JP2001201474A

JP2001201474A - 構造物の内部欠陥検出装置

Info

Publication number: JP2001201474A
Application number: JP2000010662A
Authority: JP
Inventors: Koichi Kurita; 耕一栗田; Ryosuke Murai; 亮介村井; Takashi Okai; 隆岡井
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2000-01-19
Filing date: 2000-01-19
Publication date: 2001-07-27

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、定量的な評価ができ、検査に要する
コストを大幅に低減でき、さらに従来と比べて深い欠陥
の検査ができることを課題とする。【解決手段】構造物に光を照射して構造物の内部欠陥を
検出する装置において、赤外線を高架橋２２に照射する
赤外線光源２１と、この赤外線光源２１と電気的に接続
する赤外線照射時間制御装置２５と、前記赤外線照射時
間制御装置２５と電気的に接続され、前記赤外線光源２
１により照射された構造物を撮影する赤外線カメラ２６
と、前記赤外線カメラ２６に電気的に接続され、カメラ
２６で撮影した画像を蓄積する画像蓄積装置２７と、前
記赤外線照射時間制御装置２５、画像蓄積装置２７に夫
々電気的に接続され、前記画像蓄積装置２７で蓄積した
画像を解析する画像解析装置２８とを具備することを特
徴とする構造物の内部欠陥検出装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特にトンネルや高
架橋やマンション等のコンクリート構造物、あるいはモ
ルタル構造物、あるいはセラミック製部品の内部欠陥を
検出するための構造物の内部欠陥検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、トンネル等のコンクリート構造物
の崩壊が社会問題化しており、この対策が急務となって
いる。従来、こうしたコンクリート構造物の劣化の予測
や検査は、主として作業者がハンマー等を使って実施す
る打音検査法に頼っているのが現状である。

【０００３】また、最近では、赤外線カメラを利用した
非接触検査方法が知られている。これは、コンクリート
構造物に光を照射する複数の光源と、光源により照射さ
れた構造物表面を撮影する赤外線カメラ及び可視カメラ
と、前記光源及びカメラを搭載する撮影車とを備え、内
壁表面の温度差により内部の隙間つまり剥離箇所を検査
する方式を採用している。

【０００４】図７及び図８は従来の非接触検査方法を採
用した検査装置の説明図を示し、図７は同検査装置の使
用例を、図８は同検査装置のブロック図を夫々示す。検
査装置は、トンネル１の内壁面に光を照射する光源２
と、この光源２に電気的に接続する電源３と、トンネル
１の内壁面の汚れ等を撮影する可視カメラ４と、赤外線
カメラ５と、これらカメラ４、５に夫々電気的に接続さ
れた画像蓄積装置６、７とを具備している。前記光源２
は光源車両（加熱車）８に搭載され、前記カメラ４、５
は撮影車９に搭載されている。前記光源車両８及び撮影
車９は、動力車１０により駆動するようになっている。
なお、図７中の付番１１は光照射部を示す。

【０００５】また、赤外線カメラを使用した従来技術と
しては、「産業上の利用分野として、構造部材、とくに
金属材料及び複合材料の欠陥や損傷を非破壊検査する方
法」として、特願平１−２９２２５５（発明の名称：
「非破壊検査方法」，発明者：小倉敬二，阪上隆英）が
ある。この発明は、検査対象である構造部材にパルス状
の熱負荷を与えて非定常温度場を測定する方法であり、
パルス状の熱負荷の具体的な与え方としては、検査対象
とする金属材料や複合材料などの構造部材に、直流、交
流などのパルス状電流の通電、或いはパルス状レーザ光
の照射が手段として記載されている。

【０００６】さらに、別の文献１（阪上他：サーモグ
ラフィによる非破壊評価技術シンポジウム講演論文集
Ｖｏｌ．２ｐａｇｅ．２５−３０（１９９８））で
は、マイクロ波加熱やＸｅフラッシュランプによる加熱
により、赤外線サーモグラフィで非破壊検査を行なおう
とする試みがなされている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、打音検
査法では、劣化の定量的な評価が困難であり、検査する
作業者により評価が異なるという問題があった。また、
検査に要する時間や人件費が膨大となり非経済的であ
る。

【０００８】一方、カメラを利用した非接触検査方法で
は、深さが５ｍｍ程度と浅い欠陥しか検出できないとい
う問題があった。

【０００９】また、パルス状電流の通電による方法で
は、検査対象が金属あるいは金属を含む複合材料では有
効であるが、電流がほとんど流れないコンクリート構造
物やセラミックに対しては適用することは困難である。
また、パルス状レーザの照射や文献１で示されているＸ
ｅフラッシュランプによるパルス的な加熱では、コンク
リート構造物の表面近傍（５ｍｍ以下）に対してのみ有
効であり、より深い部分の欠陥を検出することができな
いという問題があった。

