JP5334020B2

JP5334020B2 - 被覆層表面撮影装置

Info

Publication number: JP5334020B2
Application number: JP2009063508A
Authority: JP
Inventors: 泰生松谷; 成生虫明
Original assignee: Kokusai Kogyo Co Ltd
Current assignee: Kokusai Kogyo Co Ltd
Priority date: 2009-02-23
Filing date: 2009-02-23
Publication date: 2013-11-06
Anticipated expiration: 2029-02-23
Also published as: JP2010197363A

Description

本発明は、種々の構造物の被覆層の接着異常検査を行うための装置に関するものであり、前記被覆層が長期的に圧力、熱、疲労などを受け、あるいは、短期的な急激な衝撃などで、前記被覆層が剥離する、あるいは剥離しそうになっているのを事前に検知するのに最適な装置を提供するものである。

最近、種々の非破壊検査が提案され、建築物等の構造物が地震で破壊されるのを防止するために、前記建築物の欠陥を事前に発見し、前記構造物の破壊を防止する工夫が多く提案されてきている。本発明は、そのうちの一つに熱赤外線を利用した検査方法が知られているが、該検査方法に最適な被覆層表面撮影装置を提供するとともに、利用範囲の広い被覆層表面撮影装置を提供しようとするものである。前記熱赤外線を利用した検査方法として、例えば、特開平０９−１４５６４８（特許文献１）に記載されたように、熱赤外画像撮影カメラを用いて、夜間、色々な環境変化の少ないときを選択して、熱赤外線を利用して撮影することによって、構造物の被覆層の欠陥部付近の温度変化を検出して、異常を検出することが行われている。

特開平０９−１４５６４８

本発明は、アスファルトコンクリート舖装、セメントコンクリート舗装等の舗装体が接着面から剥離する剥離現象が起こると、舗装体の破壊現象に結びつき、航空機、自動
車等に重大な被害を与え、大きな人身事故が引き起こされる等の問題が生ずるが、これを防止しようということを主な課題のひとつとするものである。

更に本発明は、前記のような道路、空港の滑走路および／または誘導路などの舖装体の異常検出に有効だけでなく、種々の応用が可能で、建物の壁面のモルタル面、あるいは各種塗装面等の異常検出にも適用可能である。

特許文献１の方法は、非常に簡便な方法である上に非常に有効であるが、例えば、航空機あるいは自動車のタイヤ跡が撮影画像の中で、ノイズとして撮影され、また、路面標識などもノイズとして撮影され、剥離部分を前記ノイズから分離することが困難で、実際の実用化が止まっている状況にある。この方法を改良し、前記ノイズを除去する試みが行われていて、熱赤外画像撮影装置の撮影対象の被覆層表面上方を覆装体で覆う試みが行われている。しかし、前記ノイズ除去が十分ではなく、改良が望まれている。本発明は、このようなノイズを実用レベルに除去し、熱赤外線を利用した撮影を用いた方法を十分実用化可能にすることを課題とするものである。

本発明は、熱赤外画像撮影カメラと、前記熱赤外画像撮影カメラの支持体と、撮影対象の被覆層の上方を覆う覆装体と、前記覆装体の温度を調整する温度調節手段と、を含む熱赤外画像撮影装置であって、前記支持体は前記被覆層上を移動可能な手段を有し、さらに前記支持体は、２つの部分体で構成され、前記２つの部分体は重複部を持って連結されるとともに、前記重複部の領域を変化させるようにスライド可能であって、前記覆装体は、前記２つの部分体の上部に張設され、前記２つの部分をスライドさせることによって、前記覆装体の領域の大小が調整可能である被覆層表面撮影装置を請求項１としている。前記覆装体は、カーテン状のロール材と、前記ロール材を巻き取って収容し得る巻き取り部と、を備えた被覆層表面撮影装置を請求項２としている。

前記温度調節手段が、前記覆装体を冷却する冷却装置、及び前記覆装体を加熱する加熱装置を具備する請求項１又は請求項２記載の被覆層表面撮影装置を請求項３としている。

前記支持体を構成する前記２つの部分体は、それぞれその形状が直方体又は略直方体であり、前記覆装体は、前記２つの部分体の上部に加えて側面にも張設され、前記熱赤外画像撮影カメラは、前記支持体の内空間に配置され、周囲を前記覆装体で覆われた請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の被覆層表面撮影装置を請求項４としている。

