WO2020066504A1 - 検出装置及び検出方法 - Google Patents

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WO2020066504A1
WO2020066504A1 PCT/JP2019/034681 JP2019034681W WO2020066504A1 WO 2020066504 A1 WO2020066504 A1 WO 2020066504A1 JP 2019034681 W JP2019034681 W JP 2019034681W WO 2020066504 A1 WO2020066504 A1 WO 2020066504A1
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bearings
bearing
freedom
detection device
supports
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今川 太郎
晃浩 野田
悠樹 丸山
日下 博也
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パナソニックIpマネジメント株式会社
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    • G06T7/0004Industrial image inspection

Definitions

  • the present disclosure relates to a detection device and a detection method for detecting a failure of a bearing supporting a structure.
  • Patent Literature 1 discloses a method of evaluating a damage degree of a bearing by attaching a non-contact sensor such as a laser Doppler speed meter to a pier and measuring vibration of an end of a girder near a bearing portion of the pier. I have.
  • a non-contact sensor such as a laser Doppler speed meter
  • Patent Literature 1 Although a bearing in which a failure has occurred can be estimated from the vibration of the girder end near the support part of the pier, the specific failure points and failures of the individual bearing parts can be estimated. Cannot be evaluated.
  • the present disclosure provides a detection device and a detection method that can accurately detect a defective bearing.
  • a detection device includes an acquisition unit configured to acquire an image of each of the plurality of supports of a structure having a plurality of supports, and a plurality of degrees of freedom included in each of the plurality of supports based on the image.
  • An extraction unit that extracts a dynamic feature corresponding to the first and second support units, and a specification unit that identifies a support whose dynamic feature does not match the dynamic feature of another support among the plurality of supports.
  • a recording medium such as a system, a method, an integrated circuit, a computer program or a computer-readable recording disk, and the system, the method, the integrated circuit, and the computer program. And any combination of recording media.
  • the computer-readable recording medium includes, for example, a non-volatile recording medium such as a CD-ROM (Compact Disc-Read Only Only Memory). Additional benefits and advantages of one aspect of the disclosure will be apparent from the description and drawings. This benefit and / or advantage may be provided individually by the various aspects and features disclosed herein and in the drawings, and not all may be necessary to obtain one or more of the same.
  • a defective bearing can be accurately detected.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of a configuration of a detection system according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a specific example of the bearing.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of dynamic characteristics of each of the plurality of bearings when a load is applied to the structure illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating an example of a functional configuration of the detection device according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating an example of the operation of the detection device according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of time-series data of displacements of a plurality of bearings according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating another example of time-series data of displacements of a plurality of bearings according to the first embodiment.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing detection timing of the detection system according to the first embodiment.
  • FIG. 9 is a schematic diagram illustrating another example of the configuration of the detection system according to the first embodiment.
  • FIG. 10 is a block diagram illustrating an example of a configuration of a detection device according to Embodiment 2.
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating an example of an operation of the detection device according to the second embodiment.
  • a detection device includes an acquisition unit configured to acquire an image of each of the plurality of supports of a structure having a plurality of supports, and a plurality of degrees of freedom included in each of the plurality of supports based on the image.
  • An extraction unit that extracts a dynamic feature corresponding to the first and second support units, and a specification unit that identifies a support whose dynamic feature does not match the dynamic feature of another support among the plurality of supports.
  • the dynamic feature of each of the plurality of supports may be a displacement corresponding to the plurality of degrees of freedom.
  • the dynamic feature of each of the plurality of supports is obtained in accordance with the plurality of degrees of freedom by performing a principal component analysis of the motion of the plurality of supports. It may be a value constituting a main component.
  • the characteristic displacement related to the movement of each bearing can be represented by physical quantities having no linear correlation with each other.
  • a minor component, that is, a noise component, from which the movement of each bearing is eliminated can be used as a physical quantity, the influence of errors and noise can be reduced when specifying a defective bearing. Therefore, in the detection device according to an aspect of the present disclosure, the accuracy of identifying a defective bearing among the plurality of bearings is improved.
  • the bearing may not be symmetrical.
  • a defective bearing can be specified based on the relative movement of the plurality of bearings. That is, even if there is no reference data acquired in advance, a defective bearing can be specified. Therefore, the detection device according to an aspect of the present disclosure can identify a defective bearing without a clear criterion. Therefore, the detection device according to an aspect of the present disclosure can easily identify a defective bearing among the plurality of bearings.
  • the detection device may further include an imaging unit that synchronously captures images of the plurality of supports.
  • the detecting device can specify a defective bearing among the plurality of bearings without acquiring an image from outside.
  • the detection device further includes a correction unit that corrects a dynamic feature of each of the plurality of supports according to a distance from an imaging unit that captures the video
  • the identification unit includes:
  • the dynamic feature corrected by the correction unit may be used to specify a support whose dynamic feature does not match the dynamic feature of another support among the plurality of supports.
  • the structure may be a bridge girder or a bridge.
  • the image acquired by the acquisition unit may be an image captured when a load applied to the structure having the plurality of supports is changing. Good.
  • the detection method is an acquisition step of acquiring an image of each of the plurality of supports of a structure having a plurality of supports, and based on the image, the plurality of supports included in each of the plurality of supports.
  • a recording medium such as a system, an apparatus, a method, an integrated circuit, a computer program or a computer-readable recording disk, and the system, the apparatus, the method, and the integrated circuit.
  • a computer program and a recording medium includes, for example, a non-volatile recording medium such as a CD-ROM.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of a configuration of a detection system 300 according to the present embodiment.
  • the detection system 300 captures images of the plurality of supports 1a to 1d of the structure 2 having the plurality of supports 1a, 1b, 1c, and 1d (hereinafter, 1a to 1d), and based on the obtained images, The dynamic features corresponding to the degrees of freedom of each of the supports 1a to 1d are extracted, and a support whose dynamic features do not match the dynamic features of other supports is specified.
  • the structure 2 is a structure having a plurality of bearings, for example, a bridge girder or a bridge.
  • a bridge girder the plurality of bearings 1a to 1d are arranged on the pier 3, and the bridge girder is displaceably supported will be described.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a specific example of the bearing.
  • the degree of freedom of the bearing corresponds to the direction of movement of the bearing, and more specifically, the number of directions of movement of the bearing. For example, if the bearing has three directions of movement, the bearing has three degrees of freedom. Further, the fact that the bearing has three degrees of freedom may be expressed as that the degree of freedom of the bearing is three, or that the bearing has three degrees of freedom (or three degrees of freedom).
  • the movable direction of the bearing may be a translation direction, that is, a straight traveling direction, or may be a rotation direction.
  • FIG. 2 illustrates three types of bearings and a plurality of degrees of freedom of each of the bearings.
  • a bearing 1f shown in FIG. 2A is an example of a pin roller bearing, and has three degrees of freedom indicated by arrows. More specifically, the support 1f allows the pin roller 1f2 to rotate clockwise and counterclockwise with respect to the center axis of the pin roller 1f2, and the lower shoe 1f2 moves in the left-right direction on the paper surface.
  • the bearing 1f in which the upper shoe 1f1, the pin roller 1f2, and the lower shoe 1f3 can be slid, can move up and down in the plane of the paper, and thus have a total of three degrees of freedom.
  • a bearing 1g shown in FIG. 2B is an example of a single roller bearing, and has two degrees of freedom indicated by arrows. More specifically, in the support 1g, the upper shoe 1g1 can slide in the left-right direction on the paper surface, and the entire support 1g in which the upper shoe 1g1, the roller 1g2, and the lower shoe 1g2 are combined moves vertically in the paper surface. Therefore, it has two degrees of freedom in total.
  • the bearing 1h shown in FIG. 2C is an example of a pad-type rubber bearing, and has six degrees of freedom indicated by arrows. More specifically, the bearing 1h is such that each of the laminated rubber pads 1h1 to 1h4 can slide in the left-right direction on the paper surface, and the whole of the bearing 1h in which 1h1 to 1h4 are combined with respect to the rubber pad laminating direction. It has six degrees of freedom because it can move up and down, and the entire bearing 1h can slide back and forth in the depth direction.
  • one degree of freedom is defined in the depth direction for the entire bearing 1h.
  • the degree of freedom of the bearing 1h is 9 degrees of freedom. Become.
  • the dynamic feature is a feature related to movement.
  • the dynamic feature corresponding to the plurality of degrees of freedom of the bearing is a feature related to the movement of the bearing caused by the plurality of degrees of freedom of the bearing.
  • the dynamic feature may be a displacement corresponding to a plurality of degrees of freedom, and by performing a principal component analysis of the movement of the plurality of supports, a value constituting a principal component obtained corresponding to the plurality of degrees of freedom.
  • the displacement corresponding to the plurality of degrees of freedom of the bearing is a displacement of each part of the bearing accompanying the plurality of degrees of freedom.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of dynamic characteristics of each of the plurality of bearings 1a to 1d when a load is applied to the structure 2 shown in FIG.
  • the plurality of supports 1a to 1d have three degrees of freedom as described with reference to FIG. 2A.
  • the dynamic feature of each of the plurality of bearings 1a to 1d is a displacement corresponding to three degrees of freedom.
  • FIG. 3 shows the dynamic characteristics of each of the plurality of bearings 1a to 1d when a load is applied to the structure 2 along the Y axis.
  • each of the bearings 1a to 1d has a displacement corresponding to the degree of freedom to slide in the Y-axis direction, the degree of freedom to rotate with respect to the rotation axis parallel to the X-axis, and the Z-axis plus side.
  • a displacement corresponding to each of the degrees of freedom to move to the negative side of the Z axis occurs.
  • the dynamic feature of a certain bearing is consistent with the dynamic feature of another bearing when the dynamic feature corresponding to a plurality of degrees of freedom of a certain bearing is different when a certain load is applied to the structure 2.
  • the two bearings 1a and 1c which are symmetrically arranged with respect to the X-axis, rotate the bearing.
