JPH03260207A - 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性状、さ
らにビルディング等の建物の外壁の状況を点検可能にし
た高架橋点検装置に関するものである。

〔従来の技術〕

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

上記構造物本来の機能を良好に維持管理する上で、適正
な頻度で点検調査を実施して適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８０−１３
３１０６号、特開昭６３−１０７６０３号の各公報に示
されているように、ブーム装置を有する自走車両を高架
橋上に駐車固定して、ブーム装置の先端部を橋体の下側
にまわり込ませ、このブーム装置の先端部に設けたテレ
ビ装置にて橋体の下面をテレビ撮影するか、あるいはブ
ーム装置の先端部に設けた作業台に作業者が乗って所定
の作業を行なうようにしたものがある。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来の技術のうち、目視点検の場合、損傷の見落と
しや、点検者の主観差が点検結果に反影されやすく、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８０−１３３１０号、
特開昭６３−１０７６０３号のそれぞれの公報に示され
たものでは、自走車両が駐車している高架橋道路の床版
の下面しか点検することができず、このため２階建の高
架橋の上下の床版を点検しようとする場合、それぞれの
道路上に自走車両を移動しなければならないという欠点
があった。

本発明は上記のことにかんがみなされたもので、床版の
表面の点検を、損傷の見落しや、点検者の主観差がなく
、しかも短い作業時間で行なうことができ、さらに、点
検車両が駐車している高架橋道路の床版の下面と、これ
の上方の床版の下面の双方の点検ができ、そのほかに点
検車両の側方にある垂直壁面の点検をも行なうことがで
き、２階建て高架橋やビルの側壁等の点検作業等広範囲
の点検作業を行なうことができる汎用性に優れた高架橋
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、計測車の屋上に基台を前後方向に移動可能に搭載
し、この基台に、第１梁部材を横方向にはり出し可能に
支持し、この第１梁部材の先端部に回転基台を介して第
２梁部材を、第１梁部材と直角方向に摺動可能に、かつ
第１梁部材と平行の軸心を中心に回動可能に支持し、こ
の第２梁部材の一端部に、他の回転基台を介して第３梁
部材を、第２梁部材に対して旋回可能に、かつ、この第
３梁部材の長手方向と平行の軸心を中心に回転可能にし
て連結し、この第３梁部材にセンサ台を摺動可能に支持
し、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光伝送装
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、性状評砺パラメータ
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〕

第１梁部材に対して第２梁部材を回動することにより、
センサ台を支持した第３梁部材が計測車の上側から下側
へ位置が変えられる。そして第１梁部材に対して第２梁
部材を摺動することにより第３梁部材の高さが変えられ
、床版に対するセンサ台の高さ方向の位置が調整される
。

基台を移動することにより、上記各梁部材と共にセンサ
台が床版に沿って移動し、センサ台に支持したレーザ計
測装置にて床版の表面が点検される。また第３梁部材を
垂直状にし、これに沿ってセンサ台を移動することによ
りビルの側壁を点検することができる。

〔実　施　例〕

本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

図中１は計測車である。そしてこれの屋上にはガイドレ
ール２が前後方向に設けてあり、このガイドレール２に
基台３が摺動自在に跨座しである。この基台３とガイド
レール２とはラックとピニオンギヤ（いずれも図示せず
）にて係合しており、基台３側に設けたピニオンギヤを
モータ４にて回転することより基台３がガイドレール２
に沿って移動するようになっている。

基台３には第１梁部材５が、この基台３の移動方向と直
角方向に摺動自在に支持されており、この第１梁部材５
は基台３に設けたモータ６を駆動することにより、ラッ
ク、ピニオンギヤの噛合により摺動するようになってい
る。

第１梁部材５の先端には第４図に示すように、筒体８が
固着してあり、この筒体８に、第１の回転基台９が第１
梁部材５と平行にした軸心を中心にして回転自在に、か
つモータ〕０にて駆動されるように設けである。そして
この第１の回転基台９には第２梁部材１１が摺動自在に
支持されており、この回転基台９に設けたモータ１２を
駆動することにより、ラック１３、ビニオン１４の噛合
により垂直方向に摺動するようになっている。

