JP6024964B2 - かぶり厚検査装置 - Google Patents

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本発明は、鉄筋周囲のコンクリートの厚みとしてかぶり厚が、コンクリート打設後に所定間隔確保可能か否かをコンクリート打設前に検査するかぶり厚検査装置に関する。
コンクリートの施工管理において、かぶり厚の確保は重点のひとつとされる。かぶり厚の足りていないコンクリート柱や梁は、内部の腐食や外力に対する脆弱性から、最悪の場合破砕に至るため、建築基準法でその確保が明記されている。
そのため同厚さの施工管理は、通常念入りに実施される。かぶり厚の確認は、コンクリート打設前に実施され、メジャーなどによる計測が主な方法である。柱や壁の場合は側面における鉄筋と型枠の間の評価となるため、かろうじて目視することが可能である。しかしながら、型枠が取り付けられた後の、観測となるため、上部から目視できる範囲に限られる。
さらに梁の場合、梁の下側(梁底)に関しては、目視観察自体が難しいため、スペーサーの有無でかろうじて確認できる程度である。このようなスペーサーによるコンクリート施工管理については、例えば、特許文献1(特開2011−32739号公報)に開示されているスペーサーを用いて行うことができる。
特開2011−32739号公報
しかしながら、特許文献1記載のスペーサーなどを用いてコンクリート施工管理を行ったとしても、かぶり厚自体を直接計測するものではなく、実測評価という点では、これを行うことができないので、従来においては、コンクリート施工における品質管理が十分ではなかった、という問題があった。
この発明は、上記課題を解決するものであって、請求項1に係る発明は、光線を検査対象に投射して、点群データの集合である3次元距離データを取得する距離データ取得手段と、前記距離データ取得手段で取得された前記3次元距離データを3次元直交座標に基づく点群データに変換する座標変換手段と、前記座標変換手段で変換された点群データから、平面として認識される点群を抽出する平面抽出手段と、前記座標変換手段で変換された点群データから、第1の径を有する第1円柱体として認識される点群を抽出する第1円柱体抽出手段と、前記座標変換手段で変換された点群データから、第2の径を有する第2円柱体として認識される点群を抽出する第2円柱体抽出手段と、前記平面抽出手段で抽出された前記平面からの距離に応じて、点群データを色分けする色分け表示手段と、からなることを特徴とするかぶり厚検査装置である。
また、請求項2に係る発明は、請求項1に記載のかぶり厚検査装置において、前記第1円柱体の前記第1の径φ1を入力すると共に、前記第2円柱体の前記第2の径φ2を入力する入力手段を有することを特徴とする。
また、請求項3に係る発明は、請求項2に記載のかぶり厚検査装置において、前記平面抽出手段で抽出された前記平面から最も離れている第1円柱体上の点群と平面との間の距離Dを算出し、T=D−φ1−φ2により、かぶり厚Tを算出する算出手段を有することを
特徴とする。
また、請求項4に係る発明は、請求項3に記載のかぶり厚検査装置において、前記算出手段で算出された前記かぶり厚Tが、所定値To以上であるか否かを判定する判定手段を有することを特徴とする。
また、請求項5に係る発明は、請求項4に記載のかぶり厚検査装置において、前記判定手段で、前記かぶり厚Tが、所定値To以上でないと判定された場合、報知を行う報知手段を有する。
また、請求項6に係る発明は、請求項1乃至請求項5のいずれかに記載のかぶり厚検査装置において、前記距離データ取得手段が、3次元距離センサであり、前記3次元距離センサの筐体には、前記筐体の姿勢認識用の発光部が設けられることを特徴とする。
また、請求項7に係る発明は、請求項1乃至請求項6のいずれかに記載のかぶり厚検査装置において、前記距離データ取得手段により、コンクリート打設後に柱となる検査対象部をスキャンすることを特徴とする。
また、請求項8に係る発明は、請求項1乃至請求項6のいずれかに記載のかぶり厚検査装置において、前記距離データ取得手段により、コンクリート打設後に梁となる検査対象部をスキャンすることを特徴とする。
