JPH03260205A - 高架橋点検装置 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、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
な精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６０−１３
３１０６号、特開昭６３−１０７８０３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。

また特公昭８３−８５７６６号、特開昭８２−２８４８
０４号の各公報に示されているように、橋体の下側に作
業台を橋桁に沿って移動可能にした点検装置も知られて
いる。

〔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影されやすく、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
能が有限であるため、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６３−１０７８０３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。

また上記公知例の特公昭６３−８５７８６号、特開昭６
２−２８４８０４号公報に示されたものにあっては、上
記自動車の小移動による非能率及び他の車両の邪魔にな
るという問題はないが、これの前者は、吊部材をあらか
じめ橋桁に固着しておかなければならず、このため任意
の橋桁部を随時にわたって点検することができず、点検
作業を機動的に行なうことができないと共に計測部がゆ
れやすいという問題があり、また後者にあっては橋桁の
長手方向への移動が不連続となってレーザ計測装置を用
いる点検装置には不向きであると共に、移動に時間がか
かる等の問題がある。

本発明は上記のことにかんがみなされたもので、計測中
は全く、他の交通を妨害することがなく連続的に計測で
き、また小型の装置で計測可能範囲を広くとることがで
き、さらに橋体のゆれとセンサ系が同期するため、計測
結果に高さ位置ずれの影響が少なく計測でき、そしてさ
らに上記計測に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、検査精度、
作業性、安全性を向上することができ、また計測結果は
機械的に公平に判断でき、さらに維持管理に必要な評価
パラメータが定量的に把握することができるようにした
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、本発明に係る高架橋点検装
置は、高架橋の脚柱間にかけわたした橋桁に係脱可能に
固着可能にし、かつ橋桁の長さ方向に長くしたフレーム
の下面に、基台をこれの長手方向に移動可能に設け、こ
の基台に、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からなるレーザ計測
装置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、フレーム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、フレ
ーム及びリンク機構、センサ台を介してレーザ計測装置
を設けた。

さらに、レーザ計測装置は、レーザ光の高速走査、レー
ザ光の反射光量の検出及び計測延長方向の距離の検出を
行ない、床版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。

〔作　用〕

フレームラ橋桁に固着した状態で、このフレームに対し
て基台を移動しなからリンク機構を折り曲げ作動するこ
とにより、このリンク機構の先端部に設けたセンサ台が
橋桁と平行に移動すると共に、床版の幅方向に移動して
、結局センサ台は矩形状をしたジグザグ状の軌跡を描い
て移動される。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
。光検出センサにて検出された信号はレーザ計測装置に
て処理され床版の表面性状が検出される。

〔実　施　例〕

本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

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

この各橋桁３は断面Ｉ型になっていて、下側端部に長手
方向に対する両側に左右のフランジ部が全長にわたって
突出している。

４は長方形状に形成されたフレームであり、このフレー
ム４の上面の幅方向中央部で、かつ長手方向に離間する
２個所のそれぞれに、幅方向に対向するクランプ部材５
ａ、５ｂが送りねじ６に支持されて設けである。送りね
じ６は両クランプ部材５ａ、５ｂがそれぞれ螺合する位
置で逆ねじになっていて、この送りねじ６を回転するこ
とによりクランプ部材５ａ、５ｂが対称状に進退してク
ランプ、アンクランプするようになっている。送りねじ
６の両端部はフレーム４の両側端部に立設したブラケッ
ト７．７に支持され、かつギヤモータ８にて駆動される
ようになっている。

フレーム４の下面の幅方向中央部にレール９かフレーム
４の略全長にわたって固着しである。

そしてこのレール９に移動台１０がアリ溝係合により、
長手方向に摺動自在に係合されている。

この移動台１０はレール９に沿っである長さを有してお
り、これの下面には基台１１が設けである。またフレー
ム４の下面には上記レール９と平行にラック１２か設け
てあり、このラック１２に移動台１０に設けられ、かつ
モータ１３にて駆動されるピニオンギヤ１４が噛合して
あり、ピニオンギヤ１４の回転により移動台１０を介し
て基台１１がフレーム４の下面に沿って、略これの全長
にわたって移動するようになっている。

フレーム４の上面にはレーザ光１５をフレーム４の一側
方へ水平に発振するレーザヘッド１６が設けである。

基台１１にはリンク機構１７の第１アーム１７ａの基端
部が水平方向に回動自在に、かつモータ１８にて回動駆
動するように結合しである。またこの第１アーム１７ａ
の先端には第２アーム１７ｂの基端部が同様に水平方向
に回動自在に、かつモータ１９にて回動駆動するように
結合されている。第２アーム１７ｂの先端には支持台２
０が設けてあり、この支持台２０にリフトパー２１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
パー２１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２０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２３にて
駆動することによりリフトパー２１が昇降するようにな
っている。

