JP2016176806A - State determination device, state determination system and state determination method for structure - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize precise detection in a remote and non-contact manner while discriminating a defect such as a crack, detachment, an internal cavity in a structure from one another.SOLUTION: A state determination device according to the invention includes: a displacement calculation part that uses time-series imagery of a structure surface before and after load application to calculate a two-dimentional space distribution of displacement in the time-series imagery; a correction quantity calculation part that calculates a correction quantity on the basis of displacement in a normal direction of the structure surface due to the load application, which is measured from an imaging direction of the time-series imagery; a displacement correction part that subtracts the correction quantity from the two-dimentional space distribution of displacement in the time-series imagery to extract the two-dimensional space distribution of displacement of the structure surface; and an abnormality determination part that specifies a defect in the structure on the basis of comparison between the two-dimensional space distribution of displacement of the structure surface and a preset space distribution of displacement.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、構造物に生じる欠陥などの状態を遠隔から判定する技術に関する。   The present invention relates to a technique for remotely determining a state such as a defect occurring in a structure.

トンネルや橋梁などのコンクリート構造物においては、構造物の表面に発生するひび割れ、剥離、内部空洞などの欠陥が、構造物の健全度に影響を及ぼすことが知られている。そのため、構造物の健全度を正確に判断するためには、これらの欠陥を正確に検出することが必要となる。   In concrete structures such as tunnels and bridges, it is known that defects such as cracks, delamination and internal cavities generated on the surface of the structure affect the soundness of the structure. Therefore, in order to accurately determine the soundness of the structure, it is necessary to accurately detect these defects.

構造物のひび割れ、剥離、内部空洞などの欠陥の検出は、検査員による目視検査や打音検査によって行われてきており、検査のためには検査員が構造物に接近する必要がある。そのため、空中での作業ができる環境を整えることによる作業コストの増加や、作業環境設定のために交通規制をすることによる経済的機会の損失などが問題となっており、検査員が構造物を遠隔より検査する方法が望まれている。   Detection of defects such as cracks, delamination, and internal cavities of structures has been performed by visual inspection or hammering inspection by an inspector, and the inspector needs to approach the structure for inspection. For this reason, there are problems such as an increase in work cost by preparing an environment where work can be performed in the air and loss of economic opportunities by regulating traffic for setting the work environment. A remote inspection method is desired.

遠隔から構造物の状態を判定する方法として画像計測による方法がある。例えば、構造物を撮像装置で撮像して得られた画像を所定の閾値で2値化処理し、この2値化した画像からひび割れに対応する画像部分を検出する技術が提案されている(特許文献1)。また、構造物の応力状態から、構造物に生じている亀裂を検出する技術が提案されている(特許文献2、特許文献3)。また、赤外線撮像装置或は可視光撮像装置とレーザ撮像装置との両方を使用して、撮像画像を自動解析して計測対象物の不具合を判定するシステム(特許文献4)や、可搬性に優れた撮像手段で撮像した画像から欠陥マップを作成する方法(特許文献5)が提案されている。さらに、非特許文献1には、構造物表面の動画像により、ひび割れ領域の動きを検出することによって、ひび割れの検出精度を高める方法が開示されている。   There is a method based on image measurement as a method for determining the state of a structure from a remote location. For example, a technique has been proposed in which an image obtained by imaging a structure with an imaging device is binarized with a predetermined threshold, and an image portion corresponding to a crack is detected from the binarized image (patent) Reference 1). Moreover, the technique which detects the crack which has arisen in the structure from the stress state of a structure is proposed (patent document 2, patent document 3). Also, a system (Patent Document 4) that uses both an infrared imaging device or a visible light imaging device and a laser imaging device to automatically analyze a captured image to determine a defect of a measurement object, and has excellent portability There has been proposed a method (Patent Document 5) for creating a defect map from an image captured by an image capturing means. Furthermore, Non-Patent Document 1 discloses a method for improving the detection accuracy of cracks by detecting the movement of a crack region from a moving image on the surface of a structure.

特開2003−035528号公報JP 2003-035528 A 特開2008−232998号公報JP 2008-232998 A 特開2006−343160号公報JP 2006-343160 A 特開2004−347585号公報JP 2004-347585 A 特開2002−236100号公報JP 2002-236100 A 特開2012−132786号公報JP 2012-132786 A

Z.Wang,et al.,“Crack−opening displacement estimation method based on sequence of motion vector field images for civil infrastructure deterioration inspection”,映像メディア処理シンポジウム(PCSJ/IMPS2014),I−1−17,2014.Z. Wang, et al. , “Crac-opening displacement estimation method based on sequence of motion vector field images for civic instructoration inspiration inspection”, 14 Media I / Symposium.

しかしながら、前記の技術では、例えば橋梁などの構造物の下表面を撮像する場合、荷重により構造物がたわむことで、撮像する表面の位置が表面の法線方向に移動することによる変位(面外変位という)が、構造物の欠陥の情報を有する表面の面内方向の変位(面内変位という)に加算されてしまう。このため、構造物の欠陥を検出する際の精度が低下するという問題があった。   However, in the above technique, for example, when imaging the lower surface of a structure such as a bridge, the structure is deflected by a load, so that the displacement of the surface to be imaged moves in the normal direction of the surface (out-of-plane Displacement) is added to the displacement in the in-plane direction of the surface having information on the defect of the structure (referred to as in-plane displacement). For this reason, there existed a problem that the precision at the time of detecting the defect of a structure fell.

特許文献6には、測定対象物の表面に発生する歪を計測する方法において、撮像された画像の変位から面外変位量を補正する方法が提案されている。特許文献6では、面外変位量を構造物の変形前後の側面画像から読み取る。そのために、構造物の表面を撮影する第1映像装置と、側面を撮影する第2映像装置との、2台の映像装置を備えている。   Patent Document 6 proposes a method of correcting an out-of-plane displacement amount from a displacement of a captured image in a method of measuring distortion generated on the surface of a measurement object. In Patent Document 6, the amount of out-of-plane displacement is read from side images before and after deformation of the structure. For this purpose, two video devices are provided, a first video device that images the surface of the structure and a second video device that images the side surface.

しかしながら、この方法では、側面を撮影するために、表面を撮影する映像装置とは別にもう一台の映像装置が必要となり、コスト増大の課題がある。さらに、例えば橋梁などの場合、橋梁の側面の測定のためには、撮像装置を固定したり作業者の足場を確保したりする必要があるために作業性が悪く、測定精度が低下するという課題がある。   However, in this method, in order to photograph the side surface, another image device is required in addition to the image device photographing the surface, and there is a problem of an increase in cost. Furthermore, in the case of a bridge, for example, for measuring the side of the bridge, it is necessary to fix the imaging device or to secure a scaffold for the worker, so the workability is poor and the measurement accuracy decreases. There is.

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、構造物表面の画像の荷重による変位から、構造物表面の法線方向への移動による面外変位を作業性良く分離して、構造物表面の面内変位を抽出できるようにする。これにより、構造物のひび割れや剥離や内部空洞などの欠陥を区別した検出を、遠隔から非接触で精度良く行うことを可能とすることにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and its purpose is to separate out-of-plane displacement due to movement in the normal direction of the structure surface from displacement due to load on the image of the structure surface with good workability. Thus, the in-plane displacement of the structure surface can be extracted. Accordingly, it is possible to accurately detect a defect such as a crack or peeling of a structure or a defect such as an internal cavity from a remote location without contact.

本発明による状態判定装置は、構造物表面の荷重印加前後の時系列画像から、前記時系列画像の変位の2次元空間分布を算出する変位算出部と、前記時系列画像の撮像方向から測定した、前記荷重印加による前記構造物表面の法線方向の移動量、に基づく補正量を算出する補正量算出部と、前記時系列画像の変位の2次元空間分布から前記補正量を差し引いて、前記構造物表面の変位の2次元空間分布を抽出する変位補正部と、前記構造物表面の変位の2次元空間分布と、予め備えられた変位の空間分布との比較に基づいて、前記構造物の欠陥を特定する異常判定部と、を有する。   The state determination apparatus according to the present invention measures from a time-series image before and after applying a load on the surface of a structure, a displacement calculation unit that calculates a two-dimensional spatial distribution of the displacement of the time-series image, and measurement from the imaging direction of the time-series image. A correction amount calculation unit that calculates a correction amount based on the amount of movement of the surface of the structure in the normal direction due to the load application, and subtracts the correction amount from a two-dimensional spatial distribution of displacement of the time-series image, Based on a comparison between the displacement correction unit that extracts the two-dimensional spatial distribution of the displacement of the structure surface, the two-dimensional spatial distribution of the displacement of the structure surface, and the spatial distribution of the displacement provided in advance, An abnormality determination unit that identifies a defect.

本発明による状態判定システムは、構造物表面の荷重印加前後の時系列画像から前記時系列画像の変位の2次元空間分布を算出する変位算出部と、前記荷重印加による前記構造物表面の法線方向の移動量に基づく補正量を算出する補正量算出部と、前記時系列画像の変位の2次元空間分布から前記補正量を差し引いて、前記構造物表面の変位の2次元空間分布を抽出する変位補正部と、前記構造物表面の変位の2次元空間分布と予め備えられた変位の空間分布との比較に基づいて前記構造物の欠陥を特定する異常判定部と、を有する状態判定装置と、前記時系列画像を撮像し前記状態判定装置に提供する撮像部と、前記時系列画像の撮像方向から前記移動量を測定し前記状態判定装置に提供する距離測定部と、を有する。   The state determination system according to the present invention includes a displacement calculation unit that calculates a two-dimensional spatial distribution of displacement of the time-series image from time-series images before and after applying a load on the surface of the structure, and a normal of the structure surface by applying the load. A correction amount calculation unit that calculates a correction amount based on a moving amount of a direction, and subtracts the correction amount from a two-dimensional spatial distribution of the displacement of the time-series image to extract a two-dimensional spatial distribution of the displacement of the structure surface. A state determination apparatus comprising: a displacement correction unit; and an abnormality determination unit that identifies a defect of the structure based on a comparison between a two-dimensional spatial distribution of displacement of the surface of the structure and a spatial distribution of displacement provided in advance. An imaging unit that captures the time-series image and provides it to the state determination device; and a distance measurement unit that measures the amount of movement from the imaging direction of the time-series image and provides the state determination device.

本発明による状態判定方法は、構造物表面の荷重印加前後の時系列画像から、前記時系列画像の変位の2次元空間分布を算出し、前記時系列画像の撮像方向から測定した、前記荷重印加による前記構造物表面の法線方向の移動量、に基づく補正量を算出し、前記時系列画像の変位の2次元空間分布から前記補正量を差し引いて、前記構造物表面の変位の2次元空間分布を抽出し、前記構造物表面の変位の2次元空間分布と、予め備えられた変位の空間分布との比較に基づいて、前記構造物の欠陥を特定する。   The state determination method according to the present invention calculates the two-dimensional spatial distribution of the displacement of the time series image from the time series images before and after applying the load on the surface of the structure, and measures the load application measured from the imaging direction of the time series image. A correction amount based on the amount of movement of the structure surface in the normal direction is calculated, and the correction amount is subtracted from the two-dimensional space distribution of the displacement of the time-series image to obtain a two-dimensional space of the displacement of the structure surface The distribution is extracted, and the defect of the structure is specified based on the comparison between the two-dimensional spatial distribution of the displacement of the structure surface and the spatial distribution of the displacement provided in advance.

本発明によれば、構造物表面の画像の荷重による変位から、構造物表面の法線方向への移動による面外変位を作業性良く分離して、構造物表面の面内変位を抽出できるようになる。これにより、構造物のひび割れや剥離や内部空洞などの欠陥を区別した検出を遠隔から非接触で精度良く行うことが可能となる。   According to the present invention, the in-plane displacement of the structure surface can be extracted by separating out-of-plane displacement due to movement of the structure surface in the normal direction from the displacement due to the load on the image of the structure surface with good workability. become. As a result, it is possible to accurately perform remote and non-contact detection that distinguishes defects such as cracks and peeling of structures and internal cavities.

本発明の実施形態の状態判定装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the state determination apparatus of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の状態判定装置の具体的な構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the specific structure of the state determination apparatus of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の状態判定システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the state determination system of embodiment of this invention. 構造物の状態(健全な場合)と表面の変位の関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between the state (when healthy) of a structure, and the displacement of a surface. 構造物の状態(ひび割れの場合)と表面の変位の関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between the state (in the case of a crack) of a structure, and the displacement of a surface. 構造物の状態(剥離の場合)と表面の変位の関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between the state (in the case of peeling) of a structure, and the displacement of a surface. 構造物の状態(内部空洞の場合)と表面の変位の関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between the state of a structure (in the case of an internal cavity), and the displacement of a surface. 荷重前後の構造物(ひび割れの場合)のX方向の表面の変位を変位算出部で算出した結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having calculated the displacement of the surface of the X direction of the structure (in the case of a crack) before and behind a load in the displacement calculation part. 荷重前後の構造物(ひび割れの場合)のY方向の表面の変位を変位算出部で算出した結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having calculated the displacement of the surface of the Y direction of the structure (in the case of a crack) before and behind a load by the displacement calculation part. 本発明の実施形態の距離測定部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the distance measurement part of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の距離測定部の測定対象の構造部表面の位置の移動の様子を示す図である。It is a figure which shows the mode of the movement of the position of the structure part surface of the measuring object of the distance measurement part of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の補正量算出部における補正量の算出方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the calculation method of the correction amount in the correction amount calculation part of embodiment of this invention. 荷重前後の構造物(ひび割れの場合)のX方向の表面の面内変位を変位補正部で算出した結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having calculated the in-plane displacement of the surface of the surface of the X direction of the structure (in the case of a crack) before and behind a load in the displacement correction | amendment part. 荷重前後の構造物(ひび割れの場合)のY方向の表面の面内変位を変位補正部で算出した結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having calculated the in-plane displacement of the surface of the Y direction surface of the structure (in the case of a crack) before and behind a load by the displacement correction | amendment part. 本発明の実施形態の補正量算出部における傾斜がある場合の補正量の算出方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the calculation method of the correction amount when there exists inclination in the correction amount calculation part of embodiment of this invention. ひび割れ周りの応力場の分布を示した図である。It is the figure which showed distribution of the stress field around a crack. ひび割れ周りの応力場の分布を示した図である。It is the figure which showed distribution of the stress field around a crack. ひび割れ周りの変位量の2次元分布(X方向)の例を示す図である(ひび割れが浅い場合)。It is a figure which shows the example of the two-dimensional distribution (X direction) of the displacement amount around a crack (when a crack is shallow). ひび割れ周りの変位量の2次元分布(Y方向)の例を示す図である(ひび割れが浅い場合)。It is a figure which shows the example of the two-dimensional distribution (Y direction) of the displacement amount around a crack (when a crack is shallow). ひび割れ周りの変位量の2次元分布(X方向)の例を示す図である(ひび割れが深い場合)。It is a figure which shows the example of the two-dimensional distribution (X direction) of the displacement amount around a crack (when a crack is deep). ひび割れ周りの変位量の2次元分布(Y方向)の例を示す図である(ひび割れが深い場合)。It is a figure which shows the example of the two-dimensional distribution (Y direction) of the displacement amount around a crack (when a crack is deep). 異常判定部による変位分布(変位のX方向のパタン)とのパタンマッチングを説明する図である。It is a figure explaining the pattern matching with the displacement distribution (pattern of the X direction of a displacement) by the abnormality determination part. 異常判定部による変位分布(変位のY方向のパタン)とのパタンマッチングを説明する図である。It is a figure explaining the pattern matching with the displacement distribution (the pattern of the Y direction of a displacement) by the abnormality determination part. 異常判定部による変位分布(変位の微分ベクトル場のパタン)とのパタンマッチングを説明する図である。It is a figure explaining pattern matching with the displacement distribution (pattern of the differential vector field of a displacement) by an abnormality determination part. 内部空洞が存在する場合の撮像方向から見た面の応力の2次元分布を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the two-dimensional distribution of the stress of the surface seen from the imaging direction in case an internal cavity exists. 内部空洞が存在する場合の撮像方向から見た面の応力の2次元分布を示す平面図である。It is a top view which shows the two-dimensional distribution of the stress of the surface seen from the imaging direction in case an internal cavity exists. 内部空洞が存在する場合の撮像方向から見た面の変位の等高線(X成分)を示す図である。It is a figure which shows the contour line (X component) of the displacement of the surface seen from the imaging direction in case an internal cavity exists. 内部空洞が存在する場合の撮像方向から見た面の変位の等高線(Y成分)を示す図である。It is a figure which shows the contour line (Y component) of the displacement of the surface seen from the imaging direction in case an internal cavity exists. 内部空洞が存在する場合の撮像方向から見た面の応力場を示す図である。It is a figure which shows the stress field of the surface seen from the imaging direction in case an internal cavity exists. 内部空洞が存在する場合の構造体にインパルス刺激を与えた場合の応答を説明する図である(応答を得る位置ABCを示す)。It is a figure explaining the response at the time of giving an impulse stimulus to a structure in case an internal cavity exists (position ABC which obtains a response is shown). 内部空洞が存在する場合の構造体にインパルス刺激を与えた場合の応答を説明する図である(位置ABCでの応答を示す)。It is a figure explaining the response at the time of giving an impulse stimulus to a structure in case an internal cavity exists (the response in position ABC is shown). 剥離が存在する場合の撮像方向から見た面の変位の等高線(X成分)を示す図である。It is a figure which shows the contour line (X component) of the displacement of the surface seen from the imaging direction in case peeling exists. 剥離が存在する場合の撮像方向から見た面の変位の等高線(Y成分)を示す図である。It is a figure which shows the contour line (Y component) of the displacement of the surface seen from the imaging direction in case peeling exists. 剥離が存在する場合の撮像方向から見た面の応力場を示す図である。It is a figure which shows the stress field of the surface seen from the imaging direction in case peeling exists. 剥離が存在する場合の構造体にインパルス刺激を与えた場合の変位の時間応答を説明する図である。It is a figure explaining the time response of a displacement at the time of giving impulse stimulus to a structure in case exfoliation exists. 本発明の実施形態の状態判定装置における状態判定方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the state determination method in the state determination apparatus of embodiment of this invention.

