JP6782466B2 - 可視化素子、計測システム、及び計測方法 - Google Patents
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Description
本開示は、橋梁、トンネル、機械、地盤などの計測対象物の傾斜角度、振動、温度、湿度、水分量などを可視化することができる可視化素子、それを用いた計測システム及び計測方法に関する。
計測対象物との相対的な位置関係が固定される固定部と、前記固定部に可動に支持され、重力方向との成す角度が一定に保たれる可動部と、を含み、前記固定部と前記可動部とが所定の位置関係となるとき、光又は電磁波を再帰性反射させる光学部材を備え、
前記光学部材は、前記固定部と前記可動部との相対的な位置関係の変化に応じて、再帰性反射方向へ反射する光又は電磁波の強度を変化させる、可視化素子。
前記光学部材は、それぞれの鏡面が互いに交差して向き合う第1の鏡、第2の鏡、及び第3の鏡を備え、
前記第1の鏡は、前記固定部に含まれ、
前記第2の鏡は、前記可動部に含まれ、
前記第2の鏡は、鏡面が重力方向と成す角度が一定となるように前記固定部に支持され、
前記光学部材は、前記第1の鏡の鏡面と前記第2の鏡の鏡面とが成す角度の変化に応じて、再帰性反射方向へ反射する光又は電磁波の強度を変化させる、項目1に記載の可視化素子。
前記固定部によって保持される液体を更に備え、
前記可動部は、前記液体を介して前記固定部に支持されている、項目1又は2に記載の可視化素子。
前記液体の比重は、前記可動部の比重よりも大きい、項目3に記載の可視化素子。
前記固定部は凸部を有し、
前記可動部は、前記凸部を支点として前記可動部に支持される、項目1又は2に記載の可視化素子。
一方の端部が前記固定部に接続され、他方の端部が前記可動部に接続された紐を更に備え、
前記可動部は、前記紐を介して前記固定部に支持されている、項目1又は2に記載の可視化素子。
計測対象物との相対的な位置関係が固定される固定部と、前記固定部に可動に支持され、所定の物理量に応じて前記固定部との相対的な位置関係が変化する可動部と、を含み、前記固定部と前記可動部とが所定の位置関係となるとき、光又は電磁波を再帰性反射させる光学部材を備え、
前記光学部材は、前記固定部と前記可動部との相対的な位置関係の変化に応じて、再帰性反射方向へ反射する光又は電磁波の強度を変化させる、可視化素子。
前記可動部を前記固定部に支持する支持部材を備え、
前記所定の物理量の変化に応じて前記支持部材が変形又は変位することにより、前記固定部と前記可動部との相対的な位置関係が変化する、項目7に記載の可視化素子。
前記光学部材は、球状レンズと、前記球状レンズの後方に位置する凹面反射材と、を備え、
前記球状レンズ及び前記凹面反射材のうちの一方は、前記固定部に含まれ、
前記球状レンズ及び前記凹面反射材のうちの他方は、前記可動部に含まれ、
前記球状レンズ及び前記凹面反射材のうちの前記他方は、前記支持部材を介して前記固定部に支持されている、項目8に記載の振動可視化素子。
前記球状レンズは、互いに連結された複数の球状レンズの1つであり、
前記凹面反射材は、前記複数の球状レンズのそれぞれの後方に位置する複数の凹面反射材の1つであり、
前記複数の球状レンズ及び前記複数の凹面反射材のうちの一方は、前記固定部に含まれ、
前記複数の球状レンズ及び前記複数の凹面反射材のうちの他方は、前記可動部に含まれ、
前記複数の球状レンズ及び前記複数の凹面反射材のうちの前記他方は、前記支持部材を介して前記固定部に支持されている、項目9に記載の振動可視化素子。
前記支持部材はバイメタルを含み、
前記検出装置が検出した物理量に応じて前記バイメタルが変形することにより、前記固定部と前記可動部との相対的な位置関係が変化する、項目8〜10のいずれか1項に記載の可視化素子。
前記バイメタルは、温度、湿度、水分量、遠赤外線、及び放射線のうちの少なくともいずれか1つが変化することによって変形する、項目11に記載の可視化素子。
