JP2869742B2

JP2869742B2 - 高架橋点検装置

Info

Publication number: JP2869742B2
Application number: JP5968490A
Authority: JP
Inventors: 雅博大内; 昭男神戸; 恭一高田; 隆川口; 敏彦福原; 幸一島津; 智昭村上; 邦夫外池
Original assignee: SHUTO KOSOKU DORO GIJUTSU SENTAA; Komatsu Ltd
Current assignee: SHUTO KOSOKU DORO GIJUTSU SENTAA; Komatsu Ltd
Priority date: 1990-03-09
Filing date: 1990-03-09
Publication date: 1999-03-10
Anticipated expiration: 2014-03-10
Also published as: JPH03260207A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、高速道路や鉄道等の高架橋の橋体の性状、
さらにビルディング等の建物の外壁の状況を点検可能に
した高架橋点検装置に関するものである。

〔従来の技術〕

高速道路などの高架橋の橋体は、長年の併用に伴い、
建設時には予測し得ない様々な損傷や性状の変化が発生
することがある。

上記構造物本来の機能を良好に維持管理する上で、適
正な頻度で点検調査を実施して適確な情報を把握してお
くことは極めて重要なことである。

高架橋において橋体の損傷・性状の変化とは主として
コンクリートにて構成された床版に発生するひびわれ現
象とか、橋桁に局部的に発生する性状の変化などであ
る。

従来の高架橋の点検は、高架橋下での徒歩による直
接、あるいは双眼鏡での目視点検、または工事用足場や
点検車に乗って接近しての目視点検及び写真撮影、スケ
ッチを行なう、いわゆる目視点検が主体となっている。

また、上記目視点検に代えてテレビカメラによる点検
も近年行なわれるようになっている。

さらに上記点検のための装置として、特開昭60−1331
06号、特開昭63−107603号の各公報に示されているよう
に、ブーム装置を有する自走車両を高架橋上に駐車固定
して、ブーム装置の先端部を橋体の下側にまわり込ま
せ、このブーム装置の先端部に設けたテレビ装置にて橋
体の下面をテレビ撮影するか、あるいはブーム装置の先
端部に設けた作業台に作業者が乗って所定の作業を行な
うようにしたものがある。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来の技術のうち、目視点検の場合、損傷の見落
としや、点検者の主観差が点検結果に反映されやすく、
また仰視姿勢作業、高所作業が多いため、作業性、安全
性が劣る上に、作業者に苦渋作業を強いることになると
いう問題があった。

また目視にかえてテレビカメラによる場合は、その分
解能が有限であるため、広範囲の撮影の場合、検出精度
が低いという問題があった。

さらに、上記公知例である特開昭60−13310号、特開
昭63−107603号のそれぞれの公報に示されたものでは、
自走車両が駐車している高架橋道路の床版の下面しか点
検することができず、このため２階建の高架橋の上下の
床版を点検しようとする場合、それぞれの道路上に自走
車両を移動しなければならないという欠点があった。

本発明は上記のことにかんがみなされたもので、床版
の表面の点検を、損傷の見落しや、点検者の主観差がな
く、しかも短い作業時間で行なうことができ、さらに、
点検車両が駐車している高架橋道路の床版の下面と、こ
れの上方の床版の下面の双方の点検ができ、そのほかに
点検車両の側方にある垂直壁面の点検をも行なうことが
でき、２階建て高架橋やビルの側壁等の点検作業等広範
囲の点検作業を行なうことができる汎用性に優れた高架
橋点検装置を提供することを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明に係る高架橋点検
装置は、計測車の屋上に基台を前後方向に移動可能に搭
載し、この基台に、第１梁部材を横方向にはり出し可能
に支持し、この第１梁部材の先端部に回転基台を介して
第２梁部材を、第１梁部材と直角方向に摺動可能に、か
つ第１梁部材と平行の軸心を中心に回転可能に支持し、
この第２梁部材の一端部に、他の回転基台を介して第３
梁部材を、第２梁部材に対して旋回可能に、かつ、この
第３梁部材の長手方向と平行の軸心を中心に回転可能に
して連結し、この第３梁部材にセンサ台を摺動可能に支
持し、このセンサ台に、レーザヘッドから入射されたレ
ーザ光を所定の振り幅で走査するレーザスキャナと、こ
のレーザスキャナにて走査されたレーザ光の反射光量を
検出する光検出センサからなるレーザ計測装置を支持し
た構成となっている。