以下、図を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がされているが、発明の範囲を以下に限定するものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the preferred embodiments described below are technically preferable for carrying out the present invention, but the scope of the invention is not limited to the following.

図1は、本発明の実施形態の状態判定装置の構成を示すブロック図である。本実施形態の状態判定装置100は、構造物表面の荷重印加前後の時系列画像から、前記時系列画像の変位の2次元空間分布を算出する変位算出部101と、前記時系列画像の撮像方向から測定した、前記荷重印加による前記構造物表面の法線方向の移動量、に基づく補正量を算出する補正量算出部102と、前記時系列画像の変位の2次元空間分布から前記補正量を差し引いて、前記構造物表面の変位の2次元空間分布を抽出する変位補正部103と、前記構造物表面の変位の2次元空間分布と、予め備えられた変位の空間分布との比較に基づいて、前記構造物の欠陥を特定する異常判定部104と、を有する。   FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a state determination device according to an embodiment of the present invention. The state determination apparatus 100 according to the present embodiment includes a displacement calculation unit 101 that calculates a two-dimensional spatial distribution of displacement of the time-series image from time-series images before and after applying a load on the surface of the structure, and an imaging direction of the time-series image. The correction amount is calculated from a correction amount calculation unit 102 that calculates a correction amount based on the amount of movement of the surface of the structure in the normal direction measured by applying the load, and the correction amount is calculated from a two-dimensional spatial distribution of the displacement of the time-series image. Based on the comparison between the displacement correction unit 103 that subtracts and extracts the two-dimensional spatial distribution of the displacement of the structure surface, the two-dimensional spatial distribution of the displacement of the structure surface, and the spatial distribution of the displacement provided in advance. And an abnormality determination unit 104 that identifies a defect of the structure.

図2は、本発明の実施形態の状態判定装置の具体的な構成を示すブロック図である。状態判定装置1は、変位算出部2、補正量算出部3、変位補正部4、微分変位算出部5、異常判定部6、異常マップ作成部9を備えている。異常判定部6は、2次元空間分布情報解析部7と時間変化情報解析部8を備えている。   FIG. 2 is a block diagram showing a specific configuration of the state determination apparatus according to the embodiment of the present invention. The state determination device 1 includes a displacement calculation unit 2, a correction amount calculation unit 3, a displacement correction unit 4, a differential displacement calculation unit 5, an abnormality determination unit 6, and an abnormality map creation unit 9. The abnormality determination unit 6 includes a two-dimensional spatial distribution information analysis unit 7 and a time change information analysis unit 8.

図3は、本発明の実施形態の状態判定システムの構成を示すブロック図である。状態判定システム10は、状態判定装置1、撮像部11、距離測定部12、傾斜測定部13を備えている。状態判定装置1は図2に示す装置である。撮像部11は撮像用のカメラである。図3では、被測定物である構造物15は、2点支持された梁状の構造としている。構造物15には、各種の欠陥14が存在する可能性がある。   FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of the state determination system according to the embodiment of this invention. The state determination system 10 includes a state determination device 1, an imaging unit 11, a distance measurement unit 12, and a tilt measurement unit 13. The state determination apparatus 1 is an apparatus shown in FIG. The imaging unit 11 is an imaging camera. In FIG. 3, the structure 15 which is the object to be measured has a beam-like structure supported at two points. Various defects 14 may exist in the structure 15.

撮像部11は、構造物15に荷重を印加する前後の構造物15の表面を、X−Y平面の時系列画像として撮像する。さらに、撮像部11は、撮像した時系列画像を状態判定装置1の変位算出部2に入力する。   The imaging unit 11 captures the surface of the structure 15 before and after applying a load to the structure 15 as a time-series image on the XY plane. Further, the imaging unit 11 inputs the captured time-series image to the displacement calculation unit 2 of the state determination device 1.

距離測定部12は、撮像部11と撮像部11が撮像する構造物15表面との間の距離(撮像距離という)を検出する。さらに、距離測定部12は、荷重を印加することで構造物15がたわむなどして、構造物15表面が表面の法線方向へ移動することで撮像距離が変化する変化分を検出する。すなわち、距離測定部12は、映像部11の撮像方向と同じ方向から、撮像距離とその変化分とを測定することができる。距離測定部12は、撮像距離と変化分とを距離情報として補正量算出部3に入力する。   The distance measuring unit 12 detects a distance (referred to as an imaging distance) between the imaging unit 11 and the surface of the structure 15 captured by the imaging unit 11. Furthermore, the distance measuring unit 12 detects a change in which the imaging distance changes when the surface of the structure 15 moves in the normal direction of the surface, for example, when the structure 15 is bent by applying a load. That is, the distance measuring unit 12 can measure the imaging distance and the amount of change from the same direction as the imaging direction of the video unit 11. The distance measuring unit 12 inputs the imaging distance and the change amount to the correction amount calculating unit 3 as distance information.

なお、表面が曲面である場合に対して法線というが、表面が複数の小さな曲面を有していて全体として大きな曲面を成している場合、ここでは大きな曲面に対する法線を指すものとする。また、表面が平面である場合に対しては垂線というが、以下の説明では、単純化のために法線と統一して表記することとする。   In addition, although the normal line is referred to when the surface is a curved surface, when the surface has a plurality of small curved surfaces and forms a large curved surface as a whole, the normal line for the large curved surface is used here. . Moreover, although it is called a perpendicular for the case where the surface is a plane, in the following description, it will be expressed as a normal line for simplicity.

傾斜測定部13は、撮像部11の撮像方向の中心の光軸に対する構造物15表面の法線の傾き角度、すなわち、構造物15の傾斜角度を検出して、補正量算出部3に傾斜情報として入力する。傾斜測定部13は、映像部11の撮像方向と同じ方向から、傾斜情報を取得することができる。   The inclination measurement unit 13 detects the inclination angle of the normal of the surface of the structure 15 with respect to the optical axis at the center of the imaging direction of the imaging unit 11, that is, the inclination angle of the structure 15, and sends the inclination information to the correction amount calculation unit 3. Enter as. The tilt measurement unit 13 can acquire tilt information from the same direction as the imaging direction of the video unit 11.

変位算出部2は、時系列画像のX−Y平面上の各(X,Y)座標ごとの変位を算出する。すなわち、撮像部11で撮像された荷重印加前のフレーム画像を基準とし、荷重印加後の最初の時刻のフレーム画像における変位を算出する。次に、荷重印加後の次の時刻のフレーム画像の変位、さらにその次の時刻のフレーム画像の変位という具合に、時系列画像ごとに荷重前の画像に対する変位を算出する。変位算出部2は、画像相関演算を用いて変位を算出することができる。また、変位算出部2は、算出した変位を、X−Y平面の2次元空間分布とする変位分布図として表すこともできる。   The displacement calculation unit 2 calculates the displacement for each (X, Y) coordinate on the XY plane of the time series image. That is, the displacement in the frame image at the first time after the load application is calculated using the frame image before the load application imaged by the imaging unit 11 as a reference. Next, the displacement with respect to the image before the load is calculated for each time-series image, such as the displacement of the frame image at the next time after the load is applied and the displacement of the frame image at the next time. The displacement calculation unit 2 can calculate the displacement using image correlation calculation. Further, the displacement calculation unit 2 can also represent the calculated displacement as a displacement distribution diagram having a two-dimensional spatial distribution on the XY plane.

補正量算出部3は、距離測定部12からの距離情報、および、傾斜測定部13からの傾斜情報を用いて、変位算出部2が算出した変位に含まれている、荷重により構造物15がたわむなどして、構造物15表面が表面の法線方向へ移動することによる変位(面外変位という)を算出する。   The correction amount calculation unit 3 uses the distance information from the distance measurement unit 12 and the inclination information from the inclination measurement unit 13 to cause the structure 15 to be included in the displacement calculated by the displacement calculation unit 2 due to the load. The displacement (referred to as out-of-plane displacement) due to the surface of the structure 15 moving in the normal direction of the surface by bending is calculated.

変位補正部4は、変位算出部2で算出された変位もしくは変位分布図から、補正量算出部3で算出された面外変位を差し引くことによって、構造物15の表面内に生じている変位(面内変位という)を抽出する。変位補正部4は、抽出した面内変位を、微分変位算出部5と異常判定部6とに入力する。   The displacement correcting unit 4 subtracts the out-of-plane displacement calculated by the correction amount calculating unit 3 from the displacement calculated by the displacement calculating unit 2 or the displacement distribution diagram, thereby generating a displacement (in the surface of the structure 15 ( (Referred to as in-plane displacement). The displacement correction unit 4 inputs the extracted in-plane displacement to the differential displacement calculation unit 5 and the abnormality determination unit 6.

微分変位算出部5は、変位もしくは変位分布図に空間微分を施し、微分変位、もしくは、算出した微分変位をX−Y平面上の2次元微分空間分布とする微分変位分布図を算出する。変位補正部4、および、微分変位算出部5の算出結果は、異常判定部6に入力される。   The differential displacement calculation unit 5 performs spatial differentiation on the displacement or displacement distribution diagram, and calculates a differential displacement distribution diagram in which the differential displacement or the calculated differential displacement is a two-dimensional differential space distribution on the XY plane. The calculation results of the displacement correction unit 4 and the differential displacement calculation unit 5 are input to the abnormality determination unit 6.

異常判定部6は、入力された算出結果に基づいて、構造物15の状態を判定する。すなわち、異常判定部6は、2次元空間分布情報解析部7と時間変化情報解析部8での解析結果から、構造物15の異常(欠陥14)の場所と種類を判定する。さらに、異常判定部6は、判定した構造物15の異常の場所と種類を、異常マップ作成部9に入力する。異常マップ作成部9は、構造物15の異常状態の空間分布をX−Y平面にマップ化し、異常マップとして記録し、出力する。   The abnormality determination unit 6 determines the state of the structure 15 based on the input calculation result. That is, the abnormality determination unit 6 determines the location and type of the abnormality (defect 14) of the structure 15 from the analysis results of the two-dimensional spatial distribution information analysis unit 7 and the time change information analysis unit 8. Furthermore, the abnormality determination unit 6 inputs the determined location and type of the abnormality of the structure 15 to the abnormality map creation unit 9. The abnormality map creation unit 9 maps the spatial distribution of the abnormal state of the structure 15 on the XY plane, records it as an abnormality map, and outputs it.

状態判定装置1は、PC(Personal Computer)やサーバなどの情報機器とすることができる。情報機器の有する演算資源であるCPU(Central Processing Unit)と、記憶資源であるメモリやHDD(Hard Disk Drive)を用いて、CPUでプログラムを動作させることにより、状態判定装置1を構成する各部を実現することができる。   The state determination device 1 can be an information device such as a PC (Personal Computer) or a server. By using a CPU (Central Processing Unit), which is a computing resource of an information device, and a memory or HDD (Hard Disk Drive), which is a storage resource, the CPU is used to operate a program so that each unit constituting the state determination device 1 is Can be realized.

図4A〜図4Dは、構造物15の各種異常状態と表面の面内変位の関係を説明するための図である。図4Aは、2点支持された梁状の構造物15の側面図である。図4Aに示すように、図3における撮像部11は、構造物15の下表面を撮像方向(Z方向)から撮像する条件で配置されている。このとき、構造物15が健全であれば、図4Aに示すように、構造物15の上面からの垂直荷重に対し、構造物15の上面には圧縮応力が、下面には引張応力がそれぞれ働く。なお、構造物15は、同様の応力が働く条件であれば、特に2点支持された梁状の構造物でなくてもよい。   4A to 4D are diagrams for explaining the relationship between various abnormal states of the structure 15 and in-plane displacement of the surface. FIG. 4A is a side view of the beam-like structure 15 supported at two points. As shown in FIG. 4A, the imaging unit 11 in FIG. 3 is arranged under the condition of imaging the lower surface of the structure 15 from the imaging direction (Z direction). At this time, if the structure 15 is healthy, as shown in FIG. 4A, compressive stress acts on the upper surface of the structure 15 and tensile stress acts on the lower surface with respect to the vertical load from the upper surface of the structure 15. . Note that the structure 15 does not have to be a beam-like structure that is supported at two points as long as the same stress is applied.

ここで構造物15が弾性体である場合、応力は歪に比例する。その比例定数であるヤング率は、構造物の材質に依存する。応力と比例する歪は単位長さあたりの変位であるので、変位補正部4で算出された結果を微分変位算出部5で空間微分することにより、歪を算出することができる。すなわち、微分変位算出部5の結果により、応力場を求めることが可能となる。   Here, when the structure 15 is an elastic body, the stress is proportional to the strain. The Young's modulus, which is a proportional constant, depends on the material of the structure. Since the strain proportional to the stress is a displacement per unit length, the strain can be calculated by spatially differentiating the result calculated by the displacement correcting unit 4 with the differential displacement calculating unit 5. That is, the stress field can be obtained from the result of the differential displacement calculation unit 5.

