JP6575024B2 - 木造構造物検査システム及び木造構造物検査方法 - Google Patents
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Description
上記レーダ装置では、得られた受信データの信号処理を行って3次元画像情報を取得することができる。
木造構造物の表面上を、移動機構を用いて移動する装置であって、前記装置の移動方向と直交する幅方向において一定の検査幅で木造構造物の内部構造を、移動しながら検査するように構成され、前記木造構造物内に向けて電磁波を照射するように構成された送信用アレイアンテナと、前記木造構造物内で反射した電磁波を受信するように構成された受信用アレイアンテナと、前記受信用アレイアンテナで得られた信号を信号処理するように構成された高周波回路と、を備えるレーダ装置と、
前記木造構造物の表面上における前記レーダ装置の移動軌跡の情報を取得するように構成された軌跡計測装置と、
前記移動軌跡の情報に基づいて、前記表面の予め定められた、前記検査幅より広い幅の検査対象範囲の全てを検査したか否かを判定するように構成された判定部と、前記判定部の判定結果に応じて、前記検査対象範囲全体の画像データに検査範囲が重なった重複部分が生じないように、前記移動軌跡を用いて、前記受信用アレイアンテナの受信した信号から前記画像データを作成するように構成されたデータ作成部と、を備えるデータ処理装置と、
前記画像データを用いて前記木造構造物の内部構造の画像を表示するように構成されたディスプレイと、を備える。
前記データ処理装置は、
前記木造建築物の設計図面を記憶した記憶部と、
前記ディスプレイが、前記設計図面とともに、少なくとも前記検査対象範囲全体の前記内部構造の画像を同時に表示するように、前記ディスプレイの表示画面の作成を制御する表示制御部と、を備える、ことが好ましい。
木造構造物の表面から前記木造構造物内に向けて電磁波を照射するように構成された送信用アレイアンテナと、前記木造構造物内で反射した電磁波を受信するように構成された受信用アレイアンテナと、を備えるレーダ装置を用いて、前記木造構造物の表面上を、前記レーダ装置が移動しながら移動方向と直交する幅方向において一定の検査幅で前記木造構造物の内部構造を検査することを、検査位置を変えながら繰り返し行うステップと、
前記レーダ装置の移動の際に、前記表面上における前記レーダ装置の移動軌跡の情報を取得するステップと、
前記移動軌跡の情報に基づいて、前記表面の予め定められた、前記検査幅より広い幅の検査対象範囲全てを検査したか否かを判定するステップと、
前記検査対象範囲全てを検査したとき、前記検査対象範囲全体の画像データに検査範囲が重なった重複部分が生じないように、前記移動軌跡を用いて、前記受信用アレイアンテナの受信した信号から前記画像データを作成するステップと、
前記画像データを用いて前記木造構造物の内部画像をディスプレイに表示するステップと、を備える。
前記ディスプレイは、前記木造建築物の設計図面とともに、少なくとも前記検査対象範囲全体の前記内部構造の画像を同時に表示する、ことが好ましい。
検査対象の前記内部構造は、前記木造建築物の筋交いである、ことが好ましい。
レーダ装置12は、木造構造物の表面上を、車輪等の移動機構を用いて移動しながら移動方向と直交する幅方向において一定の検査幅で木造構造物の内部構造を検査する(スキャンする)ように構成されている。検査作業者が、レーダ装置12を木造構造物の表面に押し当てて一方向に手動で移動させる。レーダ装置12は、木造構造物内に向けて電磁波を照射するように構成された送信用アレイアンテナと、木造構造物内で反射した電磁波を受信するように構成された受信用アレイアンテナと、を備える。送信用アレイアンテナの電磁波の照射と、受信用アレイアンテナの受信は、移動するレーダ装置12の一定の移動距離毎に行われる。レーダ装置12の移動方向と直交する幅方向における、内部構造を検査するレーダ装置12の検査幅は、木造構造物の表面の、予め設定される検査対象範囲に比べて狭いため、検査対象範囲全てが検査されるように、上記幅方向の検査位置を変えながら、レーダ装置12の移動検査(スキャン)を繰り返し行う。
このようなレーダ装置12は、以下の装置構成を備える。以下本実施形態で検査する対象の木造構造物は、木造建築物を例として挙げて説明する。
