JP2002022419A - クラック幅測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 構造物に生じたクラックの幅を自動的に測定
するクラック幅測定装置において、クラック幅の測定精
度を向上させる。 【解決手段】 クラック幅測定装置１に、クラック３を
挟んで両側方からクラック部を照らす少なくとも一対の
光源８Ｌ、８Ｒと、光源８Ｌ、８Ｒで照らされたクラッ
ク部の像を取り込むイメージセンサ７と、取り込んだイ
メージデータに基づいてクラック幅を演算する測定制御
部９とを設けるにあたり、該測定制御部９に、一方の光
源８Ｌで照らされたクラック部のイメージデータと、他
方の光源８Ｒで照らされたクラック部のイメージデータ
とをそれぞれ入力し、両イメージデータに基づいてクラ
ック幅を演算する手段を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トンネル内のコン
クリート壁等の構造物に生じたクラックの幅を自動的に
測定するクラック幅測定装置の技術分野に属するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】一般に、コンクリート表面から内部にか
けて発生するクラックは、コンクリート自体の強度低下
と密接に関係しており、クラックの発生状況を調査する
ことは、コンクリート構造物の維持管理において非常に
重要である。そして、クラックの発生状況を調査する場
合には、先ず、コンクリート表面に発生したクラック幅
を測定し、これを評価する必要がある。

【０００３】そこで、従来においては、コンクリート表
面に生じたクラックの幅を測定する場合、図１３に示す
如く、透明樹脂板に、幅寸法が相違する複数の直線と、
各直線の幅を示す数値とを付したクラックスケールＳを
用い、該クラックスケールＳをコンクリート表面に押し
当ててクラック幅を測定していた。しかるに、この測定
方法は、実際のクラック幅と複数の直線幅とを比較する
と共に、最も近いと思われる直線を選択し、その直線に
付された数値を読み取るという目視測定であるため、ど
うしても作業者の曖昧な判断が介在し、その結果、大き
な測定誤差が生じる可能性がある許りでなく、測定する
作業者によって測定結果にバラツキが生じる不都合があ
った。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】また、特開昭５８−５
８４０３号公報や特開平１−３２１３４３号公報に示さ
れる様に、イメージセンサ等を用いてクラック部の像を
取り込むと共に、取り込んだイメージデータに基づいて
クラック幅を自動的に測定するものが既に提案されてい
るが、前者では、単一の光源でクラック部を一側方から
照らすため、取り込んだイメージデータは、コンクリー
ト表面に存在する凹凸の影を多数含むと共に、クラック
内の影と凹凸の影との誤認を招く可能性があり、しか
も、光源の光がクラック内にも入射されるため、クラッ
ク内の影に基づいてクラック幅を測定すると、測定値が
実際のクラック幅よりも小さくなる不都合がある。

