JP2023050515A - 打音検査システム - Google Patents

Abstract

【課題】高所でも安定して打音検査できる打音検査システムの提供。【解決手段】ターゲットと、検査面を自動走行する走行機構と、検査面にマーキングを施すマーキング機構と、前記検査面に吸着するための吸着機構と、検査面の打音検査を実施する打音検査機構とを有する打音検査装置と、ターゲットを自動追尾・測距・測角可能な測量機とを備える打音検査システム。打音検査装置を吸着機構で検査面に吸着させながら所望の位置へ走行させて打音検査を実施させる。異常有り判定された場合、検査面にマーキングが施される。測量機はターゲットを自動追尾し、打音検査実施時に、前記ターゲットの測距・測角を行う。検査経路と、打音検査位置が精密に把握される。所定パターンで検査面を自走させて検査を繰り返すことで、網羅的に自動で検査が実施される。また、走行データから検査面の三次元形状データを算出できる。【選択図】図１

Description

本発明は、広範囲に安定して打音検査できる打音検査システムに関する。

建造物には、安全性を維持するための定期的な点検が実施される。例えば、コンクリート建造物では、検査者がハンマーで打撃して打音を検査する打音検査によって、コンクリート内部にひび割れや浮きなどの異常部位がないか調べられる。検査対象は、ビル、橋脚、トンネルなど、大型の建造物であり、検査者の手が検査面に届かない場合もある。このため、アームの先端に検査装置を付けてアームを伸ばして検査したり（特許文献１）、マルチコプターなどの飛行体を用いて検査していた（特許文献２）。

特開２００４－２０５２１６号 特開２０２０－７９５２６号

しかし、アームの長さに限界があるため、アームの最大長までの範囲しか検査ができない。飛行体による打音検査はハンマーによる打撃の安定性を欠くという問題があった。

本発明は、この問題を鑑みてなされたものであり、検査員が手の届かない高所でも安定して打音検査できる打音検査システムを提供する。

上記問題を解決するため、本開示のある態様では、ターゲットと、検査面を自動走行する走行機構と、前記検査面にマーキングを施すマーキング機構と、前記検査面に吸着するための吸着機構と、前記検査面の打音検査を実施する打音検査機構とを有する打音検査装置と、前記走行機構、前記マーキング機構、および前記打音検査機構を制御する装置制御部と、前記ターゲットを自動追尾する追尾部と、前記ターゲットまでの距離を測定する測距部と、前記ターゲットの角度を計測する測角部とを有する測量機と、前記測量機を制御する測量機制御部と、前記打音検査装置による打音検査で前記検査面の異常の有無を判定する判定部と、を備え、前記装置制御部は、前記打音検査装置を前記吸着機構により前記検査面に吸着させながら所望の位置へ走行させて、前記打音検査装置に打音検査を実施させ、前記判定部が異常有りと判定した場合、前記マーキング機構にマーキングを施すように制御し、前記測量機制御部は、前記測量機に前記ターゲットを自動追尾させて、前記打音検査装置による打音検査実施時に、前記ターゲットの測距・測角を行うように制御するように打音検査システムを構成した。

この態様によれば、打音検査装置は、検査面に吸着しており、検査面が天井面や鉛直面であっても、検査面に張り付きながら自走して、高所であっても、打音検査を実施できる。また打音検査装置による打撃で、高所などの場所や作業者に熟練度よらずに、安定して打音検査が実施される。ターゲットと測量機により、精密に打音検査装置に把握されて走行でき、打音検査位置も精密に把握される。

また、ある態様では、前記装置制御部は、前記打音検査装置を所定のパターンで走行させることで、前記検査面を網羅的に走行させ、走行中に所定時間ごと、または所定の距離ごとに、前記打音検査機構に打音検査を実施させるように構成した。この態様によれば、検査面を所定パターンによる走行で、検査面を網羅的に実施でき、所定範囲または所定距離ごとに打音検査を実施することで、自動で、検査面をしらみつぶしに打音検査できる。

また、ある態様では、前記測量機による測距・測角による取得データに基づいて、前記検査面の三次元形状データを算出し、前記判定部による判定結果に紐づけして、試験結果を視認可能な情報とする処理が行われるように構成した。この態様によれば、検査面の三次元データを取得するとともに、検査結果にもとづいて異常個所が可視化して見える。実際の検査面ではマーキング、データでは検査面形状と共に、異常個所を一目で把握できる。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、高所でも安定して打音検査できる打音検査システムを提供する。