  • a displacement corresponding to the degree of freedom to rotate with respect to the axis (here, an axis parallel to the X axis) occurs, and a displacement corresponding to the degree of freedom to move linearly from the plus side of the Z axis to the minus side of the Z axis occurs. .
  • the two bearings 1a and 1b which are symmetrically arranged with respect to the Y axis, have a displacement corresponding to the degree of freedom of rotation with respect to the rotation axis of the bearing (here, an axis parallel to the Y axis). Occurs, and a displacement corresponding to the degree of freedom of linear movement from the Z-axis plus side to the Z-axis minus side occurs. At this time, both the bearings 1a and 1b are displaced with a degree of freedom to rotate clockwise with respect to the rotation axis on the paper. Therefore, the dynamic features corresponding to the plurality of degrees of freedom of the bearings 1a and 1b are the same.
  • a dynamic feature of one bearing does not match a dynamic feature of another bearing means that a dynamic feature corresponding to a plurality of degrees of freedom of a certain bearing corresponds to a plurality of degrees of freedom of another bearing. Is not the same as or symmetrical with the characteristic feature.
  • the two supports 1b and 1d which are symmetrically arranged with respect to the X-axis, have the supports 1b and 1d.
  • the displacements corresponding to the degrees of freedom to rotate with respect to the respective rotation axes of the bearings 1d occur so as to be symmetrical to each other. That is, the bearing 1b and the bearing 1d rotate so as to tilt with respect to the X-axis direction.
  • the bearing 1b moves linearly from the Z-axis plus side to the Z-axis minus side
  • the bearing 1d moves from the Z-axis minus side to the Z-axis plus side. Moves linearly. Therefore, the dynamic features corresponding to the plurality of degrees of freedom of the bearings 1b and 1d are not symmetrical to each other.
  • the displacements corresponding to the degrees of freedom of rotation with respect to the respective rotation axes of the bearings 1c and 1d are the same. Occurs. That is, the bearing 1c and the bearing 1d rotate so as to tilt with respect to the X-axis direction. However, as for the degree of freedom of linear movement in the Z-axis direction, the bearing 1c moves linearly from the Z-axis plus side to the Z-axis minus side, whereas the bearing 1d moves from the Z-axis minus side to the Z-axis plus side. Moves linearly. Therefore, the dynamic features corresponding to the plurality of degrees of freedom of the bearings 1c and 1d are not the same.
  • the dynamic characteristics of the bearing 1d do not match the dynamic characteristics of the other bearings 1a, 1b and 1c.
  • the detection system 300 is configured such that, among the plurality of bearings 1a to 1d of the structure 2 having a plurality of bearings, the bearing whose dynamic characteristic does not match the dynamic characteristic of the other bearing (in FIG. 1d) is specified, and a defective bearing is detected.
  • the detection system 300 includes an imaging device 101 and a detection device 100a.
  • the imaging device 101 is, for example, a digital video camera or a digital still camera including an image sensor.
  • the imaging device 101 synchronously captures images of a plurality of supports 1a to 1d, for example.
  • the imaging device 101 is disposed, for example, between two adjacent piers 3.
  • the imaging device 101 may be an imaging device capable of omnidirectional imaging, and each direction of the plurality of supports 1 a to 1 d, for example, An imaging device capable of imaging only in four directions may be used.
  • the number of imaging devices 101 arranged is not limited to one, and may be two or more.
  • each imaging device 101 may synchronously capture at least the video of two adjacent bearings.
  • the detection device 100a is, for example, a computer, and includes a processor (not shown) and a memory (not shown) in which a software program or an instruction is stored.
  • the processor executes the software program
  • the detection device 100a realizes a plurality of functions described below.
  • the detection device 100a may be configured by a dedicated electronic circuit (not shown). In this case, a plurality of functions to be described later may be realized by separate electronic circuits, or may be realized by one integrated electronic circuit.
  • the detection device 100a is, for example, communicably connected to the imaging device 101, and dynamically detects a plurality of degrees of freedom of each of the plurality of supports based on images of the plurality of supports captured by the imaging device 101.
  • the features are extracted, and among the plurality of bearings, a bearing whose dynamic feature does not match the dynamic feature of another bearing is specified.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating an example of a functional configuration of the detection device 100a according to the present embodiment.
  • the detection device 100a includes an acquisition unit 20, an extraction unit 30, and a specification unit 50.
  • the acquisition unit 20 acquires images of each of a plurality of supports of a structure having a plurality of supports.
  • the video includes the period during which a load is applied to the structure and the load applied to the structure before and after the period.
  • the video may include at least one of the periods in which no video is played.
  • the image acquired by the acquisition unit 20 may be an image captured when a load applied to a structure having a plurality of bearings is changing.
  • the structure 2 is a bridge girder
  • the image acquired by the acquisition unit 20 is an image captured when a vehicle such as a train or a car passes through the bridge girder.
  • the video acquired by the acquisition unit 20 is a moving image in which all the plurality of supports of the structure 2 are synchronously imaged.
  • the acquisition unit 20 acquires a plurality of videos from the imaging device 101 by wireless communication, for example. Further, for example, the acquisition unit 20 may acquire a plurality of videos from the imaging device 101 via a removable memory, for example, a USB (Universal Serial Bus) memory.
  • a removable memory for example, a USB (Universal Serial Bus) memory.
  • the extraction unit 30 extracts a dynamic feature corresponding to the degree of freedom of each of the plurality of supports based on the plurality of videos acquired by the acquisition unit 20. Specifically, the extraction unit 30 may extract displacements corresponding to a plurality of degrees of freedom of each of the plurality of supports based on the plurality of videos, and perform principal component analysis of the movement of the plurality of supports. May be used to extract values constituting the main components corresponding to a plurality of degrees of freedom.
  • the extraction unit 30 extracts displacements of the plurality of supports for each of the plurality of degrees of freedom based on the acquired video.
  • the displacement extraction method include a block matching method, a correlation method such as a normalized correlation method (Normalized Cross Correlation), and a phase correlation method (Phase Correlation), a sampling moire method, and a feature point extraction method (for example, edge extraction).
  • a laser speckle correlation method or the like may be used.
  • the accuracy of displacement extraction may be on a pixel-by-pixel or sub-pixel basis.
  • the displacement here may be a displacement on an image.
  • the extraction unit 30 When the dynamic feature is a value that constitutes a principal component obtained by performing a principal component analysis of a plurality of bearing motions, the extraction unit 30 performs a main process on a plurality of displacements corresponding to a plurality of degrees of freedom. Perform component analysis. Specifically, the extraction unit 30 performs principal component analysis on k displacements corresponding to k degrees of freedom in a plurality of supports in the following procedure. First, the extracting unit 30 extracts u (t) indicating k displacements at the time t by the above-described method.
  • the extracting unit 30 stores m (m ⁇ n) principal components of the extracted n principal components in a storage unit (not shown).
  • the number m of principal components to be stored may be specified from those having large eigenvalues, may be set using the cumulative contribution ratio, or a component having a predetermined eigenvalue level may be selected.
  • a general method such as diagonalization of a covariance matrix can be used as a method of calculating the principal components.
  • the extraction unit 30 stores the calculated m main components in the storage unit.
  • the main component is expressed as a motion vector that is a vector indicating a motion, for example.
  • the dynamic feature of a bearing may be a plurality of element values for a plurality of degrees of freedom of the bearing among a plurality of element values constituting the main component.
  • the specifying unit 50 determines that the dynamic feature of the plurality of supports does not match the dynamic feature of another support based on the dynamic features corresponding to the plurality of degrees of freedom of each support extracted by the extraction unit 30. Identify bearings. In other words, the specifying unit 50 specifies a support that moves differently from other supports from among the plurality of supports.
  • the identification unit 50 identifies a defective bearing using, for example, a statistical index.
  • the specifying unit 50 may include, for example, a representative value of displacement corresponding to a plurality of degrees of freedom of a plurality of supports (hereinafter, simply referred to as a representative value) and a displacement corresponding to a plurality of degrees of freedom of each of a plurality of supports (hereinafter, each bearing).
  • the defective bearing is identified on the basis of the displacement.
  • the specifying unit 50 may specify a defective bearing based on, for example, a difference between a displacement of each bearing and a representative value.
  • the specifying unit 50 may specify, from the plurality of supports, a support in which the displacement of each support differs from the representative value by a predetermined value or more as a defective support.
  • the predetermined value may be, for example, a constant multiple of the standard deviation.
  • the identification unit 50 may identify a bearing in which the displacement of each bearing differs from the representative value by a constant multiple of the standard deviation or more as a defective bearing.
  • the representative value may be an average value of displacements of a plurality of bearings, a median value, or a robust estimated value.
  • the robust estimation value includes a RANSAC (RANdom @ Sample @ Consensus) estimation value and an M estimation value.
  • the RANSAC estimated value is an average value or a median value calculated from the displacement of each bearing by excluding the influence of outliers from the displacement of each bearing by RANSAC estimation.
  • the specifying unit 50 determines a representative value by calculating an average value or a median value from the displacement of each bearing.
  • the displacement shown in FIGS. 6 and 7 described below may have a representative value that is an average value, a median value, or a RANSAC estimated value. Bearings that do not match the dynamic characteristics of other bearings, i.e., have different displacements from other bearings, are identified by detecting deviations from the above representative values.
  • the displacement corresponding to the plurality of degrees of freedom may be a representative displacement among the plurality of displacements corresponding to the plurality of degrees of freedom, or each of the plurality of displacements corresponding to the plurality of degrees of freedom. Is also good.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating an example of the operation of the detection device 100a according to the first embodiment.
  • the operation of the detection system 300 includes an imaging step in which the imaging apparatus 101 captures an image of each of the plurality of supports before the acquisition step S20 illustrated in FIG.
  • the imaging step for example, an image including a period in which a load is applied to the structure 2 is captured.
  • the video of each of the plurality of bearings may be synchronously captured.
  • the acquisition unit 20 acquires images of each of a plurality of supports of a structure having a plurality of supports (acquisition step S20).
