JP2017106861A - Wooden structure inspection system and wooden structure inspection method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レーダ装置を用いて木造構造物の内部構造を検査する木造構造物検査システム及び木造構造物検査方法に関する。 The present invention relates to a wooden structure inspection system and a wooden structure inspection method for inspecting the internal structure of a wooden structure using a radar apparatus.
従来より、コンクリートや木材等の非金属の構造物の内部を非破壊で検査する方法として、３次元映像化レーダ装置が用いられている。この３次元映像化レーダ装置は、複数の受信アンテナにより計測したデータをマイグレーション処理することにより、構造体の内部の３次元映像化を行う。検知できる対象は、構造物内のギャップ、空洞、金属物、導電率や誘電率が異なる領域等を含む。特に、木材構造物の内部構造は、高周波（例えば、１０ＧＨｚ以上の周波数）を用いることで検査可能である。 Conventionally, a three-dimensional imaging radar apparatus has been used as a method for nondestructively inspecting the inside of a non-metallic structure such as concrete or wood. This three-dimensional imaging radar apparatus performs three-dimensional imaging inside a structure by performing migration processing on data measured by a plurality of receiving antennas. Objects that can be detected include gaps, cavities, metal objects, regions having different electrical conductivity and dielectric constant, etc. in the structure. In particular, the internal structure of the wood structure can be inspected by using a high frequency (for example, a frequency of 10 GHz or more).
例えば、コストのかからない平面アンテナを備えたレーダ装置を用いて、木造等の構造物を検査する技術が知られている（特許文献１）。
上記レーダ装置では、得られた受信データの信号処理を行って３次元画像情報を取得することができる。
For example, a technique for inspecting a structure such as a wooden structure using a radar apparatus equipped with a flat antenna that does not cost is known (Patent Document 1).
In the radar apparatus, three-dimensional image information can be acquired by performing signal processing on the obtained reception data.
しかし、上記レーダ装置は、木造構造物の表面上で移動させるスキャンを、検査位置を変えて繰り返すことにより、木造構造物の所定の領域の内部構造の画像を得ることができるが、このとき、内部構造の切断や変形等を精度高く検出する程度に、木造構造物の内部構造の画像を正確に得ることができない場合があった。 However, the radar device can obtain an image of the internal structure of a predetermined region of the wooden structure by repeating the scan that moves on the surface of the wooden structure while changing the inspection position. In some cases, an image of the internal structure of a wooden structure cannot be obtained accurately to the extent that cutting or deformation of the internal structure is detected with high accuracy.
そこで、本発明は、送信用アレイアンテナと受信用アレイアンテナを用いて木造構造物の内部構造を検査するとき、木造構造物の内部構造の画像を正確に得ることができる木造構造物検査装置及び木造構造物検査方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a wooden structure inspection apparatus capable of accurately obtaining an image of the internal structure of the wooden structure when the internal structure of the wooden structure is inspected using the transmitting array antenna and the receiving array antenna. An object is to provide a method for inspecting a wooden structure.
本発明の一態様は、木造構造物検査システムである。当該木造構造物検査システムは、
木造構造物の表面上を、移動機構を用いて移動する装置であって、前記装置の移動方向と直交する幅方向において一定の検査幅で木造構造物の内部構造を、移動しながら検査するように構成され、前記木造構造物内に向けて電磁波を照射するように構成された送信用アレイアンテナと、前記木造構造物内で反射した電磁波を受信するように構成された受信用アレイアンテナと、前記受信用アレイアンテナで得られた信号を信号処理するように構成された高周波回路と、を備えるレーダ装置と、
前記木造構造物の表面上における前記レーダ装置の移動軌跡の情報を取得するように構成された軌跡計測装置と、
前記移動軌跡の情報に基づいて、前記表面の予め定められた、前記検査幅より広い幅の検査対象範囲の全てを検査したか否かを判定するように構成された判定部と、前記判定部の判定結果に応じて、前記検査対象範囲全体の画像データに検査範囲が重なった重複部分が生じないように、前記移動軌跡を用いて、前記受信用アレイアンテナの受信した信号から前記画像データを作成するように構成されたデータ作成部と、を備えるデータ処理装置と、
前記画像データを用いて前記木造構造物の内部構造の画像を表示するように構成されたディスプレイと、を備える。
One embodiment of the present invention is a wooden structure inspection system. The wooden structure inspection system
A device that moves on the surface of a wooden structure using a moving mechanism, and inspects the internal structure of the wooden structure while moving with a constant inspection width in the width direction orthogonal to the moving direction of the device. An array antenna for transmission configured to irradiate electromagnetic waves toward the inside of the wooden structure, and an array antenna for reception configured to receive electromagnetic waves reflected in the wooden structure; A radar device comprising: a high-frequency circuit configured to process a signal obtained by the receiving array antenna;
A trajectory measuring device configured to acquire information on the trajectory of the radar device on the surface of the wooden structure;
A determination unit configured to determine whether or not all of a predetermined inspection target range wider than the inspection width of the surface is inspected based on the information of the movement locus; and the determination unit In accordance with the determination result, the image data is extracted from the signal received by the receiving array antenna using the movement trajectory so that the overlapping portion where the inspection range overlaps the image data of the entire inspection target range does not occur. A data processing unit configured to create a data processing device, and
A display configured to display an image of the internal structure of the wooden structure using the image data.