図4Bに示すように、ひび割れが存在する場合、ひび割れ部分は荷重による変位が大きい。一方で、ひび割れ部分の周辺は、ひび割れ部分により応力の伝達がないため、構造物15の下面の引張応力は、図4Aに示す健全な状態と比べ小さくなる。   As shown in FIG. 4B, when a crack exists, the cracked portion is largely displaced by a load. On the other hand, the stress around the cracked portion is not transmitted by the cracked portion, so the tensile stress on the lower surface of the structure 15 is smaller than the healthy state shown in FIG. 4A.

また、図4Cに示すように、剥離が存在する場合、構造物15の下面から見た外観は、ひび割れの場合と同様の外観が観察される。しかしながら、剥離の場合は、剥離部分とその上部との間に応力伝達がない。そのため、荷重による変位は剥離部分においては一定方向に一定量が平行移動するだけであり、その空間微分値である歪は発生しない。よって、荷重による変位を空間微分することで得られる歪の情報を用いることで、ひび割れと剥離との区別をつけることが可能となる。   In addition, as shown in FIG. 4C, when peeling is present, the appearance seen from the lower surface of the structure 15 is observed as the case of cracking. However, in the case of peeling, there is no stress transmission between the peeling part and the upper part thereof. Therefore, the displacement due to the load only translates a certain amount in a certain direction in the peeled portion, and no distortion which is a spatial differential value is generated. Therefore, it is possible to distinguish between cracking and peeling by using strain information obtained by spatially differentiating displacement due to load.

また、図4Dに示すように、内部空洞が存在する場合、内部空洞では応力の伝達が妨げられるため、構造物15の下面における応力は小さくなる。よって、画像から算出される歪も小さくなることから、構造物15の外側から直接見ることができない内部空洞を見つけることが可能である。   In addition, as shown in FIG. 4D, when an internal cavity is present, stress transmission is prevented in the internal cavity, so that the stress on the lower surface of the structure 15 is reduced. Therefore, since the distortion calculated from the image is also reduced, it is possible to find an internal cavity that cannot be directly seen from the outside of the structure 15.

以下、図5A、図5Bを参照して、図4Bに示すようなY方向に沿ったひび割れが存在する場合を例として、面外変位を除去して面内変位を抽出する方法について述べる。図5Aは、図3の構造物15の、Y方向に沿ったひび割れが存在する場合の、荷重によるX方向の表面の変位を変位算出部2で算出した結果を示す図である。また、図5Bは、図5Aと同様の場合の、Y方向の表面の変位を変位算出部2で算出した結果を示す図である。ここでは、撮像距離は5m、構造物15は長さ20m、厚さ0.5m、幅10mのコンクリート(ヤング率40GPa)とし、10tの荷重をかけた場合と等価な条件の両持ち梁を用いている。   Hereinafter, with reference to FIG. 5A and FIG. 5B, a method for removing the out-of-plane displacement and extracting the in-plane displacement will be described by taking as an example a case where a crack along the Y direction as shown in FIG. 4B exists. FIG. 5A is a diagram illustrating a result of the displacement calculation unit 2 calculating the displacement of the surface in the X direction due to a load when there is a crack in the Y direction of the structure 15 in FIG. 3. FIG. 5B is a diagram illustrating a result of calculating the displacement of the surface in the Y direction by the displacement calculation unit 2 in the same case as FIG. 5A. Here, the imaging distance is 5 m, the structure 15 is concrete having a length of 20 m, a thickness of 0.5 m and a width of 10 m (Young's modulus is 40 GPa), and a doubly supported beam is used under conditions equivalent to those when a load of 10 t is applied. ing.

X方向の変位を示す図5Aでは、撮像範囲±200mmの範囲で±170μmの変位が生じている。Y方向の変位を示す図5Bでは、撮像範囲±200mmの範囲で±160μmの変位が直線的に生じている。X方向の変位は、面内変位に面外変位が重畳された変位となっている。一方、Y方向の変位は、面外変位のみの変位となっている。   In FIG. 5A showing the displacement in the X direction, a displacement of ± 170 μm occurs in the imaging range of ± 200 mm. In FIG. 5B showing the displacement in the Y direction, a displacement of ± 160 μm is linearly generated in the imaging range of ± 200 mm. The displacement in the X direction is a displacement in which an out-of-plane displacement is superimposed on an in-plane displacement. On the other hand, the displacement in the Y direction is a displacement of only out-of-plane displacement.

図6Aは、距離測定部12の構成を示す。距離測定部12は、撮像部11と構造物15表面との距離を測定する。距離測定部12は、信号発生器121、送信機122、受信機123、時間比較器124、距離算出器125を備えている。   FIG. 6A shows the configuration of the distance measuring unit 12. The distance measuring unit 12 measures the distance between the imaging unit 11 and the surface of the structure 15. The distance measuring unit 12 includes a signal generator 121, a transmitter 122, a receiver 123, a time comparator 124, and a distance calculator 125.

信号発生器121は、パルス信号を発生する。送信機122は、信号発生器121の生成するパルス信号に対応した超音波を発信する。送信機122から発信された超音波は、構造物15の表面で反射し、受信機123で受信される。時間比較器124は、超音波を送信機122が発信した時刻と、受信機123が受信した時刻とから、発信から受信までの時間を算出する。これは、超音波が、距離測定部12と構造物15の表面との距離z(撮像部11と構造物15表面との距離に相当する)を往復する時間である。   The signal generator 121 generates a pulse signal. The transmitter 122 transmits an ultrasonic wave corresponding to the pulse signal generated by the signal generator 121. The ultrasonic wave transmitted from the transmitter 122 is reflected by the surface of the structure 15 and received by the receiver 123. The time comparator 124 calculates the time from transmission to reception from the time when the transmitter 122 transmits the ultrasonic wave and the time when the receiver 123 receives the ultrasonic wave. This is the time for the ultrasonic wave to reciprocate the distance z between the distance measurement unit 12 and the surface of the structure 15 (corresponding to the distance between the imaging unit 11 and the surface of the structure 15).

さらに、時間比較器124は、構造物15に荷重を印加する前後で前記時間を算出することによって、荷重により構造物15がたわむなどして、構造物15表面が表面の法線方向へ移動することによって生じた距離の変化分Δzに対応した時間差Δtを求める。距離算出器125は、超音波の発信から受信までの時間から距離zを、時間差Δtから距離zの変化分Δzを、算出し、距離情報として状態判定装置1の補正量算出部3に入力する。   Further, the time comparator 124 calculates the time before and after applying a load to the structure 15, so that the structure 15 is deflected by the load and the surface of the structure 15 moves in the normal direction of the surface. A time difference Δt corresponding to the distance change Δz caused by this is obtained. The distance calculator 125 calculates the distance z from the time from transmission to reception of the ultrasonic wave, and the change Δz of the distance z from the time difference Δt, and inputs it to the correction amount calculation unit 3 of the state determination device 1 as distance information. .

図6Bは、距離測定部12と、測定対象である構造部15の表面位置の移動の様子を示す図である。距離測定部12と構造物15表面との距離は、時刻毎に出力される。例えば、時刻t1で、発信から受信までの時間が29.412msec.であった場合、音速340m/sec.を乗算して、撮像部11と構造物15の表面との距離は5mであることが求まる。また、時刻t2で、発信から受信までの時間が29.388msec.であった場合、音速340m/sec.を乗算して距離は4.996mであることが求まる。ここで、時刻t1は荷重印加前、時刻t2は荷重印加後の時刻とすれば、構造物15のたわみなどによる変化分Δzは、4mmと算出される。なお、時刻t1や時刻t2は、撮像部11が荷重前後での時系列画像を撮像するタイミングに合わせることが好ましい。これにより補正の精度を高めることができる。   FIG. 6B is a diagram showing how the surface positions of the distance measurement unit 12 and the structure unit 15 that is a measurement target are moved. The distance between the distance measuring unit 12 and the surface of the structure 15 is output for each time. For example, at time t1, the time from transmission to reception is 29.412 msec. The sound speed was 340 m / sec. And the distance between the imaging unit 11 and the surface of the structure 15 is 5 m. At time t2, the time from transmission to reception is 29.388 msec. The sound speed was 340 m / sec. And the distance is found to be 4.996 m. Here, if the time t1 is the time before the load is applied and the time t2 is the time after the load is applied, the change Δz due to the deflection of the structure 15 or the like is calculated as 4 mm. Note that the time t1 and the time t2 are preferably matched with the timing at which the imaging unit 11 captures time-series images before and after the load. As a result, the accuracy of correction can be increased.

また、例えば、信号発生器121は、パルス信号のパルス幅を12.5μsec.(パルスON/OFFで帯域4kHz)とし、時間比較器124は、パルス信号のパルス幅の1/500の25nsec.(パルスON/OFFで帯域2MHz)までの時間比較ができるようにすることで、8.5μmの距離分解能を得ることができる。なお、距離測定部12は、これと同等の分解能が得られれば、超音波に限らずレーザー光線やマイクロ波等を使ったものでもよく、また、時間差を用いる以外の方法として、三角計測の原理を用いる方法でもよい。   For example, the signal generator 121 sets the pulse width of the pulse signal to 12.5 μsec. (The band is 4 kHz with the pulse ON / OFF), and the time comparator 124 is 25 nsec., Which is 1/500 of the pulse width of the pulse signal. A distance resolution of 8.5 μm can be obtained by enabling time comparison up to (with a pulse ON / OFF of 2 MHz). The distance measurement unit 12 may use a laser beam or a microwave as well as an ultrasonic wave as long as the same resolution can be obtained. The method of triangulation may be used as a method other than using a time difference. The method used may be used.

補正量算出部3は、距離測定部12から得た荷重前後での距離の変化分Δzに基づいて、面外変位δiを算出する。図7は、補正量算出部3における補正量の算出方法を説明するための図である。図7では、距離の変化分Δzが荷重前後の構造物のたわみに対応するものとし、変化分Δzをたわみ量δとして表記している。なお、変化分Δzは、たわみ量だけには限定されず、例えば、荷重により構造物15の全体が沈み込むことで撮像する表面の位置が表面の法線方向へ移動する場合などが、含まれていても良い。   The correction amount calculation unit 3 calculates the out-of-plane displacement δi based on the distance change Δz before and after the load obtained from the distance measurement unit 12. FIG. 7 is a diagram for explaining a correction amount calculation method in the correction amount calculation unit 3. In FIG. 7, the change Δz of the distance corresponds to the deflection of the structure before and after the load, and the change Δz is expressed as the deflection δ. The change Δz is not limited to the amount of deflection, and includes, for example, the case where the position of the surface to be imaged moves in the normal direction of the surface due to the entire structure 15 sinking due to the load. May be.

図7に示すように、荷重により構造物15にたわみ(たわみ量δ)が発生する場合、撮像部11の撮像面には、構造物表面の変位の2次元空間分布である面内変位Δxに相当するΔxiとは別に、たわみ量δによる面外変位δiが生じる。面外変位δiと面内変位Δxiとは、撮像距離をL、レンズの焦点距離をf、構造物表面の撮像中心からの距離をxとすると、それぞれ、式1と式2とで表される。
δi=x・f・{1/(L−δ)−1/L} (式1)
Δxi=Δx・f/(L−δ) (式2)
ここで、構造物15の荷重前後のたわみ量δが前記の4mm、撮像距離Lが5m、レンズ焦点距離fが50mmの場合、構造物15の表面における撮像中心からの距離xが200mmにおいて、撮像面の面外変位δiは式1より1.6μmとなる。一方、構造物15の表面に160μmの面内変位Δxが存在する場合、式2より撮像面の面内変位Δxiは1.6μmとなる。
As shown in FIG. 7, when a deflection (deflection amount δ) occurs in the structure 15 due to a load, the imaging surface of the imaging unit 11 has an in-plane displacement Δx that is a two-dimensional spatial distribution of the displacement of the structure surface. Apart from the corresponding Δxi, an out-of-plane displacement δi due to the deflection amount δ occurs. The out-of-plane displacement δi and the in-plane displacement Δxi are expressed by Equation 1 and Equation 2, respectively, where L is the imaging distance, f is the focal length of the lens, and x is the distance from the imaging center of the structure surface. .
δi = x · f · {1 / (L−δ) −1 / L} (Formula 1)
Δxi = Δx · f / (L−δ) (Formula 2)
Here, when the deflection amount δ before and after the load of the structure 15 is 4 mm, the imaging distance L is 5 m, and the lens focal length f is 50 mm, the imaging is performed when the distance x from the imaging center on the surface of the structure 15 is 200 mm. The out-of-plane displacement δi of the surface is 1.6 μm from Equation 1. On the other hand, when an in-plane displacement Δx of 160 μm is present on the surface of the structure 15, the in-plane displacement Δxi of the imaging surface is 1.6 μm from Equation 2.

このように、変位算出部2で算出された時系列画像の変位やX−Y平面の2次元空間分布とする変位分布図には、面内変位Δxiと同等の面外変位δiが重畳されている場合がある。変位補正部4は、変位算出部2で得られた変位から、補正量算出部3で得られた面外変位δiを補正量として減算することで、面内変位Δxiを抽出する。   In this manner, the displacement of the time-series image calculated by the displacement calculator 2 and the displacement distribution diagram representing the two-dimensional spatial distribution on the XY plane are superimposed with the out-of-plane displacement δi equivalent to the in-plane displacement Δxi. There may be. The displacement correction unit 4 extracts the in-plane displacement Δxi by subtracting the out-of-plane displacement δi obtained by the correction amount calculation unit 3 from the displacement obtained by the displacement calculation unit 2 as a correction amount.

図5Aと図5Bの変位算出部2で算出した変位から、補正量算出部3で得られた面外変位を減算することで抽出した面内変位を、図8Aと図8Bに各々示す。図8Aは、Y方向にひび割れを有する構造物の、荷重によるX方向の表面の面内変位を変位補正部4で算出した結果を示す図である。図8Bは、同様の構造物の、荷重によるY方向の表面の面内変位を変位補正部4で算出した結果を示す図である。ひび割れ部では、X方向で不連続な20μmの急激な面内変位が生じていることが分かる。一方、Y方向には面内変位が生じていないことが分かる。   The in-plane displacements extracted by subtracting the out-of-plane displacement obtained by the correction amount calculation unit 3 from the displacements calculated by the displacement calculation unit 2 in FIGS. 5A and 5B are shown in FIGS. 8A and 8B, respectively. FIG. 8A is a diagram illustrating a result of the displacement correction unit 4 calculating the in-plane displacement of the surface in the X direction due to a load of a structure having a crack in the Y direction. FIG. 8B is a diagram illustrating a result of calculating in-plane displacement of the surface in the Y direction by a load of a similar structure by the displacement correction unit 4. It can be seen that in the cracked portion, a sudden in-plane displacement of 20 μm that is discontinuous in the X direction occurs. On the other hand, it can be seen that no in-plane displacement occurs in the Y direction.

なお、図5A、5Bおよび図8A、8Bから分かるように、面内変位がX方向にだけ生じていてY方向には生じていないことが予め分かっている場合は、図5Aから図5Bを差し引くことによって、図8Aの面内変位を得ることができる。   As can be seen from FIGS. 5A and 5B and FIGS. 8A and 8B, when it is previously known that in-plane displacement has occurred only in the X direction and not in the Y direction, FIG. 5B is subtracted from FIG. 5A. Thus, the in-plane displacement of FIG. 8A can be obtained.

図9は、本発明の実施形態の補正量算出部3における補正量の算出方法において、構造物15に傾斜がある場合についての面外変位を説明する図である。補正量算出部3には、傾斜測定部13から、撮像部11の撮像方向の中心の光軸に対する構造物15の表面の法線の傾斜角度θ(すなわち、構造物15の傾斜角度)が傾斜情報として入力される。   FIG. 9 is a diagram for explaining out-of-plane displacement when the structure 15 is inclined in the correction amount calculation method in the correction amount calculation unit 3 according to the embodiment of the present invention. In the correction amount calculation unit 3, an inclination angle θ of the surface normal of the structure 15 with respect to the optical axis at the center of the imaging direction of the imaging unit 11 (that is, the inclination angle of the structure 15) is inclined from the inclination measurement unit 13. Input as information.