  • the detection device 100a may acquire images sequentially from the imaging device 101, or may acquire images captured for a predetermined period. Note that the detection device 100a may acquire the video of each of the plurality of supports from the imaging device 101 after the imaging of the plurality of supports by the imaging device 101 ends.
  • the extraction unit 30 extracts a dynamic feature corresponding to a plurality of degrees of freedom of each of the plurality of supports based on the video acquired in the acquisition step S20 (extraction step S30). For example, when the dynamic feature is a displacement corresponding to a plurality of degrees of freedom of a plurality of supports, a displacement for each degree of freedom of each support is extracted. Since the method of extracting the displacement has been described above, the description is omitted here.
  • the specifying unit 50 specifies a support whose dynamic characteristic does not match the dynamic characteristic of another support among the plurality of supports (specification step S50).
  • the specifying unit 50 may extract a displacement having a specific degree of freedom from among the displacements corresponding to the plurality of degrees of freedom of the bearings extracted by the extracting unit 30, and compare the time-series data of the displacement.
  • the time-series data of the displacement may be graphed and compared.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of time-series data of displacements of the plurality of bearings 1a to 1d according to the first embodiment.
  • the displacement corresponding to the specific degree of freedom (hereinafter, the displacement having the specific degree of freedom) is shown.
  • the time series data is shown.
  • the displacement having a specific degree of freedom is a displacement having a degree of freedom different from the other degrees of freedom of the other supports in the direction and magnitude of the displacement among the degrees of freedom of the plurality of supports. That is, the displacement shown in FIG. 6 is a displacement having a degree of freedom that moves linearly in the Z-axis direction among the three degrees of freedom of the plurality of supports 1a to 1d shown in FIG.
  • FIG. 6 shows, for example, the displacement of the degrees of freedom that the plurality of supports 1a to 1d move linearly in the Z-axis direction, that is, in the direction perpendicular to the ground, while the train 200 passes through the bridge girder.
  • the plurality of bearings 1a to 1d receive a load from the train 200, and sink in the negative direction of the Z axis. From the graph, it can be seen that the bearings 1a, 1b, and 1c have substantially the same displacement. However, the bearing 1d is displaced in the Z-axis plus direction when the specific degree of freedom of the other bearing is displaced in the Z-axis minus direction. That is, it can be seen that the bearing 1d behaves differently from the displacement of the other bearings.
  • FIG. 7 is a diagram showing another example of the time-series data of the displacement of the plurality of bearings 1a to 1d in the first embodiment.
  • the displacement shown in FIG. 7 is a displacement having a degree of freedom that moves linearly in the Z-axis direction among the three degrees of freedom of the plurality of supports 1a to 1d, similarly to the displacement shown in FIG.
  • the plurality of bearings 1a to 1d receive a load from the train 200 and move downward in the negative Z-axis direction. From the graph shown in FIG. 7, it can be seen that the bearings 1a, 1b, and 1c have substantially the same displacement. However, the bearing 1d has substantially the same displacement in a phase different from that of the other bearings. That is, it can be seen that the bearing 1d behaves differently from the displacement of the other bearings.
  • the dynamic feature corresponding to the plurality of degrees of freedom of each of the plurality of bearings is a displacement corresponding to the plurality of degrees of freedom.
  • a value constituting the principal component obtained in correspondence with a plurality of degrees of freedom may be used.
  • a principal component analysis may be performed by combining the movements of a plurality of bearings, and a difference in the degree of influence of each bearing in the principal component obtained corresponding to a plurality of degrees of freedom may be compared between the bearings. .
  • the identifying unit 50 identifies a bearing whose dynamic feature does not match the dynamic feature of another bearing, based on the dynamic feature corresponding to the plurality of degrees of freedom of each of the plurality of bearings. .
  • step S50 does not necessarily need to be performed after the processing in step S30.
  • the process of step S50 may be performed, for example, in parallel with the process of step S30.
  • the detection device 100a includes an acquisition unit that acquires images of a plurality of supports of a structure having a plurality of supports, and a plurality of supports that the plurality of supports each have based on the images.
  • An extraction unit for extracting a dynamic feature corresponding to the degree of freedom, and a specification unit for specifying a support whose dynamic feature does not match a characteristic feature of another support among a plurality of supports.
  • the detection method includes an acquisition step S20 of acquiring images of a plurality of supports of a structure having a plurality of supports, and a plurality of degrees of freedom of each of the plurality of supports based on the images.
  • the dynamic feature of each of the plurality of bearings may be a displacement corresponding to a plurality of degrees of freedom.
  • the dynamic feature of each of the plurality of supports constitutes a principal component obtained corresponding to a plurality of degrees of freedom by performing a principal component analysis of the motion of the plurality of supports. Value may be used.
  • the characteristic displacement related to the movement of each bearing can be represented by physical quantities having no linear correlation with each other.
  • a minor component, that is, a noise component, from which the movement of each bearing is eliminated can be used as a physical quantity, the influence of errors and noise can be reduced when specifying a defective bearing. Therefore, the detection device has improved accuracy in identifying a defective bearing among the plurality of bearings.
  • a bearing whose dynamic feature does not match the dynamic feature of another bearing is a bearing whose dynamic feature is not the same as or symmetric with the dynamic feature of another bearing. is there.
  • the dynamic feature becomes different from the other bearing. It may be determined that they do not match the dynamic features.
  • a defective bearing can be specified based on the relative movement of the plurality of bearings. That is, even if there is no reference data acquired in advance, a defective bearing can be specified. Therefore, the detection device according to an aspect of the present disclosure can identify a defective bearing without a clear criterion. Therefore, the detection device can easily specify the defective bearing among the plurality of bearings.
  • the structure may be a bridge girder or a bridge.
  • the image acquired by the acquisition unit may be an image captured when a load applied to a structure having a plurality of bearings is changing.
  • a plurality of supports 1a to 1d supporting one structure 2, or the supports 1a and 1b supported by the same pier 3, or the supports 1c and 1d are to be imaged. Since it is expected that the consistency of the behavior between the bearings when the bearings are normal, for example, the symmetry or the identity of the behavior of the corresponding bearings, it is particularly easy to obtain the effect based on the present disclosure.
  • the images of the plurality of bearings 1a to 1d may be synchronously imaged.
  • FIG. 8A and FIG. In the same manner as in the first embodiment described above, by combining images when a load is applied to a plurality of supports 1a to 1d, such as when a vehicle or a train passes, the behavior of the corresponding supports can be determined. By comparing the symmetry, a defective bearing can be accurately detected.
  • a plurality of bearings 1 installed at relatively the same positions in different spans are provided with a plurality of supports 1 such as a vehicle or a train passing.
  • a plurality of supports 1 such as a vehicle or a train passing.
  • FIG. 10 is a block diagram illustrating an example of a functional configuration of a detection device 100b according to Embodiment 2.
  • the detection device 100b according to the second embodiment further includes a correction unit 40, and is different from the detection device 100a according to the first embodiment in that the specifying unit 50 uses the dynamic feature corrected by the correction unit 40.
  • the detection apparatus 100b according to the second embodiment will be described focusing on the differences from the first embodiment.
  • the detection device 100b includes a correction unit 40 in addition to the acquisition unit 20, the extraction unit 30, and the identification unit 50.
  • the correction unit 40 corrects the dynamic characteristics of each of the plurality of bearings according to the distance from an imaging unit that captures an image, here, the imaging device 101 (see FIG. 1).
  • the correction unit 40 may perform Scale correction is performed so that the ratios become equal. This scale correction may be performed on the extracted displacement or on the captured video.
  • the specifying unit 50 uses the dynamic feature (in this case, displacement) corrected by the correction unit 40 to specify a bearing whose dynamic feature does not match the dynamic feature of another bearing among the plurality of bearings. .
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating an example of the operation of the detection device 100b according to the second embodiment.
  • the operation of the detection system includes an imaging step in which the imaging device 101 captures an image of each of the plurality of supports before step S20 illustrated in FIG.
  • the imaging step for example, an image including a period in which a load is applied to the structure 2 (see FIG. 1) is captured.
  • the video of each of the plurality of bearings may be synchronously imaged.
  • the acquiring unit 20 acquires images of the plurality of supports of the structure having the plurality of supports (acquisition step S20).
  • the detection device 100b may sequentially acquire a video from the imaging device 101 (see FIG. 1), or may acquire a video captured for a predetermined period. Note that the detection device 100b may acquire the video of each of the plurality of supports from the imaging device 101 after the imaging of the plurality of supports by the imaging device 101 ends.
  • the extraction unit 30 extracts a dynamic feature corresponding to a plurality of degrees of freedom of each of the plurality of supports based on the video acquired in the acquisition step S20 (extraction step S30).
  • the extracting unit 30 detects each support from the acquired images of the plurality of supports, for example, using an existing image recognition technology, and calculates the coordinates of a plurality of measurement points on each of the detected supports.
  • the extraction unit 30 sets at least one fixed measurement point from a plurality of measurement points.
  • a fixed measurement point is a measurement point that is least affected by a load or the like and has a small displacement.
  • the extraction unit 30 calculates coordinates at each measurement point for each frame included in the captured video, and extracts displacement at each measurement point.
  • the extraction unit 30 may extract the displacement for each degree of freedom of each bearing from the displacement at each measurement point, and perform principal component analysis of the motion of each bearing to extract components obtained corresponding to a plurality of degrees of freedom. May be. Note that the extraction unit 30 may store the coordinates at each measurement point in the video of each of the plurality of bearings, the displacement at each measurement point, and the like in a storage unit (not shown).
  • the correction unit 40 corrects the dynamic characteristics of each of the plurality of supports according to the distance from the imaging device 101 that captures an image of each of the plurality of supports (correction step S40). At this time, the correction unit 40 performs, for example, scale correction on the displacement at each of the plurality of measurement points extracted by the extraction unit 30 so that the ratio of the distance actually displaced at the plurality of measurement points is reflected. . More specifically, the correction unit 40 reads the coordinates in the real space for each of the plurality of measurement points of each bearing from a storage unit (not shown), and uses the read coordinates in the real space to read the coordinates in the real space. Perform scale correction.
