JPH11173839A - 構築物等の変形状態解析装置とこれに用いるデータレコ ーダ及びデータアナライザ - Google Patents

構築物等の変形状態解析装置とこれに用いるデータレコ ーダ及びデータアナライザ

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JPH11173839A
JPH11173839A JP34612597A JP34612597A JPH11173839A JP H11173839 A JPH11173839 A JP H11173839A JP 34612597 A JP34612597 A JP 34612597A JP 34612597 A JP34612597 A JP 34612597A JP H11173839 A JPH11173839 A JP H11173839A
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measurement
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Application number
JP34612597A
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English (en)
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Hiroshi Sano
野 浩 佐
Akira Yoshida
田 昭 吉
Hiroshi Osawa
澤 廣 大
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Chityuu Salvage Kk
NIPPON SAMIKON KK
Moritex Corp
Original Assignee
Chityuu Salvage Kk
NIPPON SAMIKON KK
Moritex Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】現場での作業が極めて簡単で、不慣れな作業者
でも短時間で正確に構築物の変形状態を解析するための
基礎データを採取できるようにする。 【解決手段】構築物等の調査対象物(W) の測定ポイント
となるひび割れ(C) が形成された位置の両側に基準マー
カ(M0)と測定用マーカ(M1)を貼り付け、これをデータレ
コーダ(3) で撮像し、この画像データをデータアナライ
ザ(4) で分析することにより測定用マーカ(M1)に形成さ
れた測定点(P1)のX−Y−Z座標が算出される。現場作
業としては、各測定ポイントに基準マーカ(M0)及び測定
用マーカ(M 1)を貼り付けてしまえば、あとは、各マーカ
(M0, M1)を撮像するだけで足りるので、極めて簡単で且
つ短時間で済む。そして,1カ月〜数カ月ごとに、画像
データを取り込み、同一測定点(P1)の座標データを比較
することにより、その変位量及び変位方向を知ることが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、トンネル,橋梁,
ビルディングなどの構築物や、岩盤,地盤などの地表面
に、地震,地下水圧などに起因する外部応力が作用する
場合に、その変形量及び変形方向を測定する構築物など
の変形状態解析装置とこれに用いるデータレコーダ及び
データアナライザに関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、トンネルは、その内壁がコンク
リートなどで覆工されており、地震や地下水圧などによ
る外部応力が作用したり、コンクリートの劣化により外
部荷重に耐えられなくなってくると変形してしまい、そ
の結果、側面内側にへき開, ブロックずれによる目違い
(段差), 剪断荷重によるひび割れを生ずる。そして、
このような変形が生ずると、以後も継続して変形が進行
し続ける可能性が高いので、一方向の変形量を電気的に
測定するひび割れ変位計や、直交する三方向の変形量を
測定する三方ゲージを用いて、その変形を経時的に計測
するようにしている。
【0003】 図7はひび割れ変位計を示す概略構成
図、図8は三方ゲージを示す斜視図である。図7に示す
ひび割れ変位計51は、左右両端に形成された台座52
R,52Lの間に、湾曲した板バネで受感部53が形成
されて、その受感部53にはストレインゲージ54が貼
り付けられている。このひび割れ変位計51の左右の台
座52R,52Lを、構築物等の調査対象物Wに形成さ
れたひび割れCの両側に固定すれば、その変形に伴いひ
び割れCの幅が変動した場合に、ストレインゲージ54
の抵抗変化に基づいてその幅を検出することができる。
したがって、1カ月〜数カ月おきにストレインゲージ5
4の抵抗変化を測定すれば、ひび割れCの幅の経時的変
化を知ることができる。
【0004】 また、図8に示す三方ゲージ61は、構
築物等の調査対象物Wに形成されたひび割れCの片側に
固定される門型の基準点設定ゲート62と、ひび割れC
を挟んで基準点設定ゲート62の反対側に固定されるT
字型の測定点設定器63とからなる。そして、直交3軸
に沿って基準点設定ゲート62に開口された測定基準孔
64x,64y,64zからこれらに対向する測定点設
定器63の各面65x,65y,65zまでの距離をノ
ギスなどで経時的に測定することにより、ひび割れCの
三次元の変形量及び変形方向を測定することができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ひび割
