JP6711218B2 - Damage inspection device and method for above-ground structure - Google Patents

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Description

本発明は、地上構造物の損傷を検査するための装置及び方法に関する。 The present invention relates to an apparatus and method for inspecting ground structures for damage.

鉄塔等の地上構造物には、鋼製のものが多数存在する。鋼の腐食を防止するために、地上構造物の表面には、亜鉛メッキや塗装が施される。しかし、亜鉛メッキや塗装は経年により消失し、鋼の減肉、穴開き等の損傷を招く。このため、亜鉛メッキや塗装を定期的に補修する必要がある。 There are many steel-made tower structures such as steel towers. The surface of ground structures is galvanized and painted to prevent corrosion of the steel. However, galvanization and coating disappear over time, leading to damage such as thinning of steel and perforation. For this reason, it is necessary to regularly repair galvanization and painting.

地上構造物が大型の場合、亜鉛メッキや塗装の補修には莫大なメンテナンス費用がかかる。メンテナンス費用を抑えるために、地上構造物の損傷状況を把握し、損傷箇所のみを部分的に補修したり、補修期間を延長したりすることが要請されている。 If the above-ground structure is large, repairing galvanizing and painting requires huge maintenance costs. In order to reduce the maintenance cost, it is required to grasp the damage situation of the aboveground structure and partially repair only the damaged part or extend the repair period.

従来から、人が地上構造物に上り、目視や打音によって地上構造物の損傷状況を把握することが行われている。しかし、目視や打音による検査は、高所作業になるので、足場を必要とするという課題がある。 2. Description of the Related Art Conventionally, a person has climbed onto a ground structure and grasps the damage state of the ground structure by visual inspection or tapping sound. However, the inspection by visual inspection and tapping sound is a work at a high place, so there is a problem that a scaffold is required.

足場を不要にするために、特許文献1には、地上構造物を昇降する昇降ロボットやヘリコプターにカメラを搭載し、カメラで撮影した地上構造物の画像をコンピュータにより画像処理し、地上構造物の損傷状況を把握する構造物の検査方法が開示されている。 In order to eliminate the need for a scaffold, in Patent Document 1, a camera is mounted on a lifting robot or a helicopter that raises and lowers a ground structure, and an image of the ground structure captured by the camera is subjected to image processing by a computer, thereby A method of inspecting a structure for grasping a damage state is disclosed.

特開平11−132962号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-132962

しかし、特許文献1に記載の検査方法にあっては、昇降ロボットやヘリコプターを必要とするので、検査に手間がかかるという課題がある。 However, the inspection method described in Patent Document 1 requires an elevating robot and a helicopter, so that there is a problem in that inspection takes time.

ところで、地上構造物には、内部に空間を有するものも存在する。例えば、携帯電話の基地局には、電柱のような内部に空間を有する筒状体が用いられるし、橋脚にも内部に空間を有する構造材が用いられる。このような地上構造物には、内部に空間があるという特性を活かした検査が望まれる。 By the way, some ground structures have a space inside. For example, a cellular phone base station uses a tubular body having an internal space such as a telephone pole, and a bridge pier also uses a structural material having an internal space. Such ground structures are required to be inspected by taking advantage of the characteristic that there is a space inside.

そこで、本発明は、内部に空間を有する地上構造物の損傷を容易に検査することができる地上構造物の損傷検査装置及び方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an apparatus and method for inspecting damage to a ground structure that can easily inspect the damage to a ground structure having a space inside.

