JP2015166728A - 振動計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構造物上の振動波形の信頼度を正確に算出することは困難であること。
【解決手段】信頼度算出装置は、位置関係取得手段と信頼度算出手段とを有する。位置関係取得手段は、非接触振動センサの位置である計測点から構造物上の計測対象点までの距離を取得する。信頼度算出手段は、上記距離に基づいて、計測点から非接触振動センサによって計測する複数の計測対象点の振動波形の信頼度を算出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、信頼度算出装置、計測点決定装置、振動計測装置、及びそれらの方法ならびにプログラムに関する。

橋梁やトンネルなどの構造物の振動波形の計測は、構造物の診断などのために実施される。例えば、土木建築構造物上の複数の箇所の振動波形をＣＣＤカメラ(Charge-coupled device camera)等の非接触振動センサで計測して構造物の固有振動数を検出し、正常状態時の固有振動数と比較することにより、構造物の劣化を判定することが、本発明に関連する第１の関連技術として提案されている（例えば特許文献１参照）。

また、構造物上の複数の箇所の振動波形をレーザドップラ振動計等の非接触振動センサで計測して構造物の固有振動数や固有振動モードなどの振動特性を測定し、構造物の健全度を検査することが、本発明に関連する第２の関連技術として提案されている（例えば特許文献２、３参照）。

他方、３次元形状情報が既知である対象物体の位置および姿勢を計測する位置姿勢計測装置が、本発明に関連する第３の関連技術として提案されている（例えば特許文献４参照）。具体的には、対象物体の３次元モデルを保持する保持部と、対象物体の位置姿勢の概略値を入力する入力部と、対象物体の距離画像を取得する取得部と、距離画像に保持される情報を３次元座標系上の３次元点の位置情報に変換する変換部と、距離画像に含まれる計測誤差に起因する３次元点の位置情報の信頼度を算出する信頼度算出部と、信頼度が高い３次元点から順に、所定の数だけ位置姿勢計測に用いる３次元点を選択する選択部と、概略値に基づいて３次元モデルを平行回転移動することにより、３次元モデルを構成する面と選択部により選択された所定の数の３次元点のそれぞれとを対応付ける対応付け部と、対応付けられた所定の数の３次元点と３次元モデルを構成する面との３次元距離の二乗和が最小となる位置姿勢を、対象物体の位置姿勢として決定する決定部とを備えている。ここで、信頼度算出部は、３次元点の箇所が局所的に平面であると仮定し、その平面の法線ベクトルと距離画像を撮像する撮像装置の光軸との成す角度に基づいて信頼度を算出している。なお、距離画像において隣接する３点座標の距離データを用いて平面を構成し、この平面の法線ベクトルを求めることは特許文献５にも記載されている。

特許第３４０４３０２号公報 特許第４００１８０６号公報 特開２００７−３０９８９９号公報 特開２０１２−２６８９５号公報 特開２００３−２４０５３９号公報

ところで、非接触振動センサを用いて構造物上の複数の箇所の振動波形を計測する場合、各箇所の振動波形がどの程度の信頼度で計測されるのかが、わかると好ましい。しかし、構造物上の振動波形の信頼度を算出する方法を記載した文献は見当たらないのが現状である。そこで、対象物体の位置および姿勢を計測する分野で使用されている上記第３の関連技術を適用し、構造物上の各箇所を構成する平面の法線ベクトルと当該箇所と計測点とを結ぶ直線との成す角度に基づいて信頼度を算出することが考えられる。しかし、橋梁など奥行のある構造物上の複数の箇所について振動波形を計測する場合、複数の箇所の上記角度が同じであっても、計測点との距離が箇所間で大きく相違する。このため、非接触振動センサから遠く離れた箇所と近くの箇所とで信頼度が同じになる上記第３の関連技術による信頼度の算出方法では、構造物上の振動波形の信頼度を正確に算出することは困難である。

本発明の目的は、上述した課題、すなわち、構造物上の振動波形の信頼度を正確に算出することは困難である、という課題を解決する振動計測装置を提供することにある。

本発明の第１の観点に係る信頼度算出装置は、
非接触振動センサの位置である計測点から構造物上の計測対象点までの距離を取得する位置関係取得手段と、
上記距離に基づいて、上記計測点から上記非接触振動センサによって計測する上記計測対象点の振動波形の信頼度を算出する信頼度算出手段と
を有する。
また本発明の第２の観点に係る計測点決定装置は、
非接触振動センサの位置である計測点から構造物上の計測対象点までの距離を取得する位置関係取得手段と、
上記距離に基づいて、上記計測点から上記非接触振動センサによって計測する上記計測対象点の振動波形の信頼度を算出する信頼度算出手段と、
上記信頼度に基づいて、計測点の集合である計測点セットを決定する計測点決定手段と
を有する。
また本発明の第３の観点に係る振動計測装置は、
非接触振動センサの位置である計測点から構造物上の計測対象点までの距離を取得する位置関係取得手段と、
前記距離に基づいて、前記計測点から前記非接触振動センサによって計測する前記計測対象点の振動波形の信頼度を算出する信頼度算出手段と、
前記計測点に設置した前記非接触振動センサを用いて前記構造物上の前記計測対象点の振動波形を計測する振動計測手段と
を有する。

本発明の第４の観点に係る信頼度算出方法は、
非接触振動センサの位置である計測点から構造物上の計測対象点までの距離を取得し、
上記距離に基づいて、上記計測点から上記非接触振動センサによって計測する上記複数の計測対象点の振動波形の信頼度を算出する。
また本発明の第５の観点に係る計測点決定方法は、
非接触振動センサの位置である計測点から構造物上の計測対象点までの距離を取得し、
上記距離に基づいて、上記計測点から上記非接触振動センサによって計測する上記計測対象点の振動波形の信頼度を算出し、
上記信頼度に基づいて、計測点の集合である計測点セットを決定する。
また本発明の第６の観点に係る振動計測方法は、
非接触振動センサの位置である計測点から構造物上の計測対象点までの距離を取得し、
上記距離に基づいて、上記計測点から上記非接触振動センサによって計測する上記計測対象点の振動波形の信頼度を算出し、
上記計測点に設置した上記非接触振動センサを用いて上記構造物上の上記計測対象点の振動波形を計測する。

本発明の第７の観点に係るプログラムは、
非接触振動センサの位置である計測点から構造物上の計測対象点までの距離を取得する位置関係取得手段と、
上記距離に基づいて、上記計測点から上記非接触振動センサによって計測する上記複数の計測対象点の振動波形の信頼度を算出する信頼度算出手段と
して機能させる。
また本発明の第８の観点に係るプログラムは、
コンピュータを、
非接触振動センサの位置である計測点から構造物上の計測対象点までの距離を取得する位置関係取得手段と、
上記距離に基づいて、上記計測点から上記非接触振動センサによって計測する上記計測対象点の振動波形の信頼度を算出する信頼度算出手段と、
上記信頼度に基づいて、計測点の集合である計測点セットを決定する計測点決定手段と
して機能させる。
また本発明の第９の観点に係るプログラムは、
コンピュータを、
非接触振動センサの位置である計測点から構造物上の計測対象点までの距離を取得する位置関係取得手段と、
上記距離に基づいて、上記計測点から上記非接触振動センサによって計測する上記計測対象点の振動波形の信頼度を算出する信頼度算出手段と、
上記計測点に設置した上記非接触振動センサを用いて上記構造物上の上記計測対象点の振動波形を計測する振動計測手段と
して機能させる。

本発明は上述した構成を有するため、構造物上の振動波形の信頼度を正確に算出することができる。

本発明の第１の実施形態に係る振動計測装置のブロック図である。 本発明の第１の実施形態における構造物とその上に設定される複数の計測対象点と非接触振動センサの置かれる位置である計測点との関係の一例を示す概念図である。 本発明の第１の実施形態に係る振動計測装置の計測対象点情報の構成例を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る振動計測装置の計測点情報の構成例を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る振動計測装置の位置関係情報の構成例を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る振動計測装置において振動波形の信頼度を算出するための距離と角度の説明図である。 本発明の第１の実施形態に係る振動計測装置の信頼度情報の構成例を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る振動計測装置の計測点セット情報の構成例を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る振動計測装置の振動計測データの構成例を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る振動計測装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施形態に係る振動計測装置における計測点セット決定部の動作の一例を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施形態に係る振動計測装置における計測点セット決定部の動作の他の例を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態に係る振動計測装置のブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係る振動計測装置の計測対象点情報の構成例を示す図である。 本発明の第２の実施形態における構造物とその上に設定される複数の計測対象領域および計測対象点と非接触振動センサの置かれる位置である計測点との関係の一例を示す概念図である。 本発明の第２の実施形態に係る振動計測装置の計測点セット情報の構成例を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る振動計測装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態に係る振動計測装置における計測点セット決定部の動作の一例を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態に係る振動計測装置における計測点セット決定部の動作の他の例を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施形態に係る振動計測装置のブロック図である。 本発明の第３の実施形態に係る振動計測装置の計測点セット決定部が次の１つの計測点を決定する場面の概念図である。 本発明の第３の実施形態に係る振動計測装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の第４の実施形態に係る信頼度算出装置のブロック図である。