【０００５】一方、後者では、クラック部を両側方から
照らすため、コンクリート表面に存在する凹凸の影響を
可及的に排除し得るが、このものでは、光源の光が両側
方からクラック内に入射されるため、クラック内の影に
基づいてクラック幅を測定すると、前者よりも測定値が
小さくなって測定誤差が拡大する不都合がある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の如き実
情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作
されたものであって、構造物に生じたクラックの幅を自
動的に測定するクラック幅測定装置であって、該クラッ
ク幅測定装置に、クラックを挟んで両側方からクラック
部を照らす少なくとも一対の光源と、光源で照らされた
クラック部の像を取り込むイメージセンサと、取り込ん
だイメージデータに基づいてクラック幅を演算する測定
制御部とを設けると共に、該測定制御部に、一方の光源
で照らされたクラック部のイメージデータと、他方の光
源で照らされたクラック部のイメージデータとをそれぞ
れ入力し、両イメージデータに基づいてクラック幅を演
算するクラック幅演算手段を設けたことを特徴とするも
のである。つまり、一方のイメージデータに基づいてク
ラックの一方の端縁位置を特定する一方、他方のイメー
ジデータに基づいてクラックの他方の端縁位置を特定す
ることができるため、特定した両端縁位置に基づいてク
ラック幅を正確に演算することができ、その結果、光源
の光がクラック内に入射しても正確な幅測定を行うこと
ができる許りでなく、入射角を大きくすることで表面の
凹凸によって生じる影の影響を排除することが可能にな
る。しかも、両イメージデータを所定の条件で合成すれ
ば、クラック部を両側方から同時に照らした場合と同等
のイメージデータを得ることができるため、凹凸の影を
排除した状態でクラック位置を容易に特定することがで
きる。また、クラック幅演算手段は、一方のイメージデ
ータに基づいてクラックの一方の端縁位置を特定する一
方、他方のイメージデータに基づいてクラックの他方の
端縁位置を特定し、該特定した両端縁位置に基づいてク
ラック幅を演算することを特徴とするものである。つま
り、光源の光がクラック内に入射しても正確な幅測定を
行うことができる許りでなく、入射角を大きくすること
で表面の凹凸によって生じる影の影響を排除することが
可能になる。また、クラック幅演算手段は、両イメージ
データに共通する暗部を特定すべく両イメージデータを
合成し、該合成データと一方のイメージデータとを比較
してクラックの一方の端縁位置を特定する一方、合成デ
ータと他方のイメージデータとを比較してクラックの他
方の端縁位置を特定し、該特定した両端縁位置に基づい
てクラック幅を演算することを特徴とするものである。
つまり、クラック部を両側方から同時に照らした場合と
同等のイメージデータを得ることができるため、凹凸の
影を排除した状態でクラック位置を容易に特定すること
ができ、しかも、合成データと各イメージデータとを比
較してクラックの端縁位置を特定するため、端縁位置の
誤認を防止して測定精度の向上を図ることができる。ま
た、イメージセンサは、一次元イメージセンサであるこ
とを特徴とするものである。つまり、一次元イメージセ
ンサは、広く普及しているセンサデバイスであるため、
コストダウンを図ることができる許りでなく、二次元イ
メージデータを処理する場合に比して画像処理の負担を
軽減することができる。また、クラック部の対向位置に
ミラーを傾斜配置すると共に、該ミラーの反射位置にイ
メージセンサを配置し、さらに、ミラーとイメージセン
サとの間に、クラック部の反射像をイメージセンサ上に
結像するレンズを配置したことを特徴とするものであ
る。つまり、クラック部の対向位置にレンズおよびイメ
ージセンサを直線的に配置する場合に比して装置の高さ
寸法を小さくすることができる。また、クラック部の対
向位置に、クラック部の像をイメージセンサに向けて反
射するハーフミラーを傾斜配置すると共に、該ハーフミ
ラーを透過してクラック部を目視可能な覗き窓を設け、
さらに、覗き窓には、装置本体をクラックに対して位置
合せするための照準を設けたことを特徴とするものであ
る。つまり、装置本体をクラックに対して正確に位置合
せすることができるため、クラック位置の誤認に基づく
測定ミスを防止することができ、しかも、可動部を設け
ることなくクラック部を目視可能にしたため、構造を簡
略化してコストダウンを図ることができる。また、両側
方の光源を同時に点灯させる位置合せ用点灯スイッチを
設けたことを特徴とするものである。つまり、クラック
に対する装置本体の位置合せを、両側方の光源を同時に
点灯させた状態で行うことができるため、位置合せの精
度をさらに向上させることができる。また、演算したク
ラック幅データを表示する表示部を設けたことを特徴と
するものである。つまり、クラック幅データをその場で
確認できる許りでなく、データ表示に基づいて測定の終
了を認識することができる。また、演算したクラック幅
データを他の装置に向けて送信する送信部を設けたこと
を特徴とするものである。つまり、測定したクラック幅
データを、クラック調査支援ソフトを備えた携帯パソコ
ン等に入力する場合に、データ入力作業を自動化するこ
とができるため、クラック調査の効率を高めることがで
きる許りでなく、手動入力の如く入力ミスが生じる不都
合がない。