好適な実施形態に係る打音検査システムの概略構成図である。 測量機の構成ブロック図である。 処理ＰＣの構成ブロック図である。 図４（Ａ）が打音検査装置の側面図である。図４（Ｂ）が打音検査装置の底面図である。 打音検査装置の構成ブロック図である。 打音検査のフローチャートである。 打音検査装置の走行ルートの一例である。 打音検査の後処理後表示の一例である。 打音検査の結果の一例である。 打音検査の結果の一例である。 打音検査の結果の一例である。 打音検査システムによる別の実施例である。

以下、本開示の構成の具体的な実施形態を、図面を参照しながら説明する。実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。また、同一の構成を持つものは同一の符号を付して、説明を省略する。

（打音検査システム）
図１は、本発明の好適な実施形態である打音検査システム１の概略構成図であり、検査現場での作業イメージを示している。本実施形態に係る打音検査システム１は、打音検査装置４、測量機２、処理ＰＣ６を備える。処理ＰＣ６、測量機２、打音検査装置４は、相互に接続され、互いに情報を送受信可能となっている。

打音検査装置４は、操作による走行または自律的な走行により検査面Ａを走行可能に構成され、かつ検査面Ａに自らを吸着させる吸着手段を有しており、検査面Ａが鉛直面や天井面であっても、検査面Ａから離れずに張り付いて走行する。打音検査装置４は、検査面Ａの検査位置まで自ら移動して、打音検査を行う。

打音検査装置４にはターゲットＴが取り付けられている。ターゲットＴは、複数の三角錐状のプリズムを放射状に組み合わせて構成された、いわゆる全方位プリズムであり、その全周（３６０°）から入射する光を、その入射方向と反対の方向に再帰反射する。

処理ＰＣ６は、検査現場内に設置される。測量機２、打音検査装置４、および処理ＰＣ６は相互に無線接続され（有線接続も可）、互いに情報を送受信可能となっている。

測量機２は、基準点中心上に三脚を用いて設置される。測量機２は、整準器の上に設けられた基盤部２ａと、基盤部２ａを軸Ｈ－Ｈ周りに水平に回転する托架部２ｂと、托架部２ｂの中央で軸Ｖ－Ｖ周りに鉛直回転する望遠鏡２ｃとを有する。測量機２は、自動追尾機能・測距機能・測角機能を備えており、走行中の打音検査装置４のターゲットＴを追尾し、打音検査時にターゲットＴを測距・測角する。

（測量機２）
図２は、測量機２の構成ブロック図である。測量機２は、モータドライブトータルステーションであり、水平角検出器２１、鉛直角検出器２２、水平回転駆動部２３、鉛直回転駆動部２４、測量機制御部２５、測距部２６、追尾部２７、通信部２８を備える。

水平角検出器２１と鉛直角検出器２２は、エンコーダである。水平角検出器２１は、托架部２ｂの回転軸に設けられ、托架部２ｂの水平角を検出する。鉛直角検出器２２は、望遠鏡２ｃの回転軸に設けられ、望遠鏡２ｃの鉛直角を検出する。

水平回転駆動部２３および鉛直回転駆動部２４はモータである。水平回転駆動部２３は托架部２ｂの回転軸を動かし、鉛直回転駆動部２４は、望遠鏡２ｃの回転軸を動かす。両駆動部の協働により、望遠鏡２ｃの向きが変更される。水平角検出器２１と鉛直角検出器２２とで、測角部を構成する。水平回転駆動部２３および鉛直回転駆動部２４とで、駆動部を構成する。

測距部２６は、送光部と受光部を備え、例えば赤外パルスレーザなどの測距光を送光部から出射し、その反射光を受光部で受光し、測距光と内部参照光との位相から測距する。測距部は、プリズム測定のみならず、ノンプリズム測定も可能となっている。

追尾部２７は、測距光とは異なる波長の赤外線レーザなどの追尾光として出射する追尾送光系と、ＣＣＤセンサまたはＣＭＯＳセンサなどのイメージセンサを有する追尾受光系を有する。追尾部２７は、追尾光を含む風景画像と追尾光を除いた風景画像を取得し、両画像を測量機制御部２５に送る。測量機制御部２５は、両画像の差分からターゲット像の中心を求め、ターゲット像の中心と望遠鏡２ｃの視軸中心からの隔たりが一定値以内に収まる位置をターゲットの位置として検出し、常に望遠鏡２ｃがターゲットの方向を向くように、自動追尾する。