上記課題を解決するために、本発明の一態様は、内部に空間を有する鉄塔、橋脚、又は携帯電話の基地局の地上構造物に音波を入射し、前記地上構造物の内部に前記音波を伝搬させる送波装置と、前記地上構造物の外部であって前記地上構造物から離れた位置に配置される複数の音波センサを有し、前記地上構造物の損傷部から前記地上構造物の外部に漏洩して空気のみを伝搬した音波を検出するマイクロホンアレイと、複数の前記音波センサが検出した音波の位相差に基づいて、開口合成法を用いて前記損傷部の位置を特定するデータ処理装置と、を備える地上構造物の損傷検査装置である。
本発明の他の態様は、内部に空間を有する鉄塔、橋脚、又は携帯電話の基地局の地上構造物に音波を入射し、前記地上構造物の内部に前記音波を伝搬させる送波装置と、前記地上構造物の損傷部から前記地上構造物の外部に漏洩して空気のみを伝搬した音波を検出する音波センサと、前記音波センサの検出データに基づいて、前記損傷部の位置を特定するデータ処理装置と、前記地上構造物を撮影する撮影装置と、前記撮影装置が撮影した前記地上構造物の撮影画像に、前記損傷部の位置を可視化した画像を重ね合わせて表示する表示装置と、を備え、前記音波センサを飛行体に搭載し、又は首振り可能な集音器と組み合わせた前記音波センサを水平方向に移動させる地上構造物の損傷検査装置である。
In order to solve the above problems, one embodiment of the present invention is a steel tower having a space inside , a bridge pier, or a sound wave is incident on a ground structure of a base station of a mobile phone , the sound wave inside the ground structure. A wave transmitting device for propagating, and a plurality of sound wave sensors arranged outside the ground structure and apart from the ground structure, and from a damaged portion of the ground structure to the outside of the ground structure. A microphone array that detects sound waves that have leaked into the air and propagated only in air, and a data processing device that specifies the position of the damaged portion using an aperture synthesis method based on the phase difference between the sound waves detected by the plurality of sound wave sensors. And a damage inspection device for a ground structure.
Another aspect of the present invention is to transmit a sound wave to a steel tower, a bridge pier, or a ground structure of a base station of a mobile phone having a space inside, and to propagate the sound wave inside the ground structure, A sound wave sensor for detecting a sound wave that leaks from the damaged portion of the ground structure to the outside of the ground structure and propagates only air, and data for identifying the position of the damaged portion based on the detection data of the sound wave sensor. A processing device, a photographing device that photographs the above-ground structure, and a display device that displays an image of the position of the damaged portion by superimposing it on a photographed image of the above-ground structure photographed by the photographing device. wherein said sonic sensors mounted on aircraft, or a damage inspection apparatus swivelably a sound collector combined with ground structures Before moving the ultrasonic sensor in a horizontal direction.

本発明のさらに他の態様は、内部に空間を有する鉄塔、橋脚、又は携帯電話の基地局の地上構造物に音波を入射し、前記地上構造物の内部に前記音波を伝搬させる工程と、前記地上構造物の外部であって前記地上構造物から離れた位置に配置される複数の音波センサを有するマイクロホンアレイによって、前記地上構造物の損傷部から前記地上構造物の外部に漏洩して空気のみを伝搬した音波を検出する工程と、複数の前記音波センサが検出した音波の位相差に基づいて、開口合成法を用いて前記損傷部の位置を特定する工程と、を備える地上構造物の損傷検査方法である。
本発明のさらに他の態様は、内部に空間を有する鉄塔、橋脚、又は携帯電話の基地局の地上構造物に音波を入射し、前記地上構造物の内部に前記音波を伝搬させる工程と、前記地上構造物の損傷部から前記地上構造物の外部に漏洩して空気のみを伝搬した音波を音波センサによって検出する工程と、前記音波センサの検出データに基づいて、前記損傷部の位置を特定する工程と、撮影装置が撮影した前記地上構造物の撮影画像に、前記損傷部の位置を可視化した画像を重ね合わせて表示する工程と、を備え、前記音波センサを飛行体に搭載し、又は首振り可能な集音器と組み合わせた前記音波センサを水平方向に移動させる地上構造物の損傷検査方法である。
Yet another aspect of the present invention includes the steps of: pylon, pier, or sound waves on the ground structure of the cellular phone base station enters, propagates the sound waves inside the ground structure having a space therein, the Only the air leaks from the damaged portion of the ground structure to the outside of the ground structure by a microphone array having a plurality of acoustic wave sensors arranged outside the ground structure at a position apart from the ground structure. a step of detect sound waves propagated through the, on the basis of the phase difference of the sound waves plurality of the ultrasonic sensor detects, by using the aperture synthesis method of ground structure and a step of identifying the location of the damaged portion It is a damage inspection method.
Still another aspect of the present invention, a step of injecting a sound wave into the ground structure of a steel tower, pier, or base station of a mobile phone having a space inside, and propagating the sound wave inside the ground structure, A step of detecting a sound wave that leaks from the damaged part of the above-ground structure to the outside of the above-ground structure and propagates only air by a sound wave sensor, and specifies the position of the damaged part based on the detection data of the sound wave sensor. A step of displaying the image of the position of the damaged portion superposed on a captured image of the ground structure captured by the image capturing device, and mounting the sound wave sensor on a flying body, or a neck. a damage inspection method for swing possible sound collector combined with ground structures Before moving the ultrasonic sensor in a horizontal direction.

本発明によれば、腐食によって地上構造物に生じた孔若しくは減肉部、又はフランジのボルトの緩み部等の損傷部からの漏洩音を音波センサで検出して、損傷部の位置を特定することができる。このため、内部に空間を有する地上構造物の損傷を容易に検査することができる。 According to the present invention, a sound wave sensor detects a leak sound from a damaged portion such as a hole or a thinned portion generated in a ground structure due to corrosion, or a loosened portion of a flange bolt, and specifies the position of the damaged portion. be able to. Therefore, it is possible to easily inspect the above-ground structure having a space inside for damage.

