JPH02198306A

JPH02198306A - コンクリート部材の面内変位計測方法

Info

Publication number: JPH02198306A
Application number: JP1786589A
Authority: JP
Inventors: Yasunori Nagasawa; 保紀長澤
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Priority date: 1989-01-28
Filing date: 1989-01-28
Publication date: 1990-08-06
Anticipated expiration: 2012-11-12
Also published as: JP2676040B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、種々の材料或いは部材の耐荷力、変形の進行
を計測する面内変位計測方法に関する。

〔従来の技術〕

従来の面内変位計測方法として、ビデオポジションスケ
ールと称する方法或いは歪みゲージ型変位計等があり、
前者シ九　　試験体表面或いは下面に豆ランプを取付け
、このランプ光を画像撮影することにより変位を計測し
、また、後者は、歪みゲージ型変位計の先端を試験体底
表面に当てたり、試験側面については試験体に治具を貼
り付けて、その治具に変位計を取り付け、試験体のたわ
みにより生じる変位計内部の歪みゲージの電気抵抗の変
化を検出するものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記ビデオポジションスケールにおいて
は、豆ランプの大きさおよび取付は方法によって配置間
隔や数に制限を受けるため、面内な変形を詳細かつ高精
度に測定できなかった。また、上記歪みゲージ型変位計
においては、測定精度は良いものの、歪みを忠実に伝え
るために試験体表面への取付は方法に制限を受け、面内
な変形を詳細に測定できなかった。

そこで、このような問題を解決するために、本出願人は
、試験体表面に特定の形状または色のり−ゲットを所定
の間隔でマーキングし、該ターゲットを画像入力し、タ
ーゲットの前記形状または色を識別することによりター
ゲットの位置情報を得て、該ターゲットの位置の変位を
算出することにより、試験体の変形を計測することを特
徴とする面内変位計測方法を開発し、さきに特許出願を
している（特願昭６３１−２５１５１８号）。

この面内変位計測方法によれば、試験体表面に変位計を
取り付ける必要がなく、試験体表面へのターゲットのマ
ーキングとその後の画像処理により、簡単な作業で、面
的な変形を詳細かつ高精度に測定できるようになる。

ところで、前記特許出願の面内変位計測方法は、予め試
験体にターゲットを設けて画像入力し、形状識別や色２
値化などの画像処理を直接行う方法であるため、　１シ
ヨツト分の画像データを処理するのに０，５〜０．６秒
以上の時間を要してしまう。

一方、測定する変形の精度を少なくとも１／１０ｍｍ以
下とするためには、入力画像の画素間隔を０．０２ａｍ
程度にする必要がある。また、通常のＣＣＤカメラでは
１シヨツトあたりの視野は１ｃ＋ｎ平方（５００画素平
方）である、このため、仮に測定対象が１ｍ平方である
とすると、　１００００シヨツトの画像入力を行わなけ
れば変位計測ができないことになる。

そこで、前述の特許出願の面内変位計測方法を用いて、
この上うな１００００シヨツト分の画像データを処理し
ようとすると、８０〜１００分の時間が必要となり、多
くの時間がかかってしまう。

したがって、このような面内変位計測方法は実用的な面
からみて必ずしも十分とは言えない。

本発明の課題は、上記問題を解決するものであって、面
的な変形を詳細かつ高精度に測定できるようにしながら
、しかも計測時間を短縮することのできる面内変位計測
方法を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

そのために本発明の面内変位計測方法は、試験体表面に
特定の形状または色のターゲットを所定の間隔でマーキ
ングし、該ターゲットを画像入力し、ターゲットの前記
形状または色を識別することによりターゲットの位置情
報を得て、該ターゲットの位置の変位を算出することに
より、試験体の変形を計測する面内変位計測方法であっ
て、マスクを用いて画像データを抽出した後、前記ター
ゲットの位置情報を得ることを特徴とする。

〔作用〕

本発明においては、例えば第１〜３図に示すように、試
験体にターゲット２．２．・・・をマーキングした後、
載荷試験を行うと、マーキングしたターゲット２のすべ
ての位置の変化が計測できるとともに、曲げひびわね　
或いは剪断・捩じりひびわれの近傍に配置したターゲッ
トからはひびわれ間のずれ量と開き量を求めることがで
きる。すなわち、第２図に示すように、ターゲット２の
一つである基準点Ａに対して、試験前の他のターゲット
２の位置Ｂが試験後にＢ′の位置に相対的に変化したと
き、基準点Ａと他のターゲット２の位置Ｂとを結ぶ直線
に、基準変位後の位置Ｂ′から垂直線を下ろし、その交
点Ｃを求め、ＢＣを開き量、Ｂ’Ｃをずれ量として算出
するものである。

その場合、第３図（ａ）に示すよう１１　　所定範囲の
ターゲット２をこ　細幅の帯３ａからなる格子状のマス
ク３をかける。そして、このマスク３上の画像のみを格
納するようにする。このようにマスク３上の画像のみを
格納することにより、入力画像を大幅に削減することが
できるようになる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。