通信部２８は、外部ネットワークとの通信を可能にするものであり、例えば、インターネットプロトコル（ＴＣＰ／ＩＰ）を用いてインターネットを接続し、打音検査装置４および処理ＰＣ６と情報の送受信を行う。無線通信はこれに制限されず、既知の無線通信を使用することができる。

測量機制御部２５は、ＣＰＵを備えたマイクロコントローラであり、ＲＯＭおよびＲＡＭを有し、ＲＯＭに収納されたプログラムにより、ＲＡＭにて各制御が実行される。制御として、通信部２８を介した情報の送受信、水平回転駆動部２３および鉛直回転駆動部２４による各回転軸の駆動、測距部２６による測距、水平角検出器２１および鉛直角検出器２２による測角、追尾部２７による自動追尾を行う。

測量機２は、測距部２６および測角部（２１、２２）により、ターゲットＴの測距および測角を行う。打音検査が実施されたタイミングと同期したタイミングで、測量機２はターゲットＴの測距および測角を行い、測定（測距・測角）した結果（以下、測定データＤＡと称する）は、通信部２８を介して処理ＰＣ６へ送られる。また、測量機２は追尾中も、所定の間隔で随時、ターゲットＴへの測距・測角を行う。追尾時の測定データも処理ＰＣ６へ送られ、ターゲットＴの移動ルートや移動時間が把握される。

（処理ＰＣ６）
図３は、処理ＰＣ６の構成ブロック図である。処理ＰＣ６は、汎用パーソナルコンピュータ、ＰＬＤ（programmable Logic Device）などによる専用ハードウェア、タブレット端末、またはスマートフォンなどである。処理ＰＣ６は、通信部６１と、表示部６２と、入力部６３と、記憶部６４と、演算処理部６５を有する。

通信部６１は、前述の通信部２８と同等の構造を有し、測量機２および打音検査装置４と情報の送受信を行う。

表示部６２は、例えば液晶ディスプレイである。入力部６３は、キーボード、マウスなどであり、種々の入力・選択・決定を可能にする。

記憶部６４は、例えばＨＤＤドライブである。記憶部６４には、打音検査で取得したデータが収納される。

演算処理部６５は、少なくともＣＰＵおよびメモリ（ＲＡＭ、ＲＯＭなど）を集積回路に実装した制御ユニットである。

打音検査装置４は、自律走行可能であり、内蔵したプログラムに従って所定の走行（自立走行）を行うが、処理ＰＣ６にて遠隔操作も可能であり、演算処理部６５には、打音検査装置のコントローラとして、操作部６５１がソフトウェア的に構成されている。入力部６３と協働して作業者が直接に打音検査装置４の操作（マニュアル走行）を行うことができる。操作部６５１は、測量機２の自動追尾により位置情報を把握して、フィードバック制御しながら、所望のルートを走行させることも可能である。この場合、作業者は操作不要で、打音検査装置４は、操作部６５１の完全制御により自動走行する。

演算処理部６５には、打音検査で取得したデータの後処理を行う後処理部６５２も、ソフトウェア的に構成されている。後処理については、後述する。

（打音検査装置４）
図４は、打音検査装置４を示し、図４（Ａ）が側面図、図４（Ｂ）が底面図である。図５は打音検査装置４の構成ブロック図である。

打音検査装置４は、ターゲットＴ、打音検査機構５０、走行機構４１、吸着機構４２、マーキング機構４３、３軸センサ４４、検知センサ４５、通信部４６、装置制御部４９、を備える。

打音検査装置４は、直方体状の筐体４ａを有し、筐体４ａの上面には、ターゲット支持部材としてポール４ｂが立設しており、ポールの４ｂの上端部に、ターゲットＴが配置されている。

打音検査機構５０は、打撃部５１と、収音部５２とを有する。

打撃部５１は、ソレノイドコイル５１ａおよび円柱状のハンマー５１ｂを有し、ソレノイドコイルへの通電のＯＮ／ＯＦＦにより、ハンマー５１ｂを上下移動させて、検査面Ａを打撃する。本実施形態においては、ハンマー５１ｂの打点を検査点Ｐとする。詳しくは、水平面である仮想検査面に打音検査装置４を配置したときのハンマー５１ｂの中心の鉛直線と仮想検査面との交点を、ハンマー５１ｂの打点としている。ハンマー５１ｂの鉛直上にターゲットＴが配置されている。ターゲットＴの光学中心点とハンマー５１ｂの打点との相対位置は既知とする。

