JP7254428B2

JP7254428B2 - 中空電柱の非破壊検査装置および中空電柱の非破壊検査方法

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Publication number: JP7254428B2
Application number: JP2019195070A
Authority: JP
Inventors: 慶人中島
Original assignee: Central Research Institute of Electric Power Industry
Current assignee: Central Research Institute of Electric Power Industry
Priority date: 2019-10-28
Filing date: 2019-10-28
Publication date: 2023-04-10
Anticipated expiration: 2039-10-28
Also published as: JP2021067905A

Description

本発明は、コンクリート柱、台柱部に鋼管部を継ぎ足す複合柱、鋼管柱、鋼板組立柱等の中空電柱の内周面撮影装置および非破壊検査装置、並びに中空電柱の内周面撮影方法および非破壊検査方法に関する。

電線を空中に架け渡すための柱として電柱が知られている。この種の電柱としてコンクリート柱が汎用されている。かかるコンクリート柱は、上下方向に長尺の多数の鉄筋を円筒状に配筋した後、コンクリートを充填し、鉄筋とコンクリートとを一体化して円筒状に形成したものである。この結果、圧縮力には強いが引張力に弱いコンクリートの弱点を鉄筋で補完して所定の強度を有するコンクリート柱としている。すなわち、鉄筋と一体化することで引張力を鉄筋が受け持ち、引張力にも圧縮力にも充分な強度を持たせるようにしている。

この種のコンクリート柱には、製造時において、部位毎に異なる引張り応力や圧縮応力が生じている。また、長年の使用による湾曲や傾斜等によっても部分毎に引張り応力や圧縮応力が生じてしまう。さらに、長年の使用によってコンクリート柱は腐食することもある。これらのため、コンクリート柱には亀裂、剥離、浮き等の異常が発生するが、コンクリート柱の内部空間は閉じられた空間であるため、内周面に発生した異常を外から視認することは困難である。

なお、コンクリート柱の鉄筋の破断等の異常状態を非破壊検査する手法としては、特許文献１に開示するような非破壊検査方法が提案されている。この特許文献１では、コンクリート柱の鉄筋の長手方向に沿ってコンクリート体上を永久磁石を移動させることにより、鉄筋を磁化させている。かくして、鉄筋の長手方向に沿って磁界を発生させる。その後、前記永久磁石を取り除いて、磁気センサを鉄筋の長手方向に沿って前記コンクリート体上を移動させながら、前記コンクリート体の表面上での鉄筋の残留磁束密度について、鉄筋の長手方向と直角な方向の磁束密度成分を測定し、該磁束密度成分の前記鉄筋の長手方向に沿った分布に基づいて破断箇所の有無を判定している。

特開２００６―１７７８４１号公報

コンクリート柱の内周面の異常を確認する手段として、コンクリート柱内に内視鏡カメラを挿入して内周面を撮影することが考えられる。しかしながら、コンクリート柱の検査では、内周面を撮影する内視鏡カメラとして、先端のカメラの向きを手元でコントロールできる機能を有する医療用の高価な内視鏡カメラを使用することはコスト的にできない。そのため、先端のカメラの向きを手元でコントロールする機能が省かれている安価な内視鏡カメラを使用せざるを得ないが、このような内視鏡カメラではカメラの向きを下向きにコントロールすることができず、内周面を全周にわたって撮影することができない。

なお、特許文献１に開示された非破壊検査方法は、内周面に生じた亀裂等の異常を検出するためのものではない。

本発明は、安価な装置類を使用して低コストでの撮影を可能にする中空電柱の内周面撮影装置および内周面撮影方法、並びにこれらを使用した中空電中の非破壊検査装置および非破壊検査方法を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために、本発明の中空電柱の非破壊検査装置は、中空電柱のメンテナンス用孔から中空電柱内に挿入されて中空電柱の内周面を撮影する内視鏡カメラと、内視鏡カメラまたは当該内視鏡カメラのカメラケーブルに装着されて内視鏡カメラと共にメンテナンス用孔から中空電柱内に挿入され、中空電柱の内周面に接して内視鏡カメラの揺れを抑えると共に、内視鏡カメラの向きを下向きに維持するカメラ姿勢安定具と、メンテナンス用孔と同一または別のメンテナンス用孔から中空電柱内に挿入される照明とを有する中空電柱の内周面撮影装置と、中空電柱のメンテナンス用孔から中空電柱内に挿入される内側目印部材と、内周面撮影装置によって内側目印部材とともに撮影された内周面の画像または映像に基づき内周面の三次元形状を取得する内周面三次元形状化部と、中空電柱の外周面を撮影する外周面撮影装置と、中空電柱の外側に長手方向に配置される外側目印部材と、外周面撮影装置によって外側目印部材とともに中空電柱の外周面を撮影して三次元形状を取得する外周面三次元形状化部と、内側目印部材の画像または映像と外側目印部材の画像または映像とに基づき内周面の三次元形状と外周面の三次元形状とを位置合わせして合成する三次元形状合成部と、合成された三次元形状を表示する表示部とを備えている。

