JP2006234383A - コンクリート構造物の劣化診断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】三次元写真画像と赤外線温度差画像とを合成することにより、劣化部分を判定して、その位置や大きさを正確に表示した正面図と断面図を容易に作成することができるコンクリート構造物の劣化診断方法を提供するものである。
【解決手段】被検査面となるコンクリート構造物の表面をデジタルカメラで撮影し、このデジタル写真画像から三次元写真画像を作成し、同様に赤外線カメラで撮影し、これを異なる時間に複数回繰り返して撮影して複数枚の三次元赤外線画像を作成し、低い温度状態で撮影した画像と、高い温度状態で撮影した画像と比較して赤外線温度差画像を作成し、これと前記三次元写真画像とを合成して合成三次元写真画像を作成し、これから劣化部分を診断し、劣化部分を表示した正面図および断面図を作成することを特徴とするものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、コンクリート構造物の劣化診断方法に関するものである。

モルタルコンクリート法面の劣化診断は、作業者が急峻なモルタルコンクリート法面に昇って、目視や打撃により劣化箇所や劣化状態を確認し、その位置を特定しながら図面に記入し、欠陥個所を表示した図面を作成していた。しかしながら、道路脇の急峻なモルタルコンクリート法面に昇って作業するため、危険な作業であり、その安全対策を十分に確保する必要がある上、極めて作業性が悪く、その診断コストが高くなり、また作業期間が長期化する問題があった。

このため、近年はモルタルコンクリート法面や橋梁地覆、ビルの外壁などを赤外線カメラで撮影し、放射温度データが周辺の温度より高いことや、低温度時に撮影した画像と、高温度時に撮影した画像との差から得られる高温度差の部分に、コンクリート表面やモルタル表面に浮きや剥離が存在し、また背面に空洞があることを推定して劣化診断する方法が行なわれている（特許文献１、特許文献２）。

しかしながらモルタル吹き付けの法面や橋梁地覆は、表面に凹凸や隅角部などがある三次元の立体であり、特に凸部は温度上昇が大きく、また凹部は温度上昇が低いため、この表面形状を正しく評価しないと、表面の浮きや剥離、また背面の空洞化の部分を判断できず正確な診断が行なえない問題があった
特開平０５ー０４５３１４ 特開平０５ー２０３５９７

本発明は上記問題を改善し、三次元写真画像と赤外線温度差画像とを合成することにより、劣化部分を判定して、その位置や大きさを正確に表示した正面図と断面図を容易に作成することができるコンクリート構造物の劣化診断方法を提供するものである。

本発明の請求項１記載のコンクリート構造物の劣化診断方法は、（１）少なくとも異なる２地点以上から、被検査面となる基準点を設けたコンクリート構造物の表面をデジタルカメラで撮影し、このデジタル写真画像から三次元写真画像を作成する三次元写真画像作成手段と、（２）前記撮影地点からコンクリート構造物の表面を赤外線カメラで撮影し、これを異なる時間に複数回繰り返して撮影し、この赤外線画像から複数枚の三次元赤外線画像を作成する三次元赤外線画像作成手段と、（３）異なる時間で撮影した複数枚の三次元赤外線画像を、その低い温度状態で撮影した画像と、高い温度状態で撮影した画像と比較して、その温度差に対応する色に表示した赤外線温度差画像を作成する赤外線温度差画像作成手段と、
（４）この赤外線温度差画像と前記三次元写真画像とを合成する合成三次元写真画像作成手段と、（５）この合成三次元写真画像からコンクリート表面の温度差データを用いて劣化部分を表示する劣化診断手段と、（６）補正した合成三次元写真画像から劣化部分を表示した正面図および断面図を作成する設計図作成手段と、からなることを特徴とするものである。

本発明の請求項２記載のコンクリート構造物の劣化診断方法は、被検査面となるコンクリート構造物の表面を縦または横方向に複数に分割し、この分割された境界を基準点として、デジタルカメラまたは赤外線カメラで撮影し、分割された画像を縦または横方向に組み合わせることを特徴とするものである。