  • the specifying unit 50 uses the dynamic feature corrected by the correction unit 40 to specify a support whose dynamic feature does not match the dynamic feature of another support among the plurality of supports (specifying step). S51).
  • the identifying unit 50 uses the displacement for each degree of freedom of each bearing corrected by the correcting unit 40 to change the displacement corresponding to the plurality of degrees of freedom of the plurality of bearings to the other plurality of degrees of freedom of the other bearings. Identify bearings that are not aligned with the corresponding displacement.
  • the first embodiment is the same as the contents described in FIGS. 3, 6, and 7, except that the corrected displacement of each bearing is used for each degree of freedom.
  • step S40 does not necessarily need to be performed after step S30.
  • the process of step S40 may be performed, for example, in parallel with the process of step S30, or may be performed before the process of step S30.
  • the detection device 100b includes a correction unit that corrects the dynamic characteristics of each of the plurality of bearings according to a distance from an imaging unit that captures an image, and the identification unit is corrected by the correction unit.
  • the dynamic feature may be used to identify a bearing of the plurality of bearings whose dynamic feature does not match a dynamic feature of another bearing.
  • Embodiment 3 a detection device according to Embodiment 3 will be described.
  • the detection device 100a and the detection device 100b do not include an imaging unit.
  • the detection device further includes an imaging unit (not shown). It differs in that it is prepared.
  • the detection device further includes an imaging unit that synchronously captures images of a plurality of bearings.
  • the detection device may include one or more imaging units.
  • one imaging unit simultaneously captures images of a plurality of supports in synchronization.
  • these imaging units simultaneously capture images of a plurality of supports in synchronization.
  • an imaging step (not shown) in which the imaging unit synchronously captures images of a plurality of supports is performed. Perform processing.
  • the detection device further includes an imaging unit that synchronously captures images of a plurality of supports. A particular bearing can be identified.
  • the detection device may be configured from one system LSI (Large Scale Integration: large-scale integrated circuit).
  • the detection device may be configured by a system LSI having an acquisition unit, an extraction unit, and a specification unit.
  • the system LSI is a super-multifunctional LSI manufactured by integrating a plurality of components on one chip, and specifically includes a microprocessor, a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and the like.
  • a computer system configured to include:
  • the ROM stores a computer program.
  • the system LIS achieves its functions by the microprocessor operating according to the computer program.
  • the system LSI may be called an IC, an LSI, a super LSI, or an ultra LSI depending on the degree of integration.
  • the method of circuit integration is not limited to LSI, and may be realized by a dedicated circuit or a general-purpose processor. After the LSI is manufactured, a programmable FPGA (Field Programmable Gate Array) or a reconfigurable processor capable of reconfiguring connection and setting of circuit cells inside the LSI may be used.
  • a programmable FPGA Field Programmable Gate Array
  • reconfigurable processor capable of reconfiguring connection and setting of circuit cells inside the LSI may be used.
  • one embodiment of the present disclosure may be a detection method that includes not only such a detection device but also a characteristic component included in the detection device as a step.
  • One embodiment of the present disclosure may be a computer program that causes a computer to execute each characteristic step included in the detection method.
  • one embodiment of the present disclosure may be a non-transitory computer-readable recording medium on which such a computer program is recorded.
  • each component may be configured by dedicated hardware, or may be realized by executing a software program suitable for each component.
  • Each component may be realized by a program execution unit such as a CPU or a processor reading and executing a software program recorded on a recording medium such as a hard disk or a semiconductor memory.
  • the software for realizing the detection device and the like according to the above-described embodiment is the following program.
  • the program is a detection method for identifying to a computer, among a plurality of supports that displaceably support a structure, a dynamic feature that does not match a dynamic feature of another support, and a synchronous imaging method.
  • the specifying unit specifies a bearing whose dynamic characteristics do not match the dynamic characteristics of other supports among a plurality of supports. It may specify whether there is a bearing whose features do not match the dynamic features of other bearings.
  • the structure 2 having a plurality of bearings is a bridge girder or a bridge, but may be a building such as a house.
  • a load such as an earthquake