次に本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
[第１の実施形態]
図１を参照すると、本発明の第１の実施形態に係る振動計測装置１００は、非接触振動センサを用いて構造物上の複数の箇所の振動波形を計測する機能を有する。振動計測装置１００は、主な構成要素として、非接触振動センサ１１０、通信インターフェイス部（以下、通信Ｉ／Ｆ部と記す）１２０、操作入力部１３０、画面表示部１４０、記憶部１５０、および演算処理部１６０を有する。

非接触振動センサ１１０は、構造物上に設定された複数の計測対象点における振動波形を構造物から離れた場所から計測する機能を有する。非接触振動センサ１１０は、ＣＣＤカメラなどのカメラ撮像方式であってもよいし、レーザドップラ振動計などであってもよい。またカメラ撮像方式において、遠距離観測で解像度の低下が問題になる場合は、サンプリングモアレ法などの高解像度化手法を併用してもよい。

図２は、構造物とその上に設定される複数の計測対象点と非接触振動センサ１１０の置かれる位置である計測点との関係の一例を示す概念図である。図２において、構造物１７０は、例えば橋梁などの土木建築物である。或いは構造物１７０は、自動車や列車などの工業製品など、土木建築物以外の構造物であってもよい。構造物１７０の面上に描かれた矩形１７１は振動を計測する対象となる箇所、すなわち計測対象点である。計測対象点１７１は、振動波形を計測したい領域を網羅するように設定される。符号１８１、１８２が付された丸印は、計測点を示す。計測対象点１７１の振動波形を計測する場合、非接触振動センサ１１０は何れかの計測点に置かれ、その計測点から遠隔で計測対象点１７１の振動波形を計測することになる。

通信Ｉ／Ｆ部１２０は、専用のデータ通信回路からなり、通信回線を介して接続された各種装置との間でデータ通信を行う機能を有している。

操作入力部１３０は、キーボードやマウスなどの操作入力装置からなり、オペレータの操作を検出して演算処理部１６０に出力する機能を有している。

画面表示部１４０は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）やＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）などの画面表示装置からなり、演算処理部１６０からの指示に応じて、計測点セットなどの各種情報を画面表示する機能を有している。

記憶部１５０は、ハードディスクやメモリなどの記憶装置からなり、演算処理部１６０における各種処理に必要な処理情報やプログラム１５０Ｐを記憶する機能を有している。プログラム１５０Ｐは、演算処理部１６０に読み込まれて実行されることにより各種処理部を実現するプログラムであり、通信Ｉ／Ｆ部１２０などのデータ入出力機能を介して外部装置（図示せず）や記憶媒体（図示せず）から予め読み込まれて記憶部１５０に保存される。記憶部１５０で記憶される主な処理情報として、計測対象点情報１５０Ａ、計測点情報１５０Ｂ、位置関係情報１５０Ｃ、信頼度情報１５０Ｄ、計測点セット情報１５０Ｅ、および振動計測データ１５０Ｆがある。

計測対象点情報１５０Ａは、構造物上に設定される計測対象点の位置情報である。図３は計測対象点情報１５０Ａの構成例を示す。この計測対象点情報１５０Ａには、計測対象点毎に、その識別情報である計測対象点ＩＤと、位置情報とが記憶されている。図３に示す具体例では、計測対象点の位置情報は、構造物が存在する空間に設定したＸＹＺ座標系の座標値である。計測対象点情報１５０Ａは、構造物全体の３次元構造モデル（ＣＡＤ（Computer Aided Design）データ等）や、３Ｄレーザスキャナ等で計測した構造物の３次元データに基づいて作成することができる。

計測点情報１５０Ｂは、非接触振動センサ１１０を設置する位置である計測点の位置情報である。計測点情報１５０Ｂには、予め定められた１以上の計測点の位置情報が格納されている。図４は計測点情報１５０Ｂの構成例を示す。この計測点情報１５０Ｂには、計測点毎に、その識別情報である計測点ＩＤと、位置情報とが記憶されている。図４に示す具体例では、計測点の位置情報は、上述した計測対象点情報１５０Ａと同じ構造物が存在する空間に設定したＸＹＺ座標系の座標値である。

位置関係情報１５０Ｃは、計測点と計測対象点との間の位置関係を表す情報である。図５は位置関係情報１５０Ｃの構成例を示す。この位置関係情報１５０Ｃには、計測点ＩＤ毎に、計測対象点ＩＤ毎の距離Ｌと角度θとが記憶されている。ここで、距離Ｌは、例えば図６の模式図に示すように、計測点１８１から計測対象点１７１までの距離である。また角度θは、図６に示すように、構造物上の計測対象点１７１が属する平面の法線ベクトルＶ１と計測点１８１と計測対象点１７１とを結ぶ直線Ｖ２との成す角度である。

信頼度情報１５０Ｄは、計測対象点で計測される振動波形の信頼度の情報である。信頼度とは、計測される振動波形に含まれる計測誤差に起因する誤差の小ささを示す指標である。図７は信頼度情報１５０Ｄの構成例を示す。この信頼度情報１５０Ｄには、計測点ＩＤ毎に、計測対象点ＩＤ毎の信頼度Ｒが記憶されている。信頼度Ｒの算出方法については後述する。

計測点セット情報１５０Ｅは、計測点情報１５０Ｂに格納された計測点のうち、振動計測に使用する１以上の計測点のセットである。図８は計測点セット情報１５０Ｅの構成例を示す。この例の計測点セット情報１５０Ｅでは、計測点セットＩＤ毎に、その計測点セットを構成する計測点のＩＤのリストが記憶されている。例えば、１行目の計測点セットは、ＩＤ＝１の計測点とＩＤ＝Ｍの計測点との２つの計測点から構成されている。ＩＤ＝１の計測点セットによる構造物の振動波形の計測は、その計測点セットに格納されている計測点のそれぞれから実施されることになる。

振動計測データ１５０Ｆは、計測点に設置した非接触振動センサ１１０を用いて計測した構造物の計測対象点における振動波形の計測データである。図９は振動計測データ１５０Ｆの構成例を示す。この振動計測データ１５０Ｆには、計測点ＩＤ毎に、計測対象点ＩＤ毎の計測値Ｖが記憶されている。ここで、計測値Ｖは、例えば振動波形を時刻情報と一緒に記録した時刻歴波形である。

演算処理部１６０は、ＭＰＵなどのマイクロプロセッサとその周辺回路を有し、記憶部１５０からプログラム１５０Ｐを読み込んで実行することにより、上記ハードウェアとプログラム１５０Ｐとを協働させて各種処理部を実現する機能を有している。演算処理部１６０で実現される主な処理部として、位置関係取得部１６０Ａと信頼度算出部１６０Ｂと計測点セット決定部１６０Ｃと振動計測部１６０Ｄとがある。

位置関係取得部１６０Ａは、記憶部１５０から計測対象点情報１５０Ａと計測点情報１５０Ｂとを読み出し、計測点毎に、計測対象点毎の距離Ｌと角度θとを算出し、その算出結果を位置関係情報１５０Ｃとして記憶部１５０に保存する機能を有する。例えば、計測点の位置を（Ｘ_S，Ｙ_S，Ｚ_S）、計測対象点の位置を（Ｘ_T，Ｙ_T，Ｚ_T）とすると、計測点から計測対象点までの距離Ｌ_STは、例えば次式１により算出できる。
Ｌ_ST＝{（Ｘ_T−Ｘ_S）²＋（Ｙ_T−Ｙ_S）²＋（Ｚ_T−Ｚ_S）²}^1/2 …（１）

また、ある計測点とある計測対象点との角度θは、以下のようにして算出できる。まず、当該計測対象点に隣接する２つの計測対象点を計測対象点情報１５０Ｂから抽出する。次に、当該計測対象点の位置情報と上記抽出した２点の位置情報との合計３点の位置情報により構成される平面を算出する。次に、上記平面の法線を作成する。他方、当該計測点と当該計測対象点とを結ぶ線分を作成する。そして、この作成した線分と上記法線とのなす角度θを算出する。

信頼度算出部１６０Ｂは、記憶部１５０から位置関係情報１５０Ｃを読み出し、計測点毎に、計測対象点毎の信頼度Ｒを算出し、その算出結果を信頼度情報１５０Ｄとして記憶部１５０に保存する機能を有する。信頼度算出部１６０Ｂは、例えば、距離Ｌがより短いほど、また角度θがπ／２（９０°）により近いほど大きな値をとる評価関数を使用して、信頼度Ｒを算出する。そのような評価関数として、例えば次式２を使用することができる。なお、式２において、％は剰余演算子、ｗθとｗＬは重み係数である。
Ｒ＝{ｗθ＊ｓｉｎ（θ％Π）}／｛ｗＬ＊Ｌ｝ …（２）

