JP2015034445A - 構造物の点検装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、橋梁等の構造物の点検を精度よく効率的に行うことができる構造物の点検装置を提供することを目的とするものである。【解決手段】点検装置１は、水平アーム９上に走行可能に設置された複数の走行台車１０及び１２と、走行台車１０に取り付けられるとともに撮影カメラを有する撮影機構１１と、走行台車１２に取り付けられた点検作業機構である操作機構１３とを備えており、走行台車１０及び１２をそれぞれ点検位置に対応する位置に位置決めするように走行制御するとともに操作機構の作業制御と並行してその作業状況を撮影カメラで撮影するように撮影機構を制御して撮影画像を表示部に表示させて、撮影画像を確認しながら各種点検作業を行うことができる。【選択図】図１

Description

本発明は、橋梁等の下面又は建造物等の床下などの直接目視点検することが困難な構造物の部位を撮影カメラにより撮影して点検する構造物の点検装置に関する。

橋梁や建造物の老朽化に伴い強度の劣化が近年問題となっており、例えば、道路の橋梁については、既存の橋梁のうち１９５０年代から１９７３年代までの高度成長期に築造されたものが多く、これらの橋梁の架け替えや補強が必要となってきている。

こうした橋梁に関しては、定期点検を数年に一度行う必要があり、点検の際に橋梁管理カルテを作成・更新していく業務が行われている。しかしながら、橋梁の点検では、橋梁の下面側の床版、橋桁、支承及び橋脚といった部位や橋桁の間の空間に設置された水道管等の添架設備など目視点検が困難な箇所を点検しなければならず、そのため点検作業に大型の橋梁点検車や点検足場といった大掛かりな設備が必要であった。

こうした大掛かりな設備は作業日数がかかる上に点検コスト負担が大きいため、点検箇所を撮影カメラを用いて撮影する点検装置が提案されている。例えば、特許文献１では、点検台車に上下動可能に取り付けた垂直ロッドを介して水平アームを点検対象物の下方に配置し、水平アーム上を走行する走行台車に立設した保持アームに撮影カメラを取り付け、保持アームを回動させるとともに撮影カメラを上下方向に回動させて撮影方向を設定して点検対象物の下面の点検箇所を撮影する点検装置が記載されている。また、特許文献２では、車両本体に、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸方向に変更可能に構成した多関節の可動アームを取り付け、可動アームの先端に搭載された撮影用機器により構造物の下面を撮影するようにした点検装置が記載されており、可動アームの先端には構造物の検査箇所に噴射ノズルから洗浄用流体を噴射する構造物洗浄手段や検査箇所を打音検査する手段を備えている点が記載されている。

特開２００９−２７５３８５号公報 特開２００６−２４１７号公報

特許文献１では、垂直ロッドが分割ロッド部材を連結して上下方向の長さを設定しており、垂直ロッドを昇降用ウインチで上下方向に移動させて高さを調整することができ、また垂直ロッドを回動させて水平アームの位置調整を行うようにしている。しかしながら、撮影カメラからの映像だけで橋梁等の点検を精度よく行うことは難しく、例えば、クラックが生じていた場合にクラックの幅や深さといった定量的なデータを精度よく把握するには十分な機能を備えていない。

こうしたクラックの状態を把握するための計測技術は既に提案されているが（例えば、特開２００９−８５７８５号公報、特開２０１２−１８０７３号公報参照）、橋梁桁の下面、橋脚や橋台の垂直壁面といった点検箇所に対して計測装置を対応させることは難しい。

特許文献２では、３軸方向に変更可能な多関節の可動アームを油圧又は電動で動作させて撮影用機器を位置決めするようにしているが、可動アームの関節部分が多く複雑な構造となって重量も重くなり、正確な動作を行う上で難点がある。また、可動アームの先端に構造物洗浄手段や打音検査手段等の様々な手段を備えているが、これらの手段が具体化されておらず、橋梁等の点検を精度よく行う点で課題がある。

そこで、本発明は、橋梁等の構造物の点検を精度よく効率的に行うことができる構造物の点検装置を提供することを目的とするものである。

本発明に係る構造物の点検装置は、点検対象物に対向配置された点検作業機構と、撮影カメラを有する撮影機構と、前記点検作業機構の作業制御を行うとともにその作業状況を前記撮影カメラで撮影するように前記撮影機構を制御して撮影画像を表示部に表示させる制御装置とを備えている。さらに、前記点検作業機構は、点検対象物に対向配置した水平アーム上に走行可能に設置された走行台車に取り付けられており、前記制御装置は、前記走行台車を点検位置に対応する位置に位置決めするように走行制御する。さらに、前記撮影機構は、前記撮影カメラの周囲に複数個の位置表示ポインタを備えた位置表示機構を備えており、前記位置表示ポインタは、撮影方向に沿ってレーザ光線を照射して点検位置に光点を表示するように設定されており、前記制御装置は、点検位置を撮影した撮影画像において複数の異なる方向に配置された複数対の光点を指標として当該方向の画像補正を行う画像処理部を備えている。さらに、前記点検作業機構は、クラックゲージ板を取り付けた棒状体を回動させてクラックゲージ板を点検位置近傍に設定する操作機構である。さらに、前記点検作業機構は、点検位置表面を打撃して点検する打撃点検具を把持して打撃動作させる打撃点検機構である。さらに、前記打撃点検機構は、点検位置表面に流体を吹き付けて汚れを除去する噴射ノズルを備えている。さらに、前記撮影機構又は前記点検作業機構とその周辺を映す反射鏡と、前記反射鏡とともに前記水平アームの移動状態を撮影する補助カメラとを備えている。

本発明は、上記のような構成を有することで、点検作業機構の作業状況を撮影機構の撮影カメラで撮影しながら点検作業を行うので、橋梁等の構造物の点検を精度よく効率的かつ安全に行うことができる。

