JP2002071827A - 空洞検出システム - Google Patents
空洞検出システムInfo
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- JP2002071827A JP2002071827A JP2000259507A JP2000259507A JP2002071827A JP 2002071827 A JP2002071827 A JP 2002071827A JP 2000259507 A JP2000259507 A JP 2000259507A JP 2000259507 A JP2000259507 A JP 2000259507A JP 2002071827 A JP2002071827 A JP 2002071827A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】トンネル内壁面に沿って効率よく走査し、トン
ネル壁中に形成された空洞を精度良く検出する空洞検出
システムを提供する。 【解決手段】アンテナ８の表面とトンネル１の壁面９と
の間に隙間を形成させ、かつ牽引車３がトンネル１の一
端から他端まで走行する毎にアンテナ８の位置を移動さ
せるように、マニピュレータ制御装置６で多軸マニピュ
レータ５を制御する。
ネル壁中に形成された空洞を精度良く検出する空洞検出
システムを提供する。 【解決手段】アンテナ８の表面とトンネル１の壁面９と
の間に隙間を形成させ、かつ牽引車３がトンネル１の一
端から他端まで走行する毎にアンテナ８の位置を移動さ
せるように、マニピュレータ制御装置６で多軸マニピュ
レータ５を制御する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、トンネルの空洞を
非破壊的に検出するシステムに関し、特に、電磁波レー
ダ装置を用いてトンネル壁の中に形成された空洞を評価
する空洞検出システムに関するものである。
非破壊的に検出するシステムに関し、特に、電磁波レー
ダ装置を用いてトンネル壁の中に形成された空洞を評価
する空洞検出システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、トンネルの空洞を非破壊的に検
査する方法は、検査員がハンマで叩き、ハンマによる打
音を耳で聞いて空洞の有無を判定するものであった。
査する方法は、検査員がハンマで叩き、ハンマによる打
音を耳で聞いて空洞の有無を判定するものであった。
【０００３】しかし、近年になって、電磁波を用いて非
破壊的に空洞の有無を探査する方法が提案されている。
特開２０００−２８７４４号公報には、埋設管内にアン
テナ搭載車両を走行させ、アンテナにより電磁波を送受
信させ、埋設管の外周部分に形成されている空洞を探査
する電磁波探査装置が開示されている。
破壊的に空洞の有無を探査する方法が提案されている。
特開２０００−２８７４４号公報には、埋設管内にアン
テナ搭載車両を走行させ、アンテナにより電磁波を送受
信させ、埋設管の外周部分に形成されている空洞を探査
する電磁波探査装置が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記ハンマに
よる検査方法は、個人差があり、また記録性に乏しい欠
点があった。このため、打音により疑わしいと判定され
た部分の確認試験、定期検査の自動化、記録性の向上、
信頼性の向上が可能な空洞検出システムが望まれてい
た。
よる検査方法は、個人差があり、また記録性に乏しい欠
点があった。このため、打音により疑わしいと判定され
た部分の確認試験、定期検査の自動化、記録性の向上、
信頼性の向上が可能な空洞検出システムが望まれてい
た。
【０００５】また、特開２０００−２８７４４号公報記
載の探査装置は、ハンマによる検査方法の欠点を補って
はいるが、埋設管内での探査範囲がアンテナ搭載車両の
上部、すなわち埋設管の上部管壁近辺に限られるので、
上部以外の空洞の検出もれが生ずる恐れがあり、空洞点
検の信頼性の面で問題があった。
載の探査装置は、ハンマによる検査方法の欠点を補って
