JP7213436B2 - 応力特性測定方法、応力特性測定装置および応力特性測定システム - Google Patents

応力特性測定方法、応力特性測定装置および応力特性測定システム Download PDF

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Description

本開示は、応力特性測定方法、応力特性測定装置および応力特性測定システムに関する。
特許文献１には、２つの支持部とそれぞれの支持部との間に設けられた梁部とを有する構造物において移動体が移動することによって構造物に発生する応力分布を測定する方法が開示されている。この方法は、第１撮影部により移動体を撮影しまたは構造物に取り付けられた識別表示物を移動体から撮影して第１画像データを生成するステップと、第１画像データに基づいて移動体が構造物の支持部の間を移動する移動期間を求めるステップと、第２撮影部により構造物の梁部の表面を撮影して第２画像データを生成するステップと、熱画像データにおける移動期間に対応する第２画像データ群に基づいて温度変化量を求めるステップと、温度変化量に基づいて応力変化量を算出し、応力変化量に基づいて応力分布を求めるステップとを有する。
国際公開第２０１７／１４１２９４号
本開示は、構造物が配置された実際の現場環境下において発生する構造物の箇所ごとの応力比較に供する応力特性を高精度かつ利便性良く測定する応力特性測定方法、応力特性測定装置および応力特性測定システムを提供する。
本開示は、構造物に発生する応力の特性を測定する方法であって、第１撮像装置から、前記構造物の表面の温度に応じた、互いに撮像時刻の異なる複数の熱画像を取得するステップと、前記複数の熱画像のそれぞれに対応する応力分布画像を生成するステップと、それぞれの前記応力分布画像において、応力勾配が所定値より小さい第１部分の応力値と、応力集中している複数の第２部分のそれぞれの応力値とを取得するステップと、取得された前記第１部分の前記応力値と前記複数の第２部分のそれぞれの前記応力値とを用いて、前記構造物の部分における応力の相関特性を導出するステップと、を有する、応力特性測定方法を提供する。
また、本開示は、構造物に発生する応力の特性を測定する応力特性測定装置であって、第１撮像装置から、前記構造物の表面の温度に応じた、互いに撮像時刻の異なる複数の熱画像を取得する通信部と、前記複数の熱画像のそれぞれに対応する応力分布画像を生成する生成部と、それぞれの前記応力分布画像において、応力勾配が所定値より小さい第１部分の応力値と、応力集中している複数の第２部分のそれぞれの応力値とを取得する選択部と、取得された前記第１部分の前記応力値と前記複数の第２部分のそれぞれの前記応力値とを用いて、前記構造物の部分における応力の相関特性を導出する演算部と、を備える、応力特性測定装置を提供する。
また、本開示は、構造物に発生する応力の特性を測定する応力特性測定装置と、第１撮像装置とを含む応力特性測定システムを提供する。前記応力特性測定装置は、前記第１撮像装置から、前記構造物の表面の温度に応じた、互いに撮像時刻の異なる複数の熱画像を取得し、前記複数の熱画像のそれぞれに対応する応力分布画像を生成し、それぞれの前記応力分布画像において、応力勾配が所定値より小さい第１部分の応力値と、応力集中している複数の第２部分のそれぞれの応力値とを取得し、取得された前記第１部分の前記応力値と前記複数の第２部分のそれぞれの前記応力値とを用いて、前記構造物の部分における応力の相関特性を導出する。
本開示によれば、構造物が配置された実際の現場環境下において発生する構造物の箇所ごとの応力比較に供する応力特性を高精度かつ利便性良く測定できる。
駅のホームに複数の構内スピーカがそれぞれ配置された様子の一例を示す状況描写図 構内スピーカが天井の梁部に対して支持金具を介して固定された様子の一例を示す要部拡大図 構内スピーカの固定状況を正面視および側面視で示す状況描写図 実施の形態１に係る応力特性測定システムの構成例を示すブロック図 第１条件の振動発生時の梁部と支持金具との接続部分の応力分布例を示す図 第２条件の振動発生時の梁部と支持金具との接続部分の応力分布例を示す図 第３条件の振動発生時の梁部と支持金具との接続部分の応力分布例を示す図 第４条件の振動発生時の梁部と支持金具との接続部分の応力分布例を示す図 第５条件の振動発生時の梁部と支持金具との接続部分の応力分布例を示す図 梁部と支持金具との接続部分における複数の位置のそれぞれごとの応力分布特性例の説明図 実施の形態１に係る応力特性測定装置の動作手順を示すフローチャート 実施の形態１に係る応力特性測定装置の動作手順を示すフローチャート 応力測定に用いられる従来の試験片の外観を平面視および斜視で示す状況描写図
（本開示に至った経緯）
図１３は、応力測定に用いられる従来の試験片ＳＭＰ１の外観を平面視および斜視で示す状況描写図である。荷重を受ける構造物として、試験片ＳＭＰ１のように直方体（例えば長さ１４０ｍｍ（＝７０ｍｍ×２）、幅１５ｍｍ（＝７．５ｍｍ×２）、厚さ３ｍｍ）の長手方向１辺の中央部において幅方向の双方にそれぞれ切欠きＮＣＨ１が設けられた部材を想定してみる。なお、図１３に示されている寸法はあくまで一例であり、その寸法に限定されない。
このような試験片ＳＭＰ１に荷重がかけられた際の応力分布では、切欠きＮＣＨ１の部分Ｐｔ１に最大応力がかかり、切欠きＮＣＨ１から長手方向の端部までの略中間位置の部分Ｐｔ２では平均応力がかかる。これは、試験片ＳＭＰ１のように、構造物において穴あるいは切欠き等の断面形状の変化がある部分では、その周辺で応力が局所的に増大する（つまり、応力集中する）ためである。応力集中の度合いは断面形状によって変化し、断面形状の変化が著しいほど応力は大きくなる傾向がある。なお、図１３において、ＲＡは切欠きＮＣＨ１の底の曲率半径を示し、ｄは切欠きＮＣＨ１の深さを示し、Ｋは最小断面の幅の半分の長さを示す。
一方、上述の切欠き等の特異な形状を有さない一般的な構造物が実際に配置された現場環境において、周囲の様々な発生要因に基づく大きさの異なる振動のそれぞれによって応力集中する部分を形状等から外観的に推察することはできる。しかし、大きさの異なる振動がそれぞれ発生した場合に、構造物にどの程度の応力がかかるのかを箇所ごとに比較して判別することが困難であった。言い換えると、大きさの異なる振動がそれぞれ発生したとしても、例えば構造物における応力集中し易い箇所、応力集中し難い箇所を含むそれぞれの箇所ごとの応力特性の比較ができず、構造物においてどの箇所が他の箇所より応力がかかりやすいかを判断するための客観的な指標が得られなかった。
なお、特許文献１では、橋梁上の道路における所定の測定区間（例えば、橋梁上の道路の隣接する２つの橋脚間の区間）を車両重量が既知な試験用の車両が走行する時において熱画像データが測定され、この熱画像データに基づいて応力分布が求められ、前回の試験車両で発生した応力値と設計の計算値との比較がなされる。しかし、このような測定が行われるためには、車両の走行が少ない深夜等の限られた時間帯に絞られるため、測定の利便性が良好ではなかった。