本発明の第一の実施形態の地上構造物の損傷検査装置の全体構成図である。1 is an overall configuration diagram of a damage inspection device for a ground structure according to a first embodiment of the present invention. 地上構造物に取り付けられるスピーカを示す図(地上構造物を断面で示す)である。It is a figure (a ground structure is shown in a section) which shows a speaker attached to a ground structure. スピーカを地上構造物の内部に配置した例を示す図である。It is a figure which shows the example which has arrange|positioned the speaker inside the ground structure. 開口合成法を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining an aperture synthesis method. 開口合成における信号加算を説明する図である。It is a figure explaining the signal addition in aperture synthesis. 開口合成における加算後の信号波形を示す図である。It is a figure which shows the signal waveform after addition in aperture synthesis. 本発明の第二の実施形態の地上構造物の損傷検査装置の全体構成図である。It is the whole block diagram of the damage inspection device of the above-mentioned structure of a second embodiment of the present invention.

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態の地上構造物の損傷検査装置(以下、単に損傷検査装置という)を説明する。ただし、本発明の損傷検査装置は種々の形態で具体化することができ、明細書に記載される実施形態に限定されるものではない。本実施形態は、明細書の開示を十分にすることによって、当業者が発明の範囲を十分に理解できるようにする意図をもって提供されるものである。 Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a ground structure damage inspection apparatus according to an embodiment of the present invention (hereinafter, simply referred to as a damage inspection apparatus) will be described. However, the damage inspection device of the present invention can be embodied in various forms, and is not limited to the embodiments described in the specification. This embodiment is provided with the intention of making it possible for those skilled in the art to fully understand the scope of the invention by sufficiently disclosing the specification.

図1は、本実施形態の損傷検査装置の全体構成図を示す。図1において、符号1は地上構造物、符号2は送波装置としてのスピーカ、符号3は複数の音波センサ3a〜3dとしてのマイクロホンアレイ、符号4は撮影装置としてのCCD又は赤外線カメラである。 FIG. 1 shows an overall configuration diagram of a damage inspection apparatus of this embodiment. In FIG. 1, reference numeral 1 is a ground structure, reference numeral 2 is a speaker as a wave transmission device, reference numeral 3 is a microphone array as a plurality of sound wave sensors 3a to 3d, and reference numeral 4 is a CCD or an infrared camera as a photographing device.

地上構造物1は、筒状であり、一方向(例えば上下方向)に細長い。地上構造物1の内部の空間も一方向に細長い。筒状の地上構造物1の断面形状は、特に限定されるものではなく、円形でも四角形でもよい。地上構造物1の下部の側面には、スピーカ2が取り付けられる。図2に示すように、地上構造物1の側面には、孔1aが開けられる。スピーカ2は、孔1aを介して地上構造物1の内部の空気に連通する。図1に示すように、スピーカ2は、地上構造物1の内部に音波5を入射する。音波5は、地上構造物1の内部を伝搬する。 The above-ground structure 1 has a tubular shape and is elongated in one direction (for example, the vertical direction). The space inside the above-ground structure 1 is also elongated in one direction. The cross-sectional shape of the cylindrical ground structure 1 is not particularly limited and may be circular or quadrangular. A speaker 2 is attached to the lower side surface of the ground structure 1. As shown in FIG. 2, a hole 1 a is formed in the side surface of the above-ground structure 1. The speaker 2 communicates with the air inside the ground structure 1 through the hole 1a. As shown in FIG. 1, the speaker 2 injects a sound wave 5 into the ground structure 1. The sound wave 5 propagates inside the ground structure 1.

図3に示すように、スピーカ2は、地上構造物1の側面でなく内部に配置することもできる。この場合、スピーカ2を地上構造物1の下部に配置し、スピーカ2が上方に向かって音波5を発生するようにするのが望ましい。地上構造物1にマンホール等があり、内部にスピーカ2を配置することができる場合は、地上構造物1に孔1aなどの加工が不要である上、入射音波による騒音等の問題も生じにくい。 As shown in FIG. 3, the speaker 2 may be arranged inside the ground structure 1 instead of on the side surface. In this case, it is desirable to arrange the speaker 2 below the ground structure 1 so that the speaker 2 generates the sound wave 5 upward. In the case where the ground structure 1 has a manhole or the like and the speaker 2 can be arranged inside, it is not necessary to process the holes 1a and the like in the ground structure 1, and problems such as noise due to incident sound waves are unlikely to occur.

図1に示すように、スピーカ2が発生させる音波5の周波数は、信号発生装置6によって調整される。信号発生装置6が発生させた波形は、増幅器7によって増幅され、スピーカ2を振動させる。 As shown in FIG. 1, the frequency of the sound wave 5 generated by the speaker 2 is adjusted by the signal generator 6. The waveform generated by the signal generator 6 is amplified by the amplifier 7 and vibrates the speaker 2.