はいるが、埋設管内での探査範囲がアンテナ搭載車両の
上部、すなわち埋設管の上部管壁近辺に限られるので、
上部以外の空洞の検出もれが生ずる恐れがあり、空洞点
検の信頼性の面で問題があった。
【０００６】本発明の目的は、トンネル内壁面に沿って
効率よく走査し、トンネル壁中に形成された空洞を精度
良く検出する空洞検出システムを提供することにある。
効率よく走査し、トンネル壁中に形成された空洞を精度
良く検出する空洞検出システムを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明における空洞検出システムの特徴とするとこ
ろは、アンテナの表面とトンネルの壁面との間に隙間を
形成させ、かつ牽引車がトンネルの一端から他端まで走
行する毎にアンテナの位置を移動させるように、マニピ
ュレータ制御装置で多軸マニピュレータを制御すること
にある。
に、本発明における空洞検出システムの特徴とするとこ
ろは、アンテナの表面とトンネルの壁面との間に隙間を
形成させ、かつ牽引車がトンネルの一端から他端まで走
行する毎にアンテナの位置を移動させるように、マニピ
ュレータ制御装置で多軸マニピュレータを制御すること
にある。
【０００８】具体的には本発明は次に掲げるシステムを
提供する。
提供する。
【０００９】本発明は、電磁波を発受信するアンテナ
と、該アンテナを取り付けた多軸マニピュレータと、該
多軸マニピュレータを制御するマニピュレータ制御装置
と、前記アンテナに前記電磁波を送信し、前記アンテナ
から送られてきた信号を取込む電磁波レーダ装置と、前
記取込んだ信号の中で種々のしきい値を超えた信号を処
理して断面像として表示するデータ解析装置と、前記電
磁波レーダ装置、前記多軸マニピュレータ、前記マニピ
ュレータ制御装置及び前記データ解析装置を搭載する牽
引車とを有し、前記牽引車をトンネル内を走行させると
共に前記アンテナで前記トンネルの壁面に向け前記電磁
波を発受信し、前記トンネルの壁中に形成された空洞を
検出する空洞検出システムにおいて、前記マニピュレー
タ制御装置は、前記アンテナの表面と前記トンネルの壁
面との間に隙間を形成させ、かつ前記牽引車が前記トン
ネルの一端から他端まで走行する毎に前記アンテナの位
置を移動させるように前記多軸マニピュレータを制御す
ることを特徴とする空洞検出システムを提供する。
と、該アンテナを取り付けた多軸マニピュレータと、該
多軸マニピュレータを制御するマニピュレータ制御装置
と、前記アンテナに前記電磁波を送信し、前記アンテナ
から送られてきた信号を取込む電磁波レーダ装置と、前
記取込んだ信号の中で種々のしきい値を超えた信号を処
理して断面像として表示するデータ解析装置と、前記電
磁波レーダ装置、前記多軸マニピュレータ、前記マニピ
ュレータ制御装置及び前記データ解析装置を搭載する牽
引車とを有し、前記牽引車をトンネル内を走行させると
共に前記アンテナで前記トンネルの壁面に向け前記電磁
波を発受信し、前記トンネルの壁中に形成された空洞を
検出する空洞検出システムにおいて、前記マニピュレー
タ制御装置は、前記アンテナの表面と前記トンネルの壁
面との間に隙間を形成させ、かつ前記牽引車が前記トン
ネルの一端から他端まで走行する毎に前記アンテナの位
置を移動させるように前記多軸マニピュレータを制御す
ることを特徴とする空洞検出システムを提供する。
【００１０】好ましくは、前記種々のしきい値は、予め
試験された非破壊試験結果のデータベースと、模擬試験
片による試験結果のデータベースと、信号の大きさ及び
位相を考慮した信号処理技術の導入とにより決定され
る。
試験された非破壊試験結果のデータベースと、模擬試験
片による試験結果のデータベースと、信号の大きさ及び
位相を考慮した信号処理技術の導入とにより決定され
る。
【００１１】好ましくは、前記多軸マニピュレータは、
前記トンネルの壁面の高さ方向の走査幅３ｍ当たり３台
用いる。
前記トンネルの壁面の高さ方向の走査幅３ｍ当たり３台
用いる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態例に