レーダ装置12は、送信用アレイアンテナ20と、受信用アレイアンテナ22と、高周波スイッチ24,26と、高周波回路28と、システム制御回路30と、を有する。
すなわち、レーダ装置12の送信用アレイアンテナ20は、送信アンテナが複数配列して設けられ、各送信アンテナが電磁波を物体に向けて放射する構成を有する。
受信用アレイアンテナ22は、受信アンテナが複数配列し、木造建築物の内部構造で反射した電磁波を受信する構成を有する。レーダ装置12は、送信用アレイアンテナ20の複数の送信アンテナによる木造建築物に向けた電磁波の照射と、受信用アレイアンテナ22の複数の受信アンテナによる反射波の受信とを行なうことによって得られる受信信号を出力する。
なお、送信用アレイアンテナ20から照射される電磁波は、一定の時間内に、例えば10〜20GHzの範囲で高周波スイープされる。このとき、送信アンテナから照射された電磁波が木造建築物の内部構造で反射したときの電磁波の反射波を、複数の受信アンテナは受信する。可変ゲインRFアンプは、送信する送信アンテナと受信する受信アンテナの対毎にゲインを変化させるように設定しておくことができる。可変ゲインRFアンプは、送信アンテナと受信アンテナの対の選択に応じてゲインを切り替える可変ゲイン増幅機能を有し、木材建築物内の欠陥等の検査可能な深度を大きくすることもできる。
高周波回路28では、受信アンテナで受信された各受信信号は、可変ゲインRFアンプでゲイン調整された後、電磁波の放射のための信号とミキサでミキシングされる。この後、受信信号は、IFフィルタ/アンプでフィルタリングと増幅の処理が行われる。高周波回路28は、処理された受信信号をデータ処理装置16に送る。
データ作成部44は、検査対象範囲全てを検査したと判定すると、この判定結果に応じて、検査対象範囲内に検査の重複部分がないように、受信用アレイアンテナ22が受信した受信信号から検査対象範囲全体の画像データを作成する。
表示制御部46は、後述するように、予め記憶していた木造建築物の設計図面とともに、少なくとも検査対象範囲全体の検査画像をディスプレイ18が同時に表示するように、画像表示内容を制御する。
なお、本実施形態では、軌跡計測装置14として、超音波方式の位置情報システムを用いるが、この他に、移動するレーダ装置12を撮像し、この撮像した画像から画像認識技術等を用いて位置情報を得ることもできる。
軌跡計測装置14が取得した移動軌跡の情報は、データ処理装置16に送られる。
このため、レーダ装置12によるスキャンの際に、軌跡計測装置14は、木造建築物の表面上のレーダ装置12の移動軌跡の情報を取得する。移動軌跡は、検査幅を持ってスキャンした範囲を現した軌跡である。
本実施形態のデータ処理装置12の判定部42は、軌跡計測装置14によって得られるレーダ装置12の移動軌跡の情報に基づいて、木造建築物の表面の予め定められた、検査幅より幅の広い検査対象範囲全てを検査したか否かを判定する。ディスプレイ18は判定結果の画面を表示する。
このとき、レーダ装置12の移動軌跡は、レーダ装置12に設けられたタグから放射される超音波を受信機で受信して、レーダ装置12の位置情報を時系列で取得することにより、データ処理装置16は移動軌跡の情報を得ることが好ましい。
また、データ処理装置16が画像データを作成する際、データ処理装置16は、レーダ装置12の移動軌跡の重複部分の一方の画像データを削除することにより、あるいは、移動軌跡の重複部分の画像データ同士を平均することにより、検査対象範囲全体の画像データを作成することが好ましい。
したがって、検査作業者は、ディスプレイ18の画面を見ながら、未検査の領域Aを検査するように、レーダ装置12の7回目のスキャンを行う。図3(b)は、木造建築物の表面上のレーダ装置12による検査した範囲の他の例を示す図である。図3(b)は、7回目のスキャンにより、未検査の領域Aを検査したことを示している。図3(b)に示す結果は、ディスプレイ18に表示される。
データ処理装置16は、レーダ装置12の移動軌跡が予め定めた方向に対して斜め方向であっても、曲がっていても、一定の移動距離毎に信号を得るだけなので、レーダ装置12の検査した位置の情報を取得していない。このため、本実施形態では、データ処理装置16は、軌跡計測装置14で得られる移動軌跡の情報を用いて、検査した位置の情報を得る。具体的には、データ作成部44は、重複する部分が生じたスキャンの移動軌跡における重複した部分の位置の情報(スキャン開始位置からの距離の情報)を用いて、該当するスキャンで得られた画像データの中で該当する部分のデータを特定することができる。
