(57)【要約】      （修正有）【課題】検出対象物に対するラインセンサの支持を適切なものとして、ラインセンサの撮像画像から画像解析で得られる検出対象物表面各部の変位の検出精度を高めると共に、検出対象物への取付作業性を向上させられる変位検出装置を提供する。【解決手段】ラインスキャナ１０を検出対象物８０表面に固定する固定手段３０として、突出する支持脚部と、検出対象物表面に固定される固定足部とを設け、固定足部に対し支持脚部を荷重の加わる向きと異なる方向から係合させ、ラインスキャナ１０を検出対象物８０に対し固定した上で、検出対象物表面をラインセンサで撮像し、撮像画像を解析手段５０で画像解析して、検出対象物表面各点の変位等を求めることから、ラインセンサを検出対象物表面の法線方向について動かない安定した支持状態として、検出対象物表面の撮像を適切に進められ、変位検出の精度を高められる。【選択図】図１
2015145822.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラインセンサで検出対象物の表面を撮像するラインスキャナと、当該ラインスキャナで撮像した画像を解析して検出対象物の変位又はひずみを求める解析手段とを備える変位検出装置において、
前記ラインスキャナは、ラインセンサを移動可能に支持する本体部と、当該本体部を検出対象物に固定する固定手段とを有し、
当該固定手段は、
前記本体部の三箇所以上の複数箇所に一部突出状態で設けられ、当該突出部分の先端部を当該先端部近傍の他部分に対し大きく形成されてなる支持脚部と、
当該支持脚部の前記本体部における配置間隔に対応する所定間隔で、検出対象物表面に固定され、支持脚部の突出部分先端部と係合して支持脚部を支持する複数の固定足部とを有し、
当該固定足部は、前記支持脚部の突出部分先端部を、固定足部固定位置における検出対象物表面の法線方向以外から挿入可能とする切欠き部と、当該切欠き部に連続して支持脚部先端部近傍の前記他部分を挿入可能で且つ前記先端部より小さい大きさとされ、且つ支持脚部先端部の固定足部に対する前記検出対象物表面の法線方向への動きを拘束する溝部と、を穿設されてなり、
前記固定足部が、それぞれ検出対象物表面への固定状態で、前記切欠き部の開口部分を同じ一つの向きに向けた状態とされることを
特徴とする変位検出装置。
【請求項２】
前記請求項１に記載の変位検出装置において、
前記固定手段の固定足部が、検出対象物表面に固定される足本体部と、前記切欠き部及び溝部を設けられ、前記足本体部に対し前記切欠き部の向きを調整可能として取付られる足表面部とを有することを
特徴とする変位検出装置。
【請求項３】
前記請求項２に記載の変位検出装置において、
前記固定足部の足表面部の、前記足本体部への取付が、前記検出対象物表面の法線方向に一致するねじ軸を中心とする螺合によるものとされ、
前記足本体部と足表面部との間に、足表面部を足本体部に対し螺合させ締め付けると足本体部と足表面部のいずれにも接触状態となる弾性体が設けられることを
特徴とする変位検出装置。
【請求項４】
前記請求項１ないし３のいずれかに記載の変位検出装置において、
前記固定手段の支持脚部は、前記突出部分の突出量を調整可能とされると共に、突出部分先端部を本体部に対し本体部側へ引き寄せる向きに付勢する付勢手段を有し、
前記本体部に対し前記ラインセンサが撮像する方向と平行な向きへ突出量調整可能として相互に離隔した三箇所以上に配設され、支持脚部と固定足部との係合状態で、検出対象物表面に端部を接触させて本体部と検出対象物表面との間隔を調整可能に維持する間隔調整部を備えることを
特徴とする変位検出装置。
【請求項５】
前記請求項１ないし４のいずれかに記載の変位検出装置において、
前記固定手段における固定足部の溝部が、溝を囲む面として、検出対象物の表面から離れるほど先細状となるテーパ面を有し、
前記支持脚部の先端部が、本体部に近付くほど先細状となるテーパ面を形成されることを
特徴とする変位検出装置。
【請求項６】
前記請求項１ないし５のいずれかに記載の変位検出装置において、
前記ラインスキャナの本体部が、
互いに所定間隔をなして平行に配置される複数のガイドレール部、及び当該ガイドレール部にそれぞれスライド可能に配設されると共に、前記ラインセンサを一体に取り付けられる複数のスライダ部からなり、ラインセンサを当該ラインセンサの主走査方向と直交する向きへ直線移動可能に支持する複数のリニアガイドと、
前記ラインセンサを一体に取り付けられ、ラインセンサをリニアガイドに沿って移動させる直動機構とを少なくとも備え、
前記各リニアガイドが、ラインセンサの主走査方向における中心位置を挟んで略対称となる配置で互いに離隔させて配設され、
前記直動機構が複数配設され、ラインセンサと共に移動する各可動部分を、前記各リニアガイドのスライダ部近傍となるラインセンサの所定位置とそれぞれ連結され、互いに同期してラインセンサを移動させることを