【００１０】更に、文献１のマイクロ波加熱法は、水を
含んだ亀裂に対しては有効であるが、亀裂部や剥離等の
欠陥部に水が存在しなければ原理的に適用不可能であ
り、適用対象が限定されているという問題があった。

【００１１】本発明はこうした事情を考慮してなされた
ので、作業者の勘に頼らない定量的な評価ができるとと
もに、検査に要するコストを大幅に低減でき、さらに従
来の非接触検査方法と比べて深い欠陥の検査が可能な構
造物の内部欠陥検出装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本願第１の発明は、構造
物に赤外線を照射して構造物の内部欠陥を検出する装置
において、赤外線を構造物に照射する赤外線光源と、こ
の赤外線光源と電気的に接続する赤外線照射時間制御装
置と、前記赤外線照射時間制御装置と電気的に接続さ
れ、前記赤外線光源により照射された構造物を撮影する
撮影器と、前記撮影器に電気的に接続され、撮影器で撮
影した画像を蓄積する画像蓄積装置と、前記赤外線照射
時間制御装置、画像蓄積装置に夫々電気的に接続され、
前記画像蓄積装置で蓄積した画像を解析する画像解析装
置とを具備することを特徴とする構造物の内部欠陥検出
装置である。

【００１３】本願第２の発明は、構造物に赤外線を照射
して構造物の内部欠陥を検出する装置において、赤外線
を構造物に照射する赤外線光源と、前記赤外線光源によ
り照射された構造物を撮影する撮影器と、前記光源及び
撮影器を搭載する移動車と、前記撮影器で撮影した画像
を蓄積する画像蓄積装置と、前記画像蓄積装置に夫々電
気的に接続され、前記画像蓄積装置で蓄積した画像を解
析する画像解析装置とを具備し、前記移動車を一定速度
で移動しながら検査用光源から光赤外線を照射すること
を特徴とする構造物の内部欠陥検出装置である。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明にいて更に詳しく説
明する。第１、第２の発明において、撮影器としては、
例えば赤外線カメラが挙げられる。赤外線カメラにより
コンクリート等の構造物の剥離を検査できるのは次のよ
うな理由による。即ち、例えば、コンクリート内壁の熱
は、通常ならばトンネル外壁へと徐々に伝わり、加熱さ
れた内壁は一様に冷めて行く。しかし、コンクリート内
に剥離と考えられる隙間がある場合、空気が熱を遮断
し、内壁表面の温度低下に差が生じる。この現象を赤外
線カメラで撮ると、周辺と温度差のある高温部は白く捉
えることができる。これが、作業者の目では見ることの
できない内部の隙間、つまり剥離箇所となる。

【００１５】ここで、構造物に赤外線を照射することに
より、従来法で使用されているＸｅフラッシュランプ等
の光源を使用した場合に比べ、照射する光の波長が長い
ため、構造物の表面を効率良く加熱することができる。

【００１６】第１、第２の発明において、撮影器として
赤外線カメラを用いた場合、赤外線カメラにより時間分
解して構造物を撮影することが好ましい。ここで、「時
間分解」とは、例えば複数の赤外線カメラを用いた場合
においては、一定時間間隔をおいて各赤外線カメラで検
査対象を撮影することであり、１台の赤外線カメラを用
いた場合においては、光源から光を照射後一定時間経過
後に赤外線カメラで検査対象を撮影する場合を示す。い
ずれの場合も、赤外線照射から撮影までの時間と検査対
象の深さに相関関係があるため、この赤外線照射から撮
影までの時間を任意に変化させることにより、所望の深
さの欠陥の情報を得ることができる。

【００１７】第１の発明において、前記赤外線光源、赤
外線照射時間制御装置及び撮影器は地上に設置して使用
してもよいし、これら部材を搭載する移動用車両を備え
ていてもよい。

【００１８】また、第１の発明と第２の発明において共
通する事項として、光照射構造物の深い部分に存在する
内部欠陥を効率良く検出するためには、以下の条件を満
足する必要がある。１（ｋＪ）≦Ｓ・Ｋ・Ｔ但し、Ｓ（ｍ^２）は赤外線照射の面積を、Ｋ（Ｗ／
ｍ^２）は構造物表面での赤外線照射強度を、Ｔ（ｓ）は
構造物が赤外線により照射される時間を示す。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００２０】（実施例１）図１及び図２を参照する。こ
こで、図１は本実施例１に係る構造物の内部欠陥検出装
置の具体的な使用例を示し、図２は同検査装置のブロッ
ク図を夫々示す。なお、実施例１は高架橋の壁面の欠陥
を検査する例を示す。