図5は、設計図面とともに、レーダ装置12の検査により得られた木造建築物の内部構造の画像をディスプレイ18に表示する画面の例を示す図である。
図5に示す例の画面では、木造建築物の和室の設計図面(平面図)50が表示されている。設計図面50を表示した表示画面には、和室の壁近傍の領域にボタン52が設けられ表示されている。ボタン52をクリックすることにより、和室の壁に関する検査情報が表示される。図5に示す例では、検査対象の壁の外観の写真54とレーダ装置12から得られた壁の筋交いの画像56が表示されている。表示される検査情報は、上記以外に、他の検査装置19による検査結果である検査データ、例えばX線画像、赤外線画像等のデータを含んでもよい。なお、ボタン52をクリックしたとき、表示される検査情報が選択できるように、検査情報の選択画面が表示されることも好ましい。このように、表示制御部46は、設計図面50とともに、少なくともレーダ装置12から得られる内部構造の画像を同時に表示することができるように、表示画面の作成を制御するので、検査作業者は、ディスプレイ18に表示された画面を見ながら、木造建築物の内部構造の健全性の評価を容易に行うことができる。本実施形態では、内部構造として筋交いを用いて説明したが、筋交いに限定されない。しかし、木造建築物、特に木造家屋の多くは木造軸組工法で作られているので、筋交いの破断、欠損、あるいは変形等を検査することは重要である。この点で、検査対象の内部構造は、木造建築物の筋交いであることが好ましい。
12 レーダ装置
14 軌跡計測装置
14a タグ
14b 受信機
16 データ処理装置
18 ディスプレイ
19 他の検査装置
20 送信用アレイアンテナ
22 受信用アレイアンテナ
24,26 高周波スイッチ
28 高周波回路
30 システム制御回路
40 記憶部
42 判定部
44 データ作成部
46 表示制御部
50 設計図面
52 ボタン
54 写真
56 画像
60 中心信号線
62 接地導体
64 アンテナ信号線
66 接続部分
68 はんだ
Claims (15)
- 木造構造物の表面上を、移動機構を用いて移動する装置であって、前記装置の移動方向と直交する幅方向において一定の検査幅で木造構造物の内部構造を、移動しながら検査するように構成され、前記木造構造物内に向けて電磁波を照射するように構成された送信用アレイアンテナと、前記木造構造物内で反射した電磁波を受信するように構成された受信用アレイアンテナと、前記受信用アレイアンテナで得られた信号を信号処理するように構成された高周波回路と、を備えるレーダ装置と、
前記木造構造物の表面上における前記レーダ装置の移動軌跡の情報を取得するように構成された軌跡計測装置と、
前記移動軌跡の情報に基づいて、前記表面の予め定められた、前記検査幅より広い幅の検査対象範囲の全てを検査したか否かを判定するように構成された判定部と、前記判定部の判定結果に応じて、前記検査対象範囲全体の画像データに検査範囲が重なった重複部分が生じないように、前記移動軌跡を用いて、前記受信用アレイアンテナの受信した信号から前記画像データを作成するように構成されたデータ作成部と、を備えるデータ処理装置と、
前記画像データを用いて前記木造構造物の内部構造の画像を表示するように構成されたディスプレイと、を備える、ことを特徴とする木造構造物検査システム。 - 前記軌跡計測装置は、前記レーダ装置に設けられ、超音波を放射するタグと、前記超音波を受信する受信機と、を備え、前記レーダ装置の位置情報を時系列で取得することにより、前記移動軌跡の情報を得る、請求項1に記載の木造構造物検査システム。
- 前記データ処理装置は、検査範囲が重なった前記重複部分の一方の画像データを削除することにより、あるいは、前記重複部分の画像データ同士を平均することにより、前記検査対象範囲全体の画像データを作成する、請求項1又は2に記載の木造構造物検査システム。
- 前記データ処理装置は、前記移動軌跡の曲がりあるいは傾斜の変化に応じて、前記一定の幅の検査により得られた画像データの位置補正をすることにより、前記検査対象範囲全体の画像データを作成する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の木造構造物検査システム。
