JP2017076072A - 反射体、検査システム及び締結部材 - Google Patents

Abstract

【課題】構造物と接続部材との相対位置のずれを良好に検出可能とする反射体を提供する。
【解決手段】構造物３と構造物３に接続される接続部材４との相対位置のずれの検出に用いられる反射体２であって、電磁波と音波との少なくとも一方を含む波が反射する第１反射面と、第１反射面で反射した波が反射する第２反射面と、第１反射面と第２反射面とのうち少なくとも一方の角度を構造物３と接続部材４との相対位置に応じて変化させる角度変化部２５とを備え、第１反射面と第２反射面との角度は、構造物３と接続部材４とが所定の相対位置にある状態で、第２反射面で反射した波が第１反射面に対する波の入射方向に向かうように設定されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、反射体、検査システム及び締結部材に関する。

橋梁、トンネル、鉄道、鉄塔などの各種構造物において、ボルトおよびナットなどの接続部材は、構造物の部材の固定などに利用される。構造物と接続部材との相対位置のずれ（例、ゆるみ）が発生すると構造物に不都合が生じる可能性があり、ゆるみを検出する技術が提案されている（下記の特許文献１参照）。

実開昭６０−１８２５１５

上述の技術においては、例えば、構造物と接続部材との相対位置のずれを良好に検出可能であることが望まれる。

本発明の第１の態様に従えば、構造物と構造物に接続される接続部材との相対位置のずれの検出に用いられる反射体であって、電磁波と音波との少なくとも一方を含む波が反射する第１反射面と、第１反射面で反射した波が反射する第２反射面と、第１反射面と第２反射面とのうち少なくとも一方の角度を、構造物と接続部材との相対位置に応じて変化させる角度変化部と、を備え、第１反射面と第２反射面との角度は、構造物と接続部材とが所定の相対位置にある状態で、第２反射面で反射した波が第１反射面に対する波の入射方向に向かうように設定されている、反射体が提供される。

本発明の第２の態様に従えば、第１の態様の反射体に波を放射する放射部と、反射体からの波を検出する検出部と、を備える検査システムが提供される。

本発明の第３の態様に従えば、第１の態様の反射体を備える締結部材が提供される。

第１実施形態に係る検出装置、反射体の一例を示す図である。 第１実施形態に係る反射体（固定状態）の一例を示す図である。 第１実施形態に係る反射体の一例を示す図である。 第１実施形態に係る反射体（緩み状態）の一例を示す図である。 第２実施形態に係る反射体の一例を示す図である。 図５のＢ１−Ｂ２線に沿った反射体の断面図である。 第３実施形態に係る反射体の一例を示す図である。 変形例に係る反射体２を示す図である。 第４実施形態に係る検査システムの一例を示す図である。 第４実施形態に係る検査システムの処理の説明に用いる図である。 実施形態に係る検査システムの動作の一例を示すフローチャートである。

［第１実施形態］
第１実施形態について説明する。
図１（Ａ）は、実施形態に係る検出装置１の一例を示す図、図１（Ｂ）は、本実施形態に係る反射体２の一例を示す図である。検出装置１は、例えば、橋梁、トンネル、鉄道、鉄塔などの各種の構造物３と接続部材（締結部材）４との相対位置のずれの検出に利用される。接続部材４は、例えば、ボルト５およびナット６を含み、構造物３の部材の固定などに利用される。ボルト５とナット６のうち、一方は構造物３に固定される固定部材であり、他方は固定部材に対して可動な可動部材である。例えば、ボルト５は構造物３に固定され、ナット６はボルト５に対して可動である。

なお、接続部材４は、構造物３の部材の固定、接続、結合、連結等に用いられる各種の接続部材（締結部材）のいずれでもよい。例えば、接続部材４は、ナット６が構造物３に固定され、ボルト５がナット６に対して可動でもよい。また、接続部材４は、構造物３に設けられる取付部（例、ネジ穴）にねじ込まれるネジでもよいし、構造物３に設けられる穴（取付部）に圧入されるピンでもよく、カシメられて構造物３の部材を固定するリベットなどでもよい。また、接続部材４は、張力を掛けた状態で構造物３の部材に接続されるワイヤなどでもよい。

検出装置１は、放射部７と、検出部８を備える。放射部７は、電磁波と音波（例、超音波）との少なくとも一方を含む波Ｗａを反射体２に照射する。電磁波は、例えば、可視光、赤外光、紫外光、マイクロ波、及びミリ波の少なくとも１つを含む。ここでは、波Ｗａは、赤外光と可視光の少なくとも一方を含む光（電磁波）であるものとして説明する。波Ｗａがミリ波を含む場合、波Ｗａが音波を含む場合については、後に［変形例］で説明する。放射部７は、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザダイオード（ＬＤ）などの固体光源、あるいはランプ光源を含む。

反射体２（図１（Ｂ）参照）は、反射面１０と、反射面１１と、反射面１２とを有する。反射面１０、反射面１１、及び反射面１２は、それぞれ、放射部７からの波Ｗａの少なくとも一部又は波長の異なる複数の波が反射する光学特性又は音響特性（例、反射特性）を有する。例えば、反射面１０は、電磁波と音波の少なくとも一方を含む波Ｗａが反射する反射特性を有する。反射面１１は、反射面１０で反射した波Ｗａが入射する位置に配置される。反射面１１は、反射面１０で反射した波Ｗａの少なくとも一部が反射する反射特性を有する。反射面１２は、反射面１１で反射した波Ｗａが入射する位置に配置される。反射面１２は、反射面１１で反射した波の少なくとも一部が反射する反射特性を有する。反射面１２は、例えば、反射面１０で反射し、かつ反射面１１で反射した波Ｗａが反射する。

反射面１０と反射面１２との角度は、ナット６（可動部材）と構造物３とが所定の相対位置である状態で、反射面１２で反射した波Ｗａが反射面１０に対する波Ｗａの入射方向に向かうように、設定される。上記の所定の相対位置は、例えば、接続部材４（例、ナット６）が構造物３に対して固定された状態（以下、固定状態という）における接続部材４（例、ナット６）と構造物３との相対位置である。反射面１０、反射面１１、及び反射面１２は、固定状態においてコーナーリフレクタ（コーナーキューブ）となる。反射面１０、反射面１１、及び反射面１２は、固定状態において放射部７からの波Ｗａがその入射方向に折り返すように、位置決めされる。例えば、反射面１０、反射面１１、及び反射面１２は、固定状態において、互いに垂直となるように位置決めされる。例えば、反射体２の反射面は、互いに非平行な複数の反射面（例、反射面（第１の反射面）１０、反射面（第２の反射面）１１、及び反射面（第３の反射面）１２）を含み、それら複数の反射面によってコーナーリフレクタを構成している。また、例えば、反射体２は、複数の反射面によって構成されたコーナーリフレクタを備える。

