JPH07116689B2 - 高架橋点検装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高速道路や鉄道等の高架橋の橋体の状況を点
検する高架橋点検装置に関するものである。

〔従来の技術〕

高速道路などの高架橋の橋体は、長年の供用に伴い、建
設時には予測し得ない様々な損傷や性状の変化が発生す
ることがある。

上記構造物本来の機能を良好に維持管理する上で、適正
な頻度で点検調査を実施して的確な情報を把握しておく
ことは極めて重要なことである。

高架橋において橋体の損傷・性状の変化とは主としてコ
ンクリートにて構成された床版に発生するひびわれ現象
とか、橋桁に局部的に発生する性状の変化などである。

従来の高架橋の点検は、高架下の徒歩による直接、ある
いは双眼鏡での目視点検、または工事用足場や点検車に
乗って接近しての目視点検及び写真撮影、スケッチを行
なう、いわゆる目視点検が主体となっている。

また上記目視点検に代えてテレビカメラによる点検も近
年行なわれるようになっている。

さらに上記点検のための装置として、特開昭60−133106
号、特開昭63−107603号の各公報に示されているよう
に、ブーム装置を有する自走車両を高架橋上に駐車固定
して、ブーム装置の先端部を橋体の下側にまわり込ま
せ、このブーム装置の先端部に設けたテレビ装置にて橋
体の下面をテレビ撮影するか、あるいはブーム装置の先
端部に設けた作業台に作業者が乗って所定の作業を行な
うようにしたものがある。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来の技術のうち、目視点検の場合、損傷の見落と
しや、点検者の主観差が点検結果に反響されやすく、ま
た仰視姿勢作業、高所作業が多いため、作業性、安全性
が劣る上に、作業者に苦渋作業を強いることになるとい
う問題があった。

また目視にかえてテレビカメラによる場合は、その分解
能が幽玄であるため、広範囲の撮影の場合、検出精度が
低いという問題があった。

さらに、上記公知例である特開昭60−13310号、特開昭6
3−107603号公報に示されたものの場合は、自動車をア
ウトリガ等により高架橋上に固定しなければならないた
め、１回の設置あたりの点検範囲が限定され、小移動の
繰り返しに要するロスタイムがあり、点検の作業能率が
悪い上に、この自動車が他の車両の邪魔になるという問
題がある。

本発明は上記のことにかんがみなされたもので、床版を
下面全体の広い範囲にわたって損傷の見落としや、点検
者の主観差がなく、しかも短い作業時間で点検作業を行
うことができ、また、上記点検をレーザ計測装置を用い
ることにより、床版の表面性状を高精度で連続的に計測
できて検査精度、作業性、安全性を向上することができ
る高架橋点検装置を提供することを目的とするものであ
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明に母る高架橋点検装
置は、床版の表面性状の非接触計測を行なうレーザ計測
装置を搭載する車両の屋上に、昇降装置を前後方向に移
動可能に搭載し、この昇降装置の上端部に設けた基台
に、水平方向に折り曲げ可能にしたリンク機構の基端部
を水平方向に回動可能に連結し、このリンク機構の先端
部に、センサ台を昇降及び水平方向に回転可能に設け、
このセンサ台に、レーザヘッドから入射されたレーザ光
を所定の振り幅で上方へ向けて走査するレーザスキャナ
と、このレーザスキャナにて走査されたレーザ光の反射
光量を検出する光検出センサ等からなるレーザ計測装置
のセンサ系を支持した構成となっている。

また上記光検出センサはレーザスキャナの走査方向に対
して両側に設けると共に基台にレーザヘッドを設け、こ
のレーザヘッドとレーザスキャナとの間に、基台及びリ
ンク機構、センサ台を介してレーザ光伝送装置を設け
た。