図9に示すように、Y軸を軸として構造物15の表面の法線がθだけ回転している場合、撮像部11の光軸をz軸とした座標と構造物表面の法線をz’とした座標との関係は、式3、式4、式5で示される。
x’=x・cosθ+z・sinθ (式3)
y’=y (式4)
z’=−x・sinθ+z・cosθ (式5)
さらに、θだけ回転した撮像面のX−Y座標は式6、式7で写像される。
X=x’・f/(L−z’) (式6)
Y=y’・f/(L−z’) (式7)
よって、荷重の印加により構造物15がたわむことでの座標P1(x1,y1,z1)から座標P2(x2,y2,z2)への変位による、X方向の面外変位δxi、Y方向の面外変位δyiは、各々、式8、式9で示される(図9中でY成分は図示せず)。
δxi=x2i−x1i=x2・f/(L−z2)−x1・f/(L−z1) (式8)
δyi=y2i−y1i=y2・f/(L−z2)−y1・f/(L−z1) (式9)
図9では、Y軸を軸として、構造物15の表面の法線が撮像部11の撮像方向の中心の光軸に対してθだけ回転している場合を取り扱ったが、X軸やZ軸を軸とする場合も同様に考えて、補正を行うことができる。
As shown in FIG. 9, when the normal of the surface of the structure 15 is rotated by θ about the Y axis, the coordinate with the optical axis of the imaging unit 11 as the z axis and the normal of the surface of the structure are z. The relationship with the coordinate “′” is expressed by Equation 3, Equation 4, and Equation 5.
x ′ = x · cos θ + z · sin θ (Formula 3)
y ′ = y (Formula 4)
z ′ = − x · sin θ + z · cos θ (Formula 5)
Further, the XY coordinates of the imaging surface rotated by θ are mapped by Expressions 6 and 7.
X = x ′ · f / (L−z ′) (Formula 6)
Y = y ′ · f / (L−z ′) (Formula 7)
Therefore, the out-of-plane displacement δxi in the X direction and the surface in the Y direction due to the displacement from the coordinates P1 (x1, y1, z1) to the coordinates P2 (x2, y2, z2) due to the deflection of the structure 15 due to the application of a load. The external displacement δyi is expressed by Expression 8 and Expression 9, respectively (Y component is not shown in FIG. 9).
δxi = x2i−x1i = x2 · f / (Lz2) −x1 · f / (Lz1) (Formula 8)
δyi = y2i−y1i = y2 · f / (Lz2) −y1 · f / (Lz1) (Equation 9)
In FIG. 9, the case where the normal of the surface of the structure 15 is rotated by θ with respect to the optical axis at the center of the imaging direction of the imaging unit 11 with the Y axis as an axis is handled. The correction can be performed in the same way when the axis is used.

傾斜測定部13は、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)技術による静電容量型加速度センサを用い、重力方向を検出することで傾斜測定することができる。また、傾斜が測定できるのであれば、他の方式の各種加速度センサや各種ジャイロセンサを用いてもよい。   The inclination measuring unit 13 can measure the inclination by detecting the direction of gravity using a capacitance type acceleration sensor based on MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) technology. Further, as long as the inclination can be measured, various types of acceleration sensors and various gyro sensors may be used.

変位補正部4の出力である構造物表面の面内変位は、微分変位算出部5で構造物表面の歪に置き換えられる。構造物表面の歪にヤング率を乗ずると応力となるので、このことから構造物表面の応力場が求まる。変位補正部4で得られた変位情報と、微分変位算出部5で得られた歪情報は、異常判定部6に入力される。   The in-plane displacement of the structure surface that is the output of the displacement correction unit 4 is replaced with the distortion of the structure surface by the differential displacement calculation unit 5. Multiplying the strain on the surface of the structure by the Young's modulus results in stress, and from this, the stress field on the surface of the structure is obtained. The displacement information obtained by the displacement correction unit 4 and the strain information obtained by the differential displacement calculation unit 5 are input to the abnormality determination unit 6.

異常判定部6は、変位補正部4で得られた変位情報や微分変位算出部5で得られた歪情報に対して、欠陥の種類と場所を特定するために、2次元空間分布情報解析部7と時間変化情報解析部8とに、予め、欠陥を判定するための閾値や、欠陥の種類に対応した特徴的な変位や歪のパタンを備えている。そして、2次元空間分布情報解析部7と時間変化情報解析部8とは、変位情報や歪情報と前記閾値との比較や、前記パタンとのパタンマッチングにより、図4A〜図4Dで示したような、健全な状態、もしくは、ひび割れや剥離や内部空洞といった欠陥を判定する。   The abnormality determination unit 6 is a two-dimensional spatial distribution information analysis unit for specifying the type and location of the defect with respect to the displacement information obtained by the displacement correction unit 4 and the strain information obtained by the differential displacement calculation unit 5. 7 and the time change information analysis unit 8 are previously provided with a threshold value for determining a defect and a characteristic displacement and distortion pattern corresponding to the type of defect. Then, the two-dimensional spatial distribution information analysis unit 7 and the time change information analysis unit 8 are as shown in FIGS. 4A to 4D by comparing displacement information and strain information with the threshold value or by pattern matching with the pattern. Determine the healthy state or defects such as cracks, delamination and internal cavities.

図8Aは、Y方向に沿ったひび割れが存在する場合の、荷重による構造物のX方向の表面の面内変位の例を示している。ひび割れ部では、不連続な20μmの急激な面内変位が生じていることが分かる。このような急激な変位は、欠陥の無い健全な状態では生じない。よって、予め不連続な変位の大きさに閾値を設けておくことで、これを上回る変位が確認されることでひび割れを検出することが可能である。   FIG. 8A shows an example of in-plane displacement of the surface in the X direction of the structure due to a load when a crack along the Y direction exists. It can be seen that a 20 μm discontinuous in-plane displacement occurs in the cracked portion. Such a sudden displacement does not occur in a healthy state with no defects. Therefore, it is possible to detect a crack by confirming a displacement exceeding this by providing a threshold value for the magnitude of discontinuous displacement in advance.

図10Aと図10Bは、Y方向に沿ったひび割れがある場合の、微分変位算出部5で算出されるひび割れ部の周りの応力場の分布を示した図である。図10Aに示すように、ひび割れにより応力方向が曲げられるため、図10AにおけるX方向に引張応力が構造体の両端に働いている場合でも、ひび割れ近傍の応力方向は図10Bに示すようにY方向の成分が発生する。したがって、このY方向の成分の有無の検出によってもひび割れを検出できる。なお、このようなひび割れ周りの応力場は、線形応答を示す弾性体においては応力拡大係数としてその分布が知られているので、その情報を利用することも可能である。   10A and 10B are diagrams showing the distribution of the stress field around the crack portion calculated by the differential displacement calculation unit 5 when there is a crack along the Y direction. As shown in FIG. 10A, since the stress direction is bent by cracking, even when tensile stress is applied to both ends of the structure in the X direction in FIG. 10A, the stress direction near the crack is Y direction as shown in FIG. 10B. The components are generated. Therefore, cracks can also be detected by detecting the presence or absence of the component in the Y direction. In addition, since the distribution of the stress field around the crack is known as a stress intensity factor in an elastic body showing a linear response, the information can also be used.

図11A〜11Dに、ひび割れ周りの変位量の2次元変位分布の例を示す。図11Aと図11Bは、それぞれ、図4Bにおける水平方向(X方向)と図4Bにおける紙面に垂直な方向(Y方向)の変位量等高線である。図11Aに示すように、X方向に関して、ひび割れがない領域よりひび割れ周りでは変位量等高線の密度が疎となる。これは、図8Aに示したひび割れ部分での急激な変位の、外側の緩やかな変位の部分に相当する。この部分での変位は、ひび割れが無いときの変位よりも緩やかとなる。   11A to 11D show examples of the two-dimensional displacement distribution of the displacement amount around the crack. 11A and 11B are displacement contour lines in the horizontal direction (X direction) in FIG. 4B and in the direction perpendicular to the paper surface in FIG. 4B (Y direction), respectively. As shown in FIG. 11A, with respect to the X direction, the density of the displacement contour lines is sparser around the crack than in the area where there is no crack. This corresponds to the portion of the gentle displacement on the outside of the sudden displacement at the crack portion shown in FIG. 8A. The displacement at this portion is gentler than the displacement when there is no crack.

また、図11Bに示すように、Y方向に関して、ひび割れ部分の周辺に変位のY方向の成分が生じる。これは、図10Bに示した、応力場(歪)のY方向の成分に対応する。   In addition, as shown in FIG. 11B, a component in the Y direction of displacement is generated around the cracked portion with respect to the Y direction. This corresponds to the Y-direction component of the stress field (strain) shown in FIG. 10B.

図11Cと図11Dは、それぞれ、図11Aと図11Bの場合よりひび割れが深い場合を示す。この場合、X方向、Y方向それぞれに関してひび割れ周りでは変位量等高線の密度がより疎になる。この疎密の情報から、ひび割れの深さを知ることも可能である。   11C and 11D show cases where the cracks are deeper than those in FIGS. 11A and 11B, respectively. In this case, the density of the displacement contour lines becomes sparser around the crack in each of the X direction and the Y direction. It is also possible to know the depth of cracks from this density information.

以上のひび割れの判定は、図2における異常判定部6内の2次元空間分布情報解析部7で行われる。   The above crack determination is performed by the two-dimensional spatial distribution information analysis unit 7 in the abnormality determination unit 6 in FIG.

ひび割れがある場合、図8Aに示したように、ひび割れ部では、ひび割れの開きが大きくなることに対応して変位量が急増する。よって、X方向もしくはY方向の単位長さ当りの変位量の閾値を、各々、予め設けておくことで、閾値を超える変位量が検出された場所にひび割れがあると推定することができる。   In the case where there is a crack, as shown in FIG. 8A, in the cracked portion, the amount of displacement increases rapidly in response to an increase in the opening of the crack. Therefore, it is possible to estimate that there is a crack at a location where a displacement amount exceeding the threshold value is detected by providing a threshold value for the displacement amount per unit length in the X direction or the Y direction in advance.

また、X方向の歪は、ひび割れ部では急激に増大する。このことから、X方向の歪の値に閾値を予め設けておくことで、閾値を上回る歪が検出された場所にひび割れがあると推定することができる。   Further, the strain in the X direction increases rapidly at the cracked portion. From this, it is possible to estimate that there is a crack at a location where a strain exceeding the threshold is detected by providing a threshold in advance in the value of strain in the X direction.

また、図10A、図10Bに示したように、ひび割れがある場合、Y方向の歪が生じる。よって、Y方向の歪の値に閾値を予め設けておくことで、閾値を上回る歪が検出された場所にひび割れがあると推定することができる。   Further, as shown in FIGS. 10A and 10B, when there is a crack, distortion in the Y direction occurs. Therefore, by providing a threshold value in advance in the strain value in the Y direction, it can be estimated that there is a crack at a location where a strain exceeding the threshold value is detected.

以上の各閾値は、構造物と同様の寸法や材質を用いてのシミュレーションや、縮小模型による実験などにより設定することができる。さらに、実際の構造物を長期間にわたって測定し蓄積されたデータから設定することもできる。   Each of the above threshold values can be set by a simulation using the same dimensions and materials as the structure or an experiment using a reduced model. Furthermore, an actual structure can be set from data accumulated by measuring over a long period of time.

以上の判定は、以上のような数値による比較によらずとも、以下に説明する様なパタンマッチング処理によっても可能である。   The above determination can also be made by a pattern matching process as described below, without using the above numerical comparison.

図12A〜12Cは、2次元空間分布情報解析部7による変位分布のパタンマッチング処理を説明する図である。変位補正部4や微分変位算出部5によれば、図11A〜11Dに示したように、X−Y平面に変位量を変位分布図として表すことができる。2次元空間分布情報解析部7は、図12Aに示すように、予め記憶されたひび割れ周りの変位のX方向のパタンを回転、拡大縮小して、変位補正部4で得られた変位分布図とのパタンマッチングにより、ひび割れの方向と深さを判定することができる。ここで、予め記憶されたひび割れ周りの変位のX方向のパタンは、ひび割れの深さや幅ごとに予めシミュレーションなどにより作成しておくことができる。   12A to 12C are diagrams for explaining the pattern matching processing of the displacement distribution by the two-dimensional spatial distribution information analysis unit 7. According to the displacement correction part 4 and the differential displacement calculation part 5, as shown to FIG. 11A-11D, a displacement amount can be represented on a XY plane as a displacement distribution map. As shown in FIG. 12A, the two-dimensional spatial distribution information analysis unit 7 rotates and enlarges / reduces the X-direction pattern of the displacement around the crack stored in advance, and the displacement distribution diagram obtained by the displacement correction unit 4 By the pattern matching, it is possible to determine the direction and depth of the crack. Here, the X-direction pattern of the displacement around the crack stored in advance can be created in advance by simulation or the like for each depth and width of the crack.

また、2次元空間分布情報解析部7は、図12Bに示すように、予め記憶されたひび割れ周りの変位のY方向のパタンを回転、拡大縮小して、変位補正部4で得られた変位分布図とのパタンマッチングにより、ひび割れの方向と深さを判定する。ここで、予め記憶されたひび割れ周りの変位のY方向のパタンは、ひび割れの深さや幅ごとに予めシミュレーションなどにより作成しておくことができる。   Further, as shown in FIG. 12B, the two-dimensional spatial distribution information analysis unit 7 rotates and enlarges / reduces the Y-direction pattern of the displacement around the crack stored in advance, and the displacement distribution obtained by the displacement correction unit 4 The direction and depth of the crack are determined by pattern matching with the figure. Here, the Y-direction pattern of the displacement around the crack stored in advance can be created in advance by simulation or the like for each depth and width of the crack.

また、2次元空間分布情報解析部5は、図12Cに示すように、予め記憶されたひび割れ周りの変位の微分ベクトル場のパタンを回転、拡大縮小して、微分変位算出部5で得られた微分ベクトル場(応力場に相当)とのパタンマッチングにより、ひび割れの方向と深さを判定する。ここで、予め記憶されたひび割れ周りの変位の微分ベクトル場のパタンは、ひび割れの深さや幅ごとに予めシミュレーションなどにより作成しておくことができる。   Further, as shown in FIG. 12C, the two-dimensional spatial distribution information analysis unit 5 rotates and enlarges / reduces the previously stored pattern of the differential vector field around the crack, and is obtained by the differential displacement calculation unit 5. The direction and depth of the crack are determined by pattern matching with a differential vector field (corresponding to a stress field). Here, the differential vector field pattern of the displacement around the crack stored in advance can be created in advance by simulation or the like for each depth and width of the crack.

前記パタンマッチングには相関演算を用いている。パタンマッチングにはその他の各種統計的演算手法を用いてもよい。   Correlation calculation is used for the pattern matching. Various other statistical calculation methods may be used for pattern matching.

以上、構造物15がひび割れを有する場合について説明を行ってきたが、以下に、内部空洞を有する場合と剥離を有する場合とについて説明を行う。   Although the case where the structure 15 has cracks has been described above, the case where the structure 15 has an internal cavity and the case where peeling occurs will be described below.

