JP2021056117A - Evaluation device, evaluation system, control program, and method for evaluation - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、耐候性鋼材の表面の性状を評価する評価装置等に関する。 The present invention relates to an evaluation device or the like for evaluating the surface properties of a weathering steel material.
近年、橋梁等の屋外に設置される建築物のライフサイクルコストの低減が重要課題となっており、その課題を解決するための手段として耐候性鋼材が注目されている。耐候性鋼材とは、その表面に形成される錆により内部が腐食等から保護される特性を備えた鋼材である。耐候性鋼材としては、例えば銅、クロム、ニッケルなどの合金元素を含むものが知られている。 In recent years, reducing the life cycle cost of buildings installed outdoors such as bridges has become an important issue, and weathering steel is drawing attention as a means for solving this issue. A weathering steel material is a steel material having a property of protecting the inside from corrosion or the like due to rust formed on the surface thereof. As the weathering steel material, those containing alloying elements such as copper, chromium and nickel are known.
上述した特性により、耐候性鋼材は、無塗装のままで長期の使用に耐え得る。このため、耐候性鋼材は、例えば橋梁等の屋外に設置される建築物に好適に適用でき、そのライフサイクルコストの低減に寄与し得る。ただし、設置されている環境などによっては、耐候性鋼材が想定以上に早く劣化する場合もあるので、耐候性鋼材を使用した建築物についても、表面の性状を定期的に評価し、評価結果に応じて適切な管理を行う必要がある。 Due to the above-mentioned properties, the weathering steel can withstand long-term use without being painted. Therefore, the weathering steel can be suitably applied to a building installed outdoors such as a bridge, and can contribute to the reduction of the life cycle cost thereof. However, depending on the environment in which the weathering steel is installed, the weathering steel may deteriorate faster than expected. Therefore, even for buildings using weathering steel, the surface properties are regularly evaluated and used in the evaluation results. Appropriate management must be performed accordingly.
図6は、耐候性鋼材の表面の性状の評価区分の一例を示す図である。なお、この区分は、社団法人日本鉄鋼連盟と社団法人日本橋梁建設協会が規定する評価区分に準じている。図6の例では、耐候性鋼材の表面の性状を、レベル1からレベル5までの5段階の劣化レベルに区分している。劣化レベルは、値が小さいほど劣化の程度が大きいことを表す。
FIG. 6 is a diagram showing an example of the evaluation classification of the surface properties of the weathering steel material. This classification is based on the evaluation classification stipulated by the Japan Iron and Steel Federation and the Japan Bridge Construction Association. In the example of FIG. 6, the surface properties of the weathering steel are classified into five levels of deterioration from
耐候性鋼材の表面の錆に層状の剥離が発生している状態が劣化レベル1である。劣化レベル1の目安となる錆の厚さは800μm以上である。劣化レベル1の耐候性鋼材は、表面の錆が剥離することにより板厚が減少し、強度も低下する。このため、劣化レベル1の耐候性鋼材については、その板厚を測定した上、必要に応じて補修を行う必要がある。
耐候性鋼材の表面に5〜25mm程度のうろこ状の錆が発生している状態が劣化レベル2である。劣化レベル2の目安となる錆の厚さは400μm〜800μmである。劣化レベル2の耐候性鋼材については、劣化レベルが1に進行すると強度低下の問題が生じるため、錆の外観の変化の継続観察が必要である。
耐候性鋼材の表面に1〜5mm程度の粗い錆が発生している状態が劣化レベル3である。また、耐候性鋼材の表面に1mm程度の細かく均一な錆が発生している状態が劣化レベル4である。劣化レベル3および4の目安となる錆の厚さは400μm未満である。耐候性鋼材は、劣化レベル3〜4の状態が最も安定しているといえる。
耐候性鋼材の表面において、錆の量が少なく、比較的明るい色調を呈する状態が劣化レベル5である。劣化レベル5の目安となる錆の厚さは200μm未満である。劣化レベル3〜5の耐候性鋼材については、特にメンテナンスなどの処置を施すことなくそのまま使用継続できる。
耐候性鋼材の表面の性状の評価は、現在、技術者が目視で行っている。そのため、判定結果にバラツキが生じるという問題や、老朽化した橋梁の増加と技術者の確保の困難化等の問題がある。 Currently, engineers are visually evaluating the surface properties of weathering steel. Therefore, there are problems such as variation in judgment results, an increase in aging bridges, and difficulty in securing engineers.
ここで、鉄鋼部材の錆腐食に関する技術としては、例えば下記の非特許文献1が挙げられる。下記の非特許文献1には、鉄鋼部材をレーザースキャナー等でスキャンして得た3D点群データの色情報を元に錆腐食箇所の特定を自動で行うことが記載されている。具体的には、非特許文献1では、3D点群データから特定の色条件に合致する点、つまり錆が発生している点を検索し、条件に適合する点の色情報が見つかった場合に、その点を別の色に置き換えてマーカーとしている。これにより、錆領域をマーカーにより明示することができる。
Here, as a technique related to rust corrosion of steel members, for example, the following Non-Patent
しかしながら、非特許文献1に記載された技術は、耐候性鋼材の表面の性状の評価を想定したものではなく、耐候性鋼材の表面の性状の評価には不十分であるという問題がある。つまり、非特許文献1に記載された技術は、錆色の領域を錆腐食箇所として特定するものであり、錆の有無や広がり度合いが判定できるだけで、錆の厚さや凹凸の大きさ等の三次元形状を考慮した錆の性状判定を行うことはできない。
However, the technique described in Non-Patent
本発明の一態様は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、耐候性鋼材の表面の性状を的確に評価することができる評価装置等を提供することにある。 One aspect of the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide an evaluation device or the like capable of accurately evaluating the surface properties of a weathering steel material.