本発明に係る実施形態に関する正面図である。 水平アーム上に取り付けられた走行台車及び撮影機構に関する正面図である。 操作機構を取り付けた走行台車に関する正面図である。 操作機構に関する側面図である。 クラックゲージ板を点検位置の表面に密着させた状態を示す説明図である。 撮影した画像データに基づいてクラック幅を読み取る際の画像処理に関する説明図である。 複数の位置表示ポインタを備える位置表示機構を撮影機構に取り付けた場合を示す正面図である。 位置表示ポインタの位置決め機構に関する平面図である。 位置決め機構に関する概略断面図である。 クラックが生じている点検位置を撮影カメラで撮影する際に位置表示ポインタにより表示された指標とともに撮影した画像に関する模式図である。 打撃点検機構を取り付けた走行台車に関する正面図である。 打撃点検機構に関する側面図及び正面図である。 制御装置に関する概略ブロック構成図である。

以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明を実施するにあたって好ましい具体例であるから、技術的に種々の限定がなされているが、本発明は、以下の説明において特に本発明を限定する旨明記されていない限り、これらの形態に限定されるものではない。

図１は、本発明に係る実施形態に関する正面図である。点検装置１は、橋梁等の点検対象物Ｍの上面に設置された走行部２及び走行部２上に取り付けられた運転部３を備えており、運転部３に立設された昇降機構４、昇降機構４に取り付けられた水平移動機構５、水平移動機構５に水平方向に支持された支持アーム６の先端部に取り付けられた作動機構７、作動機構７に上下方向に支持された垂直ロッド８の下端部に取り付けられた水平アーム９を備えている。そして、昇降機構４、水平移動機構５、支持アーム６、作動機構７及び垂直ロッド８が水平アーム９を点検対象物の下方に移動させるアーム移動機構を構成する。垂直ロッド８の水平アーム９を取り付けた部分には、水平アーム９の移動状態を撮影する監視用の補助カメラ１６が取り付けられている。

水平アーム９は、アーム移動機構により点検対象物に対向配置される。水平アーム９には、走行台車１０及び１２が長手方向に走行可能に取り付けられており、走行台車１０には、立設された支柱の上端部に撮影機構１１が取り付けられ、走行台車１２には、立設された支柱の上端部に点検作業機構として操作機構１３が取り付けられている。

点検装置１は、運転部３に乗車した作業者が走行部２を操作して点検対象物Ｍの一方の側の端部に近接した位置に点検装置１を位置決めする。点検対象物Ｍの側端部に点検装置１を位置決めした後、昇降機構４を駆動して水平移動機構５を昇降用支柱に沿って所定の高さ位置に上昇させる。そして、水平移動機構５を駆動して支持アーム６を点検対象物Ｍの外側に向かって移動させて垂直ロッド８を点検対象物Ｍの外側に突出するように位置決めする。次に、作動機構７を駆動して垂直ロッド８を伸ばし、下端に取り付けた水平アーム９を下降させて点検対象物Ｍの下側よりも下降した所定の高さ位置に設定する。そして、作動機構７を駆動して水平アーム９を回動させて点検対象物Ｍの下方に水平アーム９を位置決めする。そして、水平アーム９に沿って走行台車１０及び１２を走行させて所望の位置に設定して作業を行うようになっている。こうした水平アーム９の位置決め並びに走行台車１０及び１２の位置決めは、運転部３に設置された図示せぬ制御部において作業者が遠隔操作することで設定することができる。

図２は、水平アーム９上に取り付けられた走行台車１０及び撮影機構１１に関する正面図である。走行台車１０は、水平アーム９アーム部材９ａの上部において両側に突出形成されたレール部９ｂを走行する車輪１０ａを備えており、走行台車１０の前後には走行ガイド１０ｂが取り付けられている。車輪１０ａは、図示せぬ駆動モータにより回転駆動されるようになっており、運転部３に設置された制御部により駆動モータを遠隔操作することで、水平アーム９の上面において走行台車１０を走行させて任意の位置に停止させることができる。

また、水平アーム９の上面には、距離表示用の目盛が表示されており、走行台車１０の停止位置が確認できるようになっている。なお、走行台車１０の停止位置は、走行動作に用いる駆動モータの駆動回転動作に基づいて制御装置において算出することもできる。

走行台車１０のほぼ中央部には支柱１０ｃが立設されており、支柱１０ｃの上端には撮影カメラ１１ａを備える撮影機構１１が取り付けられている。支柱１０ｃの長さは、例えば、橋梁等の点検対象物の場合には橋桁の桁高に応じて設定する。複数種類の長さの支柱を揃えておき、点検対象物に応じて長さを選択するようにすればよい。また、支柱１０ｃに公知の伸縮可能な構造を用いて点検対象物に応じて長さを調整するようにしてもよい。

撮影機構１１は、枠体１１ｂの下端部が支柱１０ｃにボールロックピン１０ｇにより着脱可能に固定されており、上端側に設けられた軸支部１１ｃを介して撮影カメラ１１ａが上下方向に回動可能に取り付けられている。撮影機構１１の下端側には駆動モータ１１ｄが取り付けられており、駆動モータ１１ｄの回転駆動力が歯車等の駆動伝達機構を介して軸支部１１ｃを回動させて撮影カメラ１１ａを上下方向に回動させることで、任意の回動位置に撮影カメラ１１ａを停止させる。

撮影カメラ１１ａの上部には方向表示ポインタ１１ｅが固定されている。方向表示ポインタ１１ｅは、撮影カメラ１１ａの撮影方向と一致する方向にレーザ光線を照射するように設定されており、点検対象物Ｍの下面にレーザ光線が照射されて撮影方向を示す照射ポイントが表示されるようになる。

支柱１０ｃは、その中心軸を中心に回動可能に軸支されており、走行台車１０に設けられた駆動モータ（図示せず）により回動するようになっている。支柱１０ｃの下端部には水平回動角度表示板１０ｄが固定されており、走行台車１０の上面には水平回動角度表示板１０ｄの角度位置を示す矢印表示体１０ｅが設けられている。水平回動角度表示板１０ｄの中心は支柱１０ｃの回動中心軸と一致するように設定されている。支柱１０ｃが回動すると水平回動角度表示板１０ｄも同じように回動するため、矢印表示体１０ｅが指示する目盛が支柱１０ｃの水平方向の回動角度として表示されるようになる。表示された水平方向の回動角度は、撮影カメラ１１ａを下方向を撮影するように回動させて読み取ることができる。なお、水平方向の回動角度については、支柱１０ｃを回動する駆動モータにエンコーダを取り付けて回動角度を電気的に読み取るようにしてもよい。