例えば、反射体２は、ナット６（可動部材）と構造物３との相対位置が所定の相対位置からずれた状態で、放射部７からの波Ｗａの少なくとも一部がその入射方向から外れるように、波Ｗａが反射する。ナット６と構造物３とが所定の相対位置からずれた状態は、例えば、ナット６が緩んだ状態（以下、緩み状態という）である。反射面１０、反射面１１、及び反射面１２は、固定状態からナット６が緩むにつれて、コーナーリフレクタの関係を満たさなくなる。

検出部８は、反射体２からの波Ｗａを検出する。例えば、波Ｗａが光（可視光、赤外光）である場合、検出部８は、この光に感度を有する撮像素子を含む。検出部８は、例えば、放射部７とユニット化される。放射部７および検出部８を含むユニットは、例えば、検査者が携帯可能なものでもよいし、検査者が携帯不能なもの（例、固定カメラ）でもよく、構造物３に取り付けられるものでもよい。

緩み状態において、反射体２からの波Ｗａの少なくとも一部は、反射体２と検出部８とを結ぶ経路から外れた方向に進行する。検出部８により検出される波Ｗａの強度（例、エネルギーの量、光強度、光量）は、緩み状態と固定状態とで変化する。例えば、検出部８により検出される波Ｗａの強度は、固定状態から緩み状態に変化するにつれて、減少する。検出装置１は、例えば、検出部８により検出される波Ｗａの強さに基づいて、緩み状態と固定状態とを識別可能である。

なお、検出装置１は、表示部を備えてもよい。例えば、検出装置１は、検出部８の検出結果と、この検出結果を処理（例、解析）して得られる情報（例、緩み情報）と、検査の条件（例、検査対象の位置）を示す検査情報との少なくとも一部を表示部に表示させてもよい。この表示部は、液晶ディスプレイでもよいし、タッチパネル型の液晶ディスプレイでもよく、ヘッドマウントディスプレイなどでもよい。例えば、検出装置１は、各種の情報を、検査者の視点から見える背景と重ねて表示させてもよい。

なお、接続部材４と構造物３との所定の相対位置は、上述の説明において固定状態に対応するが、緩み状態に対応してもよい。この場合、固定状態から緩み状態に変化するにつれて、検出部８により検出される波Ｗａの強度が増すので、固定状態と緩み状態とを区別することができる。また、検出装置１は、固定状態と緩み状態との少なくとも一方を判定しなくてもよい。例えば、検出装置１は、検出部８の検出結果を検出装置１の外部の装置（以下、外部装置という）に供給し、この外部装置に設けられる処理部（後に図９に示す）は、検出部８の検出結果に基づいて、固定状態と緩み状態との少なくとも一方を判定してもよい。また、検出装置１と放射部７とは一体的に構成されていなくても良い。例えば、検査者は、放射部７（例、携帯可能なライト、音源）を反射体２に向けて波Ｗａを放射し、反射体２からの波Ｗａを感知した結果を用いて、緩み状態と固定状態とを判定してもよい。

次に、本実施形態に係る反射体２について説明する。図２（Ａ）は、接続部材４（ボルト５の軸部１７）と平行な方向（以下、軸方向という）から見た平面図である。図２（Ａ）は、固定状態における図２（Ａ）のＡ１−Ａ２線に沿った断面図である。反射体２は、構造物３と、構造物３に接続される接続部材４との相対位置のずれの検出に用いられる。接続部材４は、例えば、構造物３の部材１５と部材１６とを固定する。

図２（Ａ）に示すように、反射面１０〜反射面１２は、例えば、ボルト５の軸部１７の周囲に配置される。反射面１０〜反射面１２の各反射面（反射部）は、例えば、軸部１７の周方向において互いに１２０°ずれた位置関係で配置される。反射面１０〜反射面１２は、空隙を挟んで互いに離間している。反射面１０〜反射面１２は、互いに独立して動くことができる。ここでは、反射体２の外形が三角形状であり、その重心位置を通る位置にボルト５が配置される。反射面１０は、例えば、反射体２の外形に相当する三角形の重心と頂点とを結ぶ線により、この三角形を３分割した領域の１つに配置される。反射面１０は、例えば、等脚台形の角を丸めた形状である。この等脚台形の底辺は、反射体２の外周（三角形）の一辺である。反射面１２および反射面１１は、反射面１０と同様の形状（台形状）であり、反射面１０〜反射面１２に囲まれる領域は、概ね三角形状の開口になっている。ナット６は、例えば、この開口を通して反射体２の内側に配置され、ボルト５とねじ合わされる。

図２（Ｂ）に示すように、ボルト５は、例えば、構造物３の穴（取付部）１８に挿通される。穴１８は、例えば、部材１５と部材１６とを貫通する貫通孔である。ボルト５の頭部１９およびナット６は、部材１５と部材１６を挟みこむように配置される。頭部１９とナット６は、座金２１（例、平座金）および弾性体２２（例、スプリングワッシャ）を介して、部材１５および部材１６を締め付けて固定する。接続部材４（例、ボルト５、ナット６）、座金２１、弾性体２２などの部材は、例えば、市販品でもよいし特注品でもよい。接続部材４は、高力ボルト（例、トルシア形高力ボルト）などでもよい。図２（Ａ）に示した反射面１０、反射面１２、及び反射面１１の配置および寸法は、例えば接続部材４の形状および寸法に応じて設定可能である。例えば、トルシア形高力ボルトを用いる場合、反射面１０、反射面１２、及び反射面１１に囲まれる開口は、高圧ボルトの締め付けに使われる専用工具が通るように寸法が設定されてもよい。