係る空洞検出システムを、図を用いて説明する。
係る空洞検出システムを、図を用いて説明する。
【００１３】トンネルの空洞を非破壊的に検査する方法
の一つに電磁波レーダ装置がある。電磁波レーダ装置
は、水道管、ガス管などの地中埋設物の検査、航空機な
どによる地図の作成、衛星などによる地球資源の調査な
ど多方面において利用されている。この電磁波レーダ装
置をトンネル空洞検出システムに適用する。
の一つに電磁波レーダ装置がある。電磁波レーダ装置
は、水道管、ガス管などの地中埋設物の検査、航空機な
どによる地図の作成、衛星などによる地球資源の調査な
ど多方面において利用されている。この電磁波レーダ装
置をトンネル空洞検出システムに適用する。
【００１４】図１は、本発明の一実施の形態例に係る空
洞検出システムの構成を示し、空洞検出システムによる
トンネル側壁の点検状況を示す。
洞検出システムの構成を示し、空洞検出システムによる
トンネル側壁の点検状況を示す。
【００１５】図１に示すように、空洞検出システムは、
トンネル１の壁面９に向け電磁波を発信し、反射してき
た電磁波を受信するアンテナ８と、アンテナ８を取り付
けた多軸マニピュレータ５と、多軸マニピュレータ５を
制御するマニピュレータ制御装置６と、電磁波をアンテ
ナ８に送信し、アンテナ８から送られてきた信号をデー
タとして取込む電磁波レーダ装置４と、電磁波レーダ装
置４に取り込まれたデータを解析し、解析結果を表示す
るデータ解析装置７と、電磁波レーダ装置４、多軸マニ
ピュレータ５、マニピュレータ制御装置６及びデータ解
析装置７を搭載する牽引車３とで構成される。
トンネル１の壁面９に向け電磁波を発信し、反射してき
た電磁波を受信するアンテナ８と、アンテナ８を取り付
けた多軸マニピュレータ５と、多軸マニピュレータ５を
制御するマニピュレータ制御装置６と、電磁波をアンテ
ナ８に送信し、アンテナ８から送られてきた信号をデー
タとして取込む電磁波レーダ装置４と、電磁波レーダ装
置４に取り込まれたデータを解析し、解析結果を表示す
るデータ解析装置７と、電磁波レーダ装置４、多軸マニ
ピュレータ５、マニピュレータ制御装置６及びデータ解
析装置７を搭載する牽引車３とで構成される。
【００１６】次に、空洞検出システムの空洞点検動作を
説明する。
説明する。
【００１７】トンネル１に敷設されたレール２上を牽引
車３が走行し、例えばコンクリートで作られたトンネル
１の壁中の空洞１０の点検を行なう。
車３が走行し、例えばコンクリートで作られたトンネル
１の壁中の空洞１０の点検を行なう。
【００１８】牽引車３を走行させることにより、牽引車
３に搭載された多軸マニピュレータ５の先端に取り付け
られたアンテナ８を壁面９に対し所定の隙間をもたせて
壁面９に沿って走査させ、アンテナ８から電磁波を発信
し、トンネル１の壁中の空洞１０から反射される電磁波
をアンテナ８で受信する。アンテナ８表面と壁面９との
隙間は、１０ｃｍ〜３０ｃｍが望ましい。
３に搭載された多軸マニピュレータ５の先端に取り付け
られたアンテナ８を壁面９に対し所定の隙間をもたせて
壁面９に沿って走査させ、アンテナ８から電磁波を発信
し、トンネル１の壁中の空洞１０から反射される電磁波
をアンテナ８で受信する。アンテナ８表面と壁面９との
隙間は、１０ｃｍ〜３０ｃｍが望ましい。
【００１９】アンテナ８で受信した信号はデータとして
電磁波レーダ装置４を介してデータ解析装置７に取り込
まれる。データ解析装置７は、種々のしきい値を超えた
信号を処理して断面像として、空洞１０の位置、深さ、
大きさ、形状などを明瞭に識別し、表示する。
電磁波レーダ装置４を介してデータ解析装置７に取り込
まれる。データ解析装置７は、種々のしきい値を超えた
信号を処理して断面像として、空洞１０の位置、深さ、
大きさ、形状などを明瞭に識別し、表示する。
【００２０】電磁波レーダ装置４は、市販の地走式また
はハンディ式の地中埋設管検出装置を用いる。電磁波レ
ーダ装置４のレーダ画像は、横軸にアンテナ８の走査距
離をとり、縦軸に電磁波の伝播時間をトンネル１内の深
さに換算してとり、断面像として表示される。