図13Aと図13Bは、図4Dに示すような内部空洞が存在する場合の撮像方向から見た面の応力の2次元分布を示す。図13Aは斜視図であり、図13Bは平面図である。図13Bに示すように、荷重によって図のX方向に応力が働くが、空洞部分では応力場が曲がるため、応力に図のY方向の成分が存在する。   13A and 13B show a two-dimensional distribution of stress on the surface viewed from the imaging direction when an internal cavity as shown in FIG. 4D exists. FIG. 13A is a perspective view, and FIG. 13B is a plan view. As shown in FIG. 13B, stress acts in the X direction in the figure due to the load, but the stress field bends in the hollow portion, and therefore a component in the Y direction in the figure exists in the stress.

図14A〜14Cは、内部空洞が存在する場合の撮像方向から見た面の変位の等高線及び応力場を示した図であり、変位のX成分の等高線を図14Aに、変位のY成分の等高線を図14Bに、応力場を図14Cにそれぞれ示す。   FIGS. 14A to 14C are diagrams showing the contour lines of the displacement of the surface and the stress field viewed from the imaging direction when the internal cavity exists. FIG. 14A shows the contour lines of the X component of the displacement, and FIG. 14A shows the contour lines of the Y component of the displacement. 14B and the stress field are shown in FIG. 14C, respectively.

空洞部分では、図4Dの説明で述べた通り歪量が小さくなるので、図14Aに示す変位のX成分の等高線の密度が小さくなる。また、図14Bに示す変位のY成分の等高線は閉じた曲線となる。さらに、図14Cに示す、変位の微分である応力場は空洞部分で曲がることとなる。表面の応力場は空洞部分が表面に近いほどその影響が顕著になるため、応力場の曲がり方から空洞部分の表面からの深さを推定することもできる。   In the hollow portion, as described in the explanation of FIG. 4D, the amount of strain is reduced, and therefore the density of the contour line of the X component of the displacement shown in FIG. 14A is reduced. Moreover, the contour line of the Y component of the displacement shown in FIG. 14B is a closed curve. Furthermore, the stress field that is the differential of the displacement shown in FIG. 14C is bent at the hollow portion. Since the influence of the surface stress field becomes more prominent as the cavity portion is closer to the surface, the depth from the surface of the cavity portion can also be estimated from the bending method of the stress field.

ここで、2次元空間分布情報解析部7で予め記憶された空洞周りの変位のX方向の変位のパタン、空洞周りの変位のY方向の変位のパタン、および微分ベクトル場(応力場に相当)を、ひび割れを判定した時と同様に、図12Aに図14Aを、図12Bに図14Bを、図12Cに図14Cを適用すると、内部空洞の位置および深さの状態判定をすることができる。前記パタンマッチングには相関演算を用いているが、その他の統計的演算手法を用いてもよい。   Here, the displacement pattern in the X direction of the displacement around the cavity, the displacement pattern in the Y direction of the displacement around the cavity, and the differential vector field (corresponding to the stress field) stored in advance in the two-dimensional spatial distribution information analysis unit 7 As in the case of determining a crack, applying FIG. 14A to FIG. 12A, FIG. 14B to FIG. 12B, and FIG. 14C to FIG. 12C makes it possible to determine the state of the position and depth of the internal cavity. For the pattern matching, correlation calculation is used, but other statistical calculation methods may be used.

また、内部空洞を有する場合も、Y方向の変位量やY方向の歪の特徴から、これらの変位量や歪に閾値を予め設けて、これを上回る場合に内部空洞があると推定することもできる。   In addition, even if there are internal cavities, it is possible to presume that there are internal cavities when the threshold values are set in advance for these displacement amounts and strains based on the characteristics of the displacement amounts and strains in the Y direction. it can.

図15Aと図15Bは、内部空洞がある構造体に荷重を短時間与えた場合(インパルス刺激という)の応答を説明する図である。インパルス刺激は、例えば、荷重を掛ける位置に掛けることができる。このインパルス刺激に対する、図15Aに示すA、B、Cの表面の各点での変位の時間応答を、図15Bに示す。内部空洞がないA点では、応力伝達が早く変位の振幅も大きい。一方、C点では、内部空洞中は応力が伝達しないため、応力は空洞の周辺から伝達するため、応力伝達が遅くかつ変位の振幅が小さい。また、A点とC点の中間点あるB点での応力伝達時間と振幅は、A点とC点の中間の値となる。従って、構造体を撮像方向から見た面の面内における変位分布を、異常判定部6内の時間変化情報解析部8で周波数解析をすると、共振周波数近傍の振幅と位相とから内部空洞の領域を特定できる。また、共振周波数のずれから内部空洞を判定してもよい。   FIG. 15A and FIG. 15B are diagrams illustrating a response when a load is applied to a structure having an internal cavity for a short time (referred to as impulse stimulation). Impulse stimulation can be applied, for example, to a position where a load is applied. FIG. 15B shows the time response of the displacement at each point on the surface of A, B, and C shown in FIG. 15A in response to this impulse stimulus. At point A where there is no internal cavity, stress transmission is fast and the amplitude of displacement is large. On the other hand, at point C, since stress is not transmitted in the internal cavity, stress is transmitted from the periphery of the cavity, so that stress transmission is slow and the displacement amplitude is small. Further, the stress transmission time and amplitude at the point B which is an intermediate point between the points A and C are intermediate values between the points A and C. Therefore, when the frequency distribution of the displacement distribution in the plane of the structure viewed from the imaging direction is analyzed by the time change information analysis unit 8 in the abnormality determination unit 6, the region of the internal cavity is determined from the amplitude and phase near the resonance frequency. Can be identified. Further, the internal cavity may be determined from the shift of the resonance frequency.

なお、荷重を長時間与えた場合であっても、荷重を与えた初期段階では図15Bに相当する変位の変動が確認される。但しこの場合、変位の収束値はゼロではなく荷重にバランスする値となる。よって、荷重を長時間与えた場合も、時間変化情報解析部8により内部空洞の領域を特定できる。   Even when the load is applied for a long time, a change in displacement corresponding to FIG. 15B is confirmed at the initial stage of applying the load. However, in this case, the convergence value of the displacement is not zero but a value that balances the load. Therefore, even when a load is applied for a long time, the internal cavity region can be specified by the time change information analysis unit 8.

以上の変位の時間応答の処理は、時間変化情報解析部8において高速フーリエ変換を用いた周波数解析により行われる。また、周波数解析にはウェーブレット変換等の各種周波数解析法を用いてもよい。   The time response processing of the above displacement is performed by frequency analysis using fast Fourier transform in the time change information analysis unit 8. For frequency analysis, various frequency analysis methods such as wavelet transform may be used.

図16A〜16Cは、剥離が存在する場合の撮像方向から見た面の変位の等高線及び応力場を示した図であり、変位のX成分の等高線を図16Aに、変位のY成分の等高線を図16Bに、応力場を図16Cにそれぞれ示す。   FIGS. 16A to 16C are diagrams showing the contour lines of the displacement of the surface and the stress field as seen from the imaging direction when there is peeling, and FIG. 16A shows the contour lines of the X component of the displacement and FIG. 16A shows the contour lines of the Y component of the displacement. FIG. 16B shows the stress field in FIG. 16C.

図4Cに示すように、剥離が存在する場合、梁状の構造物の下面から見た外観ではひび割れと同様の外観が観察される。しかしながら、剥離部分とその上部との間には応力伝達がないため、荷重前後の変位は剥離部分において一定方向に一定量が平行移動するだけであり、その空間微分値である歪は発生しない。   As shown in FIG. 4C, when there is peeling, an appearance similar to a crack is observed when viewed from the lower surface of the beam-like structure. However, since there is no stress transmission between the peeled portion and its upper part, the displacement before and after the load only translates by a certain amount in the fixed direction at the peeled portion, and no distortion which is a spatial differential value is generated.

図16Aは、変位のX成分の等高線を示す。剥離部分は歪がなく一定方向に異動するため等高線が存在しない。この特徴を用いて、異常判定部6は剥離が存在すると判定する。また、図中のA点の部分は剥離による断裂で応力が伝達しづらいので、健全部分であるB点に比べて等高線が疎になる。異常判定部6はこの性質を用いて剥離部分と健全部分とを判定してもよい。   FIG. 16A shows contour lines of the X component of displacement. Since the peeled portion is not distorted and moves in a certain direction, there is no contour line. Using this feature, the abnormality determination unit 6 determines that there is peeling. In addition, since the point A in the figure is difficult to transmit stress due to tearing due to peeling, the contour lines are sparse compared to the point B which is a healthy part. The abnormality determination unit 6 may determine the peeled portion and the healthy portion using this property.

図16Bは、変位のY成分の等高線を示す。剥離部分の外周の外側にはY方向の変位が生じる。この特徴を用いて、異常判定部6は剥離が存在すると判定することができる。また、図16Cに示す変位の微分である応力場は、剥離部分では0かその近傍の値となる。この特徴を用いて、異常判定部6は剥離が存在すると判定することができる。   FIG. 16B shows contour lines of the Y component of the displacement. A displacement in the Y direction occurs outside the outer periphery of the peeled portion. Using this feature, the abnormality determination unit 6 can determine that there is peeling. In addition, the stress field that is the differential of the displacement shown in FIG. 16C is 0 or a value in the vicinity thereof at the peeled portion. Using this feature, the abnormality determination unit 6 can determine that there is peeling.

ここで、2次元空間分布情報解析部7で予め記憶された剥離周りの変位のX方向の変位のパタン、空洞周りの変位のY方向の変位のパタン、および微分ベクトル場(応力場に相当)を、ひび割れの深さを判定した時と同様に、図12Aに図16Aを、図12Bに図16Bを、図12Cに図16Cを適用すると、剥離の位置の判定をすることができる。前記パタンマッチングには相関演算を用いているが、その他の統計的演算手法を用いてもよい。   Here, the displacement pattern in the X direction of the displacement around the separation, the displacement pattern in the Y direction of the displacement around the cavity, and the differential vector field (corresponding to the stress field) stored in advance in the two-dimensional spatial distribution information analysis unit 7 As in the case of determining the crack depth, the position of the peeling can be determined by applying FIG. 16A to FIG. 12A, FIG. 16B to FIG. 12C, and FIG. For the pattern matching, correlation calculation is used, but other statistical calculation methods may be used.

図17は、剥離を有する構造体がインパルス刺激を受けた場合の時間応答を示す図である。時間応答では、剥離部分と健全部分とでは変位の方向が逆、すなわち位相が180°異なる波形となる。また、剥離部分は軽くなっているため振幅が大きい。構造体を撮像方向から見た面の面内における変位分布を時間変化情報解析部8で周波数解析をすることで、振幅と位相から剥離部分を特定できる。また、剥離部分は構造体全体から浮いているため、構造体全体とは別の周波数成分を含んでいる場合があるため、共振周波数のずれから剥離部分を判定してもよい。   FIG. 17 is a diagram illustrating a time response when a structure having delamination receives an impulse stimulus. In the time response, the peeled portion and the healthy portion have waveforms in which the displacement directions are opposite, that is, the phases are 180 ° different. Moreover, since the peeled portion is light, the amplitude is large. By performing frequency analysis on the displacement distribution in the plane of the structure viewed from the imaging direction by the time change information analysis unit 8, the separation portion can be identified from the amplitude and phase. In addition, since the peeled portion floats from the entire structure, the peeled portion may include a frequency component different from that of the entire structure. Therefore, the peeled portion may be determined from a shift in resonance frequency.

以上の処理において時間変化情報解析部8における周波数解析は高速フーリエ変換を用いている。周波数解析にはウェーブレット変換等の各種周波数解析法を用いてもよい。   In the above processing, the frequency analysis in the time change information analysis unit 8 uses fast Fourier transform. For frequency analysis, various frequency analysis methods such as wavelet transform may be used.

図18は、図2の状態判定装置1の状態判定方法を示すフローチャートである。   FIG. 18 is a flowchart showing a state determination method of the state determination apparatus 1 of FIG.

ステップS1で、状態判定装置1の変位算出部2は、撮像部11で撮像された荷重を印加する前後での構造物15の表面の時系列画像において、荷重を印加する前後での変位量を算出する基準となる荷重印加前のフレーム画像を取り込み、さらに、荷重印加後のフレーム画像を時系列に取り込む。   In step S <b> 1, the displacement calculation unit 2 of the state determination device 1 calculates the displacement amount before and after applying the load in the time series image of the surface of the structure 15 before and after applying the load imaged by the imaging unit 11. A frame image before applying a load, which is a reference for calculation, is captured, and further, a frame image after applying the load is captured in time series.

さらに、変位算出部2は、基準となる荷重印加前の画像に対する荷重印加後の画像のX、Y方向の変位量を算出する。さらに、算出した変位量の2次元分布をX−Y平面に表示した変位分布図(変位量の等高線)としてもよい。さらに、変位算出部2は、算出した変位量もしくは変位分布図を変位補正部4に入力する。   Furthermore, the displacement calculation unit 2 calculates the amount of displacement in the X and Y directions of the image after applying the load with respect to the image before applying the load as a reference. Furthermore, a displacement distribution diagram (contour lines of the displacement amount) displayed on the XY plane may be used as the two-dimensional distribution of the calculated displacement amount. Further, the displacement calculation unit 2 inputs the calculated displacement amount or displacement distribution diagram to the displacement correction unit 4.

ステップS2で、補正量算出部3は、距離測定部12と傾斜測定部13から、それぞれ、撮像部11と構造物15の表面との間の距離情報と、撮像部11の光軸と構造物15の表面の法線とのなす角度の角度情報とを取得する。   In step S <b> 2, the correction amount calculation unit 3 receives the distance information between the imaging unit 11 and the surface of the structure 15, the optical axis of the imaging unit 11, and the structure from the distance measurement unit 12 and the inclination measurement unit 13, respectively. The angle information of the angle formed by the normal of the 15 surfaces is acquired.

ステップS3で、補正量算出部3は、距離情報と角度情報とから、面外変位を算出する。   In step S3, the correction amount calculation unit 3 calculates an out-of-plane displacement from the distance information and the angle information.

ステップS4で、変位補正部4は、変位算出部2で得られた変位量から補正量算出部3で得られた面外変位を減算して面内変位を抽出する。すなわち、変位補正部4は、基準となる荷重印加前に対する、荷重印加後の構造物15の表面のX−Y方向の面内変位を算出する。さらに、算出した面内変位の2次元分布をX−Y平面に表示した変位分布図(変位量の等高線)としてもよい。変位補正部4は、算出した結果を微分変位算出部5と異常判定部6に入力する。   In step S <b> 4, the displacement correction unit 4 extracts the in-plane displacement by subtracting the out-of-plane displacement obtained by the correction amount calculation unit 3 from the displacement amount obtained by the displacement calculation unit 2. That is, the displacement correction unit 4 calculates the in-plane displacement in the XY direction of the surface of the structure 15 after applying the load with respect to the reference before applying the load. Further, the calculated two-dimensional distribution of in-plane displacement may be a displacement distribution diagram (contour line of displacement amount) displayed on the XY plane. The displacement correction unit 4 inputs the calculated result to the differential displacement calculation unit 5 and the abnormality determination unit 6.

ステップS5で、微分変位算出部5は、変位補正部4から入力された面内変位もしくは変位分布図を空間微分して、微分変位量(応力値)もしくは微分変位分布図(応力場)を算出する。微分変位算出部5は、算出した結果を異常判定部6に入力する。   In step S5, the differential displacement calculation unit 5 spatially differentiates the in-plane displacement or displacement distribution diagram input from the displacement correction unit 4 to calculate a differential displacement amount (stress value) or a differential displacement distribution diagram (stress field). To do. The differential displacement calculation unit 5 inputs the calculated result to the abnormality determination unit 6.