反射体２は、角度変化部２５を備える。角度変化部２５は、反射面１０と反射面１１と反射面１２との角度を、構造物３と接続部材４との相対位置に応じて変化させる。例えば、角度変化部２５は、緩み状態（後に図４（Ａ）に示す）における反射面１０と反射面１２との角度を、固定状態（図２（Ｂ）参照）における反射面１０と反射面１２との角度と異なる値に変化させる。

角度変化部２５は、例えば、接続部２６と、接続部２７と、弾性体２２と、壁部２８（内壁２９および外壁３０）とを備える。接続部２６および接続部２７は、それぞれ、構造物３（例、部材１６）と接続部材４（例、ナット６）との間に配置される。接続部２６は、構造物３に対して位置決めされ、反射面１０に接続される。例えば、ボルト５は構造物３に対して位置決めされ、接続部２６は、ボルト５に対して位置決めされる。接続部２７は、接続部材４に対して位置決めされ、反射面１０に接続される。

弾性体２２は、接続部２６と接続部２７とに互いに離れる方向の力（例、弾性反発力）を付与する。弾性体２２は、例えばスプリングワッシャであり、接続部２６と接続部２７とに挟まれている。接続部２６は、弾性体２２と構造物３とに挟まれている。接続部２６の上面は弾性体２２の下面と接し、接続部２６の下面は座金２１の上面と接する。座金２１の下面は、構造物３（部材１６）の上面に接する。接続部２６は、弾性体２２の弾性反発力によって、座金２１を介して構造物３に押し付けられ、構造物３に対して位置決めされる。接続部２６は、構造物３と相対移動しないように固定される。

接続部２７は、弾性体２２とナット６とに挟まれている。接続部２７の上面はナット６の下面に接し、接続部２７の下面は弾性体２２の上面に接する。接続部２７は、弾性体２２の弾性反発力によって、ナット６に押し付けられ、ナット６に対して位置決めされる。接続部２６と接続部２７との軸方向の間隔Ｄ１は、例えば、固定状態において、軸方向の弾性体２２の寸法（例、厚み）で決定される。接続部２７は、軸方向においてナット６の動きに追従する。なお、弾性体２２は、スプリングワッシャ以外の部材でもよいし、反射体２の一部の弾性反発力を利用するものでもよい。

壁部２８は、ボルト５の軸部１７の周囲に配置される。壁部２８は、例えば、反射体２においてナット６が収容される空間に面する内壁２９と、軸部１７に対して内壁２９の外側に配置される外壁３０とを含む。接続部２６は、外壁３０を介して反射面１０と接続される。例えば、外壁３０は、接続部２６から軸方向に延びて、軸方向の交差方向に延びる側部３１と連続する。側部３１は、折り返されて側部３２と連続する。側部３２は、側部３１の上方に、側部と重なるように配置される。側部３２の上面は、反射面１０を含む。

接続部２７は、内壁２９を介して、反射面１０と接続される。例えば、内壁２９は、接続部２７から軸方向に延びて、側部３２（反射面１０）と連続する。内壁２９は、接続部２６の移動に伴って、軸方向に移動する。内壁２９は、外壁３０と独立して移動可能である。内壁２９は、例えば、その少なくとも一部が外壁３０との間に空隙（ギャップ、隙間、空隙）を介して外壁３０から離れている。外壁３０は、例えば、変形しやすいように曲げられている。外壁３０と内壁２９とのギャップは、例えば１ｍｍ程度である。なお、内壁２９は、その少なくとも一部が外壁３０に接してもよく、外壁３０に対して滑り移動してもよい。

反射面１０は、例えば、ボルト５の軸部１７に対して、壁部２８から外側に延びている。反射面１２、及び反射面１１（図２参照）は、それぞれ、反射面１０と同様に、構造物３およびナット６と接続される。反射面１２、及び反射面１１のそれぞれと、構造物３およびナット６との接続構造（例、接続部２６、接続部２７、壁部２８、弾性体２２）については、適宜、反射面１０に関する説明と同じ符号を付してその説明を省略あるいは簡略化する。反射面１２、及び反射面１１は、それぞれ、ボルト５の軸部１７に対して、壁部２８から外側に延びている。

図３（Ａ）は、ナット６が締め付けられていない状態の反射体２を示す図である。ナット６の締め付けがない状態において、弾性体２２は自由状態にある。接続部２７は、例えば、反射体本体２Ａ（反射体２から弾性体２２を除いた部分）自身の弾性力により、弾性体２２から浮き上がっている。側部３１および側部３２は、固定状態（図２（Ｂ）参照）と比較して、互いに開く方向、例えば軸方向に対する垂直方向に近づいている。側部３２は、外側から内側に向かうにつれて、側部３１から浮き上がっている。この状態で、反射体２を構造物３に取り付け、ナット６を締めていくと弾性体２２が圧縮されて変形し、側部３１と側部３２とが当接する。そして、さらにナット６が締め付けられると、外壁３０がわずかに変形しつつ接続部２７が弾性体２２を変形させて図２（Ｂ）に示す固定状態となる。

図３（Ｂ）は、反射体本体２Ａを平面に展開した図である。上記の反射体本体２Ａは、例えば、１枚の板材を形状加工し、折り曲げることで製造される。図３（Ｂ）において、点線は折り曲げ線を示す。形状加工は、例えば、型抜き、パンチプレス、レーザ加工のうち少なくとも１つを含んでもよい。板材は、例えば、厚みが１ｍｍ程度のステンレス製である。この板材は、任意に選択されるが、例えば、耐候性、耐腐食性、耐錆性などに優れる材質の板材、あるいはこれらの特性が表面処理によりに付与された板材などから選択される。

反射体本体２Ａは、接続部２６に相当する部分に、ボルト５の軸部１７が通る貫通孔３５を有する。反射面１０、反射面１２、及び反射面１１のそれぞれの接続構造において、接続部２６は共通である。反射面１０、反射面１２、及び反射面１１のそれぞれに相当する部分は、接続部２６から放射状に延びている。接続部２６を基端として反射面１０よりも先端側の部分は、反射面１０に対応する接続部２７を含む。接続部２７には、ボルト５の軸部１７が通る貫通孔３６が設けられる。接続部２７は、反射面１０〜反射面１２の反射面ごとに、独立している。図３（Ａ）に示したように、反射体本体２Ａが折り曲げ加工された状態で、３つの接続部２７は重ねられ、それぞれの貫通孔３６が互いに連通する。なお、反射体本体２Ａは、図３（Ｂ）において、１つの部品（部材）であるが、複数の部品（部材）を含んでもよい。