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る評価装置は、耐候性鋼材の表面の性状を評価する評価装置であって、前記表面の立体形状を計測することによって生成された、前記表面の三次元の立体形状を示す三次元形状情報を用いて、前記表面をそれぞれ異なる所定の方向から見たときの前記表面の外観を示す複数の二次元画像を生成する二次元画像生成部と、前記複数の二次元画像に基づいて、前記表面の性状を評価する評価部と、を備えている。 In order to solve the above problems, the evaluation device according to one aspect of the present invention is an evaluation device for evaluating the surface properties of the weather-resistant steel material, and is generated by measuring the three-dimensional shape of the surface. A two-dimensional image generation unit that generates a plurality of two-dimensional images showing the appearance of the surface when the surface is viewed from different predetermined directions by using the three-dimensional shape information indicating the three-dimensional three-dimensional shape of the surface. And an evaluation unit for evaluating the properties of the surface based on the plurality of two-dimensional images.
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る評価方法は、評価装置により耐候性鋼材の表面の性状を評価する評価方法であって、前記表面の立体形状を計測することによって生成された、前記表面の三次元の立体形状を示す三次元形状情報を用いて、前記表面をそれぞれ異なる所定の方向から見たときの前記表面の外観を示す複数の二次元画像を生成する二次元画像生成ステップと、前記複数の二次元画像に基づいて、前記表面の性状を評価する評価ステップと、を含む。 In order to solve the above problems, the evaluation method according to one aspect of the present invention is an evaluation method for evaluating the surface properties of a weather-resistant steel material by an evaluation device, and is generated by measuring the three-dimensional shape of the surface. Using the three-dimensional shape information indicating the three-dimensional shape of the surface, a two-dimensional image showing the appearance of the surface when the surface is viewed from different predetermined directions is generated. It includes an image generation step and an evaluation step of evaluating the properties of the surface based on the plurality of two-dimensional images.
本発明の一態様によれば、耐候性鋼材の表面の性状を的確に評価することができる。 According to one aspect of the present invention, the surface properties of the weathering steel can be accurately evaluated.
〔システム概要〕
本発明の一実施形態に係る評価システム100の概要を図2に基づいて説明する。図2は、評価システム100の概要を示す図である。評価システム100は、耐候性鋼材の表面の性状を評価するシステムであり、評価装置1と、地上型レーザスキャナ(第1のスキャナ)2と、携帯型レーザスキャナ(第2のスキャナ)3とを含む。評価装置1は、地上型レーザスキャナ2および携帯型レーザスキャナ3の各々と通信可能に接続される。評価装置1と、地上型レーザスキャナ2および携帯型レーザスキャナ3の各々との通信方式は、無線方式であっても、有線方式であってもよい。
[System overview]
The outline of the
本実施形態では、地上型レーザスキャナ2および携帯型レーザスキャナ3により、橋梁に使用されている耐候性鋼材の表面形状を計測し、その計測結果に基づいて該耐候性鋼材の表面の性状を評価する例を説明する。なお、評価システム100は、橋梁に使用されている耐候性鋼材に限られず、任意の建築物に使用されている耐候性鋼材を評価対象とすることができる。
In the present embodiment, the surface shape of the weathering steel used for the bridge is measured by the ground-based
地上型レーザスキャナ2は、対象物の立体形状を計測する据え置き型のスキャナであり、計測結果を示す三次元形状情報を生成し、評価装置1に出力する。地上型レーザスキャナ2は、携帯型レーザスキャナ3よりも遠距離から耐候性材の表面の立体形状を計測可能である。地上型レーザスキャナ2を用いれば、橋梁から離れた位置から、その橋梁に使用されている耐候性鋼材の三次元形状情報を生成することができる。
The ground-based
一方、携帯型レーザスキャナ3は、対象物の表面の立体形状を計測する携帯型のスキャナ(立体形状の計測装置)であり、計測結果を示す三次元形状情報を生成し、評価装置1に出力する。携帯型レーザスキャナ3による耐候性鋼材の表面形状の計測は、該耐候性鋼材の表面を正面から見た方向に対して所定の角度範囲(例えばプラスマイナス45度の範囲)で手に持った携帯型レーザスキャナ3を移動させながら行う。このように、携帯型レーザスキャナ3による耐候性鋼材の表面形状の計測は、該耐候性鋼材に近接した位置で行われ、かつ耐候性鋼材の表面に対して広い角度範囲で行われるため、地上型レーザスキャナ2が生成する三次元形状情報よりも立体形状をより正確に示すものとなる。つまり、携帯型レーザスキャナ3は、地上型レーザスキャナ2よりも分解能が高い。ただし、上記のとおり、計測の際に計測者が耐候性鋼材に近接する必要があるため、評価対象の耐候性鋼材の位置によっては、高所作業車を使用したり、足場を組んだりする必要が生じる場合がある。
On the other hand, the