前記軌跡計測装置は、前記レーダ装置に設けられ、超音波を放射するタグと、前記超音波を受信する受信機と、を備え、前記レーダ装置の位置情報を時系列で取得することにより、前記移動軌跡の情報を得る、ことが好ましい。 The trajectory measurement device is provided in the radar device, and includes a tag that radiates ultrasonic waves and a receiver that receives the ultrasonic waves, and by acquiring the position information of the radar device in time series, It is preferable to obtain information on the movement trajectory.
前記データ処理装置は、検査範囲が重なった前記重複部分の一方の画像データを削除することにより、あるいは、前記重複部分の画像データ同士を平均することにより、前記検査対象範囲全体の画像データを作成する、ことが好ましい。 The data processing device creates image data of the entire inspection target range by deleting one image data of the overlapping portions where the inspection ranges overlap or by averaging the image data of the overlapping portions. It is preferable to do.
前記データ処理装置は、前記移動軌跡の曲がりあるいは傾斜の変化に応じて、前記一定の幅の検査により得られた画像データの位置補正をすることにより、前記検査対象範囲全体の画像データを作成する、ことが好ましい。 The data processing device creates image data of the entire inspection target range by correcting the position of the image data obtained by the inspection of the constant width in accordance with a change in the curve or inclination of the movement trajectory. Is preferable.
前記データ処理装置は、前記受信用アレイアンテナにより信号を受信した位置を前記移動軌跡上で特定することにより、前記検査対象範囲全体の画像を再構成して前記検査対象範囲全体の画像データを作成する、ことも同様に好ましい。 The data processing device reconstructs an image of the entire inspection target range by specifying a position on the movement locus where the signal is received by the receiving array antenna, and generates image data of the entire inspection target range. It is also preferable to do so.
前記木造構造物は、前記木造建築物であり、
前記データ処理装置は、
前記木造建築物の設計図面を記憶した記憶部と、
前記ディスプレイが、前記設計図面とともに、少なくとも前記検査対象範囲全体の前記内部構造の画像を同時に表示するように、前記ディスプレイの表示画面の作成を制御する表示制御部と、を備える、ことが好ましい。
The wooden structure is the wooden building,
The data processing device includes:
A storage unit that stores design drawings of the wooden building;
It is preferable that the display includes a display control unit that controls creation of a display screen of the display so as to simultaneously display at least the image of the internal structure of the entire inspection target range together with the design drawing.
前記送信用アレイアンテナ及び前記受信用アレイアンテナのアンテナ信号線と接続する前記高周波回路の信号線は、コプレーナ線路であって、前記コプレーナ線路における中心信号線と、前記中心信号線を両側から挟む接地導体との間の間隔は、前記高周波回路の側から、前記アンテナ信号線との接続部分に進む途中で、特性インピーダンスを維持しつつ広がっている、ことが好ましい。 The signal line of the high-frequency circuit connected to the antenna signal line of the transmitting array antenna and the receiving array antenna is a coplanar line, and a center signal line in the coplanar line and a ground that sandwiches the center signal line from both sides The distance between the conductor and the conductor is preferably widened while maintaining the characteristic impedance while proceeding from the high-frequency circuit side to the connection portion with the antenna signal line.
このとき、前記コプレーナ線路の前記中心信号線の線幅は、前記送信用アレイアンテナ及び前記受信用アレイアンテナ側から、前記アンテナ信号線との接続部分に進む途中で、前記間隔が広がった部分で、広がっている、ことが好ましい。 At this time, the line width of the central signal line of the coplanar line is a portion where the interval is widened while proceeding from the transmitting array antenna and the receiving array antenna side to the connecting portion with the antenna signal line. It is preferable that it is spread.
本発明の他の一態様は、木造構造物検査方法である。当該方法は、
木造構造物の表面から前記木造構造物内に向けて電磁波を照射するように構成された送信用アレイアンテナと、前記木造構造物内で反射した電磁波を受信するように構成された受信用アレイアンテナと、を備えるレーダ装置を用いて、前記木造構造物の表面上を、前記レーダ装置が移動しながら移動方向と直交する幅方向において一定の検査幅で前記木造構造物の内部構造を検査することを、検査位置を変えながら繰り返し行うステップと、
前記レーダ装置の移動の際に、前記表面上における前記レーダ装置の移動軌跡の情報を取得するステップと、
前記移動軌跡の情報に基づいて、前記表面の予め定められた、前記検査幅より広い幅の検査対象範囲全てを検査したか否かを判定するステップと、
前記検査対象範囲全てを検査したとき、前記検査対象範囲全体の画像データに検査範囲が重なった重複部分が生じないように、前記移動軌跡を用いて、前記受信用アレイアンテナの受信した信号から前記画像データを作成するステップと、
前記画像データを用いて前記木造構造物の内部画像をディスプレイに表示するステップと、を備える。
Another aspect of the present invention is a wooden structure inspection method. The method is
A transmitting array antenna configured to irradiate electromagnetic waves from the surface of a wooden structure into the wooden structure, and a receiving array antenna configured to receive electromagnetic waves reflected in the wooden structure And inspecting the internal structure of the wooden structure with a constant inspection width in the width direction orthogonal to the moving direction while the radar apparatus is moving on the surface of the wooden structure. Repeatedly performing steps while changing the inspection position;
Obtaining information on a movement trajectory of the radar device on the surface when the radar device moves; and
Determining whether or not all of the inspection target range having a width wider than the inspection width, which is predetermined on the surface, is inspected based on the information of the movement trajectory;
When the entire inspection target range is inspected, the moving trajectory is used to generate the overlapping portion where the inspection range is overlapped on the image data of the entire inspection target range, from the signal received by the reception array antenna. Creating image data;
Displaying an internal image of the wooden structure on a display using the image data.