収音部５２は、いわゆるマイクであり、ハンマー５１ｂ近傍に配置され、ハンマー５１ｂによる打音を収音する。収音された収音データＤＣは装置制御部４９へ出力される。

走行機構４１は、打音検査装置４を自在に走行させて、所定の位置まで移動するための機構であり、筐体４ａの底面部の四隅に設けられている。走行機構４１は、４つの車輪４１ａ、および各車輪４１ａに連結される駆動源となる４つのモータ４１ｂを有する。筐体４ａの底面の四隅に車輪４１ａが設けられ、連結されたモータ４１ｂが、それぞれが独立して連結された車輪４１ａを回転駆動させる。モータ４１ｂは正回転／逆回転が自在であり、複数のモータ４１ｂを独立して駆動させることで、前進動作、後退動作、旋回動作などを行うことができる。車輪４１ａの数は、３以上とすることができ、他の機構、例えば、前方の一対の車輪の代わりに、ポール４ｂの鉛直下に球状の車輪を配置し、後方の一対の車輪をモータで駆動して、３つの車輪で支持して自在に走行動作させてもよい。この場合、打音検査機構５０は筐体４ａの後方に配置される。また、チェーンリンク機構などを介して１つの走行アクチュエータで複数の車輪４１ａを回転駆動する構成としてもよい。また無限軌道（即ち、複数の車輪にクローラーを張架させた走行手段）を有する構成でもよい。

吸着機構４２は、吸引ファン４２ａ、スカート４２ｂ、およびダクト４２ｃを有する。筐体４ａの底面中央が開口してダクト４２ｃが設けられ、その中央に吸引ファン４２ａが設けられている。ダクト４２ｃは、吸引ファン４２ａを覆い、筐体４ａを貫通して、排気口を筐体４ａの上面としている。スカート４２ｂは、吸引ファン４２ａを中心に、これを大きく囲い、走行機構４１や打音検査機構５０を避けて、筐体４ａの底面から打音検査装置４の下方（検査面Ａ側）に向かって延在している。スカート４２ｂは、所定の摩擦係数を有するゴムなどの弾性部材からなり、検査面Ａに吸着するようになっている。

吸引ファン４２ａが駆動すると、筐体４ａの底面、スカート４２ｂおよび検査面Ａで区画される空間の空気が、ダクト４２ｃを通り外部に排気され、前記空間が所定の負圧で維持されるようになる。これにより、打音検査装置４は検査面Ａに吸着し、検査面Ａから脱落することなく走行可能となる。

マーキング機構４３は、着色されたマーキング用の着色溶液を先端のノズルから噴射し、標点にマーキングを行う吐出装置である。マーキング機構４３は、ノズルの先端が鉛直下方向となるように筐体４ａの下部に固定されている。打音検査の結果、異常が疑われる場合に溶液を噴射して、異常個所を可視化する。蛍光塗料を溶液に含ませると、トンネルなどの暗所や夜間でも作業者が位置を把握しやすく好ましい。

３軸センサ４４は、ＩＭＵ（慣性計測装置）であり、３軸ジャイロと３軸加速度センサを有し、打音検査装置４の３軸方向の角速度と加速度を取得する。３軸センサ４４は、打音検査装置４の姿勢を検出する姿勢検出装置として機能する。以下、３軸センサ４４の検出結果を姿勢データＤＢと称する。打音検査が実施されたタイミングと同期されたタイミングで３軸センサ４４は姿勢データＤＢを取得し、取得された姿勢データＤＢは処理ＰＣ６へ送られる。打音検査装置４は、検査面Ａが天井面であっても走行可能であるため、打音検査の検査点Ｐの詳細な位置把握のために、打音検査時の姿勢データＤＢがあると好ましい。処理ＰＣ６に送られた姿勢データＤＢは、ターゲットＴの測距・測角データである測定データＤＡと共に、打音検査を実施した検査点Ｐの詳細な三次元座標の算出に用いられる。

