JP2005283519A - 塗膜劣化診断システム - Google Patents

Abstract

【課題】作業員が現地に赴くことなく構造物の塗膜の劣化状態の診断を行い得るとともに、劣化状態の診断に際してばらつきが少ない塗膜劣化診断システムを提供する。
【解決手段】橋梁１表面の塗膜の劣化を、橋梁とは離れた箇所に設けられた診断センター３にて診断を行うとともに、この診断結果を橋梁の監視室２に配信するシステムであって、塗膜面を撮影するＣＣＤカメラ１４と、このカメラにて撮影された画像データを監視室２に送信する通信装置と、この監視室に送信された画像データに位置データなどを付加するデータ作成装置１６と、このデータ作成装置にて作成された画像等データを診断センター３に送信する通信装置４と、診断センターに配置されて送信された画像データに画像処理を施して塗膜の劣化状態を評価する劣化状態評価装置１７と、この劣化状態評価装置にて得られた診断結果を監視室２に配信する配信装置５とを具備したもの。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば構造物表面の塗膜の剥れ、錆の発生などによる塗膜面の劣化状態を診断する塗膜劣化診断システムに関するものである。

例えば、橋梁などの構造物においては、その表面に防錆の目的で塗装が施されているが、時間の経過とともに、塗膜に剥れが生じたり、または錆などが発生する。
従来、このような塗膜の剥れ、錆の発生などによる塗膜の劣化状態については、作業員の目視により現地で行われており、例えば錆などについては、検知液などを用いて、現地にて、丹念に検査が行われていた（例えば、特許文献１参照）。
特開平９−２０３７３３号公報

上記従来の構造物の塗膜の劣化状態については、現地にて、作業員が目視により検査を行っているため、例えば大型橋梁のような場合には、危険な作業になるとともに、その劣化状態の判断結果（診断結果）については、検査を行う作業員に応じて、ばらつきが生じるという問題があった。

そこで、上記課題を解決するため、本発明は、作業員が現地に赴くことなく構造物の塗膜の劣化状態の診断を行い得るとともに、劣化状態の診断に際してばらつきが少ない塗膜劣化診断システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の請求項１に係る塗膜劣化診断システムは、構造物表面の塗膜の劣化を、当該構造物とは異なる場所に設けられた診断場所にて診断を行うとともに、この診断結果を構造物の監視場所に配信するシステムであって、
塗膜面を撮影する撮影手段と、この撮影手段にて撮影された画像データを診断場所に送信する通信手段と、診断場所に配置されて送信された画像データに画像処理を施して塗膜の劣化状態を評価する劣化状態評価手段と、この劣化状態評価手段にて得られた診断結果を監視場所に配信する配信手段とを具備したものである。

また、請求項２に係る塗膜劣化診断システムは、請求項１に記載の診断システムにおいて、塗膜面の剥れ状態、錆の状態および色の状態のうち、少なくとも一つ以上の状態に基づいて、劣化状態の評価を行うようにしたものである。

また、請求項３に係る塗膜劣化診断システムは、請求項１に記載の診断システムにおいて、塗膜面に対する剥れ部分の合計面積比および／または塗膜面に対する錆の部分の合計面積比を考慮した評価式を用いて、劣化状態を評価するようにしたものである。

また、請求項４に係る塗膜劣化診断システムは、請求項３に記載の診断システムにおいて、評価式として、剥れ部分の合計面積比および／または塗膜面に対する錆の部分の合計面積比に加えて、剥れ部分および／または錆の個数、その最大半径および最小半径、並びにその最大直径および最小直径のうち、少なくとも一つ以上を考慮するようにしたものである。

さらに、請求項５に係る塗膜劣化診断システムは、請求項１に記載の診断システムにおいて、塗膜面の色度を考慮した評価式を用いて、劣化状態を評価するようにしたものである。

上記の構成によると、構造物の塗膜面の状態を、現地に赴くことなく、監視場所に居ながらにして把握することができるため、その診断作業を安全に且つ何時でも容易に行うことができるとともに、その診断に際しては、例えば管理者の評価基準に見合った評価式に基づき評価が行われるため、現地で作業員による診断を行う場合に比べて、診断結果のばらつきをなくすことができる。