本発明に係るかぶり厚検査装置は、距離データ取得手段によって取得された点群データに基づいて、コンクリート打設前の型枠を計測するものであり、このような本発明に係るかぶり厚検査装置によれば、コンクリート施工管理において、かぶり厚自体を直接実測評価することが可能となり、十分な品質管理を行うことができる。
本発明の実施形態に係るかぶり厚検査装置10のシステム構成を示す図である。 かぶり厚検査装置10の検査対象であるコンクリート打設前の鉄筋と型枠を示す図である。 コンクリート打設前の鉄筋と型枠の断面構成の概略を示す図である。 本発明の実施形態に係るかぶり厚検査装置10の利用形態を説明する図である。 本発明の実施形態に係るかぶり厚検査装置10で取得されるデータのイメージ図である。 本発明の実施形態に係るかぶり厚検査装置10の処理のフローチャートを示す図である。 コンクリート打設後に梁となる鉄筋と型枠の断面構成の概略を示す図である。
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図1は本発明の実施形態に係るかぶり厚検査装置10のシステム構成を示す図である。
図1において、かぶり厚検査装置10を構成する3次元距離センサ100は、センサ筐体110のセンシング開口部115からレーザや赤外線を被写体に投射して大量の3次元距離データ(以下「点群データ」という)を測定できるセンサである。
点群データは3次元距離を表現する点が大量にあるので距離画像と呼ぶこともできる。3次元距離センサ100を設置している高さや煽り角から、点群データを3次元直交座標系に変換することによりX,Y,Z座標でデータを扱うことができるようになる。
上記のような3次元距離センサ100としては、例えば、ASUSTeK Computer製の開発者向けモーションキャプチャデバイス「Xtion PRO」を用いることができる。
また、3次元距離センサ100のセンサ筐体110には、発光部120が複数設けられており、暗所において、かぶり厚検査装置10の使用者が、3次元距離センサ100のセンサ筐体110の姿勢を認識・把握することができるようになっている。
3次元距離センサ100のセンサ筐体110は、伸縮自在に構成されてなる伸縮棹70の先端に、ユニバーサルジョイント80が取り付けられている。また、伸縮棹70の3次元距離センサ100が取り付けられていない方の端部には、取手部60が設けられている。
上記のような構成によって、かぶり厚検査装置10の使用者は、まず、ユニバーサルジョイント80により3次元距離センサ100のセンサ筐体110を所望の姿勢とした上で、取手部60を持ち、3次元距離センサ100のセンシング開口部115が検査対象箇所を向くようにして、当該検査対象箇所のデータを取得するような利用形態が想定されている。
本発明に係るかぶり厚検査装置10を構成する情報処理装置50としては、ハードディスク(不図示)にウインドウズ(登録商標)などのオペレーティングシステムが記憶されている汎用のパーソナルコンピューターを利用することができる。また、3次元距離センサ100と情報処理装置50とは、例えば、USBなどの通信規格で接続することができる。
また、情報処理装置50の前記ハードディスクには、オペレーティングシステムプログラム以外に、本発明のかぶり厚検査装置10をCPU(不図示)上で動作させるシステムプログラム、及びこのシステムプログラムで用いるデータなどがインストールされ保存・記憶されている。また、情報処理装置50のディスプレイは、かぶり厚検査装置10の表示手段、報知手段として、情報処理装置50内蔵のスピーカーなどは、かぶり厚検査装置10の報知手段として機能する。
以上のように構成されるかぶり厚検査装置10で検査を行う検査対象について図2及び図3を参照して説明する。図2はかぶり厚検査装置10の検査対象であるコンクリート打設前の鉄筋200と型枠300を示す図であり、図3はコンクリート打設前の鉄筋200と型枠300を水平方向から見た断面構成の概略を示す図である。なお、図2及び図3に示す実施形態においては、鉄筋200とその周囲に打設されたコンクリートによって柱を構成する例を示しているが、本発明に係るかぶり厚検査装置10は、柱におけるかぶり厚の検査に限らず、梁やその他の構造部のかぶり厚の検査にも適用することが可能である。
