JP2005337901A - 柱体の健全度判定装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】健全度が低下している部位を特定できる柱体の健全度判定装置及び方法の提供を課題とする。
【解決手段】本発明の柱体の健全度判定装置１は、柱体の長手方向における輪郭線データを取得する手段２と、輪郭線上に複数の解析点を設定し、これらの複数の解析点における輪郭線の変形量を算出する手段３と、曲率を算出する手段４と、これらの変形量及び曲率を表示する手段５とを備えている。本発明では、輪郭線上における複数の解析点の曲率を算出することにより、複数の解析点における曲率の変化が分かる。そして、曲率が他より突出している部分の健全度が他の部分より低下しているものと判定できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電柱などの健全度を判定する際に好適な柱体の健全度判定装置及び方法に関する。

従来、電柱のような柱体の健全度を判定する場合、柱体の外面に現れたひび割れの状態を目視で測定することにより判定していた。

しかし、目視により柱体のひび割れの状態を測定する方法では、判定作業をする人の個人差があるため、客観的な判定ができなかった。そのため、柱体の健全度を客観的に判定できる手法が望まれていた。

そこで、最近は、柱体をデジタルカメラなどで撮影し、この撮像データを用いて柱体の健全度を判定する方法が各種提案されている。
特開平４−２４７４７８号公報 特開２００２−１６２２６０号公報

しかしながら、従来のデジタルカメラなどで柱体を撮影して、その健全度を判定する方法では、柱体の輪郭線データから求めた柱体の変形や曲がり角度などから、柱体の健全度を判定するものであり、微細な変形や曲がり角度を判定することはできなかった。

本発明は、このような問題に鑑みなされたもので、健全度が低下している部位を特定できる柱体の健全度判定装置及び方法の提供を課題とする。

本発明は、前記課題を解決するため、以下の手段を採用した。すなわち、本発明の柱体の健全度判定装置は、柱体の長手方向における輪郭線データを取得する手段と、
前記輪郭線上に複数の解析点を設定し、前記複数の解析点における前記輪郭線の曲率を算出する手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明では、輪郭線上における複数の解析点の曲率を算出することにより、複数の解析点における曲率の変化が分かる。そして、曲率が他より突出している部分の健全度が他の部分より低下しているものと判定できる。

ここで、前記輪郭線データを取得する手段としては、デジタルカメラ、Ｒ定規又は測定器を例示できる。測定器としては、レーザー距離計やトータルステーションなどを例示できる。

また、前記曲率を算出する手段としては、パーソナルコンピュータを例示できる。このパーソナルコンピュータには、画像解析ソフトや曲率解析ソフトなどによる曲率算出機能を備えることができる。

また、前記解析点の基準点に対する変形量及び前記曲率を表示する表示手段を有するのが好ましい。これにより、柱体の変形量及び曲率を容易に把握できる。

また、本発明の柱体の健全度判定方法は、柱体の長手方向における輪郭線データを取得し、
前記輪郭線上に複数の解析点を設定し、
前記複数の解析点における前記輪郭線の曲率を算出することを特徴とする。

本発明では、輪郭線上の複数の解析点において曲率が他より突出している部分の健全度が低下していること、及びその部位を特定できる。

また、本発明の柱体の健全度判定方法は、健全度を判定すべき実柱体と略同一のモデル柱体を想定し、
前記モデル柱体の長手方向における複数の部位で荷重作用時における曲率を算出し、
前記実柱体の長手方向における輪郭線データを取得し、
前記輪郭線上に複数の解析点を設定し、
前記複数の解析点における前記輪郭線の曲率を算出し、
前記輪郭線の曲率が一定以上の解析点に相当する前記モデル柱体の部位で、健全度を低下させた状態を想定し、
前記健全度を低下させたモデル柱体における荷重作用時の曲率を算出し、
前記モデル柱体の曲率と前記実柱体の曲率を比較することを特徴とする。