図４（Ａ）は、緩み状態における図２（Ａ）のＡ１−Ａ２線に沿った断面図である。緩み状態において、ナット６は、固定状態（図２（Ｂ）参照）と比較して、軸方向に変位している。ナット６は、例えば、固定状態と比較して、構造物３から離れている。接続部２６は構造物３に固定され、接続部２７はナット６と追従することから、緩み状態における接続部２６と接続部２７との間隔Ｄ２は、固定状態における接続部２６と接続部２７との間隔Ｄ１よりも広くなる。例えば、規格がＭ２０のナットの場合、ネジ溝のピッチが２．５ｍｍであり、固定状態から１／１０回転（３６°）緩んだ状態で、間隔Ｄ２は、間隔Ｄ１よりも０．２５ｍｍ大きくなる。

図４（Ｂ）は、壁部２８（内壁２９、外壁３０）と側部（側部３１、側部３２）とが連続する部分４０を拡大した図である。図４（Ｂ）において、符号Ｔは、内壁２９と外壁３０との中心間距離である。符号Ｅは、内壁２９と側部３２との曲がり部分の中心位置であり、側部３１と側部３２とが回転運動を行う際の作用点となる。また、符号Ｆは、外壁３０と側部３１との曲がり部分の中心位置であり、側部３１と側部３２とが回転運動を行う際の支点となる。符号Ｈは、軸方向における作用点Ｅと支点Ｆとの距離である。

図４（Ｃ）は、反射面１０における反射特性を示す図である。図４（Ｃ）において、符号Ｗ１は入射前の波Ｗａ（例、入射光）であり、符号Ｗ２は反射後の波Ｗａ（例、反射光）である。符号ＰＷは、任意の角度における反射光の光量を示すダイアグラムであり、例えば、方向Ｄａに対応する反射光の光量は、ベクトルＶａの大きさで表される。反射面１０の法線ＶＬに対して、角度θ１で入射した入射光、角度θ２で反射する反射光との関係において、角度θ１と角度θ２が等しい場合に反射光の光量Ｐ１が最大になる。光量Ｐ１は、例えば、鏡面反射（正反射）の成分に相当する。ここで、角度θ２から時計回りを正として角度Δθだけずれた方向の反射光の光量Ｐ２、角度θ２から時計回りを正として角度−Δθだけずれた方向の反射光の光量Ｐ３は、光量Ｐ１と区別可能なレベルで光量Ｐ１よりも小さい。例えば、△θが３０°を超える場合に、光量Ｐ２および光量Ｐ３は、光量Ｐ１の１／４〜１／１０以下となる。

ここで、図４（Ｂ）に示した内壁２９の厚み、及び外壁３０の厚みが、それぞれ、約１ｍｍであるとする。内壁２９と外壁３０とがほぼ接するこの場合、中心間距離Ｔは約１ｍｍである。また、規格がＭ２０のナットが１／１０回転緩んだ場合、側部３１と側部３２は当接していることから、図４（Ｂ）において作用点Ｅは支点Ｆを中心に右方向に回転動作を行うように移動する。そして、支点Ｆと作用点Ｅの距離Ｈは、間隔Ｄ１と間隔Ｄ２との差（例、約０．２５ｍｍ）の分が変化する。結果として、側部３１と側部３２ならびに反射面１０は、θ＝ｔａｎ^−１（０．２５／１）で表す角度θ、すなわち１４°ほど軸より広がる方向に変化する。反射面１０で反射前後の波Ｗａの進行方向は、反射面１０の角度変化の約２倍変化するので、上記の条件では、反射波の進行方向が、正反射の方向から約２８°ずれる。また、反射面１２は、反射面１０と同様に角度が約１４°変化するので、反射面１０および反射面１２で反射した反射波は、その進行方向が正反射の方向から約５６°ずれる。

このように反射体２の角度変化部２５は、構造物３に固定される外壁３０と、その極めて近傍にナット６とともに可動する内壁２９を設け、このことで側部３１と側部３２の回転動作を行う場合の支点（点Ｆ）と作用点（点Ｅ）との距離を１ｍｍ程度に小さくすることで、作用点となる点Ｆがナットの緩みのように僅か０．２５ｍｍほど変化しても、側部３１と側部３２が１４°と大きく回転するように、変位を拡大する変位拡大機能を実現している。また、波Ｗａが反射面１０および反射面１２で反射する場合、反射する波Ｗａの方向が入射方向と大きく異なり、入射方向から見た波Ｗａの反射量が著しく減少することで緩みを精度よく検出することができる。また、反射体２がコーナーリフレクタを構成する場合、反射体２が波Ｗａを入射方向に折り返すので、例えば、反射体２に対する検出部８の位置関係の制約が減り、緩みを検出する手間を減らすことができる。なお、本実施形態では、角度変化部２５は全ての反射面に対応して設けられているが、角度変化部２５は１つの反射面１０にだけ設けても良い。また、例えば、他の反射面１１、１２は、反射体２には設けず、構造物３に固設された固定物で構成しても良い。

［第２実施形態］
第２実施形態について説明する。本実施形態において、上述の実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を省略あるいは簡略化する。図５（Ａ）は、本実施形態に係る反射体２の一例を示す図であり、図５（Ｂ）は、反射体２を軸方向から見た平面図である。

図５（Ｂ）に示すように、反射面１０〜反射面１２は、それぞれ、壁部２８から内側に延びている。反射面１０〜反射面１２は、例えば、ボルト５およびナット６を覆うように設けられる。反射面１０〜反射面１２は、ナット６と構造物３とが所定の相対位置（例、固定状態）にある場合に、波Ｗａ（図５（Ａ）参照）を折り返す。反射面１０〜反射面１２は、例えば固定状態において、互いにほぼ垂直な関係となるように位置決めされる。