このとき、前記移動軌跡は、前記レーダ装置に設けられたタグから放射される超音波を受信機で受信して、前記レーダ装置の位置情報を時系列で取得することにより、前記移動軌跡の情報を得る、ことが好ましい。 At this time, the movement trajectory is obtained by receiving the ultrasonic wave radiated from the tag provided in the radar device by a receiver and acquiring the position information of the radar device in time series, thereby obtaining information on the movement trajectory. It is preferable to obtain
前記画像データを作成するステップでは、前記重複部分の一方の画像データを削除することにより、あるいは、前記重複部分の画像データ同士を平均することにより、前記検査対象範囲全体の画像データを作成する、ことが好ましい。 In the step of creating the image data, the image data of the entire inspection object range is created by deleting one image data of the overlapping portion or by averaging the image data of the overlapping portion. It is preferable.
前記画像データを作成するステップでは、前記移動軌跡の曲がりあるいは傾斜の変化に応じて、前記検査幅毎の検査により得られた画像データの位置補正をすることにより、前記検査対象範囲全体の画像データを作成する、ことが好ましい。 In the step of creating the image data, the image data of the entire inspection target range is corrected by correcting the position of the image data obtained by the inspection for each inspection width in accordance with a change in the bending or inclination of the movement locus. It is preferable to create.
前記画像データを作成するステップでは、前記受信用アレイアンテナにより信号を受信した位置を前記移動軌跡上で特定することにより、前記検査対象範囲全体の画像データを作成する、ことが好ましい。 In the step of creating the image data, it is preferable that the image data of the entire inspection target range is created by specifying a position where the signal is received by the receiving array antenna on the movement locus.
前記木造構造物は、前記木造建築物であり、
前記ディスプレイは、前記木造建築物の設計図面とともに、少なくとも前記検査対象範囲全体の前記内部構造の画像を同時に表示する、ことが好ましい。
The wooden structure is the wooden building,
It is preferable that the display simultaneously displays at least the image of the internal structure of the entire inspection target range together with the design drawing of the wooden building.
前記木造構造物は、木造建築物であり、
検査対象の前記内部構造は、前記木造建築物の筋交いである、ことが好ましい。
The wooden structure is a wooden building,
The internal structure to be inspected is preferably a brace of the wooden building.
上述の木造構造物検査装置及び木造構造物検査方法によれば、木造構造物の内部構造の画像を正確に得ることができる。 According to the wooden structure inspection apparatus and the wooden structure inspection method described above, an image of the internal structure of the wooden structure can be accurately obtained.
図１（ａ）は、本実施形態で用いるレーダ装置１２の一例の外観斜視図であり、（ｂ）は、本実施形態の木造構造物検査システム１０の一例を示す図である。
レーダ装置１２は、木造構造物の表面上を、車輪等の移動機構を用いて移動しながら移動方向と直交する幅方向において一定の検査幅で木造構造物の内部構造を検査する（スキャンする）ように構成されている。検査作業者が、レーダ装置１２を木造構造物の表面に押し当てて一方向に手動で移動させる。レーダ装置１２は、木造構造物内に向けて電磁波を照射するように構成された送信用アレイアンテナと、木造構造物内で反射した電磁波を受信するように構成された受信用アレイアンテナと、を備える。送信用アレイアンテナの電磁波の照射と、受信用アレイアンテナの受信は、移動するレーダ装置１２の一定の移動距離毎に行われる。レーダ装置１２の移動方向と直交する幅方向における、内部構造を検査するレーダ装置１２の検査幅は、木造構造物の表面の、予め設定される検査対象範囲に比べて狭いため、検査対象範囲全てが検査されるように、上記幅方向の検査位置を変えながら、レーダ装置１２の移動検査（スキャン）を繰り返し行う。
