(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹部や凸部が表面に存在する構造物に生じたクラックの幅を自動的に測定するクラック幅測定装置であって、該クラック幅測定装置に、クラックを挟んで両側方からクラック部を照らす一対の光源と、光源で照らされたクラック部の明暗像を取り込む一次のイメージセンサと、取り込んだ明暗のイメージデータに基づいてクラック幅を演算する測定制御部とを設けると共に、該測定制御部に、一方の光源で照らされたクラック部の明暗のイメージデータと、他方の光源で照らされたクラック部の明暗のイメージデータとをそれぞれ入力し、両イメージデータに基づいてクラック幅を演算するクラック幅演算手段を設けるにあたり、該クラック幅演算手段は、前記両イメージデータを明部基準のＯＲ条件で合成して得た合成イメージデータに含まれる連続する暗部信号範囲の暗部両端位置のアドレスを特定し、該特定した暗部両端位置のアドレスから、該各対応する側のイメージデータにおける暗信号連続範囲の対応端位置アドレスをそれぞれ特定してクラック部の両端位置のアドレスとし、両アドレスの差分に所定の定数を乗じてクラック幅測定値を演算するようにしたことを特徴とするクラック幅測定装置。
【請求項２】
請求項１において、クラック部の対向位置にミラーを傾斜配置すると共に、該ミラーの反射位置にイメージセンサを配置し、さらに、ミラーとイメージセンサとの間に、クラック部の反射像をイメージセンサ上に結像するレンズを配置したことを特徴とするクラック幅測定装置。
【請求項３】
請求項１または２において、クラック部の対向位置に、クラック部の像をイメージセンサに向けて反射するハーフミラーを傾斜配置すると共に、該ハーフミラーを透過してクラック部を目視可能な覗き窓を設け、さらに、覗き窓には、装置本体をクラックに対して位置合せするための照準を設けたことを特徴とするクラック幅測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネル内のコンクリート壁等の構造物に生じたクラックの幅を自動的に測定するクラック幅測定装置の技術分野に属するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、コンクリート表面から内部にかけて発生するクラックは、コンクリート自体の強度低下と密接に関係しており、クラックの発生状況を調査することは、コンクリート構造物の維持管理において非常に重要である。そして、クラックの発生状況を調査する場合には、先ず、コンクリート表面に発生したクラック幅を測定し、これを評価する必要がある。
【０００３】
そこで、従来においては、コンクリート表面に生じたクラックの幅を測定する場合、図１３に示す如く、透明樹脂板に、幅寸法が相違する複数の直線と、各直線の幅を示す数値とを付したクラックスケールＳを用い、該クラックスケールＳをコンクリート表面に押し当ててクラック幅を測定していた。しかるに、この測定方法は、実際のクラック幅と複数の直線幅とを比較すると共に、最も近いと思われる直線を選択し、その直線に付された数値を読み取るという目視測定であるため、どうしても作業者の曖昧な判断が介在し、その結果、大きな測定誤差が生じる可能性がある許りでなく、測定する作業者によって測定結果にバラツキが生じる不都合があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
また、特開昭５８−５８４０３号公報や特開平１−３２１３４３号公報に示される様に、イメージセンサ等を用いてクラック部の像を取り込むと共に、取り込んだイメージデータに基づいてクラック幅を自動的に測定するものが既に提案されているが、前者では、単一の光源でクラック部を一側方から照らすため、取り込んだイメージデータは、コンクリート表面に存在する凹凸の影を多数含むと共に、クラック内の影と凹凸の影との誤認を招く可能性があり、しかも、光源の光がクラック内にも入射されるため、クラック内の影に基づいてクラック幅を測定すると、測定値が実際のクラック幅よりも小さくなる不都合がある。
【０００５】
一方、後者では、クラック部を両側方から照らすため、コンクリート表面に存在する凹凸の影響を可及的に排除し得るが、このものでは、光源の光が両側方からクラック内に入射されるため、クラック内の影に基づいてクラック幅を測定すると、前者よりも測定値が小さくなって測定誤差が拡大する不都合がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項１の発明は、凹部や凸部が表面に存在する構造物に生じたクラックの幅を自動的に測定するクラック幅測定装置であって、該クラック幅測定装置に、クラックを挟んで両側方からクラック部を照らす一対の光源と、光源で照らされたクラック部の明暗像を取り込む一次のイメージセンサと、取り込んだ明暗のイメージデータに基づいてクラック幅を演算する測定制御部とを設けると共に、該測定制御部に、一方の光源で照らされたクラック部の明暗のイメージデータと、他方の光源で照らされたクラック部の明暗のイメージデータとをそれぞれ入力し、両イメージデータに基づいてクラック幅を演算するクラック幅演算手段を設けるにあたり、該クラック幅演算手段は、前記両イメージデータを明部基準のＯＲ条件で合成して得た合成イメージデータに含まれる連続する暗部信号範囲の暗部両端位置のアドレスを特定し、該特定した暗部両端位置のアドレスから、該各対応する側のイメージデータにおける暗信号連続範囲の対応端位置アドレスをそれぞれ特定してクラック部の両端位置のアドレスとし、両アドレスの差分に所定の定数を乗じてクラック幅測定値を演算するようにしたことを特徴とするクラック幅測定装置である。つまり、一方のイメージデータに基づいてクラックの一方の端縁位置を特定する一方、他方のイメージデータに基づいてクラックの他方の端縁位置を特定することができるため、特定した両端縁位置に基づいてクラック幅を正確に演算することができ、その結果、光源の光がクラック内に入射しても正確な幅測定を行うことができる許りでなく、入射角を大きくすることで表面の凹凸によって生じる影の影響を排除することが可能になる。しかも、両イメージデータを所定の条件で合成すれば、クラック部を両側方から同時に照らした場合と同等のイメージデータを得ることができるため、凹凸の影を排除した状態でクラック位置を容易に特定することができる。
請求項２の発明は、請求項１において、クラック部の対向位置にミラーを傾斜配置すると共に、該ミラーの反射位置にイメージセンサを配置し、さらに、ミラーとイメージセンサとの間に、クラック部の反射像をイメージセンサ上に結像するレンズを配置したことを特徴とするクラック幅測定装置である。つまり、クラック部の対向位置にレンズおよびイメージセンサを直線的に配置する場合に比して装置の高さ寸法を小さくすることができる。
請求項３の発明は、請求項１または２において、クラック部の対向位置に、クラック部の像をイメージセンサに向けて反射するハーフミラーを傾斜配置すると共に、該ハーフミラーを透過してクラック部を目視可能な覗き窓を設け、さらに、覗き窓には、装置本体をクラックに対して位置合せするための照準を設けたことを特徴とするクラック幅測定装置である。つまり、装置本体をクラックに対して正確に位置合せすることができるため、クラック位置の誤認に基づく測定ミスを防止することができ、しかも、可動部を設けることなくクラック部を目視可能にしたため、構造を簡略化してコストダウンを図ることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態の一つを図面に基づいて説明する。図面において、１はトンネル内のコンクリート壁２等に生じたクラック３の幅を自動的に測定するクラック幅測定装置であって、該クラック幅測定装置１の外殻を形成するケース４は、コンクリート壁２の表面に接当される平坦な底面を有するが、該底面の周囲には、クラック幅測定装置１のガタツキを防止する弾性緩衝材１ａが貼着されている。
【０００８】
４ａ、４ｂは前記ケース４の底面および前面に対向状に形成される一対の窓であって、該窓４ａ、４ｂのうち、ケース底面のものは、ケース４内にコンクリート表面（クラック部）の像を取り込むための取込み窓４ａとして形成される一方、ケース前面のものは、取込み窓４ａを介してクラック位置を目視確認するための覗き窓４ｂとして形成されている。そして、覗き窓４ｂには、十字状の照準４ｃが設けられているため、取込み窓４ａを介して目視したクラック３に照準４ｃの縦線を合わせることにより、クラック幅測定装置１をクラック３に対して正確に位置合せすることができるようになっている。
【０００９】
５は前記窓４ａ、４ｂ間に傾斜姿勢で配置されるハーフミラーであって、該ハーフミラー５は、覗き窓４ｂからのクラック目視を許容しつつ、取込み窓４ａから取り込んだコンクリート表面の像を下方に反射するが、その反射像は、レンズ６を介してイメージセンサ７上に結像されるようになっている。
【００１０】
前記イメージセンサ７は、多数の受光素子を所定ピッチで直線的に配列して形成される一次元ＣＣＤイメージセンサであって、該一次元ＣＣＤイメージセンサは、受光素子毎に受光量に応じた光電変換を行うと共に、各受光素子の変換信号を一連状の信号として出力するように構成されている。
【００１１】