また上記光検出センサはレーザスキャナの走査方向に
対して両側に設けると共に、フレームにレーザヘッドを
設け、このレーザヘッドとレーザスキャナとの間に、フ
レーム及びリンク機構、センサ台を介してレーザ光伝送
装置を設けた。

さらに、レーザ計測装置は、レーザ光の高速走査、レ
ーザ光の反射光量の検出及び計測延長方向の距離の検出
を行ない、床版表面性状の非接触計測を行なうセンサ系
と、センサ系からのひび割れ信号の歪補正と合成及びコ
ントラスト補正を行ない、計測情報の高速演算処理を行
なう信号伝送処理装置と、この信号伝送処理装置からの
計測情報の記録と計測情報の再生を行ない、計測情報の
高密度記録再生を行なうデータ記録装置と、データ記録
装置からのひび割れ信号の量子化及び画像表示を行な
い、計測現場での画像モニタを行なう画像表示装置と、
データ記録装置からの出力より、大規模画像からひび割
れ箇所の判定、ひび割れ特徴データの抽出、抽出結果か
らひび割れ認識、結果の出力を行ない、性状評価パラメ
ータの自動処理を行なうデータ自動解析装置とからなっ
ている。

〔作用〕

第１梁部材に対して第２梁部材を回動することによ
り、センサ台を支持した第３梁部材が計測車の上側から
下側へ位置が変えられる。そして第１梁部材に対して第
２梁部材を摺動することにより第３梁部材の高さが変え
られ、床版に対するセンサ台の高さ方向の位置が調整さ
れる。基台を移動することにより、上記各梁部材と共に
センサ台が床版に沿って移動し、センサ台に支持したレ
ーザ計測装置にて床版の表面が点検される。また第３梁
部材を垂直状にし、これに沿ってセンサ台を移動するこ
とによりビルの側壁を点検することができる。

〔実施例〕

本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

図中１は計測車である。そしてこれの屋上にはガイド
レール２が前後方向に設けてあり、このガイドレール２
に基台３が摺動自在に跨座してある。この基台３とガイ
ドレール２とはラックとピニオンギヤ（いずれも図示せ
ず）にて係合しており、基台３側に設けたピニオンギヤ
をモータ４にて回転することにより基台３がガイドレー
ル２に沿って移動するようになっている。

基台３には第１梁部材５が、この基台３の移動方向と
直角方向に摺動自在に支持されており、この第１梁部材
５は基台３に設けたモータ６を駆動することにより、ラ
ック、ピニオンギヤの噛合により摺動するようになって
いる。

第１梁部材５の先端には第４図に示すように、筒体８
が固着してあり、この筒体８に、第１の回転基台９が第
１梁部材５と平行にした軸心を中心にして回転自在に、
かつモータ10にて駆動されるように設けてある。そして
この第１の回転基台９には第２梁部材11が摺動自在に支
持されており、この回転基台９に設けたモータ12を駆動
することにより、ラック13、ピニオン14の噛合により垂
直方向に摺動するようになっている。

第２梁部材11の一端には第５図に示すように、筒体15
が固着してあり、この筒体15に第２の回転基台16が第２
梁部材11と平行にした軸心を中心にして回転自在に、か
つモータ17にて駆動されるように設けられている。そし
てこの第２の回転基台16に第３の回転基台18が第２の回
転基台16の回転軸心と直角の軸心を中心にして回転自在
に、かつモータ19にて回転駆動されるように設けてあ
る。第３の回転基台18には第３梁部材20の基端が、第３
の回転基台18の回転軸心と直角の軸心を中心にして回転
自在に、かつモータ21に回転駆動されるように連結して
ある。

22はセンサ台であり、このセンサ台22は上記第３梁部
材20に摺動自在に搭載されており、図示しないラック、
ピニオンギヤ及びこのピニオンギヤを駆動するモータ等
の駆動機構にて第３梁部材20の略全長にわたって移動す
るようになっている。

センサ台22にはレーザスキャナ23が設けてあり、この
レーザスキャナ23はこれに入射されたレーザ光24を所定
の振幅にて第３梁部材20から離れる方向に向けて走査す
るようになっている。またこのセンサ台22には上記レー
ザスキャナ23の走査面の両側に、走査方向に離間する２
個ずつの光検出センサ25a,25b,25c,25dが、レーザスキ
ャナ23の走査面と交差する方向に向けて設けてある。