第２梁部材１１の一端には第５図に示すように、筒体１
５が固着してあり、この筒体１５に第２の回転基台１６
が第２梁部材１１と平行にした軸心を中心にして回転自
在に、かっモータ１７にて駆動されるように設けられて
いる。そしてこの第２の回転基台１６に第３の回転基台
１８が第２の回転基台１６の回転軸心と直角の軸心を中
心にして回転自在に、かっモータ１９にて回転駆動され
るように設けである。第３の回転基台１８には第３梁部
材２０の基端が、第３の回転基台１８の回転軸心と直角
の軸心を中心にして回転自在に、かっモータ２１に回転
駆動されるように連結しである。

２２はセンサ台であり、このセンサ台２２は上記第３梁
部材２０に摺動自在に搭載されており、図示しないラッ
ク、ピニオンギヤ及びこのピニオンギヤを駆動するモー
タ等の駆動機構にて第３梁部材２０の略全長にわたって
移動するようになっている。

センサ台２２にはレーザスキャナ２３が設けてあり、こ
のレーザスキャナ２３はこれに入射されたレーザ光２４
を所定の振幅にて第３梁部材２０から離れる方向に向け
て走査するようになっている。またこのセンサ台２２に
は上記レーザスキャナ２３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２５ａ。

２５ａ、２５ｃ、２５ｄが、レーザスキャナ２３の走査
面と交差する方向に向けて設けである。

２６は計測車１の天井部に後方へ向けて設けたレーザヘ
ッドであり、このレーザヘッド２６から発振されたレー
ザ光２４は、レーザ光伝送手段にて上記レーザスキャナ
２３に伝送されるようになっている。このレーザ光伝送
手段の一例として計測車１の後部に設けた第１ミラー２
７ａ１ガイドレール２の後端部に設けた第２ミラー２７
ｂ１基台３に設けた第３ミラー２７ｃ１第１梁部材５の
先端部に設けた第１の回転基台９に設けた第４ミラー２
７ｄ１第２梁部材１１の先端部に設けた第２の回転基台
１３に設けた第５ミラー２７ｅからなっている。なおこ
れらのミラーのうち、中間部のミラーにかえて光ファイ
バー等のフレキシブルチューブに代えてもよい。

計測車１には計測室２８があり、この計測室２８とレー
ザヘッド２６及びセンサ台２２の光検出センサ２５ａ〜
２５ｄ及び各モータ等とが図示しないケーブル類で接続
しである。このケーブル類には電線や流体配管、冷却水
ホース等を含む。２９はセンサ台２２に設けた接触防止
用センサ、２９ａは第２の回転基台１６に設けた監視用
テレビカメラである。

上記構成における作用を以下に説明する。

◎計測車の上方の床版を点検する場合（第１図）（１）
計測車１を現場に移動する。

（２）第１梁部材５を計測車１の側方へはり出す。

（３）第１の回転基台９を回転して第２梁部材１１を垂
直に立てると共に、この第２梁部材１１を上昇させる。

（４）第３梁部材２０を道路の床版１の下側へこれと平
行になるように旋回する。

（５）センサ台２２を上方へ向けると共に、上下、前後
、左右に移動して、床版ｌとセンサ系の距離、平行度、
及び位置を調整する。この調整は第２の回転基台１６に
設けた監視用テレビカメラにより遠隔的に行なわれる。

なお上記センサ台２２の上下動は第２梁部材１１の上下
により、また前後動は基台３の移動により、左右動は第
１梁部材５の移動及びセンサ台２２の移動により実行さ
れる。このとき、センサ台２２に設けた接触防止用セン
サ２９にてセンサ台２２及び第２梁部材１１が橋体付属
物に接触しないように監視する。

（６）基台３の移動及び第１梁部材５、センサ台２２の
移動により、センサ台２２を第７図に示すように床版１
の下面に沿って矩形状のジクザク状の軌跡３０に沿って
移動してセンサ系にて床版１の下面を点検する。このと
き、第７図に示すように、計測車１を順次■−■・・・
■と移動することにより広い床版１の下面をも点検でき
る。なお計測しながら計測車１を前進あるいは後進する
ことにより橋脚間を連続的に計測することもできる。

◎計測車が駐車している道路の床版の下面を点検する場
合（第２図） この場合は第１回転基台９を回転して第２梁部材１１を
上記の場合と逆に回動して第３梁部材２０を下側の床版
１の下側に位置することを除いて上記の場合と同じであ
る。

◎ビルの側壁を点検する場合（第３図）。

計測車１をビルの近くに駐車し、第３梁部材２０を垂直
にして点検動作を行なう。

次にレーザヘッド２６、レーザスキャナ２３及び光検出
センサ２５ａ〜２５ｄ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８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。

