JP7003908B2

JP7003908B2 - 埋設物検出装置および埋設物検出方法

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Description

本発明は、埋設物検出装置および埋設物検出方法に関する。

例えば、コンクリート内の埋設物を探索する装置として、コンクリートの表面を移動させながら、コンクリートに向かって放射した電磁波の反射波から埋設物を検出するウォールスキャナ（埋設物検出装置）が用いられている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１－２４７８４４号公報

しかしながら、上記従来のウォールスキャナは、以下に示すような問題点を有している。
すなわち、上記従来のウォールスキャナでは、例えば、コンクリート中の埋設物の検出を終了する際に、ユーザが手動で電磁波の放射停止ボタンを操作していた。このため、ユーザが放射停止ボタンを操作することを忘れてしまった場合には、電磁波が放射された状態のままになってしまうという問題があった。

本発明の課題は、埋設物の検出作業を終了する際に、ユーザによる操作なしで、自動的に電磁波の放射を停止することが可能な埋設物検出装置および埋設物検出方法を提供することにある。

第１の発明に係る埋設物検出装置は、対象物の表面を移動しながら対象物に向かって放射した電磁波の反射波に関するデータを用いて対象物内の埋設物を検出する埋設物検出装置であって、本体部と、放射部と、受信部と、車輪と、回転検出部と、制御部と、を備えている。放射部は、本体部に設けられ、電磁波を放射する。受信部は、本体部に設けられ、電磁波の反射波を受信する。車輪は、本体部に取り付けられており、対象物の表面に接触した状態で回転する。回転検出部は、本体部に設けられ、車輪に接続されており、車輪の回転に関する情報を検出して出力する。制御部は、放射部から電磁波が放射されている時、回転検出部からの入力が停止したことを検出し、かつ、受信部において受信した反射波のデータの変化が所定の条件を満たした場合に、放射部からの電磁波の放射を停止させる。

ここでは、例えば、コンクリートの表面に接触させた車輪を回転させて移動しながら電磁波を放射し、その反射波を検出することでコンクリート内の鉄筋等の埋設物を検出する埋設物検出装置において、電磁波が放射されている状態で、車輪の回転に関する情報を検出する回転検出部からの入力が停止しており、受信部において受信した反射波のデータの変化が所定の条件を満たした場合に、埋設物の検出作業が終了したと判断して、電磁波の放射を停止するように制御する。

ここで、対象物内の埋設物には、例えば、コンクリート内の鉄筋等が含まれる。また、回転検出部において検出される回転に関する情報には、例えば、車輪の回転速度、回転方向等が含まれる。

さらに、制御部において検出される反射波のデータの変化には、例えば、反射波の速度（強度）の変化、あるいは放射部から電磁波が放射された後、反射波を検出するまでの時間の変化等が含まれる。つまり、反射波のデータの変化を検出することで、埋設物検出装置が対象物の表面から離間したことを検出する。

これにより、回転検出部からの入力が停止（車輪の回転が停止）し、かつ、受信した反射波のデータの変化が所定の条件を満たす（埋設物検出装置が対象物の表面から離間した）場合には、埋設物の検出作業が終了したと判断して、電磁波の放射を停止することができる。
この結果、埋設物の検出作業を終了する際に、ユーザによる操作なしで、自動的に電磁波の放射を停止することができる。

第２の発明に係る埋設物検出装置は、対象物の表面を移動しながら対象物に向かって放射した電磁波の反射波に関するデータを用いて対象物内の埋設物を検出する埋設物検出装置であって、本体部と、放射部と、受信部と、車輪と、回転検出部と、制御部と、を備えている。放射部は、本体部に設けられ、電磁波を放射する。受信部は、本体部に設けられ、電磁波の反射波を受信する。車輪は、本体部に取り付けられており、対象物の表面に接触した状態で回転する。回転検出部は、本体部に設けられ、車輪に接続されており、車輪の回転に関する情報を検出して出力する。制御部は、放射部から電磁波が放射されている時、回転検出部からの入力が停止したことを検出し、かつ、所定時間が経過した場合に、放射部からの電磁波の放射を停止させる。

ここでは、例えば、コンクリートの表面に接触させた車輪を回転させて移動しながら電磁波を放射し、その反射波を検出することでコンクリート内の鉄筋等の埋設物を検出する埋設物検出装置において、電磁波が放射されている状態で、車輪の回転に関する情報を検出する回転検出部からの入力が停止しており、その状態で所定時間が経過した場合に、埋設物の検出作業が終了したと判断して、電磁波の放射を停止するように制御する。

さらに、回転検出部からの入力が停止してから所定時間が経過したことの検出は、実質的に、埋設物の検出作業が終了したことを検出することを意味する。
これにより、回転検出部からの入力が停止（車輪の回転が停止）し、かつ、所定時間が停止した場合には、埋設物の検出作業が終了したと判断して、電磁波の放射を停止することができる。
この結果、埋設物の検出作業を終了する際に、ユーザによる操作なしで、自動的に電磁波の放射を停止することができる。