８Ｌ、８Ｒは発光ダイオード等を用いて構成される左右一対の光源であって、該光源８Ｌ、８Ｒは、前記取込み窓４ａの左右両側方で、且つケース４の底面部から離間する位置に設けられると共に、照射方向が取込み窓４ａを向くよう所定の傾斜角をもって配置されている。そして、光源８Ｌ、８Ｒは、後述する測定制御部９によって点灯制御されるが、測定制御部９においては、両光源８Ｌ、８Ｒを消灯する消灯状態と、左側の光源８Ｌのみを点灯させる左点灯状態と、右側の光源８Ｒのみを点灯させる右点灯状態と、両光源８Ｌ、８Ｒを点灯させる左右点灯状態とに切換えることができるようになっている。つまり、左点灯状態では、光源８Ｌの光がクラック３の右側内壁面１０Ｒに入射されるものの、左側内壁面１０Ｌには入射されないため、クラック３の左側端縁１１Ｌを明暗の境界とするクラック３の影を作り出す一方、右点灯状態では、光源８Ｒの光がクラック３の左側内壁面１０Ｌに入射されるものの、右側内壁面１０Ｒには入射されないため、クラック３の右側端縁１１Ｒを明暗の境界とするクラック３の影を作り出すことができ、また、左右点灯状態では、コンクリート表面に存在する凹部１２や凸部１３の影を左右の光源８Ｌ、８Ｒが互いに相殺するため、クラック３の影を強調することができるようになっている。
【００１２】
１４、１５は前記覗き窓４ｂの左右両側部に設けられる一対のスイッチであって、該スイッチ１４、１５のうち、一方のものは、クラック幅測定の開始操作を行うスタートスイッチ１４（位置合せ用点灯スイッチ）として設けられており、また、他方のものは、左右の光源８Ｌ、８Ｒを同時点灯操作するライトスイッチ１５として設けられている。
【００１３】
また、１６は前記ケース４の前面下部に設けられる表示部であって、該表示部１６は、後述するクラック幅測定結果を表示すべく、液晶表示デバイス（ＬＣＤ）や７セグメントＬＥＤを用いて構成されている。尚、図中、１７はイメージセンサ７および測定制御部９が組み付けられる基板、１８は本装置の電源である電池、１９は電池交換口を開閉する着脱カバーである。
【００１４】
前記測定制御部９は、マイクロコンピュータ（ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を含む）を用いて構成されており、その入力側には、前述したイメージセンサ７、スタートスイッチ１４およびライトスイッチ１５が所定の入力インタフェース回路を介して接続される一方、出力側には、光源８Ｌ、８Ｒおよび表示部１６が所定の出力インタフェース回路を介して接続されている。そして、測定制御部９のロムには、スタートスイッチ１４の操作に応じてクラック３の幅を自動的に測定する「測定制御」のプログラムが予め書き込まれており、以下、「測定制御」の制御手順をフローチャートに基づいて説明する。但し、イメージセンサ７の出力信号は、所定の閾値を用いて２値化することにより、明るい部分が所定レベルのＨ信号、暗い部分が所定レベルのＬ信号に変換されているものとする。
【００１５】
前記「測定制御」においては、先ずライトスイッチ１５の操作状態を判断し、該判断結果がＯＮである場合には、左右の光源８Ｌ、８Ｒを点灯させる一方、判断結果がＯＦＦである場合には、続いてスタートスイッチ１４の操作状態を判断する。そして、この判断結果がＯＮである場合には、右側の光源８Ｒを点灯させた状態でイメージセンサ７から入力した右点灯イメージデータを記憶すると共に、左側の光源８Ｌを点灯させた状態でイメージセンサ７から入力した左点灯イメージデータを記憶し、しかる後、両イメージデータを、図９、図１０から明らかなように明部をＯＲ条件で合成して得た合成イメージデータを記憶する。
【００１６】
上記のステップが終ると、合成イメージデータに含まれるＬ信号連続範囲の左右端位置アドレス（ｎ＋５）、（ｎ＋９）を特定した後、該右端位置アドレス（ｎ＋９）をインクリメントしながら右点灯イメージデータを参照して右点灯イメージデータにおけるＬ信号連続範囲の右端位置アドレス（ｎ＋１１）を特定すると共に、左端位置アドレス（ｎ＋５）をデクリメントしながら左点灯イメージデータを参照して左点灯イメージデータにおけるＬ信号連続範囲の左端位置アドレス（ｎ＋２）を特定する。そして、右点灯イメージデータの右端位置アドレス（ｎ＋１１）および左点灯イメージデータの左端位置アドレス（ｎ＋２）を特定した後は、両アドレスの差分に所定の定数を乗じることでクラック幅測定値を演算すると共に、該クラック幅測定値を表示部１６に所定時間表示して一回の測定制御を終了する。
【００１７】
叙述の如く構成されたものにおいて、構造物に生じたクラック３の幅を自動的に測定するクラック幅測定装置１であって、該クラック幅測定装置１に、クラック３を挟んで両側方からクラック部を照らす少なくとも一対の光源８Ｌ、８Ｒと、光源８Ｌ、８Ｒで照らされたクラック部の像を取り込むイメージセンサ７と、取り込んだイメージデータに基づいてクラック幅を演算する測定制御部９とを設けるにあたり、該測定制御部９に、一方の光源８Ｌで照らされたクラック部のイメージデータと、他方の光源８Ｒで照らされたクラック部のイメージデータとをそれぞれ入力し、両イメージデータに基づいてクラック幅を演算するクラック幅演算手段（測定制御）を設けたため、一方のイメージデータに基づいてクラック３の一方の端縁位置１１Ｌを特定する一方、他方のイメージデータに基づいてクラック３の他方の端縁位置１１Ｒを特定し、該特定した両端縁位置１１Ｌ、１１Ｒに基づいてクラック幅を正確に演算することができ、その結果、光源８Ｌ、８Ｒの光がクラック３内に入射しても正確な幅測定を行うことができる許りでなく、入射角を大きくすることで表面の凹凸によって生じる影の影響を排除することが可能になる。
