(57)【要約】【課題】  環境音の影響を受けず、どの現場でも簡易に実施することができる構造物の点検方法を提供する。【解決手段】  構造物の点検方法であって、構造物の周囲のノイズを取得するノイズ取得ステップと、構造物を打撃した際の打音を取得する打音取得ステップと、打音から、ノイズを除去するノイズ除去ステップと、ノイズを除去した打音を複数の集合に分類するノイズ分類ステップと、集合をラベル付けする集合ラベル付けステップと、を含む。【選択図】図３
2019090637.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物の点検方法であって、
前記構造物の周囲のノイズを取得するステップと、
前記構造物を打撃した際の打音を取得するステップと、
前記打音から、前記ノイズを除去するステップと、
前記ノイズを除去した前記打音を複数の集合に分類するステップと、
前記集合をラベル付けするステップと、を含む
ことを特徴とする構造物の点検方法。
【請求項２】
前記ラベル付けは、作業者が前記集合の中の前記打音に対してした判断に基づく
ことを特徴とする、請求項１に記載の構造物の点検方法。
【請求項３】
前記ラベル付けは、作業者が、健全部であると判断した部分の打音と、健全部でないと判断した部分の打音と、に基づく
ことを特徴とする、請求項１に記載の構造物の点検方法。
【請求項４】
前記構造物を撮像した画像から、前記構造物のひび割れを検出するステップと、
前記ひび割れの周囲を打撃した際に、前記ひび割れを境にした特徴量の違いを検出するステップと、を含む
ことを特徴とする、請求項１〜３の何れか一項に記載の構造物の点検方法。
【請求項５】
前記特徴量は、前記構造物を打撃して音を発生させる打音装置に取り付けた加速度センサの検出値である
ことを特徴とする、請求項４に記載の構造物の点検方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建物や橋梁等の構造物の点検方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、コンクリート構造物の点検方法として、コンクリートの健全部と異常部の打音を事前に機械学習させ、打音装置などによって発生した打音を自動判別し、コンクリート構造物の異常個所を検出する方法がある（例えば、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】村川正宏、インフラ維持管理・更新・マネジメント技術  プロジェクト紹介  開発技術の概要、p.32―33、［online］、平成29年3月、内閣府、［平成29年10月27日検索］、インターネット〈URL：http://www.jst.go.jp/sip/dl/k07/booklet_2017_A4.pdf〉
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、構造物の打音は、環境音（ノイズ）によって変化したり、構造物の材質や形状によって異なったりするため、各現場によって異なる。そのため、非特許文献１に記載の方法では、事前に機械学習した打音を使用することができない虞がある、という問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、環境音の影響を受けず、どの現場でも簡易に実施することができる構造物の点検方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するために、本発明の構造物の点検方法は、前記構造物の周囲のノイズを取得するステップと、前記構造物を打撃した際の打音を取得するステップと、前記打音から、前記ノイズを除去するステップと、前記ノイズを除去した前記打音を複数の集合に分類するステップと、前記集合をラベル付けするステップと、を含むことを特徴とする。
【０００７】
ここで、本発明の構造物の点検方法は、前記ラベル付けは、作業者が前記集合の中の前記打音に対してした判断に基づいても良い。
【０００８】
また、本発明の構造物の点検方法は、前記ラベル付けは、作業者が、健全部であると判断した部分の打音と、健全部でないと判断した部分の打音と、に基づいても良い。
【０００９】
また、本発明の構造物の点検方法は、前記構造物を撮像した画像から、前記構造物のひび割れを検出するステップと、前記ひび割れの周囲を打撃した際に、前記ひび割れを境にした特徴量の違いを検出するステップと、を含んでも良い。
【００１０】
さらに、本発明の構造物の点検方法は、前記特徴量は、前記構造物を打撃して音を発生させる打音装置に取り付けた加速度センサの検出値であっても良い。
【発明の効果】
【００１１】
このように構成された本発明の構造物の点検方法は、ノイズを除去した打音を、複数の集合に正確に分類することができ、ノイズの影響を受けずに、健全部と健全部でない部分を判断することができる。また、事前学習を必要としないため、どの現場でも簡易に実施することができる。
【００１２】
また、本発明の構造物の点検方法は、ラベル付けは、作業者が集合の中の打音に対してした判断に基づくことで、作業者が、各集合について、健全部であるか否かの判断をすることができ、分類された集合が、健全部であるか否かを識別することができる。