［実施の形態１］
以下、本発明の実施の形態１に係る塗膜劣化診断システムを、図面に基づき説明する。
この塗膜劣化診断システムは、図１に示すように、構造物の一例である橋梁１の表面に塗装された塗膜（以下、塗膜面ともいう）の劣化を、診断センター（診断場所）３にて診断を行うとともに、この診断結果を橋梁１の監視室（監視場所の一例で、具体的には、土木事務所などである）２に配信するシステムであり、上記監視室２にはデータの送受信を行い得る通信装置（通信手段）４が具備され、また上記診断センター３にはデータを受信し得るとともにデータを配信し得る配信装置（配信手段の一例で、通信装置でもある）５が具備されている。

この塗膜劣化診断システムは、図１〜図３に示すように、橋梁１の橋桁１ａの下面で且つ橋軸方向に沿って配置された案内レール１１に移動自在に設けられるとともに移動位置を検出し得る位置検出器（例えば、エンコーダなどが用いられる）１２が具備された移動装置１３と、この移動装置１３に設けられて橋桁１ａの塗膜面を撮影する例えばＣＣＤカメラ（撮影手段の一例で、以下、単にカメラという）１４と、このカメラ１４にて撮影された画像データおよび位置検出器１２にて検出された位置データを監視室２に送信するための通信装置（通信手段）１５と、この通信装置１５により送信された画像データおよび位置データを監視室２に設けられた通信装置４を介して受信（入力）してこれらを一纏めにした画像等データを作成するデータ作成装置１６と、上記診断センター３に設けられるとともにこのデータ作成装置１６にて作成された画像等データを通信装置４および配信装置５を介して受信（入力）して塗膜面の劣化状態を評価する劣化状態評価装置（劣化状態評価手段）１７とが具備されている。なお、通信装置４および配信装置５についても、塗膜劣化診断システムに含まれ、また各装置１５，４，５間での通信は、例えばインターネットなどの公衆回線、専用回線、または無線通信が用いられる。

上記移動装置１３は、案内レール１１のフランジ部１１ａを保持して走行自在な走行車輪が上端部に設けられた側面視Ｌ字形状の移動本体部１３ａと、この移動本体部１３ａに設けられて上記走行車輪を回転させる電動機とを具備するとともに、この電動機は例えば監視室２からの遠隔操作（勿論、両通信装置４，１５を介して）により駆動される。

また、上記移動本体部１３ａの下水平部の先端には上記カメラ１４が取り付けられており、この移動本体部１３ａに上記通信装置１５が設けられている。勿論、カメラ１４には全体を覆うように保護用フード１８が設けられている。

上記監視室２に設けられるデータ作成装置（例えば、コンピュータ装置が用いられる）１６は、上記カメラ１４にて撮影された画像データ（撮影した日時データも含まれている）および位置データを両通信装置１５，４を介して入力するとともに、これらを一纏めにした画像等データ［本来の画像データに、位置・日時データなどの情報データ（識別データ、付加データともいう）を、所定のフォーマットにて追加したデータである］を作成するためのもので、具体的には、データ作成用のプログラムである。

また、上記診断センター３に設けられる劣化状態評価装置（例えば、コンピュータ装置が用いられる）１７は、塗膜面を撮影した画像データから塗膜の剥れ、錆および表面の色（塗膜面の色度）を検出するとともに、この剥れ、錆および色の状態を、下記（１）式に示す剥れの評価値Ｙ_Ｂ、下記（２）式に示す錆の評価値Ｙ_Ｓおよび下記（３）式に示す塗膜表面色の評価値Ｙ_Ｃに基づき、塗膜の劣化状態を自動的に評価するものである。

上記剥れの評価値Ｙ_Ｂを表す（１）式について説明すると、ａ〜ｄは最小二乗法で決定される重み係数、Ｍは評価点の上限値、Ｎは所定面積当たりの剥れの個数（カウント数ともいう）、Ａは所定範囲内における全体面積に対する剥れ部分の合計面積の比率であり、Ｒ_ｍａｘは剥れた部分の最大半径（例えば、１００ｍｍに対する比率）であり、またＲ_ｍｉｎは剥れた部分の最小半径（例えば、１００ｍｍに対する比率）である。

また、上記錆の評価値Ｙ_Ｓを表す（２）式について説明すると、ａ〜ｄは最小二乗法で決定される重み係数、Ｍは評価点の上限値、Ｎは所定面積当たりの錆の個数、Ａは所定範囲内における全体面積に対する錆の合計面積の比率であり、Ｄ_ｍａｘは錆の部分の最大直径（例えば、１００ｍｍに対する比率）であり、またＤ_ｍｉｎは錆の部分の最小直径（例えば、１００ｍｍに対する比率）である。