本発明に使われる熱赤外画像が異常検出検査に用いられる原理および従来の前記熱赤外画像が異常検出検査に用いられる原理はいくつかの現象を利用していて、例えば、舗装体と被舗装体との接着部分が剥離すると、空気層ができ、これが熱伝導に影響して、剥離部分あるいは剥離直前部分の熱伝導を妨げることから、該剥離部分を他部分と比較して熱しやすく、周囲よりも高温になったり、あるいはさめやすいという現象を起こして、周囲よりも低温になったりして、周囲との温度差を生じる。更に、かかる温度差分布が重要で、この調節がノイズ除去に有効であること、撮影の潤滑さもかかるノイズ除去に重要であることを発見した。

一般的に、例えば、空港運営の関係上、夜に検査・調査を行うことが多いが、放熱を考えると、前記剥離部分の温度が他部分よりも低温になる。一方、もし、前記検査・調査を昼間に行うと、前記剥離部分が他部分よりも熱伝導が悪く、蓄熱されるために高温になる。

本発明によると、熱赤外画像を得たときに、昼間と夜で異なるが、周囲との温度差があるために、前記剥離部分が周囲から識別しやすい。さらに、覆装体の温度と前記被覆層の温度の差が少なくなる状態にすると、レーンマーク、ゼブラマークなどの区画線、道路標識などと、タイヤ痕などの混在があっても、これらのノイズがなくなり、前記剥離分を非常に識別しやすく、従来できなかった識別が容易にできるようになった。その他種々の効果を有するが、それは前記記載および下記の記載から明確にされる。

本発明にかかる装置の一実施例で、斜視概念図である。本発明にかかる装置の他の実施例で、正面概念図（Ａ）と平面概念図（Ｂ）である。

本発明の一実施例は、基本的には、熱赤外画像撮影装置、例えば熱赤外画像撮影カメラとこれを固定する支持体があり、該支持体は、好ましくは、路面上を移動可能に構成され、例えば、該支持体と覆装体支持手段とが関連性例えば一体的関係をもって組み合わされる。該覆装体として、一例として、遮光カーテンとして知られている布素材が好ましく用いられ、例えば、厚手の密な布で覆装体を構成し、前記カメラの撮影対象の被覆層の撮影を邪魔しない位置関係で、好ましくは、該被覆層の上方全体あるいはほぼ全体を該覆装体が覆う構成になっている。なお、ほぼ全体とは、前記被覆層の上方全体の好ましくは、約７０％以上であり、ここで全体とは、前記覆装体が前記被覆層上方を１００％覆った状況（例えば、お椀を前記被覆層表面全体に隙間なく被せた状況が１００％覆うという状態として）で、前記覆装体と前記被覆層表面で囲まれる空間全体をいう。

前記本発明にかかる撮影装置を、しばらく放置して前記覆装体と前記被写体の温度差が少なくなるのを待って、路面に向けられた撮影レンズで、前記被覆層の熱赤外画像を撮影すると、夜間の場合は、問題の剥離部分が存在するとそれが低温度部画像になって、容易に識別される。なお、前記撮影装置は、画像処理装置を内蔵していても、外付けあるいは別体で、組み合わされていてもよいが、前記画像処理装置で得ようとする画像は、黒白あるいは青白等のモノトーン画像でもよいし、濃度を色違いに表示させて、２色以上の色を利用して色コントラストを向上させて、異常検出を容易化することも可能である。

本発明にかかる熱赤外画像撮影装置は、基本的には、レンズと赤外線の検出素子（例えば、ＣＣＤあるいはＣＭＯＳのような検出素子）を含む所謂カメラであり、場合により熱赤外線以外をカットする特殊フィルターを介して撮影され、前記検出素子の出力は、電気回路に接続され、画像処理回路等に結合された、所謂デジタル方式のカメラが好ましい。

前記撮影装置は、一般的には、０．７μｍ〜０．１ｍｍの波長の赤外線（含む電磁波）の少なくとも一部を利用して撮影するものであるが、１μ以上の波長の赤外線が熱線として好ましく用いられる。特に、透過率の高い大気の窓と呼ばれる約３〜５μｍまたは約８〜１４μｍの波長を利用することが多く、前者は短波長タイプ、後者は長波長タイプと呼ばれ、環境の状態を考慮して、使い分けられる。その場合の、検出素子は、前者としては、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＳｂなどが好ましく用いられ、後者としては、マイクロボロメータ、ＱＷＩＰなどがもちいられる。なお、前記検出素子として、望む波長によっては、シリコンＣＣＤも好ましく用いられる。