【００２１】図中の符番２１は、高強度の光を高架橋２
２の壁面２２ａにレンズ系２３を介してパルス的に照射
する赤外線光源を示す。この赤外線光源２１には、光源
の電源２４が電気的に接続されている。また、前記赤外
線光源２１には、赤外線照射時間制御装置２５、赤外線
カメラ２６、画像蓄積装置２７、画像解析装置２８が順
次電気的に接続されている。前記画像解析装置２８と赤
外線照射時間制御装置２５とは電気的に接続されてい
る。前記赤外線光源２１及び赤外線カメラ２６は搬送用
自動車（移動用車両）２９に搭載されて移動する。

【００２２】こうした構成の内部欠陥検出装置におい
て、地上から高強度の赤外線を赤外線光源２１から高架
橋２２の壁面２２ａに赤外線照射時間制御装置２５で設
定した時間だけ照射し、一定時間経過後の画像を赤外線
カメラ２６で検出する。ここで、赤外線照射後の赤外線
画像を取り込む時間が長いと、検査しようとするコンク
リートの深さも深くなり、対応関係がある。そこで、こ
の原理を用いて深さ方向の欠陥状況を検査する。

【００２３】実施例１によれば、高強度の光を赤外線光
源２１から高架橋２２の壁面２２ａに赤外線照射時間制
御装置２５で設定した時間だけ照射し、一定時間経過後
の画像を赤外線カメラ２６で検出する構成とすることに
より、以下に述べる効果を有する。（１）従来の打音検査法と比べ、非接触で高速な検査が
可能であり、人の勘に頼らない定量的な評価ができる。（２）従来の打音検査法と比べ、検査に要するコストを
大幅に低減できる。

【００２４】（３）従来の非接触検査方法の場合、５ｍ
ｍ程度しか検出できなかったが、本実施例１の場合、最
大６０ｍｍの深さまで検査が可能となった。（４）従来の非接触検査方法と比べ、パルス照射から赤
外線画像検出までの時間を変化させることにより、従来
技術では困難だった深さ方向に分解能を具備した検査が
可能となった。

【００２５】（実施例２）図３及び図４を参照する。こ
こで、図３は本実施例２に係る構造物の内部欠陥検出装
置の具体的な使用例を示し、図４は同検査装置のブロッ
ク図を夫々示す。但し、図１及び図２と同部材は同付番
を付して説明を省略する。なお、実施例２は、トンネル
のコンクリート壁を検査する例を示す。

【００２６】図中の付番３１は、トンネル３２の壁面３
２ａに赤外線を照射する赤外線光源を示す。この赤外線
光源３１には、光源の電源３３が電気的に接続されてい
る。前記赤外線光源３１は、動力を兼ねた赤外線光源用
車両３４に搭載されている。前記赤外線光源３１からの
光は、トンネル３２の湾曲した壁面３２ａに沿って一定
の幅をもって照射される。

【００２７】図中の付番２６ａ，２６ｂ，２６ｃは、別
々な検査用車両３５に搭載されている赤外線カメラを示
す。これらの赤外線カメラ２６ａ〜２６ｃは、トンネル
３２の壁面３２ａを一定時間間隔で撮影するようになっ
ている。前記赤外線カメラ２６ａ〜２６ｃには、夫々画
像蓄積装置２７ａ，２７ｂ，２７ｃに電気的に接続され
ている。また、これらの画像蓄積装置２７ａ〜２７ｃに
は、トンネルの位置を検出するトンネル位置検出器３６
が電気的に接続されている。また、前記画像蓄積装置２
７ａ〜２７ｃには、画像解析装置２８が接続されてい
る。なお、図３において、付番３７はライン状光照射部
を、付番３８は撮像エリアを示す。

【００２８】こうした構成の実施例２では、赤外線光源
３１や赤外線カメラ２６ａ〜２６ｃを搭載した車両を一
定速度で移動しながら、トンネル３２の壁面３２ａの欠
陥検査を実施する。これにより、トンネル内部の設定し
た時間だけ均一に赤外線照射したことと同等の効果を得
ることができる。そして、赤外線照射後の一定時間に赤
外線カメラ２６ａ〜２６ｃで画像取り込みを実行するこ
とにより、深さ方向の欠陥の情報を得ることができる。
実施例２によれば、実施例１と同様な効果が得られる。