以下のステップS6、ステップS7、ステップS8は、異常判定部6の2次元空間分布情報解析部7が構造体の欠陥であるひび割れ、剥離、内部空洞を判定するステップである。判定方法としては、前述したパタンマッチングによる方法と、閾値による方法を挙げて説明する。   The following steps S6, S7, and S8 are steps in which the two-dimensional spatial distribution information analysis unit 7 of the abnormality determination unit 6 determines cracks, separation, and internal cavities that are defects in the structure. The determination method will be described with reference to the above-described pattern matching method and threshold value method.

ステップS6で、異常判定部6の2次元空間分布情報解析部7は、入力されたX方向の変位量もしくは変位分布図から、ひび割れ、剥離、内部空洞の状態を判定する。   In step S6, the two-dimensional spatial distribution information analysis unit 7 of the abnormality determination unit 6 determines the state of cracks, separation, and internal cavities from the input displacement amount or displacement distribution diagram in the X direction.

まず、パタンマッチングによる判定方法を説明する。2次元空間分布情報解析部7は、図12A、図14A、図16Aに示すような、ひび割れや内部空洞や剥離の幅や深さなどに対応して予め作成された変位分布パタンをデータベースとして備えている。2次元空間分布情報解析部7は、変位補正部4から入力されたX方向の変位分布図に対して、これらの変位分布パタンを回転、拡大縮小してパタンマッチングし、X−Y平面における欠陥の位置や種類を判定する。   First, a determination method by pattern matching will be described. The two-dimensional spatial distribution information analysis unit 7 includes, as a database, displacement distribution patterns created in advance corresponding to cracks, internal cavities, widths and depths of separation, as shown in FIGS. 12A, 14A, and 16A. ing. The two-dimensional spatial distribution information analysis unit 7 performs pattern matching by rotating and enlarging / reducing these displacement distribution patterns with respect to the X-direction displacement distribution diagram input from the displacement correction unit 4 to detect defects in the XY plane. Determine the position and type.

次に、変位量の閾値による判定方法を説明する。2次元空間分布情報解析部7は、入力されたX方向の変位量に基づいて、例えば、変位量の連続性を判定する。すなわち、図8Aに示したように、変位量の閾値以上の急峻な変化の有無により、連続性の無し有りを判定する。2次元空間分布情報解析部7は、X−Y平面上のいずれかの箇所に連続性が無い急峻な変化がある場合、当該箇所にひび割れや剥離が存在する可能性があると判定し、不連続フラグDisC(x,y,t)に1をセットするとともに、急峻な変化がある箇所の変位量データを数値情報として記録する。ここでtは、ステップS1で取り込んだフレーム画像の時系列画像上の時刻である。   Next, a determination method based on a displacement amount threshold will be described. The two-dimensional spatial distribution information analysis unit 7 determines, for example, the continuity of the displacement amount based on the input displacement amount in the X direction. That is, as shown in FIG. 8A, the presence / absence of continuity is determined based on the presence / absence of a steep change equal to or greater than the displacement amount threshold. The two-dimensional spatial distribution information analysis unit 7 determines that there is a possibility that a crack or separation may exist in any part of the XY plane when there is a steep change without continuity. While the continuous flag DisC (x, y, t) is set to 1, the displacement amount data at a location where there is a steep change is recorded as numerical information. Here, t is the time on the time-series image of the frame image captured in step S1.

異常判定部6は、パタンマッチングにより判定した欠陥の情報、もしくは、変位量の閾値により判定した不連続フラグDisC(x,y,t)や数値情報を、異常マップ作成部9に入力する。   The abnormality determination unit 6 inputs the defect information determined by pattern matching, or the discontinuity flag DisC (x, y, t) or numerical information determined by the displacement amount threshold value, to the abnormality map creation unit 9.

ステップS7で、異常判定部6の2次元空間分布情報解析部7は、入力されたY方向の変位量もしくは変位分布図から、ひび割れ、剥離、内部空洞の状態を判定する。   In step S7, the two-dimensional spatial distribution information analysis unit 7 of the abnormality determination unit 6 determines the state of cracks, separation, and internal cavities from the input displacement amount or displacement distribution diagram in the Y direction.

まず、パタンマッチングによる判定方法を説明する。2次元空間分布情報解析部7は、図12B、図14B、図16Bに示すような、ひび割れや内部空洞や剥離の幅や深さなどに対応して予め作成された変位分布パタンをデータベースとして備えている。2次元空間分布情報解析部7は、変位補正部4から入力されたY方向の変位分布図に対して、これらの変位分布パタンを回転、拡大縮小することによってパタンマッチングし、X−Y平面における欠陥の位置や種類を判定する。   First, a determination method by pattern matching will be described. The two-dimensional spatial distribution information analysis unit 7 includes, as a database, displacement distribution patterns created in advance corresponding to cracks, internal cavities, widths and depths of separation as shown in FIGS. 12B, 14B, and 16B. ing. The two-dimensional spatial distribution information analysis unit 7 performs pattern matching on the displacement distribution diagram in the Y direction input from the displacement correction unit 4 by rotating and enlarging and reducing these displacement distribution patterns, and in the XY plane. Determine the position and type of the defect.

次に、変位量の閾値による判定方法を説明する。ひび割れ、剥離、内部空洞の欠陥がある場合、Y方向にも変位量が発生する。よって、2次元空間分布情報解析部7は、予め定められた閾値より大きい変位量を検知した場合、当該箇所に欠陥があると判定して、直交フラグortho(x,y,t)に1をセットするとともに、閾値より大きい変位量を検知した箇所の変位量データを数値情報として記録する。   Next, a determination method based on a displacement amount threshold will be described. When there are cracks, delamination, and internal cavity defects, displacement is also generated in the Y direction. Therefore, when the two-dimensional spatial distribution information analysis unit 7 detects a displacement larger than a predetermined threshold value, the two-dimensional spatial distribution information analysis unit 7 determines that there is a defect in the part and sets the orthogonal flag ortho (x, y, t) to 1. At the same time, the displacement amount data of the location where the displacement amount greater than the threshold is detected is recorded as numerical information.

異常判定部6は、パタンマッチングにより判定した欠陥の情報、もしくは、変位量により判定した直交フラグortho(x,y,t)や数値情報を、異常マップ作成部9に入力する。   The abnormality determination unit 6 inputs the defect information determined by pattern matching, or the orthogonal flag ortho (x, y, t) or numerical information determined by the displacement amount to the abnormality map creation unit 9.

ステップS8で、異常判定部6の2次元空間分布情報解析部7は、入力された微分変位量(応力値)もしくは微分変位分布図(応力場)から、ひび割れ、剥離、内部空洞の状態を判定する。   In step S8, the two-dimensional spatial distribution information analysis unit 7 of the abnormality determination unit 6 determines the state of cracks, separation, and internal cavities from the input differential displacement amount (stress value) or differential displacement distribution diagram (stress field). To do.

まず、パタンマッチングによる判定方法を説明する。2次元空間分布情報解析部7は、図12C、図14C、図16Cに示すような、ひび割れや内部空洞や剥離の幅や深さなどに対応して予め作成された変位分布パタンをデータベースとして備えている。2次元空間分布情報解析部7は、微分変位算出部5から入力された微分変位分布図に対して、これらの変位分布パタンを回転、拡大縮小することによってパタンマッチングし、X−Y平面における欠陥の位置や種類を判定する。   First, a determination method by pattern matching will be described. The two-dimensional spatial distribution information analysis unit 7 includes, as a database, displacement distribution patterns created in advance corresponding to cracks, internal cavities, widths and depths of separation as shown in FIGS. 12C, 14C, and 16C. ing. The two-dimensional spatial distribution information analysis unit 7 performs pattern matching on the differential displacement distribution diagram input from the differential displacement calculation unit 5 by rotating and enlarging / reducing these displacement distribution patterns, so that defects in the XY plane are detected. Determine the position and type.

次に、微分変位量の閾値による判定方法を説明する。例えば、X方向の歪は、ひび割れ部では変位の微分値が発散するため、急増する。このことから、歪の値に閾値を予め設けておくことで、閾値を上回る歪が検出された箇所にひび割れがあると判定することができる。2次元空間分布情報解析部7は、入力された微分変位量に基づいて、当該箇所にひび割れが存在すると判定し、微分値フラグDiff(x,y,t)に1をセットするとともに、欠陥箇所の微分変位量データを数値情報として記録する。   Next, a determination method based on the threshold of the differential displacement amount will be described. For example, the strain in the X direction increases rapidly because the differential value of the displacement diverges at the cracked portion. From this, it is possible to determine that there is a crack at a location where a strain exceeding the threshold is detected by providing a threshold value in advance for the strain value. The two-dimensional spatial distribution information analysis unit 7 determines that a crack is present at the location based on the input differential displacement, sets 1 in the differential value flag Diff (x, y, t), Is recorded as numerical information.

異常判定部6は、パタンマッチングにより判定した欠陥の情報、もしくは、微分変位量により判定した微分値フラグDiff(x,y,t)や数値情報を、異常マップ作成部9に入力する。   The abnormality determination unit 6 inputs the defect information determined by pattern matching, or the differential value flag Diff (x, y, t) and numerical information determined by the differential displacement amount to the abnormality map creation unit 9.

ステップS9で、変位算出部2は、時系列画像の各フレーム画像の処理が完了したかを判定する。すなわち、時系列画像のフレーム数がn枚であった場合、n枚目の処理が終わったか否かを判定する。処理がn枚に満たない場合(NO)、ステップS1からの処理を繰り返す。これをn枚が終了するまで繰り返す。なお、nは全フレーム数には限定されず、任意の数に設定することができる。処理がn枚を終了した場合(YES)、ステップS10に進む。   In step S9, the displacement calculation unit 2 determines whether the processing of each frame image of the time series image has been completed. That is, when the number of frames of the time-series image is n, it is determined whether or not the n-th process is finished. If the number of processes is less than n (NO), the processes from step S1 are repeated. This is repeated until n sheets are completed. Note that n is not limited to the total number of frames, and can be set to an arbitrary number. When the process has finished n sheets (YES), the process proceeds to step S10.

ステップS10で、異常判定部6の時間変化情報解析部8は、n枚のフレーム画像に対応した時系列の変位量もしくは変位分布図から、図15Bや図17に示したような変位の時間応答を解析する。すなわち、n枚の変位分布図I(x,y,n)から、時間周波数分布(時間周波数をfとする)が振幅A(x,y,f)、位相P(x,y,f)として算出される。時間変化情報解析部8は、時間周波数分布が図15Bのように場所によって位相が異なる特徴を有する場合、位相ずれを生じている箇所に内部空洞があると判定する。また、図17のように変位の極性が反転している場合、その間の箇所に剥離があると判定する。時間変化情報解析部8は、以上の時間周波数分布の算出結果と欠陥の判定結果を、異常マップ作成部9に入力する。   In step S10, the time change information analysis unit 8 of the abnormality determination unit 6 determines the time response of the displacement as shown in FIG. 15B or FIG. 17 from the time-series displacement amount or the displacement distribution diagram corresponding to the n frame images. Is analyzed. That is, from n displacement distribution diagrams I (x, y, n), a time frequency distribution (time frequency is assumed to be f) is an amplitude A (x, y, f) and a phase P (x, y, f). Calculated. The time change information analysis unit 8 determines that there is an internal cavity at a position where a phase shift occurs when the time frequency distribution has a characteristic in which the phase differs depending on the location as shown in FIG. 15B. Moreover, when the polarity of the displacement is reversed as shown in FIG. The time change information analysis unit 8 inputs the above time frequency distribution calculation result and defect determination result to the abnormality map creation unit 9.

ステップ11で、異常マップ作成部9は、以上のステップで入力された情報に基づいて、異常マップ(x,y)を作成する。2次元空間分布情報解析部7および時間変化情報解析部8から送られた結果は、X-Y座標上の点(x,y)に関与するデータ群である。これらのデータは、異常判定部6内の2次元空間分布情報解析部7および時間変化情報解析部8にて、構造物の状態が判定されている。   In step 11, the abnormality map creation unit 9 creates an abnormality map (x, y) based on the information input in the above steps. The results sent from the two-dimensional spatial distribution information analysis unit 7 and the time change information analysis unit 8 are data groups related to the point (x, y) on the XY coordinates. The state of the structure of these data is determined by the two-dimensional spatial distribution information analysis unit 7 and the time change information analysis unit 8 in the abnormality determination unit 6.

これらの判定は、X方向の変位量もしくは変位分布図、Y方向の変位量もしくは変位分布図、微分変位量もしくは微分変位分布図、さらには変位や微分変位の時間応答についてなされている。そのため、異常マップ作成部9は、例えば、Y方向の変位量での判定が付かないなどのデータの欠落を生じたとしても、X方向の変位量と微分変位量での判定が付いていることによって、X−Y座標中の当該の箇所の状態を決定できる。そして、この決定に基づいて、異常マップ(x,y)を作成することができる。   These determinations are made with respect to the displacement amount or displacement distribution diagram in the X direction, the displacement amount or displacement distribution diagram in the Y direction, the differential displacement amount or the differential displacement distribution diagram, and the time response of the displacement or the differential displacement. For this reason, the abnormality map creation unit 9 has the determination based on the displacement amount in the X direction and the differential displacement amount even if data loss occurs, for example, the determination based on the displacement amount in the Y direction cannot be performed. Thus, the state of the relevant part in the XY coordinates can be determined. Based on this determination, an abnormality map (x, y) can be created.

また、欠陥状態の判定に際しては、X方向変位、Y方向変位、微分変位の判定が喰い違った場合、多数決により決定しても良い。また、判定基準である閾値と最も差の大きい項目に決定しても良い。   In addition, when determining the defect state, if the determination of the displacement in the X direction, the displacement in the Y direction, and the differential displacement is different, the determination may be made by majority vote. Alternatively, the item having the largest difference from the threshold value that is the criterion may be determined.

また、異常マップ作成部9は、前述の各種数値情報に基づいて、欠陥の程度を表現することができる。例えば、ひび割れの幅や深さ、剥離の寸法、内部空洞の寸法や表面からの深さなどを表現することができる。   Also, the abnormality map creation unit 9 can express the degree of defects based on the various numerical information described above. For example, the width and depth of a crack, the dimension of peeling, the dimension of an internal cavity, the depth from the surface, and the like can be expressed.

また、異常判定部6内の2次元空間分布情報解析部7および時間変化情報解析部8で行う構造物の欠陥状態の判定を、異常マップ作成部9が異常マップ(x,y)を作成する際に行うようにすることもできる。すなわち、2次元空間分布情報解析部7および時間変化情報解析部8からは解析データを入手し、解析データに基づく欠陥状態の判定を、異常マップ作成部9が行うようにしても良い。   In addition, the abnormality map creation unit 9 creates the abnormality map (x, y) for the determination of the defect state of the structure performed by the two-dimensional spatial distribution information analysis unit 7 and the time change information analysis unit 8 in the abnormality determination unit 6. It can also be done on the occasion. That is, analysis data may be obtained from the two-dimensional spatial distribution information analysis unit 7 and the time change information analysis unit 8, and the defect map creation unit 9 may determine the defect state based on the analysis data.

また、異常マップ作成部9の結果出力は、人が表示装置で直接可視化できる形態の情報でもよいし、機械が読み込むための形態の情報でもよい。   The result output of the abnormality map creation unit 9 may be information in a form that can be directly visualized by a person using a display device, or information in a form that is read by a machine.

本実施形態において、例えば、撮像部11のレンズ焦点距離は50mm、画素ピッチは5μmとして、撮像距離5mにおいて500μmの画素分解能が得られるようにすることができる。撮像部11の撮像素子は、モノクロで水平2000画素、垂直2000画素の画素数のものを使用し、撮像距離5mにおいて、1m×1mの範囲が撮像できるようにすることができる。撮像素子のフレームレートは60Hzとすることができる。   In the present embodiment, for example, the lens focal length of the imaging unit 11 is 50 mm, the pixel pitch is 5 μm, and a pixel resolution of 500 μm can be obtained at an imaging distance of 5 m. The image pickup element of the image pickup unit 11 is monochrome and has a pixel count of 2000 horizontal pixels and 2000 vertical pixels, and can capture a 1 m × 1 m range at an imaging distance of 5 m. The frame rate of the image sensor can be 60 Hz.