以下の実施の形態では、構造物が配置された実際の現場環境下において発生する構造物の箇所ごとの応力比較に供する応力特性を高精度かつ利便性良く測定する応力特性測定方法、応力特性測定装置および応力特性測定システムの例を説明する。
以下、適宜図面を参照しながら、本開示に係る応力特性測定方法、応力特性測定装置および応力特性測定システムの構成および作用を具体的に開示した実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、添付図面及び以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。
以下、実施の形態１に係る応力特性測定方法は、次の処理（ステップ）を実行する。具体的には、応力特性測定方法は、構造物（例えば駅のホームの天井に固定するように配置された構内スピーカの支持金具）に発生する応力の特性を測定する。応力特性測定方法は、赤外線カメラ（第１撮像装置の一例）から、構造物の表面の温度に応じた、互いに撮像時刻の異なる複数の熱画像を取得し、複数の熱画像のそれぞれに対応する応力分布画像を生成する。また、応力特性測定方法は、それぞれの応力分布画像において、応力勾配が所定値より小さい第１部分の応力値と、応力集中している複数の第２部分のそれぞれの応力値とを取得し、取得された第１部分の応力値と複数の第２部分のそれぞれの応力値とを用いて、構造物の部分における応力の相関特性を導出して出力する。
上述したように、以下の説明において、構造物の一例として、駅のホームの天井に固定するように配置された構内スピーカの支持金具（図１参照）を例示するが、構造物はこのような支持金具に限定されない（後述参照）。
＜測定対象となる構造物の配置例＞
図１は、駅ＳＴＡのホームに複数の構内スピーカＳＰＫ１，ＳＰＫ２がそれぞれ配置された様子の一例を示す状況描写図である。図２は、構内スピーカＳＰＫ１が天井の梁部ＪＳＴ１に対して支持金具ＳＰＴ１（スピーカ締結金具）を介して固定された様子の一例を示す要部拡大図である。図３は、構内スピーカＳＰＫ１の固定状況を正面視および側面視で示す状況描写図である。
図１に示されるように、駅ＳＴＡのホームには、下り方向の列車ＴＲ１と上り方向の列車ＴＲ２とがそれぞれ通過している。以下の説明を分かり易くするために、図１に示される駅ＳＴＡは、普通種別（各停）の列車のみが停車する駅とする。乗客等へのアナウンス音声を出力するための構内スピーカＳＰＫ１，ＳＰＫ２が、それぞれホームの天井から吊り下げて固定されている。また、列車ＴＲ１の通過検知あるいはホームでの乗客監視のために、列車ＴＲ１を画角内に含むように可視光カメラ１０がホームの天井から吊り下げられている。なお、図１には図示が省略されているが、列車ＴＲ２の通過検知あるいはホームでの乗客監視のために、列車ＴＲ２を画角内に含むように可視光カメラがホームの天井から吊り下げられている。
図２に示されるように、構内スピーカＳＰＫ１は、ホームの天井の梁部ＪＳＴ１に３つのボルトＶ１，Ｖ２，Ｖ３のそれぞれによって螺着された支持金具ＳＰＴ１を介して吊り下げて固定されている。言い換えると、３つのボルトＶ１～Ｖ３のそれぞれは、構内スピーカＳＰＫ１の支持金具ＳＰＴ１を梁部ＪＳＴ１に螺着している。ところが、駅ＳＴＡのホームを列車（例えば列車ＴＲ１）が通過する時、その通過する列車の種別（例えば、回送、急行、特急）あるいは本数等によって、それぞれのタイミングごとに振幅（大きさ）の異なる振動が発生する。このような場合、構内スピーカＳＰＫ１を支持する支持金具ＳＰＴ１（構造物の一例）には、その振動に伴って振動の大きさに応じた応力が発生することになる。なお、説明を分かり易くするために、駅ＳＴＡのホームを通過する時、急行列車の通過速度と特急列車の通過速度とは異なるとし、前者より後者の方が速いとする。言い換えれば、急行列車の通過時より、特急列車の通過時の方が、支持金具ＳＰＴ１にはより大きな応力がかかる。
実施の形態１に係る応力特性測定方法では、応力特性測定システム１００は、駅ＳＴＡのホームにおいて列車の通過時の状況によって大きさが変動する振動による構造物（例えば支持金具ＳＰＴ１）の応力特性を測定するため、赤外線カメラ２０を用いた構造物の表面の熱画像を生成する（図３参照）。例えば、図３の側面視および正面視のそれぞれに示されるように、構内スピーカＳＰＫ１の筐体上面にミラーＭＲＲ１が配置される。赤外線カメラ２０は、ミラーＭＲＲ１に映る構造物の鏡像（具体的には、３つのボルトＶ１～Ｖ３のそれぞれにより梁部ＪＳＴ１に固定された支持金具ＳＰＴ１の鏡像）を撮影（撮像）することで、構造物（例えば３つのボルトＶ１～Ｖ３が含まれる支持金具ＳＰＴ１）の熱画像を生成する。
＜応力特性測定システムの構成＞
図４は、実施の形態１に係る応力特性測定システム１００の構成例を示すブロック図である。応力特性測定システム１００は、例えば駅ＳＴＡのホームを列車が通過する際に、それぞれの通過時の状況によって生じる振動の大きさ（振幅）に応じて、ホームの天井から吊り下げられた構内スピーカを支持するための支持金具ＳＰＴ１（構造物の一例）に発生する応力の特性を測定する。応力特性測定システム１００は、可視光カメラ１０と、赤外線カメラ２０と、応力特性測定装置３０とを含む構成である。
第２撮像装置の一例としての可視光カメラ１０は、例えば駅ＳＴＡのホームの天井から吊り下げられて配置される（図１参照）。可視光カメラ１０は、設置時に固定された画角（例えば列車ＴＲ１あるいは列車ＴＲ１の通過をやり過ごす乗客を含む画角）において所定のフレームレート（例えば６０ｆｐｓ）で撮影して、被写体の可視画像のデータを生成して応力特性測定装置３０に送る。
第１撮像装置の一例としての赤外線カメラ２０は、例えば駅ＳＴＡのホームの天井から吊り下げられて配置される（図３参照）。赤外線カメラ２０は、設置時に固定された画角（例えば３つのボルトＶ１～Ｖ３を含む支持金具ＳＰＴ１を被写体として撮影可能な画角、図３参照）において所定のフレームレート（例えば６０ｆｐｓ）で撮影して、被写体の熱画像のデータを生成して応力特性測定装置３０に送る。
応力特性測定装置３０は、可視光カメラ１０からの可視画像のデータあるいはセンサ４０からのセンシング結果のデータに基づいて、構造物（例えば３つのボルトＶ１～Ｖ３を含む支持金具ＳＰＴ１）の熱画像の撮影開始から撮影終了までの撮影期間を特定する。また、その撮影期間において撮影された被写体の熱画像のデータに基づいて、構造物（３つのボルトＶ１～Ｖ３を含む支持金具ＳＰＴ１）に発生する応力分布および応力特性を測定する。応力特性測定装置３０は、応力分布および応力特性のそれぞれのデータを、インターネット２を介してサーバ（図示略）等に送信する。
センサ４０は、例えば駅ＳＴＡのホームの天井から吊り下げられて配置される（図示略）。センサ４０は、例えば設置時に設定されたホーム上の所定エリア（例えば、列車ＴＲ１がホームに入線して存在する位置）内へ照射する赤外線の反射有無に基づいて、所定間隔ごとに列車ＴＲ１のホームへの入線の有無のセンシングを行い、そのセンシング結果のデータを生成して応力特性測定装置３０に送る。