ここで、カメラ姿勢安定具は、内視鏡カメラの向きを下向きに維持する重さを有し、中空電柱内で作動流体が供給されると拡がる緩衝部材と、中空電柱の外から緩衝部材に作動流体を供給するチューブとを備える構成にしても良い。

この場合には、内視鏡カメラおよびカメラ姿勢安定具を中空電柱内に挿入した後、チューブから緩衝部材に作動流体を供給すると、中空電柱内で緩衝部材を拡げることができる。内視鏡カメラは緩衝部材の重さによって下向きの状態を維持されると共に、拡がった緩衝部材が中空電柱の内周面に接触することで、その摩擦力によって内視鏡カメラの揺れが抑制される。

また、カメラ姿勢安定具は、中空電柱内で作動流体が供給されると拡がる緩衝部材と、中空電柱の外から緩衝部材に作動流体を供給するチューブと、内視鏡カメラの向きを下向きに維持する重りとを備える構成にしても良い。

この場合には、内視鏡カメラおよびカメラ姿勢安定具を中空電柱内に挿入した後、チューブから緩衝部材に作動流体を供給すると、中空電柱内で緩衝部材を拡げることができる。内視鏡カメラは重りの重さによって下向きの状態を維持される。また、拡がった緩衝部材が中空電柱の内周面に接触することで、その摩擦力によって内視鏡カメラの揺れが抑制される。

さらに、中空電柱の非破壊検査方法は、内視鏡カメラを中空電柱のメンテナンス用孔から中空電柱内に挿入すると共に、照明をメンテナンス用孔と同一または別のメンテナンス用孔から中空電柱内に挿入し、内視鏡カメラまたはカメラケーブルに装着したカメラ姿勢安定具を中空電柱の内周面に接触させて内視鏡カメラの揺れを抑えながら、且つ、カメラ姿勢安定具の重さによって内視鏡カメラの向きを下向きに維持しながら、内視鏡カメラによって内周面のメンテナンス用孔よりも低い部分を撮影することによって中空電柱の内周面を内側目印部材とともに撮影して三次元形状を取得すると共に、外周面撮影装置によって中空電柱の外周面を外側目印部材とともに撮影して三次元形状を取得した後、三次元形状合成部によって内側目印部材の画像または映像と外側目印部材の画像または映像とに基づき外周面の三次元形状と内周面の三次元形状とを位置合わせして合成し、合成した三次元形状を表示部に表示するものである。

したがって、内周面撮影装置によって内側目印部材とともに撮影された中空電柱の内周面の映像または画像は内周面三次元形状化部に供給され、内周面の三次元画像が形成される。また、外周面撮影装置によって外側目印部材とともに撮影された中空電柱の外周面の映像または画像は外周面三次元形状化部に供給され、外周面の三次元画像が形成される。内周面の三次元画像と外周面の三次元画像は三次元形状合成部によって合成され、表示部に表示される。三次元形状合成部が内周面の三次元画像と外周面の三次元画像を合成する際、各三次元画像に映り込んでいる内側目印部材と外側目印部材に基づいて正確に位置合わせをすることができる。

また、本発明の中空電柱の非破壊検査装置および非破壊検査方法によれば、表示部に表示される中空電柱の三次元画像には亀裂、剥離、浮き等の異常も再現されているので、この三次元画像を確認することで中空電柱を非破壊検査することができる。表示部に表示される中空電柱の三次元画像は、その内周面の三次元画像と外周面の三次元画像とが正確に位置合わせされているので、生じている異常が表面だけの浅いものであるか、内周面から外周面まで貫通した深いものであるかを簡単に判別することができ、その異常に対する処置の緊急性を判断することが可能になる。さらに、上述の内周面撮影装置を採用するので、非破壊検査装置の製造コストを安く抑えることができる。

本発明の中空電柱の内周面撮影装置の実施形態の一例を示す概念図である。図１の内周面撮影装置のカメラ姿勢安定具を示す側面図である。カメラ姿勢安定具の役割を説明するための図で、内視鏡カメラをそのまま中空電柱内に挿入した様子を示す概念図である。カメラ姿勢安定具の役割を説明するための図で、内視鏡カメラに重りをつけて中空電柱内に挿入した様子を示す概念図である。本発明の中空電柱の非破壊検査装置の実施形態の一例を示す概念図である。図５の内周面撮影装置を示す概念図である。図６の内側目印部材を示す側面図である。

以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。

図１および図２に、本発明の中空電柱の内周面撮影装置の実施形態の一例を示す。中空電柱１の内周面撮影装置２は、中空電柱１のメンテナンス用孔１ａから中空電柱１内に挿入されて中空電柱１の内周面１１を撮影する内視鏡カメラ３と、内視鏡カメラ３または当該内視鏡カメラ３のカメラケーブル３ａに装着されて内視鏡カメラ３と共にメンテナンス用孔１ａから中空電柱１内に挿入され、中空電柱１の内周面１１に接して内視鏡カメラ３の揺れを抑えると共に、内視鏡カメラ３の向きを下向きに維持するカメラ姿勢安定具４と、メンテナンス用孔１ａと同一または別のメンテナンス用孔１ａから中空電柱１内に挿入される照明５とを備えている。