なお、地上型レーザスキャナ2および携帯型レーザスキャナ3が生成する三次元形状情報は、対象物の立体形状を示す情報であればよい。例えば、上記三次元形状情報は、対象物の立体形状を示す三次元の点群データであってもよいし、三次元の点群データを用いて生成された三次元画像(メッシュモデル)であってもよい。また、本実施形態では、上述した2種類のレーザスキャナを用いる例を説明するが、耐候性鋼材の表面の立体形状を所望の精度で計測することができるものであれば、レーザスキャナ以外の立体形状の計測装置を適用することもできる。
The three-dimensional shape information generated by the ground-based
そして、評価システム100では、耐候性鋼材の表面の性状を評価する装置である評価装置1が、上述の三次元形状情報に基づいて耐候性鋼材の表面の性状を評価し、評価結果を出力する。評価装置1は、地上型レーザスキャナ2と携帯型レーザスキャナ3のいずれが計測した三次元形状情報を用いても上記評価を行うことができるが、地上型レーザスキャナ2と携帯型レーザスキャナ3の上述した特徴に基づいた使い分けを行うことが好ましい。この使い分けの詳細は後述する。
Then, in the
〔評価装置の構成〕
評価装置1のより詳細な構成を図1に基づいて説明する。図1は、評価装置1の要部構成の一例を示すブロック図である。図1に示すように、評価装置1は、評価装置1の各部を統括して制御する制御部10、評価装置1が他の装置と通信するための通信部11、および評価装置1が使用する各種データを記憶する記憶部12、および評価装置1が情報を出力するための出力部13を備える。また、制御部10には、形状情報取得部101、二次元画像生成部102、評価部103、出力制御部104、および合成部105が含まれている。
[Structure of evaluation device]
A more detailed configuration of the
形状情報取得部101は、耐候性鋼材の表面の立体形状を計測することによって生成された、当該表面の三次元の立体形状を示す三次元形状情報を取得する。具体的には、形状情報取得部101は、地上型レーザスキャナ2または携帯型レーザスキャナ3を用いて計測された三次元形状情報を取得する。三次元形状情報は、通信部11を介して地上型レーザスキャナ2または携帯型レーザスキャナ3から取得される。
The shape
二次元画像生成部102は、形状情報取得部101が取得した三次元形状情報を用いて、耐候性鋼材の表面をそれぞれ異なる所定の方向から見たときの外観を示す複数の二次元画像を生成する。これらの二次元画像は、耐候性鋼材の表面を複数の異なる角度から視認した画像に相当する。二次元画像の生成については図3に基づいて後述する。なお、複数の二次元画像を生成する元となる三次元形状情報は、地上型レーザスキャナ2または携帯型レーザスキャナ3が計測した三次元形状情報であってもよいし、後述する合成部105が生成した三次元形状情報であってもよい。
The two-dimensional
評価部103は、二次元画像生成部102が生成した複数の二次元画像を用いて、耐候性鋼材の表面の性状を評価する。評価の基準は、耐候性鋼材の劣化の程度を複数段階に区分できるようなものであればよい。本実施形態では、耐候性鋼材の表面の性状を、図6に示した5段階の劣化レベルのいずれかに区分することにより評価する例、つまり評価部103の評価結果が、5段階の劣化レベルである例を説明する。評価部103による評価方法の詳細については後述する。
The
出力制御部104は、評価部103の評価結果を出力部13に出力させる。例えば、出力部13が表示装置であれば、出力制御部104は評価結果を表示出力させる。評価結果の出力態様は特に限定されず、所望の出力態様に応じた構成の出力部13を設ければよい。例えば、評価結果を音声出力させる場合には、出力部13をスピーカ等の音声出力装置とすればよい。なお、出力部13は、評価装置1に外付けされた、評価装置1の外部の装置であってもよい。
The
合成部105は、複数の方向から耐候性鋼材の表面の立体形状を計測して得られる複数の三次元形状情報に基づいて1つの三次元形状情報を生成する。また、合成部105が三次元形状情報を生成した場合、二次元画像生成部102は、合成部105が生成した三次元形状情報から複数の二次元画像を生成し、評価部103はこれらの二次元画像を用いて上述した評価を行う。一方向のみからの計測では十分な精度の三次元形状情報が得られない場合があるが、複数の方向から計測した複数の三次元形状情報を合成すれば、十分な精度の三次元形状情報を得ることができる。よって、上記の構成によれば、評価の精度を高めることができる。
The
具体的には、合成部105は、地上型レーザスキャナ2が耐候性鋼材の表面を複数の方向から計測することにより生成された複数の三次元点群データを合成して1つの三次元点群データを生成する。複数の三次元点群データを合成して1つの三次元点群データを生成する方法としては、例えば、従来から知られている方法を適用することもできる。計測は、例えば、耐候性鋼材の正面方向に対して上下または左右方向に60〜70度程度傾いた2〜3方向から行うことが好ましい。
Specifically, the
なお、合成部105の機能は、地上型レーザスキャナ2が有していてもよい。この場合、形状情報取得部101が地上型レーザスキャナ2から取得する三次元形状情報が、耐候性鋼材の表面を複数の方向から計測することにより生成された複数の三次元点群データを合成したものとなる。このため、この場合には、評価装置1の構成要素から合成部105を省略することができる。
The function of the
以上のように、評価装置1は、耐候性鋼材の表面の立体形状を計測することによって生成された三次元形状情報を用いて、上記表面をそれぞれ異なる所定の方向から見たときの外観を示す複数の二次元画像を生成する二次元画像生成部102を備えている。また、評価装置は、上記複数の二次元画像に基づいて、上記表面の性状を評価する評価部103を備えている。
As described above, the
上記の構成によれば、三次元形状情報から複数の二次元画像を生成し、それら複数の二次元画像に基づいて評価を行う。これにより、三次元形状情報に含まれる情報のうち、耐候性鋼材の表面の性状の評価に必要かつ十分な情報を利用して、耐候性鋼材の表面の性状を的確に評価することができる。 According to the above configuration, a plurality of two-dimensional images are generated from the three-dimensional shape information, and evaluation is performed based on the plurality of two-dimensional images. Thereby, among the information included in the three-dimensional shape information, the information necessary and sufficient for the evaluation of the surface properties of the weathering steel material can be used to accurately evaluate the surface properties of the weathering steel material.