第３の発明に係る埋設物検出装置は、第１の発明に係る埋設物検出装置であって、反射波のデータの変化には、受信部において受信した反射波の速度の変化が含まれる。
ここでは、埋設物検出装置が対象物の表面から離間したことを検出するために、受信部において受信した反射波の速度の変化を検出する。
これにより、検出された反射波の速度が、例えば、予め記憶されている埋設物検出装置が対象物の表面に接触している状態における反射波の速度と比較して、所定値以上、変化している場合には、埋設物検出装置が対象物の表面から離間していると判断することができる。

第４の発明に係る埋設物検出装置は、第１の発明に係る埋設物検出装置であって、反射波のデータの変化には、放射部から電磁波が放射されてから受信部においてその反射波を検出するまでの時間の変化が含まれる。

ここでは、埋設物検出装置が対象物の表面から離間したことを検出するために、放射部から電磁波が放射されてから受信部においてその反射波を検出するまでの時間の変化を検出する。

これにより、反射波を検出するまでの時間が、例えば、予め記憶されている埋設物検出装置が対象物の表面に接触している状態における反射波を検出するまでの時間と比較して、所定値以上、変化している場合には、埋設物検出装置が対象物の表面から離間していると判断することができる。

第５の発明に係る埋設物検出方法は、対象物の表面を移動しながら対象物に向かって放射した電磁波の反射波に関するデータを用いて対象物内の埋設物を検出する埋設物検出装置を用いた埋設物検出方法であって、回転検出ステップと、放射ステップと、受信ステップと、停止ステップと、を備えている。回転検出ステップは、埋設物検出装置に設けられた車輪に接続された回転検出部において、車輪の回転に関する情報を検出する。放射ステップは、放射部から電磁波を放射する。受信ステップは、放射部から放射された電磁波の反射波を受信部において受信する。停止ステップは、放射部から電磁波が放射されている時に、回転検出部からの入力が停止したことを検出し、かつ、受信部において受信した反射波のデータの変化が所定の条件を満たした場合に、放射部からの電磁波の放射を停止させる。

ここでは、例えば、コンクリートの表面に接触させた車輪を回転させて移動しながら電磁波を放射し、その反射波を検出することでコンクリート内の鉄筋等の埋設物を検出する埋設物検出方法において、電磁波が放射されている状態で、車輪の回転に関する情報を検出する回転検出部からの入力が停止しており、受信部において受信した反射波のデータの変化が所定の条件を満たした場合に、埋設物の検出作業が終了したと判断して、電磁波の放射を停止するように制御する。

さらに、反射波のデータの変化には、例えば、反射波の速度（強度）の変化、あるいは放射部から電磁波が放射された後、反射波を検出するまでの時間の変化等が含まれる。つまり、反射波のデータの変化を検出することで、埋設物検出装置が対象物の表面から離間したことを検出する。

第６の発明に係る埋設物検出方法は、対象物の表面を移動しながら対象物に向かって放射した電磁波の反射波に関するデータを用いて対象物内の埋設物を検出する埋設物検出装置を用いた埋設物検出方法であって、回転検出ステップと、放射ステップと、受信ステップと、停止ステップと、を備えている。回転検出ステップは、埋設物検出装置に設けられた車輪に接続された回転検出部において、車輪の回転に関する情報を検出する。放射ステップは、放射部から電磁波を放射する。受信ステップは、放射部から放射された電磁波の反射波を受信部において受信する。停止ステップは、放射部から電磁波が放射されている時に、回転検出部からの入力が停止したことを検出し、かつ、所定時間が経過した場合に、放射部からの電磁波の放射を停止させる。

ここでは、例えば、コンクリートの表面に接触させた車輪を回転させて移動しながら電磁波を放射し、その反射波を検出することでコンクリート内の鉄筋等の埋設物を検出する埋設物検出方法において、電磁波が放射されている状態で、車輪の回転に関する情報を検出する回転検出部からの入力が停止しており、その状態で所定時間が経過した場合に、埋設物の検出作業が終了したと判断して、電磁波の放射を停止するように制御する。

第７の発明に係る埋設物検出方法は、第５の発明に係る埋設物検出方法であって、反射波のデータの変化には、受信部において受信した反射波の速度の変化が含まれる。
ここでは、埋設物検出装置が対象物の表面から離間したことを検出するために、受信部において受信した反射波の速度の変化を検出する。
これにより、検出された反射波の速度が、例えば、予め記憶されている埋設物検出装置が対象物の表面に接触している状態における反射波の速度と比較して、所定値以上、変化している場合には、埋設物検出装置が対象物の表面から離間していると判断することができる。

第８の発明に係る埋設物検出方法は、第５の発明に係る埋設物検出方法であって、放射部から電磁波が放射されてから受信部においてその反射波を検出するまでの時間の変化が含まれる。
ここでは、埋設物検出装置が対象物の表面から離間したことを検出するために、放射部から電磁波が放射されてから受信部においてその反射波を検出するまでの時間の変化を検出する。