このようなレーダ装置１２は、以下の装置構成を備える。以下本実施形態で検査する対象の木造構造物は、木造建築物を例として挙げて説明する。
FIG. 1A is an external perspective view of an example of a
The
Such a
図２は、本実施形態の、レーダ装置１２を含む木造構造物検査システム１０のブロック図である。
レーダ装置１２は、送信用アレイアンテナ２０と、受信用アレイアンテナ２２と、高周波スイッチ２４，２６と、高周波回路２８と、システム制御回路３０と、を有する。
すなわち、レーダ装置１２の送信用アレイアンテナ２０は、送信アンテナが複数配列して設けられ、各送信アンテナが電磁波を物体に向けて放射する構成を有する。
受信用アレイアンテナ２２は、受信アンテナが複数配列し、木造建築物の内部構造で反射した電磁波を受信する構成を有する。レーダ装置１２は、送信用アレイアンテナ２０の複数の送信アンテナによる木造建築物に向けた電磁波の照射と、受信用アレイアンテナ２２の複数の受信アンテナによる反射波の受信とを行なうことによって得られる受信信号を出力する。
FIG. 2 is a block diagram of the wooden
The
That is, the
The receiving
送信用アレイアンテナ２０及び受信用アレイアンテナ２２は、木造建築物の表面に沿って移動するように構成されている。送信用アレイアンテナ２０及び受信用アレイアンテナ２２が平面上を移動するとき、システム制御回路３０は、送信用アレイアンテナ２０及び受信用アレイアンテナ２２が一定の距離移動する毎に、送信用アレイアンテナ２０の送信アンテナを高周波スイッチ２４により切り替えつつ、電磁波を照射するように、高周波回路２８の動作を制御する。送信用アレイアンテナ２０及び受信用アレイアンテナ２２は、基板上に設けられ、この基板は、一体的に移動する部材に設けられている。上記部材には、一定の移動距離ごとに信号を発生するエンコーダ３２が設けられ、このエンコーダ３２により、送信用アレイアンテナ２０及び受信用アレイアンテナ２２の一定の移動距離は感知される。このとき、個々の送信アンテナから電磁波の照射が行われる度に複数の受信アンテナを順次切り替えて各受信アンテナに受信させることを、高周波スイッチ２６により繰り返す。
なお、送信用アレイアンテナ２０から照射される電磁波は、一定の時間内に、例えば１０〜２０ＧＨｚの範囲で高周波スイープされる。このとき、送信アンテナから照射された電磁波が木造建築物の内部構造で反射したときの電磁波の反射波を、複数の受信アンテナは受信する。可変ゲインＲＦアンプは、送信する送信アンテナと受信する受信アンテナの対毎にゲインを変化させるように設定しておくことができる。可変ゲインＲＦアンプは、送信アンテナと受信アンテナの対の選択に応じてゲインを切り替える可変ゲイン増幅機能を有し、木材建築物内の欠陥等の検査可能な深度を大きくすることもできる。
高周波回路２８では、受信アンテナで受信された各受信信号は、可変ゲインＲＦアンプでゲイン調整された後、電磁波の放射のための信号とミキサでミキシングされる。この後、受信信号は、ＩＦフィルタ／アンプでフィルタリングと増幅の処理が行われる。高周波回路２８は、処理された受信信号をデータ処理装置１６に送る。
The transmitting
The electromagnetic wave irradiated from the transmitting
In the high-
データ処理装置１６は、レーダ装置１２から送られた受信信号から、木造建築物の内部構造の画像データを作成する装置である。データ処理装置１６は、ＣＰＵ及びＲＡＭやＲＯＭ等を含む記憶部４０を備えるコンピュータで構成されている。記憶部４０に記録されているプログラムを呼び出して起動することにより、コンピュータは、判定部４２と、データ作成部４４と、表示制御部４６を、ソフトウェアモジュールとして形成する。
The
判定部４２は、後述する軌跡計測装置１４によって得られるレーダ装置１２の移動軌跡の情報に基づいて、木造建築物の表面の予め定められた検査対象範囲全てを検査したか否かを判定する。
データ作成部４４は、検査対象範囲全てを検査したと判定すると、この判定結果に応じて、検査対象範囲内に検査の重複部分がないように、受信用アレイアンテナ２２が受信した受信信号から検査対象範囲全体の画像データを作成する。
表示制御部４６は、後述するように、予め記憶していた木造建築物の設計図面とともに、少なくとも検査対象範囲全体の検査画像をディスプレイ１８が同時に表示するように、画像表示内容を制御する。
The determination unit 42 determines whether or not the entire predetermined inspection target range on the surface of the wooden building has been inspected based on the movement trajectory information of the
If the
As will be described later, the
軌跡計測装置１４は、検査作業者が手動で移動させるレーダ装置１２の、木造建築物の表面上の移動軌跡の情報を取得する。移動軌跡の取得方法は、特に制限されないが、超音波方式の位置情報システムを用いることが好ましい。超音波方式の位置情報システムでは、超音波を送信するタグ１４ａがレーダ装置１２の外側表面に設けられる。一方、受信機１４ｂは、超音波を受信する３つのレシーバを備える。３つのレシーバは異なる位置に設けられている。受信機１４ｂは、各レシーバが超音波を受信する時刻の差異を利用して、超音波の発振源の位置を特定することにより、レーダ装置１２の位置情報を知ることができる。したがって、受信機１４ｂは、レーダ装置１２に設けられたタグ１４ａから放射される超音波を受信機で受信することにより、レーダ装置１２の位置情報を時系列で取得することにより、レーダ装置１２の移動軌跡の情報を得ることができる。超音波は、例えば周波数４０ｋＨｚ程度の音波であることが好ましい。受信機１４ｂは、タグ１４ａの超音波の指向性を考慮して、この超音波の指向角内に受信機１４ｂが入るように、受信機１４ｂは配置されることが、安定した位置情報の出力を得ることができる点から好ましい。