  • the present disclosure is widely applicable to a detection device that identifies a support in which a dynamic characteristic of a plurality of supports that displaceably supports a structure does not match a dynamic characteristic of another support.

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Abstract

検出装置(100a)は、複数の支承を有する構造物(2)の複数の支承(1a~1d)それぞれの映像を取得する取得部(20)と、映像に基づいて、複数の支承(1a~1d)それぞれが有する複数の自由度に対応する動的特徴を抽出する抽出部(30)と、複数の支承(1a~1d)のうち動的特徴が他の支承の動的特徴に整合していない支承を特定する特定部(50)と、を備える。

Description

検出装置及び検出方法
 本開示は、構造物を支持する支承の不具合を検出する検出装置及び検出方法に関する。
 従来、橋梁等のインフラ構造物を支持する支承の点検は、作業員が定期的に橋梁等の支承を目視検査又は打音検査することにより行われている。しかしながら、例えば、インフラ構造物が橋梁の場合、支承は、橋脚又は橋台の上などの高所に設置されているため、設置場所によっては確認作業が困難であり、作業員の負担となっている。そこで、作業員の負担を軽減し、かつ、効率よくインフラ構造物の点検を行う方法が望まれている。
 例えば、特許文献1では、レーザドップラー速度計等の非接触センサを橋脚に取り付け、橋脚の支承部に近い桁端部の振動計測を行うことにより、支承の損傷度を評価する方法が開示されている。
特開2014-173313号公報
 しかしながら、特許文献1に記載の方法では、橋脚の支承部に近い桁端部の振動から不具合が生じている支承を推定することはできるものの、個々の支承部の具体的な不具合の箇所及び不具合の程度などを評価することはできない。
 そこで、本開示は、不具合のある支承を精度良く検出することができる検出装置及び検出方法を提供する。
 本開示の一態様に係る検出装置は、複数の支承を有する構造物の前記複数の支承それぞれの映像を取得する取得部と、前記映像に基づいて、前記複数の支承それぞれが有する複数の自由度に対応する動的特徴を抽出する抽出部と、前記複数の支承のうち前記動的特徴が他の支承の動的特徴に整合していない支承を特定する特定部と、を備える。
 なお、上記の包括的又は具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム又はコンピュータで読み取り可能な記録ディスクなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。コンピュータで読み取り可能な記録媒体は、例えば、CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory)等の不揮発性の記録媒体を含む。本開示の一態様の付加的な恩恵及び有利な点は、本明細書及び図面から明らかとなる。この恩恵及び/又は有利な点は、本明細書及び図面に開示した様々な態様及び特徴により個別に提供され得るものであり、その一以上を得るために全てが必要ではない。
 本開示に係る検出装置及び検出方法によれば、不具合のある支承を精度良く検出することができる。
図1は、実施の形態1における検出システムの構成の一例を示す概略図である。 図2は、支承の具体例を示す概略図である。 図3は、図1に示す構造物に荷重負荷が掛かったときの複数の支承それぞれの動的特徴の一例を示す図である。 図4は、実施の形態1に係る検出装置の機能構成の一例を示すブロック図である。 図5は、実施の形態1に係る検出装置の動作の一例を示すフローチャートである。 図6は、実施の形態1における複数の支承の変位の時系列データの一例を示す図である。 図7は、実施の形態1における複数の支承の変位の時系列データの他の例を示す図である。 図8は、実施の形態1における検出システムの検出タイミングを示す概略図である。 図9は、実施の形態1における検出システムの構成の他の例を示す概略図である。 図10は、実施の形態2に係る検出装置の構成の一例を示すブロック図である。 図11は、実施の形態2に係る検出装置の動作の一例を示すフローチャートである。
 (本開示の概要)
 本開示の一態様に係る検出装置は、複数の支承を有する構造物の前記複数の支承それぞれの映像を取得する取得部と、前記映像に基づいて、前記複数の支承それぞれが有する複数の自由度に対応する動的特徴を抽出する抽出部と、前記複数の支承のうち前記動的特徴が他の支承の動的特徴に整合していない支承を特定する特定部と、を備える。
 これにより、各支承の複数の自由度に対応する動きに基づいて、複数の支承において相対的に動きが異なる支承を異常の可能性が高い支承として適切に特定することができる。そのため、本開示の一態様に係る検出装置によれば、不具合のある支承を精度良く特定することができる。
 例えば、本開示の一態様に係る検出装置では、前記複数の支承それぞれの動的特徴は、前記複数の自由度に対応する変位であってもよい。
 これにより、各支承が有する複数の自由度それぞれの変位に基づいて、各支承が規定の動きを行っているか否かを判定することができる。また、規定の動きを行っていない支承において、どの自由度に異常が生じているのかを特定することができる。そのため、本開示の一態様に係る検出装置は、複数の支承のうち、不具合のある支承を特定する精度が向上される。
 例えば、本開示の一態様に係る検出装置では、前記複数の支承それぞれの動的特徴は、前記複数の支承の動きの主成分分析を行うことにより、前記複数の自由度に対応して得られる主成分を構成する値であってもよい。
 これにより、各支承の動きに関する特徴的な変位を互いに線形な相関を持たない物理量で表すことができる。さらに、各支承の動きから主要でない成分、つまり、ノイズ成分を排除されてなる物理量とすることができるため、不具合のある支承を特定する際に、誤差及びノイズの影響を低減することができる。そのため、本開示の一態様に係る検出装置は、複数の支承のうち、不具合のある支承を特定する精度が向上される。
 例えば、本開示の一態様に係る検出装置では、前記動的特徴が前記他の支承の動的特徴に整合していない支承は、前記動的特徴が前記他の支承の動的特徴と同じでも対称でもない支承であってもよい。
 これにより、複数の支承の相対的な動きに基づいて、不具合のある支承を特定することができる。つまり、予め取得されたリファレンスとなるデータが無くても、不具合のある支承を特定することができる。そのため、本開示の一態様に係る検出装置は、明確な判定基準がなくても、不具合のある支承を特定することが可能となる。したがって、本開示の一態様に係る検出装置は、複数の支承のうち不具合のある支承を簡便に特定することができる。
 例えば、本開示の一態様に係る検出装置は、さらに、前記複数の支承の映像を同期撮像する撮像部を備えてもよい。
 これにより、検出装置は、外部から映像を取得しなくても、複数の支承のうち不具合のある支承を特定することができる。
 例えば、本開示の一態様に係る検出装置は、さらに、前記複数の支承それぞれの動的特徴を、前記映像を撮像する撮像部からの距離に応じて補正する補正部を備え、前記特定部は、前記補正部によって補正された動的特徴を利用して、前記複数の支承のうち前記動的特徴が他の支承の動的特徴に整合していない支承を特定してもよい。
 これにより、複数の支承それぞれの動的特徴を、より精度良く算出することができる。また、補正された動的特徴を利用するため、不具合のある支承をより精度良く特定することができる。
 例えば、本開示の一態様に係る検出装置では、前記構造物は、橋桁又は橋梁であってもよい。
 これにより、橋桁又は橋梁を変位可能に支持する支承の不具合を点検するために作業員が高所で作業する負担を低減することができる。
 例えば、本開示の一態様に係る検出装置では、前記取得部により取得される前記映像は、前記複数の支承を有する構造物に掛かる荷重が変化しているときに撮像された映像であってもよい。
 これにより、十分な変位が発生するため、動的特徴が他の支承の動的特徴に整合していない支承を特定する精度が向上される。
 また、本開示の一態様に係る検出方法は、複数の支承を有する構造物の前記複数の支承それぞれの映像を取得する取得ステップと、前記映像に基づいて、前記複数の支承それぞれが有する複数の自由度に対応する動的特徴を抽出する抽出ステップと、前記複数の支承のうち前記動的特徴が他の支承の動的特徴に整合していない支承を特定する特定ステップと、を有する。
 これにより、各支承の複数の自由度に対応する動きに基づいて、複数の支承において相対的に動きが異なる支承を異常の可能性が高い支承として適切に特定することができる。そのため、本開示の一態様に係る検出方法によれば、不具合のある支承を精度良く特定することができる。
 なお、上記の包括的又は具体的な態様はシステム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム又はコンピュータで読み取り可能な記録ディスク等の記録媒体で実現されてもよく、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。コンピュータで読み取り可能な記録媒体は、例えばCD-ROM等の不揮発性の記録媒体を含む。
 以下、本開示の実施の形態に係る検出装置及び検出方法について、図面を参照しながら具体的に説明する。
 なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的又は具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ(工程)、ステップの順序等は、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、以下の実施の形態の説明において、略平行、略直交のような「略」を伴った表現が、用いられる場合がある。例えば、略平行とは、完全に平行であることを意味するだけでなく、実質的に平行である、すなわち、例えば数%程度の差異を含むことも意味する。他の「略」を伴った表現についても同様である。また、以下の実施の形態の説明は、主要な部分が同じであること、あるいは、2つの要素が共通の性質を有することなどを意味する。また、各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。さらに、各図において、実質的に同一の構成要素に対しては、同一の符号を付しており、重複する説明は、省略又は簡略化される場合がある。
 (実施の形態1)
 [検出システムの概要]
 まず、本実施の形態における検出システムの概要について、図1を参照しながら具体的に説明する。図1は、本実施の形態における検出システム300の構成の一例を示す概略図である。
 検出システム300は、複数の支承1a、1b、1c、及び1d(以下、1a~1d)を有する構造物2の複数の支承1a~1dの映像を撮像し、得られた映像に基づいて、複数の支承1a~1dそれぞれが有する自由度に対応する動的特徴を抽出し、動的特徴が他の支承の動的特徴に整合していない支承を特定する。
 なお、構造物2は、複数の支承を有する構造物であり、例えば、橋桁又は橋梁である。以下、構造物2は、橋桁であり、複数の支承1a~1dは橋脚3上に配置され、橋桁を変位可能に支持する例について説明する。
 まず、検出システム300を説明するにあたり、自由度、及び、動的特徴について図面を参照しながら具体的に説明する。図2は、支承の具体例を示す概略図である。
 支承の自由度は、支承の可動方向に対応し、より具体的には、支承の可動方向の数に対応する。例えば、支承が3つの可動方向を有する場合、支承は3つの自由度を有する。また、支承が3つの自由度を有することは、支承の自由度が3である、あるいは、支承は3自由度(又は自由度3)を有すると表現される場合がある。また、支承の可動方向は、並進方向、つまり、直進方向であってもよいし、回転方向であってもよい。
 支承が有する複数の自由度は、支承の種類によって異なる。図2には、3種類の支承と、それらの支承のそれぞれが有する複数の自由度が図示されている。