本発明では、モデル柱体の健全度を低下させた状態での曲率と、実柱体の曲率を比較することにより、実柱体における健全度の低下している部分を更に詳細に特定できる。

前記柱体としては、鉄筋コンクリート柱、鋼管柱、金属柱又は上部が鋼管で下部がコンクリート構造の複合柱を例示できる。

以上説明したように、本発明によれば、柱体の長手方向における輪郭線上の複数の解析点で、輪郭線の曲率を算出することにより、曲率が他より突出した部分の健全度が低下していると判定できる。また、曲率が他より突出している部分すなわち健全度が低下している部分を特定できる。

以下、本発明の実施形態を添付した図１から図１７に基づいて説明する。
図１は実施形態に係る柱体の健全度判定装置を示すブロック図、図２は実施形態に係る変形量特性及び曲率算定方法を示す図、図３は実施形態に係る曲率特性を示す図、図４は実施形態に係る健全度判定方法を構成する画像解析による判定方法と変形量解析による判定方法を示す図である。

＜健全度判定装置の構成＞
図１及び図２に示すように、本発明に係る柱体の健全度判定装置１は、柱体の輪郭線データを取得する輪郭線データ取得手段２と、取得された輪郭データ上の複数の解析点における基準点からの変形量を算出する変形量算出手段３と、算出された変形量から複数の解析点における曲率を算出する曲率算出手段４と、変形量及び曲率を表示する表示手段５とを備えている。

この柱体の健全度判定装置１は、柱体の長手方向における輪郭線データから輪郭線上の複数の解析点における基準点からの変形量が求められ、この変形量から各解析点における輪郭線の曲率が算出される。

ここでは、図２に示すように、柱体の長手方向における輪郭線１０上で複数の解析点１
０ａ〜１０ｎが設定され、これらの解析点１０ａ〜１０ｎにおける基準点１１からの変形量Ｘが算出される。

次に、輪郭線１０上の複数の解析点１０ａ〜１０ｎにおける曲率Ｋが算出される。そして、図３に示すように、これらの曲率Ｋとその解析点１０ａ〜１０ｎの基準点からの高さＹとの関係を示すグラフ１２が作成される。

本例では、曲率Ｋを算出する場合、図２の複数の解析点１０ａ〜１０ｎのうち、例えば下側から順に連続する複数個、本例では４個の解析点１０ａ〜１０ｄが取り出され、各解析点１０ａ〜１０ｎについて変形量Ｘと高さＹが、図２中の数式１に代入される。

なお、本例では、数式１は、３次関数としたが、３次関数に限るものではなく、３次以上のｎ次関数であればよい。ｎ次関数の場合は、（ｎ＋１）個の連立方程式を解くことになる。

次に、上記の４個の３次関数からなる連立方程式が解かれて、変数ａ〜ｄが求められる。次に、これらの変数ａ〜ｄが数式１に代入され、更にこの数式１が２回微分されて４個の解析点１０ａ〜１０ｎにおける輪郭線１０の曲率Ｋを算出する数式が作成される。

この後、曲率Ｋを算出する数式に各解析点１０ａ〜１０ｎの変形量Ｘが代入され、各解析点１０ａ〜１０ｎにおける曲率Ｋが算出される。

このようにして、全ての解析点１０ａ〜１０ｎにおける曲率Ｋが算出されるが、複数個、本例では４個の解析点を全て取り出す際に、１個ずつずらしながら取り出す。

すなわち、１回目は解析点１０ａ〜１０ｄ、２回目は解析点１０ｂ〜１０ｅ、３回目は解析点１０ｃ〜１０ｆ・・・というように、一個ずつずらしながら全ての解析点１０ａ〜１０ｎが取り出される。

次に、図３に示すように、算出された全ての解析点１０ａ〜１０ｎにおける曲率Ｋと、これに対応する高さＹとの関係を示すグラフ１２が表示される。このグラフ１２から、他より突出している曲率Ｋｍａｘが分かり、これに対応する高さＹ１の部分の健全度が低下していると判定できる。