本発明に係る埋設物検出装置によれば、埋設物の検出作業を終了する際に、ユーザによる操作なしで、自動的に電磁波の放射を停止することができる。

本発明の一実施形態に係る埋設物検出装置の構成を示す斜視図。図１の埋設物検出装置の構成を示すブロック図。図２のインパルス制御モジュールの構成を示すブロック図。図３のＭＰＵが取得する反射波のデータを示す図。図２のメイン制御モジュールの構成を示すブロック図。図１の埋設物検出装置によって実施される埋設物検出方法の処理の流れを示すフローチャート。図６の埋設物検出方法に含まれる電磁波の放射開始制御の処理の流れを示すフローチャート。（ａ），（ｂ）は、エンコーダからの入力例を示す図。（ａ）は、図１の埋設物検出装置が探索面（コンクリートの表面）に接触した状態を示す模式図。（ｂ）は、その状態において受信される反射波の波形を示すグラフ。（ａ）は、図１の埋設物検出装置が探索面（コンクリートの表面）から離間した状態を示す模式図。（ｂ）は、その状態において受信される反射波の波形を示すグラフ。（ａ）は、図９（ｂ）のグラフと図１０（ｂ）のグラフとの差分を示すグラフ。（ｂ）は、（ａ）の縦軸の範囲を小さくしたグラフ。図１０の埋設物検出方法に含まれる電磁波の放射停止制御の処理の流れを示すフローチャート。図１０の電磁波の放射停止制御の処理の流れを示すシーケンス図。本発明の他の実施形態に係る埋設物検出方法に含まれる電磁波の放射停止制御の処理の流れを示すフローチャート。本発明のさらに他の実施形態に係る埋設物検出方法に含まれる電磁波の放射停止制御の処理の流れを示すフローチャート。本発明のさらに他の実施形態に係る埋設物検出方法に含まれる電磁波の放射停止制御の処理の流れを示すフローチャート。本発明の他の実施形態に係る埋設物検出方法に含まれる電磁波の放射停止制御の処理の流れを示すフローチャート。図１７の電磁波の放射停止制御の処理の流れを示すシーケンス図。

本発明の一実施形態に係る埋設物検出装置１について、図１～図１３を用いて説明すれば以下の通りである。
図１は、本実施形態の埋設物検出装置１をコンクリート（対象物）１００上に配置した状態を示す斜視図である。図２は、本実施形態の埋設物検出装置１の概略構成を示すブロック図である。

（１－１．埋設物検出装置１の構成）
本実施形態の埋設物検出装置１は、コンクリート１００等の対象物の表面１００ａを移動しながら電磁波をコンクリート１００に放射し、その反射波を受信して解析することによって、コンクリート１００内の埋設物１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄの位置を検出する。そして、図１では、埋設物検出装置１の移動方向が、矢印Ａで示されている。

なお、図１に示す例では、埋設物１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄは、鉄筋であって、例えば、コンクリート１００の表面１００ａから２０ｃｍ，１５ｃｍ，１０ｃｍ，５ｃｍの深さ位置にそれぞれ埋設されている。図１では、コンクリート１００の深さ方向が矢印Ｂで示されており、その反対向き（表面方向）が矢印Ｃで示されている。

コンクリート１００内に埋設された４本の鉄筋（埋設物１０１ａ～１０１ｄ）は、それぞれ、コンクリート１００の表面１００ａに略平行な方向に沿って、埋設物検出装置１の移動方向に交差する向きで配置されている。

埋設物検出装置１は、本体部２と、把手３と、４つの車輪４と、インパルス制御モジュール５と、メイン制御モジュール６と、エンコーダ（回転検出部）７と、表示部８と、を備えている。

把手３は、本体部２の上面に設けられている。４つの車輪は、回転可能な状態で、本体部２の下部に取り付けられている。作業者（ユーザ）は、コンクリート１００内部の埋設物を検出する際には、把手３を把持して車輪４を回転させながら、コンクリート１００の表面１００ａ上で埋設物検出装置１を移動させる。

インパルス制御モジュール５は、コンクリート１００に向けて電磁波を放射するタイミング、および放射した電磁波の反射波を受信するタイミング等の制御を行う。
エンコーダ７は、車輪４に接続されており、車輪４の回転に関する情報を検出し、その検出された情報に基づいて、インパルス制御モジュール５に反射波の受信タイミングを制御するための信号を送信する。

ここで、本実施形態の埋設物検出装置１では、コンクリート１００内の埋設物１０１ａ～１０１ｄの検出を開始する際に、エンコーダ７から入力される車輪４の回転に関する情報を用いて、送信アンテナ１１から電磁波の放射開始制御を行う。

なお、車輪４の回転に関する情報には、車輪４の回転速度、回転方向等が含まれる。そして、電磁波の放射開始制御については、後段にて詳述する。
メイン制御モジュール６は、インパルス制御モジュール５で受信された反射波に関するデータを受け取り、埋設物の検出を行う。
表示部８は、本体部２の上面に設けられており、埋設物１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄの位置を示す画像等を表示する。