【００２９】（実施例３）図６を参照する。但し、図２
と同部材は同付番を付して説明を省略する。本実施例３
は、実施例１、２に述べたようなコンクリート構造物で
はなく、セラミック製部品４１を検査対象としたもので
ある。本実施例３においても、赤外線を赤外線光源２１
からセラミック製製品４１に赤外線照射時間制御装置２
５で設定した時間だけ照射し、一定時間経過後の画像を
赤外線カメラ２６で検出する構成とすることにより、実
施例１と同様な効果が得られる。

【００３０】なお、上記実施例では、赤外線カメラを車
両に搭載した場合について述べたが、この他、壁面の汚
れ等を検査するために可視カメラも搭載させてもよい。

【００３１】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、検
査対象に赤外線を照射して赤外線画像を検出することに
より、作業者の勘に頼らない定量的な評価ができるとと
もに、検査に要するコストを大幅に低減でき、さらに従
来の非接触検査方法では深さ５ｍｍ程度が限度であった
が、本発明により深さ６０ｍｍ程度までの深い欠陥の検
査ができる、トンネルや高架橋やマンション等のコンク
リート構造物，モルタル構造物，セラミック製部品等の
検査に適した構造物の内部欠陥検出装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１に係る構造物の内部欠陥検出
装置の具体的な使用例を示す説明図。

【図２】図１の内部欠陥検出装置のブロック図。

【図３】本発明の実施例２に係る構造物の内部欠陥検出
装置の具体的な使用例を示す説明図。

【図４】図３の内部欠陥検出装置のブロック図。

【図５】本発明の実施例３に係る構造物の内部欠陥検出
装置のブロック図。

【図６】従来の構造物の内部欠陥検出装置の具体的な使
用例を示す説明図。

【図７】図６の内部欠陥検出装置のブロック図。

【符号の説明】

２１、３１…赤外線光源、２２…高架橋、２３…レンズ系、２４、３３…光源の電源、２５…赤外線照射時間制御装置、２６，２６ａ，２６ｂ，２６ｃ…赤外線カメラ、２７，２７ａ，２７ｂ，２７ｃ…画像蓄積装置、２８…画像解析装置、３４…赤外線光源用車両、３６…トンネル位置検出器、３７…ライン状光照射部。

フロントページの続き (72)発明者岡井隆広島県広島市西区観音新町四丁目６番22号三菱重工業株式会社広島研究所内Ｆターム(参考） 2G040 AA06 AA07 BA16 BA25 CA03 DA06 EA06 HA02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】構造物に赤外線を照射して構造物の内部
欠陥を検出する装置において、赤外線を構造物に照射する赤外線光源と、この赤外線光
源と電気的に接続する赤外線照射時間制御装置と、前記
赤外線照射時間制御装置と電気的に接続され、前記赤外
線光源により照射された構造物を撮影する撮影器と、前
記撮影器に電気的に接続され、撮影器で撮影した画像を
蓄積する画像蓄積装置と、前記赤外線走者時間制御装
置、画像蓄積装置に夫々電気的に接続され、前記画像蓄
積装置で蓄積した画像を解析する画像解析装置とを具備
することを特徴とする構造物の内部欠陥検出装置。
【請求項２】少なくとも前記赤外線光源及び撮影器を
搭載する移動用車両を具備することを特徴とする請求項
１記載の構造物の内部欠陥検出装置。
【請求項３】構造物に赤外線を照射して構造物の内部
欠陥を検出する装置において、赤外線を構造物に照射する赤外線光源と、前記赤外線光
源により照射された構造物を撮影する撮影器と、前記光
源及び撮影器を搭載する移動車と、前記撮影器で撮影し
た画像を蓄積する画像蓄積装置と、前記画像蓄積装置に
夫々電気的に接続され、前記画像蓄積装置で蓄積した画
像を解析する画像解析装置とを具備し、前記移動車を一定速度で移動しながら検査用光源から光
赤外線を照射することを特徴とする構造物の内部欠陥検
出装置。
【請求項４】前記撮影器は赤外線カメラであることを
特徴とする請求項１記載の構造物の内部欠陥検出装置。
【請求項５】赤外線照射の面積をＳ（ｍ^２）、構造物
表面での赤外線照射強度をＫ（Ｗ／ｍ^２）、構造物が赤
外線により照射される時間をＴ（ｓ）とした場合、１
（ｋＪ）≦Ｓ・Ｋ・Ｔとなることを特徴とする請求項３
記載の構造物の内部欠陥検出装置。
【請求項６】赤外線照射後に前記赤外線カメラにより
構造物を撮影するまでの時間を変化させることにより、
構造物の深さ方向の欠陥状況を把握することを特徴とす
る請求項４記載の構造物の内部欠陥検出装置。