本実施形態において、反射体２は、その内側にナット６が収容された状態で、ナット６を締め付ける工具（例、ソケットレンチ）により回すことが可能である。反射体２は、反射体２を介してナット６を締め付けることが可能なように、構成される。壁部２８の内壁２９は、その少なくとも一部がナット６と外接可能である。例えば、ナット６の外形は、六角形の角を丸めた形状であり、内壁２９の形状は、六角形状である。内壁２９の内径は、ナット６の外径に応じて定められる。壁部２８の外周の形状は、例えば、ナット６の外周の相似形状の少なくとも一部を含む。例えば、外壁３０の外形は、６角形状である。なお、反射体２は、ナット６を備えていてもよい。例えば、反射体本体２Ａの内側に予めナット６および弾性体２２を収容しておき、反射体２をボルト５に位置合わせしてソケットレンチなどで締めることにより、ナット６とボルト５とをねじ合わせることができる。

図６は、図５（Ａ）のＢ１−Ｂ２線に沿った断面図である。図６（Ａ）は固定状態に対応し、図６（Ｂ）は緩み状態に対応する。本実施形態において、外壁３０は、接続部２６から軸方向に延びて、側部３１と連続する。側部３１は、外壁３０から内側に延びており、外壁３０から内側に向かうにつれてボルト５に近づくように、下方へ傾いている。側部３１は、折れ曲がり側部３２と連続している。側部３２は、側部３１の下方に、側部３１と重なるように配置される。本実施形態において、側部３１の上面は、反射面１０を含む。側部３２は、外側に向かって延びて、内壁２９と連続する。内壁２９は、軸方向に延びて接続部２７と連続する。

本実施形態において、反射体２は、例えば、係合部４５を備える。係合部４５は、例えば、ナット６の穴（穴部）４６に係合されて、反射面１０の向きを規定する。係合部４５は、例えば、ボルト５とねじ合わされる前のナット６の穴４６に係合される。係合部４５は、例えば、側部３２の途中に設けられる。係合部４５は、例えば、内側に向かって変形した（縮められた）状態で穴４６に挿入され、反射体本体２Ａの弾性反発力（外側に向かう力）により、穴４６の内壁に押し付けられる。例えば、係合部４５は、反射体２をソケットレンチなどの工具に装着する際に、反射体２がソケットレンチの穴よりも外側に広がらないように、反射面１０の位置を規制する。係合部４５は、ナット６とボルト５とがねじ合わされるにつれて、ナット６が下方に移動し、あるいはボルト５によってナット６の穴４６から押し出され、穴４６との係合が解除される。このような反射体２は、反射面１０〜反射面１２が壁部２８の内側に延びているので、例えば、小型にすることができる。また、反射体２の取付とナット６の締め付けとを並行して行うことができるので、取り付けの手間を減らすことができる。また、係合部４５を設ける場合、例えば、ソケットレンチなどに装着する際の反射体２の広がりが抑制され、作業性の低下が抑制される。

［第３実施形態］
第３実施形態について説明する。本実施形態において、上述の実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を省略あるいは簡略化する。図７は、本実施形態に係る反射体２Ａの一例を示す図である。図７（Ａ）は、構造物３に取り付けられた状態の反射体２Ａを示す図であり、図７（Ｂ）は反射体２Ａの斜視図であり、図７（Ｂ）は反射体の平面図である。

図７（Ａ）に示すように、本実施形態に係る反射体２Ａは、互いに非平行（例、垂直）な２つの面を有する部材４６（構造物３）に設けられる、部材４６は、例えば、Ｈ形鋼、Ｉ形鋼、Ｔ形鋼、山形鋼、溝形鋼、Ｚ形鋼などである。部材４６は、例えば、互いに垂直な面４６ａおよび面４６ｂを有する。反射体２Ａは、例えば、面４６ａに設けられる接続部材４（ボルト５およびナット６）、及び面４６ｂに設けられる接続部材４（ボルト５およびナット６）のそれぞれに設けられる。

図７（Ｂ）および図７（Ｃ）に示すように、反射体２Ａは、反射面１０Ａ、反射面１１Ａ、及び反射面１２Ａを有する。反射面１１Ａは、軸方向ＡＸと略平行である。反射面１１Ａは、例えば、部材４６の表面と平行に配置される。反射面１０Ａおよび反射面１２Ａは、固定状態において、互いに垂直に配置され、それぞれ反射面１１Ａに垂直に配置される。反射面１０Ａおよび反射面１２Ａは、コーナーリフレクタを構成する。角度変化部２５Ａの構成は、例えば、第１実施形態と同様でよい。

ところで、図２ないし図５に示した実施形態に係る反射体２は、例えば、反射面１０から反射面１２のそれぞれが、ボルト５及びナット６の軸方向と約４５°の角度で配置される。この場合、反射体２は、軸方向に対して約−４５°以上約４５°以下の角度をなす方向からの波Ｗａを折り返す。そして、互いに垂直な面に図２ないし図５に示した反射体２が設けられた場合、両方の反射体２に対して同時に波Ｗａを放射し、反射された波Ｗａを効率よく検出するには、極めて限定された位置から測定をしなければならなくなる。図７（Ｂ）に示す反射体２Ａは、ボルト５の軸方向に対して約０°以上約９０°以下の角度をなす方向からの波Ｗａを折り返すことから、互いにほぼ垂直な２つの面のそれぞれに設けられるナット６の緩みを一括して効率よく検出することができる。

［変形例］
次に、変形例について説明する。本変形例において、上述の実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を省略あるいは簡略化する。図８は、変形例に係る反射体２を示す図である。

図８（Ａ）は、第１変形例の検出装置１および反射体２を示す図である。反射体２は、前述したように、角度変化部２５を有し、そのナット６の緩みを大きく拡大して反射板１０の角度変化に変換することから、検出装置１の位置を固定できる場合には、波Ｗａを反射するには反射面１０のみでも十分に機能することが可能である。そして、本変形例では、波Ｗａとしてミリ波が用いられる。例えば、ミリ波において８０ＧＨｚの電磁波の波長は３．７ミリであり、強い直進性を有することから、雨や霧等の環境の影響を受けにくい。また、ミリ波は、可視光や赤外光に比べて、反射面の汚れの影響を受けにくい。本実施形態において、検出装置１は、波Ｗａを反射体２に放射し、反射体２で反射した波Ｗａを検出する。検出装置１は、例えば、フェーズドアレイの発信機（照射部）を備え、構造物３を二次元的にスキャンしながら、反射体２で反射した波Ｗａを検出する。検出装置１は、例えば、反射体２での反射回数が１回の波Ｗａを検出する。反射体２は、例えば、第１実施形態の反射面１０〜反射面１２のうち反射面１０のみが設けられたものであるが、第１実施形態〜第３実施形態で説明した反射体２のいずれでもよい。角度変化部２５は、第１実施形態と同様の構成であり、反射面１０の向きを、構造物３と接続部材４（ナット６）との相対位置に応じて変化させる。また例えば、他の反射面１１、１２は、反射体２には設けず、構造物３に固設された固定物で構成しても良い。