26は計測車１の天井部に後方へ向けて設けたレーザヘ
ッドであり、このレーザヘッド26から発振されたレーザ
光24は、レーザ光伝送手段にて上記レーザスキャナ23に
伝送されるようになっている。このレーザ光伝送手段の
一例として計測車１の後部に設けた第１ミラー27a、ガ
イドレール２の後端部に設けた第２ミラー27b、基台３
に設けた第３ミラー27c、第１梁部材５の先端部に設け
た第１の回転基台９に設けた第４ミラー27d、第２梁部
材11の先端部に設けた第２の回転基台16に設けた第５ミ
ラー27eからなっている。なおこれらのミラーのうち、
中間部のミラーにかえて光ファイバー等のフレキシブル
チューブに代えてもよい。

計測車１には計測室28があり、この計測室28とレーザ
ヘッド26及びセンサ台22の光検出センサ25a〜25d及び各
モータ等とが図示しないケーブル類で接続してある。こ
のケーブル類には電線や流体配管、冷却水ホース等を含
む。29はセンサ台22に設けた接触防止用センサ、29aは
第２の回転基台16に設けた監視用テレビカメラである。

上記構成における作用を以下に説明する。

◎計測車の上方の床版を点検する場合（第１図）（１）計測車１を現場に移動する。

（２）第１梁部材５を計測車１の側方へはり出す。

（３）第１の回転基台９を回転して第２梁部材11を垂直
に立てると共に、この第２梁部材11を上昇させる。

（４）第３梁部材20を道路の床版31の下側へこれと平行
になるように旋回する。

（５）センサ台22を上方へ向けると共に、上下、前後、
左右に移動して、床版31とセンサ系の距離、平行度、及
び位置を調整する。この調整は第２の回転基台16に設け
た監視用テレビカメラ29aにより遠隔的に行なわれる。
なお上記センサ台22の上下動は第２梁部材11の上下によ
り、また前後動は基台３の移動により、左右動は第１梁
部材５の移動及びセンサ台22の移動により実行される。
このとき、センサ台22に設けた接触防止用センサ２にて
センサ台22及び第２梁部材11が橋体付属物に接触しない
ように監視する。

（６）基台３の移動及び第１梁部材５、センサ台22の移
動により、センサ台22を第７図に示すように床版31の下
面に沿って矩形状のジグザグ状の軌跡30に沿って移動し
てセンサ系にて床版31の下面を点検する。このとき、第
７図に示すように、計測車１を順次→…と移動す
ることにより広い床版31の下面をも点検できる。なお計
測しながら計測車１を前進あるいは後進することにより
橋脚間を連続的に計測することもできる。

◎計測車が駐車している道路の床版の下面を点検する場
合（第２図）この場合は第１回転基台９を回転して第２梁部材11を
上記の場合と逆に回動して第３梁部材20を下側の床版31
の下側に位置することを除いて上記の場合と同じであ
る。

◎ビルの側壁を点検する場合（第３図）。

計測車１をビルの近くに駐車し、第３梁部材20を垂直
にして点検動作を行なう。

次にレーザヘッド26、レーザスキャナ23及び光検出セ
ンサ25a〜25d等からなるセンサ系及びこれに接続する信
号伝送処理装置、データ記録装置、画像表示装置、デー
タ自動解析装置からなるレーザ計測装置の構成及び作用
を第８図に基づいて説明する。

（１）センサ系センサ系はレーザ光の高速走査、レーザ光反射光量の
センシング、計測延長方向の距離の検出により床版の表
面性状の非接触計測するもので、これの主な構成要素は
下記の通りである。