本発明の請求項３記載のコンクリート構造物の劣化診断方法は、被検査面となるコンクリート構造物の基準点に標識を設置して、ここから所定の間隔で標識を設置してデジタルカメラと赤外線カメラで撮影することを特徴とするものである。

本発明の請求項４記載のコンクリート構造物の劣化診断方法は、請求項１のコンクリート構造物の劣化診断方法において、更にレーザー距離計で撮影地点から被検査面となるコンクリート構造物の表面までの距離を測定し、この距離データを劣化診断手段の補正データとして使用することを特徴とするものである。

本発明の請求項５記載のコンクリート構造物の劣化診断方法は、被検査面となるコンクリート構造物が、モルタルコンクリート法面、トンネルのコンクリート内壁、コンクリート橋梁またはビルのコンクリート外壁やタイル張り外壁であることを特徴とするものである。

本発明に係る請求項１記載のコンクリート構造物の劣化診断方法によれば、三次元写真画像と赤外線温度差画像とを合成して、これから劣化部分を判定し、この劣化部分の位置や大きさ、深さなどを正確に表示した正面図と断面図を作成することにより、劣化部分を正確に判定して、補修用の対策を採ることができる。

また請求項２記載のコンクリート構造物の劣化診断方法によれば、被検査面となるコンクリート構造物の表面を縦または横方向に複数に分割し、この分割された境界を基準点として、デジタルカメラまたは赤外線カメラで撮影し、分割された画像を縦または横方向に組み合わせて、劣化部分のより正確な正面図と断面図を作成することができる。

また請求項３記載のコンクリート構造物の劣化診断方法によれば、被検査面となるコンクリート構造物の基準点に標識を設置し、ここから所定の間隔で標識を設置してデジタルカメラと赤外線カメラで撮影することにより正確な画像合成と距離測定を行なうことができる。

また請求項４記載のコンクリート構造物の劣化診断方法によれば、レーザー距離計で撮影地点から被検査面となるコンクリート構造物の表面までの距離を測定し、この距離データを基に、赤外線カメラの最小検知寸法やデジタルカメラの分解能を補正データとして使用することにより精度良く劣化診断を行なうことができる。

また請求項５記載のコンクリート構造物の劣化診断方法によれば、被検査面となるコンクリート構造物が、モルタルコンクリート法面、トンネルのコンクリート内壁、コンクリート橋梁またはビルのコンクリート外壁やタイル張り外壁など種々の劣化診断に適用することができる。

以下、モルタルコンクリート吹付け法面に適用した場合の、本発明の実施の一形態を図１ないし図１１を参照して詳細に説明する。図１は本発明の工程を示すもので、図２は道路脇の斜面にモルタル吹付けしたコンクリート法面１の劣化診断する箇所である。このモルタルコンクリート法面１の道路側に基準点２を決め、ここに標識３を設け、ここから道路４に沿って所定の間隔で複数個の標識３を設置しておく。この標識３は、例えばアルミニウム箔の中央に黒いマークを付したものを用いる。

次に、早朝の気温の最も低い時間に図３に示すように被検査面となるモルタルコンクリート法面１の全体が見渡せるＡ地点に移動し、ここにデジタルカメラ６をセットして、図２に示すようにモルタルコンクリート法面１を撮影する。また同時にレーザー距離計８で、各標識３までの距離を測定しておく。また赤外線カメラ７でモルタルコンクリート法面１を撮影して、この表面からの放射熱による熱分布状態を記録する。

次にＢ地点に移動し、ここにデジタルカメラ６をセットして、モルタルコンクリート法面１を撮影する。またレーザー距離計８で、各標識３までの距離を測定しておく。また赤外線カメラ７でモルタルコンクリート法面１を撮影して、この表面からの放射熱による熱分布状態を記録する。この気温の低い時間に赤外線カメラ７で撮影した赤外線画像は図５に示すようにモルタルコンクリート法面１の全体がクロス斜線で示した青色に表示される。