（１－２．インパルス制御モジュール５）
図３は、インパルス制御モジュール５の構成を示すブロック図である。

インパルス制御モジュール５は、制御部（放射制御部）１０と、送信アンテナ１１と、受信アンテナ１２と、パルス発生部１３と、ディレイ部１４と、ゲート部１５と、を有している。

制御部１０は、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）等によって構成されており、エンコーダ入力をトリガとして、パルス発生部１３にパルスの発生を指令する。パルス発生部１３は、ＭＰＵからの指令に基づいてパルスを発生させ、送信アンテナ１１に出力する。

また、制御部１０は、作業者（ユーザ）が埋設物検出装置１を用いてコンクリート１００内の埋設物１０１の検出作業を開始する際に、エンコーダ７からの入力状況に基づいて、電磁波の放射を開始するか否かを決定する電磁波放射開始制御を行う。さらに、制御部１０は、埋設物検出装置１を用いてコンクリート１００内の埋設物１０１の検出作業を実施している際に、エンコーダ７からの入力が停止し、かつ受信アンテナ１２において反射波のデータの変化を検出した場合に、送信アンテナ１１からの電磁波の放射を停止させる電磁波放射停止制御を行う。

なお、電磁波放射開始制御および電磁波放射停止制御の内容については、後段にて詳述する。
送信アンテナ１１は、本体部２の底面側に設けられており、パルスの周期に基づいて、一定周期で電磁波を放射する。

受信アンテナ１２は、本体部２の底面側に設けられており、主に、送信アンテナ１１から放射された電磁波の反射波を受信する。
ゲート部１５は、ディレイ部１４からのパルスを受信すると、受信アンテナ１２で受信した反射波を取り込み、制御部１０へと送信する。

ディレイ部１４は、ゲート部１５に対して所定間隔で、ゲート部１５に反射波を取り込ませる。この所定間隔は、２．５ｍｍピッチに設定されている。
これにより、インパルス制御モジュール５は、エンコーダか７からの入力をトリガとして、送信アンテナ１１から電磁波を複数回出力する。そして、インパルス制御モジュール５は、ディレイ部１４によるディレイＩＣを用いて受信タイミングを遅らせることで受信アンテナ１２との距離ごとの受信データを取得することができる。

図４は、ＭＰＵが取得する反射波のデータを示す図である。縦軸は、軸Ｏを中心として、－４０９６～＋４０９６階調で受信信号の強度を示し、矢印方向がマイナス側を示す。横軸は、受信アンテナ１２との距離を示し、矢印方向（深さ方向Ｂに対応）が受信アンテナ１２からの距離が長いことを示す。また、距離が長いとは、深さが大きいことに相当する。

なお、詳しくは後述するが、図４に示す波形Ｗ１には、コンクリート１００内に放射されずにアンテナで反射した反射波も含まれる（ｐ１等）ため、基準波形との差分を算出することにより、コンクリート１００内からの反射波のデータの変化が抽出される。

また、図４に示すデータは、エンコーダ７の入力があった後、エンコーダ７から次の入力があるまでの受信信号の強度を示すデータである。受信タイミングを除々に遅らせることによって、受信アンテナ１２からの距離が長い位置からの反射波を受信するが、エンコーダ７からの入力があると、受信タイミングの遅延が元に戻され、再び受信タイミングを除々に遅らせる。すなわち、移動方向Ａにおける所定の計測位置（エンコーダ７からの入力があった位置）における深さ方向Ｂの反射波を受信することになる。このような図４に示すエンコーダ７の入力があった後、次のエンコーダの入力があるまでに受信した反射波のデータを、１ライン分のデータという。制御部１０は、１ライン分のデータが貯まるごとに、その１ライン分のＲＦ（Radio Frequency）データをメイン制御モジュール６へ送信する。

なお、埋設物検出装置１は、作業者（ユーザ）によってコンクリート１００の表面１００ａ上を移動しているため、計測位置は厳密に同じ位置ではなく、深さ方向Ｂもコンクリート１００の表面１００ａに対して厳密に垂直な方向ではない。

（１－３．メイン制御モジュール６）
図５は、メイン制御モジュール６の構成を示すブロック図である。
メイン制御モジュール６は、受信部２１と、ＲＦデータ管理部２２と、埋設物判定部２４と、判定結果登録部２５と、表示制御部２６と、を有している。

受信部２１は、インパルス制御モジュール５から送信されるごとに、１ライン分のＲＦデータを受信する。
ＲＦデータ管理部２２は、受信部２１が受信した１ライン分のＲＦデータを記憶する。