【０００７】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態の一つ
を図面に基づいて説明する。図面において、１はトンネ
ル内のコンクリート壁２等に生じたクラック３の幅を自
動的に測定するクラック幅測定装置であって、該クラッ
ク幅測定装置１の外殻を形成するケース４は、コンクリ
ート壁２の表面に接当される平坦な底面を有するが、該
底面の周囲には、クラック幅測定装置１のガタツキを防
止する弾性緩衝材１ａが貼着されている。

【０００８】４ａ、４ｂは前記ケース４の底面および前
面に対向状に形成される一対の窓であって、該窓４ａ、
４ｂのうち、ケース底面のものは、ケース４内にコンク
リート表面（クラック部）の像を取り込むための取込み
窓４ａとして形成される一方、ケース前面のものは、取
込み窓４ａを介してクラック位置を目視確認するための
覗き窓４ｂとして形成されている。そして、覗き窓４ｂ
には、十字状の照準４ｃが設けられているため、取込み
窓４ａを介して目視したクラック３に照準４ｃの縦線を
合わせることにより、クラック幅測定装置１をクラック
３に対して正確に位置合せすることができるようになっ
ている。

【０００９】５は前記窓４ａ、４ｂ間に傾斜姿勢で配置
されるハーフミラーであって、該ハーフミラー５は、覗
き窓４ｂからのクラック目視を許容しつつ、取込み窓４
ａから取り込んだコンクリート表面の像を下方に反射す
るが、その反射像は、レンズ６を介してイメージセンサ
７上に結像されるようになっている。

【００１０】前記イメージセンサ７は、多数の受光素子
を所定ピッチで直線的に配列して形成される一次元ＣＣ
Ｄイメージセンサであって、該一次元ＣＣＤイメージセ
ンサは、受光素子毎に受光量に応じた光電変換を行うと
共に、各受光素子の変換信号を一連状の信号として出力
するように構成されている。

【００１１】８Ｌ、８Ｒは発光ダイオード等を用いて構
成される左右一対の光源であって、該光源８Ｌ、８Ｒ
は、前記取込み窓４ａの左右両側方で、且つケース４の
底面部から離間する位置に設けられると共に、照射方向
が取込み窓４ａを向くよう所定の傾斜角をもって配置さ
れている。そして、光源８Ｌ、８Ｒは、後述する測定制
御部９によって点灯制御されるが、測定制御部９におい
ては、両光源８Ｌ、８Ｒを消灯する消灯状態と、左側の
光源８Ｌのみを点灯させる左点灯状態と、右側の光源８
Ｒのみを点灯させる右点灯状態と、両光源８Ｌ、８Ｒを
点灯させる左右点灯状態とに切換えることができるよう
になっている。つまり、左点灯状態では、光源８Ｌの光
がクラック３の右側内壁面１０Ｒに入射されるものの、
左側内壁面１０Ｌには入射されないため、クラック３の
左側端縁１１Ｌを明暗の境界とするクラック３の影を作
り出す一方、右点灯状態では、光源８Ｒの光がクラック
３の左側内壁面１０Ｌに入射されるものの、右側内壁面
１０Ｒには入射されないため、クラック３の右側端縁１
１Ｒを明暗の境界とするクラック３の影を作り出すこと
ができ、また、左右点灯状態では、コンクリート表面に
存在する凹部１２や凸部１３の影を左右の光源８Ｌ、８
Ｒが互いに相殺するため、クラック３の影を強調するこ
とができるようになっている。

【００１２】１４、１５は前記覗き窓４ｂの左右両側部
に設けられる一対のスイッチであって、該スイッチ１
４、１５のうち、一方のものは、クラック幅測定の開始
操作を行うスタートスイッチ１４（位置合せ用点灯スイ
ッチ）として設けられており、また、他方のものは、左
右の光源８Ｌ、８Ｒを同時点灯操作するライトスイッチ
１５として設けられている。