さらに、上記色の評価値Ｙ_Ｃを表す（３）式について説明すると、ａ〜ｃは最小二乗法で決定される重み係数、Ｍは評価点の上限値、Ｒ_０，Ｇ_０，Ｂ_０は正規の塗色値（例えば、０〜２５５の値で表される）、またＲ，Ｇ，Ｂは測定した塗色値（例えば、０〜２５５の値で表される）である。

なお、上記各ａ〜ｄについては、後続の各項に基づく客観的評価値が、管理者（人間）が評価を行った場合の主観的評価値に合致するように補正を行うためのもので、多くのデータから最小二乗法を用いて求められる。これらの値は、管理者によっても異なり、またカウント数、合計面積比、最大半径、最小半径、最大直径、最小直径および塗色値の各パラメータについても、管理者の評価目的により異なるものである。

例えば、錆の評価基準については、通常、合計面積比だけを考慮すれば良いのであるが、合計面積比が小さい場合でも、小さい錆が点在していると、景観上好ましくないという管理者の場合には、（２）式のように、カウント数、最大直径および最小直径が考慮される。剥れの場合も同様に、合計面積比だけを考慮すれば良いのであるが、合計面積比が小さい場合でも、管理者の評価基準に応じて、（１）式のように、カウント数、最大半径および最小半径が考慮される。

勿論、管理者の評価基準すなわち要求に応じて、剥れ部分の合計面積比および／または塗膜面に対する錆の部分の合計面積比に加えて、剥れ部分および／または錆のカウント数（個数）、その最大半径および最小半径、並びにその最大直径および最小直径のうち、少なくとも一つ以上を考慮することができる。例えば、合計面積比とカウント数だけの場合、合計面積比と最大半径および最小半径だけの場合、合計面積比と最大直径および最小直径だけの場合、合計面積比とカウント数と最大半径および最小半径だけの場合、合計面積比とカウント数と最大直径および最小直径だけの場合があり、勿論、これらについても、各式における第１項の定数部分が付加されることになる。

したがって、上記劣化状態評価装置１７には、図４に示すように、画像データを入力して所定の画像処理、例えばエッジ処理を施して、剥れおよび錆（以下、剥れ等という）の部分を明確にする剥れ等抽出部２１と、この剥れ等抽出部２１で抽出された剥れ等における最大半径および最小半径、並びに最大直径および最小直径を求める径抽出部２２と、上記剥れ等の個数をカウントする個数カウント部２３と、所定の基準面積内における剥れ等の合計面積比を求める面積比演算部２４と、塗色値を求める塗色値検出部２５と、これら各部２１〜２５にて求められた各値を上記各評価式に代入して各評価値Ｙ_Ｂ，Ｙ_ＳおよびＹ_Ｃを求める評価値演算部２６とが具備されている。なお、これら各部２１〜２６については、やはり、それぞれの値を求めるためのプログラムにより構成されている。

次に、上記塗膜劣化状態診断システムによる橋梁の剥れ等の診断について説明する。
例えば、定期的に（勿論、非定期的でもよい）診断を行う場合、まず監視室２にて管理者が移動装置１３に例えば無線を用いて診断の指示を与えることにより、橋梁１に設けられた案内レール１１に沿って移動本体部１３ａを移動させるとともに、カメラ１４を作動させて、橋梁１における橋桁１ａの塗膜面の撮影を行う。

そして、カメラ１４により撮影された画像データ（日時データも含む）は、位置検出器１２からの位置データとともに、通信装置１５を介して監視室２側に送信される。
監視室２側においては、通信装置４を介してこれらのデータが受信されて、データ作成装置１６に入力されて、例えば画像データに、位置データおよび日時データが加えられて、所定フォーマットの画像等データが得られる。

次に、この画像等データは、通信装置４および配信装置５を介して、診断センター３に送信される。
そして、この診断センター３に設けられた劣化状態評価装置１７にて、上述したように、画像データに基づき、塗膜の剥れおよび錆の有無、それぞれの個数、並びにそれぞれの大きさ（最大半径、最小半径、最大直径、最小直径など）が求められるとともに、これらの値が上記（１）式および（２）式に代入されて（評価値演算部２６にて行われる）剥れ評価値Ｙ_Ｂおよび錆評価値Ｙ_Ｓが求められ、さらに塗色値についても検出されるとともに（３）式に代入されて色の評価値Ｙ_Ｃが求められ、これらの各評価値（診断結果でもある）が配信装置５を介して監視室２に送信される。勿論、位置データおよび日時データも一緒に送信される。