以下、応力特性測定装置３０の構成を詳細に説明する。
応力特性測定装置３０は、第１の通信部３１と、第２の通信部３２と、第３の通信部３３と、メモリ３４と、プロセッサ３５と、表示部３６と、操作部３７と、第４の通信部３８とを含む構成である。
第１の通信部３１は、例えばＵＳＢ（Universal Serial Bus）、ＨＤＭＩ（High-Definition Multimedia Interface）（登録商標）等の通信インターフェースで構成される。第１の通信部３１は、可視光カメラ１０から、所定のフレームレートで撮影された被写体の可視画像のデータを順次に入力する入力部である。
第２の通信部３２は、例えばＵＳＢ、ＨＤＭＩ（登録商標）等の通信インターフェースで構成される。第２の通信部３２は、赤外線カメラ２０から、所定のフレームレートで撮影された被写体の熱画像のデータを順次に入力する入力部である。また、第２の通信部３２は、赤外線カメラ２０の撮影開始および撮影終了等の動作に関する制御情報をプロセッサ３５から受信し、その受信された制御情報を赤外線カメラ２０に送信する。
第３の通信部３３は、例えばＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronics Engineers）８０２．１１、３Ｇ（第３世代移動通信方式）、４Ｇ（第４世代移動通信方式）、５Ｇ（第５世代移動通信方式）等の通信規格に準拠した無線通信インターフェースで構成される。第３の通信部３３は、プロセッサ３５とインターネット２とを接続する。
メモリ３４は、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）とＲＯＭ（Read Only Memory）を用いて構成され、応力特性測定装置３０の動作の実行に必要なプログラム、さらには、動作中に生成されたデータあるいは情報を一時的に保存する。ＲＡＭは、例えばプロセッサ３５の動作時に使用されるワークメモリである。ＲＯＭは、例えばプロセッサ３５を制御するためのプログラムを予め記憶する。
また、メモリ３４は、物理的構成として上述したＲＡＭおよびＲＯＭの他に、例えばＨＤＤ（Hard Disk Drive）あるいはＳＳＤ（Solid State Drive）で構成される記録媒体を有してよい。メモリ３４は、可視光カメラ１０で撮影され、第１の通信部３１を介して受信された被写体の可視画像のデータを格納する。また、メモリ３４は、赤外線カメラ２０で撮影され、第２の通信部３２を介して受信された被写体の熱画像のデータを格納する。また、メモリ３４は、後述する操作部３７から入力される基準値であって、赤外線カメラ２０が熱画像の撮影を開始、終了するタイミングをプロセッサ３５が特定するために必要な基準値を格納する。
また、メモリ３４は、プロセッサ３５により導出される構造物中のポイント（箇所）における応力特性（傾き、図１０参照）とそのポイント（箇所）における危険度情報との対応関係を示す危険度提示テーブル（図示略）を格納する。この危険度提示テーブルは、応力特性測定システム１００の実運用開始前に既定の設計情報として予め規定されている。更に、メモリ３４は、危険度情報と構造物に対する改善策（例えば補修、修繕等の技術的な対応方法）との関係を示す改善策提示テーブル（図示略）を格納する。この改善策提示テーブルは、応力特性測定システム１００の実運用開始前に既定の設計情報として予め規定されているが、必要に応じてユーザの操作部３７を用いた操作によって適宜、追加、変更、削除等の更新がなされても構わない。
プロセッサ３５は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）もしくはＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）を用いて構成される。プロセッサ３５は、応力特性測定装置３０の制御部として機能し、応力特性測定装置３０の各部の動作を全体的に統括するための制御処理、応力特性測定装置３０の各部との間のデータの入出力処理、データの演算処理およびデータの記憶処理を行う。プロセッサ３５は、メモリ３４に記憶されたプログラムに従って動作する。
例えば、プロセッサ３５は、赤外線カメラ２０の撮影開始および撮影終了等の動作を制御する。プロセッサ３５は、可視光カメラ１０からの可視画像のデータあるいはセンサ４０からのセンシング結果のデータに基づいて、赤外線カメラ２０が熱画像の撮影を開始あるいは終了するタイミングを特定する。プロセッサ３５は、この特定されたタイミングに基づいて赤外線カメラ２０により撮影された熱画像のデータに基づいて、構造物（例えば３つのボルトＶ１～Ｖ３を含む支持金具ＳＰＴ１）に発生する応力分布を測定する。
熱画像のデータから応力分布を求める方法は、例えば次の方法である。
（１）プロセッサ３５は、赤外線カメラ２０から送られた熱画像のデータを取得すると、その熱画像の画素ごとに温度の時間変化量を温度変化量として求める。例えば、プロセッサ３５は、熱画像のデータをフーリエ変換することによって温度変化量を求める。
（２）プロセッサ３５は、求められた温度変化量に基づいて応力分布を求める。具体的には、プロセッサ３５は、温度変化量に基づいて、熱画像の画素ごとに応力の時間変化量を応力変化量として求める。例えばプロセッサ３５は、熱弾性効果を示す数式（１）を用いて、温度変化量ΔＴから応力変化量Δδを算出する。
Figure 0007213436000001
数式（１）において、Ｋは熱弾性係数であり、Ｋ＝α／（ρＣｐ）である。Ｔは構造物（例えば３つのボルトＶ１～Ｖ３を含む支持金具ＳＰＴ１）の絶対温度である。αは構造物の線膨張係数であり、ρは構造物の密度であり、Ｃｐは応力一定の下での比熱である。プロセッサ３５は、熱画像を構成する全ての画素ごとの応力変化量に基づいて、応力分布を求めることで、応力分布画像を生成する。プロセッサ３５は、生成部の一例である。
また、プロセッサ３５は、この測定された複数の応力分布の画像（具体的には、複数の大きさ（振幅）が異なる振動がそれぞれ発生した時に撮影された、個々の熱画像に基づく応力分布の画像（図５～図９参照））を用いて、構造物の応力特性（図１０参照）を生成する。プロセッサ３５は、それぞれの振動が発生した時に測定された構造物の応力分布の画像のデータあるいは構造物の応力特性のデータを、インターネット２を介して外部のサーバ等に送信する。
表示部３６は、例えば液晶ディスプレイあるいは有機ＥＬ（Electroluminescence）ディスプレイで構成され、プロセッサ３５で測定された応力分布の画像のデータあるいは応力特性のデータを、例えば色情報あるいは諧調情報として表示する。
操作部３７は、例えばキーボード、タッチパネル、ボタン等で構成される。操作部３７は、赤外線カメラ２０が熱画像の撮影を開始、終了するタイミングを検出するために必要な基準値を設定する際にユーザにより操作される。
第４の通信部３８は、例えばＩＥＥＥ８０２．１１、３Ｇ（第３世代移動通信方式）、４Ｇ（第４世代移動通信方式）、５Ｇ（第５世代移動通信方式）等の通信規格に準拠した無線通信インターフェースで構成される。第４の通信部３８は、センサ４０とプロセッサ３５とを接続する。