さらに、レーザ計測装置は、床版にレーザ光の高速走査
を行なうレーザスキャナ、レーザ光の反射光量の検出を
行なう光検出センサ及び計測延長方向の距離の検出を行
なう距離計等とからなり、床版の表面性状の非接触計測
を行なうセンサ系と、センサ系からのひび割れ信号の歪
補正と合成及びコントラスト補正を行ない、計測情報の
高速演算処理を行なう信号伝送処理装置と、この信号伝
送処理装置からの計測情報の記録と計測情報の再生を行
ない、計測情報の高密度記録再生を行なうデータ記録装
置と、データ記録装置からのひび割れ信号の量子化及び
画像表示を行ない、計測現場での画像モニタを行なう画
像表示装置と、データ記録装置からの出力より、大規模
画像からひび割れ箇所の判定、ひび割れ抽出、抽出結果
からひび割れ認識、結果の出力を行ない、性状評価パラ
メータの自動処理を行なうパラメータ自動解析装置とか
らなっている。

〔作用〕

車両を高架橋の下側の適当な箇所に駐車してから、昇降
装置を上昇し、この昇降装置の上端部の基台を所定の高
さに位置させてから、昇降装置の移動とリンク機構を折
り曲げ作動することにより、このリンク基高の先端部に
設けたセンサ台が橋桁と平行に、かつ床版の幅方向に矩
形状をしたジグザグ状に移動される。そしてこのとき、
センサ台に設けたレーザスキャナにてレーザ光を床版の
下面に走査し、これの反射光量がセンサ台に設けた光検
出センサにて検出する。

〔実 施 例〕

本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図において、１は高架橋の床版であり、この床版１
の橋脚２の間にはりわたした複数個の橋桁３にて支持さ
れている。

４は計測車で、この計測車４の屋上には前後に一対のガ
イドレール5,5が設けてあり、このガイドレール5,5にガ
イドフレーム６が摺動可能に搭載されている。そしてこ
のガイドフレーム６には油圧シリンダ７にて昇降する平
行リンク構造の昇降装置８が取付けてある。９はこの昇
降装置８の上端に取付けられた基台であり、この基台９
の上面に、リンク機構10の第１アーム10aの基端部が水
平方向に回動自在に、かつモータ11にて回動駆動するよ
うに結合してある。またこの第１アーム10aの先端には
第２アーム10bの基端部が同様に水平方向に回動自在
に、かつモータ12にて回動駆動するように結合されてい
る。第２アーム10bの先端には支持台13が設けてあり、
この支持台13にリフトバー14が上下方向に摺動自在に支
持されている。そしてこのリフトバー14の側面には長手
方向にラックが設けてあり、このラックに支持台13内に
収容されたピニオンギヤ（図示せず）が噛合し、このピ
ニオンギヤをモータ16にて駆動することによりリフトバ
ー14が昇降するようになっている。

リフトバー14の上端にはセンサ台17がモータ15にて垂直
軸を中心にして回動可能に取付けられている。そしてセ
ンサ台17の回動中心部にはレーザスキャナ18が設けてあ
る。このレーザスキャナ18は、上記基台９の下面に設け
られたレーザヘッド19から入射されたレーザ光20を所定
の振り幅にて上方へ向けて走査するようになっている。
上記レーザヘッド19からのレーザ光20は、基台９の一端
部に設けたミラー21aと、リンク機構10の第１アーム10a
の基部に設けた第２ミラー21b、両アームの回動支点部
に設けた第３ミラー21c、第２アーム10bの先端部に設け
た第４ミラー21d、センサ台17に設けた第５ミラー21eを
介して伝送されるようになっている。なお、第2,第3,第
４のそれぞれのミラー21b〜21c間はチューブ22を介して
伝送されるようにしている。なおこのレーザ光の伝送は
ミラーによることなく、光ファイバ等の光導体にかえて
もよい。

センサ台17にはレーザスキャナ18の走査面の両側に、走
査方向に離間する２個ずつの光検出センサ23a,23b,23c,
23dがレーザスキャナ18の走査面と交差する方向に向け
て設けてある。またセンサ台17にはテレビカメラ24、位
置決めセンサ24a、距離計47が設けてあり、この距離計4
7と上記レーザスキャナ18と光検出センサ23a,23b,23c,2
3d及びテレビカメラ24、位置決めセンサ24a等にてセン
サ系が構成されている。上記距離47はセンサ台17の床版
１の延長方向の距離を検出するもので、これは、例えば
橋桁３の下面を転動するローラ式を用いる。