【００１３】
また、本発明の構造物の点検方法は、ラベル付けは、作業者が、健全部であると判断した部分の打音と、健全部でないと判断した部分の打音と、に基づくことで、作業者が、各集合について、健全部であるか否かの判断をすることができ、分類された集合が、健全部であるか否かを識別することができる。
【００１４】
また、本発明の構造物の点検方法は、構造物を撮像した画像から、構造物のひび割れを検出するステップと、ひび割れの周囲を打撃した際に、ひび割れを境にした特徴量の違いを検出するステップと、を含むことで、ひび割れを境にして、健全な領域と、健全ではない領域を判定することができ、ひび割れを境に何れの方向に浮が発生しているかを判定することができる。
【００１５】
また、本発明の構造物の点検方法は、特徴量は、構造物を打撃して音を発生させる打音装置に取り付けた加速度センサの検出値であることで、ひび割れを境にして、加速度センサによる検出値の違いを取得することができ、ひび割れの進行方向を推定することができ、ひび割れの危険度を判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施例１の移動架構装置の構成を示す構成図である。
【図２】実施例１の打音ユニットの構成を示す構成図である。
【図３】実施例１の点検ユニットのシステム構成を示す構成図である。
【図４】実施例１の構造物の点検方法の１次点検処理を説明するフローチャートである。
【図５】実施例１の構造物の点検方法のクラスタリング処理を説明するフローチャートである。
【図６】実施例１の構造物の点検方法の２次点検処理を説明するフローチャートである。
【図７】実施例１の浮判定部の判定情報を画像表示装置に出力した例を示す説明図である。
【図８】実施例１のノイズの除去を説明するグラフであり、図８（ａ）は、ノイズの除去前のグラフであり、図８（ｂ）は、ノイズの除去後のグラフである。
【図９】実施例１のクラスタリングを説明するための説明図である。
【図１０】実施例１のひび割れの進行方向の判定を説明する説明図であり、図１０（ａ）は、ひび割れの進行方向側ではない場合か、あるいはひび割れの進行方向が覆工コンクリートの内周面に略垂直方向である場合を示し、図１０（ｂ）は、ひび割れの進行方向側である場合を示す。
【図１１】実施例１のひび割れ危険度の判定を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本開示による構造物の点検方法を実現する実施形態を、図面に示す実施例１及び実施例２に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１８】
まず、構成を説明する。
実施例１における構造物の点検方法は、点検ユニットを使用してコンクリート構造物としての道路トンネルの内周面を点検する場合を例にして説明を行う。点検ユニット１は、移動架構装置（例えば、特開２０１６−１８０２１８号公報参照）と、打音装置（例えば、特開２０１７−１５０８８３号公報参照）を搭載した打音ユニットから構成される。
【００１９】
［移動架構装置の構成］
図１は、実施例１の移動架構装置の構成を示す構成図である。以下、図１に基づいて、実施例１の移動架構装置の構成を説明する。
【００２０】
トンネルＴは、図１に示すように、内周が断面半円状の覆工コンクリートＴ１で覆われ、底盤には車両Ｍが走る車道Ｔ２が設けられている。車道Ｔ２の両側には、一段高い監査路Ｔ３（又は歩道）が設けられている。
【００２１】
移動架構装置２は、少なくとも一部が可変である長尺のアーチ状の架構部３と、架構部３の下端に設けられた脚部４と、脚部４の下端に設けられて接地面に沿った移動を可能にするタイヤ５と、によって主に構成される。
【００２２】
移動架構装置２は、タイヤ５が回転駆動することで、移動架構装置２の長手方向に略直交する方向（トンネルＴの縦断方向）に、監査路Ｔ３に沿って移動可能となる。なお、移動架構装置２のタイヤ５の回転駆動は、後述する制御部５０によって制御される。
【００２３】
移動架構装置２は、架構部３に沿って移動可能な打音ユニット１０を備える。
【００２４】
このように構成された移動架構装置２は、トンネルＴ内の車道Ｔ２を走る車両Ｍの通行の妨げとならないように監査路Ｔ３を使用して、トンネルＴが延びる方向（縦断方向）へ移動することができる。
【００２５】
［打音ユニットの構成］
図２は、実施例１の打音ユニットの構成を示す構成図である。以下、図２に基づいて、実施例１の打音ユニットの構成を説明する。
【００２６】
打音ユニット１０は、筺体１１と、打音装置１２と、加速度センサ１６と、ステレオマイク（集音装置の一例）１７と、カメラ（撮像装置の一例）１８と、ユニット駆動モータ１９と、車輪２１と、案内部２２と、制御部５０と、を備える。
【００２７】
筺体１１は、直方体に形成され、一面に開口部１１ａを有する。
【００２８】
打音装置１２は、ハンマ１３と、駆動機構１４と、打音装置駆動モータ１５と、を備える。
【００２９】
