ドローンやスマホのカメラ画像から鉄筋径・間隔を自動測定し、帳票に! 配筋検査の4割省力化を実現(IHIインフラ建設コンソーシアム)
2022年5月30日

IHIインフラ建設を中心としたコンソーシアムは、これまで数人がかりで行っていた現場の配筋検査を4割省力化できるデジタル配筋検査システムを開発した。現場に独自開発のプレートを置いてデジタルカメラやスマートフォン、ドローン(無人機)などで撮影すると、画像解析ソフトが鉄筋径や間隔、本数などを自動的に割り出し、帳票化までを行うものだ。秋田県にかほ市の橋梁現場での活用状況を取材した。

秋田県にかほ市内で施工中の国道7号大砂川橋の現場(左)。橋桁上では床版の配筋が行われ、翌日のコンクリート打設に備えている(右)

秋田県にかほ市内で施工中の国道7号大砂川橋の現場(左)。橋桁上では床版の配筋が行われ、翌日のコンクリート打設に備えている(右)

  写真から配筋検査帳票を自動作成

秋田県にかほ市内で、IHIインフラ建設が施工中の国道7号大砂川橋の現場では、ちょっと変わった配筋検査を行っている。

「鉄筋の写真をデジタルカメラなどで撮るだけで、鉄筋径や鉄筋間隔、本数などを認識して、検査帳票までを自動的に作ってくれるデジタル配筋検査システムを当社中心のコンソーシアムで開発しました。この現場では、その実証実験を行っています」と、IHIインフラ建設の開発部部長、若林良幸氏は説明する。

配筋検査は鉄筋の上からカメラで写真を撮るだけ(上)。すると、画像解析によって配筋検査帳票が自動的に作成される(下)

配筋検査は鉄筋の上からカメラで写真を撮るだけ(上)。すると、画像解析によって配筋検査帳票が自動的に作成される(下)

鉄筋コンクリート構造物の施工管理で、最も重要なのが配筋検査だ。コンクリート打設前の限られた時間に、設計図面通りの鉄筋径や間隔(ピッチ)、本数で配筋されているのかを写真とともに数値で記録する必要がある。

しかし、その手間ひまは膨大だ。検査には写真上から寸法が確認できるように検測ロッドを縦横に配置し、鉄筋には径ごとに色マーカーを取り付ける。また、鉄筋径の証明にはノギスの目盛りを接写するなど、現場だけでも2~3人の作業者が必要だ。

また、夕方に現場事務所に戻ってからも、野帳に手書きした数値をパソコンで検査帳票に入力し、写真を整理する作業が待っている。

これまでの鉄筋検査。2~3人がかりの手間ひまがかかる作業が必要だった

これまでの鉄筋検査。2~3人がかりの手間ひまがかかる作業が必要だった

「デジタル配筋検査システムを使えば、1人で配筋検査が行えます。検査箇所の撮影から計測、帳票作成、後片付けまでを含めて、従来の配筋検査に比べて40%以上の人工を削減できます」と橋梁工事1部PC工事グループ課長の岩瀬真淑氏は説明する。

  独自開発の「校正マーカー」が省力化のカギ

鉄筋を撮影した写真から、寸法をはじき出すために、従来の検測ロッドに代わり、40cm角の校正プレート(4点プレート」と呼ばれる金属板を使う。

このプレートを配筋された鉄筋の上に置いて、写真を撮ると「SingleView鉄筋」という画像解析システムが鉄筋径や間隔などの寸法を正確にはじき出し、数値データ化してくれるのだ。

鉄筋の上に4点プレートを置いて、写真を撮るだけで配筋検査が行える

鉄筋の上に4点プレートを置いて、写真を撮るだけで配筋検査が行える

画像解析システム「SingleView鉄筋」の画面。4点プレートを写し込むと、AIが鉄筋を認識し、鉄筋径や間隔などを数値化する

画像解析システム「SingleView鉄筋」の画面。4点プレートを写し込むと、AIが鉄筋を認識し、鉄筋径や間隔などを数値化する

配筋のデジタル写真を画像解析システムで処理すると鉄筋径やピッチ、かぶりなどの数値が自動的に算出される

配筋のデジタル写真を画像解析システムで処理すると鉄筋径やピッチ、かぶりなどの数値が自動的に算出される

また、鉄筋表面とコンクリート表面の間隔である「かぶり」は、かぶり計測治具の撮影によって計測する。

かぶり計測治具(左)と撮影画像(右)

かぶり計測治具(左)と撮影画像(右)

検査帳票には、規格値と計測値が併記され、合否の判定結果が記載される。規格値は、橋梁の設計図面またはBIM/CIMモデルから、計測値は画像解析システムから、それぞれ数値データを読み込んで作成する仕組みだ。作成された帳票は、画像に加えてExcel形式にも出力されるので、後の編集も簡単に行える。

設計図面から規格値、画像処理システムから計測値をそれぞれ読み込み、配筋検査帳票を自動作成するシステム

設計図面から規格値、画像処理システムから計測値をそれぞれ読み込み、配筋検査帳票を自動作成するシステム

  ドローンからスマホまで幅広い撮影方法

この配筋検査システムは、3年前から開発が始まっている。2019年度のPC箱桁橋の現場で、一眼レフカメラの手持ち撮影のほか、移動作業車に固定した撮影、スマートフォン、コンパクトカメラ、ドローン(無人機)など、様々な撮影方法を試してきた。

配筋面から2m離れて撮影すると、1回で2.5m×3.5m程度の範囲を撮影できる。橋脚のように足場が狭い場所では広角レンズにより撮影範囲をかせぐことも可能だ。

試行した橋梁の配筋イメージ(左)と、一眼レフカメラによる写真撮影(右)