なお、本実施形態では、軌跡計測装置１４として、超音波方式の位置情報システムを用いるが、この他に、移動するレーダ装置１２を撮像し、この撮像した画像から画像認識技術等を用いて位置情報を得ることもできる。
軌跡計測装置１４が取得した移動軌跡の情報は、データ処理装置１６に送られる。
The
In the present embodiment, an ultrasonic position information system is used as the
Information on the movement trajectory acquired by the
本実施形態では、木造建築物の内部構造を検査するレーダ装置１２の他に、他の検査装置１９で木造建築物の検査データが取得される。取得された検査データは、データ処理装置１６に送られる。他の検査装置１９は、例えば、木造建築物の検査対象の表面の写真や、Ｘ線画像、赤外線画像、打音検査結果等を検査データとして、データ処理装置１６に送ってもよい。データ処理装置１６に送られた検査データは、データ処理装置１６の記憶部４０に記憶される。検査データは、後述するように、木造建築物の設計図面とともに、検査画像あるいは検査結果としてディスプレイ１８に表示するために用いられる。
In this embodiment, in addition to the
このような木造構造物検査システム１０では、まず、レーダ装置１２を用いて、木造建築物の表面を、レーダ装置１２が移動する移動方向と直交する幅方向において一定の検査幅で木造建築物の内部構造を移動検査する（スキャンする）ことを、検査位置を変えながら繰り返し行う。このとき、検査作業者が、レーダ装置１２を木造建築物の表面の検査対象範囲内の異なる位置を手動で繰り返し移動させることにより、検査対象範囲全ての検査を行う。検査作業者は、検査位置を変えながら手動でレーダ装置１２の移動を行うので、レーダ装置１２が検査対象範囲全ての検査を行ったかどうかを判断することは難しい。また、レーダ装置１２の移動軌跡が真っ直ぐでなく、傾斜し、あるいは曲がる場合がある。
このため、レーダ装置１２によるスキャンの際に、軌跡計測装置１４は、木造建築物の表面上のレーダ装置１２の移動軌跡の情報を取得する。移動軌跡は、検査幅を持ってスキャンした範囲を現した軌跡である。
本実施形態のデータ処理装置１２の判定部４２は、軌跡計測装置１４によって得られるレーダ装置１２の移動軌跡の情報に基づいて、木造建築物の表面の予め定められた、検査幅より幅の広い検査対象範囲全てを検査したか否かを判定する。ディスプレイ１８は判定結果の画面を表示する。
このとき、レーダ装置１２の移動軌跡は、レーダ装置１２に設けられたタグから放射される超音波を受信機で受信して、レーダ装置１２の位置情報を時系列で取得することにより、データ処理装置１６は移動軌跡の情報を得ることが好ましい。
また、データ処理装置１６が画像データを作成する際、データ処理装置１６は、レーダ装置１２の移動軌跡の重複部分の一方の画像データを削除することにより、あるいは、移動軌跡の重複部分の画像データ同士を平均することにより、検査対象範囲全体の画像データを作成することが好ましい。
In such a wooden
For this reason, at the time of scanning by the
The determination unit 42 of the
At this time, the movement trajectory of the
Further, when the
図３（ａ）は、木造建築物の表面上のレーダ装置１２による検査した範囲の一例を示す図である。図３（ａ）では、レーダ装置１２の移動を、検査位置を幅方向で変えながら６回行った例を示している。この例では、２回目のスキャンが１回目のスキャンに対して傾斜して行われたため、領域Ａ（斜線領域）が未検査の領域となっている。本実施形態では、上述した軌跡計測装置１４で得られる移動軌跡の情報から、データ処理装置１６が、レーダ装置１２の移動による検査した領域を特定し、検査した領域と、未検査の領域を。判定結果としてディスプレイ１８に表示する。
したがって、検査作業者は、ディスプレイ１８の画面を見ながら、未検査の領域Ａを検査するように、レーダ装置１２の７回目のスキャンを行う。図３（ｂ）は、木造建築物の表面上のレーダ装置１２による検査した範囲の他の例を示す図である。図３（ｂ）は、７回目のスキャンにより、未検査の領域Ａを検査したことを示している。図３（ｂ）に示す結果は、ディスプレイ１８に表示される。
Fig.3 (a) is a figure which shows an example of the range inspected by the
Accordingly, the inspection operator scans the