 例えば、図2の(a)に示す支承1fは、ピンローラ支承の一例であり、矢印で示す3自由度を有する。より具体的には、支承1fは、ピンローラ1f2が特定の方向、ここでは、ピンローラ1f2の中心軸に対して時計回り及び反時計回りに回転することができ、下沓1f2が紙面の左右方向にスライドすることができ、上沓1f1、ピンローラ1f2、及び、下沓1f3が組み合わされた支承1fの全体が紙面の上下方向に動くことができるため、合わせて3自由度を有する。
 また、図2の(b)に示す支承1gは、一本ローラ支承の一例であり、矢印で示す2自由度を有する。より具体的には、支承1gは、上沓1g1が紙面の左右方向にスライドすることができ、上沓1g1、ローラ1g2、下沓1g2が組み合わされた支承1gの全体が紙面の上下方向に動くことができるため、合わせて2自由度を有する。
 また、図2の(c)に示す支承1hは、パッド型ゴム支承の一例であり、矢印で示す6自由度を有する。より具体的には、支承1hは、積層されたゴムパッド1h1~1h4のそれぞれが紙面の左右方向にスライドすることができ、1h1~1h4が組み合わされた支承1hの全体がゴムパッドの積層方向に対して上下方向に動くことができ、支承1hの全体が奥行方向に対して前後にスライドすることができるため、6自由度を有する。ここでは、支承1h全体として、奥行方向に1つの自由度が定められているが、各ゴムパッドについて、奥行方向に1つの自由度が定められる場合、支承1hが有する自由度は、9自由度となる。
 続いて、動的特徴について説明する。動的特徴とは、動きに関する特徴である。支承が有する複数の自由度に対応する動的特徴とは、支承が有する複数の自由度に伴って生じる支承の動きに関する特徴である。動的特徴は、複数の自由度に対応する変位であってもよく、複数の支承の動きの主成分分析を行うことにより、複数の自由度に対応して得られる主成分を構成する値であってもよい。ここで、支承が有する複数の自由度に対応する変位は、複数の自由度に伴う支承の各部分の変位である。
 例えば、動的特徴が複数の自由度に対応する変位である場合、複数の支承それぞれの動的特徴について図3を参照しながらより具体的に説明する。図3は、図1に示す構造物2に荷重負荷が掛かったときの複数の支承1a~1dそれぞれの動的特徴の一例を示す図である。
 複数の支承1a~1dそれぞれが有する自由度は、図2の(a)で説明したように、3自由度である。複数の支承1a~1dそれぞれの動的特徴は、3自由度に対応する変位である。図3では、Y軸に沿って構造物2に荷重負荷が掛かったときの複数の支承1a~1dそれぞれの動的特徴を示している。図3に示すように、支承1a~1dの各々には、Y軸方向にスライドする自由度に対応する変位があり、X軸と平行な回転軸に対して回転する自由度及びZ軸プラス側からZ軸マイナス側に移動する自由度のそれぞれに対応する変位が生じる。
 続いて、複数の支承のうち動的特徴が他の支承の動的特徴に整合している支承について具体例を挙げて説明する。
 ある支承の動的特徴が他の支承の動的特徴に整合しているとは、構造物2に何らかの荷重負荷が掛かった場合、ある支承が有する複数の自由度に対応する動的特徴が他の支承が有する複数の自由度に対応する動的特徴と同一又は対称であることをいう。
 例えば、X軸に沿って構造物2に荷重負荷が掛かった場合、図3に示すように、X軸に対して対称に配置された2つの支承である支承1a及び支承1cでは、支承の回転軸(ここでは、X軸に平行な軸)に対して回転する自由度に対応する変位が生じ、かつ、Z軸プラス側からZ軸マイナス側に直線的に動く自由度に対応する変位が生じる。このとき、支承1aには、回転軸に対して紙面において時計回りに回転する自由度の変位が生じ、支承1cには、回転軸に対して紙面において反時計回りに回転する自由度の変位が生じる。これらの支承は、X軸方向に傾動するように回転軸に対して回転する。さらに、これらの支承は、共に、Z軸プラス側からZ軸マイナス側に向かって直線的に動く。そのため、支承1a及び支承1cが有する複数の自由度に対応する動的特徴は、互いに対称である。
 また、Y軸に対して対称に配置された2つの支承である支承1a及び支承1bは、支承の回転軸(ここでは、Y軸に平行な軸)に対して回転する自由度に対応する変位が生じ、かつ、Z軸プラス側からZ軸マイナス側に直線的に動く自由度に対応する変位が生じる。このとき、支承1a及び支承1bには、共に、回転軸に対して紙面において時計回りに回転する自由度の変位が生じる。そのため、支承1a及び支承1bが有する複数の自由度に対応する動的特徴は、互いに同一である。
 したがって、支承1a、支承1b及び支承1cの動的特徴は、互いに整合している。
 続いて、複数の支承のうち動的特徴が他の支承の動的特徴に整合していない支承について具体例を挙げて説明する。
 ある支承の動的特徴が他の支承の動的特徴に整合していないとは、ある支承が有する複数の自由度に対応する動的特徴が他の支承が有する複数の自由度に対応する動的特徴と同じでも対称でもないことをいう。
 例えば、X軸に沿って構造物2に荷重負荷が掛かった場合、図3に示すように、X軸に対して対称に配置された2つの支承である支承1b及び支承1dでは、支承1b及び支承1dそれぞれの回転軸に対して回転する自由度に対応する変位が互いに対称となるように生じる。つまり、支承1b及び支承1dは、X軸方向に対して傾動するように回転する。しかしながら、Z軸方向に直線的に動く自由度については、支承1bは、Z軸プラス側からZ軸マイナス側に直線的に動くのに対し、支承1dは、Z軸マイナス側からZ軸プラス側に直線的に動く。そのため、支承1b及び支承1dが有する複数の自由度に対応する動的特徴は、互いに対称ではない。
 また、Y軸に対して対称に配置された2つの支承である支承1c及び支承1dでは、支承1c及び支承1dそれぞれの回転軸に対して回転する自由度に対応する変位が互いに同じになるように生じる。つまり、支承1c及び支承1dは、X軸方向に対して傾動するように回転する。しかしながら、Z軸方向に直線的に動く自由度については、支承1cは、Z軸プラス側からZ軸マイナス側に直線的に動くのに対し、支承1dは、Z軸マイナス側からZ軸プラス側に直線的に動く。そのため、支承1c及び支承1dが有する複数の自由度に対応する動的特徴は、互いに同一ではない。
 したがって、図3に示す例の場合、支承1dの動的特徴は、他の支承1a、1b及び1cの動的特徴に整合していない。
 以上のように、検出システム300は、複数の支承を有する構造物2の複数の支承1a~1dのうち動的特徴が他の支承の動的特徴に整合していない支承(図3では、支承1d)を特定して、不具合のある支承を検出する。
 再び図1を参照して、検出システム300の各構成について説明する。検出システム300は、撮像装置101と、検出装置100aと、を備える。
 撮像装置101は、例えばイメージセンサを備えるデジタルビデオカメラ又はデジタルスチルカメラである。撮像装置101は、例えば、複数の支承1a~1dの映像を同期撮像する。
 図1に示すように、撮像装置101は、例えば隣り合う2つの橋脚3の間に配置される。撮像装置101が隣り合う2つの橋脚3の間に1つ配置された場合、撮像装置101は、全方位撮像可能な撮像装置であってもよく、複数の支承1a~1dそれぞれの方向、例えば、4方向のみ撮像可能な撮像装置であってもよい。配置される撮像装置101の数は、1つに限られず、2つ以上であってもよい。例えば、撮像装置101が隣り合う2つの橋脚3の間に2つ以上配置された場合、各撮像装置101は、少なくとも隣り合う2つの支承の映像を同期撮像するとよい。
 検出装置100aは、例えばコンピュータであり、プロセッサ(不図示)と、ソフトウェアプログラム又はインストラクションが格納されたメモリ(不図示)と、を備える。プロセッサがソフトウェアプログラムを実行することによって、検出装置100aは、後述する複数の機能を実現する。また、検出装置100aは、専用の電子回路(不図示)で構成されてもよい。この場合、後述する複数の機能は、別々の電子回路で実現されてもよいし、集積された1つの電子回路で実現されてもよい。
 検出装置100aは、撮像装置101と、例えば、通信可能に接続され、撮像装置101によって撮像された複数の支承それぞれの映像に基づいて、複数の支承それぞれが有する複数の自由度に対応する動的特徴を抽出し、複数の支承のうち動的特徴が他の支承の動的特徴に整合していない支承を特定する。
 [実施の形態1に係る検出装置の構成]
 続いて、本実施の形態に係る検出装置100aの機能構成について説明する。図4は、本実施の形態に係る検出装置100aの機能構成の一例を示すブロック図である。
 図4に示すように、検出装置100aは、取得部20と、抽出部30と、特定部50と、を備える。
 取得部20は、複数の支承を有する構造物の複数の支承それぞれの映像を取得する。なお、動的特徴が他の支承の動的特徴に整合しない支承を特定する精度を向上させる観点から、当該映像は、構造物に荷重が掛かっている期間と、その前後の構造物に荷重が掛かっていない期間の少なくとも一方と、を含む映像であってもよい。言い換えると、取得部20により取得される映像は、複数の支承を有する構造物に掛かる荷重が変化しているときに撮像された映像であってもよい。例えば、構造物2が橋桁である場合、取得部20により取得される映像は、列車又は車などの車両が橋桁を通過しているときに撮像された映像である。取得部20が取得する映像は、構造物2が有する複数の支承全てが同期撮像された動画である。
 なお、取得部20は、例えば、撮像装置101から無線通信によって複数の映像を取得する。また、例えば、取得部20は、脱着可能なメモリ、例えば、USB(Universal Serial Bus)メモリを介して撮像装置101から複数の映像を取得してもよい。
 抽出部30は、取得部20によって取得された複数の映像に基づいて、複数の支承それぞれが有する自由度に対応する動的特徴を抽出する。具体的には、抽出部30は、複数の映像に基づいて、複数の支承それぞれが有する複数の自由度に対応する変位を抽出してもよく、複数の支承の動きの主成分分析を行うことにより複数の自由度に対応する主成分を構成する値を抽出してもよい。
 動的特徴が複数の自由度に対応する変位である場合、抽出部30は、取得された映像に基づいて、複数の支承について、各支承が有する複数の自由度毎の変位を抽出する。変位の抽出方法は、例えば、ブロックマッチング法、正規化相関法(Normalized Cross Correlation)、及び、位相相関法(Phase Correlation)などの相関法、サンプリングモアレ法、特徴点抽出法(例えば、エッジ抽出)、又は、レーザスペックル相関法などを用いてもよい。変位抽出の精度は、ピクセル単位でもサブピクセル単位でもよい。ここでの変位は、映像上の変位であってもよい。
 また、動的特徴が複数の支承の動きの主成分分析を行うことにより得られる主成分を構成する値である場合、抽出部30は、複数の自由度に対応する複数の変位に対して主成分分析を行う。具体的には、抽出部30は、複数の支承におけるk個の自由度に対応するk個の変位に対して、以下の手順で主成分分析を行う。まず、抽出部30は、上述された方法によって、時刻tにおけるk個の変位を示すu(t)を抽出する。例えば、時刻tのk個の変位を示すu(t)は、各変位を示すc(i=1~k)を用いて、u(t)=(c、・・・、c、t)で表現される。そして、抽出部30は、複数の時刻におけるu(t)に対して主成分e(i=1~n、nは主成分の数)を求める。そして、抽出部30は、抽出したn個の主成分のうちのm(m≦n)個の主成分を記憶部(不図示)に格納する。格納する主成分の数mは、固有値の大きいものから指定してもよいし、累積寄与率を用いて設定してもよいし、予め定めた固有値準位の成分を選択してもよい。主成分の算出方法は、共分散行列の対角化など一般的な方法を用いることができる。抽出部30は、算出したm個の主成分を記憶部に格納する。なお、主成分は、例えば、動きを示すベクトルである動きベクトルとして表現される。例えば、ある支承の動的特徴は、主成分を構成する複数の要素値のうち、その支承の複数の自由度に対する複数の要素値でもよい。
 特定部50は、抽出部30によって抽出された各支承の複数の自由度に対応する動的特徴に基づいて、複数の支承のうち動的特徴が他の支承の動的特徴に整合していない支承を特定する。言い換えると、特定部50は、複数の支承の中から他の支承と異なる動きをする支承を特定する。