一般的には、前記カメラは、路面等に蓄熱された熱の状態を撮影することになるが、場合により、熱赤外線照射装置を有していて、これを前記覆装体に作用させ、強制的に前記覆装体の温度を調整して、前記被覆層との温度差をできる限り少なく調整して、撮影することもできる。好ましくは、加熱装置と冷却装置を前記覆装体に作用する構成にして、温度調節を微妙にすることも可能で、より好ましい画像を得ることが可能になる。

前記覆装体は、前記被覆層上方から前記被覆層に熱の影響がでるのを防止するように前記熱を遮断する例えば遮光カーテンのような柔らかな素材が用いられ、前記被覆層上方の一部あるいは全体を覆うように構成できるが、場合により、不透明プラスチック版あるいは木製の板等の遮光（熱）板のような硬い素材で覆うことも可能である。夜間撮影を前提とした場合は、基本的に天空からの放射を遮るものを用い、前記被覆層と同様の温度となるように使用することが好ましい。例えば、これら覆装体素材は、場合により、蓄熱性のものが望ましく、あるいは、金属板のような、熱伝導性が良くて、蓄熱性が少ない素材が好ましいこともあり、温度調節機能のありなし、環境の状態等の条件で、最も好ましいものが選択される。

本発明にかかる前記覆装体として、例えば、直方体の各稜を硬質のプラスチックの筒で作成し、前記覆装体が板状のものの場合は、例えば、同質の不透明な硬質プラスチックの平板を上面に配設した直方体が用いられ、熱赤外画像撮影カメラを支持する支持体を前記直方体に一体的に結合させて、前記直方体の底の部分に位置する被覆体（被写体）の前記カメラによる撮影を邪魔しない位置関係（例えば、前記立方体の一側面あるいは該側面と前記底部分との両方を臨む好ましくは斜方中心線上に配設されるように）で、前記カメラを固定した撮影装置が用いられる。

前記カメラは、前記側面上にあるいは前記側面と前記底面の間に配置させることもできる。重要な点は、前記カメラが撮影面に影響を与えないように、前記カメラの位置を考慮するあるいは影響のある画像の処理を適切にすることである。例えば、画面のサイズを好ましいサイズを選択することにより、前記カメラの影響がないように工夫する、あるいは、前記カメラの影響がある部分が存在してしまう場合は、該影響のある画像部分を画面から削除し、得られた画像を画像処理をして、隣の画像と結合させて、該影響を取り除いた一体的な画像を得ることが望ましい。

前記覆装体は、例えば、前記直方体を利用し、前記直方体の上面を遮光カーテンのような素材で構成し、更に前記素材を延伸させて各側面も全体的に覆い、基本的に底面以外は前記素材で覆い、前記カメラをその内空間に配置させることも可能で、この場合は、前記のように前記カメラ配置に工夫するあるいは前記画像処理をすることによって、好ましい異常検出用の画面を得ることができる。この場合は、各面の前記素材の覆う面積を調整して、最も好ましい撮影条件を作り出すことが可能である。

本発明にかかる方法は、大きな前記撮影装置を用いて、路面などの被覆体の異常検出を効率的に行うことができるが、小型の前記撮影装置では、建築物の壁面等の被覆体の異常検出に用いることができ、種々の応用が可能なものである。

本発明にかかる方法は、昼間でも、夜間でも、時間は問わないで利用できるが好ましくは、結果的にノイズが少ない夜間の方が一般的には好ましく、そのときの熱エネルギーの流れは、主に３μ以上の長波に関して、被覆体からの熱赤外線放射があり、一方、雲、大気などからは、被覆体に向う大気放射と宇宙への熱赤外線放射がある状況が考えられる。なお、３μ以下の短波に関しては、その流れは、一般的な熱赤外画像撮影装置を用いたときに、本発明にかかる撮影条件下では、検出されにくいために、ほとんど無視できる状態と考えられている。

以下、本発明を図面により、実施例を挙げながら、更に具体的に詳しく説明する。図１は、本発明にかかる装置の一例で、斜視概念図である、１は、覆装体で、遮光カーテン生地を張ったものである。３は、１の面を含む直方体の稜の一つの例で、各稜は、硬質プラスチックで、直方体構造の各稜を形成している。前記覆装体は、前記直方体の底面を除く各側面に、基本的に１と同様、同一素材で張設されている。