次に、実施の形態１に係る応力特性測定装置３０において生成される応力分布の画像と応力特性とのデータ例について、図５～図１０をそれぞれ参照して説明する。
図５は、第１条件の振動発生時の梁部ＪＳＴ１と支持金具ＳＰＴ１との接続部分の応力分布例を示す図である。図６は、第２条件の振動発生時の梁部ＪＳＴ１と支持金具ＳＰＴ１との接続部分の応力分布例を示す図である。図７は、第３条件の振動発生時の梁部ＪＳＴ１と支持金具ＳＰＴ１との接続部分の応力分布例を示す図である。図８は、第４条件の振動発生時の梁部ＪＳＴ１と支持金具ＳＰＴ１との接続部分の応力分布例を示す図である。図９は、第５条件の振動発生時の梁部ＪＳＴ１と支持金具ＳＰＴ１との接続部分の応力分布例を示す図である。図１０は、梁部ＪＳＴ１と支持金具ＳＰＴ１との接続部分における複数の位置のそれぞれの応力分布特性例の説明図である。
図１０に示されるように、実施の形態１に係る応力特性測定装置３０は、複数の大きさ（振幅）が異なる振動がそれぞれ発生した時に撮影された熱画像に基づいて生成した複数枚の応力分布の画像内において、それぞれの画像に映る構造物中の４つの異なるポイント（具体的には、ポイントＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）の応力値（画素値）を抽出する。実施の形態１では、構造物に複数の大きさ（振幅）が異なる振動がそれぞれ発生する条件として、第１条件～第５条件を例示する。応力特性測定装置３０は、第１条件～第５条件のそれぞれの振動発生条件を満たす振動が発生した時に得られた、複数枚の応力分布の画像のデータから、振動発生条件ごとのポイントＡ～Ｄのそれぞれの応力値を用いて、応力特性を導出する（図１０参照）。
例えば図５に示されるように、応力分布の画像ＣＰＧ１は、第１条件の振動発生時に赤外線カメラ２０により撮影された接続部分（上述参照）の熱画像に基づいて生成される。ここで、第１条件の振動は、実施の形態１において例示する５つの条件（第１条件～第５条件）の中で構造物（例えば３つのボルトＶ１～Ｖ３を含む支持金具ＳＰＴ１）に発生する振動の大きさ（振幅）が最も小さい振動である。例えば、第１条件の振動は、図１に示す駅ＳＴＡのホームを下り方向（上り方向でも可）の回送種別の列車ＴＲ１（列車ＴＲ２）が通過し終えるまでに発生する振動である。なお、ここでは説明を分かり易くするために、駅ＳＴＡのホームを通過する時の通過速度は、回送種別の列車、急行種別の列車、特急種別の列車の順に速いとしている。図５に示される画像ＣＰＧ１によれば、３つのボルトＶ１～Ｖ３のうち中央のボルトＶ２付近のポイントＤ（第１部分、平坦部の一例）では応力値が最小値であり、両端のボルトＶ１，Ｖ３付近のポイントＡ，Ｂ，Ｃ（第２部分の一例）ではそれぞれの応力値がポイントＤの応力値に比べて極大値（最大値）となっている。
例えば図６に示されるように、応力分布の画像ＣＰＧ２は、第２条件の振動発生時に赤外線カメラ２０により撮影された接続部分（上述参照）の熱画像に基づいて生成される。ここで、第２条件の振動は、実施の形態１において例示する５つの条件（第１条件～第５条件）の中で構造物（例えば３つのボルトＶ１～Ｖ３を含む支持金具ＳＰＴ１）に発生する振動の大きさ（振幅）が第２番目に小さい振動である。例えば、第２条件の振動は、図１に示す駅ＳＴＡのホームを下り方向（上り方向でも可）の急行種別の列車ＴＲ１（列車ＴＲ２）が通過し終えるまでに発生する振動である。図６に示される画像ＣＰＧ２によれば、３つのボルトＶ１～Ｖ３のうち中央のボルトＶ２付近のポイントＤ（平坦部の一例）では応力値が最小値であり、両端のボルトＶ１，Ｖ３付近のポイントＡ，Ｂ，Ｃではそれぞれの応力値がポイントＤの応力値に比べて極大値（最大値）となっている。また、図６に示される画像ＣＰＧ２において、ポイントＡ，Ｂ，Ｃのそれぞれの応力値は、図５に示される画像ＣＰＧ１中のポイントＡ，Ｂ，Ｃのそれぞれの応力値と比較して大きくなっている。
例えば図７に示されるように、応力分布の画像ＣＰＧ３は、第３条件の振動発生時に赤外線カメラ２０により撮影された接続部分（上述参照）の熱画像に基づいて生成される。ここで、第３条件の振動は、実施の形態１において例示する５つの条件（第１条件～第５条件）の中で構造物（例えば３つのボルトＶ１～Ｖ３を含む支持金具ＳＰＴ１）に発生する振動の大きさ（振幅）が第３番目に小さい振動である。例えば、第３条件の振動は、図１に示す駅ＳＴＡのホームを下り方向（上り方向でも可）の特急種別の列車ＴＲ１（列車ＴＲ２）が通過し終えるまでに発生する振動である。図７に示される画像ＣＰＧ３によれば、３つのボルトＶ１～Ｖ３のうち中央のボルトＶ２付近のポイントＤ（平坦部の一例）では応力値が最小値であり、両端のボルトＶ１，Ｖ３付近のポイントＡ，Ｂ，Ｃではそれぞれの応力値がポイントＤの応力値に比べて極大値（最大値）となっている。また、図７に示される画像ＣＰＧ３において、ポイントＡ，Ｂ，Ｃのそれぞれの応力値は、図６に示される画像ＣＰＧ２中のポイントＡ，Ｂ，Ｃのそれぞれの応力値と比較して大きくなっている。
例えば図８に示されるように、応力分布の画像ＣＰＧ４は、第４条件の振動発生時に赤外線カメラ２０により撮影された接続部分（上述参照）の熱画像に基づいて生成される。ここで、第４条件の振動は、実施の形態１において例示する５つの条件（第１条件～第５条件）の中で構造物（例えば３つのボルトＶ１～Ｖ３を含む支持金具ＳＰＴ１）に発生する振動の大きさ（振幅）が第２番目に大きい振動である。例えば、第４条件の振動は、図１に示す駅ＳＴＡのホームを下り方向および上り方向の急行種別の列車ＴＲ１，ＴＲ２のそれぞれが同時あるいはほぼ同時に通過し終えるまでに発生する振動である。図８に示される画像ＣＰＧ４によれば、３つのボルトＶ１～Ｖ３のうち中央のボルトＶ２付近のポイントＤ（平坦部の一例）では応力値が最小値であり、両端のボルトＶ１，Ｖ３付近のポイントＡ，Ｂ，Ｃのうち特にポイントＡ，Ｃではそれぞれの応力値がポイントＤの応力値に比べて極大値（最大値）となっている。また、図８に示される画像ＣＰＧ４において、ポイントＡ，Ｂ，Ｃのそれぞれの応力値は、図７に示される画像ＣＰＧ３中のポイントＡ，Ｂ，Ｃのそれぞれの応力値と比較して大きくなっている。
例えば図９に示されるように、応力分布の画像ＣＰＧ５は、第５条件の振動発生時に赤外線カメラ２０により撮影された接続部分（上述参照）の熱画像に基づいて生成される。ここで、第５条件の振動は、実施の形態１において例示する５つの条件（第１条件～第５条件）の中で構造物（例えば３つのボルトＶ１～Ｖ３を含む支持金具ＳＰＴ１）に発生する振動の大きさ（振幅）が最も大きい振動である。例えば、第５条件の振動は、図１に示す駅ＳＴＡのホームを下り方向および上り方向の特急種別の列車ＴＲ１，ＴＲ２のそれぞれが同時あるいはほぼ同時に通過し終えるまでに発生する振動である。図９に示される画像ＣＰＧ５によれば、３つのボルトＶ１～Ｖ３のうち中央のボルトＶ２付近のポイントＤ（平坦部の一例）では応力値が最小値であり、両端のボルトＶ１，Ｖ３付近のポイントＡ，Ｂ，Ｃのうち特にポイントＡ，Ｃではそれぞれの応力値がポイントＤの応力値に比べて極大値（最大値）となっている。また、図９に示される画像ＣＰＧ５において、ポイントＡ，Ｂ，Ｃのそれぞれの応力値は、図８に示される画像ＣＰＧ４中のポイントＡ，Ｂ，Ｃのそれぞれの応力値と比較して大きくなっている。