監視室２においては、配信された各評価値に基づき、今後の補修作業などが決定される。
このように、橋梁１の塗膜面の状態を、現地ではなく、監視室２に居ながらにして把握することができるため、その診断作業を安全に且つ何時でも容易に行うことができるとともに、診断を行うに際しては、管理者の評価基準に見合った評価式に基づき評価が行われるため、現地で作業員による診断を行う場合に比べて、診断結果のばらつきをなくすことができる。

上述した剥れ、錆または色の評価値を求める評価式については一例を示したもので、剥れおよび錆については、少なくともその合計面積比が考慮されればよく、管理者に応じて、すなわち管理の目的に応じて、他の項目（個数、最大半径、最小半径、最大直径、最小直径など）が適宜考慮（取捨選択）される（なお、剥れだけの場合、錆だけの場合または色だけの場合には、それぞれに対応した評価式が用いられる）。

このため、図４に示すように、劣化状態評価装置１７に設けられる評価値演算部２６において、その評価式の項目（パラメータ）を、その管理の目的（管理者の評価基準）に応じて、変更し得る評価式変更部２７が具備されている。この評価式変更部２７により、管理の目的に応じて、きめ細かい評価を行うことができる。

ところで、上記実施の形態１においては、橋梁１が１つである場合の診断システムについて説明したが、現実的には、複数の橋梁の診断を１つの診断センターにて行うのが効率的であり、したがって診断センターには各橋梁に応じた評価値（評価式）が具備されるとともに、勿論、それぞれの評価値は、配信装置を介して各橋梁を監視する監視室に配信される。

また、上記実施の形態１においては、ＣＣＤカメラ１４を橋梁１側の案内レール１１に案内されて橋軸方向で移動する移動装置１３に設けるようにしたが、ＣＣＤカメラ１４を移動させる替わりに、例えば橋桁の表面に沿って自走し得る（吸盤などを用いて）移動ロボットにＣＣＤカメラを設けて橋梁の塗膜面を撮影するようにしてもよい。勿論、この場合、ＣＣＤカメラからの画像データおよび移動ロボットの位置データは、当該移動ロボットに設けられた通信装置により監視室に送信される。
［実施の形態２］
以下、本発明の実施の形態２に係る塗膜劣化診断システムを、図５および図６に基づき説明する。

上記実施の形態１においては、ＣＣＤカメラを橋梁の橋軸に沿って移動する移動装置に設けるように説明したが、本実施の形態２においては、ＣＣＤカメラを橋梁側に固定して配置したものである。なお、実施の形態１と本実施の形態２との異なる箇所は、ＣＣＤカメラ（撮影手段）による撮影の仕方にあるため、本実施の形態２においては（後述する実施の形態３においても同様である）、この異なる部分に着目して説明するとともに、実施の形態１と同じ構成部材については、同一の番号を付してその詳細な説明を省略する。

すなわち、図５および図６に示すように、橋梁１の橋桁１ａにおいて、撮影すべき箇所に対応する位置（例えば、上方を撮影する場合には下方の位置）で且つ所定間隔おきで複数位置にＣＣＤカメラ（撮影手段の一例）３１をそれぞれ取付箱体３２を介して配置し、且つ橋梁１の適所に、これら各ＣＣＤカメラ３１にて撮影された画像データ（日時データも含む）および各ＣＣＤカメラ３１が配置された位置データを信号線３４を介して入力するとともにこれらのデータを監視室２に送信する通信装置３３を配置したものである。勿論、各ＣＣＤカメラ３１の取付箱体３２に通信装置３３を直接設けるようにしてもよい。

この構成において、上述した実施の形態１と同様に、橋梁１の塗膜面の診断を行う場合、監視室２の管理者から診断の指令を送信する。すると、橋梁１の所定位置に配置されたＣＣＤカメラ３１により撮影された画像データがその位置データとともに、通信装置３３を介して監視室２に送信され、そしてデータ作成装置１６にて作成された画像等データが診断センター３に送信される。この診断センター３の劣化状態評価装置１７において、剥れ、錆および色の評価値が求められて、配信装置５を介して当該診断に係る橋梁１の監視室２に配信される。すなわち、この実施の形態２についても、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
［実施の形態３］
以下、本発明の実施の形態３に係る塗膜劣化診断システムを、図７および図８に基づき説明する。