また、変位算出部2における画像相関では、2次曲線補間によるサブピクセル変位推定を使用し、1/100画素まで変位推定ができるようにし、5μmの変位分解能が得られるようにすることができる。画像相関におけるサブピクセル変位推定には、以下の各種方法を用いることができる。また、変位微分において微分時のノイズ削減のために平滑フィルタを使用することができる。   Further, in the image correlation in the displacement calculation unit 2, sub-pixel displacement estimation by quadratic curve interpolation can be used so that displacement can be estimated up to 1/100 pixels and a displacement resolution of 5 μm can be obtained. The following various methods can be used for subpixel displacement estimation in image correlation. In addition, a smoothing filter can be used to reduce noise during differentiation in displacement differentiation.

サブピクセル変位推定には、2次曲面、等角直線などによる補間を使用してもよい。また、画像相関演算には、SAD(Sum of Absolute Difference)法、SSD(Sum of Squared Difference)法、NCC(Normalized Cross Correlation)法、ZNCC(Zero−mean Normalized Cross Correlation)法などの各種方法を用いてもよい。また、これらの方法と前述のサブピクセル変位推定法とのいかなる組み合わせを用いてもよい。   For subpixel displacement estimation, interpolation using a quadric surface, an equiangular straight line, or the like may be used. In addition, for image correlation calculation, SAD (Sum of Absolute Difference) method, SSD (Sum of Squared Difference) method, NCC (Normalized Cross Correlation) method, ZNCC (Zero-means Normalized Cross method), etc. May be. Any combination of these methods and the above-described subpixel displacement estimation method may be used.

撮像部11のレンズ焦点距離、撮像素子の画素ピッチ、画素数、フレームレートは、測定対象に応じて適宜変更してもよい。   The lens focal length of the imaging unit 11, the pixel pitch of the imaging element, the number of pixels, and the frame rate may be appropriately changed according to the measurement target.

本実施形態において、例えば、梁状構造物は橋梁に、荷重は走行車両に相当するとすることができる。以上の説明では、梁状構造物上に荷重をかけて説明したが、荷重が走行車両のように橋梁上を移動する場合でも、同様に、ひび割れ、内部空洞、剥離の検出が可能である。また、材料力学的に以上の説明と同様の挙動を呈するものであれば、他の材料やサイズや形状を有する構造物、構造物に荷重を載せるのとは異なる荷重方法、例えば、荷重を吊り下げるなどの荷重方法によるものにも適用することができる。   In the present embodiment, for example, the beam-like structure can correspond to a bridge, and the load can correspond to a traveling vehicle. In the above description, the load is applied to the beam-like structure. However, even when the load moves on the bridge like a traveling vehicle, it is possible to detect cracks, internal cavities, and separation. In addition, if the material exhibits the same behavior as described above in terms of material mechanics, a structure having other materials, sizes and shapes, or a load method different from loading the structure, for example, a load is suspended. It can also be applied to a load method such as lowering.

また、構造物の表面変位の空間2次元分布の時系列信号を計測できるものであれば、時系列画像に限らず、アレイ状のレーザドップラセンサや、アレイ状の歪ゲージ、アレイ状の振動センサ、アレイ状の加速度センサ等を用いてもよい。これらアレイ状のセンサから得られる空間2次元の時系列信号を画像情報として扱ってもよい。   Moreover, as long as it can measure a time-series signal of a spatial two-dimensional distribution of the surface displacement of a structure, it is not limited to a time-series image, but an array-shaped laser Doppler sensor, an array-shaped strain gauge, an array-shaped vibration sensor. An array-type acceleration sensor or the like may be used. Spatial two-dimensional time-series signals obtained from these array sensors may be handled as image information.

本実施形態では、構造物表面の法線方向への移動による面外変位を算出するための距離情報や傾斜情報を、構造物表面の画像を撮像する撮像方向と同じ方向から、撮像のタイミングに合わせて、取得することができる。構造物表面の法線方向への移動量は、構造物の側面方向から、荷重によるたわみ量を測定することによって得ることが原理的には可能である。しかしながら、例えば、構造物が橋梁などの場合、橋梁の側面からの測定は作業をする上で極めて困難であり、そのため、測定精度も低くなる。本実施形態は、この作業上の問題も解決できるので、構造物表面の画像の変位を高い精度で補正することができる。   In the present embodiment, distance information and inclination information for calculating out-of-plane displacement due to movement of the structure surface in the normal direction are set to the imaging timing from the same direction as the imaging direction for imaging the image of the structure surface. It can be acquired together. In principle, the amount of movement of the structure surface in the normal direction can be obtained by measuring the amount of deflection due to the load from the side surface direction of the structure. However, for example, when the structure is a bridge or the like, measurement from the side surface of the bridge is extremely difficult in work, and therefore the measurement accuracy is also lowered. Since this embodiment can also solve this problem in work, the displacement of the image on the structure surface can be corrected with high accuracy.

以上のように、本実施形態によれば、構造物表面の画像の荷重による変位から、構造物表面の法線方向への移動による面外変位を作業性良く分離して、構造物表面の面内変位を抽出できるようになる。これにより、構造物のひび割れや剥離や内部空洞などの欠陥を区別した検出を遠隔から非接触で精度良く行うことが可能となる。   As described above, according to the present embodiment, the surface of the structure surface is separated from the displacement due to the load of the image of the structure surface with good workability from the out-of-plane displacement due to the movement of the structure surface in the normal direction. The internal displacement can be extracted. As a result, it is possible to accurately perform remote and non-contact detection that distinguishes defects such as cracks and peeling of structures and internal cavities.

本発明は上記実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれるものである。   The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible within the scope of the invention described in the claims, and these are also included in the scope of the present invention.

また、上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。   Moreover, although a part or all of said embodiment may be described also as the following additional remarks, it is not restricted to the following.

付記
(付記1)
構造物表面の荷重印加前後の時系列画像から、前記時系列画像の変位の2次元空間分布を算出する変位算出部と、
前記時系列画像の撮像方向から測定した、前記荷重印加による前記構造物表面の法線方向の移動量、に基づく補正量を算出する補正量算出部と、
前記時系列画像の変位の2次元空間分布から前記補正量を差し引いて、前記構造物表面の変位の2次元空間分布を抽出する変位補正部と、
前記構造物表面の変位の2次元空間分布と、予め備えられた変位の空間分布との比較に基づいて、前記構造物の欠陥を特定する異常判定部と、を有する、状態判定装置。
(付記2)
前記補正量算出部は、前記構造物の傾斜角度を補正した前記移動量に基づいて前記補正量を算出する、付記1記載の状態判定システム。
(付記3)
前記構造物表面の法線方向の移動量、もしくは、前記構造物の傾斜角度は、前記時系列画像の撮像と同じタイミングで測定される、付記2記載の状態判定装置。
(付記4)
前記構造物表面の変位の2次元空間分布から2次元微分空間分布を算出する微分変位算出部を有し、
前記異常判定部は、前記2次元微分空間分布と、予め備えられた微分変位の微分空間分布との比較に基づいて、前記構造物の欠陥を特定する、付記1から3の内の1項記載の状態判定装置。
(付記5)
前記異常判定部は、前記構造物表面の変位の2次元空間分布の時間変化に基づいて、前記構造物の欠陥を特定する、付記1から4の内の1項記載の状態判定装置。
(付記6)
前記異常判定部は、前記2次元微分空間分布の時間変化に基づいて、前記構造物の欠陥を特定する、付記4または5記載の状態判定装置。
(付記7)
前記異常判定部は、前記構造物表面の変位の変位量と、予め備えられた閾値との比較に基づいて、前記構造物の欠陥を特定する、付記1から6の内の1項記載の状態判定装置。
(付記8)
前記異常判定部は、前記構造物表面の変位の微分変位量と、予め備えられた閾値との比較に基づいて、前記構造物の欠陥を特定する、付記4から7の内の1項記載の状態判定装置。
(付記9)
前記異常判定部の判定結果に基づいて、前記欠陥の場所と種類を示す異常マップを作成する異常マップ作成部を有する、付記1から8の内の1項記載の状態判定装置。
(付記10)
前記欠陥の種類は、ひび割れ、剥離、内部空洞を含む、付記1から9の内の1項記載の状態判定装置。
(付記11)
前記予め備えられた変位の空間分布と前記予め備えられた微分変位の微分空間分布は、前記ひび割れ、前記剥離、前記内部空洞の情報に基づく、付記10記載の状態判定装置。
(付記12)
前記2次元空間分布は、前記変位のX−Y平面におけるX方向の変位の分布、前記変位のX−Y平面におけるY方向の変位の分布を含む、付記1から11の内の1項記載の状態判定装置。
(付記13)
構造物表面の荷重印加前後の時系列画像から前記時系列画像の変位の2次元空間分布を算出する変位算出部と、前記荷重印加による前記構造物表面の法線方向の移動量に基づく補正量を算出する補正量算出部と、前記時系列画像の変位の2次元空間分布から前記補正量を差し引いて、前記構造物表面の変位の2次元空間分布を抽出する変位補正部と、前記構造物表面の変位の2次元空間分布と予め備えられた変位の空間分布との比較に基づいて前記構造物の欠陥を特定する異常判定部と、を有する状態判定装置と、
前記時系列画像を撮像し前記状態判定装置に提供する撮像部と、
前記時系列画像の撮像方向から前記移動量を測定し前記状態判定装置に提供する距離測定部と、を有する、状態判定システム。
(付記14)
前記構造物の傾斜角度を測定し前記状態判定装置に提供する傾斜測定部を有し、
前記補正量算出部は、前記傾斜角度を補正した前記移動量に基づいて前記補正量を算出する、付記13記載の状態判定システム。
(付記15)
前記距離測定部、もしくは、前記傾斜測定部は、前記構造物表面の法線方向の移動量、もしくは、前記構造物の傾斜角度を、前記時系列画像の撮像と同じタイミングで測定する、付記14記載の状態判定システム。
(付記16)
前記構造物表面の変位の2次元空間分布から2次元微分空間分布を算出する微分変位算出部を有し、
前記異常判定部は、前記2次元微分空間分布と、予め備えられた微分変位の微分空間分布との比較に基づいて、前記構造物の欠陥を特定する、
付記13から15の内の1項記載の状態判定システム。
(付記17)
前記異常判定部は、前記構造物表面の変位の2次元空間分布の時間変化に基づいて、前記構造物の欠陥を特定する、付記13から16の内の1項記載の状態判定システム。
(付記18)
前記異常判定部は、前記2次元微分空間分布の時間変化に基づいて、前記構造物の欠陥を特定する、付記16または17記載の状態判定システム。
(付記19)
前記異常判定部は、前記構造物表面の変位の変位量と、予め備えられた閾値との比較に基づいて、前記構造物の欠陥を特定する、付記13から18の内の1項記載の状態判定システム。
(付記20)
前記異常判定部は、前記構造物表面の変位の微分変位量と、予め備えられた閾値との比較に基づいて、前記構造物の欠陥を特定する、付記16から19の内の1項記載の状態判定システム。
(付記21)
前記異常判定部の判定結果に基づいて、前記欠陥の場所と種類を示す異常マップを作成する異常マップ作成部を有する、付記13から20の内の1項記載の状態判定システム。
(付記22)
前記欠陥の種類は、ひび割れ、剥離、内部空洞を含む、付記13から21の内の1項記載の状態判定システム。
(付記23)
前記予め備えられた変位の空間分布と前記予め備えられた微分変位の微分空間分布は、前記ひび割れ、前記剥離、前記内部空洞の情報に基づく、付記22記載の状態判定システム。
(付記24)
前記2次元空間分布は、前記変位のX−Y平面におけるX方向の変位の分布、前記変位のX−Y平面におけるY方向の変位の分布を含む、付記13から23の内の1項記載の状態判定システム。
(付記25)
構造物表面の荷重印加前後の時系列画像から、前記時系列画像の変位の2次元空間分布を算出し、
前記時系列画像の撮像方向から測定した、前記荷重印加による前記構造物表面の法線方向の移動量、に基づく補正量を算出し、
前記時系列画像の変位の2次元空間分布から前記補正量を差し引いて、前記構造物表面の変位の2次元空間分布を抽出し、
前記構造物表面の変位の2次元空間分布と、予め備えられた変位の空間分布との比較に基づいて、前記構造物の欠陥を特定する、状態判定方法。
(付記26)
前記構造物の傾斜角度を補正した前記移動量に基づいて前記補正量を算出する、付記25記載の状態判定方法。
(付記27)
前記構造物表面の法線方向の移動量、もしくは、前記構造物の傾斜角度を、前記時系列画像の撮像と同じタイミングで測定する、付記26記載の状態判定方法。
(付記28)
前記2次元空間分布から前記2次元空間分布の2次元微分空間分布を算出し、
前記2次元微分空間分布と、予め備えられた微分変位の微分空間分布との比較に基づいて、前記構造物の欠陥を特定する、付記25から27の内の1項記載の状態判定方法。
(付記29)
前記2次元空間分布の時間変化に基づいて、前記構造物の欠陥を特定する、付記25から28の内の1項記載の状態判定方法。
(付記30)
前記2次元微分空間分布の時間変化に基づいて、前記構造物の欠陥を特定する、付記28または29記載の状態判定方法。
(付記31)
前記構造物表面の変位の変位量と、予め備えられた閾値との比較に基づいて、前記構造物の欠陥を特定する、付記25から30の内の1項記載の状態判定方法。
(付記32)
前記構造物表面の変位の微分変位量と、予め備えられた閾値との比較に基づいて、前記構造物の欠陥を特定する、付記28から30の内の1項記載の状態判定方法。
(付記33)
前記判定結果に基づいて、前記欠陥の場所と種類を示す異常マップを作成する、付記25から32記載の状態判定方法。
(付記34)
前記欠陥の種類は、ひび割れ、剥離、内部空洞を含む、付記25から33の内の1項記載の状態判定方法。
(付記35)
前記予め備えられた変位の空間分布と前記予め備えられた微分変位の微分空間分布は、前記ひび割れ、前記剥離、前記内部空洞の情報に基づく、付記34記載の状態判定方法。
(付記36)
前記2次元空間分布は、前記変位のX−Y平面におけるX方向の変位の分布、前記変位のX−Y平面におけるY方向の変位の分布を含む、付記25から35の内の1項記載の状態判定方法。
Appendix (Appendix 1)
A displacement calculating unit that calculates a two-dimensional spatial distribution of displacement of the time-series image from a time-series image before and after applying a load on the surface of the structure;
A correction amount calculation unit that calculates a correction amount based on the amount of movement in the normal direction of the surface of the structure due to the load application, measured from the imaging direction of the time-series image;
A displacement correction unit that subtracts the correction amount from the two-dimensional spatial distribution of the displacement of the time-series image to extract the two-dimensional spatial distribution of the displacement of the structure surface;
A state determination apparatus comprising: an abnormality determination unit that identifies a defect of the structure based on a comparison between a two-dimensional spatial distribution of displacement of the structure surface and a spatial distribution of displacement provided in advance.
(Appendix 2)
The state determination system according to appendix 1, wherein the correction amount calculation unit calculates the correction amount based on the movement amount obtained by correcting an inclination angle of the structure.
(Appendix 3)
The state determination apparatus according to appendix 2, wherein the movement amount in the normal direction of the surface of the structure or the inclination angle of the structure is measured at the same timing as the time-series image capturing.
(Appendix 4)
A differential displacement calculator that calculates a two-dimensional differential spatial distribution from the two-dimensional spatial distribution of the displacement of the structure surface;
The abnormality determination unit specifies one of the defects of the structure, based on a comparison between the two-dimensional differential space distribution and a differential space distribution of differential displacement provided in advance. State determination device.
(Appendix 5)
5. The state determination device according to claim 1, wherein the abnormality determination unit specifies a defect of the structure based on a temporal change of a two-dimensional spatial distribution of displacement of the structure surface.
(Appendix 6)
The state determination apparatus according to appendix 4 or 5, wherein the abnormality determination unit specifies a defect of the structure based on a temporal change of the two-dimensional differential space distribution.
(Appendix 7)
The state according to any one of appendices 1 to 6, wherein the abnormality determination unit identifies a defect of the structure based on a comparison between a displacement amount of the surface of the structure and a threshold value provided in advance. Judgment device.
(Appendix 8)
8. The abnormality determination unit according to any one of appendices 4 to 7, wherein the abnormality determination unit identifies a defect of the structure based on a comparison between a differential displacement amount of a displacement of the structure surface and a threshold provided in advance. State determination device.
(Appendix 9)
9. The state determination device according to claim 1, further comprising an abnormality map creation unit that creates an abnormality map indicating the location and type of the defect based on a determination result of the abnormality determination unit.
(Appendix 10)
The state determination apparatus according to any one of appendices 1 to 9, wherein the type of the defect includes cracks, peeling, and internal cavities.
(Appendix 11)
The state determination apparatus according to appendix 10, wherein the spatial distribution of the displacement provided in advance and the differential spatial distribution of the differential displacement provided in advance are based on information on the crack, the separation, and the internal cavity.
(Appendix 12)
12. The two-dimensional spatial distribution according to any one of appendices 1 to 11, wherein the two-dimensional spatial distribution includes a distribution of displacement in the X direction on the XY plane of the displacement and a distribution of displacement in the Y direction on the XY plane of the displacement. State determination device.
(Appendix 13)
A displacement calculation unit that calculates a two-dimensional spatial distribution of the displacement of the time-series image from time-series images before and after applying a load on the surface of the structure, and a correction amount based on a movement amount of the structure surface in the normal direction due to the load application A correction amount calculation unit for calculating the displacement, a displacement correction unit for subtracting the correction amount from a two-dimensional spatial distribution of the displacement of the time-series image to extract a two-dimensional spatial distribution of the displacement of the structure surface, and the structure A state determination device including an abnormality determination unit that identifies a defect of the structure based on a comparison between a two-dimensional spatial distribution of surface displacement and a spatial distribution of displacement provided in advance;
An imaging unit that captures the time-series images and provides the state determination device;
A distance measurement unit that measures the amount of movement from the imaging direction of the time-series image and provides the distance determination unit with the distance determination unit.
(Appendix 14)
An inclination measuring unit that measures an inclination angle of the structure and provides the state determination device;
The state determination system according to appendix 13, wherein the correction amount calculation unit calculates the correction amount based on the movement amount obtained by correcting the tilt angle.
(Appendix 15)
The distance measuring unit or the tilt measuring unit measures the movement amount in the normal direction of the surface of the structure or the tilt angle of the structure at the same timing as the time-series image capturing. The state determination system described.
(Appendix 16)
A differential displacement calculator that calculates a two-dimensional differential spatial distribution from the two-dimensional spatial distribution of the displacement of the structure surface;
The abnormality determination unit identifies a defect of the structure based on a comparison between the two-dimensional differential space distribution and a differential space distribution of differential displacement provided in advance.
The state determination system according to any one of appendices 13 to 15.
(Appendix 17)
The state determination system according to any one of appendices 13 to 16, wherein the abnormality determination unit identifies a defect of the structure based on a temporal change in a two-dimensional spatial distribution of displacement of the structure surface.
(Appendix 18)
The state determination system according to appendix 16 or 17, wherein the abnormality determination unit identifies a defect of the structure based on a temporal change of the two-dimensional differential space distribution.
(Appendix 19)
The state according to any one of appendices 13 to 18, wherein the abnormality determination unit identifies a defect of the structure based on a comparison between a displacement amount of the surface of the structure and a threshold value provided in advance. Judgment system.
(Appendix 20)
20. The abnormality determination unit according to any one of appendices 16 to 19, wherein the abnormality determination unit identifies a defect of the structure based on a comparison between a differential displacement amount of the displacement of the structure surface and a threshold value provided in advance. State determination system.
(Appendix 21)
21. The state determination system according to any one of appendices 13 to 20, further including an abnormality map creation unit that creates an abnormality map indicating the location and type of the defect based on a determination result of the abnormality determination unit.
(Appendix 22)
The state determination system according to any one of appendices 13 to 21, wherein the type of the defect includes cracks, peeling, and internal cavities.
(Appendix 23)
The state determination system according to appendix 22, wherein the spatial distribution of the displacement provided in advance and the differential spatial distribution of the differential displacement provided in advance are based on information on the crack, the separation, and the internal cavity.
(Appendix 24)
The two-dimensional spatial distribution includes the distribution of the displacement in the X direction on the XY plane of the displacement and the distribution of the displacement in the Y direction on the XY plane of the displacement. State determination system.
(Appendix 25)
From the time-series images before and after applying the load on the structure surface, calculate the two-dimensional spatial distribution of the displacement of the time-series image,
The amount of correction based on the amount of movement in the normal direction of the surface of the structure due to the load application, measured from the imaging direction of the time-series images,
Subtracting the correction amount from the two-dimensional spatial distribution of the displacement of the time series image to extract the two-dimensional spatial distribution of the displacement of the structure surface;
A state determination method for identifying a defect in the structure based on a comparison between a two-dimensional spatial distribution of displacement of the structure surface and a spatial distribution of displacement provided in advance.
(Appendix 26)
The state determination method according to appendix 25, wherein the correction amount is calculated based on the movement amount obtained by correcting the inclination angle of the structure.
(Appendix 27)
27. The state determination method according to appendix 26, wherein the amount of movement in the normal direction of the surface of the structure or the inclination angle of the structure is measured at the same timing as the time-series image is captured.
(Appendix 28)
Calculating a two-dimensional differential spatial distribution of the two-dimensional spatial distribution from the two-dimensional spatial distribution;
28. The state determination method according to one of appendices 25 to 27, wherein a defect of the structure is specified based on a comparison between the two-dimensional differential space distribution and a differential space distribution of differential displacement provided in advance.
(Appendix 29)
29. The state determination method according to one of appendices 25 to 28, wherein a defect of the structure is specified based on a time change of the two-dimensional spatial distribution.
(Appendix 30)
30. The state determination method according to appendix 28 or 29, wherein a defect of the structure is specified based on a time change of the two-dimensional differential space distribution.
(Appendix 31)
31. The state determination method according to any one of appendices 25 to 30, wherein a defect of the structure is specified based on a comparison between a displacement amount of the surface of the structure and a threshold value provided in advance.
(Appendix 32)
31. The state determination method according to one of appendices 28 to 30, wherein a defect of the structure is specified based on a comparison between a differential displacement amount of the displacement of the structure surface and a threshold value provided in advance.
(Appendix 33)
The state determination method according to appendixes 25 to 32, wherein an abnormality map indicating the location and type of the defect is created based on the determination result.
(Appendix 34)
34. The state determination method according to one of appendices 25 to 33, wherein the type of the defect includes cracks, peeling, and internal cavities.
(Appendix 35)
35. The state determination method according to appendix 34, wherein the spatial distribution of the displacement provided in advance and the differential spatial distribution of the differential displacement provided in advance are based on information on the crack, the separation, and the internal cavity.
(Appendix 36)
36. The one-sided item according to any one of appendices 25 to 35, wherein the two-dimensional spatial distribution includes a distribution of displacement in the X direction on the XY plane of the displacement and a distribution of displacement in the Y direction on the XY plane of the displacement. State determination method.