駆動機構１４の一端には、ハンマ１３が取り付けられる。駆動機構１４の他端は、筺体１１の内側に固定される。ハンマ１３は、駆動機構１４を介して、打音装置駆動モータ１５に接続される。打音装置駆動モータ１５は、公知の電源から電力を供給される。ハンマ１３は、打音装置駆動モータ１５の駆動力により、駆動機構１４を介して、覆工コンクリートＴ１の内周面を打撃するようになっている。
【００３０】
このように構成された打音装置１２は、打音装置１２による打音を、作業者がハンマを使用した打音に近似させることができる。さらに、角度によらず、常に一定の打撃エネルギー（または打撃力）で、打音を発生させる。
【００３１】
加速度センサ１６は、ハンマ１３に取り付けられ、ハンマ１３の打撃時の挙動を検出する。
【００３２】
マイク１７は、筺体１１の開口部１１ａ付近であって、打音装置１２の上方に設けられ、ハンマ１３が覆工コンクリートＴ１の内周面を打撃した打音を収集する。マイク１７は、ハンマ１３による打音以外に、覆工コンクリートＴ１の周囲の機械音や車の走行音などの環境音（ノイズ）も収集する。
【００３３】
カメラ１８は、例えばＣＣＤカメラやＲＧＢ−Ｄカメラが使用され、筺体１１の開口部１１ａ付近であって、マイク１７の上方に設けられる。カメラ１８は、例えば３００ｍｍ×３００ｍｍのエリアで、覆工コンクリートＴ１の内周面を撮像可能とする。
【００３４】
車輪２１は、筺体１１の上部に複数（実施例１では、４つ）設けられる。車輪２１には、ユニット駆動モータ１９が接続される。車輪２１は、ユニット駆動モータ１９からの駆動力により回転する。
【００３５】
案内部２２は、筺体１１の下部に複数（実施例１では、４つ）設けられる。案内部２２は、架構部３の外形に沿って設けられ、打音ユニット１０は、架構部３に沿って移動するようになっている。案内部２２は、筺体１１を介して車輪２１を、覆工コンクリートＴ１に付勢する付勢部材を有する。
【００３６】
ユニット駆動モータ１９は、筺体１１の内側に取り付けられる。ユニット駆動モータ１９は、車輪２１に接続される。ユニット駆動モータ１９は、公知の電源から電力が供給されて、車輪２１を回転させる。
【００３７】
制御部５０は、点検ユニットとしての移動架構装置２と、点検ユニットとしての打音ユニット１０との制御を行うものであり、後述する記憶部に記憶している制御プログラムに基づいて、各機器の駆動を制御する。
【００３８】
このように構成された打音ユニット１０は、車輪２１が回転することで、架構部３の長手方向（トンネルＴの横断方向）に移動することができる。すなわち、移動架構装置２がトンネルＴの縦断方向へ移動可能であり、打音ユニット１０がトンネルＴの横断方向で移動可能であるため、点検ユニット１は、トンネルＴの全域にわたって移動可能であり、点検可能となる。
【００３９】
［点検ユニットのシステム構成］
図３は、実施例１の点検ユニットのシステム構成を示す構成図である。以下、図３に基づいて、実施例１の点検ユニットのシステム構成を説明する。
【００４０】
点検ユニット１の制御部５０の入力ポートには、加速度センサ１６とマイク１７と、カメラ１８と、入力装置２０と、が接続される。
【００４１】
入力装置２０には、作業者（点検員）の判断情報等が入力される。
【００４２】
制御部５０の出力ポートには、音出力装置６１と、画像表示装置６２と、駆動制御部６３と、が接続される。
【００４３】
音出力装置６１は、ヘッドフォンやスピーカなどであり、記録された打音装置１２による打音を出力する。
【００４４】
駆動制御部６３は、打音ユニット１０の打音装置駆動モータ１５と、打音ユニット１０のユニット駆動モータ１９と、移動架構装置２のタイヤ５を回転駆動する移動架構装置駆動モータと、の駆動を制御する。
【００４５】
加速度センサ１６が検知した加速度と、マイク１７が集音した集音情報と、カメラ１８が撮像したカメラ画像と、入力装置２０に入力された入力情報と、が制御部５０に入力される。制御部５０は、後述する１次点検処理と、後述するクラスタリング処理と、後述する２次点検処理を実行し、その処理情報を、音出力装置６１と、画像表示装置６２と、駆動制御部６３と、に出力する。
【００４６】
制御部５０は、記憶部５１と、ひび割れ判定部５２と、ノイズ除去部５３と、打音解析部５４と、クラスタリング部５５と、浮判定部５６と、ひび割れ進行方向判定部５７と、ひび割れ危険度判定部５８と、を備える。
【００４７】
記憶部５１には、制御部５０の入力ポートに入力された情報と、後述する１次点検処理の処理情報と、後述するクラスタリング処理の処理情報と、後述する２次点検処理の処理情報と、各機器の駆動を制御する制御プログラムなどが記憶される。
【００４８】
ひび割れ判定部５２は、記憶部５１に記憶されたカメラ画像を解析して、ひび割れの有無を判定する。ひび割れ位置は、座標データとして、記憶部５１に記憶される。
【００４９】
ノイズ除去部５３は、記憶部５１に記憶された打音から、記憶部５１に記憶されたノイズを除去する。打音解析部５４は、打音を周波数解析する。
【００５０】
クラスタリング部５５は、周波数解析結果に基づいて、打音を複数の集合（クラス）に分類（クラスタリング）する。浮判定部５６は、打音に基づいて、浮の有無を判定する。
