JP3876149B2

JP3876149B2 - 構造物の遠隔検査方法及び遠隔検査装置

Info

Publication number: JP3876149B2
Application number: JP2001348753A
Authority: JP
Inventors: 耕一栗田; 隆岡井
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2001-11-14
Filing date: 2001-11-14
Publication date: 2007-01-31
Anticipated expiration: 2021-11-14
Also published as: JP2003149188A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、構造物の欠陥を遠隔から検査する構造物の遠隔検査方法及び遠隔検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、コンクリート構造物の崩壊が社会問題化しており、この対策が急務となっている。従来、こうしたコンクリート構造物の劣化を予測したり、検査する方法は、主として作業者がハンマー等を使って実施する打音検査法に頼っているのが現状である。しかしながら、打音検査法では、劣化の定量的な評価が困難であり、検査する作業者により評価が異なるという問題点があった。さらに、構造物の高所を検査する際には、作業用の足場等を組む必要があり、このような部位における打音検査には多大な時間と費用を要するという問題点があった。
このような状況下で、従来から、足場無しで遠隔から点検する方法として赤外線カメラを利用した非接触検査方法が知られている。
この赤外線カメラを使用した非接触検査方法の中には、太陽光等の光で検査対象が自然に加熱された状態の下で、赤外線カメラを用いて検査対象の構造物の表面の温度分布を観測するパッシブ法がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このパッシブ法において、構造物の欠陥を検出する性能は検査日の気温、日照時間、検査時間等に強く依存するため検出できる欠陥の精度が均一でないという問題点がある。
また、赤外線カメラを使用した従来技術としては、構造部材、とくに金属材料及び複合材料の欠陥や損傷を非破壊状態で検査する方法として、特開平３−１５４８５７号公報（特願平１−２９２２５５号）に記載の発明が知られている。この発明は、検査対象である構造部材にパルス状の熱負荷を与えて、この時の非定常熱伝導による検査対象の表面の温度分布、とくに非定常温度場を測定する方法であり、これを基に検査対象の欠陥あるいは損傷の検出等を行うものである。パルス状の熱負荷の具体的な与え方としては、検査対象とする金属材料や複合材料などの構造部材に、直流、交流などのパルス状電流を通電する方法やパルス状レーザ光を照射する方法が記載されている。これらの方法は、上述したパッシブ法に比べ再現性の良い検査が可能である。
しかしながら、検査対象までの距離が離れている遠隔検査には適用困難であるという問題点がある。また、パルスレーザ光による加熱法では加熱面積が微小すぎて非実用的である。
【０００４】
この発明は、このような課題を解決するためになされたもので、構造物までの距離が離れている遠隔検査において精度良く欠陥を検出できる構造物の遠隔検査方法及び遠隔検査装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る遠隔検査方法は、コンクリート構造物を、直流放電のアーク光源、ハロゲンランプ、又は太陽光を集光して照射する太陽光集光装置からなる加熱用光源を用いて遠隔から加熱し、該構造物の温度分布を検出してコンクリート構造物の劣化による欠陥を検査する遠隔検査方法であって、レーザ光を放射するレーザを用い、前記レーザの照射角度を変更してレーザ光を走査して前記構造物の検査範囲を示すと同時に、距離計を用い、前記レーザ光で照射された前記検査範囲と前記加熱用光源との距離を計測し、前記検査範囲と前記計測した距離がデータとしてコンピュータに蓄積され、前記検査範囲を均一に加熱するために前記加熱用光源による照射角度、照射移動速度、照射時間のうち、少なくともいずれか一つ以上を含む条件を該コンピュータにより決定し、前記条件に基づき制御装置が、前記加熱用光源の向きを変更する駆動装置を駆動し前記加熱用光源からの光を走査して前記検査範囲を均一に加熱することを特徴とするものである。
この方法に用いられる加熱用光源は、少なくとも１０ｍ以上離れた遠隔から前記構造物を加熱してもよい。