本発明に係るかぶり厚検査装置10は、鉄筋200周囲のコンクリートの厚みとしてかぶり厚が、コンクリート打設後に所定間隔確保可能か否かをコンクリート打設前に検査するものである。
コンクリートを打設する鉄筋200は、複数の主筋210と、複数の主筋210の外周
囲を包囲するように設けられる補強筋220と、から構成されている。また、型枠300は、鉄筋200から所定距離離間して、鉄筋200を囲むようにして設けられており、鉄筋200と型枠300との間の距離がかぶり厚となる。
図3において、かぶり厚をT、主筋210の直径をφ1、補強筋220の直径をφ2、主筋210上の型枠300から最も離れた点と、型枠300との間の距離をDとすると、かぶり厚TはT=D−φ1−φ2によって求めることができることがわかる。
図4は本発明の実施形態に係るかぶり厚検査装置10の利用形態を説明する図である。図に示すように、かぶり厚検査装置10における3次元距離センサ100のセンシング開口部115が検査対象箇所(本例では、型枠300のA面と、鉄筋200との間のかぶり厚が対象)を向くようにして、データを取得する。かぶり厚検査装置10は、このようにして取得されたデータを対象として解析を行う。
図5は本発明の実施形態に係るかぶり厚検査装置10で取得されるデータのイメージ図である。これは、検査対象として上記の型枠300のA面と鉄筋200を、3次元距離センサ100で取得して、かぶり厚検査装置10で処理した画像の一例を示す図である。
図5に示すように、かぶり厚検査装置10においては、型枠300のA面による「平面」として認識される点群、主筋210による第1の径φ1を有する「第1円柱体」として
認識される点群、補強筋220による第2の径φ2を有する「第2円柱体」として認識さ
れる点群が把握されることとなる。
次ぎに、以上のように構成されるかぶり厚検査装置10の処理の具体的なアルゴリズムについて説明する。図6は本発明の実施形態に係るかぶり厚検査装置10の処理のフローチャートを示す図である。
図6において、処理が開始されると、ステップS101では、コンクリート施行で用いられている鉄筋200の主筋210の直径φ1と補強筋220の直径φ2をかぶり厚検査装置10の情報処理装置50から入力する。
続く、ステップS102では、3次元距離センサ100が、例えば、型枠300のA面と鉄筋200の点群データ(距離画像)を取得する。
続いて、ステップS103では、取得された点群データを3次元座標(直交座標系)に変換する。
ステップS104では、ステップS103で変換された3次元座標点群データから「平面」として認識される点群を抽出する。このような抽出処理には、従来周知の画像処理のアルゴリズムを用いることができる。このステップで抽出される「平面」は、型枠300であるものと想定できる。
ステップS105では、ステップS103で変換された3次元座標点群データから「第1の径を有する第1円柱体」として認識される点群を抽出する。このステップで抽出される「第1円柱体」は、主筋210であるものと想定できる。
ステップS106では、ステップS103で変換された3次元座標点群データから「第2の径を有する第2円柱体」として認識される点群を抽出する。このステップで抽出される「第2円柱体」は、補強筋220であるものと想定できる。
ステップS107においては、情報処理装置50のディスプレイにおいて、前記平面からの距離に応じて点群を色分け表示する。このような点群の色分け表示により、実測に基づいたかぶり厚を視覚的に評価することが可能となり、品質管理に資することができる。
ステップS108では、前記の平面から最も離れている第1円柱体上の点群と平面との間の距離Dを算出する。
続く、ステップS109においては、T=D−φ1−φ2によりかぶり厚さTを算出する。
ステップS110では、かぶり厚が満たすべき基準値Toと、算出されたTを比較し、T≧Toであるか否かを判定する。
ステップS110における判定がYESであれば、ステップS111に進み、かぶり厚が基準を満たしていることを情報処理装置50のディスプレイなどに報知する。
一方、ステップS112における判定がNOであれば、かぶり厚が基準を満たしていないことを情報処理装置50のディスプレイなどに、警告的に報知する。