【００５１】
ひび割れ進行方向判定部５７は、加速度センサ１６が検知した加速度に基づいて、打撃時のハンマ１３の挙動を検出し、ひび割れの進行方向を判定する。ひび割れ危険度判定部５８は、覆工コンクリートＴ１のひび割れによる剥離や剥落の危険度を判定する。
【００５２】
次に、作用について説明する。
実施例１の構造物の点検方法は、１次点検処理と、クラスタリング処理と、２次点検処理と、を経る。１次点検処理及びクラスタリング処理は、トンネルＴの内周面のひび割れ位置と、コンクリートの浮の有無と、を判定する目的で行う。２次点検処理は、１次点検処理で特定したひび割れ位置について、詳細な点検を行い、危険度を提示する目的で行う。
【００５３】
［１次点検処理］
図４は、実施例１の構造物の点検方法の１次点検処理を説明するフローチャートである。以下、図４に基づいて、実施例１の構造物の点検方法の１次点検処理を説明する。
【００５４】
１次点検処理を開始すると、記憶部５１は、カメラ１８から送信されたカメラ情報を記憶（取得）する（ステップＳ１）。
【００５５】
次いで、ひび割れ判定部５２は、記憶部５１に記憶されたカメラ画像の中に、ひび割れが存在するか否かを判定する（ステップＳ２）。カメラ画像の中に、ひび割れが存在すると判定した場合（ステップＳ２でＹＥＳ）、ステップＳ３に進む。一方、カメラ画像の中に、ひび割れが存在しないと判定した場合（ステップＳ２でＮＯ）、ステップＳ４に進む。
【００５６】
次いで、記憶部５１は、ひび割れ位置を座標データとして、記憶する（ステップＳ３）。次いで、記憶部５１は、マイク１７から送信されたノイズを記憶する（ステップＳ４）。
【００５７】
次いで、制御部５０は、打音装置１２に覆工コンクリートＴ１を打撃させる（ステップＳ５）。次いで、記憶部５１は、マイク１７が集音した打音と、打撃位置の座標データと、を記憶する（ステップＳ６）。
【００５８】
次いで、打音解析部５４は、記憶部５１に記憶された打音を周波数解析すると共に、ノイズ除去部５３は、記憶部５１に記憶された打音から、記憶部５１に記憶されたノイズを除去する（ステップＳ７）。なお、ノイズの除去については、後述する。
【００５９】
次いで、記憶部５１は、ノイズ除去後の周波数解析結果を記憶する（ステップＳ８）。なお、ノイズ除去後の周波数解析結果は、打撃位置と紐づけられた状態で記憶部５１に記憶される。また、打音データも、打撃位置と紐づけられた状態で記憶部５１に記憶される。
【００６０】
次いで、制御部５０は、１次点検処理を終了するか否かを判定する（ステップＳ９）。１次点検処理を終了する場合（ステップＳ９でＹＥＳ）、１次点検処理を終了する。一方、１次点検処理を終了しない場合（ステップＳ９でＮＯ）、制御部５０が打音ユニット１０を所定の距離（実施例１では、２００ｍｍ）だけ移動させ（ステップＳ１０）、ステップＳ１に戻る。
【００６１】
［クラスタリング処理］
図５は、実施例１の構造物の点検方法のクラスタリング処理を説明するフローチャートである。以下、図５に基づいて、実施例１の構造物の点検方法のクラスタリング処理を説明する。
【００６２】
クラスタリング処理を開始すると、クラスタリング部５５が、周波数解析結果に基づいて、打音を複数の集合（クラス）に分類（クラスタリング）する（ステップＳ２１）。なお、クラスタリングについては、後述する。
【００６３】
次いで、制御部５０は、分類された集合を自動でラベル付け可能であるか否かを判定する（ステップＳ２２）。分類された集合を自動でラベル付け可能であると判定した場合（ステップＳ２２でＹＥＳ）、制御部５０は、過去に分類した結果を利用して、分類された集合をラベル付けし（ステップＳ２３）、ステップＳ２５に進む。一方、分類された集合を自動でラベル付け不可能であると判定した場合（ステップＳ２２でＮＯ）、作業者（作業者）により、分類された集合をラベル付けし（ステップＳ２４）、ステップＳ２５に進む。なお、作業者によるラベル付けについては、後述する。
【００６４】
次いで、制御部５０は、記憶部５１に記憶されたひび割れ位置と、各打音の識別結果と、各打音の打撃位置と、をトンネルＴの展開図に重ねた情報を画像表示装置６２へ出力し（ステップＳ２５）、クラスタリング処理を終了する。作業者は、画像表示装置６２への出力結果を参照し、詳細点検の必要性の判断をする。作業者が、詳細点検の必要性があると判断した場合、２次点検処理に進む。なお、作業者は、画像表示装置６２への出力結果を参照し、補修のための設計施工計画に利用しても良い。
【００６５】
［２次点検処理］
図６は、実施例１の構造物の点検方法の２次点検処理を説明するフローチャートである。以下、図６に基づいて、実施例１の構造物の点検方法の２次点検処理を説明する。
【００６６】
２次点検処理を開始すると、制御部５０は、１次点検で記憶部５１に記憶された打音と、その識別結果とに基づいて、教師データを作成する（ステップＳ３１）
【００６７】
次いで、制御部５０は、打音ユニット１０と移動架構装置２を、１次点検処理で記憶部５１に記憶したひび割れ位置に移動させる（ステップＳ３２）。
【００６８】
次いで、記憶部５１は、マイク１７から送信されたノイズを記憶する（ステップＳ３３）。次いで、制御部５０は、打音装置１２にひび割れの周囲を打撃させる（ステップＳ３４）。