また、この発明に係る遠隔検査装置は、コンクリート構造物を、直流放電のアーク光源、ハロゲンランプ、又は太陽光を集光して照射する太陽光集光装置からなり遠隔から加熱する加熱用光源を有し、該構造物の温度分布を検出してコンクリート構造物の劣化による欠陥を検査する遠隔検査装置であって、前記加熱用光源の外周に一体に設けられた、距離計及び検査範囲を定めるために用いられるレーザと、前記距離計と前記レーザと前記加熱用光源の向きを変更する駆動装置と、前記駆動装置が固定され、下部に車輪が設けられて接地面に対して移動可能な移動台とを備えたことを特徴とするものである。
さらに、この装置は、前記距離計で測定された、前記レーザを用いてレーザ光で示した検査範囲と前記加熱用光源との距離がデータとして蓄積され、前記検査範囲を均一に加熱するために前記加熱用光源による照射角度、照射移動速度、照射時間のうち、少なくともいずれか一つ以上を含む条件を決定するコンピュータと、該コンピュータで決定された条件に基づき、前記駆動装置を制御する制御装置とを備えてもよい。
また、この装置の加熱用光源は、少なくとも１０ｍ以上離れた遠隔から前記構造物を加熱してもよい。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１に、この発明の実施の形態１に係る構造物の遠隔検査方法に用いられる装置の構造を示す斜視図である。
図に示されるように、遠隔検査装置１００は、高出力キセノンランプ１０１、駆動装置１０３、レーザ１０４、コンピュータ１０６、制御装置１０７、距離計１０８、電源１０９、赤外線カメラ１１０及びこれらを搭載した移動台１０２から構成されている。
【０００７】
高出力キセノンランプ１０１は、例えば消費電力４ｋＷの直流放電のアーク光源である。また、高出力キセノンランプ１０１は、コンクリート構造物等の検査対象１０５にほぼ平行に光を照射する反射板を有すると共に、検査対象１０５を加熱する加熱手段として機能する。さらに、高出力キセノンランプ１０１の外周には、レーザ１０４及び距離計１０８が設けられている。レーザ１０４は可搬性に優れコンパクトな例えば半導体レーザ等の低出力レーザである。距離計１０８は高出力キセノンランプ１０１からコンクリート構造物等の検査対象１０５までの距離を計測するものである。高出力キセノンランプ１０１、レーザ１０４及び距離計１０８は、移動台１０２に固定された駆動装置１０３上に配置されている。駆動装置１０３の動作により、高出力キセノンランプ１０１、レーザ１０４及び距離計１０８は、その向きを変更できるように構成され、高出力キセノンランプ１０１及びレーザ１０４は照射角度を変更することができる。電源１０９は高出力キセノンランプ１０１用の電源であって移動台１０２に固定されている。電源１０９上には、検査対象１０５の表面温度を計測する赤外線カメラ１１０が配置されている。コンピュータ１０６は移動台１０２に固定され、レーザ１０４、距離計１０８及び駆動装置１０３を制御する制御装置１０７に接続されている。また、制御装置１０７は移動台１０２に固定され、駆動装置１０３に接続されている。なお、移動台１０２はその下部に設けられた車輪により接地面に対して移動可能に構成されている。
【０００８】
次に、この遠隔検査装置１００を用いた遠隔検査方法を説明する。
例えば、検査対象１０５は高架橋等のコンクリート構造物とする。まず、高出力キセノンランプ１０１をオフにした状態で、低出力のレーザ１０４で検査範囲をティーチングする。すなわち、駆動装置１０３を動作させレーザ１０４の照射角度を変えることにより、レーザ１０４からのレーザ光を走査して、高出力キセノンランプ１０１が加熱すべき検査対象１０５上の加熱領域を定める。同時に距離計１０８で高出力キセノンランプ１０１から検査対象１０５までの照射距離を計測し、コンピュータ１０６に加熱領域、照射距離のデータを蓄積する。コンピュータ１０６は、これらのデータを基に検査対象１０５を均一に加熱するために必要な高出力キセノンランプ１０１のビーム照射角度、ビーム照射移動速度及びビーム照射時間の条件を決定する。
【０００９】
ここで、検査対象１０５を均一に加熱するためには、照射距離に応じて変化するビームの直径や光エネルギー密度を考慮して、ビーム照射角度やビーム照射移動速度及びビーム照射時間を決定する必要がある。
一般に、光源から放射されるビームの直径は照射距離が増加するにつれて大きくなる。また、単位面積当たりの光エネルギー密度は照射距離が増加するにつれて減少する。そこで、コンピュータ１０６は、検査対象１０５を均一に加熱するために、照射距離に応じて変化するビーム径や光エネルギー密度を考慮してビーム照射移動速度や照射時間を決定する。また、照射部位に応じてビーム照射角度を決定する。