中空電柱１は、例えば地面に立てられたコンクリート製の台柱の上に鋼管柱を継ぎ足した複合柱である。ただし、複合柱に限るものではなく、コンクリート柱、鋼管柱、鋼板組立柱等の中空の電柱であれば適用可能である。中空電柱１には足場用の棒状部材が所定間隔で複数設けられており、作業者が中空電柱１に登る際に手足を掛ける足場として使用される。各棒状部材は中空電柱１に対してねじ込まれる。各棒状部材をねじ込む孔が本実施形態ではメンテナンス用孔１ａとして利用される。ただし、専用のメンテナンス用孔１ａが設けられている場合には、このメンテナンス用孔１ａを使用しても良い。

内視鏡カメラ３は、中空電柱１のメンテナンス用孔１ａから中空電柱１内に挿入される。内視鏡カメラ３としては、例えば安価な普及品、すなわち、先端のカメラの向きをコントロールできる機能が省略されているものの使用が好ましい。例えば、ファイバースコープと称されて市販されているものの使用が可能である。安価な内視鏡カメラ３を使用することで、内周面撮影装置２の製造コストを下げることができる。勿論、先端のカメラの向きをコントローラできる機能を有する内視鏡カメラの使用を否定するものではない。内視鏡カメラ３は、画像表示手段例えばスマートフォン、タブレット端末、ノートパソコン等に有線接続（ＵＳＢ接続等）または無線接続（Wi-Fi接続、Bluetooth(登録商標)接続等）され、付属画面に撮影した映像を映すことができる。本実施形態では、内視鏡カメラ３はスマートフォン８に接続されており、スマートフォン８の画面に内視鏡カメラ３が撮影した映像が映し出される。作業者は、映し出された映像を見ることで、中空電柱１の内周面１１の状態を確認することができる。この場合、内視鏡カメラで撮影した映像をスマートフォン等の画面に映すことができるので、特別な表示部が不要になり、このことからも内周面撮影装置の製造コストを安く抑えることができる。

カメラ姿勢安定具４は、内視鏡カメラ３を下向きの姿勢に維持するためのものであり、内視鏡カメラ３を鉛直方向に垂れ下がるような力を付与する手段例えば重さを備えるものである。本実施形態の場合、内視鏡カメラ３の向きを下向きに維持する重さを有し、中空電柱１内で作動流体が供給されると拡がる緩衝部材９と、中空電柱１の外から緩衝部材９に作動流体を供給するチューブ１０とを備えている。緩衝部材９は、例えばドーナツ形状の袋状部材で、内視鏡カメラ３の先端のカメラ部分またはカメラ部分近傍のカメラケーブル３ａを囲むように装着されている。緩衝部材９は、通常状態では折り畳まれて萎んでおり、メンテナンス用孔１ａの中を通過することができる。また、緩衝部材９に作動流体が供給されると、緩衝部材９は拡がって膨らむ（図２の状態）。

緩衝部材９にはチューブ１０の先端が接続されており、チューブ１０を通じて作動流体が供給・排出される。作動流体は、例えば空気（大気）である。空気であれば現場での調達および廃棄が極めて容易であるため、空気の使用が好ましい。ただし、空気に限るものではなく、例えばボンベ等に封入された気体でも良く、あるいは水などの液体若しくは気体と液体との混合物でも良い。

チューブ１０の基端には、例えばポンプおよび逆止弁（いずれも図示せず）が接続されており、ポンプを作動させることで作動流体を緩衝部材９に供給することができる。そして、緩衝部材９が十分拡がった後、ポンプを停止させても、逆止弁の働きによって緩衝部材９内からの作動流体の抜けが防止されるので、緩衝部材９の拡がった状態は維持される。そして、この状態で逆止弁を開くと、緩衝部材９の弾性力によって作動流体が緩衝部材９内から押し出されてチューブ１０の基端から排出される。これにより、緩衝部材９が元の折り畳まれて萎んだ形状に戻る。ポンプは、例えば手動ポンプまたは電動ポンプである。

照明５は、本実施形態では、ＬＥＤバーライト５ａとＬＥＤテープライト５ｂを使用している。ただし、これらに限るものではなく、メンテナンス用孔１ａから中空電柱１内に挿入できて内視鏡カメラ３の撮影範囲を照らすことができるものであればこれらに限るものではない。また、内視鏡カメラ３の撮影範囲を十分に照らすことができれば、ＬＥＤバーライト５ａとＬＥＤテープライト５ｂのいずれか一方のみの使用でも良い。