埋設物判定部２４は、ＲＦデータ管理部２２において記憶された１ライン分のＲＦデータを用いて、埋設物１０１の有無を判定するとともに、埋設物１０１の位置を検出する。
なお、埋設物判定部２４における埋設物１０１の検出処理については、受信アンテナ１２において受信した複数の１ライン分のＲＦデータに基づいて、既知の方法を用いて実施すればよい。具体的には、例えば、埋設物１０１が鉄筋等の金属である場合には、送信アンテナ１１から放射された電磁波は、その表面において反射される。このため、受信アンテナ１２において、このような埋設物１０１の表面で反射された反射波の速度（強度）と、反射波を受信するまでの時間とを検出することで、コンクリート１００内の埋設物１０１の有無およびその位置を検出することができる。

判定結果登録部２５は、埋設物判定部２４によって検出された埋設物の位置をＲＦデータ管理部２２に登録する。
表示制御部２６は、移動方向Ａと深さ方向Ｂの平面において信号強度を色で階調処理した画像、および埋設物１０１の位置を表示するように、表示部８の制御を行う。

＜埋設物検出処理の流れ＞
本実施形態の埋設物検出方法では、上述した埋設物検出装置１を用いて、図６に示すフローチャートに従って、コンクリート１００内の埋設物１０１の検出を行う。

すなわち、ステップＳ１では、初期化処理を実施して、エンコーダ７、タイマ（図示せず）からの入力をトリガとして、送信アンテナ１１および受信アンテナ１２を制御して、１ライン分のＲＦデータを受信する。

次に、ステップＳ２では、制御部１０が、エンコーダ７から受信した車輪４の回転に関する情報に基づいて、送信アンテナ１１から電磁波を放射するか否かを判定する電磁波放射開始制御を実施する。

なお、電磁波放射開始制御については、図７を用いて後段にて詳述する。
次に、ステップＳ３では、ステップＳ２において、電磁波の放射開始条件を満たしており電磁波の放射が開始された後、受信アンテナ１２において受信した反射波の波形の変化に基づいて、電磁波の放射停止制御を実施する。

なお、電磁波放射停止制御については、図１２等を用いて後段にて詳述する。
次に、ステップＳ４では、ステップＳ３において、電磁波の放射を停止させるか否かを決定した後、コンクリート１００内の埋設物１０１の探索を終了するか否かを判定する。

ここで、引き続き探索を継続する場合には、ステップＳ２へ戻り、探索を終了する場合にはステップＳ５へ進む。
次に、ステップＳ５では、受信アンテナ１２において受信された反射波の１ライン分のＲＦデータを用いて、コンクリート１００内における埋設物１０１の有無、およびその位置を検出して、処理を終了する。

＜電磁波放射開始制御の流れ＞
本実施形態の埋設物検出方法では、上述した図６のステップＳ２の電磁波放射開始制御を、図７に示すフローチャートに従って実施する。

すなわち、本実施形態の埋設物検出装置１では、上述したように、インパルス制御モジュール５に含まれる制御部１０が、エンコーダ７からの入力状況に基づいて、送信アンテナ１１から電磁波の放射を開始するか否かを決定する。

より具体的には、ステップＳ１１では、まず、制御部１０が、エンコーダ７からの入力があるか否かを判定する。ここで、エンコーダ７からの入力がある場合には、ステップＳ１２へ進み、入力があるまでステップＳ１１を繰り返す。

次に、ステップＳ１２では、制御部１０は、エンコーダ７から、同じ方向にＮ回以上連続して入力されたか否かを検出することで、コンクリート１００の表面１００ａにおいて車輪４の回転が安定しているか否かを判定する。

ここで、同じ方向にＮ回以上連続した入力とは、例えば、図８（ａ）に示すように、図中右方向への移動を示す回転方向の入力が５回以上ある場合等が含まれる。
また、作業者（ユーザ）によって異なる方向に埋設物検出装置１を移動させている場合には、図８（ｂ）に示すように、移動方向（回転方向）が変化してから最初の入力を１回としてカウントし、そこから連続して同じ方向に連続して入力があった場合には、ステップＳ１３へ進む。よって、図８（ｂ）に示す例では、右、右、左、右・・・と４つ目の入力から１回目の入力としてカウントし、そこから連続して右へ５回の入力があったため、ステップＳ１３へ進む。

次に、ステップＳ１３では、制御部１０は、ステップＳ１２において、エンコーダ７からの入力が安定したこと、つまり、車輪４の回転が安定していると判定したため、仮の電磁波を所定時間だけ放射するように、パルス発生部１３を介して送信アンテナ１１を制御する。

次に、ステップＳ１４では、ステップＳ１３において送信アンテナ１１から放射された電磁波の反射波を受信した１ライン分のデータを、受信アンテナ１２から受信する。
次に、ステップＳ１５では、制御部１０は、受信アンテナ１２から受信した仮の電磁波の反射波の１ライン分のデータの波形を用いて、空気中を示すデータであるか否かを判定する。

ここで、空気中を示すデータは、作業者によって埋設物検出装置１が持ち上げられる等して、コンクリート１００の表面１００ａから離間した状態を意味する。
また、埋設物検出装置１がコンクリート１００の表面１００ａから離間したことを検出するための原理について説明する。