さらに、コンピュータ１０６は、これらの条件を制御装置１０７に出力する。制御装置１０７により制御された駆動装置１０３は、高出力キセノンランプ１０１からのビームを走査しながら、検査対象１０５の加熱領域に、各部位に必要な照射時間だけビームを当てて、加熱領域の各部位を均一に加熱する。高出力キセノンランプ１０１による加熱後、検査対象１０５を赤外線カメラ１１０が撮影し、その画像データをコンピュータ１０６に出力する。コンピュータ１０６は、この画像データに画像処理を施して検査対象１０５の欠陥部分を検出する。
【００１０】
このように、加熱手段として高出力キセノンランプ１０１を使用することにより、従来の技術では困難だった１０ｍ以上離れた場所の遠隔点検が可能となった。照射距離が１０ｍの場合では、高出力キセノンランプ１０１の消費電力が１ｋＷより低い場合は実用的な加熱ができなかったので、照射距離が１０ｍ以上の場合には、少なくとも１ｋＷ以上のランプ出力を有するものを用いるとよい。
また、高出力キセノンランプ１０１による加熱を行う前に、低出力のレーザ１０４、距離計１０８及び駆動装置１０３を用いて、高出力キセノンランプ１０１と検査対象１０５との位置関係を測定し、その位置関係に基づいて加熱領域及び照射条件を定めているので、均一な加熱を実現でき検査対象１０５の欠陥検出率が向上する。
【００１１】
上述した実施の形態では、高出力キセノンランプ１０１を加熱手段として利用したが、直流放電のアーク光源であれば同様に集光性が高いので、他の希ガスを使用したものでもよい。
また、赤外線カメラ１１０による撮影は、高出力キセノンランプ１０１による加熱中において行なってもよく、加熱中及び加熱後の双方において行なってもよい。
【００１２】
実施の形態２．
実施の形態２に係る構造物の遠隔検査方法に用いられる遠隔検査装置２００の構成は、図２に示されるように、図１に示した実施の形態１の装置１００において、高出力キセノンランプ１０１の代わりに、複数のハロゲンスポットランプ２０１を設けたものである。
駆動装置１０３には、４つのハロゲンスポットランプ２０１が設けられ、駆動装置１０３の制御により検査対象１０５の照射面において、それぞれのハロゲンスポットランプ２０１の光軸が一致するように構成されている。
【００１３】
ハロゲンスポットランプ２０１は、高出力キセノンランプ１０１のような直流放電のアーク光源と比較して集光性に劣るが、この実施の形態のようにハロゲンスポットランプ２０１を複数設けることにより、検査対象１０５に照射する光エネルギー密度を向上させることができ、実施の形態１で示した方法と同様な方法で構造物の遠隔検査を行うことができる。また、高出力キセノンランプ１０１と比較してより安価な方法で、従来の技術では困難だった１０ｍ以上離れた場所の遠隔検査が可能である。
【００１４】
実施の形態３．
実施の形態３に係る構造物の遠隔検査方法に用いられる遠隔検査装置３００の構成は、図３に示されるように、図１に示した実施の形態１の装置１００において、高出力キセノンランプ１０１の代わりに、反射板３０２、光ファイバ３０３及びレンズ装置３０４を設け、さらに、光源用の電源１０９を取り除いたものである。
反射板３０２は凹面状であって、光ファイバ３０３の端部において太陽光を集光できるように、太陽光を反射する。光ファイバ３０３は駆動装置１０３に配置されたレンズ装置３０４に接続され、集光された光をレンズ装置３０４に送る。レンズ装置３０４は、光ファイバ３０３から送られた光を平行ビームに変換して検査対象１０５に照射する。ここで、反射板３０２、光ファイバ３０３及びレンズ装置３０４は太陽光集光装置を構成する。
【００１５】
これにより、加熱手段として太陽光を利用した太陽光集光装置を用いているので、実施の形態１及び２のように特定の光源を遠隔検査装置上に搭載する必要がない。また、光源用の電源として商用電源や発電機等を持ち込めない場所において、この遠隔検査装置３００を用いれば検査が可能である。また、高出力キセノンランプ１０１と比較して、より安価な方法で従来の技術では困難だった１０ｍ以上離れた場所の遠隔検査が可能である。
【００１６】
【発明の効果】