走行台車１０の４つの辺部には、それぞれ位置表示ポインタ１０ｆが取り付けられている。位置表示ポインタ１０ｆは、上面からレーザ光線を照射するようになっており、支持部材に回動軸を介して回動自在に設けられている。位置表示ポインタ１０ｆは、常に鉛直方向に沿って上方にレーザ光線を照射して、点検対象物Ｍの下面に４つの照射ポイントを表示する。この場合、４つの照射ポイントで囲まれた矩形状の領域は、走行台車１０の位置を鉛直方向に点検対象物Ｍの下面に投影した領域を示すことになる。そして、表示された矩形状の領域における対角線の交点が撮影カメラ１１ａの中心位置を鉛直方向に投影した中心ポイントとなる。

位置表示ポインタ１０ｆの照射ポイントにより設定される中心ポイントと方向表示ポインタ１１ｅの照射ポイントとの位置関係に基づいて撮影カメラ１１ａで撮影した撮影画像の位置情報の精度を向上させることができる。また、支柱１０ｃの回動動作による水平回動角度及び駆動モータ１１ｄの回動動作による垂直回動角度に基づいて撮影カメラ１１ａの撮影方向が精度よく決定できるため、決定された回動角度により撮影カメラ１１ａの撮影画像を精度よく解析することが可能となる。

撮影カメラ１１ａの側面には、垂直回動角度表示板１１ｆが取り付けられており、その中心が撮影カメラ１１ａの回動中心軸と一致するように設定されている。また、垂直回動角度表示板１１ｆの中心に一端を回動自在に軸支された矢印表示体１１ｇが設けられており、矢印表示体１１ｇは重力により常に鉛直方向下向きになっている。撮影カメラ１１ａが回動すると垂直回動角度表示板１１ｆも同じように回動するため、矢印表示体１１ｇが指示する目盛が撮影カメラ１１ａの垂直方向の回動角度として表示されるようになる。表示された垂直方向の回動角度は、垂直ロッド８に取り付けた補助カメラ１６により撮影して読み取ることができる。なお、垂直方向の回動角度については、駆動モータ１１ｄにエンコーダを取り付けて回動角度を電気的に読み取るようにしてもよい。

図３は、点検作業機構として、操作機構を取り付けた走行台車に関する正面図である。走行台車１２は、走行台車１０と同様に水平アーム９上を走行可能に構成されており、車輪１２ａを駆動モータにより回動させて水平アーム９上を走行して任意の位置に停止するようになっている。操作機構１３は、図１に示すように、可撓性を有する長尺状の棒状体１４を支持しており、棒状体１４の先端部には、クラックゲージ板１５が取り付けられている。操作機構１３は、棒状体１４を回動させるとともに長手方向の軸を中心に回転させて、棒状体１４の先端部に取り付けたクラックゲージ板１５を点検位置の近傍に密着させるように操作する。

走行台車１２のほぼ中央部には、支柱１０ｃと同様の支柱１２ｂが立設されており、支柱１２ｂは、その中心軸を中心に回動可能に軸支されており、走行台車１２に設けられた駆動モータ（図示せず）により回動するようになっている。図４は、操作機構１３に関する側面図である。操作機構１３は、支柱１２ｂの上端部にボールロックピン１２ｃにより着脱可能に取り付けられた枠体１３ａを備えており、枠体１３ａには、回動可能に軸支された回動歯車１３ｂ及び回動歯車１３ｂを回動させる駆動モータ１３ｃが取り付けられている。回動歯車１３ｂの側面には、筒状保持体１３ｄが固定されており、筒状保持体１３ｄには駆動モータ１３ｅが取り付けられている。そのため、駆動モータ１３ｃを回転駆動することで、回動歯車１３ｂが筒状保持体１３ｄ及び駆動モータ１３ｅとともに上下方向に回動するようになっている。

筒状保持体１３ｄ内には、筒状の回転支持体１３ｆが回動自在に軸支されており、回転支持体１３ｆの筒状保持体１３ｄから突出した取付部分には、回転歯車１３ｇ及び締付ネジ１３ｈが取り付けられている。回転歯車１３ｇは、駆動モータ１３ｅと噛合しており、駆動モータ１３ｅを回転駆動することで、回転歯車１３ｇとともに筒状支持体１３ｆが中心軸を中心に回転するようになっている。

棒状体１４は、太く形成された支持部を筒状支持体１３ｆに挿入した後、締付ネジ１３ｈを筒状支持体１３ｆに螺入して締付ネジ１３ｈの先端部を棒状体１４の支持部に圧接させて固定する。棒状体１４は、支柱１２ｂを回動することで水平方向に回動するとともに回動歯車１３ｂを回動することで上下方向に回動するようになる。そのため、棒状体１４の先端部に取り付けたクラックゲージ板１５を所望の位置に位置決めすることができる。そして、回転歯車１３ｇを回転させることで、クラックゲージ板１５を棒状体１４の長手方向の軸を中心に回動させることができ、点検位置近傍の表面の傾斜角度に合わせてクラックゲージ板１５を回動させて表面に確実に密着させることができる。

棒状体１４は、点検位置に対してクラックゲージ板１５を位置決めするためにその長さを変化させる必要があることから、長さを自動又は手動により伸縮させる機能を有し、測定する前に長さを調整することができる。棒状体１４は、多様な形状の構造物において任意の位置に発生するクラックの測定に対応するために、例えば橋梁等の桁間の狭隘な空間にも挿入出来るように、先端部分はある程度細く柔軟性を有するとともに根元部分はある程度の太さと硬さを有することが好ましい。全体として弾性を有するとともに先端に行くに従い柔軟性が大きくなるように設定することで、点検位置にクラックゲージ板１５を移動させる際には、棒状体１４はほぼ直線状の状態でクラックゲージ板１５を的確に点検位置近傍に移動させることができ、クラックゲージ板１５を点検位置表面に密着させる際には、柔軟性の大きい先端部分が湾曲してクラックゲージ板１５を確実に密着させることができる。そして、点検位置からクラックゲージ板１５が離れた時に棒状体１４は元の直線状の状態に戻り、次の点検位置への移動を迅速に行うことが可能となる。