このように、実施の形態１に係る応力特性測定装置３０は、図５～図９のそれぞれに示される振動が発生した時に得られた、複数枚の応力分布の画像のデータから、振動発生条件ごとのポイントＡ～Ｄのそれぞれの応力値を用いて、応力特性を導出する（図１０参照）。図１０において、応力特性グラフの横軸は、応力分布の画像（例えば画像ＣＰＧ１～５）のポイントＤ等の平坦部における応力［ＭＰａ］を示す。また、応力特性グラフの縦軸は、応力分布の画像（例えば画像ＣＰＧ１～５）のポイントＡ，Ｂ，Ｃ等の応力集中し易いポイントにおける応力［ＭＰａ］を示す。ポイントＡ，Ｂ，Ｃは、支持金具ＳＰＴ１が梁部ＪＳＴ１から吊り下げられた状態で構内スピーカＳＰＫ１の筐体を支持する箇所であるため、振動の発生によってポイントＤに比べて応力が集中し易い箇所であると言える。
応力特性測定装置３０は、第１条件の振動が発生した時の応力分布の画像ＣＰＧ１のデータに基づいて、その画像中の画素値の中で応力勾配の少ない（極小の）ポイント（例えばポイントＤ）を選択するとともに、画素値の中で応力勾配が大きい上位複数個（例えば３箇所）のポイント（例えばポイントＡ，Ｂ．Ｃ）を選択する。プロセッサ３５は、選択部の一例である。応力特性測定装置３０は、第１条件の振動発生に対応するポイントＤの応力値Ｐ１Ｄと、第１条件の振動発生に対応するポイントＡ，Ｂ，Ｃのそれぞれの応力値Ｐ１Ａ，Ｐ１Ｂ，Ｐ１Ｃとの組を応力特性グラフにプロットする。
次に、応力特性測定装置３０は、第２条件の振動が発生した時の応力分布の画像ＣＰＧ２のデータに基づいて、第１条件の振動が発生した時の応力分布の画像において選択された構造物中のポイントＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄと同一のポイントＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄでの応力値Ｐ２Ａ，Ｐ２Ｂ，Ｐ２Ｃ．Ｐ２Ｄの組を選択する。応力特性測定装置３０は、その選択された応力値Ｐ２Ａ，Ｐ２Ｂ，Ｐ２Ｃ．Ｐ２Ｄを応力特性グラフにプロットする。
同様にして、応力特性測定装置３０は、第３条件～第５条件のそれぞれの振動が発生した時の応力分布の画像ＣＰＧ３～５のデータに基づいて、第１条件の振動が発生した時の応力分布の画像において選択された構造物中のポイントＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄと同一のポイントＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄでの応力値（Ｐ３Ａ，Ｐ３Ｂ，Ｐ３Ｃ．Ｐ３Ｄ）の組，応力値（Ｐ４Ａ，Ｐ４Ｂ，Ｐ４Ｃ．Ｐ４Ｄ）の組，応力値（Ｐ５Ａ，Ｐ５Ｂ，Ｐ５Ｃ．Ｐ５Ｄ）の組を選択する。応力特性測定装置３０は、その選択された応力値（Ｐ３Ａ，Ｐ３Ｂ，Ｐ３Ｃ．Ｐ３Ｄ）の組，応力値（Ｐ４Ａ，Ｐ４Ｂ，Ｐ４Ｃ．Ｐ４Ｄ）の組，応力値（Ｐ５Ａ，Ｐ５Ｂ，Ｐ５Ｃ．Ｐ５Ｄ）の組を応力特性グラフにプロットする。
応力特性測定装置３０は、構造物中の平坦部（言い換えると、振動の大きさ（振幅）が変わっても応力勾配の変化量が少ないポイント）であるポイントＤ以外のポイントＡ，Ｂ，Ｃにおいて、振動の大きさ（振幅）と受ける応力値との相関（傾き）を演算する。具体的には、応力特性測定装置３０は、ポイントＡにおける振動の大きさ（振幅）に基づく応力値の特性を、例えば一次関数の直線ＣＶＡでフィッティングした時の傾きとして導出する。同様に、応力特性測定装置３０は、ポイントＢ，Ｃのそれぞれにおける振動の大きさ（振幅）に基づく応力値の特性を、例えば一次関数の直線ＣＶＢ，ＣＶＣのそれぞれでフィッティングした時の傾きとして導出する。これにより、応力特性測定装置３０は、大きさ（振幅）が異なる複数の振動が異なるタイミングで構造物にかかった時にそれぞれ得られた、複数の応力分布の画像を用いることで、その構造物中の応力集中し易い箇所が振動の大きさ（振幅）によってどのような特性で応力を受けるかを定量的に導出できる。
＜応力特性測定システムの動作＞
次に、実施の形態１に係る応力特性測定システム１００の動作手順について、図１１および図１２を参照して説明する。図１１および図１２は、実施の形態１に係る応力特性測定装置３０の動作手順を示すフローチャートである。図１１および図１２において、各種の処理は主に応力特性測定装置３０のプロセッサ３５により実行される。
図１１において、初期設定として、可視光カメラ１０からの撮像画像あるいはセンサ４０からのセンシング結果のデータに基づいて検知される基準点の位置（つまり基準値）が、操作部３７を用いるユーザの操作により設定される（Ｓｔ１）。
ここで、基準点の位置は、赤外線カメラ２０により熱画像の撮影が開始される時のホーム上の位置と、赤外線カメラ２０により熱画像の撮影が終了される時のホーム上の位置とを含んでよい。熱画像の撮影が開始される時のホーム上の位置は、可視光カメラ１０の画角内あるいはセンサ４０のセンシング領域内の端部（例えば右端あるいは左端）であり、例えば列車の先頭車両が画角内あるいはセンシング領域内において最初に出現する位置である。一方、熱画像の撮影が終了される時のホーム上の位置は、可視光カメラ１０の画角内あるいはセンサ４０のセンシング領域内の端部（例えば左端あるいは右端）であり、例えば列車の最後方車両が画角内あるいはセンシング領域内において最後に出現する位置である。
応力特性測定装置３０は、例えばメモリ３４に格納されている駅ＳＴＡの時刻表と可視光カメラ１０からの撮像画像とに基づいて、その撮像画像に映り得る列車の種別を判別する（Ｓｔ２）。応力特性測定装置３０は、可視光カメラ１０からの撮像画像のデータあるいはセンサ４０からのセンシング結果のデータを取得する（Ｓｔ３）。
応力特性測定装置３０は、ステップＳｔ２の判別結果に基づいて、ステップＳｔ３において取得された撮像画像に映る列車が駅ＳＴＡを通過する種別の列車であって、かつステップＳｔ１において設定された第１の基準点を通過したか否かを判定する（Ｓｔ４）。ここで、ステップＳｔ４における第１の基準点は、赤外線カメラ２０に熱画像の撮影を開始させるための基準点である。撮像画像に映る列車が駅ＳＴＡを通過する種別の列車でない場合、あるいは撮像画像に映る列車が駅ＳＴＡを通過する種別の列車であるが第１の基準点を未だ通過していない場合には（Ｓｔ４、ＮＯ）、撮像画像に映る列車が駅ＳＴＡを通過する種別の列車であって、かつステップＳｔ１において設定された第１の基準点を通過するまで応力特性測定装置３０の処理は待機する。
一方、応力特性測定装置３０は、撮像画像に映る列車が駅ＳＴＡを通過する種別の列車であって、かつステップＳｔ１において設定された第１の基準点を通過したと判定した場合（Ｓｔ４、ＹＥＳ）、構造物の熱画像の撮影の開始を赤外線カメラ２０に指示する（Ｓｔ５）。応力特性測定装置３０は、ステップＳｔ５の指示に基づいて赤外線カメラ２０から送られた熱画像のデータを取得する（Ｓｔ６）。