れ変位計51は、正確には調査対象物Wに固定された台
座52R,52L間の距離の変化を測定することができ
るのみで、その変形方向を知ることができないため、調
査対象物Wにどのような方向から力が作用しているかを
判断することが困難であった。また、このひび割れ変位
計51に用いられているストレインゲージ54は、4つ
の抵抗体を用いてブリッジ回路を組んでいるのが普通で
あるが、前回測定時と今回測定時とで雰囲気温度が異な
る場合にブリッジ平衡点が移動してしまうため、正確な
変位を測定するために、温度補正をしなければならない
という面倒がある。さらに、ストレインゲージ54を接
着している受感部53の弾性率が、雰囲気温度によって
変化するために誤差を生じたり、ストレインゲージ54
を受感部53に接着している接着剤は高分子材料で形成
されているため、温度によって特性が大きく変動し、受
感部53のヒステリシス,ストレインゲージ54のクリ
ープやリラクゼーションに起因する誤差を生ずる。した
がって、正確な変位を測定するためには、種々の補正を
行いながら測定しなければならず、専門知識を必要と
し、必要なデータを誰でも簡単に且つ正確に採取するこ
とができるというものではなかった。
【0006】 また、三方ゲージ61を用いればひび割
れCの変位量を三次元的に測定することができるので、
これらのデータに基づいて変形量及び変形方向を知るこ
とができる。しかし、一つのトンネルで測定ポイントは
数十点〜数百点もあり、個々の測定ポイントごとに三方
向のデータを読み取らなければならないので、全部で約
百〜千程度のデータを採取しなければならない。しか
も、自動車通行量が多い所では排気ガスや路面から舞い
上がる埃により空気が汚染されている環境下で、作業者
は、ノギスでデータを読み取るという原始的な作業を強
いられており、設備の整った高速道路のトンネルでも、
その内部はノギスの目盛を読み取るには薄暗いという問
題があった。このように、作業環境が悪いため、作業者
の熟練度に関係なく測定誤差が大きく、データ採取に長
時間要するのみならず、正確なデータ採取が困難であっ
た。さらに、ひび割れ変位計51及び三方ゲージ61の
いずれの場合であっても、全ての測定ポイントに設置す
ると、その設備費及び設置費用が嵩むだけでなく、設置
した状態でひび割れ変位計51及び三方ゲージ61を壁
面から突出させて設けざるを得ず、見栄えも悪いという
問題もあった。これらの事情は、トンネルの変形量を測
定する場合だけでなく、橋梁,ビルディングなどの構築
物や、岩盤,地盤などの地表面に生じた変形量を測定す
る場合も同様である。
【0007】 そこで本発明は、現場での作業が極めて
簡単で、不慣れな作業者でも短時間で正確に再現性のよ
いデータを採取できるようにすることを技術的課題とし
ている。
【0008】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本発明は、構築物等の調査対象物に予め設定した測
定点の変位量及び変位方向を測定する構築物等の変形状
態解析装置であって、基準点と校正点を所定距離だけ離
した位置に形成して成る基準マーカを調査対象物に固定
すると共に、測定点が形成された測定用マーカを前記基
準マーカから任意の距離だけ離して調査対象物に固定し
た状態で、少なくとも前記基準点,校正点及び測定点を
撮像した画像データを記憶媒体に記憶するデータレコー
ダと、前記記憶媒体に記憶された画像データに基づいて
測定点の座標データを算出し、同一の測定点の座標デー
タの経時的変化に基づいてその変位量及び変位方向を解
析するデータアナライザとからなることを特徴とする。
【0009】 本発明によれば、構築物等の調査対象物
の表面に形成されたひび割れの両側に基準マーカと測定
用マーカを貼り付け、これをデータレコーダにより撮像
し、各測定ポイントにおける画像データを記憶させる。
そして、この取り込んだ画像データを持ち返り、データ
アナライザで分析すると各測定ポイントにおける測定点
の座標が算出される。したがって、現場作業としては、
各測定ポイントに基準マーカ及び測定用マーカを貼り付
けてしまえば、あとは、各測定ポイントの基準点,校正
点,測定点をデータレコーダで撮像するだけで足りるの
で、現場作業は、極めて簡単で且つ短時間で済む。ま
た、現場では変位量などの数値データを採取する面倒は
一切ないので、不慣れな作業者や、専門的な技術知識が
ない全くの素人でも、正確にデータの採取作業を行うこ
とができる。
【0010】 このようにして取り込んだ画像データに
は、基準点と校正点と測定点が撮像されており、基準点
から校正点までの距離は予め設定されているので、この
二つの点の位置と距離に基づいて画面上にX−Y座標を
設定することができ、このX─Y座標上の測定点の座標
データが読み取れる。したがって、1カ月〜数カ月ごと
に、画像データを取り込み、同一測定点の座標データが
経時的に変化していれば、その変位量及び変位方向を解
析することができ、調査対象物の表面に対して直交する
Z方向の変位がほとんどない場合には、このX─Y座標
データに基づいて変形状態を解析することができる。
【0011】 また、データレコーダに、基準点及び測
定点までの距離を測定する距離センサを設け、距離セン
サで測定された夫々の距離データに基づいてその差を算
出し、これを測定点のZ座標とすれば、測定点の三次元
データを算出できるので、調査対象物の表面に対して直
交するZ方向の変位が無視できない場合には、この三次