図５は、クラックゲージ板１５を点検位置近傍の表面に密着させた状態を示す説明図である。この例では、クラックゲージ板１５は、矩形状の透明板の１つの側辺に沿ってクラックの幅に対応するスケール１５ａが表示されている。そして、スケール１５ａをクラックＣ１に合わせて同じ幅のスケールを読み取ることで、クラックＣ１の幅を精度よく読み取ることができる。なお、クラックゲージ板１５は、矩形以外に、円形のものでもよく、矩形及び円形を組み合わせた複合型とすることもできる。また、矩形板の場合には、その各辺とその内側に放射状にスケール表示が可能で、円形板の場合には、周縁とその内側に放射状にクラックスケールを表示することができる。

クラックの幅を読み取る場合には、撮影機構１１の撮影カメラ１１ａを点検位置を撮影するように設定し、撮影画像を確認しながらクラックゲージ板１５を点検位置近傍に密着した状態に設定し、点検位置をクラックゲージ板１５とともに撮影した画像データを用いてクラックの幅を効率よく読み取ることができる。図６は、撮影した画像データに基づいてクラック幅を読み取る際の画像処理に関する説明図である。図６（ａ）に示すように、クラックＣ２及びクラックゲージ板１５を撮影した画像データＰを取得した場合、図６（ｂ）に示すように、クラックゲージ板１５の部分画像を切り取ってクラックＣ２の画像に重なるように移動処理し、クラックＣ２の幅にスケールが対応するように位置合せを行う。そして、クラックＣ２の幅に一致するスケールを読み取ってクラックＣ２の幅を測定する。

こうした画像処理を行う場合、クラックゲージ板１５がクラックＣ２と同時に撮影されるため、画像データを拡大又は縮小する場合でもクラックゲージ板１５のスケールもクラックＣ２と同一の縮尺で拡大又は縮小するようになる。そのため、クラックゲージ板１５の部分画像を切り取ってクラックＣ２の画像に位置合せする場合でも測定精度が低下することはない。さらに、多数のクラックが生じている場合でもクラックゲージ板１５とともに撮影することで、１枚の画像データにおいて撮影されたすべてのクラックにスケールを位置合せして測定することが可能となり、点検対象物に生じているクラックの点検を効率的に行うことができる。

クラックゲージ板には、クラックスケールの他に点検対象物の長さも測定可能なように１ｍｍ単位の目盛を表示した数十ｃｍのスケールも表示して、クラックゲージを撮影した画像には長さのスケールも表示されて、対象物の長さを同時に測定することも可能となる。

以上説明したように、水平アーム上に複数台の走行台車を設置して位置決めし、撮影機構及び操作機構等の点検作業機構を並行して遠隔操作することで、点検対象物の点検を効率よく高精度で行うことができる。

図７は、複数の位置表示ポインタを備える位置表示機構を撮影機構に取り付けた場合を示す正面図である。位置表示機構２０は、撮影機構１１に取り付けられており、軸支部１１ｃに取付固定された支持体２０ａに撮影カメラ１１ａとともに取付体２０ｂが支持ネジ２０ｃにより固定されている。取付体２０ｂの下端部に取付ネジ２０ｄにより円形状の取付枠体２０ｅが撮影カメラ１１ａを囲むように位置決め固定されている。取付枠体２０ｅの中心軸は、撮影カメラ１１ａの撮影レンズの光軸と一致するように設定されている。取付枠体２０ｅの外周面には、中心軸を中心に所定角度毎に複数の位置表示ポインタ２０ｆが配列されて取り付けられている。この例では、４５度の間隔を置いて８個の位置表示ポインタ２０ｆが配列されている。各位置表示ポインタ２０ｆは、位置決め機構に取り付けられており、各位置表示ポインタ２０ｆから照射されるレーザ光線の照射方向を精度よく設定することができる。

図８は、位置表示ポインタ２０ｆの位置決め機構に関する平面図であり、図９は、位置決め機構に関する概略断面図である。位置表示ポインタ２０ｆは、筒状の保持部材２１ａ内に挿入して止めネジ等により保持されている。保持部材２１ａの両側には、当接部２１ｂが延設されており、その当接面は、保持された位置表示ポインタ２０ｆが照射するレーザ光線の方向に沿うように設定されている。保持部材２１ａの底面は、保持された位置表示ポインタ２０ｆが照射するレーザ光線の方向に沿うように平面状に形成されており、保持部材２１ａは、取付枠体２０ｅの外周面に形成された平面状の取付面に底面を当接させて移動可能に配置されている。両側の当接部２１ｂには、それぞれ中央部に貫通穴が形成されており、貫通穴には固定ネジ２１ｃが挿入されて取付枠体２０ｅに螺着されている。貫通穴は、固定ネジ２１ｃのネジ部分よりも大径に形成されており、固定ネジ２１ｃを緩めた状態では、後述する調整ネジ２１ｇによる保持部材２１ａの位置調整が可能となっている。そして、調整ネジ２１ｇによる保持部材２１ａの位置調整を行った後に固定ネジ２１ｃを締め付けて保持部材２１ａが動かないように固定する。

保持部材２１ａの両側の当接部２１ｂの外側には、それぞれ取付部材２１ｄが固定ネジ２１ｅにより取付枠体２０ｅに固定されている。取付部材２１ｄには、それぞれ一対の調整ネジ２１ｆが当接部２１ｄに向かって螺入されており、調整ネジ２１ｆの先端部は、取付部材２１ｄを貫通して突出し、当接部２１ｄの当接面に接触するように設定されている。一対の調整ネジ２１ｆは、位置表示ポインタ２０ｆの照射方向に沿って所定の間隔を空けて配列されており、保持部材２１ａの両側の当接部２１ｂを挟持するように設定されているので、各調整ネジ２１ｆの先端部の位置を微調整することで、取付枠体２０ｅの周方向（図９の左右方向）に位置表示ポインタ２０ｆの照射方向を微調整することができる。

取付枠体２０ｅの取付面の部分には、取付面に対して直交方向に二対の調整ネジ２１ｇが螺入されている。一対の調整ネジ２１ｇは、位置表示ポインタ２０ｆの照射面側である前側に配置され、残りの一対の調整ネジ２１ｇは、照射面側とは反対側である後側に配置されている。各調整ネジ２１ｇは、取付枠体２０ｅの内側から貫通してその先端部が取付面側に突出し、先端部は保持部材２１ａの底面に接触するように設定されている。そのため、前側の調整ネジ２１ｇ及び後側の調整ネジ２１ｇの先端部の位置を微調整することで、取付枠体２０ｅの半径方向（図９の上下方向）に位置表示ポインタ２０ｆの照射方向を微調整することができる。