例えば最初に、午前６時にＡ地点で赤外線カメラ７で撮影したとすると、この後、直ちにＢ地点に移動し、ここで赤外線カメラ７で撮影する。以下２時間ごとにＡ地点とＢ地点で赤外線カメラ７をセットして、モルタルコンクリート法面１を撮影し、午後２時まで５回繰り返して撮影する。

この後、Ａ地点とＢ地点でデジタルカメラ６で撮影したデジタル写真画像をコンピュータの三次元写真画像作成手段で三次元解析して、図４に示すように三次元写真画像１０を作成する。また同様に、Ａ地点とＢ地点で赤外線カメラ７で撮影した赤外線画像をコンピュータの三次元赤外線画像作成手段で画像処理して三次元赤外線画像１１を作成する。

この後、図５に示すように全体が青い、気温の低い午前６時に撮影した三次元赤外線画像１１と、その後、２時間毎に撮影した三次元赤外線画像１１とのモルタルコンクリート法面部分の画像データを赤外線温度差画像作成手段で比較し、その温度差が最も大きい場合の、その温度差に対応する色に着色した赤外線温度差画像１２を作成する。

例えば午前６時が最も気温が低く、午後２時の気温が高かったとすると、午後２時に赤外線カメラ７で撮影した三次元赤外線画像１１はモルタルコンクリート法面１の全体が図６に黒丸で示すように赤くなる。赤外線温度差画像作成手段で、この最も気温が低い午前６時の三次元赤外線画像１１と、最も気温が高い午後２時の三次元赤外線画像１１と、その画像データを比較し、その温度差を求めて、その温度差に対応する色に着色した図７に示す赤外線温度差画像１２を作成する。

次にこのようにして得られた赤外線温度差画像１２と三次元写真画像１０とを、基準点２を合わせて合成三次元写真画像作成手段で合成すると、図８に示すような合成三次元写真画像１３が形成される。

次に劣化診断手段で、この合成三次元写真画像１３から、レーザー距離計８で測定した被検査面までの距離データを勘案して、赤外線温度差画像部分からコンクリート表面の温度差データを用いて、モルタルコンクリート法面１の正常な凹凸部、つまり温度の高い凸部の黄色の部分を除去し、剥離や、空洞、クラックなどを判定する。このように正常な部分の温度上昇は温度差データから劣化と判断せず、異常な温度上昇部分は劣化と判断して、その劣化状況に対応した着色部分を残して、図９に示す補正した合成三次元写真画像１４を作成する。

この場合、レーザー距離計８で測定した被検査面までの距離データは、カメラの最小検知寸法や分解能を考慮して、その範囲の大きさを判定するデーターとなる。つまり画像上で、同じ長さの欠陥でも、距離によりその大きさが異なるので、距離データを勘案することにより正確な欠陥や劣化部分の大きさや範囲を判定することができる。

次に補正した合成三次元写真画像１４からＣＡＤなどの設計図作成手段で、測量計算、面積計算を行ない、劣化個所だけを表示した図１０に示す正面図１５と、図１１に示す断面図１６を作成する。このように作成された正面図１５と断面図１６から、劣化個所の位置と、その内部の状況を確認して、補修対策を採ることができる。例えば図１０において、クロス斜線部分はモルタルの表面の浮きや剥離部分１８、黒丸部分はモルタルの密着不良で裏面に空洞がある部分１９、点部分はモルタルの剥落部分２０である。

また上記説明では被検査面となるモルタルコンクリート法面１をＡ地点とＢ地点の２か所から撮影して、２枚の写真を合成する場合について説明したが、モルタルコンクリート法面１を道路４に沿って複数に分割し、この分割された境界を２地点として、デジタルカメラ６または赤外線カメラ７で撮影し、分割された画像を横方向に組み合わせることにより更に精度を向上させることができる。また縦方向または、縦および横方向に格子状に分割してから組み合わせても良い。また撮影地点は２地点に限らず３地点以上でも良い。