図８（Ｂ）は、第２変形例の検出装置１を示す図である。本変形例では、波Ｗａとして音波（例、超音波）が用いられる。本変形例において、構造物３は、例えば橋脚部などを含み、その一部が水中に配置される。４００ＫＨｚの超音波を用いる場合、水中での音波の速度が約１５００ｍであり、音波の１波長は３．７ｍｍとなる。反射体２は、例えば、第１実施形態〜第３実施形態、あるいは第１変形例で説明した反射体２のいずれでもよい。検出装置１は、例えばボートなどの船舶４７に搭載される。検出装置１は、例えば、フェーズドアレイの発信機を備え、構造物３をスキャンしながら、反射体２で反射した波Ｗａを検出する。検出装置１は、例えば、船舶４７の進行方向ＤＦに交差する１方向において、構造物３をフェーズドアレイの発信機により１次元的にスキャンする。また、船舶４７を進行方向ＤＦに移動させながら、検出装置１が構造物３をスキャンすることにより、構造物３を２次元的にスキャンすることができる。なお、検出装置１は、構造物を２次元的にスキャンするものでもよい。また、検出装置１は、反射体２の上面に水中のゴミの堆積を防ぎ、かつ超音波を透過するような例えば波長３．７ｍｍより薄い樹脂製のカバーなどを設けても良い。

［第４実施形態］
第４実施形態について説明する。本実施形態において、上述の実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を省略あるいは簡略化する。図９は、本実施形態に係る検査システムＳＹＳの一例を示すブロック図である。検査システムＳＹＳは、例えば、反射体２、識別部材（第２の反射体）５１、検出装置１、及び情報処理装置５２を備える。反射体２は、例えば、上述の実施形態あるいは変形例で説明した反射体２のいずれでもよい。検出装置１は、例えば、インターネット回線などの通信回線５３により、情報処理装置５２と通信可能に接続される。情報処理装置５２は、例えばサーバである。例えば、情報処理装置５２にはハードディスクなどの記憶装置（図示せず）が設けられ、この記憶装置には、例えば、データベース５４が格納される。データベース５４は、例えば、検査の条件、反射体２の位置情報などの各種情報を、反射体２の識別情報と関連付けて格納する。

図１０は、検査システムＳＹＳの処理の説明に用いる図である。図１０（Ａ）は、構造物３、反射体２、及び識別部材５１を示す概念図である。構造物３には複数の接続部材４が設けられ、反射体２は、接続部材４ごとに設けられる。識別部材５１は、反射体２の識別情報（ＩＤ）に応じたパターンで配置され、放射部７からの波Ｗａが反射する特性を有する。識別部材５１は、例えば、放射部７からの波Ｗａを折り返す例えば複数のコーナリフレクタであり、構造物３固有の反射体２の識別情報に応じたパターンで配置される。識別部材５１は、例えば、検出部８の検出範囲（例、視野）内に、複数の反射体２とともに収まるように、構造物３において反射体２の近傍又は周囲に配置される。

検出装置１（図９参照）は、例えば、放射部７、検出部８、処理部５５、位置取得部５６、及び通信部５７を備える。放射部７および検出部８は、例えば、上記の実施形態あるいは変形例と同様でよい。放射部７は、複数の反射体２および識別部材５１（図１０（Ａ）参照）に波Ｗａを放射する。検出部８は、放射部７から放射されて複数の反射体２で反射した波Ｗｂ、及び放射部７から放射されて識別部材５１で反射した波Ｗｃを検出する。

図１０（Ｂ）および図１０（Ｃ）は、複数の反射体２からの波Ｗａおよび識別部材５１からの波Ｗｂを検出した検出結果（例、撮像画像Ｉｍ１、撮像画像Ｉｍ２）を示す概念図である。図１０（Ｂ）および図１０（Ｃ）には、反射体２および識別部材５１を点線で示した。図１０（Ｂ）および図１０（Ｃ）において、符号Ｓａは、検出部８により検出された波Ｗｂ（例、光）の強度に対応するスポットであり、符号Ｓｂは、検出部８により検出された波Ｗｃ（例、光）の強度に対応するスポットである。

図１０（Ｂ）は、複数の反射体２のいずれにおいてもナット６が固定状態である。この場合、複数の反射体２のそれぞれからの波Ｗｂは、閾値以上の強度を有し、撮像画像Ｉｍ１上で複数の反射体２のそれぞれの位置には、波Ｗｂに応じたスポットＳａが写る（明るい部分ができる）。図１０（Ｃ）は、複数の反射体２のうち１つの反射体（符号Ａｘで表す）においてナット６が緩み状態である。緩み状態のナット６に取り付けられた反射体２ｘからの波Ｗｂの強度は、固定状態のナット６に取り付けられた反射体２からの波Ｗｂの強度よりも弱い。撮像画像Ｉｍ２上で反射体２ｘの位置には、スポットＳａが写らないか、若しくは他の反射体２の位置のスポットＳａよりも暗いスポットが写る。

検出装置１（図９参照）の処理部５５は、例えば、検出装置１の内部の回路を介して、検出部８と通信可能に接続される。処理部５５は、検出部８の検出結果を取得する。処理部５５は、検出部８の検出結果を処理する。例えば、処理部５５は、検出部８の検出結果（例、撮像画像Ｉｍ１、撮像画像Ｉｍ２）から、識別情報を検出する。例えば、撮像画像Ｉｍ１上で、識別部材５１のコーナーリフレクタが配置された部分は、反射した波Ｗｃにより明るく写り二次元コード（例、ＱＲコード；登録商標）の「１」を表すビットに相当する。撮像画像Ｉｍ１上で、識別部材５１のコーナーリフレクタが配置されていない位置は、暗く写り二次元コードの「０」を表すビットに相当する。なお、識別部材５１において、コーナリフレクタが配置されない部分は、黒体化、着色、表面あらしなどにより、コーナーリフレクタの部分よりも反射率が低くなっていてもよい。処理部５５は、例えば、撮像画像Ｉｍ１から取得された識別情報を、通信回線５３を介して、情報処理装置５２の通信部５８に送信する。情報処理装置５２の処理部５９は、検出装置１からの識別情報をデータベース５４に照合し、この識別情報に関連付けられた情報（例、反射体２の位置）を、通信部５８から通信回線５３を介して検出装置１の通信部５７に送信する。位置取得部５６は、例えばＧＰＳセンサ、加速度センサ、仰角センサ、方位センサの少なくとも１つを含む。位置取得部５６は、検出部８が検出動作を行う際に、検出装置１の位置情報を取得する。