位置表示ポインタ２０ｆの照射方向を調整する場合には、取付枠体２０ｅを基準面に正対するように設置し、基準面に表示された基準点と位置表示ポインタ２０ｆの照射による基準面上の光点とが一致するように調整ネジ２１ｆ及び２１ｇを微調整する。基準点は、取付枠体２０ｅの中心軸から位置表示ポインタ２０ｆの照射位置を通る円と同じ円周上に等間隔で表示されている。そのため、基準点と位置表示ポインタ２０ｆの光点とを一致させることで、位置表示ポインタ２０ｆの照射方向は、周方向に等間隔で同じ方向となるように正確に設定される。

図１０は、クラックＣ３が生じている点検位置を撮影カメラで撮影する際に位置表示ポインタにより表示された指標とともに撮影した画像に関する模式図である。撮影カメラとともに取付枠体２０ｅも移動するので、撮影カメラの撮影方向と取付枠体２０ｅに取り付けられた８個の位置表示ポインタ２０ｆの照射方向が常に一致するように設定されており、そのため撮影カメラの撮影画像には位置表示ポインタ２０ｆに対応して８個の光点Ｌ１〜Ｌ８が指標として常時表示されるようになる。

互いに対向する一対の光点Ｌ１及びＬ５の間の長さは、上述した基準面上では、微調整により位置表示ポインタ２０ｆの照射位置を通る円の直径Ｒとなるように正確に設定されている。しかしながら、点検位置近傍の表面が傾斜している場合には、撮影画像に基づいて測定される長さｒは直径Ｒとは異なる値となる。そのため、直径Ｒと長さｒとの比率に基づいて光点Ｌ１及びＬ５を結ぶ直線方向の画像補正を行うことで、傾斜面の撮影画像を正対した面の画像に補正することができる。同様に、対向する光点Ｌ２及びＬ６、光点Ｌ３及びＬ７並びに光点Ｌ４及びＬ８についてもそれぞれを結ぶ直線方向に画像補正を行うことができる。

このように、複数の異なる方向に設定された一対の光点を指標としてそれぞれの方向の画像補正を行うことで、点検位置に正対して撮影した場合の画像に近似した高精度の補正画像を得ることが可能となる。さらに、光点間の長さが直径Ｒに設定されていることから、直径Ｒをスケールとして使用して補正画像内のクラックの幅や長さ及びクラックの間の間隔の寸法測定を精度よく行うことができる。一般に、橋梁等の構造物に生じるクラックは、２次元の方向に複雑に形成されており、０．２ｍｍ〜０．５ｍｍの幅のものは補修対象とされている。したがって、こうした幅のレベルのクラックまで正確に把握する必要があるが、上述したように複数の異なる方向に補正した画像を用いることで、クラックの２次元形状を高精度で測定することができ、補修対象となるクラックを精度よく点検することが可能となる。また、上述したクラックゲージ板と併用して位置表示ポインタの光点による補正を行うことで、画像を拡大又は縮小した場合でもクラック形状を正確に寸法測定することができる。

この例では、撮影カメラ１１ａの撮影方向に向かって位置表示機構の複数の位置表示ポインタからレーザ光線を照射して点検位置に複数の指標を表示することで、指標とともに撮影した画像データを解析する際に精度を向上させることができる。

また、取付枠体２０ｅが撮影カメラとともに移動するので、撮影カメラの撮影画像には常時位置表示ポインタ２０ｆの光点が指標として表示されるようになり、広角撮影からズーム撮影に移行した場合でも、光点が常時表示されて撮影箇所周辺の別の点検箇所との位置関係を容易に認識することができる。

以上説明した例では、位置表示機構として、円形状の取付枠体に８つの位置表示ポインタを取り付けた場合を説明したが、矩形状や三角形状の取付枠体を用いてもよく、複数の異なる方向を設定する複数の光点を指標として表示できるものであれば、特に限定されない。

また、取付枠体を備える位置表示機構を撮影機構に取り付けた状態で、橋梁等の構造物において梁の間のように狭い空間に撮影機構を配置しようとすると、取付枠体が構造物に接触して破損するおそれがある。こうした接触を防止するために、走行台車の端部や走行台車の支柱の根元部分に、走行台車の上方の様子を確認する反射鏡を設置するとよい。反射鏡としては、凸面鏡を用いることで広い範囲を確認することができ、垂直ロッドに設置した監視用の補助カメラで撮影できるように、鏡面を水平アームの軸方向に対して約４５度傾斜して取り付けるとよい。なお、水平アームを回動させる場合や前進移動させる場合に、水平アームの先端部が構造物に接触して破損するおそれがあるため、水平アームの先端部に同様の反射鏡を取り付けて、上下左右の様子を確認するとよい。このように、接触防止用の反射鏡を取り付けて補助カメラで確認しながら水平アームの移動作業や点検作業を行うことで、作業を迅速的確に行うことができる。

図１１は、点検作業機構として、点検位置において表面を打撃して点検する打撃点検機構を取り付けた走行台車に関する正面図である。打撃点検機構３０は、走行台車１０と同様に水平アーム９上を走行可能に構成された走行台車１７のほぼ中央部に立設された支柱１７ａの上端部に取り付けられている。支柱１７ａは、その中心軸を中心に回動可能に軸支されており、走行台車１７に設けられた駆動モータ（図示せず）により回動するようになっている。

打撃点検機構３０は、支柱１７ａの上部の両側に突出するように取り付けられた一対の支持枠３０ａの上端に一対のキャスタ３０ｂが取り付けられている。支持枠３０ａの間には、テストハンマー等の打撃点検具３１が取り付けられている。キャスタ３０ｂは、走行台車１７を搭載する水平アームを上昇させることで、点検対象物Ｍの表面に当接した状態に設定されている。キャスタ３０ｂは、任意の方向に走行可能な自在キャスタが用いられており、点検対象物Ｍの表面に当接した状態のままで打撃点検機構３０を任意の方向に容易に移動させることができる。