なお上記説明ではモルタルコンクリート法面１の劣化診断に適用した場合について説明したが、トンネルのコンクリート内壁、コンクリート橋梁、ビルのコンクリート外壁やタイル張り外壁などのコンクリート構造物の劣化診断に広く適用することができる。

本発明のコンクリート構造物の劣化診断方法を示す工程図である。 被検査面となるモルタルコンクリート法面を撮影した写真画像である。 被検査面となるモルタルコンクリート法面を撮影する位置を平面的に示す説明図である。 被検査面となるモルタルコンクリート法面を撮影した写真を合成した三次元写真画像である。 気温の低い早朝にモルタルコンクリート法面を赤外線カメラで撮影した三次元赤外線画像である。 気温の高い午後にモルタルコンクリート法面を赤外線カメラで撮影した三次元赤外線画像である。 モルタルコンクリート法面の赤外線温度差画像である。 三次元写真画像に赤外線温度差画像を合成した合成三次元写真画像である。 補正した合成三次元写真画像である。 劣化箇所を示した正面図である。 劣化箇所を示した断面図である。

符号の説明

１ モルタルコンクリート法面
２ 基準点
３ 標識
４ 道路
６ デジタルカメラ
７ 赤外線カメラ
８ レーザー距離計
１０ 三次元写真画像
１１ 三次元赤外線画像
１２ 赤外線温度差画像
１３ 合成三次元写真画像
１４ 補正した合成三次元写真画像
１５ 正面図
１６ 断面図
１８ 浮きや剥離部分
１９ 密着不良で裏面に空洞がある部分
２０ 剥落部分

Claims (5)

1. （１）少なくとも異なる２地点以上から、被検査面となる基準点を設けたコンクリート構造物の表面をデジタルカメラで撮影し、このデジタル写真画像から三次元写真画像を作成する三次元写真画像作成手段と、
   （２）前記撮影地点からコンクリート構造物の表面を赤外線カメラで撮影し、これを異なる時間に複数回繰り返して撮影し、この赤外線画像から複数枚の三次元赤外線画像を作成する三次元赤外線画像作成手段と、
   （３）異なる時間で撮影した複数枚の三次元赤外線画像を、その低い温度状態で撮影した画像と、高い温度状態で撮影した画像と比較して、その温度差に対応する色に表示した赤外線温度差画像を作成する赤外線温度差画像作成手段と、
   （４）この赤外線温度差画像と前記三次元写真画像とを合成する合成三次元写真画像作成手段と、
   （５）この合成三次元写真画像からコンクリート表面の温度差データを用いて劣化部分を表示する劣化診断手段と、
   （６）補正した合成三次元写真画像から劣化部分を表示した正面図および断面図を作成する設計図作成手段と、
   からなることを特徴とするコンクリート構造物の劣化診断方法。
2. 被検査面となるコンクリート構造物の表面を縦または横方向に複数に分割し、この分割された境界を基準点として、デジタルカメラまたは赤外線カメラで撮影し、分割された画像を縦または横方向に組み合わせることを特徴とする請求項１記載のコンクリート構造物の劣化診断方法。
3. 被検査面となるコンクリート構造物の基準点に標識を設置し、ここから所定の間隔で標識を設置してデジタルカメラと赤外線カメラで撮影することを特徴とする請求項１記載のコンクリート構造物の劣化診断方法。
4. 請求項１のコンクリート構造物の劣化診断方法において、更にレーザー距離計で撮影地点から被検査面となるコンクリート構造物の表面までの距離を測定し、この距離データを劣化診断手段の補正データとして使用することを特徴とするコンクリート構造物の劣化診断方法。
5. 被検査面となるコンクリート構造物が、モルタルコンクリート法面、トンネルのコンクリート内壁、コンクリート橋梁またはビルのコンクリート外壁やタイル張り外壁であることを特徴とする請求項１または４記載のコンクリート構造物の劣化診断方法。