本実施形態では、内視鏡カメラ３を挿入したメンテナンス用孔１ａと同一の孔から照明５としてのＬＥＤバーライト５ａとＬＥＤテープライト５ｂが中空電柱１内に挿入されている。ただし、ＬＥＤバーライト５ａとＬＥＤテープライト５ｂの双方またはいずれか一方を、内視鏡カメラ３を挿入したメンテナンス用孔１ａとは別のメンテナンス用孔１ａから中空電柱１内に挿入しても良い。ＬＥＤバーライト５ａはメンテナンス用孔１ａに挿入されて中空電柱１内を径方向に横切るように配置され、ＬＥＤテープライト５ｂはメンテナンス用孔１ａに挿入されて中空電柱１内につり下げられるように配置されている。

次に、中空電柱１の内周面撮影方法について説明する。この内周面撮影方法の実施には内周面撮影装置２の使用が適している。中空電柱１の内周面撮影方法は、内視鏡カメラ３を中空電柱１のメンテナンス用孔１ａから中空電柱１内に挿入すると共に、照明５をメンテナンス用孔１ａと同一または別のメンテナンス用孔１ａから中空電柱１内に挿入し、内視鏡カメラ３またはカメラケーブル３ａに装着したカメラ姿勢安定具４を中空電柱１の内周面１１に接触させて内視鏡カメラ３の揺れを抑えながら、且つ、カメラ姿勢安定具４の重さによって内視鏡カメラ３の向きを下向きに維持しながら、内視鏡カメラ３によって内周面１１のメンテナンス用孔１ａよりも低い部分を撮影するものである。

先ずはじめに、カメラ姿勢安定具４の緩衝部材９が折り畳まれている状態の内視鏡カメラ３と、ＬＥＤテープライト５ｂと、ＬＥＤバーライト５ａをメンテナンス用孔１ａから中空電柱１内に挿入する。本実施形態では、内視鏡カメラ３、ＬＥＤテープライト５ｂ、ＬＥＤバーライト５ａを同一のメンテナンス用孔１ａから挿入しているが、別々のメンテナンス用孔１ａから挿入しても良い。ＬＥＤテープライト５ｂは中空電柱１内の空間の下の方まで十分に照らすことができるように所定の位置まで降ろされる。

内視鏡カメラ３は、メンテナンス用孔１ａから挿入される。このとき、メンテナンス用孔１ａは横向き（径方向の向き）に設けられているので、仮にカメラ姿勢安定具４が装着されていない場合には、内視鏡カメラ３の向きを下向きにし難い。すなわち、内視鏡カメラ３のカメラケーブル３ａは所定の強度を有しているため、図３に示すように、横向きのメンテナンス用孔１ａから挿入された内視鏡カメラ３はすぐには下向きにはならず、内周面１１に接しながら螺旋状に下降する。この状態では、中空電柱１内に内視鏡カメラ３をいくら送り込んでも内視鏡カメラ３を下向きにすることは難しく、内周面１１の全周を同時に内視鏡カメラ３の視野に収めることができない。また、螺旋状のカメラケーブル３ａが柔らかいコイルのように揺れてしまうので、内視鏡カメラ３の揺れを素早く止めて安定させることが難しい。内視鏡カメラ３はオートフォーカス機能を有しており、ピントを自動的に合わせながら撮影を行うことができるが、内視鏡カメラ３が揺れているとピント合わせが難しくなる。

本発明では、図１に示すように、カメラ姿勢安定具４を備えているので、横向きのメンテナンス用孔１ａから内視鏡カメラ３を挿入しても、内視鏡カメラ３の向きを下向きにすることができると共に、内視鏡カメラ３の揺れを抑えることができる。すなわち、内視鏡カメラ３をある程度まで奥に挿入すると、カメラ姿勢安定具４の重さで内視鏡カメラ３が下向きになる。また、作動流体を供給して緩衝部材９を拡げることで、緩衝部材９をある程度広い面積で内周面１１に接触させることができ、その摩擦力で内視鏡カメラ３の揺れを素早く抑えることができる。緩衝部材９はクッションのように弾性力を有しており、内周面１１に対する接触面積をある程度広く確保することができるので、内周面１１との間に大きな摩擦力を発生させることができ、この摩擦力によって内視鏡カメラ３の揺れを効果的に抑えることができる。また、緩衝部材９は内視鏡カメラ３の先端のカメラ部分またはカメラ部分近傍をドーナツ状に囲んでいるので、内視鏡カメラ３が捻れても内周面１１への接触は良好に保たれ、その摩擦力で常に内視鏡カメラ３の揺れを素早く抑えることができる。

中空電柱１内への内視鏡カメラ３の挿入量を調整し、内視鏡カメラ３の高さを変えながら撮影を行う。すなわち、内視鏡カメラ３を下に降ろすときに撮影を行っても良いし、いったん降ろした後に引き上げながら撮影を行っても良い。あるいは、内視鏡カメラ３を降ろすときと引き上げるときの両方で撮影を行っても良い。内視鏡カメラ３は緩衝部材９を内周面１１に接触させながら昇降する。また、カメラケーブル３ａを捻ることで内視鏡カメラ３および緩衝部材９を捻るように回転させることができるので、緩衝部材９を車輪のように利用して内視鏡カメラ３を周方向に移動させることができる。そのため、内視鏡カメラ３を周方向にずらしながら昇降させて内周面１１を撮影することができ、内周面撮影時のＬＥＤテープライト５ｂによる死角を無くすことができる。内視鏡カメラ３によって撮影された映像または画像は、スマートフォン８の画面に映し出される。