リフトパー２１の上部にはセンサ台２４がモータ２２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２４の回動中心部にはレーザスキャナ２５
が設けである。このレーザスキャナ２５は、これに入射
されたレーザヘッド１６からのレーザ光１５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１６からのレーザ光１５は、フレーム４の
一端部に設けた第１・第２のミラー２６ａ、２６ｂと、
リンク機構１７の第１アーム１７ｇの基部に設けた第３
ミラー２６Ｃ１両アームの回動支点部に設けた第４ミラ
ー２６ｄ１第２アーム１７ｂの先端部に設けた第５ミラ
ー２６ｅ、センサ台２４に設けた第６ミラー２６ｆを介
して伝送されるようになっている。なお、第３ミラー２
６ｃと第４ミラー２６ｄ間は光フアイバ等光導体にて構
成したチューブ２７を介して伝送されるようにしている
。

センサ台２４にはレーザスキャナ２５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２８ａ、
２８ｂ、２８ｃ、２８ｄがレーザスキャナ２５の走査面
と交差する方向に向けて設けである。また２９はテレビ
カメラ、２９ａは位置決めセンサである。このレーザス
キャナ２５及び光検出センサ２８ａ〜２８ｄの構成及び
作用はレーザ計測装置として後述する。

３０は上記フレーム４を含む計測機構部を橋桁３に装着
するためのリフト車であり、このリフト車３０には昇降
台３１が昇降装置３２を介して設けである。昇降台３１
の長手方向両側部に、上記フレーム４の両側端部をクラ
ンプするクランプ部材３２ａ、３２ｂが回動自在に設け
である。一方昇降台３１の両クランプ部材３２ａ。

３２ｂに対向する中央部には第２図、第３図に示すよう
に、中間部を回転自在に支持して回動リンク３３がモー
タ３４にて回動駆動できるように設けてあり、この回動
リンク３３の各端がそれぞれリンク３４ａ、３４ｂを介
して各クランプ部材３２ａ、３２ｂの基端部に連結され
ていて、回動リンク３３が回動することによりクランプ
部材３２ａ−，３２ｂがクランプ、アンクランプの作動
をするようになっている。

３５は計測車であり、この計測車３５には計測室３６が
あり、また屋根には昇降ブーム装置３７が昇降可能に設
けである。そしてこの昇降ブーム装置３７にて橋桁３に
取付けられた計測機構部と計測車３５とを連ぐケーブル
類を支持するようになっている。このケーブル類にはレ
ーザヘッド１６や各モータを駆動するための電線やレー
ザヘッド１６を冷却する冷却水ホースを含む。計測車３
５は道路脇に配置される。

上記構成における作用を以下に説明する。

（１）計測車３５とリフト車３０はセットで計測現場に
移動する。

（２）リフト車３０の位置決め後、コントロールケーブ
ルを計測車３５と計測機構部の間に接続する。

（３）リフト車３０の昇降台３１を上昇して、テレビカ
メラ２９にて確認しながらフレーム４を橋桁３の下側に
位置させ、このフレーム４に設けたクランプ部材５ａ、
５ｂにて橋桁３の両側のフランジ部にクランプする。

（４）昇降台３１のクランプ部材３２ａ、３２ｂをフレ
ーム４からアンクランプして昇降台３１を下降し、両車
３０．３５とも安全地帯へ移動する。このとき中央分離
帯に安全地帯があれば両方の車両ともその場へ待機して
もよい。

（５）センサ系を支持するセンサ台２４を計測開始位置
に位置決め後、計測を開始する。このとき、基台１１が
フレーム４の略全長にわたってレール９に沿って移動す
ること、及びリンク機構１７が折り曲がり回動すること
により、センサ台２４は、第４図に示すように、フレー
ム４を中心にして、フレーム４の長さの数倍の長さにわ
たり、かつフレーム４の一側前部から他側前部にわたる
広い範囲を矩形状をしたジグサグ状に計測経路を通って
計測される。

（６）計測終了後、計測車３５とリフト車３０はセット
時と同じ位置に戻る。

（７）昇降台３１を上昇し、計測機構部を受けとり、下
降する。

（８）コントロールケーブルをはずして作業終了となる
。

次にレーザヘッド１６、レーザスキャナ２５及び光検出
センサ２８ａ〜２８ｄ等からなるセンサ系及びこれに接
続する信号伝送処理装置、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５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、レーザ光反射光量のセ
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。

■）計測に必要なレーザ光１５を発振・出力するレーザ
ヘッド１６と、このレーザヘッド１６の駆動とレーザパ
ワーのコントロールを行なうレーザ電源４０゜ ２）レーザヘッド１６内の冷却を行なう冷却水循環装置
４１゜ ３）レーザヘッド１６から出力したレーザ光１５をレー
ザスキャナ２５まで伝送・集光するレーザ伝送・集光機
構４２゜ これはレーザヘッド１６とレーザスキャナ２５の間に介
装したミラー群とチューブ２７等からなる。なおこれの
全長を光ファイバ等の光導体にて構成してもよい。

