JP2014101714A

JP2014101714A - かぶり厚検査装置

Info

Publication number: JP2014101714A
Application number: JP2012255227A
Authority: JP
Inventors: Keigo Takeuchi; 啓五竹内
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Priority date: 2012-11-21
Filing date: 2012-11-21
Publication date: 2014-06-05
Anticipated expiration: 2032-11-21
Also published as: JP6024964B2

Abstract

【課題】コンクリート施工管理において、かぶり厚自体を直接実測評価することが可能なかぶり厚検査装置を提供する。
【解決手段】かぶり厚検査装置は、光線を被写体に投射して、点群データの集合である３次元距離データを取得する距離データ取得手段Ｓ１０２と、取得された３次元距離データを３次元直交座標に基づく点群データに変換する座標変換手段Ｓ１０３、変換された点群データから、平面として認識される点群を抽出する平面抽出手段Ｓ１０４と、変換された点群データから、第１の径を有する第１円柱体として認識される点群を抽出する第１円柱体抽出手段Ｓ１０５と、変換された点群データから、第２の径を有する第２円柱体として認識される点群を抽出する第２円柱体抽出手段Ｓ１０６と、平面抽出手段で抽出された平面からの距離に応じて、点群データを色分けする色分け表示手段Ｓ１０７と、からなる。
【選択図】図６

Description

本発明は、鉄筋周囲のコンクリートの厚みとしてかぶり厚が、コンクリート打設後に所定間隔確保可能か否かをコンクリート打設前に検査するかぶり厚検査装置に関する。

コンクリートの施工管理において、かぶり厚の確保は重点のひとつとされる。かぶり厚の足りていないコンクリート柱や梁は、内部の腐食や外力に対する脆弱性から、最悪の場合破砕に至るため、建築基準法でその確保が明記されている。

そのため同厚さの施工管理は、通常念入りに実施される。かぶり厚の確認は、コンクリート打設前に実施され、メジャーなどによる計測が主な方法である。柱や壁の場合は側面における鉄筋と型枠の間の評価となるため、かろうじて目視することが可能である。しかしながら、型枠が取り付けられた後の、観測となるため、上部から目視できる範囲に限られる。

さらに梁の場合、梁の下側（梁底）に関しては、目視観察自体が難しいため、スペーサーの有無でかろうじて確認できる程度である。このようなスペーサーによるコンクリート施工管理については、例えば、特許文献１（特開２０１１−３２７３９号公報）に開示されているスペーサーを用いて行うことができる。
特開２０１１−３２７３９号公報

しかしながら、特許文献１記載のスペーサーなどを用いてコンクリート施工管理を行ったとしても、かぶり厚自体を直接計測するものではなく、実測評価という点では、これを行うことができないので、従来においては、コンクリート施工における品質管理が十分ではなかった、という問題があった。

この発明は、上記課題を解決するものであって、請求項１に係る発明は、光線を検査対象に投射して、点群データの集合である３次元距離データを取得する距離データ取得手段と、前記距離データ取得手段で取得された前記３次元距離データを３次元直交座標に基づく点群データに変換する座標変換手段と、前記座標変換手段で変換された点群データから、平面として認識される点群を抽出する平面抽出手段と、前記座標変換手段で変換された点群データから、第１の径を有する第１円柱体として認識される点群を抽出する第１円柱体抽出手段と、前記座標変換手段で変換された点群データから、第２の径を有する第２円柱体として認識される点群を抽出する第２円柱体抽出手段と、前記平面抽出手段で抽出された前記平面からの距離に応じて、点群データを色分けする色分け表示手段と、からなることを特徴とするかぶり厚検査装置である。

また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載のかぶり厚検査装置において、前記第１円柱体の前記第１の径φ₁を入力すると共に、前記第２円柱体の前記第２の径φ₂を入力する入力手段を有することを特徴とする。

また、請求項３に係る発明は、請求項２に記載のかぶり厚検査装置において、前記平面抽出手段で抽出された前記平面から最も離れている第１円柱体上の点群と平面との間の距離Ｄを算出し、Ｔ＝Ｄ−φ₁−φ₂により、かぶり厚Ｔを算出する算出手段を有することを
特徴とする。

また、請求項４に係る発明は、請求項３に記載のかぶり厚検査装置において、前記算出手段で算出された前記かぶり厚Ｔが、所定値Ｔｏ以上であるか否かを判定する判定手段を有することを特徴とする。