〔二次元画像の生成について〕
二次元画像生成部102による二次元画像の生成について図3に基づいて説明する。図3は、二次元画像生成部102による二次元画像の生成について説明する図である。なお、図3では、耐候性鋼材の表面上に相互に直交するX軸およびY軸を設定し、X軸およびY軸と直交するZ軸を設定している。
[About the generation of two-dimensional images]
The generation of the two-dimensional image by the two-dimensional
上述のように、耐候性鋼材の三次元形状情報とは、耐候性鋼材の表面の立体形状を示す三次元点群データである。よって、三次元形状情報を用いれば、耐候性鋼材の表面を任意の角度から見たときの二次元画像を生成することができる。 As described above, the three-dimensional shape information of the weathering steel material is the three-dimensional point cloud data indicating the three-dimensional shape of the surface of the weathering steel material. Therefore, by using the three-dimensional shape information, it is possible to generate a two-dimensional image when the surface of the weathering steel is viewed from an arbitrary angle.
例えば、図3に示すように、二次元画像生成部102は、耐候性鋼材の三次元形状情報から耐候性鋼材をA方向(Z軸の負方向)から見た二次元画像を生成することができる。同様に、二次元画像生成部102は、耐候性鋼材の三次元形状情報から、耐候性鋼材をB方向(A方向をZX平面内でX軸の負方向に45度回転させた方向)から見た二次元画像を生成することができる。また、二次元画像生成部102は、耐候性鋼材の三次元形状情報から、耐候性鋼材をC方向(A方向をZY平面内でY軸の正方向に60度回転させた方向)から見た二次元画像を生成することもできる。
For example, as shown in FIG. 3, the two-dimensional
図3に示すように、A方向から見た二次元画像では、耐候性鋼材の表面に錆の凹凸があることは認識できるものの、この二次元画像のみからは、劣化レベル評価のポイントの一つである錆の深さが認識しにくい。一方、B方向やC方向から見た二次元画像からは、耐候性鋼材の表面に生じた錆の深さが容易に認識できる。したがって、これら複数の二次元画像は、劣化レベルの評価に必要かつ十分な情報を含んでいるといえる。よって、二次元画像生成部102がこのような複数の二次元画像を生成すればよい。
As shown in FIG. 3, in the two-dimensional image viewed from the A direction, it can be recognized that the surface of the weathering steel has rust irregularities, but from this two-dimensional image alone, it is one of the points for evaluating the deterioration level. It is difficult to recognize the depth of rust. On the other hand, the depth of rust generated on the surface of the weathering steel can be easily recognized from the two-dimensional images viewed from the B direction and the C direction. Therefore, it can be said that these two-dimensional images contain necessary and sufficient information for evaluating the deterioration level. Therefore, the two-dimensional
つまり、二次元画像生成部102は、図3のB方向のように耐候性鋼材の表面を側方から見た方向や、図3のC方向のように耐候性鋼材の表面を見下ろすあるいは見上げる方向から見た二次元画像を生成することが好ましい。例えば、二次元画像生成部102は、方向Aを基準として、観察方向を所定角度ずつ(例えば15度刻みで)上下左右の各方向にずらした二次元画像を生成してもよい。なお、所定角度ずつずらす方向は、上下左右に限られない。二次元画像生成部102は、所定角度ずつずらす際に、回転軸を斜めにとって二次元画像を生成してもよい。
That is, the two-dimensional
〔評価の方法〕
評価部103が耐候性鋼材の表面の性状を評価する方法について説明する。上述のように、二次元画像生成部102が生成する複数の二次元画像には、耐候性鋼材の表面の立体形状の特徴点が表れているから、評価部103は、その特徴点に基づいて評価すればよい。
[Evaluation method]
A method in which the
例えば、評価部103は、耐候性鋼材の表面をそれぞれ異なる所定の方向から見たときの当該表面の外観と、当該表面の性状の評価区分との関係を機械学習させた学習済みモデルを用いて、耐候性鋼材の表面の性状を評価してもよい。
For example, the
この場合、評価部103は、このような学習済みモデルに対し、耐候性鋼材の表面をそれぞれ異なる所定の方向から見たときの当該表面の外観を示す情報として、二次元画像生成部102が生成した複数の二次元画像を入力する。これにより、学習済みモデルから耐候性鋼材の表面の性状の評価区分を示す情報が出力される。よって、評価部103は、その情報に従って性状の評価区分を決定することができる。このような構成によれば、耐候性鋼材の表面の性状を高精度に評価することが可能になる。
In this case, the
上記のような学習済みモデルは、例えば、複数の二次元画像とそれらの二次元画像に写る耐候性鋼材の劣化レベルとの関係を機械学習することにより構築することができる。上記学習モデルの構築に用いる教師データとしては、劣化レベルが既知の耐候性鋼材を計測した三次元形状情報から生成した複数の二次元画像を用いることができる。なお、いずれの方向から見た二次元画像を用いるかは予め定めておき、評価に用いる二次元画像もその予め定めた方向から見た画像とする。学習済みモデルのアルゴリズムは特に限定されないが、入力データが画像であるから、畳み込みニューラルネットワーク等が好適に適用できる。 