【００１３】また、１６は前記ケース４の前面下部に設
けられる表示部であって、該表示部１６は、後述するク
ラック幅測定結果を表示すべく、液晶表示デバイス（Ｌ
ＣＤ）や７セグメントＬＥＤを用いて構成されている。
尚、図中、１７はイメージセンサ７および測定制御部９
が組み付けられる基板、１８は本装置の電源である電
池、１９は電池交換口を開閉する着脱カバーである。

【００１４】前記測定制御部９は、マイクロコンピュー
タ（ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を含む）を用いて構成さ
れており、その入力側には、前述したイメージセンサ
７、スタートスイッチ１４およびライトスイッチ１５が
所定の入力インタフェース回路を介して接続される一
方、出力側には、光源８Ｌ、８Ｒおよび表示部１６が所
定の出力インタフェース回路を介して接続されている。
そして、測定制御部９のロムには、スタートスイッチ１
４の操作に応じてクラック３の幅を自動的に測定する
「測定制御」のプログラムが予め書き込まれており、以
下、「測定制御」の制御手順をフローチャートに基づい
て説明する。但し、イメージセンサ７の出力信号は、所
定の閾値を用いて２値化することにより、明るい部分が
所定レベルのＨ信号、暗い部分が所定レベルのＬ信号に
変換されているものとする。

【００１５】前記「測定制御」においては、先ずライト
スイッチ１５の操作状態を判断し、該判断結果がＯＮで
ある場合には、左右の光源８Ｌ、８Ｒを点灯させる一
方、判断結果がＯＦＦである場合には、続いてスタート
スイッチ１４の操作状態を判断する。そして、この判断
結果がＯＮである場合には、右側の光源８Ｒを点灯させ
た状態でイメージセンサ７から入力した右点灯イメージ
データを記憶すると共に、左側の光源８Ｌを点灯させた
状態でイメージセンサ７から入力した左点灯イメージデ
ータを記憶し、しかる後、両イメージデータをＯＲ条件
で合成して得た合成イメージデータを記憶する。

【００１６】上記のステップが終ると、合成イメージデ
ータに含まれるＬ信号連続範囲の左右端位置アドレス
（ｎ＋５）、（ｎ＋９）を特定した後、該右端位置アド
レス（ｎ＋９）をインクリメントしながら右点灯イメー
ジデータを参照して右点灯イメージデータにおけるＬ信
号連続範囲の右端位置アドレス（ｎ＋１１）を特定する
と共に、左端位置アドレス（ｎ＋５）をデクリメントし
ながら左点灯イメージデータを参照して左点灯イメージ
データにおけるＬ信号連続範囲の左端位置アドレス（ｎ
＋２）を特定する。そして、右点灯イメージデータの右
端位置アドレス（ｎ＋１１）および左点灯イメージデー
タの左端位置アドレス（ｎ＋２）を特定した後は、両ア
ドレスの差分に所定の定数を乗じることでクラック幅測
定値を演算すると共に、該クラック幅測定値を表示部１
６に所定時間表示して一回の測定制御を終了する。

【００１７】叙述の如く構成されたものにおいて、構造
物に生じたクラック３の幅を自動的に測定するクラック
幅測定装置１であって、該クラック幅測定装置１に、ク
ラック３を挟んで両側方からクラック部を照らす少なく
とも一対の光源８Ｌ、８Ｒと、光源８Ｌ、８Ｒで照らさ
れたクラック部の像を取り込むイメージセンサ７と、取
り込んだイメージデータに基づいてクラック幅を演算す
る測定制御部９とを設けるにあたり、該測定制御部９
に、一方の光源８Ｌで照らされたクラック部のイメージ
データと、他方の光源８Ｒで照らされたクラック部のイ
メージデータとをそれぞれ入力し、両イメージデータに
基づいてクラック幅を演算するクラック幅演算手段（測
定制御）を設けたため、一方のイメージデータに基づい
てクラック３の一方の端縁位置１１Ｌを特定する一方、
他方のイメージデータに基づいてクラック３の他方の端
縁位置１１Ｒを特定し、該特定した両端縁位置１１Ｌ、
１１Ｒに基づいてクラック幅を正確に演算することがで
き、その結果、光源８Ｌ、８Ｒの光がクラック３内に入
射しても正確な幅測定を行うことができる許りでなく、
入射角を大きくすることで表面の凹凸によって生じる影
の影響を排除することが可能になる。