はハンディ式の地中埋設管検出装置を用いる。電磁波レ
ーダ装置４のレーダ画像は、横軸にアンテナ８の走査距
離をとり、縦軸に電磁波の伝播時間をトンネル１内の深
さに換算してとり、断面像として表示される。
【００２１】６軸からなる多軸マニピュレータ５は牽引
車３の床面に取り付けられ、床面からトンネル１の壁面
９に沿ってアンテナ８を走査し、トンネル１壁中の空洞
１０のデータを電磁波レーダ装置４で採取する。採取さ
れたデータはデータ解析装置７に取り込まれ、データ解
析装置７は、しきい値を種々設定し、必要なデータと不
要なデータとを区分し、必要なデータのみを表示する。
車３の床面に取り付けられ、床面からトンネル１の壁面
９に沿ってアンテナ８を走査し、トンネル１壁中の空洞
１０のデータを電磁波レーダ装置４で採取する。採取さ
れたデータはデータ解析装置７に取り込まれ、データ解
析装置７は、しきい値を種々設定し、必要なデータと不
要なデータとを区分し、必要なデータのみを表示する。
【００２２】種々のしきい値は、予め試験された非破壊
試験結果のデータベース、模擬試験片による試験結果の
データベース、信号の大きさと位相を考慮した信号処理
技術の導入などにより決定される。
試験結果のデータベース、模擬試験片による試験結果の
データベース、信号の大きさと位相を考慮した信号処理
技術の導入などにより決定される。
【００２３】トンネル１の壁面９に沿っての走査は、ま
ず始めに、牽引車３に搭載された３台の多軸マニピュレ
ータ５にそれぞれ取り付けられたアンテナ８が、トンネ
ル１のレール２面に近い壁面９を基点に高さ方向にほぼ
１ｍ間隔に壁面９に対し所定の隙間をもって並ぶよう
に、３台の多軸マニピュレータ５を制御し、その後、牽
引車３をトンネル１の一端から他端に向かって走行させ
て行なう。
ず始めに、牽引車３に搭載された３台の多軸マニピュレ
ータ５にそれぞれ取り付けられたアンテナ８が、トンネ
ル１のレール２面に近い壁面９を基点に高さ方向にほぼ
１ｍ間隔に壁面９に対し所定の隙間をもって並ぶよう
に、３台の多軸マニピュレータ５を制御し、その後、牽
引車３をトンネル１の一端から他端に向かって走行させ
て行なう。
【００２４】トンネル１の他端までの走査が終ったら、
次に、３台の多軸マニピュレータ５を制御してそれぞれ
のアンテナ８を次に走査したい位置に移動させた後、牽
引車３を他端から一端に向け逆に走行させる。この走行
を繰り返す毎に、アンテナ８の位置を順々にトンネル１
上部に移動させトンネル１の左半分の走査を行なう。
次に、３台の多軸マニピュレータ５を制御してそれぞれ
のアンテナ８を次に走査したい位置に移動させた後、牽
引車３を他端から一端に向け逆に走行させる。この走行
を繰り返す毎に、アンテナ８の位置を順々にトンネル１
上部に移動させトンネル１の左半分の走査を行なう。
【００２５】左半分の走査が終了したら、次に、牽引車
３を反対側のレール２上（図示せず）に移動し、同様に
トンネル１の一端から他端まで走行する毎に、アンテナ
８の位置を移動させ、右半分の壁面９の走査を行なう。
これにより、トンネル１内壁面全域の走査を行なうこと
ができ、空洞の検出もれを防止することができる。
３を反対側のレール２上（図示せず）に移動し、同様に
トンネル１の一端から他端まで走行する毎に、アンテナ
８の位置を移動させ、右半分の壁面９の走査を行なう。
これにより、トンネル１内壁面全域の走査を行なうこと
ができ、空洞の検出もれを防止することができる。
【００２６】また、牽引車３に搭載する多軸マニピュレ
ータ５の台数は、任意でよいが、一般的な車両トンネル
を走査するには、トンネルの壁面の高さ方向の走査幅３
ｍ当たり３台用いるのが、走査効率の面で有利である。
ータ５の台数は、任意でよいが、一般的な車両トンネル
を走査するには、トンネルの壁面の高さ方向の走査幅３
ｍ当たり３台用いるのが、走査効率の面で有利である。
【００２７】図２は、図１の空洞検出システムによるト
ンネル上部の点検例を示す。
ンネル上部の点検例を示す。
【００２８】多軸マニピュレータ５は、上下駆動機構２
０により昇降され、アンテナ８を架線吊り金具２２の裏