＜柱体の健全度判定方法＞
次に、本発明に係る柱体の健全度判定方法について説明する。ここでは、図４に示すように、画像解析とモデル解析とが行われ、両者の解析結果が比較されて健全度の判定が行われる。

このうち、画像解析は、図５に示すように、上記の柱体の健全度判定装置１を適用した柱体の健全度判定システム２０を用いて行うことができる。

この柱体の健全度判定システム２０は、柱体２１を撮像するデジタルカメラ２２と、このデジタルカメラ２２から柱体２１の撮像データを取り込むパソコン（パーソナルコンピュータ）２３とを有している。なお、図５中の符号３４Ａはレーザ距離計、３４Ｂはデジタルカメラ２２で撮像する際に、柱体２１に沿わせて配置する専用ターゲットである。

デジタルカメラ２２には、図６に示すように、メモリーカード２４が着脱自在に設けられている、このメモリーカード２４内には、柱体２１の画像データが記録される。

デジタルカメラ２２による柱体２１の撮影が終了した後、メモリーカード２４がデジタルカメラ２２から取り出されて、パソコン２３に接続されたメモリーカードリーダ２５に挿入され、メモリーカード２４内の画像データがパソコン２３に取り込まれる。

又は、メモリーカード２４がデジタルカメラ２２に格納された状態で、デジタルカメラ２２とパソコン２３がＵＳＢケーブル２６で接続され、メモリーカード２４内の画像データがパソコン２３に取り込まれるようにもできる。

パソコン２３では、画像解析ソフトにより、取り込まれた画像データから柱体２１の輪郭線データが作成される。なお、柱体２１の輪郭線データは、デジタルカメラ２２で柱体２１を撮影して求める方法以外に、図７に示すように、Ｒ定規２７を用いて計測することにより求めることもできる。更に、図８に示すように、レーザー距離計やトータルステーションなどの測定器３３を用いて柱体２１の輪郭線データを得ることもできる。

このようにして得られた柱体２１の輪郭線データから、上記と同様な方法で輪郭線上に設定された各解析点における変形量及び曲率が算出される。

図９は、上記のパソコン２３の表示画面２８を示す。この表示画面２８には、輪郭線２９の高さＹと、各解析点における変形量Ｘとの関係を示すグラフ３０が表示される。また、輪郭線２９の曲率や測定条件などの各種の事項を示す事項欄３１、測定結果一覧表３２などが表示される。

図１０は、この柱体の健全度判定システム２０を用いて画像解析を行う場合のフローを示す。

ここでは、まず、デジタルカメラ２２（図５参照）で柱体２１の全体像又は局所像が撮影される（Ｓ４１）。次に、柱体２１の撮像データがパソコン２３に取り込まれて輪郭線データが作成され、画像解析ソフトによって輪郭線データ上の複数の解析点における変形量が算出される（Ｓ４２）。

次に、上記で算出された複数の変形量から、その解析点における輪郭線の曲率が算出される（Ｓ４３）。次に、上記で算出された曲率のうち他より突出した曲率を有する解析点に相当する柱体の部分が、健全度の低下している部分であるか否か判定される（Ｓ４４）。

一方、モデル解析では、図１１に示すように、変形量解析ソフトに、健全度を判定すべき柱体の種類、この柱体に作用する荷重などが入力される（Ｓ５１）。

次に、変形量解析ソフトによって、健全な柱体に上記の荷重が作用したときに、柱体の長手方向における複数の部位に発生する変形量及び曲率が算出される（Ｓ５２）。

次に、ステップ５２で算出された曲率が２回積分されて変形量が算出される。
次に、上記の画像解析によって曲率が他より突出していると判断された解析点の高さに相当する柱体の一部の健全度を低下させた状態が想定され、この健全度が低下した状態で柱体に上記と同じ荷重が作用したときの変形量及び曲率が、変形量解析ソフトによって算出される（Ｓ５４）。