判定部４２による判定の結果、検査対象範囲すべてが検査したと判定すると、判定結果に応じて、データ作成部４４は、検査対象範囲内に検査の重複部分がないように、受信用アレイアンテナ２２が受信した信号から検査対象範囲全体の画像データを作成する。具体的には、受信した信号に対して、アンテナ特性及び送信アンテナから電磁波を直接受信した信号を除去するキャリブレーションを行って、木造建築構造物の内部構造における反射波の信号を抽出することにより、内部構造の画像データを作成する。この場合、画像データに検査対象範囲で重複部分が存在しないように、画像データに重複部分のデータが含まれている場合、この重複部分の一方の画像データを削除することが好ましい。この場合、データ作成部４４は、レーダ装置１２の移動軌跡から検査した範囲を調べることにより、上記重複部分を特定することができ、この特定された部分の画像データを除去する。また、重複部分の画像データがある場合、重複部分の画像データ同士を平均することも好ましい。ここで、重複部分とは、画像データの座標位置が完全に一致するものの他、画像データの座標位置が完全に一致しなくても、領域として重なっている部分をいう。したがって、画像データ同士を平均するとは、画像データの座標位置が完全に一致する場合は、単純平均あるいは重み付け平均することを含み、画像データの座標位置が一致しない場合、互いに最も近い座標位置の画像データ同士を注目して、一方の画像データの座標位置を他方の画像データの座標位置に合わせるように、一方の画像データの値を内挿補間あるいは外挿補間したものと、他方の画像データの値を用いて、単純平均あるいは重み付け平均することを含む。
データ処理装置１６は、レーダ装置１２の移動軌跡が予め定めた方向に対して斜め方向であっても、曲がっていても、一定の移動距離毎に信号を得るだけなので、レーダ装置１２の検査した位置の情報を取得していない。このため、本実施形態では、データ処理装置１６は、軌跡計測装置１４で得られる移動軌跡の情報を用いて、検査した位置の情報を得る。具体的には、データ作成部４４は、重複する部分が生じたスキャンの移動軌跡における重複した部分の位置の情報（スキャン開始位置からの距離の情報）を用いて、該当するスキャンで得られた画像データの中で該当する部分のデータを特定することができる。
As a result of the determination by the determination unit 42, if it is determined that the entire inspection target range has been inspected, the
Since the
この後、データ作成部４４が作成した画像データを用いて、ディスプレイ１８は、木造構造物の内部構造の画像を表示する。
Thereafter, the
なお、データ処理装置１６のデータ作成部４４は、上記移動軌跡の曲がりあるいは傾斜の変化に応じて、画像データの位置補正をすることにより、検査対象範囲全体の画像データを作成することが、正確な画像を表示することができる点で好ましい。この処理は、レーダ装置１２の移動は、予め定めた方向に移動させるが、部分的に移動軌跡が曲がり、あるいは移動の向きが変化した場合に、検査対象範囲の一部の画像データの位置を補正する場合に行なわれる。軌跡計測装置１４の計測を、一定の距離毎に送信アンテナから電磁波を照射して受信アンテナが反射波を受信する計測を行うための信号に同期させて行うことで、移動軌跡の各位置に対応させて画像データを関係付けることができる。したがって、画像データの計測した位置を、画像データと同じタイミングで取得した移動軌跡の位置に対応させて、すなわち、移動軌跡に基づいて位置補正することができる。検査対象範囲全体の画像データは、２次元座標上の一定間隔毎の格子上の点におけるデータとするために、位置補正では、補正しようとする検査位置は、２次元座標上の格子上の各点のうち、補正先の位置に最も近い点に補正される。画像データの位置を補正先の位置に最も近い格子点に位置補正する場合、画像データの値を補正先の格子点の位置に合わせて内挿補間あるいは外挿補間をおこなってもよい。
Note that the
また、データ作成部４４は、受信アンテナにより信号を受信した位置を移動軌跡上で特定することにより、検査対象範囲全体の画像を再構成して検査対象範囲全体の画像データを作成することも、正確な画像を表示することができる点で同様に好ましい。この場合、軌跡計測装置１４の計測を、一定の距離毎に送信アンテナから電磁波を照射をして受信アンテナが反射波を受信する計測を行うための信号に同期させて行うことで、移動軌跡の各位置に対応させて画像データを関係付けることができる。したがって、画像データの受信したタイミングで取得した移動軌跡上の位置を特定することにより、画像データの位置を求めることができる。これにより、画像データに、スキャンの重複した部分があっても、除去する、あるいは重複部分の画像データ同士を平均することができる他、移動軌跡の傾斜や曲がりがあっても画像データは位置補正される。検査対象範囲全体の画像データは、２次元座標上の一定間隔毎の格子上の点におけるデータとするために、位置補正では、位置補正しようとする検査位置は、２次元座標上の格子上の各点のうち、補正先の位置に最も近い点に補正される。画像データの位置を補正先の位置に最も近い格子点に位置補正する場合、画像データの値を補正先の格子点の位置に合わせて内挿補間あるいは外挿補間をおこなってもよい。
In addition, the
図４（ａ）は、データ作成部４４で、移動軌跡に基づく画像データの位置補正を行う前の木造建築物の内部構造の例を示す模式図である。図４（ａ）は、木造建築物の筋交いの破断の例を示している。この場合、移動軌跡が曲がっていたため、筋交いの画像に曲がり変形が示されている。しかし、この変形は、移動軌跡が曲がったことにより生じた画像上の架空の歪みである。図４（ｂ）は、曲がった移動Ｓｎと移動Ｓｎ＋１の移動軌跡に合わせて位置補正を行った画像の模式図である。図４（ｂ）に示すように、筋交いの画像では曲げ変形は見られない。図４（ａ），（ｂ）では、筋交いの破断の例であるが、筋交いに破断がない場合、図４（ａ）に示すように変形した筋交いの画像が表示されると、作業検査者は、筋交いに曲げ変形が生じ、破断直前である、と誤判断する場合がある。本実施形態では、移動軌跡に基づいて、検査対象範囲内の画像データを作成するので、正確な筋交い等の内部構造を表示することができる。この点で、移動軌跡の曲がりあるいは傾斜の変化に応じて、画像データを補正すること、あるいは、受信アンテナにより信号を受信した検査位置を移動軌跡上で特定することにより、検査対象範囲全体の画像データを作成することが好ましい。