検知センサ４５は、障害物を検知する光学センサであり、筐体４ａの四方に配置され、打音検査装置４の進行方向の障害物を検知する。障害物が検知された場合、打音検査装置４の走行ルートが変更される。ＣＣＤ、ＣＭＯＳセンサなどの撮像素子を用いて、撮像された画像の解析により障害物や有無や、障害物の位置を特定するように構成してもよい。検査面Ａの縁部や穴も障害物の一種として検知され、打音検査装置４が検査面Ａから脱落することが防止されるとより好ましい。

通信部４６は、前述の通信部２８と同等の構造を有し、測量機２および処理ＰＣ６と情報の送受信を行う。

装置制御部４９は、ＣＰＵを備えたマイクロコントローラであり、ＲＯＭおよびＲＡＭを有し、ＲＯＭに収納されたプログラムにより、ＲＡＭにて各制御が実行される。装置制御部４９は、打音検査機構５０の打音検査のタイミング、走行機構４１の走行、吸着機構４２の吸引ファン４２ａのＯＮ／ＯＦＦ、マーキング機構４３への噴射指示、３軸センサ４４や検知センサ４５のデータ取得など、打音検査装置４に搭載された各種機構を制御する。

装置制御部４９には、打音検査機構５０から出力された収音データＤＣを解析して、異常の有無の有無を判定する判定部４９１が搭載されている。ここで、異常とは、検査面の亀裂、剥離、浮き、さらに内部空洞などである。異常があった場合、装置制御部４９は、マーキング機構４３に溶液を噴射させる。

（打音検査方法）
次に、打音検査システム１を用いた打音検査方法を説明する。図６は、打音検査システム１を用いた作業工程フローである。打音検査システム１では、検査面Ａの複数の検査点Ｐ（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３・・・）を順に連続して打音検査することができる。

まず、ステップＳ１０１で、基準点に測量機２が設置される。

次に、ステップＳ１０２に移行して、打音検査装置４が、検査面Ａの初期位置に配置される。測量機２は、打音検査装置４のターゲットＴをロックし、追尾を開始する。

次に、ステップＳ１０３に移行して、打音検査装置４が、吸着機構４２により検査面Ａに張り付き、走行機構４１で検査点Ｐｎまで移動する。

次に、打音検査装置４が検査点Ｐｎに到達すると、ステップＳ１０４に移行して、打音検査が実施される。装置制御部４９は、打音検査機構５０のソレノイドコイル５１ａを通電させ、ハンマー５１ｂを上下運動させて検査面Ａを打撃させる。打音は収音部５２で収音されて、取得された収音データＤＣが装置制御部４９へ出力される。打音検査装置４は、３軸センサ４４で姿勢データＤＢを取得させる。また、打音検査装置４の打音検査のタイミングに同期させて、測量機２によるターゲットＴの測距・測角が実施される。習得された測定データＤＡは、通信部２８を介して処理ＰＣ６へ送られる。

次に、ステップＳ１０５に移行して、判定部４９１により、収音データＤＣの解析から検査面Ａの検査点Ｐｎの近傍における異常の有無が判定される。

次に、ステップＳ１０６に移行して、判定部４９１が異常有りと判定した場合、ステップＳ１０７に移行して、マーキング機構４３が溶液を検査面Ａへ向かって噴射し、マーキングを行う。噴射が完了すると、ステップＳ１０８へ移行する。ステップＳ１０６で判定部４９１が異常なしと判定した場合、ステップＳ１０８へ移行する。

次に、ステップＳ１０８に移行して、打音検査データとして、姿勢データＤＢと収音データＤＣが処理ＰＣ６へ送られる。処理ＰＣ６で、測定データＤＡ、姿勢データＤＢ、および収音データＤＣは、検査点Ｐｎにおける打音検査結果として互いに紐づけされて、記憶部６４に収納される。検査点Ｐにおける打音検査が完了する。

次に、ステップＳ１０９に移行して、次に打音検査すべき検査点Ｐｎがある場合には、ステップＳ１０３へ移行し、全ての検査点Ｐの打音検査が完了するまでステップＳ１０３～ステップＳ１０９を繰り返す。全ての検査点Ｐの打音検査を終えると、終了する。

上記に示すように、打音検査システム１によれば、打音検査装置４は検査面Ａに張り付きながら自走できるため、検査面Ａが鉛直面や天井面であっても問題なく移動して、所望の位置で打音検査を実施することができる。検査員の手が届かないほど高所であっても、問題なく打音検査を実施できる。高所の場合、検査員の足場の確保や安全性が問題となるが、足場を設ける必要がなく、安全に打音検査を実施することができる。