上記計測車４には計測室25があり、この計測室25と上記
基台９側の計測機構部とが昇降装置８にはわせたケーブ
ル類にて接続してある。このケーブル類にはレーザヘッ
ド19や各モータを駆動するための電線やレーザヘッド19
を冷却する冷却水ホースを含む。

上記構成における作用を以下に説明する。

（１） 計測車４を現場に移動する。

（２） 昇降装置８を作動して基台９を上昇させる。

（３） センサ系を支持するセンサ台７を前後左右に作
動させて床版１との平行通呼び位置を調整する。

（４） センサ系を支持するセンサ台17を計測開始位置
に位置決め後、計測を開始する。このとき、昇降装置８
がガイドレール5,5に沿って移動すること、及びリンク
機構10が折り曲がり回動することにより、センサ台17は
第２図に示すように、計測車４を中心にして、昇降装置
８の移動長さの数倍の長さにわたり、かつ計測車４の一
側方部から他側方部へわたる広い範囲を矩形状をしたジ
グザグ状の計測経路を通って計測される。またこのと
き、床版１の幅が広い場合には第２図に示すように計測
車４を位置させる車線を変更する。

（５） 計測終了後、昇降装置８を下降さてて格納して
作業終了する。

次にレーザヘッド19、レーザスキャナ18及び光検出セン
サ23a〜23d等からなるセンサ系及びこれに接続する信号
伝説処理装置、データ記録装置、画像表示装置、データ
自動解析装置からなるレーザ計測装置の構成及び作用を
第３図に基づいて説明する。

（１） センサ系 センサ系はレーザ光の高速走査、レーザ光反射量のセン
シング、計測延長方向の距離の検出により床版の表面性
状を非接触計測するもので、これの主な構成要素は下記
の通りである。

１） 計測に必要なレーザ光20を発振・出力するレーザ
ヘッド19と、このレーザヘッド19の駆動とレーザパワー
のコントロールを行うレーザ電源40。

２） レーザヘッド19内の冷却を行う冷却水循環装置4
1。

３） レーザヘッド19から出力したレーザ光20をレーザ
スキャナ18まで伝送・集光するレーザ伝送・集光機構4
2。

これはレーザヘッド19とレーザスキャナ18の間に介装し
たミラー群とシューブ22等からなる。

４） レーザ光20を高速で走査させるレーザスキャナ18
と、これを駆動するドライバ43。

５） レーザスキャナ18にて床版１を走査されたレーザ
光20の反射光量を検出する高速・高感度センサからなる
光検出センサ23a〜23d。

６） 各光出力センサ23a〜23dの出力信号を高速増幅す
るプリアンプ45。

７） 光検出センサ23a〜23dの感度及び応答速度を制御
する高圧電源46。

８） 床版１の延長方向の距離を検出する距離計47。

９） レーザスキャナ18の高精度速度制御とHD信号作成
等を行うスキャニングコントローラ48。

10） 距離計47のコントロールと距離信号を処理する距
離計コントローラ49。

（２） 信号伝送処理装置 これは計測情報の伝送及び高速演算処理を行ない、デー
タ記録装置に出力する部分であり、主な構成要素と機能
は以下の通りである。

１） 計測情報等の光多重伝送を行うデータ多重伝送装
置50。なおこの装置50は特に用いることなく、計測情報
を直接スキャニングコントローラ48等へ接続してもよ
い。

２） ひび割れ信号の歪補正を行うノンリニアアンプ5
1、ひび割れ信号の合成等を行なう合成回路52、ひび割
れ信号のシェーディング補正を行なうシューディングコ
レクタ53からなるひび割れ信号処理回路44。

（３） データ記録装置55 これは計測情報を高密度で記録・再生を行うもので、こ
れは、入力インタフェース56、トランスポート57、出力
インタフェース58からなる。