FIG. 4A is a schematic diagram illustrating an example of the internal structure of a wooden building before the
さらに、本実施形態では、データ処理装置１６の表示制御部４６は、木造建築物の設計図面とともに、少なくともレーダ装置１２による検査対象範囲全体の内部構造の画像を同時に表示するように、ディスプレイ１８の表示画面の作成を制御することが好ましい。木造建築物の設計図面は、記憶部４０に予め記憶され、適宜、設計図面が呼び出される。
図５は、設計図面とともに、レーダ装置１２の検査により得られた木造建築物の内部構造の画像をディスプレイ１８に表示する画面の例を示す図である。
図５に示す例の画面では、木造建築物の和室の設計図面（平面図）５０が表示されている。設計図面５０を表示した表示画面には、和室の壁近傍の領域にボタン５２が設けられ表示されている。ボタン５２をクリックすることにより、和室の壁に関する検査情報が表示される。図５に示す例では、検査対象の壁の外観の写真５４とレーダ装置１２から得られた壁の筋交いの画像５６が表示されている。表示される検査情報は、上記以外に、他の検査装置１９による検査結果である検査データ、例えばＸ線画像、赤外線画像等のデータを含んでもよい。なお、ボタン５２をクリックしたとき、表示される検査情報が選択できるように、検査情報の選択画面が表示されることも好ましい。このように、表示制御部４６は、設計図面５０とともに、少なくともレーダ装置１２から得られる内部構造の画像を同時に表示することができるように、表示画面の作成を制御するので、検査作業者は、ディスプレイ１８に表示された画面を見ながら、木造建築物の内部構造の健全性の評価を容易に行うことができる。本実施形態では、内部構造として筋交いを用いて説明したが、筋交いに限定されない。しかし、木造建築物、特に木造家屋の多くは木造軸組工法で作られているので、筋交いの破断、欠損、あるいは変形等を検査することは重要である。この点で、検査対象の内部構造は、木造建築物の筋交いであることが好ましい。
Furthermore, in the present embodiment, the
FIG. 5 is a diagram showing an example of a screen for displaying on the
On the example screen shown in FIG. 5, a design drawing (plan view) 50 of a Japanese-style room of a wooden building is displayed. On the display screen displaying the design drawing 50, a
このように、レーダ装置１２は木造構造物の内部構造を検査対象とするため、１０ＧＨｚ以上のマイクロ波を用いる。マイクロ波の場合、高周波波スイッチ２４、２６と送信アンテナ、受信アンテナとの間を接続する高周波の伝送線路の構造は、特性インピーダンスを一定に保持する点から、主に、伝送線路が形成される薄い基板の厚さに合わせて制限される。例えば、上記高周波の伝送線路としてコプレーナ線路を用いる場合、コプレーナ線路の特性インピーダンスは、他の信号線路との整合の点から５０Ωに維持する必要がある。このため、コプレーナ線路における中心信号線と、この中心信号線を両側から挟む接地導体との間の間隔は狭くしなければならない。例えば、中心信号線と接地導体との間の間隔は、０．１ｍｍ程度にしなければならない。しかも、１０ＧＨｚ以上のマイクロ波の周波数帯に使用される部品をコプレーナ線路上に取り付けるためには、コプレーナ線路における中心信号線の線幅は、例えば０．３ｍｍ程度に制限されることが望ましい。このような間隔の狭い構成で、線幅も狭い中心信号線と、送信用アレイアンテナ２０、受信用アレイアンテナ２２と接続するアンテナ信号線とを、はんだ付けにより接続する場合、はんだが中心信号線を挟む接地導体と接触して、中心信号線と接地導体とが導通する虞が高い。このため、本実施形態では、図６に示すように、中心信号線６０と、中心信号線６０を両側から挟む接地導体６２との間の間隔は、高周波回路２８の側から、アンテナ信号線６４との接続部分６６に進む途中で、特性インピーダンスを維持しつつ広がっている。これにより、中心信号線６０と接地導体６２とがはんだ６８により導通する可能性を低くすることができる。図６は、レーダ装置１２のアンテナ形成基板におけるアンテナ信号線６４と高周波回路の基板上の中心信号線６０との接続を説明する図である。
As described above, the
このとき、図６に示すように、コプレーナ線路の中心信号線６０の線幅は、送信用アレイアンテナ２０及び受信用アレイアンテナ２２側から、アンテナ信号線６４との接続部分６６に進む途中で、中心信号線６０と接地導体６２との間の間隔が広がった部分で、広がっていることが好ましい。
At this time, as shown in FIG. 6, the line width of the
以上、本発明の木造構造物検査システム及び木造構造物検査方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。 As described above, the wooden structure inspection system and the wooden structure inspection method of the present invention have been described in detail. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various improvements and modifications can be made without departing from the gist of the present invention. Of course.