図１２は、打撃点検機構に関する側面図（図１２（ａ））及び正面図（図１２（ｂ））である。打撃点検機構３０は、打撃点検具３１を打撃動作させるエアシリンダ３２、打撃点検具３１を把持する把持体３３及び打撃点検具３１に所定の打撃力を与えるように付勢するコイル状の弾性バネ部材３４を備えている。エアシリンダ３２は、本体部３２ａの端部が支柱１７ａに固定された一対の調整枠体３０ｃに取り付けられている。調整枠体３０ｃには、位置調整用の複数の調整孔３０ｄが上下方向に等間隔で配列するように形成されている。エアシリンダ３２の本体部３２ａには、調整孔３０ｄに挿着される止めネジ３２ｂが螺合されており、止めネジ３２ｂを所望の位置の調整孔３０ｄに挿着することで、エアシリンダ３２の本体部３２ａを所望の上下方向の位置に位置決めすることができる。エアシリンダ３２の駆動ロッド３２ｃには取付部３２ｄが固定されており、取付部３２ｄは、止めネジ３２ｅにより後述するように把持体３３に取り付けられている。

把持体３３は、支柱１７ａの上端に固定された一対の軸支部材３０ｇの間に回動可能に取り付けられている。把持体３３は、一対の把持板３３ａ及び３３ｂを備えており、一対の把持板３３ａ及び３３ｂは、打撃点検具３１の柄部分３１ｂを挟持するように両側に配置されている。把持板３３ａ及び３３ｂを貫通する４つの締付ネジ３３ｃが柄部分３１ｂの上下に配置されており、締付ネジ３３ｃを締付固定することで、把持体３３は打撃点検具３１と一体化して固定される。把持板３３ａ及び３３ｂには、軸支部材３０ｇを貫通する軸ネジ３３ｄが貫通しており、軸ネジ３３ｄを中心に把持板３３ａ及び３３ｂが回動可能に軸支されている。把持板３３ａの両側は、打撃点検具３１の柄部分３１ｂに沿って突出部３３ｅ及び３３ｆが形成されており、突出部３３ｅには複数の調整孔３３ｇが長手方向に沿って等間隔に配列するように形成されている。そして、所望の位置の調整孔３３ｇに、止めネジ３２ｅを挿着してエアシリンダ３２の取付部３２ｄに螺合することで、取付部３２ｄが把持体３３に取り付けられている。

また、突出部３３ｆにも複数の調整孔３３ｈが長手方向に沿って等間隔に配列するように形成されている。支柱１７ａの調整枠体３０ｃを取り付けた側とは反対側に調整枠体３０ｅが固定されており、調整枠体３０ｅには位置調整用の複数の調整孔３０ｆが上下方向に等間隔で配列するように形成されている。そして、弾性バネ部材３４の一方の係止部が調整孔３３ｈに係止されるとともに他方の係止部が調整孔３０ｆに係止されている。そのため、突出部３３ｆは弾性バネ部材３４の付勢力により調整枠体３０ｅに向かって常時引張られるようになり、把持体３３は軸ネジ３３ｄを中心に時計回りに回動するように付勢される。一方、把持体３３の突出部３３ｅには、本体部３２ａが調整枠体３０ｃに取り付けられたエアシリンダ３２の取付部３２ｄが接続されているため、把持体３３は、弾性バネ部材３４の付勢力に抗して、点検対象物Ｍの表面から離間した状態に保持されている。

打撃点検具３１は、金槌状の形状をしており、柄部分３１ｂの先端部に取り付けられた頭部分３１ａには、点検対象物Ｍの躯体反応（反力、弾性波、打撃音等）を測定するための各種検知センサが内蔵されている。そして、測定結果は、柄部分３１ｂの後端部に接続された配線コード３１ｃにより図示せぬ制御装置に送信される。なお、キャスタ部分に打撃時の弾性波を検知する検知センサを取り付けておき、検知信号を取得するようにしてもよい。

打撃点検具３１を用いて点検位置に対して打撃動作する場合には、エアシリンダ３２を駆動して駆動ロッドを引き上げ、把持体３３を弾性バネ部材３４の付勢力に抗して反時計回りに回動させる。そのため、打撃点検具３１の頭部分３１ａは、点検位置から離間する方向に移動するようになる。その後、エアシリンダ３２の空気を開放してフリーの状態にすると、把持体３３は弾性バネ部材３４の付勢力により時計回りに回動し、把持体３３と一体的に回動する打撃点検具３１の頭部分３１ａが点検位置に衝突して所定の打撃力による打撃動作が行われる。

打撃力の調整は、エアシリンダ３２を取り付ける調整孔３０ｄ及び３３ｇを変更することでエアシリンダ３２の取付位置を調整したり、弾性バネ部材３４を取り付ける調整孔３０ｆ及び３３ｈを変更することで弾性バネ部材３４の取付位置を調整することで行うことができる。また、弾性バネ部材３４として付勢力の異なるものを複数個準備しておき、打撃力に合わせて交換することで調整することもできる。

打撃点検時には、撮影機構１１を備えた走行台車１０を水平アーム９上に設置しておき、打撃動作を撮影して点検位置を打撃した際に生じる表面剥離や浮き現象等を確認することもできる。そして、上述したように、こうした打撃点検時に生じた現象を撮影した画像データを用いることで、剥離範囲等の寸法を精度よく測定することができる。

以上説明した打撃点検機構３０では、点検対象物Ｍの下面の水平面部分に対して打撃点検を行うようになっているが、支柱１７ａの中央部分を分割してヒンジ等の回動機構を取り付け、エアシリンダ等の駆動機構により支柱１７ａの上部が所望の角度に傾斜可能とすることで、水平面部分以外の傾斜面に対しても打撃点検機構３０を当接させて打撃点検を行うことができる。

打撃点検機構３０には、点検位置の表面の汚れを除去するために、空気や水等の流体を噴射する噴射ノズルを取り付けることもできる。橋梁等の構造物では、隅角部等に粉じんや土砂といった汚れが付着しており、表面を点検することが困難な場合があり、こうした場合に噴射ノズルから空気や水を噴射して汚れを除去して点検対象物の表面を露出させることができる。噴射ノズルを作動させる際には、撮影機構１１を備えた走行台車１０を水平アーム９上に設置しておき、空気や水を吹き付けて汚れを除去する様子を撮影することで、汚れをきれいに除去できたか確認することができる。