まず、本発明の面内変位計測方法の基本原理について説
明する。

第６図はコンクリート梁部材の載荷試験例を示しており
、同図（ａ）に示すように、コンクリート梁部材０１に
矢印に示す荷重ＷＩを載荷した場合には、同図（ｂ）に
詳細に示すように、曲げひびわれａが生じる。

また、第７図（ａ）に示すように、はり０２・柱０３・
壁０４で構成される耐震壁０５に矢印に示す荷重Ｗ２を
載荷した場合には、同図（ｂ）に詳細に示すように、剪
断ひびわれｂが生じる。

更に荷重Ｗ３を載荷した場合には剪断ひびわれＣが生じ
る。

本発明は、これら曲げひびわれａ、或いは剪断ひびわれ
ｂおよびＣなどが発生して進展する過程ならびに試験体
各部位の変形が進展する過程を測定するものであって、
第１図に示すように、試験体１の表面に多数のターゲッ
ト２，２．・・・をマーキングする。このターゲット２
は黒色あるいは爪青、緑等のカラーの中実円によって形
成されている。

そして例えば第２図に示すように、試験体１にターゲッ
ト２をマーキングした後、この試験体１に荷重Ｗを載荷
して載荷試験を行うと、マーキングしたターゲット２の
すべての位置の変化が計測できるとともに、曲げひびわ
れａ、或いは剪断・捩じりひびわれｂの近傍に配置した
ターゲット２からはひびわれ間のずれ量と開き量を求め
ることができる。すなわち、第２図に示すように基準点
Ａに対して、試験前の他のターゲット２の位置Ｂが試験
後にＢ′の位置に相対的に変化したとき、基準点Ａと他
のターゲット２の位置Ｂとを結ぶ直線に、変位後の位置
Ｂ′から垂直線を下ろし、その交点Ｃを求め、ＢＣを開
き量、Ｂ’　Ｃをずれ量として算出するものである。

このようなターゲット２の変位を求めるにあたって、第
３図（ａ）に示すように、所定範囲のターゲット２に、
細幅の帯３ａからなる格子状のマスク３をかける。その
場合、マスク３の枠の大きさは水平軸（Ｘ軸）方向が１
５０画素に設定さね鉛直軸（Ｙ軸）方向が１６０画素に
設定されている。なお、マスク３の帯３ａの幅は９画素
に設定されている。このマスク３枠の大きさによってタ
ーゲット２の直径と配置間隔とが決定さ丸　例えば第３
図（ａ）では、前述のような１５０画素×１６０画素の
マスク枠のとき、ターゲット２の直径が２５０画素であ
り、ターゲット配置間隔は５７０画素以上に設定されて
いる。そして、このマスク３上の画像のみを格納するよ
うにする。

このようにマスク３上の画像のみを格納することにより
、入力画像を大幅に削減することができるようになる。

そして、得られた画像に対して、２値化処理を行うとと
もに弦の幅及び中心座標算定処理を行う。すなわち、得
られた画像に対して所定の輝度（例えば下地の輝度の７
０％）で２値化を行うとともに、その２値化データを用
いて弦部分の面積と中心座標とを求める。この弦の幅及
び中心座標算定処理により、　１シヨツトあたりの画像
データを全画素で２５０ＫＢとなるところをほぼ１／＋
００００の２４Ｂ程度に削減することができるとともに
　ターゲット２の中心座標ファイル作成までの時間をほ
ぼ１／１０に短縮することができる。

すなわち、　１ｍ平方の面内変位を１回計測するのに１
００分間要するところを１０分間程度に短縮することが
できるようになる。

しかも試験体１に発生するひび割れ画像との識別ができ
、かつ画像入力時のデータ削減に伴ってターゲット２の
中心座標の測定に悪影響を及ぼさないようにするため、
第５図に示すように、間隔Ｓに設定されたマスク枠帯３
ａとターゲット２の円とが交差して形成される弦のうち
長い方の弦の長さり。８が、Ｒをターゲット２の直径と
すると、Ｒ≧Ｌ・・８≧ｆｒにコアの関係を有するよう
な弦が形成されるターゲット２のみを格納するようにす
る。すなわち第５図において、０．５　Ｒ＜Ｓ＜Ｒ１かつ一〇、５Ｒ≦Ｙ、≦Ｏのとき
、Ｌ□、　＝　Ｍ　、　−（Ｌ　＋　、　　Ｌ　２１　
　とすれば、Ｖヨ］口：薯「弓≦Ｌ　ａｓう≦Ｒとなる。そして、弦の幅がこの関係の範囲に入るデータ
のみを抽出する。そのデータ群の中で中心座標間距離が
直径以下で水平弦と鉛直弦とがそれぞれ１〜２本存在す
るグループが必ず中実円を構成するようになり、その場
合、それらの弦の中心座標の１成分が中実円の中心座標
を示すようになる［第３図の（ｄ）参照コ。