カメラ姿勢安定具４によって内視鏡カメラ３の向きを下向きに維持することができるので、内周面１１の全周を視野に収めながら撮影することができる。また、カメラ姿勢安定具４によって内視鏡カメラ３の揺れを抑えることができるので、内視鏡カメラ３のオートフォーカス機能によってピントの合った映像または画像を取得することができる。

作業者はスマートフォン８の画面に映し出された映像または画像を見ることで、中空電柱１の内周面１１の状態を確認することができる。このとき、作業者は、スマートフォン８の画面の映像を見ながら内視鏡カメラ３を移動させることで、内周面１１の撮影位置を調節し、見たい部位を観察することができる。

撮影終了後、カメラ姿勢安定具４の緩衝部材９を元の折り畳まれた形状に戻し、内視鏡カメラ３をメンテナンス用孔１ａから引き抜く。同様に、ＬＥＤバーライト５ａとＬＥＤテープライト５ｂも引き抜く。その後、メンテナンス用孔１ａを塞げば作業を終了させることができる。

次に、中空電柱１の非破壊検査装置について説明する。非破壊検査装置１４は、図５および図６に示すように、内周面撮影装置２と、地面６に立てられた中空電柱１のメンテナンス用孔１ａから中空電柱１内に挿入される内側目印部材１５と、内周面撮影装置２によって内側目印部材１５とともに撮影された内周面１１の画像または映像に基づき内周面１１の三次元形状を取得する内周面三次元形状化部１６と、中空電柱１の外周面１２を撮影する外周面撮影装置２２と、中空電柱１の外側に長手方向に配置される外側目印部材１７と、外周面撮影装置２２によって外側目印部材１７とともに中空電柱１の外周面１２を撮影して三次元形状を取得する外周面三次元形状化部２３と、内側目印部材１５の画像または映像と外側目印部材１７の画像または映像とに基づき内周面１１の三次元形状と外周面１２の三次元形状とを位置合わせして合成する三次元形状合成部１９と、合成された三次元形状１８を表示する表示部２０とを備えている。

内周面撮影装置２の内視鏡カメラ３はコンピュータ２１に有線接続または無線接続されており、撮影された映像または画像のデータは後述するようにコンピュータ２１によって実現される内周面三次元形状化部１６に供給される。

コンピュータ２１は、図示していないが、通常、制御部（中央演算処理部），記憶部，入力部，表示部，及びメモリを備え、これらが相互にバス等の信号回線によって接続されている。市販されているスマートフォンやタブレット端末などの携帯端末は、コンピュータとして十分な機能を備えている。そこで、本実施形態の場合、例えばスマートフォンやタブレット端末などに必要なアプリケーションソフト（三次元画像処理ソフトなど）をインストールすることにより、コンピュータ代わりとして使用するようにしている。

本実施形態の場合、図５に示すように、アプリケーションソフト例えば三次元画像処理ソフトなどを実行させることで、コンピュータを上述の内周面三次元形状化部１６と、外周面三次元形状化部２３と、三次元形状合成部１９として機能させるようにしている。そして、合成された三次元形状１８が画面（表示部２０）に表示されるようにしている。

また、本実施形態では、内側目印部材１５として中空電柱１内に挿入されるＬＥＤテープライト５ｂを使用している。ＬＥＤテープライト５ｂには、図７に示すように、所定間隔で複数のＬＥＤライト２４が設けられているが、本実施形態では複数の色のＬＥＤライト２４が採用されている。各ＬＥＤライト２４の色と位置は既知であり、また、中空電柱１内につり下げられているＬＥＤテープライト５ｂは動かないので、撮影時に内周面１１と一緒に内側目印部材１５としてのＬＥＤテープライト５ｂを映り込ませることで、映像中または画像中の内周面１１の位置関係が明らかになり、内周面１１の三次元形状（三次元画像）と後述する外周面１２の三次元形状（三次元画像）とを合成する際の基準として機能させることができる。

内周面三次元形状化部１６は、内視鏡カメラ３によって撮影された内周面１１の映像または画像に基づき内周面１１の三次元画像を生成するもので、例えばコンピュータ２１による画像処理によって実現される。内視鏡カメラ３によって撮影された映像または画像には内側目印部材１５も一緒に映り込んでいるので、内周面三次元形状化部１６によって生成された三次元画像には、内側目印部材１５の三次元画像も含まれている。内周面三次元形状化部１６によって生成された三次元画像のデータは三次元形状合成部１９に供給される。

外周面撮影装置２２は、中空電柱１の外周面１２を撮影するものであり、中空電柱１の外周面１２と共に中空電柱１の外側に長手方向に配置された外側目印部材１７をも撮影して、コンピュータ２１に取り込ませ、中空電柱１の外周面１２の三次元形状を生成する外周面三次元形状化部２３で外周面三次元形状化処理をさせるようにしている。