元データに基づいて変形状態を解析すればよい。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて具体的に説明する。図1は本発明に係る構築
物等の変形状態解析装置の概略構成図、図2はデータレ
コーダを示す斜視図、図3(a)〜(d)はデータの解
析原理を示す説明図、図4は他のデータレコーダを示す
斜視図、図5は他のデータアナライザの概略構成図、図
6はそのデータの解析原理を示す説明図である。
【0013】 図1に示す構築物等の変形状態解析装置
1は、調査対象物Wとなるトンネル,橋梁,ビルディン
グなどの構築物や、岩盤,地盤などの地表面などに予め
設定した測定点P1 の変位量及び変位方向を測定するも
のであって、基準点P0 と校正点Q0 を所定距離だけ離
した位置に形成して成る基準マーカM0 を調査対象物W
の表面に固定すると共に、測定点P1 の位置を設定する
測定用マーカM1 を任意の間隔で調査対象物Wの表面に
固定した状態で、少なくとも前記基準点P0 ,校正点Q
0 及び測定点P1 を撮像した画像データを記憶媒体2に
記憶するデータレコーダ3と、その画像データに基づい
て測定点P1 の座標データを算出し、同一測定点P1
座標データの経時的変化に基づいてその変位量及び変位
方向を解析するデータアナライザ4とからなる。
【0014】 データレコーダ3は、前記基準点P0
校正点Q0 ,測定点P1を撮像する画像データ入力装置
5と、前記基準点P0 及び測定点P1 までの夫々の距離
データd0 及びd1 を光学的に測定する距離センサ6,
7と、撮像された画像データ及び測定された距離データ
をフロッピーディスクや光磁気ディスクなどの記憶媒体
2に記憶するデータ記録装置9を備えている。画像デー
タ入力装置5は、基準点P0 ,校正点Q0 ,測定点P1
を同一画面上に撮像するCCDカメラなどの撮像装置S
からなり、当該撮像装置Sが、内部照明10を備えた先
端開口径10cm程の円錐筒状のデータ入力プローブ1
1の底部11aの中心位置に取り付けられている。ま
た、前記距離センサ6,7は、撮像装置Sの両側に、予
め設定された間隔(例えば基準点P0 と測定点P1 の間
隔と略等しい間隔)で、その光軸を平行にした状態で取
り付けられている。そして、データ入力プローブ11の
先端開口部11bを調査対象物Wの表面に当接させる
と、撮像装置S及び距離センサ6,7は、夫々の光軸が
当該調査対象物Wの表面に対して直角になるように位置
決めされる。
【0015】 また、データアナライザ4は、記憶媒体
2に記憶されている前記基準点P0 ,校正点Q0 及び測
定点P1 を撮像した画像データと、基準点P0 及び測定
点P1 までの夫々の距離データd0 及びd1 に基づい
て、測定点P1 の変位量及び変位方向を解析するもので
ある。そして、当該データアナライザ4は、記憶媒体2
に記憶されているデータをデータリーダ19などを介し
て入力するデータ入力部20と、基準点P0 ,校正点Q
0 及び測定点P1 が撮像された画面上にX−Y座標を設
定するX−Y座標設定器21と、測定点P1 のX−Y座
標上の座標データを算出するX−Y座標データ算出装置
22と、測定点P1 のZ軸上の座標データを算出するZ
座標データ算出装置23と、前記X−Y座標データ算出
装置22及び前記Z座標データ算出装置23で算出され
た測定点P1 のX−Y−Z座標データを夫々記憶する座
標データメモリ24と、同一測定点P1 のX−Y−Z座
標データの経時的変化に基づきその変位量及び変位方向
を三次元的に算出する演算装置25を備えている。
【0016】 X−Y座標設定器21は、前記画像デー
タから読み取れる基準点P0 及び校正点Q0 の位置に基
づいて座標面を設定するもので、例えば、図3(a)及
び(b)に示すように、基準点P0 を原点とし、校正点
0 に向かう直線をY軸,基準点P0 を通りY軸に直交
する軸をX軸として設定すると共に、画面上の単位長さ
を設定する。このとき、単位長さは、基準点P0 及び校
正点Q0 の前記X−Y座標における位置と、基準マーカ
0 上に形成されている両者の実際の間隔に基づいて定
められる。そして、X−Y座標データ算出装置22で
は、前記X−Y座標設定器21により設定された画面上
のX−Y座標に基づき、図3(a)に示すように、画像
データ中の測定点P1 の二次元座標データ(x1
1 )を算出する。
【0017】 また、調査対象物Wの表面に対して直交
する方向をZ軸とすると、測定点P1 のZ座標データ
は、図3(c)に示すように、基準点P0 及び測定点P
1 までの夫々の距離データd0 及びd1 に基づいて算出
することができる。すなわち、Z座標データ算出装置2
3では、前記各距離データd0 及びd1 の差を算出し、
これを測定点P1 のZ座標データ(z1 )として設定す
る。
【0018】 このようにして、調査対象物Wに設定し
た各測定点ポイントについて、夫々の測定点P1 のX−
Y−Z座標データを算出して、その座標データを座標デ
ータメモリ24に記憶しておく。次いで、1カ月〜数カ
月経過した後、調査対象物Wの各測定ポイントについて
同様にデータレコーダ3でデータを採取し、データアナ
ライザ4で各測定点P1のX−Y−Z座標データを算出
し、その座標データを座標データメモリ24に記憶させ
れば、同一測定点P1 についての経時的な座標データが
採取される。このとき、データレコーダ3の位置が以前
に撮像したときと多少ずれて、図3(b)に示すよう
に、基準点P0 及び校正点Q0 の画面上の位置が図3