また、請求項５に係る発明は、請求項４に記載のかぶり厚検査装置において、前記判定手段で、前記かぶり厚Ｔが、所定値Ｔｏ以上でないと判定された場合、報知を行う報知手段を有する。

また、請求項６に係る発明は、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のかぶり厚検査装置において、前記距離データ取得手段が、３次元距離センサであり、前記３次元距離センサの筐体には、前記筐体の姿勢認識用の発光部が設けられることを特徴とする。

また、請求項７に係る発明は、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のかぶり厚検査装置において、前記距離データ取得手段により、コンクリート打設後に柱となる検査対象部をスキャンすることを特徴とする。

また、請求項８に係る発明は、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のかぶり厚検査装置において、前記距離データ取得手段により、コンクリート打設後に梁となる検査対象部をスキャンすることを特徴とする。

本発明に係るかぶり厚検査装置は、距離データ取得手段によって取得された点群データに基づいて、コンクリート打設前の型枠を計測するものであり、このような本発明に係るかぶり厚検査装置によれば、コンクリート施工管理において、かぶり厚自体を直接実測評価することが可能となり、十分な品質管理を行うことができる。

本発明の実施形態に係るかぶり厚検査装置１０のシステム構成を示す図である。かぶり厚検査装置１０の検査対象であるコンクリート打設前の鉄筋と型枠を示す図である。コンクリート打設前の鉄筋と型枠の断面構成の概略を示す図である。本発明の実施形態に係るかぶり厚検査装置１０の利用形態を説明する図である。本発明の実施形態に係るかぶり厚検査装置１０で取得されるデータのイメージ図である。本発明の実施形態に係るかぶり厚検査装置１０の処理のフローチャートを示す図である。コンクリート打設後に梁となる鉄筋と型枠の断面構成の概略を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の実施形態に係るかぶり厚検査装置１０のシステム構成を示す図である。

図１において、かぶり厚検査装置１０を構成する３次元距離センサ１００は、センサ筐体１１０のセンシング開口部１１５からレーザや赤外線を被写体に投射して大量の３次元距離データ（以下「点群データ」という）を測定できるセンサである。

点群データは３次元距離を表現する点が大量にあるので距離画像と呼ぶこともできる。３次元距離センサ１００を設置している高さや煽り角から、点群データを３次元直交座標系に変換することによりＸ，Ｙ，Ｚ座標でデータを扱うことができるようになる。

上記のような３次元距離センサ１００としては、例えば、ＡＳＵＳＴｅＫＣｏｍｐｕｔｅｒ製の開発者向けモーションキャプチャデバイス「ＸｔｉｏｎＰＲＯ」を用いることができる。

また、３次元距離センサ１００のセンサ筐体１１０には、発光部１２０が複数設けられており、暗所において、かぶり厚検査装置１０の使用者が、３次元距離センサ１００のセンサ筐体１１０の姿勢を認識・把握することができるようになっている。

３次元距離センサ１００のセンサ筐体１１０は、伸縮自在に構成されてなる伸縮棹７０の先端に、ユニバーサルジョイント８０が取り付けられている。また、伸縮棹７０の３次元距離センサ１００が取り付けられていない方の端部には、取手部６０が設けられている。

上記のような構成によって、かぶり厚検査装置１０の使用者は、まず、ユニバーサルジョイント８０により３次元距離センサ１００のセンサ筐体１１０を所望の姿勢とした上で、取手部６０を持ち、３次元距離センサ１００のセンシング開口部１１５が検査対象箇所を向くようにして、当該検査対象箇所のデータを取得するような利用形態が想定されている。

本発明に係るかぶり厚検査装置１０を構成する情報処理装置５０としては、ハードディスク（不図示）にウインドウズ（登録商標）などのオペレーティングシステムが記憶されている汎用のパーソナルコンピューターを利用することができる。また、３次元距離センサ１００と情報処理装置５０とは、例えば、ＵＳＢなどの通信規格で接続することができる。

また、情報処理装置５０の前記ハードディスクには、オペレーティングシステムプログラム以外に、本発明のかぶり厚検査装置１０をＣＰＵ（不図示）上で動作させるシステムプログラム、及びこのシステムプログラムで用いるデータなどがインストールされ保存・記憶されている。また、情報処理装置５０のディスプレイは、かぶり厚検査装置１０の表示手段、報知手段として、情報処理装置５０内蔵のスピーカーなどは、かぶり厚検査装置１０の報知手段として機能する。