あるいは信頼度算出部１６０Ｂは、非接触振動センサ１１０の計測精度の保証範囲を考慮して信頼度Ｒを算出してもよい。具体的には、例えば非接触振動センサ１１０の計測精度の保証範囲がＬ_S〜Ｌ_Eの場合、距離ＬがＬ_S以上、Ｌ_E以下ならば（即ち保証範囲内ならば）、例えば上記式２を使用して信頼度Ｒを算出し、距離ＬがＬ_S未満あるいはＬ_Eを超えるならば（即ち保証範囲外ならば）、予め定められた値以下の信頼度Ｒ_Lとする。

計測点セット決定部１６０Ｃは、記憶部１５０から信頼度情報１５０Ｄを読み出し、計測点毎の各計測対象点の信頼度Ｒに基づいて、振動計測に使用する１以上の計測点セットを決定し、この決定結果を計測点セット情報１５０Ｅとして記憶部１５０に保存する機能を有する。具体的には、計測点セット決定部１６０Ｃは、全ての計測対象点が少なくとも１つの計測点からの計測によって予め定められた信頼度閾値を超える信頼度で計測できる、計測点総数が最小または総数閾値以下の計測点セットを決定する。ここで、信頼度閾値は、全計測対象点に共通する値であってもよいし、計測対象点毎あるいは計測対象点のグループ毎に定められる値であってもよい。計測対象点毎あるいは計測対象点のグループ毎に信頼度閾値を定める場合、計測対象点あるいは計測対象点のグループが属する構造物の面の素材（鉄、木、コンクリート、ガラスなど）や部分構造（ネジの上や横、橋桁の両端や中央、周辺の支柱の有無など）に基づいて信頼度閾値を定めてよい。

また計測点セット決定部１６０Ｃは、決定した計測点セットを画面表示部１４０に表示する機能を有する。計測点セットの表示では、計測点セットを構成する計測点のＩＤを画面表示部１４０に表示してもよいし、計測点セットを構成する計測点のＩＤと、そのＩＤに対応して計測点情報１５０Ｂに記載されている計測点の位置情報とを画面表示部１４０に表示してもよい。あるいは計測点セット決定部１６０Ｃは、計測対象点が設定された構造物と計測点セット中の計測点とを描いた３次元画像を画面表示部１４０に表示してもよい。あるいは計測点セット決定部１６０Ｃは、決定した計測点セットを通信Ｉ／Ｆ部１２０を通じて外部の装置へ送信してもよい。

振動計測部１６０Ｄは、構造物上に設定された複数の計測対象点の振動波形を、非接触振動センサ１１０を用いて計測する機能を有する。振動計測部１６０Ｄは、記憶部１５０から計測対象点情報１５０Ａと計測点セット情報１５０Ｅとを読み出し、計測点セット情報１５０Ｅに格納されている計測点セットを使用して計測を実施する。計測点セット情報１５０Ｅに複数の計測点セットが格納されている場合、それら全ての計測点セットを使用して計測を行う形態、操作入力部１３０からの利用者入力によって選択された一つの計測点セットを使用して計測を行う形態が考えられる。計測点セットを使用する計測では、振動計測部１６０Ｄは、その計測点セットに格納されている計測点ＩＤによって定まる計測点から、計測対象点情報１５０Ａに格納されている計測対象点ＩＤによって定まる計測対象点の振動波形を、非接触振動センサ１１０を用いて計測する。具体的には、振動計測部１６０Ｄは、以下のように機能する。

まず振動計測部１６０Ｄは、計測点セットから１つの計測点ＩＤを取得し、この計測点ＩＤを有する計測点の位置情報を計測点情報１５０Ｂから検索する。次に、この検索した位置情報が示す計測点に非接触振動センサ１１０を配置させる。例えば、非接触振動センサ１１０の移動を人手で行う場合、振動計測部１６０Ｄは、非接触振動センサ１１０を指定した位置（計測点の位置）まで移動させるように指示するメッセージを画面表示部１４０に表示してよい。また非接触振動センサ１１０がロボット等の移動体に搭載されている場合、振動計測部１６０Ｄは、通信Ｉ／Ｆ部１２０を通じて移動体に対して移動指令を送信し、計測点の位置まで自動的に移動させるようにしてもよい。

次に振動計測部１６０Ｄは、非接触振動センサ１１０を制御し、計測対象点情報１５０Ａ中の各計測対象点の振動波形を計測し、計測結果を振動計測データ１５０Ｆとして記憶部１５０に保存する。例えば、ＣＣＤカメラやレーザドップラ振動計等の非接触振動センサ１１０を図２の計測点１８１に設置し、計測対象点１７１の振動波形を計測する場合、振動計測部１６０Ｄは、計測対象点情報１５０Ａ中の位置情報に従って、計測対象点１７１を非接触振動センサ１１０により光学的に視準し、その計測対象点の振動波形データを電気的に取り出す。振動計測部１６０Ｄは、非接触振動センサ１１０を用いて複数の計測対象点１７１の振動波形を一定時間内に計測することが望ましい。但し、必ずしも一定時間内に計測する必要はない。振動計測部１６０Ｄが非接触振動センサ１１０を用いて計測する振動波形は、車両走行や打撃振動などの人工的な振動を与えたときの構造物の振動波形であってもよいし、そのような人工的な振動がない状態で常に生じている構造物の振動波形であってもよい。振動計測のサンプリング周波数は、構造物で生じる振動周波数の２倍以上であることが望ましい。また振動計測の時間長は、計測された振動波形をもとに周波数スペクトル解析を行う場合、定常的なスペクトルを得ることができる程度の時間長であることが望ましい。

振動計測部１６０Ｄは、計測点セット中の１つの計測点からの振動波形の計測を完了すると、計測点セット中の他の計測点について上述した処理と同様の処理を繰り返す。

図１０は、本実施形態に係る振動計測装置１００の動作を示すフローチャートである。以下、図１０を参照して振動計測装置１００の動作を説明する。なお、振動計測装置１００の動作開始時点では、記憶部１５０には、図３に示したような計測対象点情報１５０Ａ、図４に示したような計測点情報１５０Ｂが記憶されており、位置関係情報１５０Ｃ、信頼度情報１５０Ｄ、計測点セット情報１５０Ｅ、および振動計測データ１５０Ｆは全てクリアされている。

まず、振動計測装置１００の位置関係取得部１６０Ａは、記憶部１５０に記憶されている計測対象点情報１５０Ａと計測点情報１５０Ｂとに基づいて、計測点毎に、計測対象点毎の距離Ｌと角度θとを算出し、その算出結果を位置関係情報１５０Ｃとして記憶部１５０に保存する（ステップＳ１０１）。

次に、信頼度算出部１６０Ｂは、上記算出された位置関係情報１５０Ｃに基づいて、計測点毎に、計測対象点毎の信頼度Ｒを算出し、その算出結果を信頼度情報１５０Ｄとして記憶部１５０に保存する（ステップＳ１０２）。

次に、計測点セット決定部１６０Ｃは、上記算出された信頼度情報１５０Ｄに基づいて、振動計測に使用する１以上の計測点セットを決定し、この決定結果を計測点セット情報１５０Ｅとして記憶部１５０に保存すると共に画面表示部１４０に表示する（ステップＳ１０３）。

最後に、振動計測部１６０Ｄは、非接触振動センサ１１０を用いて、上記決定された計測点セット情報１５０Ｅに格納されている計測点セットによって定まる計測点から、計測対象点情報１５０Ａに格納されている計測対象点ＩＤによって定まる計測対象点の振動波形を計測し、その計測結果を振動計測データ１５０Ｆとして記憶部１５０に保存する（ステップＳ１０４）。

図１１は、図１０のステップＳ１０３において最小の計測点総数の計測点セットを決定する動作の一例を示すフローチャートである。まず計測点セット決定部１６０Ｃは、変数Ａに１を代入し（ステップＳ１１１）、計測点情報１５０Ｂに格納される計測点のＡ個の組み合わせから構成される計測点セットを網羅的に算出する（ステップＳ１１２）。変数Ａが１の場合、１個の計測点を格納する計測点セットが算出されることになる。次に計測点セット決定部１６０Ｃは、ステップＳ１１２で算出した計測点セットの１つに注目し（ステップＳ１１３）、その計測点セットが所定の条件を満たすかどうかを評価する（ステップＳ１１４）。このときの所定の条件は、計測対象点情報１５０Ａに格納される計測対象点のそれぞれが、当該計測点セット中の少なくとも１つの計測点からの計測によって予め定められた信頼度閾値以上の信頼度で計測できることである。計測点セット決定部１６０Ｃは、注目中の計測点セットが条件を満足したならば計測点セット集合（初期値は空）に注目中の計測点セットを格納し（ステップＳ１１５）、ステップＳ１１６へ進む。注目中の計測点セットが条件を満足しないときは、ステップＳ１１５をスキップし、ステップＳ１１６へ進む。