応力特性測定装置３０は、ステップＳｔ４において第１の基準点を通過した列車がステップＳｔ１において設定された第２の基準点を通過したか否かを判定する（Ｓｔ７）。ここで、ステップＳｔ７における第２の基準点は、赤外線カメラ２０に熱画像の撮影を終了させるための基準点である。第１の基準点を通過した列車が第２の基準点を未だ通過していない場合には（Ｓｔ７、ＮＯ）、撮像画像に映る列車がステップＳｔ１において設定された第２の基準点を通過するまで応力特性測定装置３０の処理は待機する。
一方、応力特性測定装置３０は、撮像画像に映る列車がステップＳｔ１において設定された第２の基準点を通過したと判定した場合（Ｓｔ７、ＹＥＳ）、構造物の熱画像の撮影の終了を赤外線カメラ２０に指示する（Ｓｔ８）。応力特性測定装置３０は、ステップＳｔ５の指示に基づいて赤外線カメラ２０から送られた熱画像のデータを取得する（Ｓｔ９）。また、応力特性測定装置３０は、取得された熱画像のデータに基づいて、列車の通過に伴って構造物に発生した振動による温度変化量を導出する（Ｓｔ９）。
図１２において、応力特性測定装置３０は、ステップＳｔ９において導出された画素ごとの温度変化量に基づいて応力分布を求めることで、画素ごとに応力値を画素値として有する応力分布の画像を生成する（Ｓｔ１０）。応力特性測定装置３０は、ステップＳｔ１０において求められた応力分布の画像のデータから、画素値の中で応力勾配が大きい上位複数個（例えば３箇所）のポイント（例えばポイントＡ，Ｂ．Ｃ）の応力値を選択して取得する（Ｓｔ１１）。または、応力特性測定装置３０は、以前に選択された上位複数個のポイントと同一のポイントの応力値を選択して取得する（Ｓｔ１１）。
応力特性測定装置３０は、ステップＳｔ１０において求められた応力分布の画像のデータから、画像中の画素値の中で応力勾配の少ない（極小の）ポイント（例えばポイントＤ）の応力値を選択して取得する（Ｓｔ１２）。応力特性測定装置３０は、ステップＳｔ１１，Ｓｔ１２のそれぞれにおいて取得された応力集中し易い上位複数個のポイントの応力値と応力勾配の少ないポイントの応力値との組を応力特性グラフ（図１０参照）にプロットする（Ｓｔ１３）。
応力特性測定装置３０は、ステップＳｔ１３において所定数以上の組の応力値を応力特定グラフにプロットしたか否かを判定する（Ｓｔ１４）。所定数以上の組の応力値が応力特定グラフにプロットされていない場合には（Ｓｔ１４、ＮＯ）、応力特性測定装置３０の処理はステップＳｔ２に戻り、所定数以上の組の応力値を応力特定グラフにプロットされるまで応力特性測定装置３０において、ステップＳｔ２～ステップＳｔ１４までの処理が繰り返される。
一方、応力特性測定装置３０は、ステップＳｔ１３において所定数以上の組の応力値を応力特定グラフにプロットしたと判定した場合には（Ｓｔ１４、ＹＥＳ）、応力特性グラフにプロットされた各ポイントの応力値の組のデータを用いて、ポイント（箇所）ごとの相関特性（具体的には、直線の傾き）を導出する（Ｓｔ１５）。
また、応力特性測定装置３０は、ユーザの操作により応力特性グラフ中のいずれかの直線（例えば直線ＣＶＡ）が選択されたことを検知すると、ステップＳｔ１５において導出された傾きの情報とメモリ３４に格納されている危険度提示テーブル（上述参照）とを用いて、その選択された直線の傾きに対応した構造物中のポイント（箇所）における危険度を特定する。応力特性測定装置３０は、その危険度を既定個のランクの中でランク分けしてその結果を表示部３６に表示する（Ｓｔ１６）。
更に、応力特性測定装置３０は、ステップＳｔ１６において特定された危険度の情報とメモリ３４に格納されている改善策提示テーブル（上述参照）とを用いて、危険度に対応した構造物中のポイント（箇所）における改善策（対応方法）を表示部３６に表示する（Ｓｔ１７）。
以上により、実施の形態１に係る応力特性測定システム１００において、応力特性測定装置３０は、構造物（例えば３つのボルトＶ１～Ｖ３を含む支持金具ＳＰＴ１）に発生する応力の特性を測定する。応力特性測定装置３０は、赤外線カメラ２０から、構造物の表面の温度に応じた、互いに撮像時刻の異なる複数の熱画像を取得する第２の通信部３２と、複数の熱画像のそれぞれに対応する応力分布画像を生成するプロセッサ３５と、を備える。プロセッサ３５は、それぞれの応力分布画像において、応力勾配が所定値より小さいポイントＤ（第１部分）の応力値と、応力集中しているポイントＡ，Ｂ，Ｃ（複数の第２部分）のそれぞれの応力値とを取得し、取得されたポイントＤの応力値とポイントＡ，Ｂ，Ｃのそれぞれの応力値とを用いて、構造物の部分（例えばポイントＡ，Ｂ，Ｃのうち少なくとも１つ）の応力の相関特性を導出して出力する。
これにより、応力特性測定装置３０は、例えば構内スピーカＳＰＫ１を支持する支持金具ＳＰＴ１等の構造物が配置された実際の現場環境下（例えば駅ＳＴＡのホームの天井）であっても、赤外線カメラ２０からの熱画像を基にして、ホームを列車が通過する度に発生する振動によってかかる構造物の応力を簡易に測定できる。また、応力特性測定装置３０は、従来のひずみゲージを用いた応力測定とは異なり、ひずみゲージを接着するための面積を有さないような狭小の構造物であっても、赤外線カメラ２０により撮影された熱画像から応力分布を簡易かつ利便性良く求めることができる。また、応力特性測定装置３０は、構造物の箇所ごとの応力比較を支援するため、構造物にかかる大きさ（振幅）の異なる複数種類の振動に応じた複数の応力分布を得て、構造物中の応力集中し易い箇所における応力値と応力勾配の小さい平坦部の応力値とを用いて、応力の相関特性を高精度かつ利便性良く測定できる。この相関特性が把握可能となることで、応力特性測定装置３０は、構造物中の応力集中し易い箇所のうちどの箇所が強い応力を受けているのか、どの箇所が構造物の特性として寿命が短く成り易いかを、ユーザに対して簡易に判別させることができる。
また、応力特性測定システム１００では、可視光カメラ１０あるいはセンサ４０は、構造物の配置場所（例えば駅ＳＴＡのホームの天井）に生じる振動の発生（言い換えると、その振動を発生させるための要因となる事象）を検知する。この事象は、一例として、駅ＳＴＡのホームに列車が通過することが該当する。赤外線カメラ２０は、構造物の配置場所において振動の発生が検知される度に、応力特性測定装置３０からの指示に応じて、熱画像を撮影して生成する。これにより、応力特性測定装置３０は、構造物の箇所ごとの応力の高精度な相関特性を得るために必要なタイミングで、構造物にかかる応力分布画像を生成できる。
また、応力特性測定システム１００では、応力特性測定装置３０は、振幅（大きさ）が異なる振動の発生が少なくとも３回検知され、それぞれの振動の発生の検知に基づいて生成された応力分布画像ごとに選択されたポイントＤの応力値と応力集中し易いポイントＡ，Ｂ，Ｃのそれぞれの応力値とを用いて相関特性を導出する。これにより、応力特性測定装置３０は、応力分布画像ごとに選択されたポイントＤの応力値と応力集中し易いポイントＡ，Ｂ，Ｃのそれぞれの応力値との組のプロットから一次関数等で行うフィッティング精度を向上できるので、高精度な相関特性を導出できる。