また、エアシリンダ３２に供給される圧縮空気を噴射ノズルに切り換えることで、打撃動作の前後に噴射ノズルから点検位置の表面に空気を噴射して汚れを吹き飛ばし、点検対象物Ｍの表面が露出した状態で撮影することができ、正確な点検作業を行うことが可能となる。なお、噴射ノズルを独立した点検作業機構として別途走行台車に取り付けて移動させることもできる。この場合、噴射ノズルの噴射方向を任意に変更できるようにすることで、例えば、クラックに沿って流体を吹き付けることが可能となる。そのため、クラックの形状を正確に把握することが可能となり、点検精度の向上を図ることができる。

以上説明したように、様々な点検作業機構を備えた走行台車を撮影機構を備えた走行台車とともに水平アーム上に設置することで、点検作業機構の作業状況を撮影機構で撮影して表示部に表示しながら確認することができ、点検作業を効率よく正確かつ安全に行うことが可能となる。また、点検作業に引き続き撮影された画像データに基づいてクラック等の異常個所を定量的に精度よく測定することができ、点検作業から異常個所の分析までの一連の作業行程を効率よく行うことが可能となる。点検作業機構としては、例えば、赤外線カメラを取り付けておき、赤外線カメラで点検対象物Ｍの表面を撮影してコンクリート等の表面剥離（浮き）を非接触で検出することができる。上述した打撃点検機構を配置することが困難な箇所に対して赤外線カメラにより点検することが可能となる。また、レーザ光線を照射して点検対象物Ｍの３次元形状を測定する測定機器やステレオカメラにより撮影した画像に基づいて点検対象物Ｍの３次元形状を測定する測定機器を点検作業機構として取り付けることで、作業者が直接測定できない箇所についても測定することができるようになる。このように、従来橋梁等の構造物において使用されている点検機器や測定機器を点検作業機構として用いることで、撮影機構により撮影しながら点検作業や測定作業を正確かつ安全に行うことができる。

図１３は、上述した各機構を制御するとともに撮影画像の処理及び表示処理を行う制御装置１００に関する概略ブロック構成図である。制御装置１００は、アーム移動機構１０５を駆動制御して水平アームを移動させるアーム移動制御部１００ａ、走行台車１０及び１２を走行制御する走行制御部１００ｂ、撮影機構１１を回動制御して撮影カメラの撮影動作を制御するとともに位置表示機構２０の位置表示ポインタを表示制御する撮影制御部１００ｃ、撮影された画像を処理する画像処理部１００ｄ、液晶パネル等の表示部１０１に撮影カメラ１１ａ及び補助カメラ１６の撮影画像や画像処理された画像等を表示するための処理を行う表示処理部１００ｅ及び点検作業機構である操作機構１３又は打撃点検機構３０を駆動制御して点検作業を制御する作業制御部１００ｆを備えている。

記憶部１０２は、点検対象物の設計データ等の設定データを記憶する設定テーブル１０２ａ、撮影画像を記憶する画像ＤＢ１０２ｂ、撮影した点検箇所に関する位置情報を記憶する位置情報ＤＢ１０２ｃ及び打撃点検部１０４からの検知データ等の点検情報を記憶する点検情報ＤＢ１０２ｄを備えている。

水平アーム９を下降させて点検対象物Ｍの下方に回動させる場合には、垂直ロッド８に取り付けた補助カメラ１６の撮影画像を表示する表示部１０１を確認しながら操作入力部１０３を操作して、アーム移動制御部１００ａによりアーム移動機構１０５を制御して行われる。補助カメラ１６は、水平アーム９の先端部に取り付けた反射鏡も含めて撮影されるようになっているため、反射鏡に映る水平アーム９の先端部の周辺映像も含めて移動状態を確認しながら、水平アーム９を移動させる。

水平アーム９を下降させて点検対象物Ｍの下方の所定位置に配置した後、操作者は補助カメラ１６の撮影画像を表示する表示部１０１を確認しながら操作入力部１０３を操作し、走行制御部１００ｂにより撮影機構を搭載した走行台車１０及び点検作業機構を搭載した走行台車１２を走行制御して点検位置に対応する位置に各走行台車を位置決めする。そして、アーム移動制御部１００ａにより水平アーム９を上昇させて撮影機構及び点検作業機構を所定の上下位置に設定する。

撮影機構１１を所定位置に設定した後、操作者は撮影カメラ１１ａの撮影画像を表示する表示部１０１を確認しながら操作入力部１０３を操作して、撮影制御部１００ｃにより撮影機構１１を回動制御して撮影カメラ１１ａを所定の撮影方向に設定する。撮影方向を設定する際に、撮影制御部１００ｃは、撮影カメラ１１ａを制御して点検位置を撮影するとともに位置表示機構２０の位置表示ポインタを表示するように制御して点検位置近傍に光点を表示し、指標として光点が表示された点検位置近傍の撮影画像を表示部１０１に表示する。その際に、補助カメラ１６の撮影画像を分割画面に表示するようにしてもよい。また、設定テーブル１０２ａから点検対象物Ｍの設計データを読み出して点検対象物Ｍのレイアウトを併せて表示することもできる。

撮影カメラ１１ａにより撮影された点検位置近傍の撮影画像を表示部１０１に表示して確認しながら、操作者は操作入力部１０３を操作して、走行制御部１００ｂにより走行台車１２の位置調整を行い、点検作業機構の位置調整を行う。操作機構１３の場合には、クラックゲージ板が点検位置近傍に配置されるように、走行制御部１００ｂにより走行台車１２の位置調整を行い、作業制御部１００ｆにより操作機構１３を回動制御して、棒状体１４を上下方向に回動させるとともに軸を中心に回動させる。また、打撃点検機構３０の場合には、走行制御部１００ｂにより走行台車１２の位置調整を行い、打撃点検機構３０が点検位置の下方に配置されるように設定し、作業制御部１００ｆにより打撃点検機構３０を駆動制御して打撃点検具３１の打撃動作を行う。