ステップＳ１１６では、計測点セット決定部１６０Ｃは、ステップＳ１１２で算出した他の計測点セットの１つに注目を移す。そして、ステップＳ１１４の処理に戻って上述した処理と同様の処理を繰り返す。若し、ステップＳ１１２で算出した全ての計測点セットに注目し終えたならば（ステップＳ１１７でＹＥＳ）、計測点セット決定部１６０Ｃは計測点セット集合が空か否かを判定する（ステップＳ１１８）。計測点セット集合が空でなければ、計測点セット集合に格納された計測点セットを計測点セット情報１５０Ｅとして記憶部１５０に保存し、また画面表示部１４０に表示する（ステップＳ１１９）。そして図１１の処理を終える。

他方、計測点セット集合が空であれば、計測点セット決定部１６０Ｃは、変数Ａに1を加え（ステップＳ１２０）、変数Ａの値が最大値（計測点情報１５０Ｂに格納されている計測点の数）を超えたか否かを判定する（ステップＳ１２１）。変数Ａの値が最大値を超えていなければ、計測点セット決定部１６０Ｃは、ステップＳ１１２に戻って上述した処理と同様の処理を繰り返す。変数Ａの値が最大値を超えていれば、所定の条件を満たす計測点セットが存在しなかった旨のエラーメッセージを画面表示部１４０に表示し（ステップＳ１２２）、図１１の処理を終える。

図１２は、図１０のステップＳ１０３において計測点の数が閾値以下の計測点セットを決定する動作の一例を示すフローチャートである。図１２において、ステップＳ１３１〜Ｓ１３７は、図１１のステップＳ１１１〜Ｓ１１７と同じである。ステップＳ１３８では、計測点セット決定部１６０Ｃは、変数Ａに1を加える。次に計測点セット決定部１６０Ｃは、変数Ａの値が予め定められた総数閾値を超えたか否かを判定する（ステップＳ１３９）。変数Ａの値が総数閾値を超えていなければ、ステップＳ１３２に戻ってステップＳ１３２〜Ｓ１３７の処理を繰り返す。変数Ａの値が総数閾値を超えていれば、計測点セット決定部１６０Ｃは、計測点セット集合が空か否かを判定する（ステップＳ１４０）。計測点セット集合が空でなければ、計測点セット集合に格納された計測点セットを計測点セット情報１５０Ｅとして記憶部１５０に保存し、また画面表示部１４０に表示する（ステップＳ１４１）。そして、図１２の処理を終える。他方、計測点セット集合が空であれば、所定の条件を満たす計測点セットが存在しなかった旨のエラーメッセージを画面表示部１４０に表示し（ステップＳ１４２）、図１２の処理を終える。

このように本実施形態によれば、構造物上の振動波形の信頼度を正確に算出することができる。その理由は、計測点から複数の計測対象点までの距離に基づいて振動波形の計測の信頼度を算出するためである。

また本実施形態によれば、構造物上の振動波形の信頼度をより正確に算出することができる。その理由は、計測点から複数の計測対象点までの距離と非接触振動センサ１１０の計測精度の保証範囲とに基づいて振動波形の計測の信頼度を算出するためである。

また本実施形態によれば、無駄な計測点からの計測を防止することができる。その理由は、計測点毎に算出された信頼度に基づいて実際に使用する１以上の計測点から構成される計測点セットを決定するためである。

[第２の実施形態]
図１３を参照すると、本発明の第２の実施形態に係る振動計測装置２００は、非接触振動センサを用いて構造物上の複数の箇所の振動波形を計測する機能を有する。振動計測装置２００は、主な構成要素として、非接触振動センサ２１０、通信Ｉ／Ｆ部２２０、操作入力部２３０、画面表示部２４０、記憶部２５０、および演算処理部２６０を有する。このうち非接触振動センサ２１０、通信Ｉ／Ｆ部２２０、操作入力部２３０、および画面表示部２４０は、図１に示した本発明の第１の実施形態に係る振動計測装置１００の非接触振動センサ１１０、通信Ｉ／Ｆ部１２０、操作入力部１３０、および画面表示部１４０と同一の機能を有する。

記憶部２５０は、ハードディスクやメモリなどの記憶装置からなり、演算処理部２６０における各種処理に必要な処理情報やプログラム２５０Ｐを記憶する機能を有している。プログラム２５０Ｐは、演算処理部２６０に読み込まれて実行されることにより各種処理部を実現するプログラムであり、通信Ｉ／Ｆ部２２０などのデータ入出力機能を介して外部装置（図示せず）や記憶媒体（図示せず）から予め読み込まれて記憶部２５０に保存される。記憶部２５０で記憶される主な処理情報として、優先度付き計測対象点情報２５０Ａ、計測点情報２５０Ｂ、位置関係情報２５０Ｃ、信頼度情報２５０Ｄ、計測点セット情報２５０Ｅ、および振動計測データ２５０Ｆがある。

計測対象点情報２５０Ａは、構造物上の計測対象領域に設定される計測対象点の位置情報である。図１４は計測対象点情報２５０Ａの構成例を示す。この計測対象点情報２５０Ａには、計測対象点毎に、その識別情報である計測対象点ＩＤと、位置情報とが記憶されている。図１４に示す具体例では、計測対象点の位置情報は、構造物が存在する空間に設定したＸＹＺ座標系の座標値である。また計測対象点情報２５０Ａには、各計測対象点が属する計測対象領域のＩＤと計測優先度とが記憶されている。ここでは、計測優先度は、計測対象領域単位で設定しているが、計測対象点単位で設定してもよい。また、計測優先度は、高、中、低の３レベルになっているが、３レベルに限定されず、２レベルでもよく、４レベル以上であってもよい。

図１５は、構造物とその上に設定される複数の計測対象領域および計測対象点と非接触振動センサ２１０の置かれる位置である計測点との関係の一例を示す概念図である。図１５において、構造物２７０は、例えば橋梁などの土木建築物である。或いは構造物２７０は、自動車や列車などの工業製品など、土木建築物以外の構造物であってもよい。構造物２７０の面上に描かれた矩形２７１は振動を計測する対象となる箇所、すなわち計測対象点である。計測対象点２７１は、振動波形を計測したい領域を網羅するように設定される。図１５では、構造物２７０に複数の計測対象領域２９１、２９２が設定されており、計測対象点２７１は何れか１つの計測対象領域に属している。符号２８１、２８２が付された丸印は、計測点を示す。計測対象点２７１の振動波形を計測する場合、非接触振動センサ２１０は何れかの計測点に置かれ、その計測点から遠隔で計測対象点２７１の振動波形を計測することになる。

計測点情報２５０Ｂは、非接触振動センサ２１０を設置する位置である計測点の位置情報であり、その構成は図１に示した本発明の第１の実施形態に係る振動計測装置１００の計測点情報１５０Ｂと同じである（図４参照）。

位置関係情報２５０Ｃは、計測点と計測対象点との間の位置関係を表す情報であり、その構成は図１に示した本発明の第１の実施形態に係る振動計測装置１００の位置関係情報１５０Ｃと同じである（図５参照）。

信頼度情報２５０Ｄは、計測対象点で計測される振動波形の信頼度の情報であり、その構成は図１に示した本発明の第１の実施形態に係る振動計測装置１００の信頼度情報１５０Ｄと同じである（図７参照）。

計測点セット情報２５０Ｅは、計測点情報２５０Ｂに格納された計測点のうち、振動計測に使用する１以上の計測点のセットである。図１６は計測点セット情報２５０Ｅの構成例を示す。この例の計測点セット情報２５０Ｅでは、計測点セットＩＤ毎に、その計測点セットを構成する計測点のＩＤのリストと各計測点から計測する計測対象領域のＩＤのリストとが記憶されている。例えば、ＩＤ＝１の計測点セットは、ＩＤ＝１の計測点とＩＤ＝Ｍの計測点との２つの計測点から構成され、ＩＤ＝１の計測点からはＩＤ＝１の計測対象領域を計測し、ＩＤ＝Ｍの計測点からはＩＤ＝３、５の計測対象領域を計測することが記憶されている。

振動計測データ２５０Ｆは、計測点に設置した非接触振動センサ２１０を用いて計測した構造物の計測対象点における振動波形の計測データであり、その構成は図１に示した本発明の第１の実施形態に係る振動計測装置１００の振動計測データ１５０Ｆと同じである（図９参照）。

演算処理部２６０は、ＭＰＵなどのマイクロプロセッサとその周辺回路を有し、記憶部２５０からプログラム２５０Ｐを読み込んで実行することにより、上記ハードウェアとプログラム２５０Ｐとを協働させて各種処理部を実現する機能を有している。演算処理部２６０で実現される主な処理部として、位置関係取得部２６０Ａと信頼度算出部２６０Ｂと計測点セット決定部２６０Ｃと振動計測部２６０Ｄとがある。

位置関係取得部２６０Ａは、記憶部２５０から計測対象点情報２５０Ａと計測点情報２５０Ｂとを読み出し、計測点毎に、計測対象点毎の距離Ｌと角度θとを算出し、その算出結果を位置関係情報２５０Ｃとして記憶部２５０に保存する機能を有する。距離Ｌおよび角度θの算出方法は、本発明の第１の実施形態に係る振動計測装置１００の位置関係取得部１６０Ａと同じである。