以上のように構成されるかぶり厚検査装置１０で検査を行う検査対象について図２及び図３を参照して説明する。図２はかぶり厚検査装置１０の検査対象であるコンクリート打設前の鉄筋２００と型枠３００を示す図であり、図３はコンクリート打設前の鉄筋２００と型枠３００を水平方向から見た断面構成の概略を示す図である。なお、図２及び図３に示す実施形態においては、鉄筋２００とその周囲に打設されたコンクリートによって柱を構成する例を示しているが、本発明に係るかぶり厚検査装置１０は、柱におけるかぶり厚の検査に限らず、梁やその他の構造部のかぶり厚の検査にも適用することが可能である。

本発明に係るかぶり厚検査装置１０は、鉄筋２００周囲のコンクリートの厚みとしてかぶり厚が、コンクリート打設後に所定間隔確保可能か否かをコンクリート打設前に検査するものである。

コンクリートを打設する鉄筋２００は、複数の主筋２１０と、複数の主筋２１０の外周
囲を包囲するように設けられる補強筋２２０と、から構成されている。また、型枠３００は、鉄筋２００から所定距離離間して、鉄筋２００を囲むようにして設けられており、鉄筋２００と型枠３００との間の距離がかぶり厚となる。

図３において、かぶり厚をＴ、主筋２１０の直径をφ₁、補強筋２２０の直径をφ₂、主筋２１０上の型枠３００から最も離れた点と、型枠３００との間の距離をＤとすると、かぶり厚ＴはＴ＝Ｄ−φ₁−φ₂によって求めることができることがわかる。

図４は本発明の実施形態に係るかぶり厚検査装置１０の利用形態を説明する図である。図に示すように、かぶり厚検査装置１０における３次元距離センサ１００のセンシング開口部１１５が検査対象箇所（本例では、型枠３００のＡ面と、鉄筋２００との間のかぶり厚が対象）を向くようにして、データを取得する。かぶり厚検査装置１０は、このようにして取得されたデータを対象として解析を行う。

図５は本発明の実施形態に係るかぶり厚検査装置１０で取得されるデータのイメージ図である。これは、検査対象として上記の型枠３００のＡ面と鉄筋２００を、３次元距離センサ１００で取得して、かぶり厚検査装置１０で処理した画像の一例を示す図である。

図５に示すように、かぶり厚検査装置１０においては、型枠３００のＡ面による「平面」として認識される点群、主筋２１０による第１の径φ₁を有する「第１円柱体」として
認識される点群、補強筋２２０による第２の径φ₂を有する「第２円柱体」として認識さ
れる点群が把握されることとなる。

次ぎに、以上のように構成されるかぶり厚検査装置１０の処理の具体的なアルゴリズムについて説明する。図６は本発明の実施形態に係るかぶり厚検査装置１０の処理のフローチャートを示す図である。

図６において、処理が開始されると、ステップＳ１０１では、コンクリート施行で用いられている鉄筋２００の主筋２１０の直径φ₁と補強筋２２０の直径φ₂をかぶり厚検査装置１０の情報処理装置５０から入力する。

続く、ステップＳ１０２では、３次元距離センサ１００が、例えば、型枠３００のＡ面と鉄筋２００の点群データ（距離画像）を取得する。

続いて、ステップＳ１０３では、取得された点群データを３次元座標（直交座標系）に変換する。

ステップＳ１０４では、ステップＳ１０３で変換された３次元座標点群データから「平面」として認識される点群を抽出する。このような抽出処理には、従来周知の画像処理のアルゴリズムを用いることができる。このステップで抽出される「平面」は、型枠３００であるものと想定できる。

ステップＳ１０５では、ステップＳ１０３で変換された３次元座標点群データから「第１の径を有する第１円柱体」として認識される点群を抽出する。このステップで抽出される「第１円柱体」は、主筋２１０であるものと想定できる。

ステップＳ１０６では、ステップＳ１０３で変換された３次元座標点群データから「第２の径を有する第２円柱体」として認識される点群を抽出する。このステップで抽出される「第２円柱体」は、補強筋２２０であるものと想定できる。

ステップＳ１０７においては、情報処理装置５０のディスプレイにおいて、前記平面からの距離に応じて点群を色分け表示する。このような点群の色分け表示により、実測に基づいたかぶり厚を視覚的に評価することが可能となり、品質管理に資することができる。