前記検出装置が検出した物理量に応じた大きさの応力を前記支持部材に加える応力部を備え、
前記応力によって前記支持部材が変形又は変位することにより、前記固定部と前記可動部との相対的な位置関係が変化する、項目8に記載の可視化素子。
前記応力部は、テンシオメータを含み、
前記テンシオメータが前記計測対象物の水分量に応じて発生させる圧力によって前記支持部材を変形又は変位させる、項目13に記載の可視化素子。
前記応力部は、イオン化傾向の異なる2種類の金属電極を備えるpHメータを含み、
前記pHメータは、前記計測対象物のpHに応じて発生される前記金属電極間の電位差を起電力とした電磁力又は静電気力によって前記支持部材を変形又は変位させる、項目13に記載の可視化素子。
項目1〜15のいずれか1項に記載された1つ以上の可視化素子と、
計測対象物に設置された、前記1つ以上の可視化素子に向けて光又は電磁波を照射する照明装置と、
前記計測対象物と、前記1つ以上の可視化素子と、を含む映像を撮影する撮影装置と、
前記映像における、前記1つ以上の可視化素子からの反射光又は反射電磁波の強度の変化に基づいて、前記1つ以上の可視化素子における前記固定部と前記可動部との相対的な位置関係の変化を計測する計測装置と、
を備える、計測システム。
前記撮影装置は、複数のカメラ又は複眼カメラを含み、
前記計測装置は、前記複数のカメラ又は前記複眼カメラが撮影した複数の映像に基づいて前記反射光又は前記反射電磁波の配光分布を検出する、項目16に記載の計測システム。
前記照明装置は、複数の光源を含み、
前記複数の光源が出射する光又は電磁波は、波長、偏光状態、照射タイミングの少なくとも1つが互いに異なっている、項目16又は17に記載の計測システム。
計測対象物に取り付けられた、項目1〜13のいずれか1つに記載された1つ以上の可視化素子に光又は電磁波を照射し、
前記1つ以上の可視化素子からの反射光又は反射電磁波を含む映像を撮影し、
前記映像に基づいて前記計測対象物の状態を計測する、計測方法。
図1は、本開示の第1実施形態に係る状態計測システムの概略構成図である。第1実施形態に係る計測システムは、可視化素子1と、照明装置2と、撮影装置3と、計測装置4とを備えている。
図14は、本開示の第2実施形態に係る状態計測システムの概略構成図である。
図17は、本開示の第3実施形態に係る計測システムの概略構成図である。
図19A及び図19Bは、本開示の第4実施形態に係る計測システムが備える可視化素子の概略構成図である。
実施例に係る可視化素子は、第1実施形態に係る可視化素子1と同様の構成を有する。実施例に係る可視化素子においては、筐体11としてアクリル製の容器を用いた。また、液体15として水を用いた。また、可動鏡14として厚さ0.5mmのポリエチレン製の板にアルミニウムを蒸着したプラスチックの鏡を用いた。可動鏡14の裏側にはアルミ片を貼り付けて比重を調整した。なお、液体15に可動鏡14の半分以上が沈むように可動鏡14の比重を調整したところ、筐体11が揺れても可動鏡14の揺れは非常に小さくなった。
2 照明装置
2A,2B 光源
3 撮影装置
4 計測装置
11 筐体
12 光学部材
13 固定鏡
13a 基準鏡
14a バイアス鏡
14 可動鏡
15 液体
50a,50b,50c 鏡
61 可動鏡
62 固定鏡
71 可動鏡
72 内側コーナー部
73 筐体
74 支持棒
75 固定鏡
81 固定鏡
82 筐体
83 可動鏡
84 ばね
91 固定鏡
92 固定部材
93 筐体
94 可動鏡
95 紐
100 計測対象物
110 可視化素子
111 筐体
112 光学部材
113 固定鏡
114 可動鏡
115,116 接続部材
120 可視化素子
121 筐体
122 光学部材
123 固定鏡
124 可動鏡
125 テンシオメータ
126 ポーラスカップ
127 パイプ
128 ブルドン管
128a 湾曲部
131 pHメータ
132,133 金属電極
134 アナログメータ
140 可視化素子
141 筐体
142 光学部材
143 球状レンズ
144 凹面反射材
145 板材