外周面撮影装置２２は、例えば独立したデジタルカメラやビデオカメラ等であっても良いが、その他の撮像手段例えばスマートフォン、タブレット端末、携帯電話等の携帯端末に内蔵されているカメラであっても良い。中空電柱１の外周面１２を全周にわたり三次元形状化するためには外周面１２の全周の映像または画像が必要になるが、１台の外周面撮影装置２２を使用し、外周面撮影装置２２を移動させることで外周面１２の全周の映像または画像を取得しても良いし、外周面１２を囲むように複数台の外周面撮影装置２２を配置して撮影することで外周面１２の全周の映像または画像を取得しても良い。

外側目印部材１７は、例えばテープ状の目盛、一定間隔で目印となる模様等がついた紐状部材等である。外側目印部材１７は、例えばメンテナンス用孔１ａに挿入されているＬＥＤバーライト５ａの突出部分につり下げられている。外側目印部材１７に付されている目盛や模様等の位置は既知であり、また、中空電柱１の外につり下げられている外側目印部材１７は動かないので、撮影時に外周面１２と一緒に外側目印部材１７を映り込ませることで、映像中または画像中の外周面１２の位置関係が明らかになり、内周面１１の三次元形状（三次元画像）と外周面１２の三次元形状（三次元画像）とを合成する際の基準として機能させることができる。

なお、中空電柱１内に設けられた内側目印部材１５と外に設けられた内側目印部材１５との位置関係は予め明らかになっている。このため、後述する三次元形状合成部１９が内周面１１の三次元形状（三次元画像）と外周面１２の三次元形状（三次元画像）とを合成する際、両者を正確に位置合わせすることができる。

外周面三次元形状化部２３は、外周面撮影装置２２によって撮影された外周面１２の映像または画像に基づき外周面１２の三次元画像を生成するもので、所定のアプリケーションソフトを実行させることでコンピュータ２１を機能させて実現される。コンピュータ２１にはソフトウェアが予めインストールされており、ソフトウェアの実行により所定の画像処理が行われ、外周面三次元形状化部２３が実現される。外周面撮影装置２２によって撮影された映像または画像には外側目印部材１７も一緒に映り込んでいるので、外周面三次元形状化部２３によって生成された三次元画像には、外側目印部材１７の三次元画像も含まれている。外周面三次元形状化部２３によって生成された三次元画像のデータは三次元形状合成部１９に供給される。

三次元形状合成部１９は、内周面三次元形状化部１６によって生成された内周面１１の三次元画像と、外周面三次元形状化部２３によって生成された外周面１２の三次元画像とを合成し、内周面と外周面とからなる中空電柱１の三次元画像を再現するもので、コンピュータ２１によって実現される。コンピュータ２１には所定のソフトウェアが予めインストールされており、ソフトウェアの実行により所定の画像処理が行われ、三次元形状合成部１９が実現される。三次元形状合成部１９によって形成された中空電柱１の三次元画像は、表示部２０に供給される。

表示部２０は、例えばコンピュータ２１のディスプレイあるいはスマートフォンなどの携帯端末をコンピュータ代わりとして利用する場合にはその画面である。表示部２０に表示された中空電柱１の三次元画像は、図示しないマウスやキーボード等の入力装置の操作によって回転させたり、移動させたり、拡大・縮小するなど、動かすことができる。

次に、中空電柱１の非破壊検査方法について説明する。この非破壊検査方法の実施には非破壊検査装置１４の使用が適している。中空電柱１の非破壊検査方法は、上述の内周面撮影方法によって中空電柱１の内周面１１を内側目印部材１５とともに撮影して三次元形状を取得すると共に、外周面撮影装置２２によって中空電柱１の外周面１２を外側目印部材１７とともに撮影して外周面三次元形状化部２３で三次元形状を取得した後、三次元形状合成部１９によって内側目印部材１５の画像または映像と外側目印部材１７の画像または映像とに基づき外周面１２の三次元形状と内周面１１の三次元形状とを位置合わせして合成し、合成した三次元形状を表示部２０に表示するものである。

まず最初に、中空電柱１の内周面１１と外周面１２をそれぞれ別々に撮影する。内周面１１の撮影には内周面撮影装置２が使用され、上述の手順で撮影が行われる。一方、外周面１２の撮影には外周面撮影装置２２としてのデジタルカメラあるいはスマートファンなどに内蔵されたカメラが使用される。中空電柱１には外側目印部材１７が設けられており、この外側目印部材１７とともに外周面１２を撮影する。

内周面撮影装置２の内視鏡カメラ３によって撮影された内周面１１の映像または画像は内周面三次元形状化部１６に供給される。内周面三次元形状化部１６は所定の画像処理を行い、内周面１１の三次元画像を生成する。生成された三次元画像は、三次元形状合成部１９に供給される。