また、応力特性測定システム１００では、応力特性測定装置３０は、ポイントＡ，Ｂ，Ｃの応力値を取得する際、複数の応力分布画像のそれぞれにおいて、応力集中している複数の部分の中から同一箇所の応力値を取得する。これにより、応力特性測定装置３０は、構造物中の振動に伴って受ける応力の変化度合いを同一箇所で比較し易くできるので、同一箇所の経時劣化の有無の確認等のユーザの判断を支援できる。
また、応力特性測定システム１００では、応力特性測定装置３０は、相関特性の導出結果（例えばフィッティングに使用した一次関数の直線の傾き）に基づいて、構造物の状況を判定する。これにより、ユーザは、構造物中に応力集中し易い危険な箇所があるか否かを簡易に判断できる。
また、応力特性測定システム１００では、応力特性測定装置３０は、構造物の状況の判定結果に基づいて、構造物に対する対応策を提示する。これにより、ユーザは、構造物中に存在する応力集中し易い箇所に対する技術的な対応策（例えば、修繕）を施せばよいか否かを簡易に判断できる。
以上、図面を参照しながら各種の実施の形態について説明したが、本開示はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例、修正例、置換例、付加例、削除例、均等例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した各種の実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。
上述した実施の形態１では、構造物の一例として、駅ＳＴＡのホームの天井に固定するように配置された構内スピーカＳＰＫ１の支持金具ＳＰＴ１（図１参照）を例示したが、構造物はこの支持金具ＳＰＴ１に限定されない。例えば、構造物は、列車の車体であってもよい。列車の車体は、走行中は振動を受けるとともに、通勤時間等の時間帯によって乗客数が異なったり特定の車両（号車）に乗客が偏在したりする可能性がある。このため、列車の車体にかかる応力分布画像から車体の箇所ごとの相関特性が得られるメリットは高い。
また、構造物は、クレーン等の重機であってもよい。クレーン等の重機は、走行中は振動を受けるとともに、運搬対象となる土壌等の積載物の重量によって先端アーム部が受ける応力が異なる可能性がある。このため、クレーン等の重機の先端アーム部にかかる応力分布画像から先端アーム部の箇所ごとの相関特性が得られるメリットは高い。
また、構造物は、高速道路を支持する橋脚間に設けられる橋梁であってもよい。橋梁は、その上を走行する車両（一般車両、トラック等）により振動を受けるとともに、橋梁の上を走行する車両の重量によって受ける応力が異なる可能性がある。このため、橋梁にかかる応力分布画像から橋梁の箇所ごとの相関特性が得られるメリットは高い。
また、構造物は、支持金具ＳＰＴ１を梁部ＪＳＴ１に螺着するためのボルトＶ１～Ｖ３等の締結部に限定されず、ボルトＶ１～Ｖ３の代わりに、例えば溶接に基づいて形成された締結部、あるいは接着に基づいて形成された接続部であってもよい。溶接あるいは接着のいずれにより形成された締結部であっても、実施の形態１に係るボルトＶ１～Ｖ３と同様に列車の通過に伴って振動を受けるため、同様に応力を受けるためである。
また、実施の形態１において、構造物にかかる外部負荷による荷重は一定でない例（言い換えると、振動の大きさ（振幅）は一定でない）例を説明したが、その荷重は一定であってかつその振動の大きさ（振幅）は既知でなくても構わない。つまり、外部負荷による荷重が一定であって既知でない場合でも、実施の形態１に係る応力特性測定装置３０は、同様に応力特性を測定（評価）できる。
本開示は、構造物が配置された実際の現場環境下において発生する構造物の箇所ごとの応力比較に供する応力特性を高精度かつ利便性良く測定する応力特性測定方法、応力特性測定装置および応力特性測定システムとして有用である。
２ インターネット
１０ 可視光カメラ
２０ 赤外線カメラ
３０ 応力特性測定装置
３１ 第１の通信部
３２ 第２の通信部
３３ 第３の通信部
３４ メモリ
３５ プロセッサ
３６ 表示部
３７ 操作部
３８ 第４の通信部
４０ センサ
１００ 応力特性測定システム
ＣＰＧ１，ＣＰＧ２，ＣＰＧ３，ＣＰＧ４，ＣＰＧ５ 画像
Ｐ１Ａ，Ｐ１Ｂ，Ｐ１Ｃ，Ｐ１Ｄ，Ｐ２Ａ，Ｐ２Ｂ，Ｐ２Ｃ，Ｐ２Ｄ，Ｐ３Ａ，Ｐ３Ｂ，Ｐ３Ｃ，Ｐ３Ｄ，Ｐ４Ａ，Ｐ４Ｂ，Ｐ４Ｃ，Ｐ４Ｄ，Ｐ５Ａ，Ｐ５Ｂ，Ｐ５Ｃ，Ｐ５Ｄ 応力値
ＳＰＫ１，ＳＰＫ２ 構内スピーカ
ＳＰＴ１ 支持金具
Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３ ボルト

Claims (9)

  1. 構造物に発生する応力の特性を測定する方法であって、
    第１撮像装置から、前記構造物の表面の温度に応じた、互いに撮像時刻の異なる複数の熱画像を取得するステップと、
    前記複数の熱画像のそれぞれに対応する応力分布画像を生成するステップと、
    それぞれの前記応力分布画像において、応力勾配が所定値より小さい第１部分の応力値と、応力集中している複数の第２部分のそれぞれの応力値とを取得するステップと、
    取得された前記第１部分の前記応力値と前記複数の第２部分のそれぞれの前記応力値とを用いて、前記構造物の部分における応力の相関特性を導出するステップと、を有し、
    前記相関特性は、前記第１部分の応力値と前記第２部分の応力値を比較したものである、
    応力特性測定方法。
  2. 前記相関特性は、異なる振動毎に、前記第１部分の応力値と前記第２部分の応力値を比較したものを結ぶ直線の傾きである、
    請求項１に記載の応力測定判定方法。
  3. 第２撮像装置あるいはセンサにより、前記構造物の配置場所に生じる振動の発生を検知するステップ、を更に有し、
    前記複数の熱画像を生成するステップでは、
    前記構造物の前記配置場所において前記振動の発生が検知される度に、前記複数の熱画像を生成する、
    請求項１に記載の応力特性測定方法。
  4. 前記相関特性を導出するステップでは、
    振幅が異なる前記振動の発生が少なくとも３回検知され、それぞれの前記振動の発生の検知に基づいて生成された前記応力分布画像ごとに選択された前記第１部分の応力値と前記複数の第２部分のそれぞれの応力値とを用いて、前記相関特性を導出する、
    請求項３に記載の応力特性測定方法。
  5. 前記応力値を取得するステップでは、
    それぞれの前記応力分布画像において、前記複数の第２部分は同一箇所である、
    請求項１に記載の応力特性測定方法。
  6. 前記相関特性の導出結果に基づいて、前記構造物の状況を判定するステップ、を更に有する、
    請求項１に記載の応力特性測定方法。
  7. 前記構造物の状況の判定結果に基づいて、前記構造物に対する対応策を提示するステップ、を更に有する、