ステップS113で、処理を終了する。
以上のような本発明に係るかぶり厚検査装置10は、距離データ取得手段である3次元距離センサ100によって取得された点群データに基づいて、コンクリート打設前の型枠を計測するものであり、このような本発明に係るかぶり厚検査装置10によれば、コンクリート施工管理において、かぶり厚自体を直接実測評価することが可能となり、十分な品質管理を行うことができる。
これまでに示した実施形態においては、3次元距離センサ100により、コンクリート打設後に柱となる検査対象部をスキャンして検査を行う例に基づいて説明を行ったが、本発明に係るかぶり厚検査装置10は、柱におけるかぶり厚の検査に限らず、梁やその他の構造部のかぶり厚の検査にも適用することが可能である。
図7はコンクリート打設後に梁となる鉄筋と型枠の断面構成の概略を示す図である。コンクリート打設後に梁となる検査対象部においては、図7に示すように特に梁底部においては、人の手が届かない。そこで、本発明に係るかぶり厚検査装置10の3次元距離センサ100により、コンクリート打設後に梁となる検査対象部をスキャンすることで、有効にかぶり厚の検査を行うことができ、十分な品質管理を行うことが可能となる。
10・・・かぶり厚検査装置
50・・・情報処理装置
60・・・取手部
70・・・伸縮棹
80・・・ユニバーサルジョイント
100・・・3次元距離センサ
110・・・センサ筐体
115・・・センシング開口部
120・・・発光部
200・・・鉄筋
210・・・主筋
220・・・補強筋
300・・・型枠

Claims (8)

  1. 光線を検査対象に投射して、点群データの集合である3次元距離データを取得する距離データ取得手段と、
    前記距離データ取得手段で取得された前記3次元距離データを3次元直交座標に基づく点群データに変換する座標変換手段と、
    前記座標変換手段で変換された点群データから、平面として認識される点群を抽出する平面抽出手段と、
    前記座標変換手段で変換された点群データから、第1の径を有する第1円柱体として認識される点群を抽出する第1円柱体抽出手段と、
    前記座標変換手段で変換された点群データから、第2の径を有する第2円柱体として認識される点群を抽出する第2円柱体抽出手段と、
    前記平面抽出手段で抽出された前記平面からの距離に応じて、点群データを色分けする色分け表示手段と、からなることを特徴とするかぶり厚検査装置。
  2. 前記第1円柱体の前記第1の径φ1を入力すると共に、前記第2円柱体の前記第2の径φ2を入力する入力手段を有することを特徴とする請求項1に記載のかぶり厚検査装置。
  3. 前記平面抽出手段で抽出された前記平面から最も離れている第1円柱体上の点群と平面との間の距離Dを算出し、T=D−φ1−φ2により、かぶり厚Tを算出する算出手段を有することを特徴とする請求項2に記載のかぶり厚検査装置。
  4. 前記算出手段で算出された前記かぶり厚Tが、所定値To以上であるか否かを判定する判定手段を有することを特徴とする請求項3に記載のかぶり厚検査装置。
  5. 前記判定手段で、前記かぶり厚Tが、所定値To以上でないと判定された場合、報知を行う報知手段を有する請求項4に記載のかぶり厚検査装置。
  6. 前記距離データ取得手段が、3次元距離センサであり、前記3次元距離センサの筐体には、前記筐体の姿勢認識用の発光部が設けられることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載のかぶり厚検査装置。
  7. 前記距離データ取得手段により、コンクリート打設後に柱となる検査対象部をスキャンすることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれかに記載のかぶり厚検査装置。
  8. 前記距離データ取得手段により、コンクリート打設後に梁となる検査対象部をスキャンすることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれかに記載のかぶり厚検査装置。
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