The trained model as described above can be constructed, for example, by machine learning the relationship between a plurality of two-dimensional images and the deterioration level of the weathering steel material reflected in the two-dimensional images. As the teacher data used for constructing the learning model, a plurality of two-dimensional images generated from the three-dimensional shape information obtained by measuring the weathering steel having a known deterioration level can be used. It should be noted that the direction in which the two-dimensional image is used is determined in advance, and the two-dimensional image used for the evaluation is also the image viewed from the predetermined direction. The algorithm of the trained model is not particularly limited, but since the input data is an image, a convolutional neural network or the like can be preferably applied.
上述のように、地上型レーザスキャナ2と携帯型レーザスキャナ3は分解能が異なっており、地上型レーザスキャナ2に基づく二次元画像と携帯型レーザスキャナ3に基づく二次元画像とは外観が異なることが通常である。このため、地上型レーザスキャナ2に基づく二次元画像を入力とする学習済みモデルは、地上型レーザスキャナ2に基づく二次元画像を教師データとして構築することが好ましい。同様に、携帯型レーザスキャナ3に基づく二次元画像を入力とする学習済みモデルは、携帯型レーザスキャナ3に基づく二次元画像を教師データとして構築することが好ましい。ただし、地上型レーザスキャナ2と携帯型レーザスキャナ3の分解能に大きな差異がないような場合には、共通の学習済みモデルを用いることも可能である。
As described above, the ground-based
〔評価結果の提示例〕
評価結果をどのようにして提示するかは特に限定されないが、橋梁等の建築物に使用される耐候性鋼材は一般的に大型であり、その全面の評価を行うには複数回の計測を行う必要があることが多い。また、劣化が進んでいる箇所には適切な処置を施す必要があるから、評価結果は、劣化箇所の分布が一目で認識できるような態様で提示することが好ましい。
[Example of presentation of evaluation results]
How to present the evaluation result is not particularly limited, but the weathering steel used for buildings such as bridges is generally large, and multiple measurements are performed to evaluate the entire surface. Often necessary. Further, since it is necessary to take appropriate measures for the deteriorated portion, it is preferable to present the evaluation result in a manner in which the distribution of the deteriorated portion can be recognized at a glance.
そこで、出力制御部104は、評価部103の評価結果に基づいて生成された劣化度マップを出力部13に表示出力させてもよい。劣化度マップとは、1つの建築物の各部分における評価結果(例えば1〜5の劣化レベル)の分布をマップとして表したものである。
Therefore, the
図4は、劣化度マップの一例を示す図である。このような劣化度マップは、評価対象の建築物を撮影した画像において、耐候性鋼材が写る領域を1回の計測で評価される複数の領域に区切り、各領域に評価結果を示す情報(図4の例では1〜5の劣化レベル値)を重畳することにより生成可能である。なお、劣化度マップは、出力制御部104が生成してもよいし、制御部10に劣化度マップを生成する処理部を追加して、その処理部に生成させてもよい。
FIG. 4 is a diagram showing an example of a deterioration degree map. In such a deterioration degree map, in an image of a building to be evaluated, the area where the weathering steel is reflected is divided into a plurality of areas evaluated by one measurement, and information showing the evaluation result in each area (Fig.). In the example of 4, it can be generated by superimposing (
このような劣化度マップは、様々な用途に利用することができる。例えば、出力制御部104は、地上型レーザスキャナ2が計測した三次元形状情報に基づく評価結果を劣化度マップとして出力部13に表示出力させてもよい。また、この場合、出力制御部104は、携帯型レーザスキャナ3での再計測が必要な領域をハイライトして表示させてもよい。これにより、携帯型レーザスキャナ3を使用する計測者に、再計測すべき領域を容易にかつ正しく認識させることができる。なお、再計測については図5に基づいて後述する。そして、出力制御部104は、携帯型レーザスキャナ3による再計測の結果に基づく評価結果が、地上型レーザスキャナ2が計測した三次元形状情報に基づく評価結果と相違していた場合に、生成済みの劣化度マップにおけるその領域の劣化レベルを更新してもよい。
Such a deterioration degree map can be used for various purposes. For example, the
また、劣化度マップは、劣化の原因の判定に利用することもできる。例えば、図4の劣化度マップからは、耐候性鋼材の接続部付近の領域の劣化レベルが相対的に低いことが読み取れる。このことから、接続部に雨水等の水分が溜りやすい状態となっていることが、これらの領域における劣化の原因であると判定することができる。 The deterioration degree map can also be used to determine the cause of deterioration. For example, from the deterioration degree map of FIG. 4, it can be read that the deterioration level of the region near the connecting portion of the weathering steel is relatively low. From this, it can be determined that the state in which water such as rainwater easily accumulates in the connecting portion is the cause of deterioration in these regions.