次に、上述の検査システムＳＹＳの動作に基づき、本実施形態に係る検査方法について説明する。図１１は、検査システムＳＹＳの動作（検査方法）の一例を示すフローチャートである。ステップＳ１において、放射部７は、例えば検査者の指令（操作）により、反射体２および識別部材５１に波Ｗａを放射する。ステップＳ２において、検出部８は、例えば検査者の指令（操作）により、反射体２で反射した波Ｗｂ、および識別部材５１で反射した波Ｗｃを検出する。また、位置取得部５６は、検出部８が検出動作を行った際の検出装置１の位置情報を取得する。例えば、位置取得部５６が取得した位置情報は、例えば、検査がどの地点から、どの方向に対して行われたのかを示す情報として利用可能である。例えば、水中を音波によって検査する場合には、検出装置１を搭載したボートが移動しながら検査することになり、検査中に逐次位置情報が取得される。

ステップＳ３において、処理部５５は、検出部８による識別部材５１の検出結果から識別情報を検出する。例えば、処理部５５は、撮像画像Ｉｍ１に対して二値化処理、パターン認識処理を行い、識別部材５１で反射した波Ｗｃに対応するスポットＳｂを検出する。処理部５５は、例えば、スポットＳｂの配列パターンをもとに、識別情報に相当する二次元コードを取得する。ステップＳ４において、処理部５５は、識別情報をもとにサーバ（例、情報処理装置５２のデータベース５４）から、反射体２の配置データを取得する。配置データは、例えば、識別部材５１と対応付けられた複数の反射体２の数、反射体２の配列、反射体２の設置位置を含む。

ステップＳ５において、処理部５５は、検出部８の検出範囲が十分か否かを判定する。例えば、処理部５５は、検出部８の検出範囲から、検査対象の複数の反射体２と識別部材５１との一部が外れていると判定した場合に、検出部８の検出範囲が不十分であると判定する（ステップＳ５；Ｎｏ）。処理部５５は、検出範囲が不十分であると判定した場合（ステップＳ５；Ｎｏ）、例えば、その旨を検査者に報知（例、警告を出す）とともに、ステップＳ１に戻り、ステップＳ１〜ステップＳ４の処理を繰り返し行う。

ステップＳ６において、処理部５５は、検出部８による反射体２の検出結果から緩みの情報を取得する。例えば、処理部５５は、撮像画像Ｉｍ１から、反射体２で反射した波Ｗｂに対応するスポットＳａを検出する。例えば、処理部５５は、撮像画像Ｉｍ１上のスポットＳａを検出する際に、反射体２からの光の光量を、他の反射体２からの光の光量と比較してもよい。また、例えば、処理部５５は、撮像画像Ｉｍ１上のスポットＳａを検出する際に、反射体２からの光の光量を、識別部材５１からの光の光量（例、スポットＳｂ）と比較してもよい。識別部材５１は、例えば、ナット６の緩みと関係なく光が反射するので、これを基準にすることで緩みを精度よく検出することができる。また、処理部５５は、撮像画像Ｉｍ１上のスポットＳａを検出する際に、反射体２からの光の光量を、前回の検査におけるこの反射体２からの光の光量と比較してもよい。前回の検査におけるこの反射体２からの光の光量は、例えば、情報処理装置５２のデータベース５４に格納されており、データベース５４から取得可能である。処理部５５は、緩みがあると判定した場合、例えば、その旨を検査者に報知してもよい。例えば、検査者は、この報知を受けて、可能な範囲で、検査を再度行ってもよいし、目視などで、反射体２に不具合がないか、汚れや大きなゴミが付いていないか等を確認してもよく、ナット６の締めましなどの応急処置などを行ってもよい。

ステップＳ７において、処理部５５は、ステップＳ６で取得した情報を、通信部５７から通信回線５３を介して情報処理装置５２の通信部５８に送信する。情報処理装置５２の処理部５９は、処理部５５からの情報を、サーバ（例、情報処理装置５２のデータベース５４）に記録させる。例えば、処理部５９は、検査対象となる構造物３に関して、今回の検査結果を追加、あるいは前回の検査結果を今回の検査結果で更新する。ステップＳ８において、処理部５５は、未調査（未検査）の箇所があるか否かを判定する。例えば、処理部５５は、予め設定された検査対象の位置のうち、ステップＳ６の処理を行った位置を検査済とし、検査済みになっていない検査対象の位置が存在する場合に、未調査の箇所があると判定する。なお、処理部５５は、検査を終了するか否かを検査者に求める画像を表示部に表示させ、検査者から検査を終了しない旨の入力がなされた場合に、未調査の箇所があると判定してもよい。処理部５５は、未調査の箇所がないと判定した場合（ステップＳ８；Ｎｏ）、一連の処理を終了する。処理部５５は、未調査の箇所があると判定した場合（ステップＳ８；Ｙｅｓ）、例えば、ステップＳ９において、次の調査個所を検査者に報知する。例えば、処理部５５は、通信回線５３を介してデータベース５４から次の調査個所の情報を取得し、この情報を表示部に表示させる。また、処理部５５は、ステップＳ１以降の処理を再度実行させる。以上の一連のシーケンスによって、調査箇所の画像ならびにネジの緩みに関する情報が、検査箇所の位置情報を含めて記録される。