点検作業後撮影カメラ１１ａの撮影画像を表示部１０１に表示してクラック等の点検箇所を特定した後、撮影制御部１００ｃにより点検箇所を撮影して画像ＤＢ１０２ｂに撮影画像を記憶する。また、画像処理部１００ｄは、撮影画像における方向表示ポインタ、位置表示ポインタ及び位置表示機構の位置表示ポインタの照射ポイントの位置データ、撮影機構１１の回動角度データやクラックゲージ板の撮影画像に基づいて、クラックの長さや幅等の点検情報を取得するために必要な画像補正や画像調整等の画像処理を行う。そして、得られた点検箇所の位置データを位置情報ＤＢ１０２ｃに記憶するとともに得られた点検情報を点検箇所の位置データと関連付けて点検情報ＤＢ１０２ｄに記憶する。打撃点検具３１による打撃動作が行われた場合には、打撃点検部１０４から得られた点検情報を点検箇所の位置データと関連付けて点検情報ＤＢ１０２ｄに記憶する。

以上説明したように、水平アーム上に設置された撮影機構を搭載した走行台車及び点検作業機構を搭載した走行台車をそれぞれ所定位置に配置し、撮影機構及び点検作業機構を並行して制御することで、点検作業を精度よく効率的に行うことが可能となる。

なお、上述した例では、アーム移動機構により橋梁等の点検対象物の下方に水平アームを移動させて点検を行うようにしているが、ビル等の構造物の場合には、外壁面を上下動するゴンドラに水平アームを取り付けることで、外壁面の点検にも用いることができる。橋梁やビル以外の構造物の場合にも水平アームを点検対象物に対向配置することが可能であれば、本発明に係る点検装置を適用することができ、応用範囲が広く汎用性を備えている。また、点検作業機構及び撮影機構をそれぞれアームに取り付けて、点検作業機構を点検対象物に対向配置するとともにその作業状況を確認できる位置に撮影機構を配置し、点検作業状況を撮影機構の撮影カメラで撮影しながらその作業状況を表示すれば、リアルタイムで作業状況を確認して遠隔操作により的確に点検作業を行うことが可能となる。

１・・・点検装置、２・・・走行部、３・・・運転部、４・・・昇降機構、５・・・水平移動機構、６・・・支持アーム、７・・・作動機構、８・・・垂直ロッド、９・・・水平アーム、１０・・・走行台車、１１・・・撮影機構、１２・・・走行台車、１３・・・操作機構、１４・・・棒状体、１５・・・クラックゲージ板、１６・・・補助カメラ、１７・・・走行台車、２０・・・位置表示機構、３０・・・打撃点検機構、１００・・・制御装置

本発明に係る構造物の点検装置は、点検対象物に対向配置されるとともにクラックゲージ板を取り付けた棒状体を回動させてクラックゲージ板を点検位置近傍に設定する点検作業機構と、撮影カメラを有する撮影機構と、前記点検作業機構の作業制御を行うとともにその作業状況を前記撮影カメラで撮影するように前記撮影機構を制御して撮影画像を表示部に表示させる制御装置とを備えている。
本発明に係る別の構造物の点検装置は、点検対象物に対向配置されるとともに打撃点検具を把持する把持体を回動させて当該打撃点検具が点検位置表面に所定の打撃力で打撃することで点検する点検作業機構と、撮影カメラを有する撮影機構と、前記点検作業機構の作業制御を行うとともにその作業状況を前記撮影カメラで撮影するように前記撮影機構を制御して撮影画像を表示部に表示させる制御装置とを備えている。さらに、前記点検作業機構は、点検位置表面に流体を吹き付けて汚れを除去する噴射ノズルを備えている。
上記の構造物の点検装置において、さらに、前記点検作業機構は、点検対象物に対向配置した水平アーム上に走行可能に設置された走行台車に取り付けられており、前記制御装置は、前記走行台車を点検位置に対応する位置に位置決めするように走行制御する。さらに、前記撮影機構は、前記撮影カメラの周囲に複数個の位置表示ポインタを備えた位置表示機構を備えており、前記位置表示ポインタは、撮影方向に沿ってレーザ光線を照射して点検位置に光点を表示するように設定されており、前記制御装置は、点検位置を撮影した撮影画像において複数の異なる方向に配置された複数対の光点を指標として当該方向の画像補正を行う画像処理部を備えている。さらに、前記撮影機構又は前記点検作業機構とその周辺を映す反射鏡と、前記反射鏡とともに前記水平アームの移動状態を撮影する補助カメラとを備えている。

Claims (7)

1. 点検対象物に対向配置された点検作業機構と、撮影カメラを有する撮影機構と、前記点検作業機構の作業制御を行うとともにその作業状況を前記撮影カメラで撮影するように前記撮影機構を制御して撮影画像を表示部に表示させる制御装置とを備えている構造物の点検装置。
2. 前記点検作業機構は、点検対象物に対向配置した水平アーム上に走行可能に設置された走行台車に取り付けられており、前記制御装置は、前記走行台車を点検位置に対応する位置に位置決めするように走行制御する請求項１に記載の点検装置。
3. 前記撮影機構は、前記撮影カメラの周囲に複数個の位置表示ポインタを備えた位置表示機構を備えており、前記位置表示ポインタは、撮影方向に沿ってレーザ光線を照射して点検位置に光点を表示するように設定されており、前記制御装置は、点検位置を撮影した撮影画像において複数の異なる方向に配置された複数対の光点を指標として当該方向の画像補正を行う画像処理部を備えている請求項１又は２に記載の点検装置。
4. 前記点検作業機構は、クラックゲージ板を取り付けた棒状体を回動させてクラックゲージ板を点検位置近傍に設定する操作機構である請求項１から３のいずれかに記載の点検装置。
5. 前記点検作業機構は、点検位置表面を打撃して点検する打撃点検具を把持して打撃動作させる打撃点検機構である請求項１から３のいずれかに記載の点検装置。
6. 前記打撃点検機構は、点検位置表面に流体を吹き付けて汚れを除去する噴射ノズルを備えている請求項５に記載の点検装置。
7. 前記撮影機構又は前記点検作業機構とその周辺を映す反射鏡と、前記反射鏡とともに前記水平アームの移動状態を撮影する補助カメラとを備えている請求項１から６のいずれかに記載の点検装置。

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