信頼度算出部２６０Ｂは、記憶部２５０から位置関係情報２５０Ｃを読み出し、計測点毎に、計測対象点毎の信頼度Ｒを算出し、その算出結果を信頼度情報２５０Ｄとして記憶部２５０に保存する機能を有する。信頼度Ｒの算出方法は、本発明の第１の実施形態に係る振動計測装置１００の信頼度算出部１６０Ｂと同じである。

計測点セット決定部２６０Ｃは、操作入力部２３０から計測優先度閾値を入力し、また記憶部２５０から優先度付き測定対象点情報２５０Ａと信頼度情報２５０Ｄを読み出し、計測対象点毎の計測優先度と計測優先度閾値と計測点毎の各計測対象点の信頼度Ｒとに基づいて、振動計測に使用する１以上の計測点セットを決定し、この決定結果を計測点セット情報２５０Ｅとして記憶部２５０に保存する機能を有する。具体的には、計測点セット決定部２６０Ｃは、計測優先度閾値以上の計測優先度を有する計測対象領域に属する計測対象点のそれぞれが、少なくとも１つの計測点からの計測によって信頼度閾値以上の信頼度で計測できる、計測点総数が最小または総数閾値以下の計測点セットを決定する。ここで、信頼度閾値は、全計測対象点に共通する値であってもよいし、計測対象点毎あるいは計測対象点が属する計測対象領域毎に定められる値であってもよい。計測対象点毎あるいは計測対象領域毎に信頼度閾値を定める場合、計測対象点あるいは計測対象領域が属する構造物の面の素材（鉄、木、コンクリート、ガラスなど）や部分構造（ネジの上や横、橋桁の両端や中央、周辺の支柱の有無など）に基づいて信頼度閾値を定めてよい。

また計測点セット決定部２６０Ｃは、決定した計測点セットを画面表示部２４０に表示する機能を有する。計測点セットの表示では、計測点セットを構成する計測点のＩＤと計測対象領域のＩＤを画面表示部２４０に表示してもよいし、計測点セットを構成する計測点のＩＤおよび計測対象領域のＩＤと、計測点ＩＤに対応して計測点情報２５０Ｂに記載されている計測点の位置情報とを画面表示部２４０に表示してもよい。あるいは計測点セット決定部２６０Ｃは、計測対象領域および計測対象点が設定された構造物と計測点セット中の計測点とを描画した３次元画像を画面表示部２４０に表示してもよい。あるいは計測点セット決定部２６０Ｃは、決定した計測点セットを通信Ｉ／Ｆ部２２０を通じて外部の装置へ送信してもよい。

振動計測部２６０Ｄは、構造物上に設定された複数の計測対象点の振動波形を、非接触振動センサ２１０を用いて計測する機能を有する。振動計測部２６０Ｄは、記憶部２５０から計測対象点情報２５０Ａと計測点セット情報２５０Ｅとを読み出し、計測点セット情報２５０Ｅに格納されている計測点セットを使用して計測を実施する。計測点セット情報２５０Ｅに複数の計測点セットが格納されている場合、それら全ての計測点セットを使用して計測を行う形態、操作入力部２３０からの利用者入力によって選択された一つの計測点セットを使用して計測を行う形態が考えられる。計測点セットを使用する計測では、その計測点セットに格納されている計測点ＩＤによって定まる計測点から、計測対象点情報１５０Ａに格納されている計測対象点ＩＤによって定まる計測対象点のうち、計測点セット中の計測対象領域ＩＤで特定される計測対象領域に属する計測対象点の振動波形を、非接触振動センサ２１０を用いて計測する。具体的には、振動計測部２６０Ｄは、以下のように機能する。

まず振動計測部２６０Ｄは、計測点セットから１つの計測点ＩＤを取得し、この計測点ＩＤを有する計測点の位置情報を計測点情報２５０Ｂから検索する。次に、第１の実施形態における振動計測部１６０Ｄと同様に、検索した位置情報が示す計測点に非接触振動センサ２１０を配置させる。次に振動計測部２６０Ｄは、非接触振動センサ２１０を制御し、計測対象点情報２５０Ａ中の各計測対象点のうち、計測点セット中の計測対象領域に属する計測対象点の振動波形を計測し、計測結果を振動計測データ１５０Ｆとして記憶部１５０に保存する。振動計測部２６０Ｄは、計測点セット中の１つの計測点からの振動波形の計測を完了すると、計測点セット中の他の計測点について上述した処理と同様の処理を繰り返す。

図１７は、本実施形態に係る振動計測装置２００の動作を示すフローチャートである。以下、図１７を参照して振動計測装置２００の動作を説明する。なお、振動計測装置２００の動作開始時点では、記憶部２５０には、図１４に示したような計測対象点情報２５０Ａ、図４に示したような計測点情報２５０Ｂが記憶されており、位置関係情報２５０Ｃ、信頼度情報２５０Ｄ、計測点セット情報２５０Ｅ、および振動計測データ２５０Ｆは全てクリアされている。

まず、振動計測装置２００の位置関係取得部２６０Ａは、記憶部２５０に記憶されている計測対象点情報２５０Ａと計測点情報２５０Ｂとに基づいて、計測点毎に、計測対象点毎の距離Ｌと角度θとを算出し、その算出結果を位置関係情報２５０Ｃとして記憶部２５０に保存する（ステップＳ２０１）。

次に、信頼度算出部２６０Ｂは、上記算出された位置関係情報２５０Ｃに基づいて、計測点毎に、計測対象点毎の信頼度Ｒを算出し、その算出結果を信頼度情報２５０Ｄとして記憶部２５０に保存する（ステップＳ２０２）。

次に、計測点セット決定部２６０Ｃは、操作入力部２３０から処理優先度閾値を入力する（ステップＳ２０３）。次に計測点セット決定部２６０Ｃは、処理優先度閾値と測定対象点情報２５０Ａと信頼度情報２５０Ｄとに基づいて、振動計測に使用する１以上の計測点セットを決定し、この決定結果を計測点セット情報２５０Ｅとして記憶部２５０に保存すると共に画面表示部２４０に表示する（ステップＳ２０４）。

最後に、振動計測部２６０Ｄは、非接触振動センサ２１０を用いて、上記決定された計測点セット情報２５０Ｅに格納されている計測点セットによって定まる計測点から、計測対象点情報２５０Ａに格納されている計測対象点のうち計測点セットに記載された計測対象領域に属する計測対象点の振動波形を計測し、その計測結果を振動計測データ２５０Ｆとして記憶部２５０に保存する（ステップＳ２０５）。

図１８は、図１７のステップＳ２０４において最小の計測点総数の計測点セットを決定する動作の一例を示すフローチャートである。まず計測点セット決定部２６０Ｃは、変数Ａに１を代入し（ステップＳ２１１）、計測点情報２５０Ｂに格納される計測点のＡ個の組み合わせから構成される計測点セットを網羅的に算出する（ステップＳ２１２）。変数Ａが１の場合、１個の計測点を格納する計測点セットが算出されることになる。次に計測点セット決定部２６０Ｃは、ステップＳ２１２で算出した計測点セットの１つに注目し（ステップＳ２１３）、その計測点セットが所定の条件を満たすかどうかを評価する（ステップＳ２１４）。このときの所定の条件は、計測対象点情報２５０Ａに格納される計測対象点のうち処理優先度閾値以上の処理優先度の処理対象領域に属する計測対象点のそれぞれが、当該計測点セット中の少なくとも１つの計測点からの計測によって信頼度閾値以上の信頼度で計測できることである。計測点セット決定部２６０Ｃは、注目中の計測点セットが条件を満足したならば計測点セット集合に注目中の計測点セットを格納する（ステップＳ２１５）。このとき、計測点セット中の計測点から信頼度閾値以上の信頼度で計測できる処理対象領域のＩＤのリストを生成し、計測点セットに格納しておく。そして、ステップＳ２１６へ進む。注目中の計測点セットが条件を満足しないときは、ステップＳ２１５をスキップし、ステップＳ２１６へ進む。

ステップＳ２１６では、計測点セット決定部２６０Ｃは、ステップＳ２１２で算出した他の計測点セットの１つに注目を移す。そして、ステップＳ２１４の処理に戻って上述した処理と同様の処理を繰り返す。若し、ステップＳ２１２で算出した全ての計測点セットに注目し終えたならば（ステップＳ２１７でＹＥＳ）、計測点セット決定部２６０Ｃは計測点セット集合が空か否かを判定する（ステップＳ２１８）。計測点セット集合が空でなければ、計測点セット集合に格納された計測点セットを計測点セット情報２５０Ｅとして記憶部２５０に保存し、また画面表示部２４０に表示する（ステップＳ２１９）。そして図１８の処理を終える。

他方、計測点セット集合が空であれば、変数Ａに1を加え（ステップＳ２２０）、変数Ａの値が最大値（計測点情報２５０Ｂに格納されている計測点の数）を超えたか否かを判定する（ステップＳ２２１）。変数Ａの値が最大値を超えていなければ、ステップＳ２１２に戻って上述した処理と同様の処理を繰り返す。変数Ａの値が最大値を超えていれば、所定の条件を満たす計測点セットが存在しなかった旨のエラーメッセージを画面表示部２４０に表示し（ステップＳ２２２）、図１８の処理を終える。