例えば、埋設物検出装置１の車輪４がコンクリート１００の表面１００ａに接触している状態では、図９（ａ）に示すように、放射された電磁波は、コンクリート１００の表面１００ａから内部を通過して、その反射波が受信アンテナ１２で受信される。

このとき、空気の誘電率を１とすると、コンクリート１００の誘電率７であることから、コンクリート１００中を移動した電磁波は減衰されて空気中を移動するよりも速度が遅くなる。

図９（ｂ）は、このときの、コンクリート１００の表面１００ａからの深さ（横軸）に対する反射波の速度（縦軸）を示している。
一方、埋設物検出装置１の車輪４がコンクリート１００の表面１００ａから離間した状態では、図１０（ａ）に示すように、放射された電磁波は、空気中を移動して受信アンテナ１２で受信される。

同様に、空気の誘電率を１とすると、コンクリート１００の誘電率７であることから、空気中を移動した電磁波はほとんど減衰されず、コンクリート１００内を通過した電磁波よりも速度が速くなる。

図１０（ｂ）は、このときの、コンクリート１００の表面１００ａからの深さ（横軸）に対する反射波の速度（縦軸）を示している。
ここで、図９（ｂ）に示すグラフと、図１０（ｂ）に示すグラフとの差分は、図１１（ａ）に示すグラフとして示される。

そして、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示すグラフの縦軸の範囲を狭めて、グラフの変化が分かりやすく示している。
すなわち、図１１（ｂ）に示すように、埋設物検出装置１がコンクリート１００の表面１００ａに接触している場合（図９（ａ）参照）と、離間している場合（図１０（ａ）参照）とでは、コンクリート１００の表面１００ａ付近の受信波の速度（強度）が大きな差が見られることが分かる。

よって、本実施形態の埋設物検出装置１および埋設物検出方法では、ステップＳ１４において受信アンテナ１２が受信した電磁波の速度(強度)と、予め記憶部（図示せず）等に記憶されている基準波形（コンクリート１００の表面１００ａに接触時の波形（図９（ｂ）参照）とを比較する。そして、図１１（ｂ）に示す差分を示すグラフよりもピークが小さいグラフとなった場合には、現在、埋設物検出装置１はコンクリート１００の表面１００ａ付近にあると判定し、ステップＳ１６へ進む。

一方、図１１（ｂ）に示す差分を示すグラフに近似したグラフとなった場合には、現在、埋設物検出装置１はコンクリート１００の表面１００ａから離間して、空気中にあると判定し、ステップＳ１７へ進む。

次に、ステップＳ１６では、ステップＳ１５において、埋設物検出装置１がコンクリート１００の表面１００ａ付近にあると判定されたため、制御部１０は、埋設物検出装置１が安定して移動しており、かつコンクリート１００の表面１００ａ付近にあると判断し、送信アンテナ１１から電磁波を放射するように制御を行う。

なお、ここで放射される電磁波と、ステップＳ１３において放射される仮の電磁波は、同じ強度であってもよいし、例えば、仮の電磁波を弱くする等、異なる強度であってもよい。

次に、ステップＳ１７では、ステップＳ１５において、埋設物検出装置１がコンクリート１００の表面１００ａから離間して空気中にあると判定されたため、制御部１０は、送信アンテナ１１を制御して、電磁波の放射を停止させる。
これにより、コンクリート１００内の埋設物１０１の検出を開始する際に、作業者による操作なしで自動的に電磁波を放射することができる。

＜電磁波放射停止制御の流れ＞
本実施形態の埋設物検出方法では、上述した埋設物検出装置１を用いて、図１２に示すフローチャートおよび図１３に示すシーケンス図に従って、送信アンテナ１１からの電磁波の放射停止制御を行う。

すなわち、ステップＳ２１では、電磁波が放射されているか否かを検出する。ここで、電磁波の放射が確認されると、ステップＳ２２へ進み、電磁波の放射がすでに停止されている場合には、処理を終了する。

ここで、電磁波の放射は、図１３に示すように、コンクリート１００の表面１００ａにおいて、作業者が埋設物検出装置１を操作することでエンコーダ７から制御部１０に対して入力が有り、制御部１０が送信アンテナ１１に対して電磁波放射指示を送信することで行われる。

そして、コンクリート１００の表面１００ａにおいて、作業者が埋設物検出装置１を操作するたびに、エンコーダ７から制御部１０に対して入力が有り、エンコーダ７からの入力があるたびに、受信アンテナ１２から制御部１０に対して反射波のデータが送信される。

次に、ステップＳ２２では、電磁波が放射されていることが検出されたため、エンコーダ７からの入力が停止したか否かを検出する。ここで、エンコーダ７からの入力が停止している場合には、ステップＳ２３へ進み、エンコーダ７からの入力が継続している場合には、エンコーダ７からの入力が停止するまで待機する。

次に、ステップＳ２３では、埋設物検出装置１がコンクリート１００の表面１００ａから離間していることを検出するために用いられる探査面離間比較データが初期化されているか否かを判定する。ここで、初期化されている場合には、ステップＳ２４へ進む。一方、初期化されていない場合には、ステップＳ２５へ進み、１ラインデータによって比較データを初期化する。