- 前記データ処理装置は、前記受信用アレイアンテナにより信号を受信した位置を前記移動軌跡上で特定することにより、前記検査対象範囲全体の画像を再構成して前記検査対象範囲全体の画像データを作成する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の木造構造物検査システム。
- 前記木造構造物は、木造建築物であり、
前記データ処理装置は、
前記木造建築物の設計図面を記憶した記憶部と、
前記ディスプレイが、前記設計図面とともに、少なくとも前記検査対象範囲全体の前記内部構造の画像を同時に表示するように、前記ディスプレイの表示画面の作成を制御する表示制御部と、を備える、請求項1〜5のいずれか1項に記載の木造構造物検査システム。 - 前記送信用アレイアンテナ及び前記受信用アレイアンテナのアンテナ信号線と接続する前記高周波回路の信号線は、コプレーナ線路であって、前記コプレーナ線路における中心信号線と、前記中心信号線を両側から挟む接地導体との間の間隔は、前記高周波回路の側から、前記アンテナ信号線との接続部分に進む途中で、特性インピーダンスを維持しつつ広がっている、請求項1〜6のいずれか1項に記載の木造構造物検査システム。
- 前記コプレーナ線路の前記中心信号線の線幅は、前記送信用アレイアンテナ及び前記受信用アレイアンテナ側から、前記アンテナ信号線との接続部分に進む途中で、前記間隔が広がった部分で、広がっている、請求項7に記載の木造構造物検査システム。
- 木造構造物の表面から前記木造構造物内に向けて電磁波を照射するように構成された送信用アレイアンテナと、前記木造構造物内で反射した電磁波を受信するように構成された受信用アレイアンテナと、を備えるレーダ装置を用いて、前記木造構造物の表面上を、前記レーダ装置が移動しながら移動方向と直交する幅方向において一定の検査幅で前記木造構造物の内部構造を検査することを、検査位置を変えながら繰り返し行うステップと、
前記レーダ装置の移動の際に、前記表面上における前記レーダ装置の移動軌跡の情報を取得するステップと、
前記移動軌跡の情報に基づいて、前記表面の予め定められた、前記検査幅より広い幅の検査対象範囲全てを検査したか否かを判定するステップと、
前記検査対象範囲全てを検査したとき、前記検査対象範囲全体の画像データに検査範囲が重なった重複部分が生じないように、前記移動軌跡を用いて、前記受信用アレイアンテナの受信した信号から前記画像データを作成するステップと、
前記画像データを用いて前記木造構造物の内部画像をディスプレイに表示するステップと、を備えることを特徴とする木造構造物検査方法。 - 前記移動軌跡は、前記レーダ装置に設けられたタグから放射される超音波を受信機で受信して、前記レーダ装置の位置情報を時系列で取得することにより、前記移動軌跡の情報を得る、請求項9に記載の木造構造物検査方法。
- 前記画像データを作成するステップでは、前記重複部分の一方の画像データを削除することにより、あるいは、前記重複部分の画像データ同士を平均することにより、前記検査対象範囲全体の画像データを作成する、請求項9または10に記載の木造構造物検査方法。
- 前記画像データを作成するステップでは、前記移動軌跡の曲がりあるいは傾斜の変化に応じて、前記検査幅毎の検査により得られた画像データの位置補正をすることにより、前記検査対象範囲全体の画像データを作成する、請求項9〜11のいずれか1項に記載の木造構造物検査方法。
- 前記画像データを作成するステップでは、前記受信用アレイアンテナにより信号を受信した位置を前記移動軌跡上で特定することにより、前記検査対象範囲全体の画像データを作成する、請求項9〜11のいずれか1項に記載の木造構造物検査方法。
- 前記木造構造物は、木造建築物であり、
前記ディスプレイは、前記木造建築物の設計図面とともに、少なくとも前記検査対象範囲全体の前記内部構造の画像を同時に表示する、請求項9〜13のいずれか1項に記載の木造構造物検査方法。 - 前記木造構造物は、木造建築物であり、
検査対象の前記内部構造は、前記木造建築物の筋交いである、請求項9〜14のいずれか1項に記載の木造構造物検査方法。
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