ステップＳ１０８では、前記の平面から最も離れている第１円柱体上の点群と平面との間の距離Ｄを算出する。

続く、ステップＳ１０９においては、Ｔ＝Ｄ−φ₁−φ₂によりかぶり厚さＴを算出する。

ステップＳ１１０では、かぶり厚が満たすべき基準値Ｔｏと、算出されたＴを比較し、Ｔ≧Ｔｏであるか否かを判定する。

ステップＳ１１０における判定がＹＥＳであれば、ステップＳ１１１に進み、かぶり厚が基準を満たしていることを情報処理装置５０のディスプレイなどに報知する。

一方、ステップＳ１１２における判定がＮＯであれば、かぶり厚が基準を満たしていないことを情報処理装置５０のディスプレイなどに、警告的に報知する。

ステップＳ１１３で、処理を終了する。

以上のような本発明に係るかぶり厚検査装置１０は、距離データ取得手段である３次元距離センサ１００によって取得された点群データに基づいて、コンクリート打設前の型枠を計測するものであり、このような本発明に係るかぶり厚検査装置１０によれば、コンクリート施工管理において、かぶり厚自体を直接実測評価することが可能となり、十分な品質管理を行うことができる。

これまでに示した実施形態においては、３次元距離センサ１００により、コンクリート打設後に柱となる検査対象部をスキャンして検査を行う例に基づいて説明を行ったが、本発明に係るかぶり厚検査装置１０は、柱におけるかぶり厚の検査に限らず、梁やその他の構造部のかぶり厚の検査にも適用することが可能である。

図７はコンクリート打設後に梁となる鉄筋と型枠の断面構成の概略を示す図である。コンクリート打設後に梁となる検査対象部においては、図７に示すように特に梁底部においては、人の手が届かない。そこで、本発明に係るかぶり厚検査装置１０の３次元距離センサ１００により、コンクリート打設後に梁となる検査対象部をスキャンすることで、有効にかぶり厚の検査を行うことができ、十分な品質管理を行うことが可能となる。

１０・・・かぶり厚検査装置
５０・・・情報処理装置
６０・・・取手部
７０・・・伸縮棹
８０・・・ユニバーサルジョイント
１００・・・３次元距離センサ
１１０・・・センサ筐体
１１５・・・センシング開口部
１２０・・・発光部
２００・・・鉄筋
２１０・・・主筋
２２０・・・補強筋
３００・・・型枠

Claims

光線を検査対象に投射して、点群データの集合である３次元距離データを取得する距離データ取得手段と、
前記距離データ取得手段で取得された前記３次元距離データを３次元直交座標に基づく点群データに変換する座標変換手段と、
前記座標変換手段で変換された点群データから、平面として認識される点群を抽出する平面抽出手段と、
前記座標変換手段で変換された点群データから、第１の径を有する第１円柱体として認識される点群を抽出する第１円柱体抽出手段と、
前記座標変換手段で変換された点群データから、第２の径を有する第２円柱体として認識される点群を抽出する第２円柱体抽出手段と、
前記平面抽出手段で抽出された前記平面からの距離に応じて、点群データを色分けする色分け表示手段と、からなることを特徴とするかぶり厚検査装置。
前記第１円柱体の前記第１の径φ₁を入力すると共に、前記第２円柱体の前記第２の径φ₂を入力する入力手段を有することを特徴とする請求項１に記載のかぶり厚検査装置。
前記平面抽出手段で抽出された前記平面から最も離れている第１円柱体上の点群と平面との間の距離Ｄを算出し、Ｔ＝Ｄ−φ₁−φ₂により、かぶり厚Ｔを算出する算出手段を有することを特徴とする請求項２に記載のかぶり厚検査装置。
前記算出手段で算出された前記かぶり厚Ｔが、所定値Ｔｏ以上であるか否かを判定する判定手段を有することを特徴とする請求項３に記載のかぶり厚検査装置。
前記判定手段で、前記かぶり厚Ｔが、所定値Ｔｏ以上でないと判定された場合、報知を行う報知手段を有する請求項４に記載のかぶり厚検査装置。
前記距離データ取得手段が、３次元距離センサであり、前記３次元距離センサの筐体には、前記筐体の姿勢認識用の発光部が設けられることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のかぶり厚検査装置。
前記距離データ取得手段により、コンクリート打設後に柱となる検査対象部をスキャンすることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のかぶり厚検査装置。
前記距離データ取得手段により、コンクリート打設後に梁となる検査対象部をスキャンすることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のかぶり厚検査装置。