４）レーザ光１５を高速で走査させるレーザスキャナ２
５と、これを駆動するドライバ４３゜５）レーザスキャ
ナ２５にて床版１を走査されたレーザ光の反射光量を検
出する高速・高感度センサからなる光検出センサ２８ａ
〜２８ｄ０Ｂ）各光検出センサ２８ａ〜２８ｄ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２８ａ〜２８ｄ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゜こ
の距離計４７は第１図では図示しないがセンサ台２４に
設けである。

９）レーザスキャナ２５の高精度速度制御とＨＤ信号作
成等を行な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゜ り２）信号伝送処理装置４４ 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てあり、主な構成要素と機能
は以下の通りである。

■）計測情報等の光多重伝送を行なうデータ多重伝送装
置５０゜ ２）ひび割れ信号の歪補正を行な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ェーディング
コレクタ５３からなるひび割れ信号処理回路５４゜ ３）データ記録装置５５ これは計測情報を高密度で記録・再生を行なうもので、
これは、入力インタフェース５６、トランスボート５７
、出力インターフェース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、イメージデイスプレ
ィに出力・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。

Ｉ）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
デイスプレィ６３゜ ２）大規模画像からひび割れか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６
６に出力する抽出プロセッサ６７゜４）所定の判定基準
を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とデイスプレィ６９゜ ６）各機器のコントロール及びマン−マシンインタフェ
ース機能を有するシステムコントローラ７０゜ 上記構成において、レーザ装置４０、冷却水循環装置４
１及び信号伝送処理装置４４から画像表示装置５９まで
は計測車３５の計測室３６内に設けられ、またデータ自
動解析装置６２は別の事務所定の建屋内に設置する。

上記構成のレーザ計測装置において、レーザスキャナ２
５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２８ａ〜２８ｄにて検出される。

そしてこのときの検出光量の変化が第５図に示すブロッ
ク図の各部分にて処理されて床版１の■而に表われたひ
び割れが検知される。

このときの光検出センサ２８ａ〜２８ｄによるレーザ光
１５の反射光量の検出は、この光検出センサ２８ａ〜２
８ｄがレーザスキャナ２５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６図に
示すように、センサ台２２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があっても、レ
ーザスキャナ２５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１５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て離間して配置されて
いるので、第７図に示すように、スキャニングの全長に
わたって２こずつの光検出センサにてもれなく検出され
る。

上記第５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２５と床
版までの距離が第８図に示すように場所によって異なる
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９図（Ａ）は補正前の分解能を示し、第９図（Ｂ）
は補正後の分解能を示す。また第１０図（Ａ）は補正前
のコントラストを、第１０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１１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１２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２４に設置されたテレ
ビカメラ３１は橋体付属物の性状検出と、センサ台２４
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いときには、リ
フトパー２１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。

〔発明の効果〕

本発明によれば、計測中は全く、他の交通を妨害するこ
とが連続的に計測できる。また小型の装置で計測可能範
囲を広くとることができる。

さらに橋体のゆれとセンサ系が同期するため、計測結果
に高さ位置ずれの影響が少なく計測できる。そしてさら
に上記計測に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、検査精度、作
業性、安全性を向上することができる。また計測結果は
機械的に公平に判断でき、さらに維持管理に必要な評礁
パラメータが定量的に把握することができる。

【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図はクランプ部の断面図、第３図は第２図の■−■
線に沿う断面視図、第４図はセンサ台の軌跡図、第５図
はレーザ計測装置のブロック図、第６図、第７図は光検
出センサの検出作用の説明図、第８図、第９図（Ａ）、
（Ｂ）、第１０図（Ａ）、（Ｂ）は計測情報の信号処理
のための説明図、第１１図は画像歪補正性能調査結果を
示す線図、第１２図はシェーディング補正性能調査結果
を示す線図である。 １は床版、２ａ、２ｂは橋脚、３は橋桁、４はフレーム
、５　ａ　、　　５　ｂはクランプ部材、９はレール、
１０は移動体、１１は基台、１７はリンク機構、１５は
レーザ光、１６はレーザヘッド、２４はセンサ台、２５
はレーザスキャナ、２８ａ、〜２８ｄは光検出センサ、
４４は信号伝送処理装置、５５はデータ記録装置、５９
は画像表示装置、６２はデータ自動解析装置。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）高架橋の脚柱間にかけわたした橋桁に係脱可能に
   固着可能にし、かつ橋桁の長さ方向に長くしたフレーム
   の下面に、基台をこれの長手方向に移動可能に設け、こ
   の基台に、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からなるレーザ計測
   装置を支持したことを特徴とする高架橋点検装置。
2. （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、フレーム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、フレー
   ム及びリンク機構、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. （３）レーザ計測装置は、レーザ光の高速走査、レーザ
   光の反射光量の検出及び計測延長方向の距離の検出を行
   ない、床版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。