なお、探査面離間比較データとしては、例えば、上述した埋設物検出装置１がコンクリート１００の表面１００ａに接触した状態における反射波のデータ（図９（ｂ）参照）を示すグラフ等を用いることができる。

次に、ステップＳ２４では、受信アンテナ１２において受信された反射波の１ライン分のデータ（例えば、図１０（ｂ）のグラフ）と、予め記憶されている探査面離間比較データとを比較して、所定の閾値以上の差（変化）があったか否かを判定する。ここで、所定の閾値以上の差（変化）があった場合には、ステップＳ２６へ進む。

より具体的には、図１３に示すように、エンコーダ７からの制御部１０への入力が停止してから１００ｍｓごとに行われる受信アンテナ１２からのデータ送信（１）～（３）のうち、（１）のデータと(３)のデータとが所定の閾値以上の差（変化）があると判断した場合に、ステップＳ２６へ進む。

なお、埋設物検出装置１がコンクリート１００の表面１００ａに接触している状態（図９（ａ）参照）を基準にして、表面１００ａから離間した状態（図１０（ａ）参照）であるか否かを判定する処理については、上述した図１１（ｂ）に示すグラフを用いて同様に実施することができる。

次に、ステップＳ２６では、制御部１０は、ステップＳ２１において電磁波の放射を確認し、ステップＳ２２においてエンコーダ７からの入力の停止を確認し、かつ、ステップＳ２４において反射波のデータが比較データと所定の閾値以上の差があることを確認したことで、埋設物検出装置１がコンクリート１００の表面１００ａから離間したと判断し、電磁波の放射を停止させるように、パルス発生部１３を介して送信アンテナ１１を制御する。

これにより、コンクリート１００内の埋設物１０１の検出作業を終了する際に、作業者による操作なしで、自動的に電磁波の放射を停止することができる。また、作業中以外に電磁波が放射されることを防止することで、無駄な電力消費を抑制し、送信アンテナ１１の回路素子等の部品の寿命劣化を防止することができる。

［他の実施形態］
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

（Ａ）
上記実施形態では、図７のステップＳ１２に示すように、エンコーダ７からの入力がＮ回以上連続していることを条件として、車輪４の回転の安定を検出した例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。

例えば、図１４のステップＳ１１２に示すように、車輪の回転の安定を、エンコーダからの入力が車輪の回転速度が所定の範囲内で所定時間以上安定していることを条件として検出してもよい。

（Ｂ）
上記実施形態では、エンコーダ７からの入力が同じ方向にＮ回以上連続したものである場合に、送信アンテナ１１から仮の電磁波を放射させ、受信アンテナ１２においてその反射波を受信し、その受信状況に基づいて、制御部１０が、送信アンテナ１１からの電磁波の放射を開始するか否かを決定する例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。

例えば、図１５に示すように、制御部が、エンコーダからの入力状況に基づいて、車輪の回転が安定したことを検出した場合に、送信アンテナからの電磁波の放射を開始するように制御してもよい。

すなわち、図１５に示す方法では、送信アンテナから仮の電磁波を放射させて受信アンテナにおいて受信した反射波の波形を用いた電磁波の放射開始制御を実施することなく、エンコーダからの入力状況のみを用いて、電磁波の放射開始制御を実施してもよい。

なお、車輪の回転の安定とは、例えば、図１５のステップＳ１２に示すように、車輪の回転方向が所定回数（所定パルス）以上、同じ方向であること、または、図１６のステップＳ１１２に示すように、車輪の回転速度が所定の範囲内で安定していること、およびこれらの組合せであることが含まれる。

（Ｃ）
上記実施形態では、図１２に示すように、エンコーダ７からの入力停止と、埋設物検出装置１がコンクリート１００の表面１００ａに接触した状態における反射波のデータと比較して、その変化（差）が所定の閾値以上であることを条件として、電磁波放射停止制御を行う例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。

例えば、図１７に示すように、ステップＳ２１，Ｓ２２の後の処理として、ステップＳ１２３において、エンコーダ７が停止してからの時間を計測するタイマを初期化し、ステップＳ１２４において、エンコーダ７からの入力停止からの経過時間が所定時間を経過した場合に、ステップＳ１２５において、制御部１０が、送信アンテナ１１からの電磁波の放射を停止させるように制御してもよい。

より具体的には、図１８に示すように、エンコーダ７からの最後の入力があってから、１００ｍｓごとに受信アンテナ１２から制御部１０に対してデータ送信を行い、所定時間が経過する、すなわち、１００ｍｓ間隔で行われるデータ送信の回数が所定回数以上になると、制御部１０が、送信アンテナ１１からの電磁波の放射を停止するように、送信アンテナ１１を制御してもよい。