１０ 木造構造物検査システム
１２ レーダ装置
１４ 軌跡計測装置
１４ａ タグ
１４ｂ 受信機
１６ データ処理装置
１８ ディスプレイ
１９ 他の検査装置
２０ 送信用アレイアンテナ
２２ 受信用アレイアンテナ
２４，２６ 高周波スイッチ
２８ 高周波回路
３０ システム制御回路
４０ 記憶部
４２ 判定部
４４ データ作成部
４６ 表示制御部
５０ 設計図面
５２ ボタン
５４ 写真
５６ 画像
６０ 中心信号線
６２ 接地導体
６４ アンテナ信号線
６６ 接続部分
６８ はんだ
DESCRIPTION OF
68 Solder
Claims (15)
前記木造構造物の表面上における前記レーダ装置の移動軌跡の情報を取得するように構成された軌跡計測装置と、
前記移動軌跡の情報に基づいて、前記表面の予め定められた、前記検査幅より広い幅の検査対象範囲の全てを検査したか否かを判定するように構成された判定部と、前記判定部の判定結果に応じて、前記検査対象範囲全体の画像データに検査範囲が重なった重複部分が生じないように、前記移動軌跡を用いて、前記受信用アレイアンテナの受信した信号から前記画像データを作成するように構成されたデータ作成部と、を備えるデータ処理装置と、
前記画像データを用いて前記木造構造物の内部構造の画像を表示するように構成されたディスプレイと、を備える、ことを特徴とする木造構造物検査システム。 A device that moves on the surface of a wooden structure using a moving mechanism, and inspects the internal structure of the wooden structure while moving with a constant inspection width in the width direction orthogonal to the moving direction of the device. An array antenna for transmission configured to irradiate electromagnetic waves toward the inside of the wooden structure, and an array antenna for reception configured to receive electromagnetic waves reflected in the wooden structure; A radar device comprising: a high-frequency circuit configured to process a signal obtained by the receiving array antenna;
A trajectory measuring device configured to acquire information on the trajectory of the radar device on the surface of the wooden structure;
A determination unit configured to determine whether or not all of a predetermined inspection target range wider than the inspection width of the surface is inspected based on the information of the movement locus; and the determination unit In accordance with the determination result, the image data is extracted from the signal received by the receiving array antenna using the movement trajectory so that the overlapping portion where the inspection range overlaps the image data of the entire inspection target range does not occur. A data processing unit configured to create a data processing device, and
A wooden structure inspection system comprising: a display configured to display an image of an internal structure of the wooden structure using the image data.
前記データ処理装置は、
前記木造建築物の設計図面を記憶した記憶部と、
前記ディスプレイが、前記設計図面とともに、少なくとも前記検査対象範囲全体の前記内部構造の画像を同時に表示するように、前記ディスプレイの表示画面の作成を制御する表示制御部と、を備える、請求項１〜５のいずれか１項に記載の木造構造物検査システム。 The wooden structure is the wooden building,
The data processing device includes:
A storage unit that stores design drawings of the wooden building;
The display includes a display control unit that controls creation of a display screen of the display so as to simultaneously display at least the image of the internal structure of the entire inspection target range together with the design drawing. The wooden structure inspection system according to any one of 5.
前記レーダ装置の移動の際に、前記表面上における前記レーダ装置の移動軌跡の情報を取得するステップと、
前記移動軌跡の情報に基づいて、前記表面の予め定められた、前記検査幅より広い幅の検査対象範囲全てを検査したか否かを判定するステップと、
前記検査対象範囲全てを検査したとき、前記検査対象範囲全体の画像データに検査範囲が重なった重複部分が生じないように、前記移動軌跡を用いて、前記受信用アレイアンテナの受信した信号から前記画像データを作成するステップと、
前記画像データを用いて前記木造構造物の内部画像をディスプレイに表示するステップと、を備えることを特徴とする木造構造物検査方法。 A transmitting array antenna configured to irradiate electromagnetic waves from the surface of a wooden structure into the wooden structure, and a receiving array antenna configured to receive electromagnetic waves reflected in the wooden structure And inspecting the internal structure of the wooden structure with a constant inspection width in the width direction orthogonal to the moving direction while the radar apparatus is moving on the surface of the wooden structure. Repeatedly performing steps while changing the inspection position;
Obtaining information on a movement trajectory of the radar device on the surface when the radar device moves; and
Determining whether or not all of the inspection target range having a width wider than the inspection width, which is predetermined on the surface, is inspected based on the information of the movement trajectory;
When the entire inspection target range is inspected, the moving trajectory is used to generate the overlapping portion where the inspection range is overlapped on the image data of the entire inspection target range, from the signal received by the reception array antenna. Creating image data;
Displaying the internal image of the wooden structure on a display using the image data. A method for inspecting a wooden structure, comprising:
前記ディスプレイは、前記木造建築物の設計図面とともに、少なくとも前記検査対象範囲全体の前記内部構造の画像を同時に表示する、請求項９〜１３のいずれか１項に記載の木造構造物検査方法。 The wooden structure is the wooden building,
14. The wooden structure inspection method according to claim 9, wherein the display simultaneously displays at least an image of the internal structure of the entire inspection target range together with a design drawing of the wooden building.
検査対象の前記内部構造は、前記木造建築物の筋交いである、請求項９〜１４のいずれか１項に記載の木造構造物検査方法。 The wooden structure is a wooden building,
The wooden structure inspection method according to claim 9, wherein the internal structure to be inspected is a brace of the wooden building.
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