【００６９】
次いで、記憶部５１は、マイク１７が集音した打音と、打撃位置の座標データと、を記憶する（ステップＳ３５）。次いで、記憶部５１は、ハンマ１３の加速度を記憶する（ステップＳ３６）。
【００７０】
次いで、打音解析部５４は、２次点検において記憶部５１に記憶された打音を周波数解析すると共に、ノイズ除去部５３は、２次点検において記憶部５１に記憶された打音から、記憶部５１に記憶されたノイズを除去する（ステップＳ３７）。
【００７１】
次いで、浮判定部５６は、教師データと、２次点検で周波数解析した解析結果と、を比較検証し、浮の有無を判定する（ステップＳ３８）。すなわち、浮判定部５６は、打音に基づいて、ひび割れ近傍の浮の有無を判定する。
【００７２】
次いで、制御部５０は、浮判定部５６の判定情報を画像表示装置６２に出力する（ステップＳ３９）。例えば、画像表示装置６２は、図７に示すように、健全（浮がない）と識別した箇所を淡色Ｃ１で表示し、浮があると判定した箇所を濃色Ｃ２で表示しても良い。
【００７３】
次いで、制御部５０は、ひび割れの周囲を全域にわたって打撃したか否かを判定する（ステップＳ４０）。ひび割れの周囲を全域にわたって打撃したと判定した場合（ステップＳ４０でＹＥＳ）、ステップＳ４２に進む。一方、ひび割れの周囲を全域にわたって打撃していないと判定した場合（ステップＳ４０でＮＯ）、打音ユニット１０を所定の距離（実施例１では、５０ｍｍ）だけ移動させて（ステップＳ４１）、ステップＳ３３に戻る。すなわち、打音装置１２による打撃は、ひび割れをまたぐように行う。ここで、ひび割れの周囲とは、搭載するカメラ１８から確認可能となる３００ｍｍ×３００ｍｍのエリアを想定する。ひび割れが大きい場合は、ひび割れの周囲として、さらに大きなエリアを想定しても良い。
【００７４】
次いで、ひび割れ進行方向判定部５７は、加速度センサ１６が検知した加速度に基づいて、打撃時のハンマ１３の挙動を検出し、ひび割れの進行方向を判定する（ステップＳ４２）。すなわち、ひび割れ進行方向判定部５７は、ひび割れを境にした特徴量としての加速度の発生する継続時間の違いを検出する。なお、ひび割れ進行方向判定部５７によるひび割れ進行方向判定については、後述する。
【００７５】
次いで、ひび割れ危険度判定部５８は、覆工コンクリートＴ１のひび割れによる剥離や剥落の危険度を判定する。なお、ひび割れ危険度判定部５８によるひび割れの危険度の判定については、後述する。
【００７６】
次いで、制御部５０は、作業者が詳細点検の必要性があると判定したひび割れが他にあるか否かを判定する（ステップＳ４４）。作業者が詳細点検の必要性があると判定したひび割れが他にあると判定した場合（ステップＳ４４でＹＥＳ）、ステップＳ３２に戻る。一方、作業者が詳細点検の必要性があると判定したひび割れが他にないと判定した場合（ステップＳ４４でＮＯ）、２次点検処理を終了する。
【００７７】
［ノイズの除去］
図８は、実施例１のノイズの除去を説明するグラフであり、図８（ａ）は、ノイズの除去前のグラフであり、図８（ｂ）は、ノイズの除去後のグラフである。以下、図８に基づいて、実施例１のノイズの除去を説明する。
【００７８】
図８では、トンネルＴ内で、打音装置１２による打音を３回発生させたものを示し、濃色に近いほど、音圧が大きくなることを示している。
【００７９】
ノイズの除去は、打音装置１２による打音の周波数から、ノイズの周波数だけを、除去することで実施する。ノイズの除去前は、図８（ａ）に示すように、全体的に濃色となっている。このため、ノイズの除去前では、打音を正確に検出することができない。
【００８０】
一方、ノイズの除去後は、図８（ｂ）に示すように、濃色となっている部分が明確になっている。このため、ノイズの除去後では、打音を正確に検出することができる。
【００８１】
［クラスタリング］
図９は、実施例１のクラスタリングを説明するための説明図である。以下、図９に基づいて、実施例１のクラスタリングを説明する。
【００８２】
実施例１のクラスタリングは、３０００Ｈｚと４０００Ｈｚの音圧の違いに着目して、集合Ａと集合Ｂとにクラスタリングした例である。集合Ａの打音ａと、集合Ｂの打音ｂと、を比較すると、集合Ｂの打音ｂの方が、どちらの音圧も高くなっている。このように同じような音は、比較的近いエリアに集まる傾向がある。
【００８３】
これにより、健全部の打音の集合と、健全部でない打音の集合と、を分類することができる。
【００８４】
［作業者によるラベル付け］
作業者によるラベル付けは、１次点検処理中、又は１次点検処理終了後に、作業者が記憶部５１に記憶された集合Ａの打音を、音出力装置６１から聴き、集合Ａの打音が健全部の打音の集合であるか否かを判断する。また、作業者が記憶部５１に記憶された集合Ｂの打音を、音出力装置６１から聴き、集合Ｂの打音が健全部の打音の集合であるか否かを判断する。すなわち、作業者によるラベル付けは、作業者が集合Ａ，Ｂの中の打音を聴き、その打音に対してした判断に基づくことになる。
【００８５】