146 支持部材
Claims (11)
- 計測対象物との相対的な位置関係が固定される固定部と、前記固定部に可動に支持され、所定の物理量に応じて前記固定部との相対的な位置関係が変化する可動部と、を含み、前記固定部と前記可動部とが所定の位置関係となるとき、光又は電磁波を再帰性反射させる光学部材を備え、
前記可動部を前記固定部に支持する支持部材を備え、
前記所定の物理量の変化に応じて前記支持部材が変形又は変位することにより、前記固定部と前記可動部との相対的な位置関係が変化し、
前記光学部材は、球状レンズと、前記球状レンズの後方に位置する凹面反射材と、を備え、
前記球状レンズ及び前記凹面反射材のうちの一方は、前記固定部に含まれ、
前記球状レンズ及び前記凹面反射材のうちの他方は、前記可動部に含まれ、
前記球状レンズ及び前記凹面反射材のうちの前記他方は、前記支持部材を介して前記固定部に支持されている、可視化素子。 - 前記球状レンズは、互いに連結された複数の球状レンズの1つであり、
前記凹面反射材は、前記複数の球状レンズのそれぞれの後方に位置する複数の凹面反射材の1つであり、
前記複数の球状レンズ及び前記複数の凹面反射材のうちの一方は、前記固定部に含まれ、
前記複数の球状レンズ及び前記複数の凹面反射材のうちの他方は、前記可動部に含まれ、
前記複数の球状レンズ及び前記複数の凹面反射材のうちの前記他方は、前記支持部材を介して前記固定部に支持されている、請求項1に記載の可視化素子。 - 前記支持部材はバイメタルを含み、
前記所定の物理量の変化に応じて前記バイメタルが変形することにより、前記固定部と前記可動部との相対的な位置関係が変化する、請求項1または2に記載の可視化素子。 - 前記バイメタルは、温度、湿度、水分量、遠赤外線、及び放射線のうちの少なくともいずれか1つが変化することによって変形する、請求項3に記載の可視化素子。
- 前記所定の物理量の変化に応じた大きさの応力を前記支持部材に加える応力部を備え、
前記応力によって前記支持部材が変形又は変位することにより、前記固定部と前記可動部との相対的な位置関係が変化する、請求項1に記載の可視化素子。 - 前記応力部は、テンシオメータを含み、
前記テンシオメータが前記計測対象物の水分量に応じて発生させる圧力によって前記支持部材を変形又は変位させる、請求項5に記載の可視化素子。 - 前記応力部は、イオン化傾向の異なる2種類の金属電極を備えるpHメータを含み、
前記pHメータは、前記計測対象物のpHに応じて発生される前記金属電極間の電位差を起電力とした電磁力又は静電気力によって前記支持部材を変形又は変位させる、請求項5に記載の可視化素子。 - 請求項1〜7のいずれか1項に記載された1つ以上の可視化素子と、
計測対象物に設置された、前記1つ以上の可視化素子に向けて光又は電磁波を照射する照明装置と、
前記計測対象物と、前記1つ以上の可視化素子と、を含む映像を撮影する撮影装置と、
前記映像における、前記1つ以上の可視化素子からの反射光又は反射電磁波の強度の変化に基づいて、前記1つ以上の可視化素子における前記固定部と前記可動部との相対的な位置関係の変化を計測する計測装置と、
を備える、計測システム。 - 前記撮影装置は、複数のカメラ又は複眼カメラを含み、
前記計測装置は、前記複数のカメラ又は前記複眼カメラが撮影した複数の映像に基づいて前記反射光又は前記反射電磁波の配光分布を検出する、請求項8に記載の計測システム。 - 前記照明装置は、複数の光源を含み、
前記複数の光源が出射する光又は電磁波は、波長、偏光状態、照射タイミングの少なくとも1つが互いに異なっている、請求項8又は9に記載の計測システム。 - 計測対象物に取り付けられた、請求項1〜5のいずれか1つに記載された1つ以上の可視化素子に光又は電磁波を照射し、
前記1つ以上の可視化素子からの反射光又は反射電磁波を含む映像を撮影し、
前記映像に基づいて前記計測対象物の状態を計測する、計測方法。
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