以上に説明したように、請求項１に記載の方法の発明によれば、コンクリート構造物を、直流放電のアーク光源、ハロゲンランプ、又は太陽光を集光して照射する太陽光集光装置からなる加熱用光源を用いて遠隔から加熱し、該構造物の温度分布を検出してコンクリート構造物の劣化による欠陥を検査するにあたり、レーザ光を放射するレーザを用い、レーザの照射角度を変更してレーザ光を走査して構造物の検査範囲を示すと同時に、距離計を用い、レーザ光で照射された検査範囲と加熱用光源との距離を計測し、検査範囲と計測した距離がデータとしてコンピュータに蓄積され、検査範囲を均一に加熱するために加熱用光源による照射角度、照射移動速度、照射時間のうち、少なくともいずれか一つ以上を含む条件を該コンピュータにより決定し、条件に基づき制御装置が、加熱用光源の向きを変更する駆動装置を駆動し加熱用光源からの光を走査して検査範囲を均一に加熱し、コンクリート構造物の表面の温度分布を検出して構造物の欠陥を検査するので、加熱前に加熱領域を事前に明確に定めることができ且つ加熱ムラがなくなり、コンクリート構造物までの距離が離れている遠隔検査において精度良く欠陥を検出することができる。
請求項４に記載の装置の発明によれば、コンクリート構造物を、直流放電のアーク光源、ハロゲンランプ、又は太陽光を集光して照射する太陽光集光装置からなり遠隔から加熱する加熱用光源を有し、該構造物の温度分布を検出してコンクリート構造物の劣化による欠陥を検査する遠隔検査装置であって、加熱用光源の外周に一体に設けられた、距離計及び検査範囲を定めるために用いられるレーザと、距離計とレーザと加熱用光源の向きを変更する駆動装置と、駆動装置が固定され、下部に車輪が設けられて接地面に対して移動可能な移動台とを備えているので、コンクリート構造物の表面の温度分布を検出して構造物の欠陥を検査するにあたり、加熱前に加熱領域を事前に明確に定めることができ且つ加熱ムラがなくなり、コンクリート構造物までの距離が離れている遠隔検査において精度良く欠陥を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係る構造物の遠隔検査方法に用いられる遠隔検査装置の構造を示す斜視図である。
【図２】この発明の実施の形態２に係る構造物の遠隔検査方法に用いられる遠隔検査装置の構造を示す斜視図である。
【図３】この発明の実施の形態３に係る構造物の遠隔検査方法に用いられる遠隔検査装置の構造を示す斜視図である。
【符号の説明】
１００，２００，３００…遠隔検査装置、１０１…高出力キセノンランプ、１０３…駆動装置、１０４…レーザ、１０５…検査対象、１０６…コンピュータ、１０７…制御装置、１０８…距離計、１０９…電源、１１０…赤外線カメラ、２０１…ハロゲンスポットランプ、３０２…反射板、３０３…光ファイバ、３０４…レンズ装置３０４。

Claims

コンクリート構造物を、直流放電のアーク光源、ハロゲンランプ、又は太陽光を集光して照射する太陽光集光装置からなる加熱用光源を用いて遠隔から加熱し、該構造物の温度分布を検出してコンクリート構造物の劣化による欠陥を検査する遠隔検査方法であって、
レーザ光を放射するレーザを用い、前記レーザの照射角度を変更してレーザ光を走査して前記構造物の検査範囲を示すと同時に、
距離計を用い、前記レーザ光で照射された前記検査範囲と前記加熱用光源との距離を計測し、
前記検査範囲と前記計測した距離がデータとしてコンピュータに蓄積され、前記検査範囲を均一に加熱するために前記加熱用光源による照射角度、照射移動速度、照射時間のうち、少なくともいずれか一つ以上を含む条件を該コンピュータにより決定し、
前記条件に基づき制御装置が、前記加熱用光源の向きを変更する駆動装置を駆動し前記加熱用光源からの光を走査して前記検査範囲を均一に加熱することを特徴とする遠隔検査方法。
前記加熱用光源は、少なくとも１０ｍ以上離れた遠隔から前記構造物を加熱する請求項１に記載の遠隔検査方法。
コンクリート構造物を、直流放電のアーク光源、ハロゲンランプ、又は太陽光を集光して照射する太陽光集光装置からなり遠隔から加熱する加熱用光源を有し、該構造物の温度分布を検出してコンクリート構造物の劣化による欠陥を検査する遠隔検査装置であって、
前記加熱用光源の外周に一体に設けられた、距離計及び検査範囲を定めるために用いられるレーザと、
前記距離計と前記レーザと前記加熱用光源の向きを変更する駆動装置と、
前記駆動装置が固定され、下部に車輪が設けられて接地面に対して移動可能な移動台と
を備えたことを特徴とする遠隔検査装置。
前記距離計で測定された、前記レーザを用いてレーザ光で示した検査範囲と前記加熱用光源との距離がデータとして蓄積され、前記検査範囲を均一に加熱するために前記加熱用光源による照射角度、照射移動速度、照射時間のうち、少なくともいずれか一つ以上を含む条件を決定するコンピュータと、
該コンピュータで決定された条件に基づき、前記駆動装置を制御する制御装置と
を備えた請求項３に記載の遠隔検査装置。
前記加熱用光源は、少なくとも１０ｍ以上離れた遠隔から前記構造物を加熱する請求項３または４に記載の遠隔検査装置。