（Ｄ）
上記実施形態では、本体部２に４つの車輪４が取り付けられた埋設物検出装置１を用いて、コンクリート１００内の埋設物１０１を検出する例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、本体部に取り付けられる車輪は、４つに限らず、１つ、２つ、３つあるいは５つ以上であってもよい。

（Ｅ）
上記実施形態では、埋設物検出装置１によって検出される埋設物１０１として、コンクリート１００内の鉄筋を用いた例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、他の材料中の異物を検出する用途に使用されてもよい。

本発明の埋設物検出装置は、埋設物の検出作業を終了する際に、ユーザによる操作なしで、自動的に電磁波の放射を停止することができるという効果を奏することから、埋設物の検出を行う各種装置および方法に対して広く適用可能である。

１埋設物検出装置
２本体部
３把手
４車輪
５インパルス制御モジュール
６メイン制御モジュール
７エンコーダ（回転検出部）
８表示部
１０制御部
１１送信アンテナ（放射部）
１２受信アンテナ（受信部）
１３パルス発生部
１４ディレイ部
１５ゲート部
２１受信部
２２ＲＦデータ管理部
２４埋設物判定部
２５判定結果登録部
２６表示制御部
１００コンクリート
１００ａ表面
１０１ａ～１０１ｄ埋設物

Claims

対象物の表面を移動しながら対象物に向かって放射した電磁波の反射波に関するデータを用いて対象物内の埋設物を検出する埋設物検出装置であって、
本体部と、
前記本体部に設けられ、前記電磁波を放射する放射部と、
前記本体部に設けられ、前記電磁波の反射波を受信する受信部と、
前記本体部に取り付けられており、前記対象物の表面に接触した状態で回転する車輪と、
前記本体部に設けられ、前記車輪に接続されており、前記車輪の回転に関する情報を検出して出力する回転検出部と、
前記放射部から電磁波が放射されている時、前記回転検出部からの入力が停止したことを検出し、かつ、前記受信部において受信した前記反射波のデータの変化が所定の条件を満たした場合に、前記放射部からの前記電磁波の放射を停止させる制御部と、
を備えている埋設物検出装置。
対象物の表面を移動しながら対象物に向かって放射した電磁波の反射波に関するデータを用いて対象物内の埋設物を検出する埋設物検出装置であって、
本体部と、
前記本体部に設けられ、前記電磁波を放射する放射部と、
前記本体部に設けられ、前記電磁波の反射波を受信する受信部と、
前記本体部に取り付けられており、前記対象物の表面に接触した状態で回転する車輪と、
前記本体部に設けられ、前記車輪に接続されており、前記車輪の回転に関する情報を検出して出力する回転検出部と、
前記放射部から電磁波が放射されている時、前記回転検出部からの入力が停止したことを検出し、かつ、前記入力の停止から所定時間が経過した場合に、前記放射部からの前記電磁波の放射を停止させる制御部と、
を備えている埋設物検出装置。
前記反射波のデータの変化には、前記受信部において受信した前記反射波の速度の変化が含まれる、
請求項１に記載の埋設物検出装置。
前記反射波のデータの変化には、前記放射部から電磁波が放射されてから前記受信部においてその反射波を検出するまでの時間の変化が含まれる、
請求項１に記載の埋設物検出装置。
対象物の表面を移動しながら対象物に向かって放射した電磁波の反射波に関するデータを用いて対象物内の埋設物を検出する埋設物検出装置を用いた埋設物検出方法であって、
前記埋設物検出装置に設けられた車輪に接続された回転検出部において、前記車輪の回転に関する情報を検出する回転検出ステップと、
放射部から電磁波を放射する放射ステップと、
前記放射部から放射された電磁波の反射波を受信部において受信する受信ステップと、
前記放射部から電磁波が放射されている時に、前記回転検出部からの入力が停止したことを検出し、かつ、前記受信部において受信した前記反射波のデータの変化が所定の条件を満たした場合に、前記放射部からの前記電磁波の放射を停止させる停止ステップと、
を備えている埋設物検出方法。
対象物の表面を移動しながら対象物に向かって放射した電磁波の反射波に関するデータを用いて対象物内の埋設物を検出する埋設物検出装置を用いた埋設物検出方法であって、
前記埋設物検出装置に設けられた車輪に接続された回転検出部において、前記車輪の回転に関する情報を検出する回転検出ステップと、
放射部から電磁波を放射する放射ステップと、
前記放射部から放射された電磁波の反射波を受信部において受信する受信ステップと、
前記放射部から電磁波が放射されている時に、前記回転検出部からの入力が停止したことを検出し、かつ、前記入力の停止から所定時間が経過した場合に、前記放射部からの前記電磁波の放射を停止させる停止ステップと、
を備えている埋設物検出方法。
前記反射波のデータの変化には、前記受信部において受信した前記反射波の速度の変化が含まれる、
請求項５に記載の埋設物検出方法。
前記反射波のデータの変化には、前記放射部から電磁波が放射されてから前記受信部においてその反射波を検出するまでの時間の変化が含まれる、
請求項５に記載の埋設物検出方法。