この際、集合Ａ，Ｂの打音は、人の打音に近い打音を発生させることができる打音装置１２による打音となる。そのため、作業者は、集合Ａ，Ｂの中の打音が、健全部の打音であるか否かを容易に判断することができる。
【００８６】
実施例１では、集合Ａの打音は、健全部の打音と判断され、集合Ａの各打音は、健全部の打音と識別される。集合Ｂの打音は、健全部でない打音と判断され、集合Ｂの各打音は、健全部でない打音と識別される。
【００８７】
なお、集合Ａ，Ｂの打音は、集合の中心に位置する打音ａ，ｂ、又は、打音ａ，ｂに加えて隣接した複数の打音を聴き判断しても良い。これまでの打音検査では、全ての打音を作業員が健全部であるか否かの判断をする必要があったが、本発明の方法により、数個の打音を確認するのみで、全ての打音が健全部であるか否かを判断することができる。作業者は、現場であっても、事務所であっても、この作業を行うことができる。各集合のしきい値を決定する方法としては、例えば、図９では、集合Ａの中心と、集合Ｂの中心と、の２点間の打音を作業者が聴き判断する。
【００８８】
これにより、作業者が、各集合について、健全部であるか否かの判断をすることができる。
【００８９】
［ひび割れ進行方向の判定］
図１０は、実施例１のひび割れの進行方向の判定を説明する説明図であり、図１０（ａ）は、ひび割れの進行方向側ではない場合、あるいはひび割れの進行方向が覆工コンクリートの内周面に略垂直方向である場合を示し、図１０（ｂ）は、ひび割れの進行方向側である場合を示す。以下、図１０に基づいて、実施例１のひび割れ進行方向の判定を説明する。
【００９０】
ひび割れの進行方向側ではない場合、あるいはひび割れの進行方向が覆工コンクリートの内周面に略垂直方向である場合、図１０（ａ）に示すように、ハンマ１３による打撃により、加速度が発生する時間が時間ｔ１となる。一方、ひび割れの進行方向側である場合、図１０（ｂ）に示すように、ハンマ１３による打撃により、加速度が発生する時間が、時間ｔ１より長い時間ｔ２となる。
【００９１】
斜めひび割れのように片持ちの状態であるひび割れにおいては、ハンマ１３による打撃時に、覆工コンクリートＴ１がバネのように弾性変形する。そのため、ハンマ１３に加速度が発生する継続時間が長くなる傾向となる。すなわち、斜めひび割れのように片持ちの状態にあるひび割れにおいては、ひび割れ進行方向判定部５７は、ひび割れを境にして、特徴量としての加速度の発生の継続時間に違いがあると判定する。
【００９２】
これにより、ひび割れ進行方向判定部５７は、打音では判定することができなかった斜めひび割れの状態を、詳細に判定することができる。
【００９３】
［ひび割れ危険度の判定］
図１１は、実施例１のひび割れ危険度の判定を説明する説明図である。以下、図１１に基づいて、実施例１のひび割れ危険度の判定を説明する。
【００９４】
ひび割れ危険度の判定は、図１１に示すように、ひび割れ判定部５２による覆工コンクリートＴ１の表面のひび割れの判定結果と、浮判定部５６による浮の判定結果と、ひび割れ進行方向判定部５７によるひび割れの進行方向の判定結果と、により、ひび割れの断面を推定し、ひび割れによる剥離や剥落の危険度を判定する。
【００９５】
図１１（ａ）に示すように、ひび割れ判定部５２が、ひび割れありと判定し、浮判定部５６が、浮がなしと判定し、ひび割れ進行方向判定部５７が、ひび割れを境にハンマ１３の加速度の発生の継続時間に違いが見られないと判定した場合、ひび割れは、覆工コンクリートＴ１の内周面に略垂直方向に進行していると推定できる。そして、ひび割れ危険度判定部５８は、ひび割れの危険度を、低いと判定することができる。
【００９６】
一方、図１１（ｂ）に示すように、ひび割れ判定部５２が、ひび割れありと判定し、浮判定部５６が、浮がなしと判定し、ひび割れ進行方向判定部５７が、ひび割れを境にハンマ１３の加速度の発生の継続時間に違いが見られると判定した場合、ひび割れは、覆工コンクリートＴ１の内周面から伏角方向に略４５°であると推定することができる。そして、ひび割れ危険度判定部５８は、ひび割れの危険度を、低くないと判定することができる。
【００９７】
また、図１１（ｃ）に示すように、ひび割れ判定部５２が、ひび割れありと判定し、浮判定部５６が、浮がありと判定し、ひび割れ進行方向判定部５７が、ひび割れを境にハンマ１３の加速度の発生の継続時間に違いが見られると判定した場合、ひび割れは、覆工コンクリートＴ１の内周面から伏角方向に略３０°であると推定することができる。そして、ひび割れ危険度判定部５８は、ひび割れの危険度を、高いと判定することができる。
【００９８】
なお、覆工コンクリートＴ１の内周面に複数のひび割れが検知された場合、各ひび割れについて、１次点検処理と、クラスタリング処理と、２次点検処理と、を実行し、ひび割れ危険度判定部５８が、隣接するひび割れとその内部状態から、ひび割れの閉合する可能性を予測し、コンクリートの剥落の危険性を判定しても良い。
【００９９】
次に、効果を説明する。
実施例１の構造物の点検方法では、構造物の点検方法であって、構造物の周囲のノイズを取得するステップ（図４のステップＳ４）と、構造物を打撃した際の打音を取得するステップ（図４のステップＳ６）と、打音から、ノイズを除去するステップ（図４のステップＳ７）と、ノイズを除去した打音を複数の集合に分類するステップ（図５のステップＳ２１）と、集合をラベル付けするステップ（図５のステップＳ２４）と、を含む。