打音検査は、ハンマーで打撃して打音で判断するため、検査員の経験や感覚に依存するが、器械による打撃で何度繰り返し同じ力で打撃でき、かつ判定部による解析から経験に依存せずに異常を検知することができる。定量的でばらつきのない検査を実施することができる。異常ありと判定された場所にマーキングが施されるため、一目で異常個所を把握できる。

打音検査装置４の自走と打音検査の繰り返しで、自動で検査面Ａが網羅的に検査される。検査位置は、測量機２の測定により把握されるため、もれがなく、また 異常が疑われる領域は重点的に検査できる

（走行種類）
打音検査装置４は、検査員によるマニュアル操作による「マニュアル走行」や、あらかじめ定められた走行パターンにより自動で走行させる「自律走行」や、あらかじめ検査面Ａの形状データが用意されている場合には、走行ルート及び検査点Ｐを指定して測量機２により位置を把握させながら誘導し、指定したルートを走行させる「自動走行」が可能である。ここで、本実施形態における自律走行を用いた打音検査について説明する。

打音検査装置４は、自律運転として、検査面Ａを網羅的に走行させるための走行パターンが記憶されており、走行パターンに基づいて打音検査装置４を走行させながら打音検査を繰り返し実施することで、検査面Ａを網羅的に検査することができる。

図７は、打音検査装置４の自立走行における走行ルートの一例である。走行パターンの例として示す。打音検査装置４は、走行ルートＲ１を走行しながら、検査点Ｐ（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３・・・）で検査を実施する。

図７に示すように、検査面Ａの下部角部を初期位置として打音検査装置４を配置し、そこから打音検査装置４を上方に走らせ、上端部まで来たら、所定距離だけ左方（または右方）にオフセット移動させて、今度は上端部から下端部まで走らせる。下端部に到達したら、またオフセット移動させて、上端部まで走らせる。これを繰り返すことで、検査面Ａの全領域を網羅的に走行させることができる。あるいは、縁部の下方に配置して、縁部に沿って移動させ、端部まで到達したら、９０度方向転換させて縁部から所定距離直交方向に走らせ、また９０度方向転換させて、自走したルートから所定距離オフセットさせて、縁部での走行と同じルートを走行させる。検査面Ａを走査するように走らせることで、端部が直線でない場合にも網羅的に検査することができる。検知センサ４５により障害物が検知された場合は、障害物に沿って迂回する。追尾しながら随時、測距・測角を実施する測量機２により打音検査装置４の走行したルートや所在位置は把握される。走行ルートが交差しても構わず、同じ場所を走行しても問題ない。所定の距離ごと、もしくは所定の時間ごとに打音検査が実施される。検査対象物の態様（コンクリートなどの素材、建築からの経年年数、表面状態など）により、打音検査の頻度は設定できる。検査範囲同士が重なり合い、検査未実施の領域を作らないように所定の距離が設定されると好ましい。打音検査で異常が検出された場合、打音検査の頻度を高めるため、所定距離や所定時間を短くするように構成してもよい。異常が発生しやすい打継目などは、検査を繰り返すように設定してもよい。上記構成により、自形状が既知ではない検査面Ａにおいても、全領域を網羅的に、かつ自動で打音検査が行われる。検査面の三次元データの用意や検査点の設定などの事前の準備が不要で、３次元データのない古い建造物であっても、自動で網羅的な打音検査を実施することができる。

（打音検査データの後処理）
次に、打音検査で取得されたデータの後処理について詳しく説明する。

記憶部６４には、打音検査された検査点Ｐ（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３・・・）における測定データＤＡ（ＤＡ１、ＤＡ２、ＤＡ３・・・・）、姿勢データＤＢ（ＤＢ１、ＤＢ２、ＤＢ３・・・）、収音データＤＣ（ＤＣ１、ＤＣ２、ＤＣ３・・・）が収納されている。

後処理部６５２は、測量機２の設置された基準点の三次元座標（絶対三次元座標）と、測量機２による測定データＤＡ、および打音検査装置４の姿勢データＤＢから、検査点Ｐの三次元座標ＤＰを算出する。そして算出した三次元座標ＤＰ（ＰＤ１、ＰＤ２、ＰＤ３・・・）に基づいて、検査面Ａの三次元形状データを算出する。

さらに、収音データＤＣを詳しく解析して、異常のレベルを算出し、前述の検査面Ａの三次元形状データに合わせて可視化する。レベルに合わせて色付けして、表示部６２に表示させ、異常個所の状態を分かりやすく示す。

図８（Ａ）は、後処理部６５２により、上記後処理が実施され、表示部６２に表示される三次元形状データの一例である。図８（Ｂ）は打音検査後の検査対象物である。

図８（Ａ）に示すように、表示部６２には打音検査で取得されたデータを基に算出された検査面Ａの三次元形状データである検査面ＡＡが表示され、検査面ＡＡの表面には、異常が疑われる箇所が、領域として異常のレベルに合わせて図示される。図８（Ｂ）に示すように、実際の検査対象物の検査面Ａには、マーキングが施されている。作業者は、データと現物の両方で、検査面の異常個所を視認して把握することができる。

図９は、表示部６２に表示されるデータの別の例である。検査面ＡＡ上には、点データＰＰが表示される。点ＰＰ（ＰＰ１、ＰＰ２、ＰＰ３・・・）は検査点Ｐ（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３・・・）に対応位置に配置されている。このように後処理を施して表示することで、検査面Ａと検査点Ｐが可視化される。

点ＰＰをクリックすると、収音データＤＣを聞くことや、判定内容、解析結果として、異常の種類（割れ、浮きなど）や、検査点を中心とした所定範囲の予測形状などが表示される。各点ＰＰは、異常の有無または異常レベルにより色分けされており、異常状態も一目で把握される。

図１０は、後処理後に表示部６２に表示されるデータの別の例である。検査面Ａ、打音検査装置４の走行ルートＲ、検査点Ｐが、それぞれデータとして検査面ＡＡ、走行ルートＲＡ、点ＰＰとして表示部６２に表示される。

測量機２による追尾時、所定間隔で測距・測角も実施されるため、取得データを記憶部に出力しておくことで、走行ルートを把握できる。測距・測角のタイミングと同期して、３軸センサ４４から姿勢データＤＢも取得されるとより、正確な三次元データを取得でき、好ましい。

各点と走行ルートは、絶対三次元座標データとして算出されるため、これを基に測量機２での追尾のもと、誘導して同ルートで打音検査装置４を自動走行させ、同検査点で打音検査を実施させることができる。これにより、打音検査の再現検査を実施することができる。検査条件などの設定が不要で、容易に検査面Ａを再度検査できる。検査対象物は、安全のために毎年検査が義務づけされている場合が多く、毎年の検査の工数を抑制することができる。もちろん、経年により異常状態が進行する、もしくは修繕して異常状態が改善することもあるため、完全同一の再現検査である必要はなく、検査面Ａを網羅的に検査するだけでよい。検査面Ａを所定時間経過後に再び網羅的に打音検査することで、検査面Ａの経年変化を把握することができる。検査員の熟練度によらず、時間的に隔たりがあっても、同じ条件で検査を実施することができるため、客観的に検査面Ａの状態が把握される。

図１１は、後処理後に表示部６２に表示されるデータの別の例である。図１１は、検査年度の異なる同じ検査面Ａのデータを同時に表示させている。上面から、２年前、１年前、今年の打音検査の結果を示している。このように、打音検査時の異なる検査面Ａの状態を比較することで、経年劣化を可視化することができる。アニメーションのように所定時間で順に表示させて、アニメーションのように表示させても好ましい。

打音検査装置４は、吸着機構４２の吸引ファン４２ａにより、筐体４ａの底面側の圧力を下げることで、検査面Ａに吸着している。スカート４２ｂにより区画される圧力を下げる空間の気密性を高めることで、吸着力を高めている。スカート４２ｂは筐体４ａ底面から、水平面である仮想検査面までの距離よりも長く延在しており、検査面Ａが湾曲していても、吸着機構４２の吸着力は維持され、打音検査装置４は検査面Ａから脱落せずに走行する。このため、検査対象物が円柱やトンネルであっても、打音検査システム１を用いることができる。

図１２は、トンネルでの打音検査システム１の実施例を示している。図１２（Ａ）は、打音検査対象物のトンネルを示す。道路の上方に凸状に形成される湾曲面が、検査面Ａ２となる。トンネル内に測量機２を配置し、トンネルの入り口の検査面Ａ２の下方に打音検査装置４を配置して、ターゲットＴを測量機２に追尾させる。自律走行により湾曲面である検査面Ａ２を走行させながら打音検査を繰り返すことで、検査面Ａ２を網羅的に検査できる。