上記実施の形態１および２においては、ＣＣＤカメラを橋梁側に配置したが、本実施の形態３においては、ＣＣＤカメラを飛行船に設けたものである。
すなわち、図７および図８に示すように、本実施の形態３においては、例えば監視室２からの遠隔操作により作動される推進装置（例えば、プロペラ式のもの）４１により空中を自由に移動し得る小型の飛行船４２に、ＣＣＤカメラ（撮影手段の一例で、遠隔操作における目としても用いられる）４３および当該飛行船４２の三次元位置を測定し得るＧＰＳ受信装置（図示せず）を取り付けるとともに、このＣＣＤカメラ４３にて撮影された画像データ（日時データも含む）およびＧＰＳ受信装置にて測定された三次元位置データを入力してこれらデータを監視室２に送信する通信装置（図示せず）を取り付けたものである。

この構成において、上述した実施の形態１と同様に、橋梁１の塗膜の診断を行う場合、監視室２での管理者からの指令により、ＣＣＤカメラ４３からの画像に基づき飛行船４２が操縦されるとともに当該ＣＣＤカメラ４３についても例えばその方向が遠隔操作されて所定の橋桁１ａの塗膜面の撮影が行われる（なお、ＣＣＤカメラの撮影方向についても、遠隔操作により撮影方向が選択できるようにされている）。そして、このＣＣＤカメラ４３により撮影された画像データ（日時データも含む）がその位置データとともに通信装置を介して監視室２に送信され、当該監視室２のデータ作成装置１６にて作成された画像等データが診断センター３に送信され、この診断センター３の劣化状態評価装置１７にて剥れ、錆のおよび色の評価値が求められて、配信装置５を介して監視室２に配信される。すなわち、この実施の形態３についても、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。

ところで、上記各実施の形態においては、橋梁を撮影した画像データを監視室を介して診断センターに送信するように説明したが、橋梁を撮影した画像データを、通信装置により、直接、診断センターに送信した後、剥れ、錆および色の評価値を監視室に配信するようにしてもよい。

また、上記各実施の形態においては、構造物として橋梁について説明したが、橋梁以外の構造物、例えば鉄塔、高層構造物などにも適用することができる。

本発明の実施の形態１に係る塗膜劣化診断システムの概略構成を示す図である。 同塗膜劣化診断システムを説明するための要部斜視図である。 同塗膜劣化診断システムにおける移動装置の斜視図である。 同塗膜劣化診断システムにおける劣化状態評価装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態２に係る塗膜劣化診断システムを説明するための要部斜視図である。 同塗膜劣化診断システムにおけるＣＣＤカメラの斜視図である。 本発明の実施の形態３に係る塗膜劣化診断システムを説明するための要部斜視図である。 同塗膜劣化診断システムにおける飛行船の斜視図である。

符号の説明

１ 橋梁
２ 監視室
３ 診断センター
４ 通信装置
５ 配信装置
１１ 案内レール
１２ 位置検出器
１３ 移動装置
１４ ＣＣＤカメラ
１５ 通信装置
１６ データ作成装置
１７ 劣化状態評価装置
２１ 剥れ等抽出部
２２ 径抽出部
２３ 個数カウント部
２４ 面積比演算部
２５ 塗色値検出部
２６ 評価値演算部
２７ 評価式変更部
３１ ＣＣＤカメラ
３３ 通信装置
４２ 飛行船
４３ ＣＣＤカメラ

Claims (5)

1. 構造物表面の塗膜の劣化を、当該構造物とは異なる場所に設けられた診断場所にて診断を行うとともに、この診断結果を構造物の監視場所に配信するシステムであって、
   塗膜面を撮影する撮影手段と、
   この撮影手段にて撮影された画像データを診断場所に送信する通信手段と、
   診断場所に配置されて送信された画像データに画像処理を施して塗膜の劣化状態を評価する劣化状態評価手段と、
   この劣化状態評価手段にて得られた診断結果を監視場所に配信する配信手段とを具備したことを特徴とする塗膜劣化診断システム。
2. 塗膜面の剥れ状態、錆の状態および色の状態のうち、少なくとも一つ以上の状態に基づいて、劣化状態の評価を行うことを特徴とする請求項１に記載の塗膜劣化診断システム。
3. 塗膜面に対する剥れ部分の合計面積比および／または塗膜面に対する錆の部分の合計面積比を考慮した評価式を用いて、劣化状態を評価することを特徴とする請求項１に記載の塗膜劣化診断システム。
4. 評価式として、剥れ部分の合計面積比および／または塗膜面に対する錆の部分の合計面積比に加えて、剥れ部分および／または錆の個数、その最大半径および最小半径、並びにその最大直径および最小直径のうち、少なくとも一つ以上を考慮するようにしたことを特徴とする請求項３に記載の塗膜劣化診断システム。
5. 塗膜面の色度を考慮した評価式を用いて、劣化状態を評価することを特徴とする請求項１に記載の塗膜劣化診断システム。
   

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