また、外周面撮影装置２２によって撮影された外周面１２の映像または画像は外周面三次元形状化部２３に供給される。外周面三次元形状化部２３は所定の画像処理を行い、外周面１２の三次元画像を生成する。生成された三次元画像は、三次元形状合成部１９に供給される。

三次元形状合成部１９は、内周面１１の三次元画像と外周面１２の三次元画像を合成し、内周面１１と外周面１２とから成る中空電柱１の三次元画像を形成する。例えば、内周面１１の三次元画像に映り込んでいる内側目印部材１５と外周面１２の三次元画像に映り込んでいる外側目印部材１７とに基づいて内周面１１の三次元画像と外周面１２の三次元画像の高さ方向の位置と周方向の角度を合わせた後、内周面１１の三次元画像の中心と外周面１２の三次元画像の中心を合わせて両三次元画像を合成することで、内周面と外周面とから成る中空電柱１の三次元画像を形成することができる。

形成された中空電柱１の三次元画像は表示部２０に表示される。作業者は、マウス等を操作し、表示されている中空電柱１の三次元画像を動かしたり拡大・縮小させながら検査を行う。

中空電柱１の内周面１１に亀裂、剥離、浮き等の異常が生じている場合、内視鏡カメラ３によって撮影された映像または画像にはこれらの異常が映り込んでいるので、これらの異常は内周面１１の三次元画像に再現される。同様に、中空電柱１の外周面１２に亀裂、剥離、浮き等の異常が生じている場合、カメラ２２によって撮影された映像または画像にはこれらの異常が映り込んでいるので、これらの異常は外周面１２の三次元画像に再現される。したがって、作業者は、表示部２０に表示された中空電柱１の三次元画像を見ることで内周面１１と外周面１２の亀裂や剥離等の異常を確認することができ、それら亀裂などの欠陥が肉厚方向に貫いているのかどうかを非破壊で検査することができる。

三次元形状合成部１９によって形成された中空電柱１の三次元画像は、その内周面１１と外周面１２とが正確に位置合わせされているので、生じている異常が表面だけの浅いものであるか、内周面１１から外周面１２まで貫通した深いものであるかを簡単に判別することができる。すなわち、内周面１１と外周面１２の対応する位置に同一形状または類似形状の亀裂が確認できた場合、その亀裂は内周面１１から外周面１２まで貫通していると判断できる。また、内周面１１と外周面１２のいずれか一方にしか亀裂が確認できなければ、その亀裂は表面だけの浅いものであると判断できる。したがって、亀裂や剥離等の異常を見つけることができるだけでなく、その異常に対する処置の緊急性も判断することが可能になる。

また、本発明では、中空電柱１の内周面１１と外周面１２を撮影した映像または画像に基づいて非破壊検査を行うので、遠隔地の中空電柱１についても容易に非破壊検査を行うことができる。すなわち、中空電柱１の内周面１１と外周面１２を撮影した映像または画像を準備できれば現場以外の場所でも非破壊検査を行うことができるので、例えば、地方の駐在員等に撮影を依頼して映像または画像を送ってもらうことで、地方の中空電柱１についても非破壊検査を行うことができる。

また、本発明では、内周面撮影装置２を安価な工業用内視鏡カメラ３や照明５とスマートフォン等の汎用機器類で構成することができる。また、外周面撮影装置２２及び三次元画像処理を関連するソフトウェアをインストールしたスマートフォン等の汎用機器類で代用することができる。したがって、内周面撮影装置２およびこれを使用した非破壊検査装置１４の製造コストを安くすることができる。

なお、上述の実施形態は本発明を実施する際の好適な形態の一例であるがこれに限るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。

例えば、上述の実施形態では、カメラ姿勢安定具４は、緩衝部材９の重さによって内視鏡カメラ３の向きを下向きに維持するようにしているが、この構成に限られるものではない。例えば、図４に示すように、内視鏡カメラ３の先端近傍に重り１３を付けることも可能である。この場合には内視鏡カメラ３の向きを下向きにし且つ内視鏡カメラ３の揺れを迅速に抑えることができるに十分な重さの重りとすることが望まれる。

また、重り１３だけでは中空電柱１の内周面１１からの間隔を一定に保ったり、中空電柱１の内周面１１に対して平行に光軸を保つことが難しい場合には、緩衝部材９を併用することが好ましい。すなわち、カメラ姿勢安定具４は、中空電柱１内で作動流体が供給されると拡がる緩衝部材９と、中空電柱１の外から緩衝部材９に作動流体を供給するチューブ１０と、内視鏡カメラ３の向きを下向きに維持する重り１３とを備える構成にしても良い。重り１３の大きさ・形状は、メンテナンス用孔１ａを通過できる大きさ・形状であれば良い。この場合も、重り１３によって内視鏡カメラ３の向きを下向きに維持することができるので、内周面１１の全周を視野に収めながら撮影することができる。また、緩衝部材９によって内視鏡カメラ３の揺れを抑えることができるので、内視鏡カメラ３のオートフォーカス機能によってピントの合った映像または画像を撮影することができる。さらに、必要な重さを重りによって得ることができるので、緩衝部材９をわざわざ重くする必要がなくなる。