図１９は、図１７のステップＳ２０４において計測点の数が閾値以下の計測点セットを決定する動作の一例を示すフローチャートである。図１９において、ステップＳ２３１〜Ｓ２３７は、図１８のステップＳ２１１〜Ｓ２１７と同じである。ステップＳ２３８では、計測点セット決定部２６０Ｃは、変数Ａに1を加える。次に計測点セット決定部２６０Ｃは、変数Ａの値が総数閾値を超えたか否かを判定する（ステップＳ２３９）。変数Ａの値が総数閾値を超えていなければ、ステップＳ２３２に戻ってステップＳ２３２〜Ｓ２３７の処理を繰り返す。変数Ａの値が総数閾値を超えていれば、計測点セット決定部２６０Ｃは、計測点セット集合が空か否かを判定する（ステップＳ２４０）。計測点セット集合が空でなければ、計測点セット集合に格納された計測点セットを計測点セット情報２５０Ｅとして記憶部２５０に保存し、また画面表示部２４０に表示する（ステップＳ２４１）。そして、図１９の処理を終える。他方、計測点セット集合が空であれば、所定の条件を満たす計測点セットが存在しなかった旨のエラーメッセージを画面表示部２４０に表示し（ステップＳ２４２）、図１９の処理を終える。

このように本実施形態によれば、図１に示した本発明の第１の実施形態と同様の効果が得られると共に、以下のような効果が得られる。

構造物上の計測対象点が有する計測優先度に基づいて、計測優先度閾値以上の計測優先度を有する計測対象点のそれぞれが、少なくとも１つの計測点からの計測によって信頼度閾値以上の信頼度で計測できる、計測点総数が最小または総数閾値以下の計測点セットを決定することができる。

また計測対象点が属する計測対象領域単位で計測優先度を設定することにより、計測優先度閾値以上の計測優先度を有する計測対象領域のそれぞれが、少なくとも１つの計測点からの計測によって信頼度閾値以上の信頼度で計測できる、計測点総数が最小または総数閾値以下の計測点セットを決定することができる。

[第３の実施形態]
図２０を参照すると、本発明の第３の実施形態に係る振動計測装置３００は、非接触振動センサを用いて構造物上の複数の箇所の振動波形を計測する機能を有する。振動計測装置３００は、主な構成要素として、非接触振動センサ３１０、通信Ｉ／Ｆ部３２０、操作入力部３３０、画面表示部３４０、記憶部３５０、演算処理部３６０、および３次元位置検出センサ３７０を有する。このうち非接触振動センサ３１０、通信Ｉ／Ｆ部３２０、操作入力部３３０、および画面表示部３４０は、図１に示した本発明の第１の実施形態に係る振動計測装置１００の非接触振動センサ１１０、通信Ｉ／Ｆ部１２０、操作入力部１３０、および画面表示部１４０と同一の機能を有する。

３次元位置検出センサ３７０は、構造物上の各点の３次元位置を遠隔地から計測する機能を有する。３次元位置検出センサ３７０は、３次元距離画像センサやミリ波レーダーやレンジファインダなどのＴｏＦ（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）測距装置であってもよいし、三角測量方式による測距センサであってもよい。

記憶部３５０は、ハードディスクやメモリなどの記憶装置からなり、演算処理部３６０における各種処理に必要な処理情報やプログラム３５０Ｐを記憶する機能を有している。プログラム３５０Ｐは、演算処理部３６０に読み込まれて実行されることにより各種処理部を実現するプログラムであり、通信Ｉ／Ｆ部３２０などのデータ入出力機能を介して外部装置（図示せず）や記憶媒体（図示せず）から予め読み込まれて記憶部３５０に保存される。記憶部３５０で記憶される主な処理情報として、計測対象点情報３５０Ａ、計測点情報３５０Ｂ、位置関係情報３５０Ｃ、信頼度情報３５０Ｄ、計測点セット情報３５０Ｅ、および振動計測データ３５０Ｆがある。これらの処理情報は、図１に示した本発明の第１の実施形態に係る振動計測装置１００の計測対象点情報１５０Ａ、計測点情報１５０Ｂ、位置関係情報１５０Ｃ、信頼度情報１５０Ｄ、計測点セット情報１５０Ｅ、および振動計測データ１５０Ｆと同じである。但し、本実施形態では、計測対象点情報３５０Ａは、３次元位置検出センサ３７０を使用して計測点ごとに取得されて、記憶部３５０に保存される。

演算処理部３６０は、ＭＰＵなどのマイクロプロセッサとその周辺回路を有し、記憶部３５０からプログラム３５０Ｐを読み込んで実行することにより、上記ハードウェアとプログラム３５０Ｐとを協働させて各種処理部を実現する機能を有している。演算処理部３６０で実現される主な処理部として、位置関係取得部３６０Ａと信頼度算出部３６０Ｂと計測点セット決定部３６０Ｃと振動計測部３６０Ｄとがある。

位置関係取得部３６０Ａは、３次元位置検出センサ３７０を使用して、計測点決定部３６０Ｃから通知された計測点から構造物上の計測対象点の３次元位置を取得し、計測対象点情報３５０Ａとして記憶部３５０に保存する機能を有する。位置関係取得部３６０Ａは、計測点決定部３６０Ｃから通知された計測点に３次元位置検出センサ３７０を配置させる場合、３次元位置検出センサ３７０を指定した位置（計測点の位置）まで移動させるように指示するメッセージを画面表示部３４０に表示してよい。或いは３次元位置検出センサ３７０がロボット等の移動体に搭載されている場合、位置関係取得部３６０Ａは、通信Ｉ／Ｆ部３２０を通じて移動体に対して移動指令を送信し、計測点の位置まで自動的に移動させるようにしてもよい。また位置関係取得部３６０Ａは、計測対象点情報３５０Ａ中の計測対象点ごとに、上記計測点からの距離Ｌと角度θとを算出し、その算出結果を位置関係情報３５０Ｃとして記憶部３５０に保存する機能を有する。距離Ｌおよび角度θの算出方法は、本発明の第１の実施形態に係る振動計測装置１００の位置関係取得部１６０Ａと同じである。

信頼度算出部３６０Ｂは、記憶部３５０から位置関係情報３５０Ｃを読み出し、計測点決定部３６０Ｃから通知された計測点から振動を計測する際の計測対象点毎の信頼度Ｒを算出し、その算出結果を信頼度情報３５０Ｄとして記憶部３５０に保存する機能を有する。信頼度Ｒの算出方法は、本発明の第１の実施形態に係る振動計測装置１００の信頼度算出部１６０Ｂと同じである。

計測点セット決定部３６０Ｃは、記憶部３５０に記憶される計測点情報３５０Ｂの中から実際の振動計測に使用する計測点の集合である計測点セットを決定する機能を有する。具体的には計測点セット決定部３６０Ｃは、以下のような機能を有する。

計測点セット決定部３６０Ｃは、計測点セットを構成する計測点を１つ決定するごとに、この決定した計測点の情報を記憶部３５０の計測点セット情報３５０Ｅに追加し、またその決定した計測点の情報を位置関係取得部３６０Ａおよび信頼度算出部３６０Ｂに通知する。そして、計測点セット決定部３６０Ｃは、位置関係取得部３６０Ａが上記決定した計測点から計測対象点までの距離Ｌと角度θを算出し、信頼度算出部３６０Ｂが上記決定した計測点から振動を計測する際の計測対象点毎の信頼度Ｒを算出すると、上記決定した計測点の情報を振動計測部３６０Ｄに通知する。そして、振動計測部３６０Ｄによる当該計測点からの振動波形の計測が完了すると、計測点セット決定部３６０Ｃは、計測点セットが所定の条件を満たすか否かを決定する。所定の条件としては、例えば、計測点セットが、構造物上の複数の計測対象点のそれぞれが少なくとも１つの計測点からの計測によって予め定められた信頼度閾値以上の信頼度で計測できる計測点の集合になっている、という条件が考えられる。計測点セット決定部３６０Ｃは、上記条件が満たされるか否かを、予め設定された計測対象点のリストと信頼度閾値以上の信頼度で計測できた計測対象点とを照合して決定してもよいし、信頼度閾値以上の信頼度で計測できた計測対象点の情報を画面表示部３４０に表示し、上記条件を満足しているか否かに関するオペレータからの入力に基づいて決定してもよい。但し、所定の条件はこれに限定されず、計測点総数が予め定められた総数閾値を超えていないなどの他の条件であってもよいし、複数の条件の組み合わせであってもよい。