なお、劣化レベルの分布のパターンと劣化原因との対応関係を予めモデル化しておけば、原因の判定を自動で行うことが可能である。つまり、評価装置1の制御部10には、耐候性鋼材の各部における評価部103の評価結果の分布のパターンに基づいて、耐候性鋼材の劣化原因を判定する判定部が含まれていてもよい。
If the correspondence between the deterioration level distribution pattern and the deterioration cause is modeled in advance, the cause can be automatically determined. That is, the
また、劣化原因の判定には、評価結果の分布のパターン以外の情報を考慮してもよい。例えば、橋梁の設計図には、雨水の排水路の配置などの錆に関連し得る情報が含まれている。また、例えば、橋梁の周囲に硫化物を含むガスを排出する工場等が存在する場合、そのガスが錆を促進する可能性がある。このため、このような情報を考慮することにより、劣化原因の判定精度を高めることができる。 Further, in determining the cause of deterioration, information other than the distribution pattern of the evaluation result may be taken into consideration. For example, a bridge blueprint contains information that may be related to rust, such as the placement of rainwater drainage channels. Further, for example, when there is a factory or the like that discharges a gas containing sulfide around the bridge, the gas may promote rust. Therefore, by considering such information, it is possible to improve the accuracy of determining the cause of deterioration.
〔処理の流れ〕
図5に基づいて評価装置1が実行する処理(評価方法)の流れを説明する。図5は、評価装置1が実行する処理の一例を示すフローチャートである。なお、図4の例のように、耐候性鋼材を複数の領域に区切り、各領域について評価を行う場合、以下説明するS101〜S104の一連の処理は、各領域についての地上型レーザスキャナ2による計測が終了した後で、それぞれの領域についてまとめて行えばよい。
[Processing flow]
The flow of the process (evaluation method) executed by the
S101では、形状情報取得部101が、地上型レーザスキャナ2で計測された、耐候性鋼材の表面の三次元形状情報を取得する。なお、地上型レーザスキャナ2による計測は、複数の異なる方向から行われるので、形状情報取得部101は複数の三次元形状情報を取得する。また、S102では、合成部105が、S101で取得された複数の三次元形状情報を合成して1つの三次元形状情報を生成する。
In S101, the shape
S103(二次元画像生成ステップ)では、二次元画像生成部102が、S102で生成された三次元形状情報から、複数の二次元画像を生成する。これらの二次元画像は、耐候性鋼材の表面をそれぞれ異なる所定の方向から見たときの当該表面の外観を示している。
In S103 (two-dimensional image generation step), the two-dimensional
S104(評価ステップ)では、評価部103が、学習済みモデルを用いて、耐候性鋼材の表面の性状を評価する。具体的には、評価部103は、学習済みモデルにS103で生成された複数の二次元画像を入力し、学習済みモデルの出力値に基づいて劣化レベルを決定する。また、S104において、出力制御部104は、評価部103の評価結果を出力部13に出力させてもよい。なお、耐候性鋼材の複数の領域について評価を行う場合、全ての領域の評価が終了した段階で評価結果の出力を行ってもよい。
In S104 (evaluation step), the
S105では、評価部103が、評価対象の耐候性鋼材に劣化レベルが閾値以下の領域があるか否かを判断する。S105でNOと判定された場合には、図5の処理は終了する。つまり、劣化レベルが閾値以下の領域がなければ、携帯型レーザスキャナ3による計測は行うことなく、評価は終了する。この場合、携帯型レーザスキャナ3による計測のための作業員の手配、高所作業車の手配、あるいは足場の設置などは不要であり、極めて低コストで評価終了となる。閾値は適宜設定すればよいが、劣化が進んでいることを見落とすことがないように、高めの値とすることが好ましい。例えば閾値を3に設定してもよく、この場合には、S105において劣化レベル1〜3の領域の有無が判定される。
In S105, the
一方、S105でYESの場合には、劣化レベルが閾値以下の領域について携帯型レーザスキャナ3による再計測を行い、処理はS106に進む。なお、携帯型レーザスキャナ3による再計測に先立ち、出力制御部104は、劣化レベルが閾値以下の領域を示す情報を出力部に出力させてもよい。これにより、再計測を行う必要がある領域を容易に認識させることができる。
On the other hand, if YES in S105, the
S106では、形状情報取得部101が、携帯型レーザスキャナ3から耐候性鋼材の表面における上記領域の三次元形状情報を取得する。また、S107(二次元画像生成ステップ)では、二次元画像生成部102が、S106で取得された三次元形状情報から複数の二次元画像を生成する。
In S106, the shape
S108(評価ステップ)では、評価部103が、学習済みモデルを用いて、耐候性鋼材の表面の性状を評価する。また、S108において、出力制御部104は、評価部103の評価結果を出力部13に出力させてもよい。S108の処理が終了することにより、図5の処理は終了する。
In S108 (evaluation step), the
なお、耐候性鋼材の複数の領域について携帯型レーザスキャナ3で再計測する場合、全ての領域の評価が終了した段階で評価結果を出力してもよいし、1つの領域の評価が終了する毎に評価結果を出力してもよい。後者の場合、S106では、形状情報取得部101は、携帯型レーザスキャナ3が生成する三次元形状情報をリアルタイムまたは略リアルタイムに取得してもよい。三次元形状情報が取得されると取得された三次元形状情報に基づいて速やかにS107〜S108の処理が行われる。特に、S108では、三次元形状情報そのものではなく、三次元形状情報から生成された二次元画像を用いて評価を行うため、評価に要する時間が短く済む。
When re-measuring a plurality of regions of the weathering steel with the
よって、この場合、出力制御部104は、形状情報取得部101が三次元形状情報を取得したことに応答して、評価部103によるS108の評価結果を出力部13に出力させることができる。これにより、携帯型レーザスキャナ3の計測結果に基づく確実性の高い評価結果を速やかに確認させることができる。また、例えば、劣化が確認された場合に、携帯型レーザスキャナ3を使用している計測者にその旨を通知して、周囲の耐候性鋼材やその付属物などの状態を詳細に確認させることも可能になる。