信号発生装置6は、周波数を調整した波形として、符号となるパターンを発生させる。符号となるパターンとは、周波数を時間変化させたチャープ信号、擬似ランダム信号(M系列によって位相変調を行った信号、M系列パターンでオンオフしたホワイトノイズ信号)等である。符号となるパターンは、地上構造物1の内部を伝搬させた音波5を地上構造物1の周辺環境の音波から識別するために使用される。 The signal generator 6 generates a code pattern as a frequency-adjusted waveform. The pattern serving as a code is a chirp signal whose frequency is changed with time, a pseudo-random signal (a signal whose phase is modulated by an M sequence, a white noise signal which is turned on and off by an M sequence pattern), and the like. The coded pattern is used to distinguish the sound wave 5 propagating inside the ground structure 1 from the sound waves of the surrounding environment of the ground structure 1.

信号発生装置6は、周波数が一定の正弦波を発生させることも、互いに異なる複数の周波数の正弦波を重ね合わせた波形を発生させることもできる。例えば煙突のように地上構造物1の頂部が開放している場合、地上構造物1の頂部から音波5が漏れにくくするために、信号発生装置6は、地上構造物1の頂部が音波5の節になるような周波数の正弦波を発生させる。一方、地上構造物1の頂部が蓋等で塞がれている場合、信号発生装置6は、地上構造物1の内部に定在波が生じるような周波数の正弦波を発生させる。小さいエネルギで地上構造物1の内部に振幅の大きな音波5を発生させるためである。 The signal generator 6 can generate a sine wave having a constant frequency, or can generate a waveform in which sine waves having different frequencies are superimposed. For example, when the top of the above-ground structure 1 is open like a chimney, the signal generator 6 causes the top of the above-ground structure 1 to emit the sound wave 5 in order to prevent the sound wave 5 from leaking from the top of the above-ground structure 1. Generates a sine wave with a frequency that makes a node. On the other hand, when the top of the ground structure 1 is covered with a lid or the like, the signal generating device 6 generates a sine wave having a frequency such that a standing wave is generated inside the ground structure 1. This is because the sound wave 5 having a large amplitude is generated inside the ground structure 1 with a small energy.

地上構造物1の内部を伝搬する音波5は、腐食により生じた孔、フランジのボルトの緩みなどにより生じた隙間など、外部と通じている損傷部8から漏洩する。腐食による減肉部等の損傷部8からも、同様に外部に音波5が漏洩する。 The sound wave 5 propagating inside the ground structure 1 leaks from a damaged portion 8 communicating with the outside, such as a hole caused by corrosion and a gap caused by loosening of a flange bolt. The sound wave 5 similarly leaks to the outside from the damaged portion 8 such as the thinned portion due to corrosion.

損傷部8から外部に漏洩した音波9は、空気のみを伝搬し、マイクロホンアレイ3によって検出される。損傷部8から漏洩した音波9をマイクロホンアレイ3で検出することによって、音源の位置、すなわち損傷部8の位置を特定することができる。 The sound wave 9 leaking from the damaged portion 8 to the outside propagates only through the air and is detected by the microphone array 3. By detecting the sound wave 9 leaking from the damaged portion 8 with the microphone array 3, the position of the sound source, that is, the position of the damaged portion 8 can be specified.

マイクロホンアレイ3の検出データは、データ記録装置11に記録され、データ処理装置12に入力される。データ処理装置12は、開口合成法を用いて、マイクロホンアレイ3が検出した音波データの位相差から損傷部8の位置を特定する。また、データ処理装置12は、信号発生装置6が発生させた信号とマイクロホンアレイ3が検出した音波データとの相互相関をとり、マイクロホンアレイ3が検出した音波データが地上構造物1の内部を伝搬し、損傷部8から漏洩した音波9であることを確認する。 The detection data of the microphone array 3 is recorded in the data recording device 11 and input to the data processing device 12. The data processing device 12 uses the aperture synthesis method to identify the position of the damaged portion 8 from the phase difference of the sound wave data detected by the microphone array 3. Further, the data processing device 12 takes a cross-correlation between the signal generated by the signal generation device 6 and the sound wave data detected by the microphone array 3, and the sound wave data detected by the microphone array 3 propagates inside the ground structure 1. Then, it is confirmed that the sound wave 9 leaks from the damaged portion 8.