（１）計測に必要なレーザ光２４を発振・出力するレー
ザヘッド２６と、このレーザヘッド２６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２６内の冷却を行なう冷却水循環装
置４１゜ （３）レーザヘッド２６から出力したレーザ光２４をレ
ーザスキャナ２３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２６とレーザスキャナ２３の間に介
装したミラー群及び／あるいはフレキシブルチューブ等
からなる。

（４）レーザ光２４を高速で走行させるレーザスキャナ
２３と、これを駆動するドライバ４３゜（５）レーザス
キャナ２３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２
５ａ〜２５ｄ０（６）各光検出センサ２５ａ〜２５ｄ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２５ａ〜２５ｄの感度及び応答速度
を制御する高圧電源４６゜ （８）床版１の延長方向の距離を検出する距離計４７゜ （９）レーザスキャナ２３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゜ （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であり、主な構成要素と機能
は以下の通りである。

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

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、入力インターフェース５６、トランスポート５
７、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。

１）データ記録装置５５から再生した原画データ及び処
理データを格納する大容量メモリであるデータサーバと
デイスプレィ６３゜ ２）大規模画像からひび割れが生じている個所を判定す
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マントローラ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まて
は計測車１の計測室２８内に設けられ、またデータ自動
解析装置６２は別の事務所等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
３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２５ａ〜２５ｄにて検出される。

そしてこのときの検出光量の変化が第８図に示すブロッ
ク図の各部分にて処理されて床版１の下面に表われたひ
び割れが検知される。

このときの光検出センサ２５ａ〜２５ｄによるレーザ光
２４の反射光量の検出は、この光検出センサ２５ａ〜２
５ｄがレーザスキャナ２３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９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２３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２４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して離間して配置され
ているので、第１０図に示すように、スキャニングの全
長にわたって２つずつの光検出センサにてもれなく検出
される。

上記第８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、レーザ光走査内でレーザスキャナ２３と床版
までの距離が第１１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ＡＢ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・ン
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１２図（Ａ）は補正前の分解能を示し、第１２図（
Ｂ）は補正後の分解能を示す。

また第１３図Ａは補正前のコントラストを、第１３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ての画像歪補正性能調査
結果を第１４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１５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。

〔発明の効果〕

本発明によれば、床版１の表面の点検を、損傷の見落し
や、点検者の主観差がなく、しかも短い作業時間で行な
うことができる。さらに、点検車両が駐車している高架
橋道路の床版の下面と、これの上方の床版の下面の双方
の点検ができ、そのほかに点検車両の側方にある垂直壁
面の点検をも行なうことができ、２階建て高架橋やビル
の側壁等の点検作業等広範囲の点検作業を行なうことが
できる汎用性に優れた高架橋点検装置を得ることかでき
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、第２図、
第３図は使用態様がそれぞれ異なる実施例を示す斜視図
と正面図、第４図は第１図の■矢視部の構成を示す断面
図、第５図は第１図のＶ矢視部の構成を示す一部破断面
図、第６図は第５図のＶｌ−Ｖｌ線に沿う断面図、第７
図はセンサ台の軌跡図、第８図はレーザ計測装置のブロ
ック図、第９図、第１０図は光検出センサの検出作用の
説明図、第１１図、第１２図（Ａ）、（Ｂ）、第１３図
（Ａ）、（Ｂ）は計測情報の信号処理のための説明図、
第１４図は画像歪補正性能調査結果を示す線図、第１５
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は計測車、３は基台、５，１１．２０は第１、第２、
第３梁部材、９，１６．１８は第１、第２、第３の回転
基台、２２はセンサ台、２３はレーザヘッド、２５ａ〜
２５ｄは光検出センサ。 …願人 財団法人 首部高速道路技術 セ ／ 夕

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 計測車の屋上に基台を前後方向に移動可能に搭載し、こ
   の基台に、第１梁部材を横方向にはり出し可能に支持し
   、この第１梁部材の先端部に回転基台を介して第２梁部
   材を、第１梁部材と直角方向に摺動可能に、かつ第１梁
   部材と平行の軸心を中心に回転可能に支持し、この第２
   梁部材の一端部に、他の回転基台を介して第３梁部材を
   、第２梁部材に対して旋回可能に、かつ、この第３梁部
   材の長手方向と平行の軸心を中心に回転可能にして連結
   し、この第３梁部材にセンサ台を摺動可能に支持し、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）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）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。