(a)に示す前回撮影時の画面の位置と異なる場合であ
っても、測定点P1 のX−Y座標は、常に基準点P0
原点とするX−Y座標上の点として特定できるので、同
一座標上の座標データとして取り込むことができ、測定
誤差を生ずることはない。
【0019】 そして、演算装置25では、座標データ
メモリ24に記憶された同一測定点P1 のX−Y−Z座
標データの経時的変化に基づきその変位量及び変位方向
が三次元的に算出される。例えば、図3(d)に示すよ
うに、前回測定した測定点P1 の座標データD
1(x1 ,y1 ,z1 )と、今回測定した測定点P1
座標データD2 (x2 ,y 2 ,z2 )から、変位量ΔL
は、2地点D1 ,D2 を結ぶ線分の長さで表され、 ΔL=〔(x2 −x1 2 +(y2 −y1 2 +(z2
−z1 2 1/2 で求められる。また、測定点P1 の変位方向は、D1
2 を結ぶ線分と、X軸,Y軸,Z軸となす角をα,
β,γとすれば、 α= cos-1〔(x2 −x1 )/ΔL〕 β= cos-1〔(y2 −y1 )/ΔL〕 γ= cos-1〔(z2 −z1 )/ΔL〕 で求められる。
【0020】 以上が本発明の一例構成であって、次に
その作用を説明する。まず、表面にひび割れCを生じた
構築物等の調査対象物Wの変形状態を調査しようとする
場合、変形状態を測定しようとする全ての測定ポイント
について、ひび割れCを挟んでその両側に基準マーカM
0 と測定用マーカM1 を、エポキシ系の接着剤などで貼
り付ける。このとき、基準マーカM0 に形成された基準
点P0 と校正点Q0 を結ぶ線分P 0 0 がひび割れCと
略平行になるように当該基準マーカM0 を貼り付け、ま
た、測定用マーカM1 に形成された測定点P1 と基準点
0 を結ぶ線分P0 1 が前記線分P0 0 と直交する
ように、測定用マーカM1 を貼り付けるのが好ましい。
また、これらのマーカM0 ,M1 は合成樹脂のシートな
どに印刷することにより製造することができるので、そ
のコストが極めて安価で、しかも、調査対象物Wの表面
に貼り付けてもその表面から突出しないので、全く目立
たない。
【0021】 次いで、データレコーダ3により、デー
タの採取を行う。これは、各測定ポイントの基準点
0 ,校正点Q0 ,測定点P1 を撮像装置Sにより撮像
すると共に、基準点P0 ,測定点P1 までの距離を距離
センサ6,7で測定し、画像データ及び距離データをデ
ータ記録装置9により記憶媒体2に記憶させる。このと
き、データ入力プローブ11内は内部照明10で照明さ
れるので、トンネルのような薄暗いところや、夜間でも
撮像可能である。また、距離センサ6,7から出射され
た光が、基準点P0 及び測定点P1 で反射されて、その
反射光の角度を検出することにより基準点P0 及び測定
点P1 までの距離を測定することができる。このとき、
各距離センサ6,7から出射された光が正確に基準点P
0 及び測定点P1 に照射されない場合であっても、基準
マーカM0 及び測定用マーカM1 の表面に照射すれば、
基準点P0 及び測定点P1までの距離d1 及びd2 をほ
とんど誤差なく測定できる。
【0022】 そして、調査対象物Wの全ての測定ポイ
ントについて、画像データ及び距離データを採取すると
現場での作業は終了する。このように、データ採取現場
では、データレコーダ3を用いて、撮像装置Sで基準点
0 ,校正点Q0 ,測定点P1 を撮像すると共に、距離
センサ6,7で基準点P0 ,測定点P1 までの距離を光
学的に測定しているので、作業者は、撮像装置Sのシャ
ッターや距離センサ6,7のスイッチを押すだけの極め
て簡単な作業を行えば足り、夫々のデータを取り込む際
に、そのデータを肉眼で読み取ったり、集計用紙に書き
込んだりする必要もないので、特別な専門知識や専門技
能が全くないものであっても、簡単に且つ短時間で、正
確なデータを取り込むことができる。なお、調査対象物
Wとして構築物などの変形状態を解析する場合は、徐々
に形状が変化していくので、例えば1ヵ月〜数カ月おき
に、データレコーダ3を用いてデータ採取を行う。
【0023】 そして、このようにして取り込まれた画
像データ及び距離データに基づいて、各測定点P1 の経
時的な変位量及び変位方向をデータアナライザ4で解析
する。データアナライザ4では、前回測定されたデータ
に基づき変位前の測定点のP 1 のX−Y−Z座標データ
1 (x1 ,y1 ,z1 )と、今回測定されたデータに
基づき変位後の測定点P1 のX−Y−Z座標データD2
(x2 ,y2 ,z2 )が算出されて、これらに基づい
て、夫々の測定点P1 の変位量及び変位方向が算出され
る。
【0024】 まず、前回測定された画像データ及び距
離データがデータリーダ19により読み出されて、デー
タ入力部20から入力されると、まず、X−Y座標設定
器21で、基準点P0 ,校正点Q0 及び測定点P1 が撮
像された画面上に、基準点P0 から校正点Q0 に向かう
方向をY軸とし、これに直交して基準点P 0 からY軸に
直交する方向がX軸となるX−Y座標を設定し、このX
−Y座標の単位長さを基準点P0 と校正点Q0 と両者間
の実際の距離に基づいて定める。そして、このように設
定されたX−Y座標軸上において、X−Y座標データ算
出装置22で測定点P1 のX−Y座標データ(x1 ,y
1 )が読み取られる。また、Z座標データ算出装置23
では、基準点P0 及び測定点P1 までの夫々の距離デー
タd0 及びd1 の差が算出され、これを測定点P1 のZ
座標データ(z1 )として設定される。そして、測定点