図4ないし図6は、開口合成法を説明する模式図である。音源位置(損傷部8の位置)から離れた位置に複数の音波センサ1〜Mを配置すると、音源位置からの距離に応じて複数の音波センサ1〜Mへの音波の到達時間が変化する。符号1の音波センサにはτ時間経過後に音波が到達し、符号2の音波センサにはτ時間経過後に音波が到達し、…符号iの音波センサには、τ時間経過後に音波が到達する。音源位置から最も離れている符号Mの音波センサにはτmax時間経過後に音波が到達する。 4 to 6 are schematic diagrams for explaining the aperture synthesis method. When the plurality of sound wave sensors 1 to M are arranged at positions distant from the sound source position (the position of the damaged portion 8), the arrival time of the sound waves to the plurality of sound wave sensors 1 to M changes according to the distance from the sound source position. A sound wave reaches the sound wave sensor of reference numeral 1 after τ 1 hour, a sound wave reaches the sound wave sensor of reference numeral 2 after τ 2 time passes,... A sound wave reaches the sound wave sensor of reference numeral i after τ i time elapses. To reach. The sound wave reaches the sound wave sensor with the code M that is farthest from the sound source position after the time τ max has elapsed.

図5の左側の遅延前の欄には、符号1〜Mの音波センサが受信した波形S(t)〜S(t)を示す。図5の右側の遅延後の欄に示すように、符号1〜iの音波センサが受信した波形S(t)〜S(t)の位相を符号Mの音波センサが受信した波形の位相に合わせてずらす、すなわち遅延させると、符号1〜Mの音波センサの波形の位相が一致する。図6に示すように、位相を一致させた符号1〜Mの音波センサの波形を重ね合わせると、波形のピークが得られる。 The column before delay on the left side of FIG. 5 shows the waveforms S 1 (t) to S M (t) received by the sound wave sensors 1 to M. As shown in the column after the delay on the right side of FIG. 5, the phases of the waveforms S 1 (t) to S i (t) received by the sound wave sensors of reference numbers 1 to i are the phases of the waveforms received by the sound wave sensor of reference number M. If they are shifted, that is, delayed, the phases of the waveforms of the sound wave sensors 1 to M match. As shown in FIG. 6, when the waveforms of the sound wave sensors 1 to M whose phases are matched are overlapped with each other, peaks of the waveforms are obtained.

開口合成法では、符号1〜iの音波センサの波形の位相を電気的に少しずつずらし、重ね合わせた波形がピークになるように位相差(符号Mの音波センサの波形の位相と符号1〜iの音波センサの波形の位相との差)を求める。位相差は、音源位置から符号1〜Mの音波センサまでの距離の差に相当する。データ処理装置12は、この距離の差に基づいて、音源位置を特定する。 In the aperture synthesis method, the phases of the waveforms of the sound wave sensors 1 to i are electrically shifted little by little, and the phase difference (the phase of the waveform of the sound wave sensor M and the code 1 to m is overlapped so that the superimposed waveforms have a peak. The difference from the phase of the waveform of the sound wave sensor of i) is obtained. The phase difference corresponds to the difference in the distance from the sound source position to the sound wave sensors with the codes 1 to M. The data processing device 12 specifies the sound source position based on this difference in distance.

表示装置13は、画像処理装置と、画像処理装置が生成する画像を表示するディスプレイと、を備える。データ処理装置12は、損傷部8の位置を表示装置13の画像処理装置の座標系に変換し、表示装置13の画像処理装置に出力する。 The display device 13 includes an image processing device and a display that displays an image generated by the image processing device. The data processing device 12 converts the position of the damaged portion 8 into the coordinate system of the image processing device of the display device 13 and outputs it to the image processing device of the display device 13.

マイクロホンアレイ3には、カメラ4が隣接して配置される。カメラ4は、撮影した画像データを表示装置13の画像処理装置に出力する。 A camera 4 is arranged adjacent to the microphone array 3. The camera 4 outputs the captured image data to the image processing device of the display device 13.

表示装置13の画像処理装置は、カメラ4が撮影した地上構造物1の撮影画像に損傷部8の位置を可視化した画像を重ね合わせた画像を生成する。損傷部8の位置を可視化した画像は、円形等のマークである。表示装置13のディスプレイは、この重ね合わせた画像を表示する。これにより、損傷部8の位置をディスプレイ上で把握することができる。 The image processing device of the display device 13 generates an image in which a captured image of the ground structure 1 captured by the camera 4 is overlaid with an image in which the position of the damaged portion 8 is visualized. The image that visualizes the position of the damaged portion 8 is a mark such as a circle. The display of the display device 13 displays this superimposed image. Thereby, the position of the damaged portion 8 can be grasped on the display.

出力装置14は、地上構造物1に損傷部8を指示するレーザビームを照射する。出力装置14は、レーザビームを出射するレーザビーム出射部と、レーザビーム出射部が出射するレーザビームの方向を制御する制御部と、を備える。レーザビーム出射部は、レーザ光源から発光されたレーザを回転可能なミラーで反射させて地上構造物1に向かわせる。データ処理装置12が算出した損傷部8の位置データは、制御部に入力される。制御部は、損傷部8の位置データに基づいて、レーザビームが損傷部8を照射するようにミラーの角度を制御する。 The output device 14 irradiates the ground structure 1 with a laser beam that directs the damaged portion 8. The output device 14 includes a laser beam emitting unit that emits a laser beam, and a control unit that controls the direction of the laser beam emitted by the laser beam emitting unit. The laser beam emitting unit reflects the laser emitted from the laser light source by a rotatable mirror and directs it toward the ground structure 1. The position data of the damaged portion 8 calculated by the data processing device 12 is input to the control unit. The control unit controls the angle of the mirror based on the position data of the damaged portion 8 so that the laser beam irradiates the damaged portion 8.