【００１８】また、両イメージデータをＯＲ条件で合成
し、該合成イメージデータに基づいてクラッチ位置を特
定するため、凹凸の影を排除した状態で正確な位置特定
を行うことができる。

【００１９】また、イメージセンサ７は、広く普及して
いる一次元イメージセンサであるため、コストダウンを
図ることができる許りでなく、二次元イメージデータを
処理する場合に比して画像処理の負担を軽減することが
できる。

【００２０】また、クラック部の対向位置にハーフミラ
ー５を傾斜配置すると共に、該ハーフミラー５の反射位
置にイメージセンサ７を配置し、さらに、ハーフミラー
５とイメージセンサ７との間に、クラック部の反射像を
イメージセンサ７上に結像するレンズ６を配置したた
め、クラック部の対向位置にレンズ６およびイメージセ
ンサ７を直線的に配置する場合に比して装置１の高さ寸
法を小さくすることができる。

【００２１】また、クラック部の対向位置に、クラック
部の像をイメージセンサ７に向けて反射するハーフミラ
ー５を傾斜配置すると共に、該ハーフミラー５を透過し
てクラック部を目視可能な覗き窓４ｂを設け、さらに、
覗き窓４ｂには、装置本体をクラック３に対して位置合
せするための照準４ｃを設けたため、装置本体をクラッ
ク３に対して正確に位置合せすることができ、しかも、
可動部を設けることなくクラック部を目視可能にしたた
め、構造を簡略化してコストダウンを図ることができ
る。

【００２２】また、両側方の光源８Ｌ、８Ｒを同時に点
灯させるライトスイッチ１５を設けたため、クラック３
に対する装置本体の位置合せを、両側方の光源８Ｌ、８
Ｒを同時に点灯させた状態で行うことにより、位置合せ
の精度をさらに向上させることができる。

【００２３】また、クラック幅測定値を表示する表示部
１６を設けたため、クラック幅をその場で確認できる許
りでなく、表示部１６の表示状態に基づいて測定の終了
を認識することができる。

【００２４】尚、本発明は、前記実施形態に限定されな
いことは勿論であって、例えば測定対象は、トンネル内
のコンクリート壁に生じたクラックに限らず、様々な構
造物に生じたクラックの幅を測定することができる。ま
た、イメージセンサは、一次元ＣＣＤイメージセンサに
限定されないことは言うまでもない。また、イメージセ
ンサは複数設けてもよく、この場合には、複数の測定値
を平均化したり、或いは不正と思われる測定値を排除す
ることにより、測定値の信頼性を高めることができる。
また、図１２に示す如く、演算したクラック幅データを
他の装置に向けて送信する送信部２０を設けることが可
能である。そして、このものでは、測定したクラック幅
データを、クラック調査支援ソフトを備えた携帯パソコ
ン２１に入力する場合に、データ入力作業を自動化して
クラック調査の効率を高めることができる許りでなく、
手動入力の如く入力ミスが生じる不都合を回避すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】クラック幅測定装置の正面図である。