【００１８】
また、両イメージデータの明部をＯＲ条件で合成し、該合成イメージデータに基づいてクラック位置を特定するため、凹凸の影を排除した状態で正確な位置特定を行うことができる。
【００１９】
また、イメージセンサ７は、広く普及している一次元イメージセンサであるため、コストダウンを図ることができる許りでなく、二次元イメージデータを処理する場合に比して画像処理の負担を軽減することができる。
【００２０】
また、クラック部の対向位置にハーフミラー５を傾斜配置すると共に、該ハーフミラー５の反射位置にイメージセンサ７を配置し、さらに、ハーフミラー５とイメージセンサ７との間に、クラック部の反射像をイメージセンサ７上に結像するレンズ６を配置したため、クラック部の対向位置にレンズ６およびイメージセンサ７を直線的に配置する場合に比して装置１の高さ寸法を小さくすることができる。
【００２１】
また、クラック部の対向位置に、クラック部の像をイメージセンサ７に向けて反射するハーフミラー５を傾斜配置すると共に、該ハーフミラー５を透過してクラック部を目視可能な覗き窓４ｂを設け、さらに、覗き窓４ｂには、装置本体をクラック３に対して位置合せするための照準４ｃを設けたため、装置本体をクラック３に対して正確に位置合せすることができ、しかも、可動部を設けることなくクラック部を目視可能にしたため、構造を簡略化してコストダウンを図ることができる。
【００２２】
また、両側方の光源８Ｌ、８Ｒを同時に点灯させるライトスイッチ１５を設けたため、クラック３に対する装置本体の位置合せを、両側方の光源８Ｌ、８Ｒを同時に点灯させた状態で行うことにより、位置合せの精度をさらに向上させることができる。
【００２３】
また、クラック幅測定値を表示する表示部１６を設けたため、クラック幅をその場で確認できる許りでなく、表示部１６の表示状態に基づいて測定の終了を認識することができる。
【００２４】
尚、本発明は、前記実施形態に限定されないことは勿論であって、例えば測定対象は、トンネル内のコンクリート壁に生じたクラックに限らず、様々な構造物に生じたクラックの幅を測定することができる。また、イメージセンサは、一次元ＣＣＤイメージセンサに限定されないことは言うまでもない。また、イメージセンサは複数設けてもよく、この場合には、複数の測定値を平均化したり、或いは不正と思われる測定値を排除することにより、測定値の信頼性を高めることができる。また、図１２に示す如く、演算したクラック幅データを他の装置に向けて送信する送信部２０を設けることが可能である。そして、このものでは、測定したクラック幅データを、クラック調査支援ソフトを備えた携帯パソコン２１に入力する場合に、データ入力作業を自動化してクラック調査の効率を高めることができる許りでなく、手動入力の如く入力ミスが生じる不都合を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】クラック幅測定装置の正面図である。
【図２】同上底面図である。
【図３】同上側面図である。
【図４】同上下面図である。
【図５】同上Ｘ−Ｘ断面図である。
【図６】同上Ｙ−Ｙ断面図である。
【図７】測定制御部の入出力を示すブロック図である。
【図８】「測定制御」を示すフローチャートである。
【図９】右点灯イメージデータおよび左点灯イメージデータの取込み状態を示す説明図である。
【図１０】イメージデータ処理手順を示す説明図である。
【図１１】同上要部拡大図である。
【図１２】他例を示すブロック図である。
【図１３】クラックスケールの平面図である。
【符号の説明】
１    クラック幅測定装置
２    コンクリート壁
３    クラック
４    ケース
４ａ  取込み窓
４ｂ  覗き窓
４ｃ  照準
５    ハーフミラー
６    レンズ
７    イメージセンサ
８Ｌ  光源
８Ｒ  光源
９    測定制御部
１４  スタートスイッチ
１５  ライトスイッチ
１６  表示部
２０  送信部
２１  携帯パソコン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0003611777.tif 000009
【図９】
0003611777.tif 000010
【図１０】
0003611777.tif 000011
【図１１】
0003611777.tif 000012
【図１２】
0003611777.tif 000013
【図１３】
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