1 のX−Y−Z座標データD1 (x1 ,y1 ,z1
が座標データメモリ24に記憶される。
【0025】 次いで、今回測定された画像データ及び
距離データがデータリーダ19により読み出されて、デ
ータ入力部20から入力されると、前述と同様に、測定
点P1 について変位後のX−Y−Z座標データD2 (x
2 ,y2 ,z2 )が算出され、これが座標データメモリ
24に記憶される。そして、同一測定点P1 における座
標データD1 ,D2 の経時的な変化に基づいて、演算装
置25で、各測定点P1 の変位量と変位方向が算出され
る。この算出結果に基づいて、例えば、コンピュータデ
ィスプレイに調査対象物Wとなるトンネルや構築物を三
次元表示させ、その各測定点P1 に対応する位置に、そ
の変位量を表す所定長さの矢印をその変位方向に向け
て、図3(d)に示すように表示させれば、変形状態を
一目で認識することができる。
【0026】 なお、前述の例では、基準点P0 ,校正
点Q0 ,測定点P1 を同一画面上に撮像する撮像装置S
を用いた場合について説明したが、X−Y座標の測定精
度は、撮像装置Sの解像度がそのまま影響することとな
り、精度よく測定しても1画素あたりの長さが1/20
mm(50μm)程度になってしまう。そこで、図4は
X−Y座標の測定精度を向上させたデータレコーダを示
し、図5はそのデータ解析用のデータアナライザを示
し、図1及び図2と共通する部分については同一符号を
付して詳細説明は省略する。
【0027】 このデータレコーダ31は、基準点
0 ,校正点Q0 ,測定点P 1 を別々の画面に撮像する
画像データ入力装置32と、基準点P0 ,測定点P1
での距離を測定する距離測定装置33と、画像データ入
力装置32で撮像された画像データ及び距離測定装置3
3で測定された距離データを記憶媒体2に記憶するデー
タ記録装置9からなる。そして、画像データ入力装置3
2は、前記基準点P0 ,校正点Q0 ,測定点P 1 を別々
に撮像する三つのCCDカメラなどの撮像装置S1 ,S
2 ,S3 が、内部照明34を配した角筒型のデータ入力
プローブ35内に、予め設定された所定の位置関係で取
り付けて成る。具体的には、基準マーカM0 と測定用マ
ーカM1 を標準的な位置に貼り付けたときに、基準点P
0 ,校正点Q0 ,測定点P1 で形成される直角三角形の
頂点と対向する位置に各撮像装置S1 ,S2 3 が配
設されている。例えば、基準点P0 と校正点Q0 との距
離が10mm,基準点P0 と測定点P 1 の距離が15m
mで、基準点P0 に対して校正点Q0 と測定点P1 が直
角に位置する場合、基準点撮影用の撮像装置S1 と校正
点撮像用の撮像装置S2 の光軸が10mm間隔で平行に
なるように配設され、測定点撮像用の撮像装置S3 の光
軸が基準点撮影用の撮像装置S1 の光軸に対して15m
m間隔で平行になるように配設されている。そして、夫
々の撮像装置S1 ,S2 ,S3 で基準点P0 ,校正点Q
0 ,測定点P1 を拡大して撮像すれば、その分精度を向
上させることができる。なお、距離測定装置33は、前
記基準点P0 ,測定点P1 までの距離を光学的に測定す
る距離センサ6,7が、その光軸を所定角度傾けた状態
で、前記撮像装置S1 ,S2 に隣接して配設されてい
る。
【0028】 このデータレコーダ31で取り込んだ画
像データを解析するデータアナライザ37は、記憶媒体
2に記憶されているデータをデータリーダ19などを介
して入力するデータ入力部20と、前記画像データ入力
装置32で入力された画面上のX−Y座標を設定するX
−Y座標設定器21と、測定点P1 のX−Y座標上の座
標データを算出するX−Y座標データ算出装置22と、
測定点P1のZ軸上の座標データを算出するZ座標デー
タ算出装置23と、前記X−Y座標データ算出装置22
及び前記Z座標データ算出装置23で算出された測定点
1のX−Y−Z座標データを夫々記憶する座標データ
メモリ24と、同一測定点P 1 のX−Y−Z座標データ
の経時的変化に基づきその変位量及び変位方向を三次元
的に算出する演算装置25を備えている。
【0029】 そして、X−Y座標設定器21は、前記
各撮像装置S1 ,S2 ,S3 の位置関係が設定された基
準座標設定器38と、いずれかの撮像装置S1 ,S2
3 で撮像された所定長さの被写体に基づいて前記X−
Y座標の単位長さを設定する単位長さ設定器39と、前
記撮像装置S1 ,S2 で撮像された基準点P0 ,校正点
0 の位置に基づき基準点P0 を原点とするX−Y座標
を設定する座標変換器40とを備えている。
【0030】 基準座標設定器38には、基準座標G0
の座標軸GX,GY上に、各撮像装置S1 ,S2 3
で撮像された画面G1 ,G2 ,G3 の中心(光軸位置)
1 ,A2 ,A3 が位置するように設定されると共に、
夫々の中心位置A 1 ,A2 ,A3 の基準座標G0 におけ
る座標データが記憶されている。そして、単位長さ設定
器39では、例えば、測定点撮像用の撮像装置S3 で撮
像された測定用マーカM1 の直径(例えば5mm)に対
応する画素数が設定され、これにより、基準座標G0
の単位長さと画素数の関係がわかる。
【0031】 次いで、座標変換器40では、撮像装置
1 ,S2 で撮像された基準点P0 ,校正点Q0 の基準
座標G0 上の座標P0 (px,py),Q0 (qx,q
y)と、前記単位長さ設定器39で設定された単位長さ
に基づいて、基準座標G0 上に、基準点P0 を原点と
し、基準点P0 から校正点Q0 に向かう軸をY軸とし、