【図２】同上底面図である。

【図３】同上側面図である。

【図４】同上下面図である。

【図５】同上Ｘ−Ｘ断面図である。

【図６】同上Ｙ−Ｙ断面図である。

【図７】測定制御部の入出力を示すブロック図である。

【図８】「測定制御」を示すフローチャートである。

【図９】右点灯イメージデータおよび左点灯イメージデ
ータの取込み状態を示す説明図である。

【図１０】イメージデータ処理手順を示す説明図であ
る。

【図１１】同上要部拡大図である。

【図１２】他例を示すブロック図である。

【図１３】クラックスケールの平面図である。

【符号の説明】

１ クラック幅測定装置 ２ コンクリート壁 ３ クラック ４ ケース ４ａ 取込み窓 ４ｂ 覗き窓 ４ｃ 照準 ５ ハーフミラー ６ レンズ ７ イメージセンサ ８Ｌ 光源 ８Ｒ 光源 ９ 測定制御部 １４ スタートスイッチ １５ ライトスイッチ １６ 表示部 ２０ 送信部 ２１ 携帯パソコン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山川 和廣 埼玉県大里郡妻沼町大字妻沼1093 株式会 社アヅマシステムズ内 (72)発明者 田川 清春 埼玉県大里郡妻沼町大字妻沼1093 株式会 社アヅマシステムズ内 Ｆターム(参考） 2D055 LA13 LA16 2F065 AA22 BB02 BB29 CC14 CC40 DD03 FF42 GG07 GG13 HH02 HH12 JJ02 JJ25 LL00 LL04 QQ04 QQ21 SS03 SS12

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 構造物に生じたクラックの幅を自動的に
   測定するクラック幅測定装置であって、該クラック幅測
   定装置に、クラックを挟んで両側方からクラック部を照
   らす少なくとも一対の光源と、光源で照らされたクラッ
   ク部の像を取り込むイメージセンサと、取り込んだイメ
   ージデータに基づいてクラック幅を演算する測定制御部
   とを設けると共に、該測定制御部に、一方の光源で照ら
   されたクラック部のイメージデータと、他方の光源で照
   らされたクラック部のイメージデータとをそれぞれ入力
   し、両イメージデータに基づいてクラック幅を演算する
   クラック幅演算手段を設けたことを特徴とするクラック
   幅測定装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、クラック幅演算手段
   は、一方のイメージデータに基づいてクラックの一方の
   端縁位置を特定する一方、他方のイメージデータに基づ
   いてクラックの他方の端縁位置を特定し、該特定した両
   端縁位置に基づいてクラック幅を演算することを特徴と
   するクラック幅測定装置。
3. 【請求項３】 請求項１乃至２において、クラック幅演
   算手段は、両イメージデータに共通する暗部を特定すべ
   く両イメージデータを合成し、該合成データと一方のイ
   メージデータとを比較してクラックの一方の端縁位置を
   特定する一方、合成データと他方のイメージデータとを
   比較してクラックの他方の端縁位置を特定し、該特定し
   た両端縁位置に基づいてクラック幅を演算することを特
   徴とするクラック幅測定装置。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３において、イメージセン
   サは、一次元イメージセンサであることを特徴とするク
   ラック幅測定装置。
5. 【請求項５】 請求項１乃至４において、クラック部の
   対向位置にミラーを傾斜配置すると共に、該ミラーの反
   射位置にイメージセンサを配置し、さらに、ミラーとイ
   メージセンサとの間に、クラック部の反射像をイメージ
   センサ上に結像するレンズを配置したことを特徴とする
   クラック幅測定装置。
6. 【請求項６】 請求項１乃至５において、クラック部の
   対向位置に、クラック部の像をイメージセンサに向けて
   反射するハーフミラーを傾斜配置すると共に、該ハーフ
   ミラーを透過してクラック部を目視可能な覗き窓を設
   け、さらに、覗き窓には、装置本体をクラックに対して
   位置合せするための照準を設けたことを特徴とするクラ
   ック幅測定装置。
7. 【請求項７】 請求項１乃至６において、両側方の光源
   を同時に点灯させる位置合せ用点灯スイッチを設けたこ
   とを特徴とするクラック幅測定装置。
8. 【請求項８】 請求項１乃至７において、演算したクラ
   ック幅データを表示する表示部を設けたことを特徴とす
   るクラック幅測定装置。
9. 【請求項９】 請求項１乃至８において、演算したクラ
   ック幅データを他の装置に向けて送信する送信部を設け
   たことを特徴とするクラック幅測定装置。