（４） 画像表示装置59 これは、ひび割れ信号を量子化し、イメージディスプレ
イに出力・表示するもので、これはイメージメモリ60、
ピクチャーモニタ61からなる。

（５） データ自動解析装置62 これは計測結果をオフラインで自動処理するシステムで
あり、主な構成要素と機能は下記の通りである。

１） データ記録装置55から再生した原画データ及び処
理データを格納する大容量メモリであるデータサーバと
ディスプレイ63。

２） 大規模画像からひび割れが生じている箇所を判定
する一次判定プロセッサ65。

３） ひび割れの特徴データを抽出し、認識プロセッサ
66に出力する抽出プロセッサ67。

４） 所定の判定基準のもとに特徴データからひび割れ
を認識処理する認識プロセッサ66。

５） 処理結果を表示するイメージメモリ68とディスプ
レイ69。

６） 各機器のコントロール及びマンーマシンインタフ
ェース機能を有するシステムコトローラ70。

上記構成において、レーザ装置40、冷却水循環装置41及
び信号伝送処理装置から画像表示装置59までは計測車４
の計測室25内に設けられ、またデータ自動解析装置62は
別の事務所等所定の屋内に設置する。

上記構成のレーザ計測装置において、レーザスキャナ18
にて、床版１の下面に照射されたレーザ光の反射光量が
４個の光検出センサ23a〜23dにて検出される。

そしてこのときの検出光量の変化が第３図に示すブロッ
ク図の各部分にて処理されて床版１の下面に表われたひ
び割れが検知される。

このときの光検出センサ23a〜23dによるレーザ光20の反
射光量の検出は、この光検出センサ23a〜23dがレーザス
キャナ18のスキャニング方向に対する両側にそれぞれ２
個ずつ配置されているため、第４図に示すように、セン
サ台17を矢印で示すように橋桁３の長手方向に移動して
いるときに横桁71であっても、レーザスキャナ18のスキ
ャニング方向の両側のどちらか一方の光検出センサが必
ずレーザ光20のスキャニング部に対向されて検出不良を
おこすことがない。また各光検出センサはスキャニング
方向に離間して配置されているので、第５図に示すよう
に、スキャニングの全長にわたって２つずつの光検出セ
ンサにてもれなく検出される。

上記第３図で示すブロック図での信号伝送処理装置での
計測情報の信号処理は、ノンリニアアンプ（画像歪補正
回路）51とシェーディングコレクタ（シェーディング補
正回路）53にて高精度及び高品位化が図られる。

すなわち、レーザ光の走査内でレーザスキャナ18と床版
までの距離が第６図に示すように場所によって異なた
め、スキャニング幅Ａ−Ｂの中央部に比べて距離の長い
両側部では、計測精度及び画像のコントラストが低下す
る。そこで、両側部でも中央部と同一の精度でクラック
を検出し、かつ現場でクラック認識できるようにする。
第７図（Ａ）は補正前の分解能を示し、第７図（Ｂ）は
補正後の分解能を示す。また第８図（Ａ）は補正前のコ
ントラストを、第８図（Ｂ）は補正後のコントラストを
それぞれ示す。

また上記ノンリニアアンプ51での画像歪補正性能調査結
果を第９図に示す。この図においてａは補正前、ｂは補
正後である。またシェーディングコレクタ53でのシェー
ディング補正性能調査結果を第10図に示す。図中ｃは補
正前、ｄは補正後である。

なお発明において、レーザ光源にRGBレーザを使用する
ことによりカラー情報が得られる。

また上記作用において、センサ台17に設置されたテレビ
カメラ24は橋体付属物の性状検出と、センサ台17の移動
時にこれが橋体付属物に接触しないように監視するため
に用いる。また橋体付属物の性状を詳細に把握したとき
には、リフトバー14を昇降させて、これを橋体付属物に
近ずけて詳細に検出する。

さらに上記実施例以外にも、第11図に示すように基台９
を90度側方へ傾動することができるようにすることによ
り、第12図に示すように、センサ台17によりビルディン
グ80の側壁の性状を上記した床版１の点検と同様に点検
することができる。