【０１００】
これにより、ノイズを除去した打音を、複数の集合に正確に分類することができる。そのため、ノイズの影響を受けずに、健全部と健全部でない部分を判断することができる。また、事前学習を必要としないため、どの現場でも簡易に実施することができる。
【０１０１】
実施例１の構造物の点検方法では、ラベル付けは、作業者が集合の中の打音に対してした判断に基づく。
【０１０２】
これにより、作業者が、各集合について、健全部であるか否かの判断をすることができる。そのため、分類された集合が、健全部であるか否かを識別することができる。なお、作業者は、現場であっても、事務所であっても、この作業を行うことができる。
【０１０３】
実施例１の構造物の点検方法では、構造物を撮像した画像から、構造物のひび割れを検出するステップ（図４のステップＳ２）と、ひび割れの周囲を打撃した際に、ひび割れを境にした特徴量の違いを検出するステップ（図６のステップＳ４２）と、を含む。
【０１０４】
これにより、ひび割れを境にして、健全な領域と、健全ではない領域を判定することができる。そのため、ひび割れを境に何れの方向に浮が発生しているかを判定することができる。
【０１０５】
実施例１の構造物の点検方法では、特徴量は、構造物を打撃して音を発生させる打音装置に取り付けた加速度センサの検出値である（図６のステップＳ４２）。
【０１０６】
これにより、ひび割れを境にして、加速度センサによる検出値の違いを取得することができる。そのため、ひび割れの進行方向を推定することができ、ひび割れの危険度を判定することができる。また、カメラ画像と、打音と、加速度の発生する継続時間との情報で、より信頼性のある判定をすることができる。
【実施例２】
【０１０７】
まず、構成と作用を説明する。
なお、実施例２で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については、同一用語又は同一の符号を用いて説明する。
【０１０８】
実施例２の構造物の点検方法は、作業者によるラベル付けの方法が異なる点で、実施例１の構造物の点検方法と異なる。
【０１０９】
［作業者によるラベル付け］
実施例２の作業者によるラベル付けは、作業者が健全部や浮部と判断した覆工コンクリートＴ１の部分を打音具（例えば、ハンマ）で叩き、その音が、どの集合に分類されるかを追跡する。すなわち、作業者によるラベル付けは、作業者が、健全部であると判断した部分の打音と、健全部でないと判断した部分の打音と、に基づくことになる。
【０１１０】
各集合の打音は、人の打音に近い打音を発生させることができる打音装置１２による打音となる。そのため、作業者による健全部の打音は、打音装置１２による健全部の打音に近似することになる。また、作業者による健全部でない部分の打音は、打音装置１２による健全部でない部分の打音に近似することになる。
【０１１１】
この作業は、１次点検処理の一連の処理とは別に、作業者が別途実施しても良く、いつでも実施可能である。例えば、１次点検処理前、又は、１次点検処理後に実施してもよい。なお、１次点検処理の一連の処理中に、健全部及び健全部ではない音を作業者が判断して、ラベル付けしても良い。また、点検しているコンクリート構造物と同じ構造物で実施することが望ましい。
【０１１２】
これにより、作業者が、各集合について、健全部であるか否かの判断をすることができる。
【０１１３】
次に、効果を説明する。
実施例２の構造物の点検方法では、ラベル付けは、作業者が、健全部であると判断した部分の打音と、健全部でないと判断した部分の打音と、に基づく。
【０１１４】
これにより、作業者が、各集合について、健全部であるか否かの判断をすることができる。そのため、分類された集合が、健全部であるか否かを識別することができる。なお、実施例２のこの他の構成及び作用効果については、実施例１と略同様であるため、説明を省略する。
【０１１５】
以上、本開示の構造物の点検方法を実施例１及び実施例２に基づき説明してきた。しかし、具体的な構成とフローチャートについては、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、各実施例の組み合わせ、設計の変更や追加等は許容される。
【０１１６】
打音装置は、実施例１及び実施例２に記載したものに限定されない。例えば、打音装置は、劣駆動機構を使用した公知の打音装置を使用しても良い。これにより、打音装置の打音を、さらに人の打音に近似させることができる。
【０１１７】
実施例１及び実施例２では、打音装置を使用して打音を発生させる例を示した。しかし、打音装置を使用せずに、作業者がハンマを使用して打音を発生させても良い。
【０１１８】
実施例１及び実施例２では、２００ｍｍ間隔にて１次点検処理を実行し、５０ｍｍ間隔で二次点検処理を実行する例を示した。しかし、１次点検処理及び２次点検処理を実行する間隔は、現場ごとの要求仕様に応じて適切に設定することができる。なお、２次点検処理は、詳細点検を目的としていることから、１次点検処理で設定した間隔よりも細かい間隔で点検を行うことが望ましい。