基準点P0 を通りY軸に直交する軸をX軸とする新たな
X−Y座標Kを設定し、基準座標G0 をX−Y座標Kに
変換する座標変換を行う。
【0032】 これにより、撮像装置S3 で撮像された
画面G3 上に、他の撮像装置S1 ,S2 で撮像した画面
と共通するX−Y座標Kが設定されるので、X−Y座標
データ算出装置22では、X−Y座標K上における測定
点P1 のX−Y座標データ(x1 ,y1 )と、撮像装置
3 で撮像された画面G3 上の測定点P1のX−Y座標
データ(x1 ,y1 )が読み取れる。そして、このよう
に、各撮像装置S1 〜S3 で基準点P0 ,校正点Q0
測定点P1 を夫々の画面で拡大して撮像できるので、一
画素あたりの長さを短くすることができ、したがって精
度を向上させることができる。
【0033】 次いで、Z座標データ算出装置23で
は、距離測定装置33の各距離センサ6,7で測定され
た基準点P0 及び測定点P1 までの夫々の距離データd
0 及びd1 の差が算出され、これを測定点P1 のZ座標
データ(z1 )として設定される。そして、変形前後の
測定点P1 のX−Y−Z座標データD1 (x1 ,y1
1 )及びD2 (x2 ,y2 ,z2 )が座標データメモ
リ24に記憶され、演算装置25では、前記座標データ
メモリ24に記憶された同一測定点P1 のX−Y−Z座
標データの経時的変化に基づきその変位量及び変位方向
が三次元的に算出される。
【0034】 なお、上述の説明では測定点P1 の変位
を三次元変位量として扱う場合について説明したが、Z
軸方向の変位が無視できる場合には、距離センサ6,7
を用いずに、二次元データとして変位量及び変位方向を
算出する場合であってもよい。この場合は、データレコ
ーダ3及び31は、距離センサ6,7のないものを使用
でき、データアナライザ4及び37もZ座標データ算出
装置23がないものを使用すればよい。
【0035】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、現
場作業としては、各測定ポイントに貼り付けられた基準
マーカ及び測定用マーカに形成された基準点,校正点,
測定点を撮像し、基準点及び測定点までの距離を光学的
に測定すればよく、このようにして取り込んだ画像デー
タ及び距離データを持ちかえってデータアナライザで解
析すれば足りるので、現場作業は、極めて簡単で且つ短
時間で済み、現場では変位量などの数値データを採取す
る面倒は一切ないので、不慣れな作業者や、専門的な技
術知識がない全くの素人でも、正確にデータの採取作業
を行うことができるという大変優れた効果がある。ま
た、このようにして取り込んだ画像データから測定点の
座標データを得ることができ、同一の測定点について1
カ月〜数カ月ごとに取り込んだ座標データに基づいて、
測定点の変位量及び変位方向を簡単に解析することがで
きるという大変優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る構築物等の変形状態解析装置の概
略構成図。
【図2】データレコーダを示す斜視図。
【図3】(a)〜(d)はデータの解析原理を示す説明
図。
【図4】他のデータレコーダを示す斜視図。
【図5】他のデータアナライザの概略構成図。
【図6】そのデータの解析原理を示す説明図。
【図7】従来のひび割れ変位計を示す概略構成図。
【図8】従来の三方ゲージを示す斜視図。
【符号の説明】
1・・・変形状態解析装置 2・・・記憶媒体 3・・・データレコーダ 4・・・データアナライザ 5・・・画像データ入力装置 6,7・・距離センサ 9・・・データ記録装置 21・・・X−Y座標設定器 22・・・X−Y座標データ算出装置 23・・・Z座標データ算出装置 24・・・座標データメモリ 25・・・演算装置 31・・・データレコーダ 32・・・画像データ入力装置 S1 〜S3 ・・・撮像装置 37・・・データアナライザ 38・・・基準座標設定器 39・・・単位長さ設定器 40・・・座標変換器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉 田 昭 新潟県新潟市女池七丁目13番11号 地中サ ルベージ株式会社内 (72)発明者 大 澤 廣 新潟県新潟市弁天橋通一丁目8番23号 日 本サミコン株式会社内

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 構築物等の調査対象物(W)に予め設定
    した測定点(P1) の変位量及び変位方向を測定する構築
    物等の変形状態解析装置であって、 基準点 (P0) と校正点 (Q0) を所定距離だけ離した位置
    に形成して成る基準マーカ (M0) を調査対象物(W)に
    固定すると共に、測定点(P1) が形成された測定用マー
    カ (M1) を前記基準マーカ(M0)から任意の距離だけ離し
    て調査対象物(W)に固定した状態で、少なくとも前記
    基準点 (P0) ,校正点 (Q0) 及び測定点(P1) を撮像し
    た画像データを記憶媒体(2)に記憶するデータレコー
    ダ(3)と、 前記記憶媒体(2)に記憶された画像データに基づいて
    測定点(P1) の座標データを算出し、同一の測定点
    (P1) の座標データの経時的変化に基づいてその変位量
    及び変位方向を解析するデータアナライザ(4)とから
    なることを特徴とする構築物等の変形状態解析装置。
  2. 【請求項2】 前記データレコーダ(3)は、前記各マ