図１２（Ｂ）は、打音検査後に、後処理工程で得られる検査面ＡＡ２の三次元形状と、打音検査の結果を表示部６２に表示させたものである。算出された検査面Ａ２は薄墨で着色して示す。異常有りと判定された箇所をより濃い薄墨で着色して示す。

図１２（Ｃ）は、検査後のトンネルを示す。打音検査により異常が判定された検査点Ｐにはマーキングが施されている。

図１２（Ｂ）および図１２（Ｃ）に示すように、検査対象がトンネルであっても、打音検査システム１を適用でき、データでも、現場でも、異常個所が可視化され、検査員に異常個所をわかりやすく示される。打音検査は打音検査装置４の走行により自動で網羅的に実施されるため、暗所であるトンネル内でも問題なく実施される。作業員はマーキング箇所を念入りに再検査し、修繕する。修繕後の再検査も容易に実施できる。全体の作業工数を大幅に減少させることができる。また、トンネル形状と異常個所の三次元座標が把握されるため、次年度の検査では、問題個所を重点検査できる。また、トンネルに限らず、暗所や夜間であっても打音検査システム１を適用でき、打音検査を実施できる。

以上、本発明の好ましい実施形態について述べたが、上記の実施形態は本発明の一例に過ぎない。例えば、判定部４９１を、処理ＰＣ６の演算処理部６５に実装し、演算処理能力の高い処理ＰＣ６で解析や判定を行い、異常の有無のみ装置制御部４９へ送るように構成してもよい。打音検査装置４の走行を処理ＰＣ６の演算処理部６５が制御し、リアルタイムに打音検査装置４の位置および姿勢を把握しながら、走行させてもよい。特に、事前に検査面Ａの形状が既知である場合、最適な走行ルートと打音の検査点Ｐを算出して、これに従って処理ＰＣ６から打音検査装置４を走行させると好ましい。このように当業者の知識に基づいて変形させることが可能である。

このような変形や実施例の組み合わせは当業者の知識に基づいて行うことができ、そのような形態も本発明の範囲に含まれる。

１ ：打音検査システム
２ ：測量機
４ ：打音検査装置
６ ：処理ＰＣ
２１ ：水平角検出器
２２ ：鉛直角検出器
２５ ：測量機制御部
２６ ：測距部
２７ ：追尾部
２８ ：通信部
４１ ：走行機構
４３ ：マーキング機構
４９ ：装置制御部
５０ ：打音検査機構
４９１ ：判定部
６５２ ：後処理部
Ａ ：検査面
Ａ２ ：検査面
ＡＡ ：検査面
ＡＡ２ ：検査面
ＰＣ ：処理
ＰＣ６ ：処理
Ｔ ：ターゲット

Claims (3)

1. ターゲットと、検査面を自動走行する走行機構と、前記検査面にマーキングを施すマーキング機構と、前記検査面に吸着するための吸着機構と、前記検査面の打音検査を実施する打音検査機構とを有する打音検査装置と、
   前記走行機構、前記マーキング機構、および前記打音検査機構を制御する装置制御部と、
   前記ターゲットを自動追尾する追尾部と、前記ターゲットまでの距離を測定する測距部と、前記ターゲットの角度を計測する測角部とを有する測量機と、
   前記測量機を制御する測量機制御部と、
   前記打音検査装置による打音検査で前記検査面の異常の有無を判定する判定部と、
   を備え、
   前記装置制御部は、前記打音検査装置を前記吸着機構により前記検査面に吸着させながら所望の位置へ走行させて、前記打音検査装置に打音検査を実施させ、前記判定部が異常有りと判定した場合、前記マーキング機構にマーキングを施すように制御し、
   前記測量機制御部は、前記測量機に前記ターゲットを自動追尾させて、前記打音検査装置による打音検査実施時に、前記ターゲットの測距・測角を行うように制御する、
   ことを特徴とする打音検査システム。
2. 前記装置制御部は、前記打音検査装置を所定のパターンで走行させることで、前記検査面を網羅的に走行させ、走行中に所定時間ごと、または所定の距離ごとに、前記打音検査機構に打音検査を実施させる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の打音検査システム。
3. 前記測量機による測距・測角による取得データに基づいて、前記検査面の三次元形状データを算出し、前記判定部による判定結果に紐づけして、試験結果を視認可能な情報とする処理が行われる、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の打音検査システム。

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