1、100 状態判定装置
2 変位算出部
3 補正量算出部
4 変位補正部
5 微分変位算出部
6 異常判定部
7 2次元空間分布情報解析部
8 時間変化情報解析部
9 異常マップ作成部
10 状態判定システム
11 撮像部
12 距離測定部
13 傾斜測定部
14 欠陥
15 構造物
121 信号発生器
122 送信機
123 受信機
124 時間比較器
125 距離算出器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,100 State determination apparatus 2 Displacement calculation part 3 Correction amount calculation part 4 Displacement correction part 5 Differential displacement calculation part 6 Abnormality determination part 7 Two-dimensional spatial distribution information analysis part 8 Time change information analysis part 9 Abnormality map preparation part 10 State determination System 11 Imaging unit 12 Distance measuring unit 13 Inclination measuring unit 14 Defect 15 Structure 121 Signal generator 122 Transmitter 123 Receiver 124 Time comparator 125 Distance calculator

Claims (10)

構造物表面の荷重印加前後の時系列画像から、前記時系列画像の変位の2次元空間分布を算出する変位算出部と、
前記時系列画像の撮像方向から測定した、前記荷重印加による前記構造物表面の法線方向の移動量、に基づく補正量を算出する補正量算出部と、
前記時系列画像の変位の2次元空間分布から前記補正量を差し引いて、前記構造物表面の変位の2次元空間分布を抽出する変位補正部と、
前記構造物表面の変位の2次元空間分布と、予め備えられた変位の空間分布との比較に基づいて、前記構造物の欠陥を特定する異常判定部と、を有する、状態判定装置。
A displacement calculating unit that calculates a two-dimensional spatial distribution of displacement of the time-series image from a time-series image before and after applying a load on the surface of the structure;
A correction amount calculation unit that calculates a correction amount based on the amount of movement in the normal direction of the surface of the structure due to the load application, measured from the imaging direction of the time-series image;
A displacement correction unit that subtracts the correction amount from the two-dimensional spatial distribution of the displacement of the time-series image to extract the two-dimensional spatial distribution of the displacement of the structure surface;
A state determination apparatus comprising: an abnormality determination unit that identifies a defect of the structure based on a comparison between a two-dimensional spatial distribution of displacement of the structure surface and a spatial distribution of displacement provided in advance.
前記補正量算出部は、前記構造物の傾斜角度を補正した前記移動量に基づいて前記補正量を算出する、請求項1記載の状態判定システム。 The state determination system according to claim 1, wherein the correction amount calculation unit calculates the correction amount based on the movement amount obtained by correcting an inclination angle of the structure. 前記構造物表面の法線方向の移動量、もしくは、前記構造物の傾斜角度は、前記時系列画像の撮像と同じタイミングで測定される、請求項2記載の状態判定装置。 The state determination apparatus according to claim 2, wherein the amount of movement of the surface of the structure in the normal direction or the inclination angle of the structure is measured at the same timing as the imaging of the time series image. 前記構造物表面の変位の2次元空間分布から2次元微分空間分布を算出する微分変位算出部を有し、
前記異常判定部は、前記2次元微分空間分布と、予め備えられた微分変位の微分空間分布との比較に基づいて、前記構造物の欠陥を特定する、請求項1から3の内の1項記載の状態判定装置。
A differential displacement calculator that calculates a two-dimensional differential spatial distribution from the two-dimensional spatial distribution of the displacement of the structure surface;
The abnormality determination unit identifies a defect of the structure based on a comparison between the two-dimensional differential space distribution and a differential space distribution of differential displacement provided in advance. The state determination device described.
前記異常判定部は、前記構造物表面の変位の2次元空間分布の時間変化に基づいて、前記構造物の欠陥を特定する、請求項1から4の内の1項記載の状態判定装置。 5. The state determination device according to claim 1, wherein the abnormality determination unit specifies a defect of the structure based on a temporal change of a two-dimensional spatial distribution of a displacement of the structure surface. 前記異常判定部は、前記2次元微分空間分布の時間変化に基づいて、前記構造物の欠陥を特定する、請求項4または5記載の状態判定装置。 The state determination device according to claim 4, wherein the abnormality determination unit specifies a defect of the structure based on a temporal change of the two-dimensional differential space distribution. 構造物表面の荷重印加前後の時系列画像から前記時系列画像の変位の2次元空間分布を算出する変位算出部と、前記荷重印加による前記構造物表面の法線方向の移動量に基づく補正量を算出する補正量算出部と、前記時系列画像の変位の2次元空間分布から前記補正量を差し引いて、前記構造物表面の変位の2次元空間分布を抽出する変位補正部と、前記構造物表面の変位の2次元空間分布と予め備えられた変位の空間分布との比較に基づいて前記構造物の欠陥を特定する異常判定部と、を有する状態判定装置と、
前記時系列画像を撮像し前記状態判定装置に提供する撮像部と、
前記時系列画像の撮像方向から前記移動量を測定し前記状態判定装置に提供する距離測定部と、を有する、状態判定システム。
A displacement calculation unit that calculates a two-dimensional spatial distribution of the displacement of the time-series image from time-series images before and after applying a load on the surface of the structure, and a correction amount based on a movement amount of the structure surface in the normal direction due to the load application A correction amount calculation unit for calculating the displacement, a displacement correction unit for subtracting the correction amount from a two-dimensional spatial distribution of the displacement of the time-series image to extract a two-dimensional spatial distribution of the displacement of the structure surface, and the structure A state determination device including an abnormality determination unit that identifies a defect of the structure based on a comparison between a two-dimensional spatial distribution of surface displacement and a spatial distribution of displacement provided in advance;
An imaging unit that captures the time-series images and provides the state determination device;
A distance measurement unit that measures the amount of movement from the imaging direction of the time-series image and provides the distance determination unit with the distance determination unit.
前記構造物の傾斜角度を測定し前記状態判定装置に提供する傾斜測定部を有し、
前記補正量算出部は、前記傾斜角度を補正した前記移動量に基づいて前記補正量を算出する、請求項7記載の状態判定システム。
An inclination measuring unit that measures an inclination angle of the structure and provides the state determination device;
The state determination system according to claim 7, wherein the correction amount calculation unit calculates the correction amount based on the movement amount obtained by correcting the tilt angle.
前記距離測定部、もしくは、前記傾斜測定部は、前記構造物表面の法線方向の移動量、もしくは、前記構造物の傾斜角度を、前記時系列画像の撮像と同じタイミングで測定する、請求項8記載の状態判定システム。 The distance measuring unit or the tilt measuring unit measures a movement amount in a normal direction of the surface of the structure or a tilt angle of the structure at the same timing as capturing the time-series image. 8. The state determination system according to 8. 構造物表面の荷重印加前後の時系列画像から、前記時系列画像の変位の2次元空間分布を算出し、
前記時系列画像の撮像方向から測定した、前記荷重印加による前記構造物表面の法線方向の移動量、に基づく補正量を算出し、
前記時系列画像の変位の2次元空間分布から前記補正量を差し引いて、前記構造物表面の変位の2次元空間分布を抽出し、
前記構造物表面の変位の2次元空間分布と、予め備えられた変位の空間分布との比較に基づいて、前記構造物の欠陥を特定する、状態判定方法。
From the time-series images before and after applying the load on the structure surface, calculate the two-dimensional spatial distribution of the displacement of the time-series image,
The amount of correction based on the amount of movement in the normal direction of the surface of the structure due to the load application, measured from the imaging direction of the time-series images,
Subtracting the correction amount from the two-dimensional spatial distribution of the displacement of the time series image to extract the two-dimensional spatial distribution of the displacement of the structure surface;
A state determination method for identifying a defect in the structure based on a comparison between a two-dimensional spatial distribution of displacement of the structure surface and a spatial distribution of displacement provided in advance.
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