Therefore, in this case, the
以上のように、評価システム100には、携帯型レーザスキャナ3よりも遠距離から耐候性鋼材の表面の立体形状を計測可能な地上型レーザスキャナ2と、地上型レーザスキャナ2よりも分解能が高い携帯型レーザスキャナ3が含まれている。そして、評価装置1は、地上型レーザスキャナ2による計測結果に基づく評価結果が示す耐候性鋼材の劣化の程度が所定の基準を超えている場合に、携帯型レーザスキャナ3による計測結果に基づく評価を実行する。これにより、遠距離からの計測により劣化が進んでいる領域の有無やその位置を確認することができると共に、劣化が進んでいる箇所については分解能が高い携帯型レーザスキャナ3で高精度な再評価を行うことができる。よって、耐候性鋼材の表面の性状の評価において、作業効率と評価の正確性を両立させることができる。
As described above, the
〔変形例〕
上記実施形態では、地上型レーザスキャナ2と、携帯型レーザスキャナ3という2つのスキャナを含む評価システム100について説明したが、評価システム100には、耐候性鋼材の表面の立体形状を計測するスキャナが少なくとも1つ含まれていればよい。また、ドローン等の飛行体にスキャナを搭載して三次元形状情報を計測してもよい。
[Modification example]
In the above embodiment, the
耐候性鋼材の表面の性状を評価する基準は適宜定めればよく、上述した5段階の劣化レベルに限られない。また、地上型レーザスキャナ2が生成した三次元形状情報を用いる場合と、携帯型レーザスキャナ3が生成した三次元形状情報を用いる場合とで、耐候性鋼材の表面の性状を評価する基準が異なっていてもよい。
Criteria for evaluating the surface properties of weathering steel may be appropriately determined, and are not limited to the above-mentioned five-step deterioration level. Further, the criteria for evaluating the surface properties of the weathering steel material differ depending on whether the three-dimensional shape information generated by the ground-based
例えば、地上型レーザスキャナ2が生成した三次元形状情報を用いる場合には、再評価が必要な劣化レベル(例えば上述の劣化レベル1〜3に対応)と、再評価が不要な劣化レベル(例えば上述の劣化レベル4〜5に対応)の2段階で評価してもよい。そして、携帯型レーザスキャナ3が生成した三次元形状情報を用いる場合には、劣化レベル1〜5の5段階で評価してもよい。
For example, when using the three-dimensional shape information generated by the ground-based
上記実施形態で説明した処理の実行主体は、適宜変更することが可能である。例えば、図5のS101〜S105の処理と、S106〜S108の処理をそれぞれ異なる評価装置1に実行させてもよい。この場合の評価システム100は、地上型レーザスキャナ2が生成する三次元形状情報を用いて評価する評価装置1と、携帯型レーザスキャナ3が生成する三次元形状情報を用いて評価する評価装置1とを含む構成となる。
The execution body of the process described in the above embodiment can be changed as appropriate. For example, the processing of S101 to S105 in FIG. 5 and the processing of S106 to S108 may be executed by
また、例えば、図5のS102の処理を地上型レーザスキャナ2で行う構成としてもよい。この場合、評価装置1は、S101で地上型レーザスキャナ2から合成された三次元形状情報を取得し、S102〜S103の処理は行わない。また、例えば、S104やS108の処理を評価装置1とは異なる他の情報処理装置に実行させてもよい。この場合、評価装置1は、生成した二次元画像を他の情報処理装置に送信し、該情報処理装置から評価結果を取得する。
Further, for example, the processing of S102 in FIG. 5 may be performed by the ground-based
〔ソフトウェアによる実現例〕
評価装置1の制御部10(特に、形状情報取得部101、二次元画像生成部102、評価部103、出力制御部104、および合成部105)は、集積回路(ICチップ)等に形成された論理回路(ハードウェア)によって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。
[Example of realization by software]
The control unit 10 (particularly, the shape
後者の場合、評価装置1は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するコンピュータを備えている。このコンピュータは、例えば1つ以上のプロセッサを備えていると共に、上記プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を備えている。そして、上記コンピュータにおいて、上記プロセッサが上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。上記プロセッサとしては、例えばCPU(Central Processing Unit)を用いることができる。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、ROM(Read Only Memory)等の他、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムを展開するRAM(Random Access Memory)などをさらに備えていてもよい。また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体(通信ネットワークや放送波等)を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明の一態様は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。
In the latter case, the
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims, and the embodiments obtained by appropriately combining the technical means disclosed in the different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention.