またターゲット２間のあきは、マスク間隔Ｓの２倍以上
の距離を確保することとして、ターゲット２のラベリン
グを容易にしている。

第１〜２図に示すように、このようにして試験体１にタ
ーゲット２をマーキングした後、前記載荷試験を行うと
、試験体各部の変形を計測できるとともに　曲げひびわ
れａ、或いは剪断・捩じりひびわれｂのずれ量と開き量
を求めることができる。すなわち、試験前の他のターゲ
ット２の位置Ｂが試験後にＢ′の位置に変位したとする
と、基準点Ａと他のターゲット２の位置Ｂとを結ぶ直線
をコ　　基準変位後の位置Ｂ′から垂直線を下ろし、そ
の交点Ｃを求め、ＢＣを開き量、Ｂ’　Ｃをずれ量とし
て算出することができる。

次に第４図により本発明の面内変位計測方法の処理フロ
ーについて説明する。

まず、ステップ■において、試験体表面下地処理を行う
、これは、試験体１の下地が著しく汚れている場合など
に　画像処理上のノイズ成分を予め除去するための処理
で、試験体１表面にツヤ消しの白色塗料などを厚くなら
ない程度に一様に塗布するととも番へ　　凹凸をなくし
ておく。

次いでステップ■において、試験体１にはひび割れａ、
　　ｂが発生するので、ターゲット２がひび割れによっ
て二分されたり形状変化を生じたりしないように、円形
に型抜きしたターゲット２を接着剤で点接着させる。こ
うして試験体１表面にマーキング処理を行う。

ステップ■でＣＯＤカメラやビデオカメラなどにより、
ターゲット２の画像入力行う。その場合、ステップ■で
画像入力と同時に第３図（ａ）に示すようなマスク枠を
かけ、このマスク３上の画像のみを格納する。こうして
マスク処理を行う。

ステップ■で、前述のような２値化処理を行うととも胤
　ステップ■で第３図（ｂ）、　　（ｃ）に示すよう）
Ｑ　　その２値化データを用いて弦部分の面積と中心座
標を求め、弦の幅と中心座標データのファイルを作成す
る。

ステップ■で、幅データによる中実円データ識別を行う
、すなわち、第３図（ａ）〜（ｃ）において幅データが
１９２画素〜２５０画素の範囲となるデータ群のみを抽
出し、その中で弦の中心座標相互の距離が２５０画素以
内となるグループを形成させる。そしてこれらのグルー
プが水平弦１〜２本と鉛直弦１〜２本から構成されてい
る場合のみをターゲットグループとして識別する。次い
でステップ■で、このグループ内のデータから第３図（
ｄ）に示すような形でターゲット中心座標を算定する。

ステップ■で、このようにして得られたデータは１シヨ
ツト毎のデータであるので、座標を統一するために全体
座標系に座標変換する。このためステップ［相］で、第
１回目の計測で得られたターゲット中心座標に対して適
当なラベルＮｏ、　　を付し、ターゲット初期座標とし
て定義する。そしてステップ■で、各計測毎に得られた
ターゲット中心座標を中心としてターゲット配置間隔を
直径とする円を描き、その円内に存在する初期座標のタ
ーゲット２のラベルＮｏ、　　を割り当てる。この割り
当てられたラベルＮｏ、毎にファイルを作成する。

ステップ＠で、ステップ■からスッテブ■までの処理を
各計測毎に繰り返し行い、計測が終了すると、ステップ
０で、各ラベル毎のターゲット中心座標データを初期座
標からの変位データに変換し格納する。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、従来のように試験体表面
に変位計を取り付ける必要がなく、試験体表面へのター
ゲットのマーキングとその後の画像処理により、簡単な
作業で、面内な変形を詳細かつ高精度に測定できるよう
になる。

しかも、画像入力時にマスクをかけることにより入力画
像を削減するようにしているので、計測するために要す
る時間を大幅に短縮することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の面内変位計測方法に用いられターゲッ
トがマーキングされた試験体の１例を示す図、第２図は
試験体の変位量の算出方法を説明するための図、第３図
は中実円ターゲットのマスク処理から中実円ターゲット
の中心座標算定までの処理経過を示す模式図、第４図は
本発明の面内変位計測方法の処理フローを示す図、第５
図は円と２本の平行線が交差してできる弦の性質を説明
する説明図、第６図および第７図はコンクリート部材の
載荷試験例を説明するための説明図である。１・・・試験体２・・・ターゲット、３・・・マスク

Claims

【特許請求の範囲】

（１）試験体表面に特定の形状または色のターゲットを
所定の間隔でマーキングし、該ターゲットを画像入力し
、ターゲットの前記形状または色を識別することにより
ターゲットの位置情報を得て、該ターゲットの位置の変
位を算出することにより、試験体の変形を計測する面内
変位計測方法であつて、マスクを用いて画像データを抽出した後、前記ターゲッ
トの位置情報を得ることを特徴とする面内変位計測方法
。