計測点セット決定部３６０Ｃは、計測点セットが所定の条件を満たしていれば、処理を終了する。他方、計測点セット決定部３６０Ｃは、計測点セットが所定の条件を満たしていなければ、計測点セットを構成する次の１つの計測点を決定する。計測点セット決定部３６０Ｃは、次の１つの計測点の決定では、直前に決定した計測点から信頼度閾値以上の信頼度で計測できない計測対象点が存在しない場合、任意の方法により次の１つの計測点を決定する。また直前に決定した計測点から信頼度閾値以上の信頼度で計測できない計測対象点が存在する場合は、当該計測対象点の振動波形を信頼度閾値以上の信頼度で計測できる可能性のある他の計測点を、次の１つの計測点に決定する。具体的には、計測点セット決定部３６０Ｃは、以下のようにして次の１つの計測点を決定する。

計測点セット決定部３６０Ｃは、計測点セットに未だ組み入れられていない計測点毎に、直前に決定した計測点から信頼度閾値以上の信頼度で計測できない計測対象点のうち、当該計測点から信頼度閾値以上の信頼度で計測できる計測対象点の総数を算出する。そして、計測点セット決定部３６０Ｃは、上記総数が最大の計測点を次の１つの計測点に決定する。計測点セットに未だ組み入れられていない計測点から計測対象点を信頼度閾値以上の信頼度で計測できるかどうかは、直前に決定した計測点から当該計測対象点までの距離Ｌおよび角度θと、直前に決定した計測点と計測点セットに未だ組み入れられていない計測点との間の位置関係とから推測する。

図２１は、計測点セット決定部３６０Ｃが次の１つの計測点を決定する場面の概念図である。図２１において、計測点３９１は直前に決定された計測点であり、構造物３８０上の計測対象点のうち、計測対象点３８１は信頼度閾値以上の信頼度で計測できるが、計測対象点３８２はできないとする。また、計測点３９２、３９３は計測点セットに未だ組み入れられていない計測点である。このとき、計測点セット決定部３６０Ｃは、計測点３９１から計測対象点３８２までの距離Ｌおよび角度θと、計測点３９１と計測点３９２との間の位置関係とから、計測点３９２から計測対象点３８２までの距離Ｌと角度θとを推定し、この推定値に基づいて計測点３９２から計測する計測対象点３８２の信頼度を算出し、信頼度閾値以上か否かを決定する。同様にして計測点セット決定部３６０Ｃは、計測点３９３から計測対象点３８２までの距離Ｌと角度θとを推定し、この推定値に基づいて計測点３９３から計測する計測対象点３８２の信頼度を算出し、信頼度閾値以上か否かを決定する。

また計測点セット決定部３６０Ｃは、決定した計測点セットを画面表示部３６０に表示し、または通信Ｉ／Ｆ部３２０を通じて外部の装置へ送信する機能を有していてもよい。

振動計測部３６０Ｄは、構造物上の計測対象点の振動波形を、非接触振動センサ３１０を用いて計測する機能を有する。振動計測部３６０Ｄは、計測点セット決定部３６０Ｃから計測点の情報の通知を受けると、記憶部３５０から計測対象点情報３５０Ａを読み出し、計測点セット決定部３６０Ｃから通知された計測点から、構造物上の計測対象点の振動波形を、非接触振動センサ３１０を用いて計測する。具体的には、振動計測部３６０Ｄは、本発明の第１の実施形態に係る振動計測装置３００の振動計測部１６０Ｄと同様の方法によって、通知された計測点に非接触振動センサ３１０を配置させ、非接触振動センサ３１０を制御して各計測対象点の振動波形を計測し、計測結果を振動計測データ３５０Ｆとして記憶部３５０に保存する。振動計測部３６０Ｄは、通知された計測点からの振動波形の計測を完了すると、その旨を計測点セット決定部３６０Ｃへ通知する。

図２２は、本実施形態に係る振動計測装置３００の動作を示すフローチャートである。以下、図２２を参照して振動計測装置３００の動作を説明する。なお、振動計測装置３００の動作開始時点では、記憶部３５０には、図４に示したような計測点情報３５０Ｂが記憶されており、計測対象点情報３５０Ａ、位置関係情報３５０Ｃ、信頼度情報３５０Ｄ、計測点セット情報３５０Ｅ、および振動計測データ３５０Ｆは全てクリアされている。

まず、計測点セット決定部３６０Ｃは、計測点情報３５０Ｂに格納されている複数の計測点の中から初回の計測点を決定し、記憶部３５０の計測点セット情報３５０Ｅに追加する（ステップＳ３０１）。例えば計測点セット決定部３６０Ｃは、計測点情報３５０Ｂに格納されている計測点の一覧を画面表示部３４０に表示し、オペレータに初回の計測点を選択させるようにしてよい。あるいは計測点セット決定部３６０Ｃは、計測点セット情報３５０Ｂから無作為に選択した計測点を初回の計測点としてもよい。計測点セット決定部３６０Ｃは、決定した初回の計測点に注目する（ステップＳ３０２）。注目中の計測点の情報は、計測点セット決定部３６０Ｃから位置関係取得部３６０Ａ、信頼度算出部３６０Ｂ、振動計測部３６０Ｄへ通知される。

次に位置関係取得部３６０Ａは、３次元位置検出センサ３７０を使用して、計測点決定部３６０Ｃから通知された計測点から構造物上の計測対象点の３次元位置を取得し、計測対象点情報３５０Ａとして記憶部３５０に保存する（ステップＳ３０３）。次に位置関係取得部３６０Ａは、計測対象点情報３５０Ａ中の計測対象点ごとに、上記計測点からの距離Ｌと角度θとを算出し、その算出結果を位置関係情報３５０Ｃとして記憶部３５０に保存する（ステップＳ３０４）。

次に信頼度算出部３６０Ｂは、記憶部３５０に保存された位置関係情報３５０Ｃに基づいて、計測点決定部３６０Ｃから通知された計測点から振動を計測する際の計測対象点毎の信頼度Ｒを算出し、その算出結果を信頼度情報３５０Ｄとして記憶部３５０に保存する（ステップＳ３０５）。

次に振動計測部３６０Ｄは、記憶部３５０から計測対象点情報３５０Ａを読み出し、計測点セット決定部３６０Ｃから通知された計測点から、構造物上の計測対象点の振動波形を、非接触振動センサ３１０を用いて計測し、振動計測データ３５０Ｆとして記憶部３５０に保存する（ステップＳ３０６）。

次に計測点セット決定部３６０Ｃは、計測点セット情報３５０Ｅに格納される計測点セットが所定の条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ３０７）。計測点セット決定部３６０Ｃは、計測点セットが所定の条件を満たしていれば（ステップＳ３０７でＹＥＳ）、図２２の処理を終了する。他方、計測点セット決定部３６０Ｃは、計測点セットが所定の条件を満たしていなければ、計測点セットを構成する次の１つの計測点を決定する（ステップＳ３０８）。計測点セット決定部３６０Ｃは、ステップＳ３０８では、注目中の計測点から信頼度閾値以上の信頼度で計測できない計測対象点が存在しない場合、例えば、計測点情報３５０Ｂに格納されている計測点のうち計測点セット情報３５０Ｅに格納されていない計測点の情報を画面表示部３４０に表示し、オペレータに次の計測点を選択させる等の方法により、次の１つの計測点を決定する。また、注目中の計測点から信頼度閾値以上の信頼度で計測できない計測対象点が存在する場合は、当該計測対象点の振動波形を信頼度閾値以上の信頼度で計測できる可能性のある他の計測点を、次の１つの計測点に決定する。そして、計測点セット決定部３６０Ｃは、ステップＳ３０２の処理へ戻り、上述した処理と同様の処理を繰り返す。

このように本実施形態によれば、本発明の第１の実施形態と同様の理由により、構造物上の振動波形の信頼度を正確に算出することができる。

また本実施形態によれば、無駄な計測点からの計測を防止することができる。その理由は、計測点毎に算出された信頼度に基づいて実際に使用する１以上の計測点から構成される計測点セットを決定するためである。特に、或る１つの計測点から信頼度閾値以上の信頼度で計測できない計測対象点の振動波形を信頼度閾値以上の信頼度で計測できる可能性のある他の計測点を、次の１つの計測点に決定する構成によれば、網羅性を維持しつつ冗長性を抑えた次の計測点を決定することができる。

本実施形態は上記の構成を基本としつつ、各種の付加変更が可能である。例えば、上記第２の実施形態と同様な計測優先度を計測対象点に付与し、構造物上の計測対象点が有する計測優先度に基づいて、計測優先度閾値以上の計測優先度を有する計測対象点のそれぞれが、少なくとも１つの計測点からの計測によって信頼度閾値以上の信頼度で計測できる計測点の集合である計測点を決定するようにしてもよい。

[第４の実施形態]
図２３を参照すると、本発明の第４の実施形態に係る信頼度算出装置４００は、主な構成要素として、位置関係取得部４１０と信頼度算出部４２０とを有する。

位置関係取得部４１０は、非接触振動センサの位置である計測点から構造物上の計測対象点までの距離を取得する機能を有する。

信頼度算出部４２０は、計測点から非接触振動センサによって計測する計測対象点の振動波形の信頼度を算出する機能を有する。

上述のように構成された本実施形態に係る信頼度算出装置４００は以下のように動作する。まず位置関係取得部４１０は、非接触振動センサの位置である計測点から構造物上の計測対象点までの距離を取得する。次に信頼度算出部４２０は、上記距離に基づいて、計測点から非接触振動センサによって計測する計測対象点の振動波形の信頼度を算出する。