試行した橋梁の配筋イメージ(左)と、一眼レフカメラによる写真撮影(右)

「いろいろな現場で、異なる撮影方式を使って、細径から太径の鉄筋まで多くの撮影実績を積み重ねてきました。従来の手計測とデジタル計測の誤差を比較し、解析精度をヒストグラム化し、正規分布で分析した結果、2σでも5mm以内の誤差に収まっているため、配筋検査には十分に使用できます」と、オフィスケイワン代表取締役の保田敬一氏は説明する。

スマートフォンから一眼レフカメラの手持ち、移動作業車、ドローンまで、様々な撮影方式を試してきた

スマートフォンから一眼レフカメラの手持ち、移動作業車、ドローンまで、様々な撮影方式を試してきた

多くの撮影実績で誤差を分析したグラフ。2σでも5mm以内の誤差で収まっている

多くの撮影実績で誤差を分析したグラフ。2σでも5mm以内の誤差で収まっている

  現場状況への優れた対応力

このシステムは、現場経験豊富な技術者が集まって開発されたため、現場への対応力に優れていることも強みだ。

橋梁現場は天気が変わることも多い。取材に訪れた日も、時々、雨が降りデータ解析を行うタブレットもぬれることがあったが、防水タイプなので作業は問題なく続行できた。

タブレットは防水タイプなので、雨天でも問題なく配筋検査を続行できる

タブレットは防水タイプなので、雨天でも問題なく配筋検査を続行できる

橋梁の上部工は必ずしも直角で囲まれた長方形ではなく、道路の平面形状に合わせて途中で幅が変わるものもある。

「長方形でない桁は、左右で鉄筋の間隔が異なることもあります。このシステムは、こうしたイレギュラーな状況も想定し、柔軟なデータの入出力に対応できるように開発されていますので、現場でも戸惑うことがありません」と、大砂川橋の現場で監理技術者を務める石田康久氏は語る。

こうした柔軟な現場への対応力を備えた配筋検査システムだが、タブレットやカメラ、撮影時に使う小さな備品などは、アタッシュケース1つに収まるようになっており、現場への持ち運びも簡単だ。

デジタル配筋検査システムに使われるデジタルカメラやタブレットPC、4点プレートなどの機器一式

デジタル配筋検査システムに使われるデジタルカメラやタブレットPC、4点プレートなどの機器一式

  配筋検査の遠隔臨場化も可能に

IHIインフラ建設コンソーシアムは、4年間の開発期間の中で、工事現場の生産性向上や省人化、施工管理の高度化に関する様々な開発を行ってきた。

開発当初の2018年度から、鉄筋やPCケーブルなどの配筋のBIM/CIMモデル化や画像解析、トータルステーションやドローンによる計測、MR(複合現実)デバイス「HoloLens」による配筋作業、そして発注者の立会検査をリモートで行えるようにする「遠隔臨場」化などだ。

●コンソーシアムメンバーの役割
IHIインフラ建設…全体統括
アイティーティー…画像解析システムの開発
オフィスケイワン…橋梁BIM/CIMシステムの開発
インフォマティクス…MR遠隔臨場システムの開発
千代田測器…トータルステーション計測器、ドローンによる撮影

今回、開発したデジタル配筋検査システムは、2021年度に国土交通省発注の6件の工事で試行された。

うち3件の現場で試行した国土交通省 秋田河川国道事務所 本荘地区監督員室 の建設監督官、長岐貞行氏は「初めてこのシステムを体験しましたが、遠隔臨場でも画像解析の画面を通して鉄筋各部の寸法がわかるので、生産性向上につながることを実感しました」と感想を語った。

現在の配筋検査システムはパソコンで動作するソフトウェアを用いて画像解析しているが、「画像解析から帳票作成までの一連の作業をクラウドサーバーによる一括処理を行うシステムも開発中です」と若林氏は語る。

建設業では、労働基準法の改正による残業上限規制が、いよいよ2024年度に施行されるほか、週休2日制などの働き方改革が強く求められるようになる。建設現場でデジタル配筋検査システムが普及すると、多くのマンパワーが削減され、働き方改革の実現に寄与しそうだ。

デジタル配筋検査システムの開発に携わったコンソーシアムの技術者たち

デジタル配筋検査システムの開発に携わったコンソーシアムの技術者たち

 【問い合わせ】
株式会社IHIインフラ建設
〒135-0016 東京都江東区東陽7-1-1 イーストネットビル
TEL 03-3699-2808、FAX 03-3699-2798
WEBサイト https://www.ihi.co.jp/iik/

オフィスケイワン株式会社
〒550-0013 大阪府大阪市西区新町1-10-2 大阪産業ビル
TEL 06-6567-8951、FAX 06-6567-8861
WEBサイト https://www.office-k1.co.jp/

株式会社アイティーティー
〒651-0085 神戸市中央区八幡通3-1-19 日精ビル4階
TEL 078-271-6055、FAX 078-271-6056
WEBサイト http://www.ittc.co.jp/

千代田測器株式会社
〒110-0015 東京都台東区東上野1-1-11 HEHビル
TEL 03-3833-2016、FAX 03-3835-9273
WEBサイト https://chiyodasokki.com/

株式会社インフォマティクス
〒212-0014 神奈川県川崎市幸区大宮町1310 ミューザ川崎セントラルタワー 27F
TEL 044-520-0847、FAX 044-520-0845
WEBサイト http://www.informatix.co.jp/

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