    ーカ(M0, M1) を撮像する画像データ入力装置(5, 3
    2)と、前記基準点 (P0) 及び測定点(P1) までの夫々
    の距離データを光学的に測定する距離センサ(6,7)
    と、前記画像データ入力装置(5, 32)で撮像された画
    像データ及び距離センサ(6,7)で測定された距離デ
    ータを記憶媒体(2)に記録するデータ記録装置(9)
    を備えてなる請求項1記載の構築物等の変形状態解析装
    置。
  3. 【請求項3】 前記データアナライザ(4)は、前記記
    憶媒体(2)から出力された前記画像データに記録され
    ている基準点 (P0) 及び校正点 (Q0) の位置に基づき画
    面上でX−Y座標を設定するX−Y座標設定器(21)
    と、前記X−Y座標設定器(21)で設定されたX−Y座
    標に基づき画像データ中の測定点(P1)の二次元座標位
    置を算出するX−Y座標データ算出装置(22)と、前記
    記憶媒体(2)に記憶された基準点 (P0) 及び測定点
    (P1) までの夫々の距離データ(d0,d1)に基づきその
    差を算出し、これを測定点(P1) のZ座標とするZ座標
    データ算出装置(23)と、同一の測定点(P1) について
    前記X−Y座標データ算出装置(22)及び前記Z座標デ
    ータ算出装置(23)で算出されたX−Y−Z座標データ
    を記憶する座標データメモリ(24)と、当該座標データ
    メモリ(24)に記憶された同一測定点(P1) のX−Y−
    Z座標データの経時的変化に基づきその変位量及び変位
    方向を三次元的に算出する演算装置(25)を備えてなる
    請求項1記載の構築物等の変形状態解析装置。
  4. 【請求項4】 構築物等の調査対象物(W)に予め設定
    した測定点(P1) の変位量及び変位方向を測定する際に
    使用するデータレコーダであって、基準点 (P0) と校正
    点 (Q0) を所定距離だけ離した位置に形成して成る基準
    マーカ (M0)を調査対象物(W)に固定すると共に、測
    定点(P1) が形成された測定用マーカ(M1) を前記基準
    マーカ(M0)から任意の距離だけ離して調査対象物(W)
    に固定した状態で、前記基準点 (P0) , 校正点 (Q0) ,
    測定点(P1) を撮像する画像データ入力装置(5, 32)
    と、前記基準点 (P0) 及び測定点(P1) までの夫々の距
    離データを光学的に測定する距離センサ(6,7)と、
    前記画像データ入力装置(5, 32) で撮像された画像デ
    ータ及び距離センサ(6,7)で測定された距離データ
    を記憶媒体(2)に記憶するデータ記録装置(9)とを
    備えたことを特徴とするデータレコーダ。
  5. 【請求項5】 前記画像データ入力装置 (32) が、前記
    各基準点 (P0) ,校正点 (Q0) ,測定点(P1) を別々に
    撮像する三つの撮像装置(S1, S2, S3) を予め設定され
    た所定の位置関係で取り付けてなる請求項4記載のデー
    タレコーダ。
  6. 【請求項6】 構築物等の調査対象物(W)に、基準点
    (P0) と校正点 (Q0) を所定距離だけ離した位置に形成
    して成る基準マーカ (M0) を固定すると共に、測定点
    (P1) が形成された測定用マーカ (M1) を前記基準マー
    カ(M0)から任意の距離だけ離して固定した状態で、前記
    基準点(P0),校正点 (Q0) 及び測定点(P1) を撮像した
    画像データと、基準点(P0)及び測定点(P1) までの夫々
    の距離データに基づいて当該測定点(P1) の変位量及び
    変位方向を解析するデータアナライザであって、 前記画像データに記録されている基準点(P0)及び校正点
    (Q0) の位置に基づき画面上でX−Y座標を設定するX
    −Y座標設定器 (21) と、当該X−Y座標設定器 (21)
    で設定されたX−Y座標に基づき画像データ中の測定点
    (P1) の二次元座標位置を算出するX−Y座標データ算
    出装置 (22) と、前記基準点(P0)までの距離データ
    (d0) 及び測定点(P1) までの距離データ (d1) に基づ
    きその差を算出し、これを測定点(P1) のZ座標とする
    Z座標データ算出装置(23)と、前記X−Y座標データ
    算出装置(22)及び前記Z座標データ算出装置(23)で
    算出された当該測定点(P1) のX−Y−Z座標データを
    記憶する座標データメモリ(24)と、当該座標データメ
    モリ(24)に記憶された同一測定点(P1) のX−Y−Z
    座標データの経時的変化に基づいてその変位量及び変位
    方向を三次元的に算出する演算装置(25)を備えている
    ことを特徴とするデータアナライザ。
  7. 【請求項7】 前記データレコーダ(3)は、前記各マ
    ーカ(M0,M1) を撮像する画像データ入力装置(5,3
    2)と、撮像された画像データを記憶媒体(2)に記憶
    するデータ記録装置(9)を備え、 前記データアナライザ(4)は、前記記憶媒体(2)か
    ら出力された前記画像データに記録されている基準点(P
    0)及び校正点 (Q0) の位置に基づき画面上でX−Y座標