 特定部50は、例えば、統計的な指標を用いて不具合のある支承を特定する。特定部50は、例えば、複数の支承の複数の自由度に対応する変位の代表値(以下、単に、代表値)と、複数の支承それぞれの複数の自由度に対応する変位(以下、各支承の変位)とに基づいて、不具合のある支承を特定する。特定部50は、例えば、各支承の変位と代表値との差に基づいて、不具合のある支承を特定してもよい。特定部50は、複数の支承の中から、各支承の変位が代表値から所定値以上異なる支承を不具合のある支承と特定してもよい。
 所定値は、例えば、標準偏差の定数倍であってもよい。例えば、特定部50は、各支承の変位が代表値から標準偏差の定数倍以上異なる支承を不具合のある支承であると特定してもよい。また、代表値は、複数の支承の変位の平均値であってもよいし、中央値であってもよいし、ロバスト推定値であってもよい。ロバスト推定値は、RANSAC(RANdom Sample Consensus)推定値及びM推定値などがある。RANSAC推定値とは、各支承の変位からRANSAC推定により外れ値の影響を除外した各支承の変位から算出される平均値又は中央値である。特定部50は、各支承の変位から平均値又は中央値を算出することで、代表値を決定する。なお、後述する図6及び図7に示す変位は、代表値が平均値であってもよく、中央値であってもよく、RANSAC推定値であってもよい。他の支承の動的特徴に整合していない、つまり、他の支承と異なる変位が生じている支承は、上記の代表値からのずれを検出することにより特定される。
 なお、複数の自由度に対応する変位は、複数の自由度に対応する複数の変位のうち代表的な変位であってもよいし、複数の自由度に対応する複数の変位のそれぞれであってもよい。
 [実施の形態1に係る検出装置の動作]
 次いで、検出装置100aの動作について、図5~図7を参照しながら説明する。図5は、実施の形態1に係る検出装置100aの動作の一例を示すフローチャートである。なお、検出システム300の動作としては、図5に示す取得ステップS20の前に、撮像装置101が複数の支承それぞれの映像を撮像する撮像ステップが含まれる。撮像ステップでは、例えば、構造物2に荷重が掛かっている期間を含む映像が撮像される。このとき、複数の支承それぞれの映像は、同期撮像されてもよい。
 図5に示すように、取得部20は、複数の支承を有する構造物の複数の支承それぞれの映像を取得する(取得ステップS20)。検出装置100aは、撮像装置101から逐次映像を取得してもよいし、所定の期間撮像した映像を取得してもよい。なお、検出装置100aは、撮像装置101による複数の支承それぞれの撮像が終了した後に、複数の支承それぞれの映像を撮像装置101から取得してもよい。
 次いで、抽出部30は、取得ステップS20において取得された映像に基づいて、複数の支承それぞれが有する複数の自由度に対応する動的特徴を抽出する(抽出ステップS30)。例えば、動的特徴が複数の支承が有する複数の自由度に対応する変位である場合、各支承の自由度毎の変位を抽出する。変位の抽出方法については、上述したため、ここでの説明を省略する。
 次いで、特定部50は、複数の支承のうち動的特徴が他の支承の動的特徴に整合していない支承を特定する(特定ステップS50)。特定部50は、抽出部30によって抽出された各支承の複数の自由度に対応する変位のうち、特定の自由度の変位を抽出して、当該変位の時系列データを比較してもよい。例えば、当該変位の時系列データは、グラフ化されて比較されてもよい。図6は、実施の形態1における複数の支承1a~1dの変位の時系列データの一例を示す図である。
 図6では、図1及び図3に示す複数の支承1a~1dそれぞれが有する複数の自由度に対応する変位のうち、特定の自由度に対応する変位(以下、特定の自由度の変位)の時系列データを示している。特定の自由度の変位は、複数の支承が有する複数の自由度のうち、変位の方向及び大きさが他の支承の他の自由度とは異なる自由度の変位である。つまり、図6に示す変位は、図3に示す複数の支承1a~1dが有する3自由度のうち、Z軸方向に直線的に動く自由度の変位である。
 図6では、例えば橋桁を電車200が通過する間の複数の支承1a~1dのZ軸方向、つまり、地面に垂直な方向に直線的に動く自由度の変位を示している。複数の支承1a~1dは、電車200が橋桁に差し掛かると電車200による荷重負荷が掛かり、Z軸のマイナス方向に沈む動きをする。グラフから、支承1a、支承1b、及び、支承1cは、ほぼ同じ変位が生じていることが分かる。しかしながら、支承1dは、他の支承の特定の自由度がZ軸マイナス方向に変位しているとき、Z軸プラス方向に変位している。つまり、支承1dは、他の支承の変位と異なる挙動を示していることが分かる。
 また、図7は、実施の形態1における複数の支承1a~1dの変位の時系列データの他の例を示す図である。図7に示す変位は、図6に示す変位と同様に、複数の支承1a~1dが有する3自由度のうち、Z軸方向に直線的に動く自由度の変位である。
 複数の支承1a~1dは、電車200が橋桁に差し掛かると電車200による荷重負荷が掛かり、Z軸のマイナス方向に沈む動きをする。図7に示すグラフから、支承1a、支承1b、及び、支承1cは、ほぼ同じ変位が生じていることが分かる。しかしながら、支承1dは、他の支承の変位と異なる位相にほぼ同じ変位が生じている。つまり、支承1dは、他の支承の変位と異なる挙動を示していることが分かる。
 なお、ここでは、複数の支承それぞれが有する複数の自由度に対応する動的特徴が複数の自由度に対応する変位である例を説明したが、複数の支承それぞれの動的特徴は、複数の動きの主成分分析を行うことにより、複数の自由度に対応して得られる主成分を構成する値であってもよい。具体的には、複数の支承それぞれの動きを合わせて主成分分析を行い、複数の自由度に対応して得られる主成分における各支承の影響度の違いを、支承間で比較してもよい。
 以上のように、特定部50は、複数の支承それぞれが有する複数の自由度に対応する動的特徴に基づいて、動的特徴が他の支承の動的特徴に整合していない支承を特定する。
 なお、ステップS50の処理は、必ずしもステップS30の処理の後に行われる必要はない。ステップS50の処理は、例えば、ステップS30の処理と並行に行われてもよい。
 [実施の形態1の効果等]
 以上のように、実施の形態1に係る検出装置100aは、複数の支承を有する構造物の複数の支承それぞれの映像を取得する取得部と、映像に基づいて、複数の支承それぞれが有する複数の自由度に対応する動的特徴を抽出する抽出部と、複数の支承のうち動的特徴が他の支承の的特徴に整合していない支承を特定する特定部と、を備える。
 また、実施の形態1に係る検出方法は、複数の支承を有する構造物の複数の支承それぞれの映像を取得する取得ステップS20と、映像に基づいて、複数の支承それぞれが有する複数の自由度に対応する動的特徴を抽出する抽出ステップS30と、複数の支承のうち動的特徴が他の支承の動的特徴に整合していない支承を特定する特定ステップS50と、を有する。
 これにより、各支承の複数の自由度に対応する動きに基づいて、複数の支承において相対的に動きが異なる支承を異常の可能性が高い支承として適切に特定することができる。そのため、不具合のある支承を精度良く特定することができる。
 例えば、実施の形態1に係る検出装置では、複数の支承それぞれの動的特徴は、複数の自由度に対応する変位であってもよい。
 これにより、各支承が有する複数の自由度それぞれの変位に基づいて、各支承が規定の動きを行っているか否かを判定することができる。また、規定の動きを行っていない支承において、どの自由度に異常が生じているのかを特定することができる。そのため、検出装置は、複数の支承のうち、不具合のある支承を特定する精度が向上される。
 例えば、実施の形態1に係る検出装置では、複数の支承それぞれの動的特徴は、複数の支承の動きの主成分分析を行うことにより、複数の自由度に対応して得られる主成分を構成する値であってもよい。
 これにより、各支承の動きに関する特徴的な変位を互いに線形な相関を持たない物理量で表すことができる。さらに、各支承の動きから主要でない成分、つまり、ノイズ成分を排除されてなる物理量とすることができるため、不具合のある支承を特定する際に、誤差及びノイズの影響を低減することができる。そのため、検出装置は、複数の支承のうち、不具合のある支承を特定する精度が向上される。
 例えば、実施の形態1に係る検出装置では、動的特徴が他の支承の動的特徴に整合していない支承は、動的特徴が他の支承の動的特徴と同じでも対称でもない支承である。例えば、他の支承と動的特徴の符号が異なる場合、又は、動的特徴の差が一定値以上、あるいは、動的特徴の比率が一定値以上の場合に、動的特徴が他の支承の動的特徴に整合していないと判断しても良い。
 これにより、複数の支承の相対的な動きに基づいて、不具合のある支承を特定することができる。つまり、予め取得されたリファレンスとなるデータが無くても、不具合のある支承を特定することができる。そのため、本開示の一態様に係る検出装置は、明確な判定基準がなくても、不具合のある支承を特定することが可能となる。したがって、検出装置は、複数の支承のうち不具合のある支承を簡便に特定することができる。
 例えば、実施の形態1に係る検出装置では、構造物は、橋桁又は橋梁であってもよい。
 これにより、橋桁又は橋梁を変位可能に支持する支承の不具合を点検するために作業員が高所で作業する負担を低減することができる。
 例えば、実施の形態1に係る検出装置では、取得部により取得される映像は、複数の支承を有する構造物に掛かる荷重が変化しているときに撮像された映像であってもよい。
 これにより、十分な変位が発生するため、動的特徴が他の支承の動的特徴に整合していない支承を特定する精度が向上される。
 なお、上述のように、一つの構造物2を支える複数の支承1a~1d、又は、同一の橋脚3で支持される支承1a及び支承1b、若しくは、支承1c及び1dを撮像対象とすることで、支承が正常な場合の支承間における挙動の整合性、例えば、対応する支承同士の挙動の対称性又は同一性が得られることが期待されるため、本開示に基づく効果が特に得やすくなる。
 なお、本実施の形態では、複数の支承1a~1dの映像を同期撮像してもよいとしたが、図8の(a)及び図8の(b)に示すように、構造物2の対称の位置に、車両又は列車の通過など、複数の支承1a~1dに荷重負荷が掛かったときの映像を組み合わせることでも、上述した実施の形態1の場合と同様に、対応する支承同士の挙動の対称性を比較することで不具合のある支承を精度良く検出することができる。
 また、図9のように多連橋のように同じ構造が繰り返される橋梁では、異なる径間で相対的に同じ位置に設置された複数の支承1に対し、車両又は列車の通過など、複数の支承1に同一の荷重負荷(車両又は列車の通過など)が掛かったときの映像を組み合わせることでも、上述した実施の形態1の場合と同様に、対応する支承同士の挙動の同一性を比較することで不具合のある支承を精度良く検出することができる。
 (実施の形態2)
 [実施の形態2に係る検出装置の構成]
 続いて、実施の形態2に係る検出装置について、図10を参照しながら説明する。図10は、実施の形態2に係る検出装置100bの機能構成の一例を示すブロック図である。実施の形態2に係る検出装置100bは、さらに、補正部40を備え、特定部50が補正部40によって補正された動的特徴を利用する点で、実施の形態1に係る検出装置100aと異なる。以下、実施の形態1と異なる点を中心に、実施の形態2に係る検出装置100bについて説明する。
 図10に示すように、検出装置100bは、取得部20と、抽出部30と、特定部50と、に加え、補正部40を備える。補正部40は、複数の支承それぞれの動的特徴を、映像を撮像する撮像部、ここでは、撮像装置101(図1参照)からの距離に応じて補正する。
 例えば、補正部40は、撮像映像上の変位と実空間上の変位との比率が、撮像装置101の撮像位置から各支承までの実空間距離の違いによって生じる場合は、必要に応じて、この比率が等しくなるようにスケール補正を行う。このスケール補正は、抽出された変位に対して行ってもよく、撮像映像に対して行ってもよい。
 特定部50は、補正部40によって補正された動的特徴(ここでは変位)を利用して、複数の支承のうち動的特徴が他の支承の動的特徴に整合していない支承を特定する。
 [実施の形態2に係る検出装置の動作]