ここで、上記の健全度を低下させた状態とは、例えば鉄筋コンクリートであれば、内部の鉄筋の一部が延伸又は破断した状態などである。この場合、鉄筋が１本延伸又は破断した場合、２本延伸又は破断した場合・・・というように、健全度の度合いを変えて変形量
及び曲率を算出することにより、実際の柱体に発生した健全度の違いを把握できる。

次に、画像解析により算出された柱体の変形量及び曲率と、モデル解析により算出された柱体の変形量及び曲率とが比較される（Ｓ５５）。

そして、画像解析の結果とモデル解析の結果とが略一致したときに、曲率が他より突出している解析点に相当する柱体の部分が健全度の低下した位置であると判定される。

すなわち、画像解析では柱体の健全度が低下しているか否か、及び健全度が低下している大体の位置が判断され、モデル解析では健全度の低下している位置及び健全度低下度合いが詳細に判断される。

図１２は、モデル解析による変形量特性５６を示す。ここでは、鉄筋コンクリート造の柱体に、１２本の鉄筋が配筋され、そのうち引張側となる６本の鉄筋が延伸又は切断した状態（健全性が低下した状態）のとき、柱体に作用する荷重を変えて変形量を算出した例を示す。なお、図１２中の符号５７は、画像解析による変形量特性を示す。

図１３は、モデル解析による曲率特性５８を示す。図１３から、他より曲率が突出している部位、すなわち、健全度の低下している部分が、高さ５．５ｍのところにあることが分かる。なお、図１３中の符号５９は、画像解析によって算出された曲率特性を示す。

図１４は、この柱体の健全度判定システム２０の入力画面６０を示す。なお、ここでは、柱体の健全性を判定する場合について説明する。

この入力画面６０には、別途、入力された健全度を判定すべき柱体６１Ａ、この柱体６１Ａに隣接する柱体６１Ｂ，６１Ｃ、及び柱体６１Ａの荷重状態、すなわち、柱体６１Ａに架設された電線や通信線などの線６２、及びその長さ６３などが表示される。

図１５は、変形量解析機能における出力画面７０を示す。上記の入力画面６０に所定の項目が入力されると、柱体６１Ａの変形量及び曲率が算出され、その結果が出力画面７０に表示される。

この出力画面７０には、柱体６１Ａの変形特性７１Ａ，７１Ｂ、曲率特性７２Ａ，７２Ｂ、柱体６１に関する各種の情報７３などが表示される。

＜検証例＞
図１６は、画像解析で算出された変形量特性７４、及びモデル解析で算出された変形量特性７５を示す図である。図１６から分かるように、画像解析によって得られた変形量特性と、モデル解析によって得られた変形量特性は、僅かに相違しているが略一致している。

図１７は、画像解析によって得られた曲率特性７６、及びモデル解析によって得られた曲率特性７７を示す図である。図１７から分かるように、曲率が突出している位置は、両方ともほぼ同じである。

このように、本発明では、画像解析によって柱体の変形量及び曲率が算出され、曲率の突出している部分の健全性が低下していると判定されるので、定量的な判定ができ、利用者の個人差を無くして客観的な判定ができる。

また、画像解析によって得られた曲率が突出した部分について、モデル解析によって、
柱体の健全度が低下した状態で荷重が作用したときの変形量及び曲率を算出することにより、健全度の低下した部位を特定できると共に、その部位の健全度の度合いをより詳細に判定できる。