    請求項６に記載の応力特性測定方法。
  8. 構造物に発生する応力の特性を測定する応力特性測定装置であって、
    第１撮像装置から、前記構造物の表面の温度に応じた、互いに撮像時刻の異なる複数の熱画像を取得する通信部と、
    前記複数の熱画像のそれぞれに対応する応力分布画像を生成する生成部と、
    それぞれの前記応力分布画像において、応力勾配が所定値より小さい第１部分の応力値と、応力集中している複数の第２部分のそれぞれの応力値とを取得する選択部と、
    取得された前記第１部分の前記応力値と前記複数の第２部分のそれぞれの前記応力値とを用いて、前記構造物の部分における応力の相関特性を導出する演算部と、を備え、
    前記相関特性は、前記第１部分の応力値と前記第２部分の応力値を比較したものである、
    応力特性測定装置。
  9. 構造物に発生する応力の特性を測定する応力特性測定装置と、
    第１撮像装置と、を備え、
    前記応力特性測定装置は、
    前記第１撮像装置から、前記構造物の表面の温度に応じた、互いに撮像時刻の異なる複数の熱画像を取得し、
    前記複数の熱画像のそれぞれに対応する応力分布画像を生成し、
    それぞれの前記応力分布画像において、応力勾配が所定値より小さい第１部分の応力値と、応力集中している複数の第２部分のそれぞれの応力値とを取得し、
    取得された前記第１部分の応力値と前記複数の第２部分のそれぞれの応力値とを用いて、前記構造物の部分における応力の相関特性を導出し、
    前記相関特性は、前記第１部分の応力値と前記第２部分の応力値を比較したものである、
    応力特性測定システム。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7419216B2 (ja) * 2020-11-19 2024-01-22 株式会社日立製作所 締結部材の状態解析システム及び状態解析方法
CN112539866B (zh) * 2020-11-20 2023-01-24 北京艾法斯特科技发展有限公司 一种基于视觉深度学习的螺栓轴力监测系统及监测方法
CN114511534B (zh) * 2022-01-28 2023-05-05 江苏泰和木业有限公司 一种基于图像处理的pc板裂纹判断方法及系统
WO2024180442A1 (en) * 2023-02-28 2024-09-06 Politecnico Di Torino Method of detecting residual stresses in materials and components through the use of active thermography techniques
CN118583347B (zh) * 2024-08-07 2024-10-15 国鲸科技(广东横琴粤澳深度合作区)有限公司 一种有机电致发光器件的应力检测方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000249638A (ja) 1999-03-01 2000-09-14 Jeol Ltd 応力画像システムにおける自動最適位相検出方法
JP2008232708A (ja) 2007-03-19 2008-10-02 Jfe Steel Kk 劣化度診断方法、劣化度診断装置、および劣化診断プログラム
US20120029840A1 (en) 2011-06-24 2012-02-02 General Electric Company System and method for determining lifetime of wind turbine blade
WO2017141294A1 (ja) 2016-02-15 2017-08-24 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 応力分布測定方法及び応力分布測定システム
WO2018198702A1 (ja) 2017-04-26 2018-11-01 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 応力測定装置、応力測定システム及び応力測定方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6077042B2 (ja) * 2015-04-06 2017-02-08 三菱重工業株式会社 切欠き係数推定方法、切欠き係数推定システム及び切欠き係数推定装置
CN104764546B (zh) * 2015-04-27 2017-07-11 武汉科技大学 基于磁纳米热图像的轮胎与路面间接触应力测试装置
JP2017036978A (ja) * 2015-08-10 2017-02-16 株式会社明電舎 応力計測装置及び応力計測方法
US9519844B1 (en) * 2016-01-22 2016-12-13 The Boeing Company Infrared thermographic methods for wrinkle characterization in composite structures
JP6735508B2 (ja) 2016-12-26 2020-08-05 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 疲労限度応力特定システム及び疲労限度応力特定方法
JP6718160B2 (ja) * 2017-02-23 2020-07-08 国立研究開発法人産業技術総合研究所 残留熱ひずみ測定方法、残留熱ひずみ測定装置、及びそのプログラム

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000249638A (ja) 1999-03-01 2000-09-14 Jeol Ltd 応力画像システムにおける自動最適位相検出方法
JP2008232708A (ja) 2007-03-19 2008-10-02 Jfe Steel Kk 劣化度診断方法、劣化度診断装置、および劣化診断プログラム
US20120029840A1 (en) 2011-06-24 2012-02-02 General Electric Company System and method for determining lifetime of wind turbine blade
WO2017141294A1 (ja) 2016-02-15 2017-08-24 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 応力分布測定方法及び応力分布測定システム
WO2018198702A1 (ja) 2017-04-26 2018-11-01 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 応力測定装置、応力測定システム及び応力測定方法

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