地上構造物1にレーザビームを照射する替わりに、表示装置13の画像処理装置が作成した画像をプロジェクタにより地上構造物1に投影することもできる。本発明の「地上構造物1に損傷部8を指示するビームを照射する」は、プロジェクタによって地上構造物1に損傷部8の位置を可視化した画像を投影する場合を含む。 Instead of irradiating the ground structure 1 with the laser beam, an image created by the image processing device of the display device 13 can be projected onto the ground structure 1 by a projector. The “irradiating the beam for instructing the damaged portion 8 on the ground structure 1” of the present invention includes the case of projecting an image in which the position of the damaged portion 8 is visualized on the ground structure 1 by the projector.

以上に記載の損傷検査装置により、地上構造物1の損傷部8の位置を可視化することができる。また、損傷検査を一定期間ごとに繰り返して行い、音波センサ3a〜3dの検出データの経時的な変化を記録することで、初期段階の損傷を検出することが可能になる。 With the damage inspection device described above, the position of the damaged portion 8 of the ground structure 1 can be visualized. In addition, by performing the damage inspection repeatedly at regular intervals and recording the change over time in the detection data of the sound wave sensors 3a to 3d, it is possible to detect the damage at the initial stage.

図7は、本発明の第二の実施形態の損傷検査装置の全体構成図を示す。地上構造物1、スピーカ2、増幅器7、信号発生装置6、表示装置13、出力装置14の構成は、第一の実施形態の損傷検査装置と同一であるので、同一の符号を附してその説明を省略する。 FIG. 7 shows an overall configuration diagram of a damage inspection device according to a second embodiment of the present invention. The structures of the ground structure 1, the speaker 2, the amplifier 7, the signal generator 6, the display device 13, and the output device 14 are the same as those of the damage inspection device of the first embodiment, and therefore the same reference numerals are given to them. The description is omitted.

第二の実施形態の損傷検査装置では、ドローン等の飛行体21にマイクロホン等の音波センサ22及びCCD又は赤外線カメラ23を搭載する。音波センサ22の検出データ及びカメラ23が撮影した画像データは、無線又は有線通信を介してデータ記録装置24に記録され、データ処理装置25に入力される。データ処理装置25には、飛行体21の位置も入力される。 In the damage inspection apparatus of the second embodiment, a sound vehicle 22 such as a microphone and a CCD or infrared camera 23 are mounted on a flying body 21 such as a drone. The detection data of the sound wave sensor 22 and the image data captured by the camera 23 are recorded in the data recording device 24 via wireless or wired communication and input to the data processing device 25. The position of the flying body 21 is also input to the data processing device 25.

データ処理装置25は、音波センサ22が地上構造物1に接近し、地上構造物1に対して昇降したり、円周方向に移動したりするときの音波センサ22の検出データの強度に基づいて、損傷部8の位置を特定する。すなわち、データ処理装置25は、音波センサ22が地上構造物1に対して昇降するとき、検出した音波9の強度がピークになるときの音波センサ22の高さを損傷部8の高さと特定する。また、音波センサ22が地上構造物1の円周方向に移動するとき。検出した音波9の強度がピークになるときの音波センサ22の円周方向の位置を損傷部8の円周方向の位置と特定する。データ処理装置25は、損傷部8の位置を表示装置13の画像処理装置の座標系に変換し、表示装置13に出力する。 The data processing device 25 is based on the intensity of the detection data of the sound wave sensor 22 when the sound wave sensor 22 approaches the ground structure 1, moves up and down with respect to the ground structure 1, and moves in the circumferential direction. , The position of the damaged portion 8 is specified. That is, the data processing device 25 specifies the height of the sound wave sensor 22 when the intensity of the detected sound wave 9 reaches a peak as the height of the damaged portion 8 when the sound wave sensor 22 moves up and down with respect to the ground structure 1. .. Also, when the sound wave sensor 22 moves in the circumferential direction of the ground structure 1. The position of the sound wave sensor 22 in the circumferential direction when the detected intensity of the sound wave 9 reaches its peak is specified as the position of the damaged portion 8 in the circumferential direction. The data processing device 25 converts the position of the damaged portion 8 into the coordinate system of the image processing device of the display device 13 and outputs it to the display device 13.