【０１１９】
実施例１及び実施例２では、教師データの作成をした後に、ひび割れ位置へ移動する例を示した。しかし、ひび割れ位置に移動する際に、教師データを作成しても良い。
【０１２０】
実施例１及び実施例２では、過去に分類した結果を利用して、分類された集合をラベル付けする例を示した。しかし、過去に分類した結果を利用して、今回分類された集合の中心位置を補正しても良い。
【０１２１】
実施例１及び実施例２では、クラスタリングは、３０００Ｈｚと４０００Ｈｚの音圧の違いに着目して、集合Ａと集合Ｂとにクラスタリングした例を示した。しかし、クラスタリングは、打音の音圧の時間変化や、打音の周波数のピーク値の時間変化など様々な特徴量をもとに行っても良い。
【０１２２】
実施例１及び実施例２では、ひび割れ判定部５２は、カメラが撮像したカメラ画像を使用する例を示した。しかし、ひび割れ判定部は、例えば、レーザや光切断システムを使用しても良い。
【０１２３】
実施例１及び実施例２では、打音装置１２が覆工コンクリートＴ１を打撃する直前のノイズを取得する例を示した。しかし、ノイズとしては、点検開始前やユニット移動時に取得しても良い。
【０１２４】
実施例１及び実施例２では、ひび割れを境にした特徴量として、打音装置１２による打音や加速度センサ１６による加速度の発生の継続時間とする例を示した。しかし、特徴量としては、この態様に限定されず、例えば、力センサ、ひずみセンサ等の検出値を使用することもできる。
【０１２５】
実施例１及び実施例２では、本発明の構造物の点検方法として、コンクリート構造物としての道路トンネルの内周面を点検する例を示した。しかし、橋梁、建築物等の構造物の点検や、コンクリート充填鋼管構造の充填状況の点検や、ボルトのゆるみ等の点検に適用しても良い。
【符号の説明】
【０１２６】
１      点検ユニット
２      移動架構装置
１０    打音ユニット
１２    打音装置
１６    加速度センサ
１７    マイク（集音装置の一例）
１８    カメラ（撮像装置の一例）
５０    制御部
５１    記憶部
５２    ひび割れ判定部
５３    ノイズ除去部
５４    打音解析部
５５    クラスタリング部
５６    浮判定部
５７    ひび割れ進行方向判定部
５８    ひび割れ危険度判定部
【図１】
2019090637.tif 000003
【図２】
2019090637.tif 000004
【図３】
2019090637.tif 000005
【図４】
2019090637.tif 000006
【図５】
2019090637.tif 000007
【図６】
2019090637.tif 000008
【図７】
2019090637.tif 000009
【図８】
2019090637.tif 000010
【図９】
2019090637.tif 000011
【図１０】
2019090637.tif 000012
【図１１】
2019090637.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成30年11月5日(2018.11.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物の点検方法であって、
前記構造物の周囲のノイズを取得するステップと、
前記構造物を打撃した際の打音を取得するステップと、
前記打音から、前記ノイズを除去するステップと、
前記ノイズを除去した前記打音を複数の集合に分類するステップと、
前記構造物を打撃した際の打音を事前学習することなく、前記集合をラベル付けするステップと、を含む
ことを特徴とする構造物の点検方法。
【請求項２】
前記ラベル付けは、作業者が前記集合の中の前記打音に対してした判断に基づく
ことを特徴とする、請求項１に記載の構造物の点検方法。
【請求項３】
前記ラベル付けは、作業者が、健全部であると判断した部分の打音と、健全部でないと判断した部分の打音と、に基づく
ことを特徴とする、請求項１に記載の構造物の点検方法。
【請求項４】
前記構造物を撮像した画像から、前記構造物のひび割れを検出するステップと、
前記ひび割れの周囲を打撃した際に、前記ひび割れを境にした特徴量の違いを検出するステップと、を含む
ことを特徴とする、請求項１〜３の何れか一項に記載の構造物の点検方法。
【請求項５】
前記特徴量は、前記構造物を打撃して音を発生させる打音装置に取り付けた加速度センサの検出値である
ことを特徴とする、請求項４に記載の構造物の点検方法。 
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
前記目的を達成するために、本発明の構造物の点検方法は、前記構造物の周囲のノイズを取得するステップと、前記構造物を打撃した際の打音を取得するステップと、前記打音から、前記ノイズを除去するステップと、前記ノイズを除去した前記打音を複数の集合に分類するステップと、前記構造物を打撃した際の打音を事前学習することなく、前記集合をラベル付けするステップと、を含むことを特徴とする。