（１）計測に必要なレーザ光24を発振・出力するレーザ
ヘッド26と、このレーザヘッド26の駆動とレーザパワー
のコントロールを行なうレーザ電源40。

（２）レーザヘッド26内の冷却を行なう冷却水循環装置
41。

（３）レーザヘッド26から出力したレーザ光24をレー
ザスキャナ23まで伝送・集光するレーザ伝送・集光機構
42。

これはレーザヘッド26とレーザスキャナ23の間に介装
したミラー群及び／あるいはフレキシブルチューブ等か
らなる。

（４）レーザ光24を高速で走行させるレーザスキャナ23
と、これを駆動するドライバ43。

（５）レーザスキャナ23にて床版31を走査されたレーザ
光の反射光量を検出する高速・高感度センサからなる光
検出センサ25a〜25d。

（６）各光検出センサ25a〜25dの出力信号を高速増幅す
るプリアンプ45。

（７）光検出センサ25a〜25dの感度及び応答速度を制御
する高圧電源46。

（８）床版１の延長方向の距離を検出する距離計47。

（９）レーザスキャナ23の高精度速度制御とHD信号作成
等を行なうスキャニングコントローラ48。

（10）距離計47のコントロールと距離信号を処理する距
離計コントローラ49。

（２）信号伝送処理これは計測情報の伝送及び高速演算処理を行ない、デ
ータ記録装置に出力する部分であり、主な構成要素と機
能は以下の通りである。

１）計測情報等の光多重伝送を行なうデータ多重伝送装
置50。なおこの装置50は特に用いることなく、計測情報
を直接スキャニングコントロール48等へ接続してもよ
い。

２）ひび割れ信号の歪補正を行なうノンリニアアンプ5
1、ひび割れ信号の合成等を行なう合成回路52、ひび割
れ信号のシェーディング補正を行なうシェーディングコ
レクタ53からなるひび割れ信号処理回路44。

３）データ記録装置55 これは計測情報を高密度で記録・再生を行なうもの
で、これは、入力インターフェース56、トランスポート
57、出力インターフェース58からなる。

４）画像表示装置59 これは、ひび割れ信号を量子化し、イメージディスプ
レイに出力・表示するもので、これはイメージメモリ6
0、ピクチャーモニタ61からなる。

５）データ自動解析装置62 これは計測結果をオフラインで自動処理するシステム
であり、主な構成要素と機能は下記の通りである。

１）データ記録装置55から再生した原画データ及び処理
データを格納する大容量メモリであるデータサーバとデ
ィスプレイ63。

２）大規模画像からひび割れが生じている個所を判定す
る一次判定プロセッサ65。

３）ひび割れの特徴データを抽出し、認識プロセッサ66
に出力する抽出プロセッサ67。

４）所定の判定基準をもとに特徴データからひび割れを
認識処理する認識プロセッサ66。

５）処理結果を表示するイメージメモリ68とディスプレ
イ69。

６）各機器のコントロール及びマン−マシンインタフェ
ース機能を有するシステムコントローラ70。

上記構成において、レーザ装置40、冷却水循環装置41
及びひび割れ信号処理回路44から画像表示装置59までは
計測車１の計測室28内に設けられ、またデータ自動解析
装置62は別の事務所等の建屋内に設置する。

上記構成のレーザ計測装置において、レーザスキャナ
23にて床版31の下面に照射されたレーザ光の反射光量が
４個の光検出センサ25a〜25dにて検出される。

そしてこのときの検出光量の変化が第８図に示すブロ
ック図の各部分にて処理されて床版31の下面に表われた
ひび割れが検知される。

このときの光検出センサ25a〜25dによるレーザ光24の
反射光量の検出は、この光検出センサ25a〜25dがレーザ
スキャナ23のスキャニング方向に対する両側にそれぞれ
２個ずつ配置されているため、第９図に示すように、セ
ンサ台22を矢印で示すように橋桁32の長手方向に移動し
ているときに横桁71があっても、レーザスキャナ23のス
キャニング方向の両側のどちらか一方の光検出センサが
必ずレーザ光24のスキャニング部に対向されて検出不良
をおこすことがない。また各光検出センサはスキャニン
グ方向にして離間して配置されているので、第10図に示
すように、スキャニングの全長にわたって２つずつの光
検出センサにてもれなく検出される。

上記第８図で示すブロック図でのひび割れ信号処理回
路44での計測情報の信号処理は、ノンリニアアンプ（画
像歪補正回路）51とシェーディングコレクタ（シェーデ
ィング補正回路）53にて高精度及び高品位化が図られ
る。

すなわち、レーザ光走査内でレーザスキャナ23と床版
までの処理が第11図に示すように場所によって異なるた
め、スキャニング幅Ａ−Ｂの中央部に比べて距離の長い
両側部では、計測精度及び画像のコントラストが低下す
る。そこで、両側部でも中央部と同一の精度でクラック
を検出し、かつ現場でクラック認識できるようにする。
第12図（Ａ）は補正前の分解能を示し、第12図（Ｂ）は
補正後の分解能を示す。また第13図Ａは補正前のコント
ラストを、第13図（Ｂ）は補正後のコントラストをそれ
ぞれ示す。