表示装置13は、カメラ23が撮影した地上構造物1の撮影画像に損傷部8の位置を可視化した画像を重ね合わせた画像を表示する。出力装置14は、地上構造物1に損傷部8を指示するレーザビームを照射する。 The display device 13 displays an image obtained by superimposing an image obtained by visualizing the position of the damaged portion 8 on a captured image of the ground structure 1 captured by the camera 23. The output device 14 irradiates the ground structure 1 with a laser beam that directs the damaged portion 8.

以上に本実施形態の損傷検査装置及び方法を説明した。なお、本発明は上記実施形態に具現化されるのに限られることはなく、本発明の要旨を変更しない範囲で他の実施形態に変更可能である。 The damage inspection apparatus and method of this embodiment have been described above. The present invention is not limited to being embodied in the above-described embodiment, and can be changed to other embodiments without changing the gist of the present invention.

例えば、上記第一の実施形態の損傷検査装置において、複数の音波センサを用いて損傷部の位置を特定しているが、集音器(パラボラアンテナ)と組み合わせた一つの音波センサを用いて損傷部の位置を特定することもできる。例えば、集音器及び一つの音波センサを水平方向に移動させながら音波の強度がピークになるように集音器を首振り(回転)させれば、損傷部の位置を特定することができる。 For example, in the damage inspection apparatus of the first embodiment, the position of the damaged part is specified using a plurality of sound wave sensors, but damage is detected using one sound wave sensor combined with a sound collector (parabolic antenna). It is also possible to specify the position of the section. For example, the position of the damaged portion can be specified by oscillating (rotating) the sound collector so that the intensity of the sound wave reaches its peak while moving the sound collector and one sound wave sensor in the horizontal direction.

1…地上構造物
2…スピーカ(送波装置)
3…マイクロホンアレイ(音波センサ)
4…カメラ(撮影装置)
5,9…音波
6…信号発生装置
7…増幅器
8…損傷部
11…データ記録装置
12…データ処理装置
13…表示装置
14…出力装置
21…飛行体
22…音波センサ
23…カメラ(撮影装置)
24…データ記録装置
25…データ処理装置
1... Ground structure 2... Speaker (wave transmission device)
3 Microphone array (acoustic wave sensor)
4... Camera (shooting device)
5, 9... Sound wave 6... Signal generator 7... Amplifier 8... Damaged part 11... Data recording device 12... Data processing device 13... Display device 14... Output device 21... Flight body 22... Sound wave sensor 23... Camera (imaging device)
24... Data recording device 25... Data processing device

Claims (8)