側に挿入し、壁面９に沿って走査させる。これにより、
架線吊り金具２２の裏側に対向するトンネル１壁の中の
空洞１０を検出することができる。
０により昇降され、アンテナ８を架線吊り金具２２の裏
側に挿入し、壁面９に沿って走査させる。これにより、
架線吊り金具２２の裏側に対向するトンネル１壁の中の
空洞１０を検出することができる。
【００２９】図３は、電磁波レーダ方式の空洞検出原理
を示す。
を示す。
【００３０】アンテナ８から送信された電磁波２６は、
壁面９、空洞１０の境界面で反射波を生じる。反射波は
アンテナ８で受信され、トンネル１の断面像として表示
され、データ解析装置７により解析処理される。
壁面９、空洞１０の境界面で反射波を生じる。反射波は
アンテナ８で受信され、トンネル１の断面像として表示
され、データ解析装置７により解析処理される。
【００３１】図４は、図１の空洞検出システムにより検
出した空洞の断面像の表示例（その１）を示す。
出した空洞の断面像の表示例（その１）を示す。
【００３２】断面像の横軸はアンテナ８の走査距離であ
り、縦軸は深さである。左側の断面像２８は電磁波レー
ダ装置４の表示例であり、右側の断面像３０はデータ解
析装置７の表示例である。左側の断面像２８はノイズを
多数含んでいるが、右側の断面像３０はノイズを全て取
り除いてあり、空洞１０を明瞭に表示している。
り、縦軸は深さである。左側の断面像２８は電磁波レー
ダ装置４の表示例であり、右側の断面像３０はデータ解
析装置７の表示例である。左側の断面像２８はノイズを
多数含んでいるが、右側の断面像３０はノイズを全て取
り除いてあり、空洞１０を明瞭に表示している。
【００３３】図５、図６は、図１の空洞検出システムよ
り検出した空洞の断面像の表示例（その２）を示す。
り検出した空洞の断面像の表示例（その２）を示す。
【００３４】断面像の横軸はアンテナ８の走査距離であ
り、縦軸は深さである。図５の断面像３２は電磁波レー
ダ装置４の表示例であり、図６の断面像３４はデータ解
析装置７の表示例である。図５の断面像３２はノイズ源
の石、鉄筋を多数含んでいるが、図６の断面像３４はノ
イズを全て取り除いてあり、空洞を明瞭に表示してい
る。
り、縦軸は深さである。図５の断面像３２は電磁波レー
ダ装置４の表示例であり、図６の断面像３４はデータ解
析装置７の表示例である。図５の断面像３２はノイズ源
の石、鉄筋を多数含んでいるが、図６の断面像３４はノ
イズを全て取り除いてあり、空洞を明瞭に表示してい
る。
【００３５】上述したように、本実施の形態例によれ
ば、トンネルの空洞の断面像を解析でき、より分かり易
い状態の解析結果で空洞を表示でき、検出作業性の向
上、信頼性の向上を図ることができる。
ば、トンネルの空洞の断面像を解析でき、より分かり易
い状態の解析結果で空洞を表示でき、検出作業性の向
上、信頼性の向上を図ることができる。
【００３６】
【発明の効果】本発明によれば、トンネル内壁面全域を
効率よく走査し、トンネル壁中に形成された空洞を精度
良く検出することができるので、空洞点検の信頼性の向
上を図ることができ、また、検出効率の向上を図ること
ができる。
効率よく走査し、トンネル壁中に形成された空洞を精度
良く検出することができるので、空洞点検の信頼性の向
上を図ることができ、また、検出効率の向上を図ること
ができる。
【図１】本発明の一実施の形態例に係る空洞検出システ
ムの構成図である。
ムの構成図である。
【図２】図１の空洞検出システムによるトンネル上部の
点検例を示す図である。
点検例を示す図である。
【図３】電磁レーダ方式の空洞検出原理を示す図であ
る。
る。
【図４】図１の空洞検出システムにより検出した空洞の
断面像をディスプレー上に表示した中間調画像である。
断面像をディスプレー上に表示した中間調画像である。
【図５】図１の空洞検出システムによる空洞の断面像の
表示例（その２）を示し、電磁波レーダ装置の表示例を
示す図である。
表示例（その２）を示し、電磁波レーダ装置の表示例を
示す図である。
【図６】図１の空洞検出システムによる空洞の断面像の
表示例（その２）を示し、データ解析装置の表示例を示
す図である。