上記基台９を傾動する手段の一例としては第11図に示す
ように、昇降装置８の上端に設けた昇降台81に対して回
動基台82を側方へ回動自在に、かつシリンダ装置83にて
回動駆動可能に設け、この回動基台82に基台９を搭載す
る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、床版１の下面全体の広い範囲にわたっ
て損傷の見落としや、点検者の主観差がなく、しかも短
い作業時間で点検作業を行うことができる。また、上記
点検をレーザ計測装置を用いることにより、床版１の表
面性状を高精度で連続的に計測できて検査精度、作業
性、安全性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は斜視図、
第２図はセンサ台の軌跡図、第３図はレーザ計測装置の
ブロック図、第４図，第５図は光検出センサの検出作用
の説明図、第６図，第７図（Ａ），（Ｂ），第８図
（Ａ），（Ｂ）は計測情報の信号処理のための説明図、
第９図は画像歪補正性能調査結果を示す線図、第10図は
シェーディング補正性能調査結果を示す線図、第11図は
他の実施例の要部を示す断面図、第12図はその作業状態
図である。 １は床版、２は橋脚、３は橋桁、４は計測車、８は昇降
装置、10はリンク機構、17はセンサ台、18はレーザスキ
ャナ、19はレーザヘッド、20はレーザ光、23a〜23dは光
検出センサ。

フロントページの続き (72)発明者 福原 敏彦 神奈川県平塚市万田1200 株式会社小松製 作所研究所内 (72)発明者 島津 幸一 神奈川県平塚市万田1200 株式会社小松製 作所研究所内 (72)発明者 村上 智昭 神奈川県平塚市万田1200 株式会社小松設 備平塚事業所内 (72)発明者 外池 邦夫 神奈川県平塚市万田1200 株式会社小松設 備平塚事業所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】床版の表面性状の非接触計測を行なうレー
   ザ計測装置を搭載する車両の屋上に、昇降装置を前後方
   向に移動可能に搭載し、この昇降装置の上端部に設けた
   基台に、水平方向に折り曲げ可能にしたリンク機構の基
   端部を水平方向に回動可能に連結し、このリンク機構の
   先端部に、センサ台を昇降及び水平方向に回転可能に設
   け、このセンサ台に、レーザヘッドから入射されたレー
   ザ光を所定の振り幅で上方へ向けて走査するレーザスキ
   ャナと、このレーザスキャナにて走査されたレーザ光の
   反射光量を検出する光検出センサ等からなるレーザ計測
   装置のセンサ系を支持したことを特徴とする高架橋点検
   装置。
2. 【請求項２】光検出センサはレーザスキャナの走査方向
   に対して両側に設けると共に、基台にレーザヘッドを設
   け、このレーザヘッドとレーザスキャナとの間に、基台
   及びリンク機構、センサ台を介してレーザ光伝送装置を
   設けたことを特徴とする請求項（１）記載の高架橋点検
   装置。
3. 【請求項３】レーザ計測装置は、床版にレーザ光の高速
   走査を行なうレーザスキャナ、レーザ光の反射光量の検
   出を行なう光検出センサ及び計測延長方向の距離の検出
   を行なう距離計等とからなり、床版の表面性状の非接触
   計測を行なうセンサ系と、センサ系からのひび割れ信号
   の歪補正と合成及びコントラスト補正を行ない、計測情
   報の高速演算処理を行なう信号伝送処理装置と、この信
   号伝送処理装置からの計測情報の記録と計測情報の再生
   を行ない、計測情報の高密度記録再生を行なうデータ記
   録装置と、データ記録装置からのひび割れ信号の量子化
   及び画像表示を行ない、計測現場での画像モニタを行な
   う画像表示装置と、データ記録装置からの出力より、大
   規模画像からひび割れ箇所の判定、ひび割れ特徴データ
   の抽出、抽出結果からひび割れ認識、結果の出力を行な
   い、性状評価パラメータの自動処理を行なうデータ自動
   解析装置とからなっていることを特徴とする請求項
   （１）記載の高架橋点検装置。