内部に空間を有する鉄塔、橋脚、又は携帯電話の基地局の地上構造物に音波を入射し、前記地上構造物の内部に前記音波を伝搬させる送波装置と、
前記地上構造物の外部であって前記地上構造物から離れた位置に配置される複数の音波センサを有し、前記地上構造物の損傷部から前記地上構造物の外部に漏洩して空気のみを伝搬した音波を検出するマイクロホンアレイと、
複数の前記音波センサが検出した音波の位相差に基づいて、開口合成法を用いて前記損傷部の位置を特定するデータ処理装置と、を備える地上構造物の損傷検査装置。
A steel tower having a space inside , a bridge pier, or a wave transmitting device for injecting a sound wave into a ground structure of a base station of a mobile phone, and propagating the sound wave inside the ground structure,
It has a plurality of acoustic wave sensors arranged outside the above-ground structure and apart from the above-ground structure, and leaks only the air from the damaged portion of the above-ground structure to the outside of the above-ground structure. A microphone array that detects the propagated sound waves,
A data processing device that specifies the position of the damaged portion using an aperture synthesis method based on the phase difference of the sound waves detected by the plurality of sound wave sensors, and a damage inspection device for a ground structure.
内部に空間を有する鉄塔、橋脚、又は携帯電話の基地局の地上構造物に音波を入射し、前記地上構造物の内部に前記音波を伝搬させる送波装置と、
前記地上構造物の損傷部から前記地上構造物の外部に漏洩して空気のみを伝搬した音波を検出する音波センサと、
前記音波センサの検出データに基づいて、前記損傷部の位置を特定するデータ処理装置と、
前記地上構造物を撮影する撮影装置と、
前記撮影装置が撮影した前記地上構造物の撮影画像に、前記損傷部の位置を可視化した画像を重ね合わせて表示する表示装置と、を備え
前記音波センサを飛行体に搭載し、又は首振り可能な集音器と組み合わせた前記音波センサを水平方向に移動させる地上構造物の損傷検査装置。
A steel tower having a space inside , a bridge pier, or a wave transmitting device for injecting a sound wave into a ground structure of a base station of a mobile phone, and propagating the sound wave inside the ground structure,
A sound wave sensor for detecting a sound wave propagating only air by leaking from the damaged portion of the ground structure to the outside of the ground structure,
A data processing device for specifying the position of the damaged portion based on the detection data of the sound wave sensor;
A photographing device for photographing the above-ground structure,
A display device for displaying the image of the position of the damaged portion superposed on the captured image of the above-ground structure photographed by the photographing device ,
It said ultrasonic sensor is mounted on a flying body, or swing possible sound collector combined with damage inspection device ground structure Before moving the ultrasonic sensor in a horizontal direction.
前記損傷検査装置は、 The damage inspection device,
前記地上構造物を撮影する撮影装置と、 A photographing device for photographing the above-ground structure,
前記撮影装置が撮影した前記地上構造物の撮影画像に、前記損傷部の位置を可視化した画像を重ね合わせて表示する表示装置と、を備えることを特徴とする請求項1に記載の地上構造物の損傷検査装置。 The ground structure according to claim 1, further comprising: a display device that superimposes and displays an image that visualizes the position of the damaged portion on a captured image of the ground structure captured by the imaging device. Damage inspection device.
前記損傷検査装置は、
前記損傷部の位置データに基づいて、前記地上構造物に前記損傷部を指示するビームを照射する出力装置を備えることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載の地上構造物の損傷検査装置。
The damage inspection device,
The ground structure according to any one of claims 1 to 3, further comprising: an output device that irradiates the ground structure with a beam indicating the damaged part based on position data of the damaged part. Damage inspection device.
内部に空間を有する鉄塔、橋脚、又は携帯電話の基地局の地上構造物に音波を入射し、前記地上構造物の内部に前記音波を伝搬させる工程と、
前記地上構造物の外部であって前記地上構造物から離れた位置に配置される複数の音波センサを有するマイクロホンアレイによって、前記地上構造物の損傷部から前記地上構造物の外部に漏洩して空気のみを伝搬した音波を検出する工程と、
複数の前記音波センサが検出した音波の位相差に基づいて、開口合成法を用いて前記損傷部の位置を特定する工程と、を備える地上構造物の損傷検査方法。
A step of propagating the sound wave inside the ground structure by injecting a sound wave into a ground structure of a steel tower, bridge pier, or base station of a mobile phone having a space inside,
A microphone array having a plurality of acoustic wave sensors arranged outside the above-ground structure and apart from the above-ground structure causes air to leak from the damaged portion of the above-ground structure to the outside of the above-ground structure. comprising the steps of: detect the sound waves propagated through the only,
A method of inspecting damage to a ground structure, comprising: specifying a position of the damaged portion using an aperture synthesis method based on a phase difference of sound waves detected by the plurality of sound wave sensors.
内部に空間を有する鉄塔、橋脚、又は携帯電話の基地局の地上構造物に音波を入射し、前記地上構造物の内部に前記音波を伝搬させる工程と、
前記地上構造物の損傷部から前記地上構造物の外部に漏洩して空気のみを伝搬した音波を音波センサによって検出する工程と、
前記音波センサの検出データに基づいて、前記損傷部の位置を特定する工程と、
撮影装置が撮影した前記地上構造物の撮影画像に、前記損傷部の位置を可視化した画像を重ね合わせて表示する工程と、を備え
前記音波センサを飛行体に搭載し、又は首振り可能な集音器と組み合わせた前記音波センサを水平方向に移動させる地上構造物の損傷検査方法。
A step of propagating the sound wave inside the ground structure by injecting a sound wave into a ground structure of a steel tower, bridge pier, or base station of a mobile phone having a space inside,
A step of detecting a sound wave that propagates only air by leaking from the damaged portion of the ground structure to the outside of the ground structure by a sound wave sensor ;
A step of specifying the position of the damaged portion based on the detection data of the sound wave sensor;
A step of superimposing and displaying an image visualizing the position of the damaged portion on a photographed image of the above-ground structure photographed by a photographing device ,
The ultrasonic sensor was mounted on a flying body, or swing possible sound collector and damage inspection method of the ultrasonic sensor ground structure Before moving horizontally in combination.
前記損傷検査方法は、撮影装置が撮影した前記地上構造物の撮影画像に、前記損傷部の位置を可視化した画像を重ね合わせて表示する工程と、を備えることを特徴とする請求項5に記載の地上構造物の損傷検査方法。 The said damage|damage inspection method is provided with the process which superimposes the image which visualized the position of the said damaged part on the picked-up image of the said ground structure image|photographed with the imaging device, and it displays it. Of above ground structure damage inspection method. 請求項5ないし7のいずれか一項に記載の前記損傷検査方法を一定期間ごとに繰り返して行い、前記音波の検出データの経時的な変化を記録することを特徴とする地上構造物の損傷検査方法。 The damage inspection method according to any one of claims 5 to 7 was repeated at regular intervals, of terrestrial structures you and recording the temporal change in the detected data of the sound wave Damage inspection method.
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