また上記ノンリニアアンプ51での画像歪補正性能調査
結果を第14図に示す。

この図においてａは補正前、ｂは補正後である。また
シェーディングコレクタ53でのシェーディング補正性能
調査結果を第15図に示す。図中ｂは補正前、ａは補正後
である。

なお発明において、レーザ光源にRGBレーザを使用す
ることによりカラー情報が得られる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、床版31の表面の点検を、損傷の見落
しや、点検者の主観差がなく、しかも短い作業時間で行
なうことができる。さらに、点検車両が駐車している高
架橋道路の床版の下面と、これの上方の床版の下面の双
方の点検ができ、そのほかに点検車両の側方にある垂直
壁面の点検をも行なうことができ、２階建て高架橋やビ
ルの側壁等の点検作業等広範囲の点検作業を行なうこと
ができる汎用性に優れた高架橋点検装置を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図、第２図、
第３図は使用態様がそれぞれ異なる実施例を示す斜視図
と正面図、第４図は第１図のIV矢視部の構成を示す断面
図、第５図は第１図のＶ矢視部の構成を示す一部破断面
図、第６図は第５図のVI−VI線に沿う断面図、第７図は
センサ台の軌跡図、第８図はレーザ計測装置のブロック
図、第９図、第10図は光検出センサの検出作用の説明
図、第11図、第12図（Ａ）、（Ｂ）、第13図（Ａ）、
（Ｂ）は計測情報の信号処理のための説明図、第14図は
画像歪補正性能調査結果を示す線図、第15図はシェーデ
ィング補正性能調査結果を示す線図である。１は計測車、３は基台、5,11,20は第１、第２、第３梁
部材、9,16,18は第１、第２、第３の回転基台、22はセ
ンサ台、23はレーザヘッド、25a〜25dは光検出センサ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者福原敏彦神奈川県平塚市万田1200 株式会社小松製作所研究所内 (72)発明者島津幸一神奈川県平塚市万田1200 株式会社小松製作所研究所内 (72)発明者村上智昭神奈川県平塚市万田1200 株式会社小松設備平塚事業所内 (72)発明者外池邦夫神奈川県平塚市万田1200 株式会社小松設備平塚事業所内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) E01D 19/10

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】計測車の屋上に基台を前後方向に移動可能
に搭載し、この基台に、第１梁部材を横方向にはり出し
可能に支持し、この第１梁部材の先端部に回転基台を介
して第２梁部材を、第１梁部材と直角方向に摺動可能
に、かつ第１梁部材と平行の軸心を中心に回転可能に支
持し、この第２梁部材の一端部に、他の回転基台を介し
て第３梁部材を、第２梁部材に対して旋回可能に、か
つ、この第３梁部材の長手方向と平行の軸心を中心に回
転可能にして連結し、この第３梁部材にセンサ台を摺動
可能に支持し、このセンサ台に、レーザヘッドから入射
されたレーザ光を所定の振り幅で走査するレーザスキャ
ナと、このレーザスキャナにて走査されたレーザ光の反
射光量を検出する光検出センサからなるレーザ計測装置
を支持したことを特徴とする高架橋点検装置。
【請求項２】光検出センサはレーザスキャナの走査方向
に対して両側に設けると共に、フレームにレーザヘッド
を設け、このレーザヘッドとレーザスキャナとの間に、
フレーム及びリンク機構、センサ台を介してレーザ光伝
送装置を設けたことを特徴とする請求項（１）記載の高
架橋点検装置。
【請求項３】レーザ計測装置は、レーザ光の高速走査、
レーザ光の反射光量の検出及び計測延長方向の距離の検
出を行ない、床版表面性状の非接触計測を行なうセンサ
系と、センサ系からのひび割れ信号の歪補正と合成及び
コントラスト補正を行ない、計測情報の高速演算処理を
行なう信号伝送処理装置と、この信号伝送処理装置から
の計測情報の記録と計測情報の再生を行ない、計測情報
の高密度記録再生を行なうデータ記録装置と、データ記
録装置からのひび割れ信号の量子化及び画像表示を行な
い、計測現場での画像モニタを行なう画像表示装置と、
データ記録装置からの出力より、大規模画像からひび割
れ箇所の判定、ひび割れ特徴データの抽出、抽出結果か
らひび割れ認識、結果の出力を行ない、性状評価パラメ
ータの自動処理を行なうデータ自動解析装置とからなっ
ていることを特徴とする請求項（１）記載の高架橋点検
装置。