２は、熱赤外画像撮影装置で、市販のサーモグラフィ用のカメラを用いた。撮影方向は前記直方体の底の一部を望んでいて、前記覆装体は、該カメラの部分のみ除かれている。５は、移動装置への結合部であり、場合により、人為的に移動させることもできる。４は、４個の車輪の見える範囲のもので、前記直方体全体が容易に移動可能となっている。車輪４がない装置も本発明の一実施例であり、前記装置全体は移動可能となっている。

図２（Ａ）は、別の実施例の側面概念図であり、図２（Ｂ）は、該実施例の平面概念図である。７は、図１の２のように、直方体の底部分６を臨む熱赤外画像撮影カメラであり、８は、遮光カーテン生地のロール（覆装体）である。該ロールは前記覆装体巻取って、収納可能に構成され、前記覆装体の直方体の面を覆う大きさを変更できるように構成されていて、前記ロールからいっぱいに引き出されると、前記直方体の側面全部を覆うことが可能に構成されている。

１０は、左右の直方体の重複部であって、左右の直方体が重複度を変更して伸縮可能に設けられている。６は、前記直方体の底面部であって、覆装体が設けられていない底面である。７は、熱赤外画像撮影カメラで、前記覆装体を介することなく、前記底面部を介して、被覆体の表面を撮影可能に配置されている。前記伸縮可能な直方体は、底の４隅に車輪がついていて移動可能に構成されている。

９は、自動車等の牽引装置への接続部であり、図では左右方向に曳かれるように構成されているが９の位置を変更して、図の縦方向に曳かれるように構成すると撮影幅の伸縮が可能になる。撮影装置７の対抗面に温度調節機構を配設し、覆装体１の温度調節可能にすることができる。基本的には、必要時間放置して、被覆体表面温度と覆装体１の温度が近くなるようにするか、あるいは、前記温度調節機構で温度調節して、前記被覆体表面温度と前記覆装体の温度が近くなるようにすることが好ましい。

図１および図２の実施例のいずれであっても、撮影は、被覆層表面撮影装置を移動させながら、撮影予定の表面全体を効率的に撮影できる。また、動きがスムーズで、ノイズ除去が非常に効果的に行われる効果がある。撮影の際には、前記覆装体は、結果として撮影面の上方全体を覆うことになり、少なくとも撮影時には、撮影面は、天空からの熱赤外線の影響を受けないことになり、また、ノイズ除去が十分に行われて、異常の検出が容易であった。一方、覆装体を使わないであるいは一部使用して、撮影したものは、覆装体を使わないものは、ノイズが多く、異常と正常の区別が困難であったし、一部使用したものは、十分なノイズ除去が安定して得られなかった。

本発明は、以上のように構成され、簡単に被覆層の異常の検出ができて、ノイズに影響されないので、正確に異常の検出ができるので、異常個所の修理、補修に無駄な費用、時間、労力等を使わないで済み、効率的に異常個所を検出できる。

７カメラ
８巻き取り覆装体
１０伸縮部

Claims

熱赤外画像撮影カメラと、前記熱赤外画像撮影カメラの支持体と、撮影対象の被覆層の上方を覆う覆装体と、前記覆装体の温度を調整する温度調節手段と、を含む熱赤外画像撮影装置であって、
前記支持体は、前記被覆層上を移動可能な手段を有し、
さらに前記支持体は、２つの部分体で構成され、前記２つの部分体は重複部を持って連結されるとともに、前記重複部の領域を変化させるようにスライド可能であって、
前記覆装体は、前記２つの部分体の上部に張設され、
前記２つの部分をスライドさせることによって、前記覆装体の領域の大小が調整可能であることを特徴とする被覆層表面撮影装置。
前記覆装体は、カーテン状のロール材と、前記ロール材を巻き取って収容し得る巻き取り部と、を備えたことを特徴とする請求項１記載の被覆層表面撮影装置。
前記温度調節手段は、前記覆装体を冷却する冷却装置、及び前記覆装体を加熱する加熱装置を具備することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の被覆層表面撮影装置。
前記支持体を構成する前記２つの部分体は、それぞれその形状が直方体又は略直方体であり、
前記覆装体は、前記２つの部分体の上部に加えて側面にも張設され、
前記熱赤外画像撮影カメラは、前記支持体の内空間に配置され、周囲を前記覆装体で覆われたこと特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の被覆層表面撮影装置。