なお、検出装置１は、データベース５４から情報を取得しなくてもよい。例えば、検出装置１は、識別情報を用いて反射体２の配置データを取得する代わりに、位置取得部５６の取得結果を用いてもよい。この場合、識別部材５１が設けられなくてもよいし、識別部材５１に関する処理を行わなくてもよい。また、検出装置１は、位置取得部５６を備えなくてもよく、例えば、識別情報を用いて取得される反射体２の配置データを用いて、処理を行ってもよい。また、検出装置１は、検査に関する各種情報（例、反射体２の配置データ）を記憶する記憶部を備えてもよい。検出装置１は、情報処理装置５２（例、データベース５４）との情報の送受信を行わない場合、通信部５７を備えなくてもよい。また、検出装置１は、処理部５５を備えなくてもよく、処理部５５の代わりに情報処理装置５２の処理部５９が各種の処理を実行してもよい。例えば、検出装置１は、検出部８による検出結果を情報処理装置５２に送信し、情報処理装置５２の処理部５９は、検出部８による検出結果をもとに各種の処理を実行してもよい。情報処理装置５２は、処理部５９の処理結果を、検出装置１に送信してもよいし、検出装置１に送信しなくてもよい。

なお、本発明はナット６とボルト５の緩み検出以外にも軸方向の緩みの検出を行うことが可能である。たとえばボルト５ではなく、プラスティックなどに圧入したピンや、カシメた軸の緩みを検出しても良い。また、ワイヤーロープなどの緩みを検出することも可能である。この場合には、弾性体２２に対抗する力として、ワイヤーロープの張力がボルト５に作用するようにすれば良い。

なお、本発明の技術範囲は、上述の実施形態などで説明した態様に限定されるものではない。上述の実施形態などで説明した要件の１つ以上は、省略されることがある。また、上述の実施形態などで説明した要件は、適宜組み合わせることができる。また、法令で許容される限りにおいて、上述の実施形態などで引用した全ての文献の開示を援用して本文の記載の一部とする。

２・・・反射体、３・・・構造物、４・・・接続部材、７・・・放射部、８・・・検出部、１０・・・反射面、１１・・・反射面、１２・・・反射面、１７・・・軸部、２２・・・弾性体。２５・・・角度変化部、２６・・・接続部、２７・・・接続部、２８・・・壁部、４５・・・係合部、５１・・・識別部材、５５・・・処理部、５９・・・処理部、Ｗａ・・・波、ＳＹＳ・・・検査システム

Claims (18)

1. 構造物と前記構造物に接続される接続部材との相対位置のずれの検出に用いられる反射体であって、
   電磁波と音波との少なくとも一方を含む波が反射する第１反射面と、
   前記第１反射面で反射した前記波が反射する第２反射面と、
   前記第１反射面と前記第２反射面とのうち少なくとも一方の角度を、前記構造物と前記接続部材との相対位置に応じて変化させる角度変化部と、を備え、
   前記第１反射面と前記第２反射面との角度は、前記構造物と前記接続部材とが所定の相対位置にある状態で、前記第２反射面で反射した前記波が前記第１反射面に対する前記波の入射方向に向かうように設定されている、反射体。
2. 前記角度変化部は、前記構造物に対して位置決めされ前記第１反射面に接続される第１接続部と、前記接続部材に対して位置決めされ、前記第１反射面に接続される第２接続部と、を備え、前記第１接続部と前記第２接続部との相対位置に応じて前記第１反射面の向きを変更する、請求項１に記載の反射体。
3. 前記第１接続部および前記第２接続部は、それぞれ、前記構造物と前記接続部材との間に配置され、
   前記第１接続部と前記第２接続部とに互いに離れる方向の力を付与する弾性体を備える、請求項２に記載の反射体。
4. 前記接続部材は、前記構造物の取付部に挿入される軸部を含み、
   前記軸部の周囲に配置される壁部を備え、
   前記第１反射面および前記第２反射面は、それぞれ、前記壁部から外側に延びている、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の反射体。
5. 前記接続部材は前、記構造物の取付部に挿入される軸部を含み、
   前記軸部の周囲に配置される壁部を備え、
   前記第１反射面および前記第２反射面は、それぞれ、前記壁部から内側に延びている、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の反射体。
6. 前記壁部は、前記接続部材に外接可能であり、
   前記壁部の外周の形状は、前記接続部材の外周の相似形状の少なくとも一部を含む、請求項５に記載の反射体。
7. 前記軸部と嵌め合わされる穴部に係合されて前記第１反射面の向きを規定する係合部を備える、請求項５または請求項６に記載の反射体。
8. 前記第１反射面と前記第２反射面との間の前記波の経路に配置され、前記波が反射する第３反射面を備え、
   前記第１反射面、前記第２反射面、及び前記第３反射面は、前記構造物と前記接続部材とが前記所定の相対位置にある状態で、前記軸部に対して対称的に配置される、請求項５から請求項７のいずれか一項に記載の反射体。
9. 前記第１反射面と前記第２反射面との間の前記波の経路に配置され、前記波が反射する第３反射面を備え、
   前記第３反射面は、前記構造物と前記接続部材とが前記所定の相対位置にある状態で、前記軸部と平行に配置される、請求項５から請求項７のいずれか一項に記載の反射体。
10. 前記接続部材はボルトおよびナットを含む、請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の反射体。
11. 前記電磁波は、可視光と赤外光との少なくとも一方を含む、請求項１〜請求項１０のいずれか一項に記載の反射体。
12. 構造物と前記構造物に接続される接続部材との相対位置のずれの検出に用いられる反射体であって、
    ミリ波または音波を含む波が反射する反射面と、
    前記反射面の向きを、前記構造物と前記接続部材との相対位置に応じて変化させる角度変化部と、を備える反射体。
13. 前記反射面は、互いに非平行な複数の反射面を含み、
    前記複数の反射面によってコーナーリフレクタを構成する、
    請求項１２に記載の反射体。
14. 前記反射面は、第１の反射面、第２の反射面及び第３の反射面を含み、
    第１の反射面、第２の反射面及び第３の反射面によってコーナーリフレクタを構成する、請求項１２に記載の反射体。
15. 請求項１から請求項１４のいずれか一項に記載の反射体に前記波を放射する放射部と、
    前記反射体からの前記波を検出する検出部と、
    を備える検査システム。
16. 前記反射体の識別情報に応じたパターンで配置され、前記波が反射する第２の反射体を備える、請求項１５に記載の検査システム。
17. 前記検出部と通信可能に接続され、前記検出部の検出結果を処理する処理部を備える、請求項１４または請求項１５に記載の検査システム。
18. 請求項１から請求項１４のいずれか一項に記載の反射体を備える、締結部材。

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