実施形態に係る柱体の健全度判定装置を示すブロック図である。 実施形態に係る変形量特性及び曲率算定方法を示す図である。 実施形態に係る曲率特性を示す図である。 実施形態に係る健全度判定方法の構成を示す図である。 実施形態に係る健全度判定システムを示す図である。 実施形態に係る健全度判定システムのデータの流れを示す図である。 実施形態に係る健全度判定システムの柱体の輪郭をＲ定規で取得する方法を示す図である。 実施形態に係る健全度判定システムの柱体の輪郭を測定器で取得する方法を示す図である。 実施形態に係る健全度判定システムの出力画面を示す図である。 実施形態に係る画像解析による判定方法を示すフローチャートである。 実施形態に係るモデル解析による判定方法を示すフローチャートである。 実施形態に係るモデル解析による変形量特性を示す図である。 実施形態に係るモデル解析による曲率特性を示す図である。 実施形態に係る健全度判定システムの入力画面を示す図である。 実施形態に係る健全度判定システムの出力画面を示す図である。 実施形態に係る健全度判定システムの画像解析及びモデル解析による変形量特性を比較する図である。 実施形態に係る健全度判定システムの画像解析及びモデル解析による曲率特性を比較する図である。

符号の説明

１ 健全度判定装置
２ 輪郭線データ取得手段手段
３ 変形量算出手段
４ 曲率算出手段
５ 変形量及び曲率表示手段
１０ 輪郭線
１０ａ〜１０ｎ 解析点
１２ グラフ
２０ 健全度判定システム
２１ 柱体
２２ デジタルカメラ
２３ パソコン
２４ メモリーカード
２５ メモリーカードリーダ
２６ ＵＳＢケーブル
２７ Ｒ定規
２８ 表示画面
２９ 輪郭線
３０ グラフ
３１ 事項欄
３２ 測定結果一覧表
３３ 測定器
３４Ａ レーザ距離計
３４Ｂ 専用ターゲット
３４Ｃ 三脚
５６ モデル解析による変形量特性
５７ 画像解析による変形量特性
５８ モデル解析による曲率特性
５９ 画像解析による曲率特性
６０ 入力画面
６１，６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃ 柱体
６２ 電線
６３ 電線の長さ
７０ 出力画面
７１ 変形特性
７２ 曲率特性
７３ 各種情報
７４ 画像解析による変形量特性
７５ モデル解析による変形量特性
７６ 画像解析による曲率特性
７７ モデル解析による曲率特性

Claims (7)

1. 柱体の長手方向における輪郭線データを取得する手段と、
   前記輪郭線上に複数の解析点を設定し、前記複数の解析点における前記輪郭線の曲率を算出する手段と、を備えたことを特徴とする柱体の健全度判定装置。
2. 前記輪郭線データを取得する手段は、デジタルカメラ、Ｒ定規又は測定器であることを特徴とする請求項１に記載の柱体の健全度判定装置。
3. 前記曲率を算出する手段は、パーソナルコンピュータであることを特徴とする請求項１又は２に記載の柱体の健全度判定装置。
4. 前記解析点の基準点に対する変形量及び前記曲率を表示する表示手段を有することを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の柱体の健全度判定装置。
5. 柱体の長手方向における輪郭線データを取得し、
   前記輪郭線上に複数の解析点を設定し、
   前記複数の解析点における前記輪郭線の曲率を算出することを特徴とする柱体の健全度判定方法。
6. 健全度を判定すべき実柱体と略同一のモデル柱体を想定し、
   前記モデル柱体の長手方向における複数の部位で荷重作用時における曲率を算出し、
   前記実柱体の長手方向における輪郭線データを取得し、
   前記輪郭線上に複数の解析点を設定し、
   前記複数の解析点における前記輪郭線の曲率を算出し、
   前記輪郭線の曲率が一定以上の解析点に相当する前記モデル柱体の部位で、健全度を低下させた状態を想定し、
   前記健全度を低下させたモデル柱体における荷重作用時の曲率を算出することを特徴とする柱体の健全度判定方法。
7. 前記柱体は鉄筋コンクリート柱、鋼管柱、金属柱又は複合柱であることを特徴とする請求項５又は６に記載の柱体の健全度判定方法。

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