 次いで、検出装置100bの動作について、図11を参照しながら説明する。図11は、実施の形態2に係る検出装置100bの動作の一例を示すフローチャートである。なお、実施の形態1と同様に、検出システムの動作としては、図11に示すステップS20の前に、撮像装置101が複数の支承それぞれの映像を撮像する撮像ステップが含まれる。撮像ステップでは、例えば、構造物2(図1参照)に荷重が掛かっている期間を含む映像が撮像される。なお、実施の形態2においても、実施の形態1と同様に、撮像ステップでは、複数の支承それぞれの映像を同期撮像してもよい。
 図11に示すように、取得部20は、複数の支承を有する構造物の複数の支承それぞれの映像を取得する(取得ステップS20)。検出装置100bは、撮像装置101(図1参照)から逐次映像を取得してもよいし、所定の期間撮像した映像を取得してもよい。なお、検出装置100bは、撮像装置101による複数の支承それぞれの撮像が終了した後に、複数の支承それぞれの映像を撮像装置101から取得してもよい。
 次いで、抽出部30は、取得ステップS20において取得された映像に基づいて、複数の支承それぞれが有する複数の自由度に対応する動的特徴を抽出する(抽出ステップS30)。抽出部30は、例えば、既存の画像認識技術を用いて、取得された複数の支承それぞれの映像から各支承を検出し、検出した各支承上の複数の計測点の座標を算出する。抽出部30は、複数の計測点の中から少なくとも1つの固定計測点を設定する。固定計測点は、荷重などの影響を最も受けにくく、変位が小さい計測点である。抽出部30は、撮像映像に含まれるフレーム毎の各計測点における座標を算出し、各計測点における変位を抽出する。抽出部30は、各計測点における変位から、各支承の自由度毎の変位を抽出してもよく、各支承の動きの主成分分析を行い複数の自由度に対応して得られる成分を抽出してもよい。なお、抽出部30は、複数の支承それぞれの映像中の各計測点における座標及び各計測点における変位などを記憶部(不図示)に格納してもよい。
 次いで、補正部40は、複数の支承それぞれの動的特徴を、複数の支承それぞれの映像を撮像する撮像装置101からの距離に応じて補正する(補正ステップS40)。このとき、補正部40は、例えば、抽出部30によって抽出された、複数の計測点それぞれについての変位を、複数の計測点において実際に変位した距離の比率が反映されるようにスケール補正を行う。より具体的には、補正部40は、各支承の複数の測定点それぞれについて実空間上の座標を、記憶部(不図示)から読み出し、読み出された実空間上の座標を用いて、上記スケール補正を行う。
 次いで、特定部50は、補正部40によって補正された動的特徴を利用して、複数の支承のうち動的特徴が他の支承の動的特徴に整合していない支承を特定する(特定ステップS51)。特定部50は、補正部40によって補正された各支承の自由度毎の変位を利用して、複数の支承のうち複数の自由度に対応する変位が他の支承の他の複数の自由度に対応する変位に整合していない支承を特定する。具体的には、補正された各支承の自由度毎の変位を利用する点以外は、実施の形態1において、図3、図6及び図7で説明した内容と同様である。
 なお、ステップS40の処理は、必ずしもステップS30の後に行われる必要はない。ステップS40の処理は、例えば、ステップS30の処理と並列に行われてもよいし、ステップS30の処理の前に行われてもよい。
 [実施の形態2の効果等]
 上述したような実施の形態2に係る検出装置100b及び検出方法によれば、実施の形態1に記載した効果に加え、以下の効果を有する。
 実施の形態2に係る検出装置100bは、複数の支承それぞれの動的特徴を、映像を撮像する撮像部からの距離に応じて補正する補正部を備え、特定部は、補正部によって補正された動的特徴を利用して、複数の支承のうち動的特徴が他の支承の動的特徴に整合していない支承を特定してもよい。
 これにより、複数の支承それぞれの動的特徴を、より精度良く算出することができる。また、補正された動的特徴を利用するため、不具合のある支承をより精度良く特定することができる。
 (実施の形態3)
 続いて、実施の形態3に係る検出装置について説明する。実施の形態1及び実施の形態2では、検出装置100a及び検出装置100bは、撮像部を備えていない例を説明したが、実施の形態3では、検出装置は、さらに撮像部(不図示)を備える点で異なる。
 検出装置は、さらに、複数の支承の映像を同期撮像する撮像部を備える。
 なお、検出装置は、撮像部を1つ以上備えていてもよい。例えば、検出装置が撮像部を1つ備える場合、1つの撮像部で同時に同期して複数の支承それぞれの映像を撮像する。また、検出装置が2つ以上の撮像部を備える場合、これらの撮像部で同時に同期して複数の支承それぞれの映像を撮像する。
 実施の形態3に係る検出装置の動作については、実施の形態1及び実施の形態2で説明したステップS20の前に、撮像部が複数の支承の映像を同期撮像する撮像ステップ(不図示)の処理を行う。
 [効果]
 実施の形態3に係る検出装置によれば、検出装置は、さらに、複数の支承の映像を同期撮像する撮像部を備えるため、外部から映像を取得しなくても、複数の支承のうち不具合のある支承を特定することができる。
 (他の実施の形態)
 以上、本開示の1つ又は複数の態様に係る検出装置及び検出方法について、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、この実施の形態に限定されるものではない。本開示の主旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構成される形態も、本開示の1つ又は複数の態様の範囲内に含まれてもよい。
 例えば、上記実施の形態における検出装置が備える構成要素の一部又は全部は、1個のシステムLSI(Large Scale Integration:大規模集積回路)から構成されているとしてもよい。例えば、検出装置は、取得部と、抽出部と、特定部と、を有するシステムLSIから構成されてもよい。
 システムLSIは、複数の構成部を1個のチップ上に集積して製造された超多機能LSIであり、具体的には、マイクロプロセッサ、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)などを含んで構成されるコンピュータシステムである。ROMには、コンピュータプログラムが記憶されている。マイクロプロセッサが、コンピュータプログラムに従って動作することにより、システムLISは、その機能を達成する。
 なお、ここでは、システムLSIとしたが、集積度の違いにより、IC、LSI、スーパーLSI、ウルトラLSIと呼称されることもある。また、集積回路化の手法は、LSIに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよい。LSI製造後に、プログラムすることが可能なFPGA(Field Programmable Gate Array)、あるいは、LSI内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。
 さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりLSIに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適用等が可能性としてあり得る。
 また、本開示の一態様は、このような検出装置だけではなく、検出装置に含まれる特徴的な構成部をステップとする検出方法であってもよい。また、本開示の一態様は、検出方法に含まれる特徴的な各ステップをコンピュータに実行させるコンピュータプログラムであってもよい。また、本開示の一態様は、そのようなコンピュータプログラムが記録された、コンピュータ読み取り可能な非一時的な記録媒体であってもよい。
 なお、上記各実施の形態において、各構成要素は、専用のハードウェアで構成されるか、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、CPU又はプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスク又は半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。ここで、上記実施の形態の検出装置などを実現するソフトウェアは、次のようなプログラムである。
 すなわち、このプログラムは、コンピュータに、構造物を変位可能に支持する複数の支承のうち動的特徴が他の支承の動的特徴に整合していない支承を特定する検出方法であって、同期撮像された、複数の支承を有する構造物の複数の支承それぞれの映像を取得し、上記映像に基づいて、複数の支承それぞれが有する複数の自由度に対応する動的特徴を抽出し、複数の支承のうち動的特徴が他の支承の動的特徴に整合していない支承を特定することを実行させる。
 なお、上記各実施の形態において、特定部は複数の支承のうち動的特徴が他の支承の動的特徴に整合していない支承を特定するとしたが、特定部は複数の支承のうち動的特徴が他の支承の動的特徴に整合していない支承があるか否かを特定するとしてもよい。
 なお、上記各実施の形態において、複数の支承を有する構造物2を橋桁又は橋梁としたが、家屋などの建築物としてもよい。建築物に地震などの荷重負荷が掛かったとき、複数の支承のうち動的特徴が他の支承の動的特徴に整合していない支承の有無を特定したり、動的特徴が他の支承の動的特徴に整合していない支承を特定したりすることができる。
 本開示は、構造物を変位可能に支持する複数の支承のうち動的特徴が他の支承の動的特徴に整合しない支承を特定する検出装置に広く利用可能である。
 1、1a、1b、1c、1d、1f、1g、1h 支承
 2 構造物
 3 橋脚
 20 取得部
 30 抽出部
 40 補正部
 50 特定部
 100a、100b 検出装置
 101 撮像装置
 200 電車
 300 検出システム

Claims (9)

  1.  複数の支承を有する構造物の前記複数の支承それぞれの映像を取得する取得部と、
     前記映像に基づいて、前記複数の支承それぞれが有する複数の自由度に対応する動的特徴を抽出する抽出部と、
     前記複数の支承のうち前記動的特徴が他の支承の動的特徴に整合していない支承を特定する特定部と、
     を備える、
     検出装置。
  2.  前記複数の支承それぞれの動的特徴は、前記複数の自由度に対応する変位である、
     請求項1に記載の検出装置。
  3.  前記複数の支承それぞれの動的特徴は、前記複数の支承の動きの主成分分析を行うことにより、前記複数の自由度に対応して得られる主成分を構成する値である、
     請求項1に記載の検出装置。
  4.  前記動的特徴が前記他の支承の動的特徴に整合していない支承は、前記動的特徴が前記他の支承の動的特徴と同じでも対称でもない支承である、
     請求項1~3のいずれか一項に記載の検出装置。
  5.  さらに、前記複数の支承の映像を同期撮像する撮像部を備える、
     請求項1~4のいずれか一項に記載の検出装置。
  6.  さらに、前記複数の支承それぞれの動的特徴を、前記映像を撮像する撮像部からの距離に応じて補正する補正部を備え、
     前記特定部は、前記補正部によって補正された動的特徴を利用して、前記複数の支承のうち前記動的特徴が他の支承の動的特徴に整合していない支承を特定する、
     請求項1~5のいずれか一項に記載の検出装置。
  7.  前記構造物は、橋桁又は橋梁である、
     請求項1~6のいずれか一項に記載の検出装置。
  8.  前記取得部により取得される前記映像は、前記複数の支承を有する構造物に掛かる荷重が変化しているときに撮像された映像である、
     請求項1~7のいずれか一項に記載の検出装置。
  9.  複数の支承を有する構造物の前記複数の支承それぞれの映像を取得する取得ステップと、
     前記映像に基づいて、前記複数の支承それぞれが有する複数の自由度に対応する動的特徴を抽出する抽出ステップと、
     前記複数の支承のうち前記動的特徴が他の支承の動的特徴に整合していない支承を特定する特定ステップと、
     を有する、
     検出方法。
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