また、上述の説明では、内側目印部材１５としてＬＥＤテープライト５ｂを使用していたが、内周面１１の三次元形状と外周面１２の三次元形状とを合成する際の基準となるものであればＬＥＤテープライト５ｂに限るものではない。例えば、テープ状の目盛、一定間隔で目印となる模様等がついた紐状部材等の使用も可能である。

また、内視鏡カメラ３や照明５をメンテナンス用孔１ａから中空電柱１内に挿入する際、ガイドを使用しても良い。例えば、樋状のガイドをメンテナンス用孔１ａに挿入し、ガイド上を滑らせるようにして内視鏡カメラ３や照明５を挿入しても良い。ガイドを設けることで、内視鏡カメラ３や照明５の挿入が容易になる。また、照明５としてのＬＥＤテープライト５ｂをガイドの先端から垂らすようにすれば、ガイドの先端位置を変化させることでＬＥＤテープライト５ｂのつり下げ位置を調節することができる。

中空電柱１の非破壊検査に使用することができる。

１中空電柱
１ａメンテナンス用孔
２内周面撮影装置
３内視鏡カメラ
３ａカメラケーブル
４カメラ姿勢安定具
５照明
９緩衝部材
１０チューブ
１１内周面
１２外周面
１３重り
１４非破壊検査装置
１５内側目印部材
１６内周面三次元形状化部
１７外側目印部材
１９三次元形状合成部
２０表示部
２１コンピュータ
２２外周面撮影装置
２３外周面三次元形状化部

Claims

中空電柱のメンテナンス用孔から前記中空電柱内に挿入されて前記中空電柱の内周面を撮影する内視鏡カメラと、前記内視鏡カメラまたは当該内視鏡カメラのカメラケーブルに装着されて前記内視鏡カメラと共に前記メンテナンス用孔から前記中空電柱内に挿入され、前記中空電柱の内周面に接して前記内視鏡カメラの揺れを抑えると共に、前記内視鏡カメラの向きを下向きに維持するカメラ姿勢安定具と、前記メンテナンス用孔と同一または別のメンテナンス用孔から前記中空電柱内に挿入される照明とを備える中空電柱の内周面撮影装置と、前記中空電柱のメンテナンス用孔から前記中空電柱内に挿入される内側目印部材と、前記内周面撮影装置によって前記内側目印部材とともに撮影された前記内周面の画像または映像に基づき前記内周面の三次元形状を取得する内周面三次元形状化部と、前記中空電柱の外周面を撮影する外周面撮影装置と、前記中空電柱の外側に長手方向に配置される外側目印部材と、前記外周面撮影装置によって前記外側目印部材とともに前記中空電柱の外周面を撮影して三次元形状を取得する外周面三次元形状化部と、前記内側目印部材の画像または映像と前記外側目印部材の画像または映像とに基づき前記内周面の三次元形状と前記外周面の三次元形状とを位置合わせして合成する三次元形状合成部と、合成された三次元形状を表示する表示部とを備えることを特徴とする中空電柱の非破壊検査装置。
前記カメラ姿勢安定具は、前記内視鏡カメラの向きを下向きに維持する重さを有し、前記中空電柱内で作動流体が供給されると拡がる緩衝部材と、前記中空電柱の外から前記緩衝部材に作動流体を供給するチューブとを備えることを特徴とする請求項１記載の中空電柱の非破壊検査装置。
前記カメラ姿勢安定具は、前記中空電柱内で作動流体が供給されると拡がる緩衝部材と、前記中空電柱の外から前記緩衝部材に作動流体を供給するチューブと、前記内視鏡カメラの向きを下向きに維持する重りとを備えることを特徴とする請求項１記載の中空電柱の非破壊検査装置。
内視鏡カメラを中空電柱のメンテナンス用孔から前記中空電柱内に挿入すると共に、照明を前記メンテナンス用孔と同一または別のメンテナンス用孔から前記中空電柱内に挿入し、前記内視鏡カメラまたはカメラケーブルに装着したカメラ姿勢安定具を前記中空電柱の内周面に接触させて前記内視鏡カメラの揺れを抑えながら、且つ、前記カメラ姿勢安定具の重さによって前記内視鏡カメラの向きを下向きに維持しながら、前記内視鏡カメラによって前記内周面の前記メンテナンス用孔よりも低い部分を撮影する中空電柱の内周面撮影方法によって前記中空電柱の内周面を内側目印部材とともに撮影して三次元形状を取得すると共に、外周面形状取得部によって前記中空電柱の外周面を外側目印部材とともに撮影して三次元形状を取得した後、三次元形状合成部によって前記内側目印部材の画像または映像と前記外側目印部材の画像または映像とに基づき前記外周面の三次元形状と前記内周面の三次元形状とを位置合わせして合成し、合成した三次元形状を表示部に表示することを特徴とする中空電柱の非破壊検査方法。