1 評価装置
2 地上型レーザスキャナ(第1のスキャナ)
3 携帯型レーザスキャナ(第2のスキャナ)
100 評価システム
101 形状情報取得部
102 二次元画像生成部
103 評価部
105 合成部
1
3 Portable laser scanner (second scanner)
100
Claims (6)
前記表面の立体形状を計測することによって生成された、前記表面の三次元の立体形状を示す三次元形状情報を用いて、前記表面をそれぞれ異なる所定の方向から見たときの前記表面の外観を示す複数の二次元画像を生成する二次元画像生成部と、
前記複数の二次元画像に基づいて、前記表面の性状を評価する評価部と、
を備えていることを特徴とする評価装置。 An evaluation device that evaluates the surface properties of weathering steel.
Using the three-dimensional shape information indicating the three-dimensional shape of the surface generated by measuring the three-dimensional shape of the surface, the appearance of the surface when the surface is viewed from different predetermined directions can be obtained. A two-dimensional image generator that generates a plurality of two-dimensional images shown,
An evaluation unit that evaluates the properties of the surface based on the plurality of two-dimensional images,
An evaluation device characterized by being equipped with.
ことを特徴とする請求項1に記載の評価装置。 The evaluation unit uses a trained model in which the relationship between the appearance of the surface when the surface is viewed from different predetermined directions and the evaluation classification of the property of the surface is machine-learned is used. Determine the evaluation classification of properties,
The evaluation device according to claim 1, wherein the evaluation device is characterized by the above.
前記形状情報取得部が前記三次元形状情報を取得したことに応答して、前記評価部による評価結果を出力部に出力させる出力制御部と、をさらに備えた、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の評価装置。 A shape information acquisition unit that acquires the three-dimensional shape information from a scanner that measures the three-dimensional shape of the surface,
An output control unit for outputting the evaluation result by the evaluation unit to the output unit in response to the shape information acquisition unit acquiring the three-dimensional shape information is further provided.
The evaluation device according to claim 1 or 2.
前記耐候性鋼材の表面の立体形状を計測する第1および第2のスキャナと、を含む評価システムであって、
前記第1のスキャナは、前記第2のスキャナよりも遠距離から前記表面の立体形状を計測可能であり、前記第2のスキャナは、前記第1のスキャナよりも分解能が高く、
前記評価装置は、前記第1のスキャナによる計測結果に基づく評価結果が示す前記耐候性鋼材の劣化の程度が所定の基準を超えている場合に、前記第2のスキャナによる計測結果に基づく評価を実行する、
ことを特徴とする評価システム。 The evaluation device according to any one of claims 1 to 3 and
An evaluation system including first and second scanners for measuring the three-dimensional shape of the surface of the weathering steel material.
The first scanner can measure the three-dimensional shape of the surface from a longer distance than the second scanner, and the second scanner has a higher resolution than the first scanner.
When the degree of deterioration of the weathering steel material indicated by the evaluation result based on the measurement result by the first scanner exceeds a predetermined standard, the evaluation device performs the evaluation based on the measurement result by the second scanner. Execute,
An evaluation system characterized by that.
前記表面の立体形状を計測することによって生成された、前記表面の三次元の立体形状を示す三次元形状情報を用いて、前記表面をそれぞれ異なる所定の方向から見たときの前記表面の外観を示す複数の二次元画像を生成する二次元画像生成ステップと、
前記複数の二次元画像に基づいて、前記表面の性状を評価する評価ステップと、
を含むことを特徴とする評価方法。 This is an evaluation method for evaluating the surface properties of weathering steel using an evaluation device.
Using the three-dimensional shape information indicating the three-dimensional shape of the surface generated by measuring the three-dimensional shape of the surface, the appearance of the surface when the surface is viewed from different predetermined directions can be obtained. A two-dimensional image generation step that generates the multiple two-dimensional images shown, and
An evaluation step for evaluating the properties of the surface based on the plurality of two-dimensional images, and
An evaluation method characterized by including.
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