形の評価へと連動する
30
課題と展望

3次元データ構造の策定


点による検査から面による検査への拡張


必要最低限のデータ
レーザースキャナなどの新技術活用
面的な検査データからそのまま出来形デー
タを生成する手法の確立

出来形管理への直結
31
第3部 帰結
e-出来形検査が描くもの
平面図
e-出来形検査
縦断図
横断図
施工
検査
設計
基本3次元データ
ロボット施工
+機械制御技術
+通信技術
一般への
情報公開
3次元CG
管理
e-出来形管理
33
三つめの選択

すべての局面には最低でも三つの選択肢がな
ければならない。(法則)
1.
2.
3.
業種転換
土木の質的転換
?
34
ありがとうございました
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e-出来形検査