本実施形態に係る信頼度算出装置４００は、計測点から構造物上の計測対象点までの距離に基づいて振動波形の計測の信頼度を算出するため、構造物上の振動波形の信頼度を正確に算出することができる。

[その他の実施形態]
本発明は上述した実施形態に限定されず、その他各種の付加変更が可能である。例えば以下のような実施形態も本発明に含まれる。

非接触振動センサの位置である計測点から構造物上の計測対象点を計測する際の信頼度は、上述した距離Ｌ、角度θ、非接触振動センサの計測精度の保証範囲に基づく以外に、その他の情報を考慮して算出してもよい。他の情報としては、構造物上の計測対象点の特性（素材、表面の滑らかさの程度、色、揺れの程度）、周辺環境の特性（計測対象点周辺の部分構造による隠れ、苔、植物、車、および歩行者などの前景による隠れ、太陽光や影等の照明条件）、および非接触振動センサの特性（レーザの強度や装置の揺れ）などが考えられる。

計測対象点情報は予め記憶部に記憶しておく以外に、振動計測時に動的に生成するようにしてもよい。例えば、３次元レーザスキャナ等を使用して構造物の３次元形状を計測して画面表示部に表示する。次に、オペレータに３次元形状上で計測対象領域を指定させる。次に、指定された計測対象領域内に一定の密度で計測対象点を発生させる。そして、この発生させた計測対象点の情報を計測対象点情報として記憶部に記憶させる。

遠距離が得意なセンサと近距離が得意なセンサ等、計測精度の保証範囲が相違する複数の非接触振動センサを用いて、複数の計測対象点あるいは複数の計測対象領域のそれぞれが少なくとも１つの非接触振動センサを用いた計測点からの計測によって信頼度閾値以上の信頼度で計測できる、計測点総数が最小または総数閾値以下の計測点セットを決定してもよい。

例えば橋脚構造のように、ある基本構造の組み合わせで構成される構造物については、基本構造に対して既に作成した計測点セットを参照して、同一の基本構造に対する計測点セットを決定してもよい。

また本発明は、上述した第１乃至第３の実施形態に例示されるような振動計測装置として実現する以外に、上述した第１乃至第３の実施形態から振動計測部の機能を省略した計測点算出装置として実現してもよい。或いは上述した第１乃至第３の実施形態から計測点セット決定部および振動計測部の機能を省略した信頼度算出装置として実現してもよい。

本発明は、橋梁などの構造物上の振動波形を計測する分野全般に適用できる。

１００…振動計測装置
１１０…非接触振動センサ
１２０…通信Ｉ／Ｆ部
１３０…操作入力部
１４０…画面表示部
１５０…記憶部
１５０Ａ…計測対象点情報
１５０Ｂ…計測点情報
１５０Ｃ…位置関係情報
１５０Ｄ…信頼度情報
１５０Ｅ…計測点セット情報
１５０Ｆ…振動計測データ
１５０Ｐ…プログラム
１６０…演算処理部
１６０Ａ…位置関係取得部
１６０Ｂ…信頼度算出部
１６０Ｃ…計測点セット決定部
１６０Ｄ…振動計測部

Claims (18)

1. 非接触振動センサの位置である計測点から構造物上の計測対象点までの距離を取得する位置関係取得手段と、
   前記距離に基づいて、前記計測点から前記非接触振動センサによって計測する前記計測対象点の振動波形の信頼度を算出する信頼度算出手段と
   を有する信頼度算出装置。
2. 前記信頼度算出手段は、前記距離と前記非接触振動センサの計測精度の保証範囲とに基づいて、前記信頼度を算出する
   請求項１に記載の振動計測装置。
3. 非接触振動センサの位置である計測点から構造物上の計測対象点までの距離を取得する位置関係取得手段と、
   前記距離に基づいて、前記計測点から前記非接触振動センサによって計測する前記計測対象点の振動波形の信頼度を算出する信頼度算出手段と、
   前記信頼度に基づいて、計測点の集合である計測点セットを決定する計測点決定手段と
   を有する計測点決定装置。
4. 前記信頼度算出手段は、前記距離と前記非接触振動センサの計測精度の保証範囲とに基づいて、前記信頼度を算出する
   請求項３に記載の計測点決定装置。
5. 前記計測点セット決定手段は、前記複数の計測対象点のそれぞれが少なくとも１つの前記計測点からの計測によって予め定められた信頼度閾値以上の前記信頼度で計測できる計測点の集合である計測点セットを決定する
   請求項３または４に記載の計測点決定装置。
6. 前記計測点セット決定手段は、複数の計測対象点のうちの一部の計測対象点のそれぞれが少なくとも１つの前記計測点からの計測によって予め定められた信頼度閾値以上の前記信頼度で計測できる計測点の集合である計測点セットを決定する
   請求項４に記載の計測点決定装置。
7. 前記位置関係取得手段は、構造物全体の３次元位置データに基づいて、計測点ごとに当該計測点から構造物上の複数の計測対象点までの距離を取得する
   請求項３乃至６の何れかに記載の計測点決定装置。
8. 前記計測点決定手段は、計測点総数が所定の条件の計測点セットを決定する
   請求項７に記載の計測点決定装置。
9. 前記計測点決定手段が前記計測点セットを構成する或る１つの計測点を決定する毎に、
   前記位置関係取得手段は、前記或る１つの計測点から前記構造物上の計測対象点までの距離を取得し、
   前記信頼度算出手段は、前記距離に基づいて、前記或る１つの計測点から前記非接触振動センサによって計測する前記計測対象点の振動波形の信頼度を算出し、
   前記計測点決定手段は、前記計測点セットが所定の条件を満たすか否かを決定する
   請求項３乃至６の何れかに記載の計測点決定装置。
10. 前記計測点決定手段は、前記計測点セットが前記所定の条件を満たしていない場合、前記或る１つの計測点から前記信頼度閾値以上の前記信頼度で計測できない計測対象点の振動波形を前記信頼度閾値以上の前記信頼度で計測できる可能性のある他の計測点を、次の１つの計測点に決定する
    請求項９に記載の計測点決定装置。
11. 非接触振動センサの位置である計測点から構造物上の計測対象点までの距離を取得する位置関係取得手段と、
    前記距離に基づいて、前記計測点から前記非接触振動センサによって計測する前記計測対象点の振動波形の信頼度を算出する信頼度算出手段と、
    前記計測点に設置した前記非接触振動センサを用いて前記構造物上の前記計測対象点の振動波形を計測する振動計測手段と
    を有する振動計測装置。
12. 前記信頼度算出手段は、前記距離と前記非接触振動センサの計測精度の保証範囲とに基づいて、前記信頼度を算出する
    請求項１１に記載の振動計測装置。
13. 非接触振動センサの位置である計測点から構造物上の計測対象点までの距離を取得し、
    前記距離に基づいて、前記計測点から前記非接触振動センサによって計測する前記複数の計測対象点の振動波形の信頼度を算出する
    信頼度算出方法。
14. 非接触振動センサの位置である計測点から構造物上の計測対象点までの距離を取得し、
    前記距離に基づいて、前記計測点から前記非接触振動センサによって計測する前記計測対象点の振動波形の信頼度を算出し、
    前記信頼度に基づいて、計測点の集合である計測点セットを決定する
    計測点決定方法。
15. 非接触振動センサの位置である計測点から構造物上の計測対象点までの距離を取得し、
    前記距離に基づいて、前記計測点から前記非接触振動センサによって計測する前記計測対象点の振動波形の信頼度を算出し、
    前記計測点に設置した前記非接触振動センサを用いて前記構造物上の前記計測対象点の振動波形を計測する
    振動計測方法。
16. コンピュータを、
    非接触振動センサの位置である計測点から構造物上の計測対象点までの距離を取得する位置関係取得手段と、
    前記距離に基づいて、前記計測点から前記非接触振動センサによって計測する前記複数の計測対象点の振動波形の信頼度を算出する信頼度算出手段と
    して機能させるためのプログラム。
17. コンピュータを、
    非接触振動センサの位置である計測点から構造物上の計測対象点までの距離を取得する位置関係取得手段と、
    前記距離に基づいて、前記計測点から前記非接触振動センサによって計測する前記計測対象点の振動波形の信頼度を算出する信頼度算出手段と、
    前記信頼度に基づいて、計測点の集合である計測点セットを決定する計測点決定手段と
    して機能させるためのプログラム。
18. コンピュータを、
    非接触振動センサの位置である計測点から構造物上の計測対象点までの距離を取得する位置関係取得手段と、
    前記距離に基づいて、前記計測点から前記非接触振動センサによって計測する前記計測対象点の振動波形の信頼度を算出する信頼度算出手段と、
    前記計測点に設置した前記非接触振動センサを用いて前記構造物上の前記計測対象点の振動波形を計測する振動計測手段と
    して機能させるためのプログラム。

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