    を設定するX−Y座標設定器(21)と、前記X−Y座標
    設定器(21)で設定されたX−Y座標に基づき画像デー
    タ中の測定点(P1) の二次元座標位置を算出するX−Y
    座標データ算出装置(22)と、前記X−Y座標データ算
    出装置(22)で算出された当該測定点(P1) のX−Y座
    標データを記憶する座標データメモリ(24)と、当該座
    標データメモリ(24)に記憶された同一測定点(P1) の
    X−Y座標データの経時的変化に基づきその変位量及び
    変位方向を二次元的に算出する演算装置(25)を備えて
    なる請求項1記載の構築物等の変形状態解析装置。
  8. 【請求項8】 構築物等の調査対象物(W)に予め設定
    した測定点(P1) の変位量及び変位方向を測定する際に
    使用するデータレコーダであって、 基準点 (P0) と校正点 (Q0) を所定距離だけ離した位置
    に形成して成る基準マーカ (M0) を調査対象物(W)に
    固定すると共に、測定点(P1) が形成された測定用マー
    カ (M1) を前記基準マーカ(M0)から任意の距離だけ離し
    て調査対象物(W)に固定した状態で、前記基準点
    (P0) , 校正点 (Q0) , 測定点(P1) を撮像する画像デ
    ータ入力装置(5,32)と、当該画像データ入力装置
    (5,32)で撮像された画像データを記憶媒体(2)に
    記録するデータ記録装置(9)とを備えたことを特徴と
    するデータレコーダ。
  9. 【請求項9】 構築物等の調査対象物(W)に、基準点
    (P0) と校正点 (Q0) を所定距離だけ離した位置に形成
    して成る基準マーカ (M0) を固定すると共に、測定点
    (P1) が形成された測定用マーカ (M1) を前記基準マー
    カ(M0)から任意の距離だけ離して固定した状態で、前記
    基準点(P0),校正点 (Q0) 及び測定点(P1) を撮像した
    画像データに基づいて当該測定点(P1) の変位量及び変
    位方向を解析するデータアナライザであって、 前記画像データに記録されている基準点(P0)及び校正点
    (Q0) の位置に基づき画面上でX−Y座標を設定するX
    −Y座標設定器(21)と、前記X−Y座標設定器(21)
    で設定されたX−Y座標に基づき画像データ中の測定点
    (P1) の二次元座標位置を算出するX−Y座標データ算
    出装置(22)と、当該X−Y座標データ算出装置(22)
    で算出された測定点(P1) のX−Y座標データを記憶す
    る座標データメモリ(24)と、当該座標データメモリ
    (24)に記憶された同一測定点(P1) のX−Y座標デー
    タの経時的変化に基づきその変位量及び変位方向を二次
    元的に算出する演算装置(25)を備えたことを特徴とす
    るデータアナライザ。
  10. 【請求項10】 前記画像データが、前記基準点 (P0) ,
    校正点 (Q0) 及び測定点(P1) を予め設定された位置関
    係で設けられた三つの撮像装置(S1, S2, S3) で別々に
    撮像されている場合に、前記X−Y座標設定器(21)
    が、三つの撮像装置(S1, S2, S3) の撮像位置に基づき
    各画面に共通する基準座標 (G0) を設定する基準座標設
    定器(38)と、いずれかの撮像装置(S1, S2, S3) で撮
    像されたマーカ(M0,M1)に形成された基準長さに基づ
    き基準座標 (G0) 上の単位長さと画素数の関係を設定す
    る単位長さ設定器 (39) と、二つの撮像装置(S1, S2)
    で撮像された基準点 (P0) 及び校正点 (Q0) の基準座標
    (G0) 上の位置及び前記単位長さ設定器(39)で設定さ
    れた単位長さに基づき基準座標 (G0) 上に基準点 (P0)
    を原点とし、基準点 (P0) から校正点 (Q0) に向かう軸
    をY軸とし、基準点(P0) を通りY軸に直交する軸をX
    軸とするX−Y座標(K)を設定して、前記基準座標
    (G0) をX−Y座標(K)に変換する座標変換を行う座
    標変換器(40)とを備えた請求項6又は9記載のデータ
    アナライザ。
JP34612597A 1997-12-16 1997-12-16 構築物等の変形状態解析装置とこれに用いるデータレコ ーダ及びデータアナライザ Pending JPH11173839A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005536739A (ja) * 2002-08-20 2005-12-02 レジナルド ヴァーション 圧縮型記号体系ひずみゲージ
JP2007147146A (ja) * 2005-11-25 2007-06-14 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ボイラ管の変形管理方法及びその装置
WO2013135033A1 (zh) * 2012-03-16 2013-09-19 同济大学 基于图像分析的隧道变形在线监测系统及其应用
CN114087983A (zh) * 2021-10-29 2022-02-25 深圳大学 墩-梁支承连接部位安全状态监测方法

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