表示例（その２）を示し、データ解析装置の表示例を示
す図である。
１…トンネル、２…レール、３…牽引車、４…電磁波レ
ーダ装置、５…多軸マニピュレータ、６…マニピュレー
タ制御装置、７…データ解析装置、８…アンテナ、９…
壁面、１０…空洞、２０…上下駆動機構、２２…架線吊
り金具、２６…電磁波、２８,３０,３２,３４…断面像
ーダ装置、５…多軸マニピュレータ、６…マニピュレー
タ制御装置、７…データ解析装置、８…アンテナ、９…
壁面、１０…空洞、２０…上下駆動機構、２２…架線吊
り金具、２６…電磁波、２８,３０,３２,３４…断面像
フロントページの続き (72)発明者 浅野 稔 茨城県日立市幸町三丁目２番２号 株式会 社日立エンジニアリングサービス内 (72)発明者 佐藤 正志 茨城県日立市幸町三丁目２番２号 株式会 社日立エンジニアリングサービス内 Ｆターム(参考） 3F060 AA01 CA06 EA07 EC13 GA05 GA13 GD14 HA02 5J070 AB01 AC01 AC02 AE11 AF02 AH14 AK01 AK13 BG09
Claims (3)
- 【請求項１】電磁波を発受信するアンテナと、該アンテ
ナを取り付けた多軸マニピュレータと、該多軸マニピュ
レータを制御するマニピュレータ制御装置と、前記アン
テナに前記電磁波を送信し、前記アンテナから送られて
きた信号を取込む電磁波レーダ装置と、前記取込んだ信
号の中で種々のしきい値を超えた信号を処理して断面像
として表示するデータ解析装置と、前記電磁波レーダ装
置、前記多軸マニピュレータ、前記マニピュレータ制御
装置及び前記データ解析装置を搭載する牽引車とを有
し、前記牽引車をトンネル内を走行させると共に前記ア
ンテナで前記トンネルの壁面に向け前記電磁波を発受信
し、前記トンネルの壁中に形成された空洞を検出する空
洞検出システムにおいて、 前記マニピュレータ制御装置は、前記アンテナの表面と
前記トンネルの壁面との間に隙間を形成させ、かつ前記
牽引車が前記トンネルの一端から他端まで走行する毎に
前記アンテナの位置を移動させるように前記多軸マニピ
ュレータを制御することを特徴とする空洞検出システ
ム。 - 【請求項２】請求項１において、前記種々のしきい値
は、予め試験された非破壊試験結果のデータベースと、
模擬試験片による試験結果のデータベースと、信号の大
きさ及び位相を考慮した信号処理技術の導入とにより決
定されることを特徴とする空洞検出システム。 - 【請求項３】請求項１において、前記多軸マニピュレー
タは、前記トンネルの壁面の高さ方向の走査幅３ｍ当た
り３台用いることを特徴とする空洞検出システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000259507A JP2002071827A (ja) | 2000-08-29 | 2000-08-29 | 空洞検出システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000259507A JP2002071827A (ja) | 2000-08-29 | 2000-08-29 | 空洞検出システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002071827A true JP2002071827A (ja) | 2002-03-12 |
Family
ID=18747681
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000259507A Pending JP2002071827A (ja) | 2000-08-29 | 2000-08-29 | 空洞検出システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002071827A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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