特徴とする変位検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出対象物における微小変位やひずみを検出対象物の撮像画像から画像解析により検出可能とする変位検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
構造物の維持管理においては、部材の劣化を早期に発見し、直ちに適切な対策を講じることが重要である。ただし、構造物に用いられる各種材料のうち、コンクリートやセラミック等の脆性材料は、荷重の付加や材料の劣化により、例えばひび割れを生じたとしても、その変形が極めて小さいことから容易に判別できず、変形状態把握のためには高精度の測定を必要としていた。こうした測定には、以前からひずみゲージが一般的に用いられていたが、近年、対象物表面をカメラ等で撮像し、得られた画像からデジタル画像相関法に基づく画像解析で変位（ひずみ）を検出する手法が提案されている。
従来の画像解析による変位検出方法の例としては、特開２００５−９９０１２号公報や特開２００７−１７０９５５号公報に開示されるものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−９９０１２号公報
【特許文献２】特開２００７−１７０９５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の画像解析による変位検出の手法のうち、前記特許文献１に示されるものは、カメラで撮像した画像を使用して解析を行い、変位を得るようにすることで、検出対象物表面に計測用のセンサ等を取付ける作業を行わずに済むが、カメラによる所定部位の撮像ごとに、照明等の撮像環境を一定にすることが難しい点や、カメラの画素数の関係で解析精度向上に限界がある点、カメラに用いられるレンズの収差を完全に補正することは難しく、これに起因する誤差が避けられない点、検出対象物に対するカメラの撮像位置によっては、撮像画像自体にひずみが生じて、解析に影響を与える点、などの問題があった。
【０００５】
一方、前記特許文献２では、スキャナを用いて撮像を行うことが提案されており、カメラでの撮像の場合における問題の解消が期待できる。ただし、スキャナを用いる場合、スキャナに搭載されるラインセンサの焦点距離が非常に短いことから、ラインセンサが検出対象物表面と適切な微小間隔を保つようにスキャナを支持固定することが、検出精度を確保する上で必要となる。しかしながら、前記特許文献２では、検出対象物表面に対しラインセンサが適切な位置関係となって撮像を実行し、変位検出が行えるように、スキャナを検出対象物近傍に支持する点が、具体的に示されていなかった。
【０００６】
このため、実際に、ラインセンサが検出対象物表面と適切な位置関係を維持するように、検出対象物近傍に配設されて、ラインセンサでの撮像を実行可能とする、具体的なスキャナの装置構造を確立することが強く求められている。
【０００７】
本発明は、前記課題を解消するためになされたもので、検出対象物に対するラインセンサを含むスキャナ本体部の支持を適切なものとして、検出対象物表面を捉えたラインセンサの撮像画像から画像解析で得られる検出対象物表面各部の変位の検出精度を高めると共に、検出対象物への取付作業性を向上させられる変位検出装置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】
【０００８】
本発明に係る変位検出装置は、ラインセンサで検出対象物の表面を撮像するラインスキャナと、当該ラインスキャナで撮像した画像を解析して検出対象物の変位又はひずみを求める解析手段とを備える変位検出装置において、前記ラインスキャナは、ラインセンサを移動可能に支持する本体部と、当該本体部を検出対象物に固定する固定手段とを有し、当該固定手段は、前記本体部の三箇所以上の複数箇所に一部突出状態で設けられ、当該突出部分の先端部を当該先端部近傍の他部分に対し大きく形成されてなる支持脚部と、当該支持脚部の前記本体部における配置間隔に対応する所定間隔で、検出対象物表面に固定され、支持脚部の突出部分先端部と係合して支持脚部を支持する複数の固定足部とを有し、当該固定足部は、前記支持脚部の突出部分先端部を、固定足部固定位置における検出対象物表面の法線方向以外から挿入可能とする切欠き部と、当該切欠き部に連続して支持脚部先端部近傍の前記他部分を挿入可能で且つ前記先端部より小さい大きさとされ、且つ支持脚部先端部の固定足部に対する前記検出対象物表面の法線方向への動きを拘束する溝部と、を穿設されてなり、前記固定足部が、それぞれ検出対象物表面への固定状態で、前記切欠き部の開口部分を同じ一つの向きに向けた状態とされるものである。
【０００９】
このように本発明においては、ラインスキャナの本体部を検出対象物表面に固定する固定手段として、本体部から突出する支持脚部と、検出対象物表面に取り付けられる固定足部とを設け、検出対象物表面に固定した固定足部に対し、支持脚部を荷重の加わる向きと異なる方向から係合させて、ラインスキャナを検出対象物に対し間隔及び向きを固定した状態とした上で、検出対象物表面の所定範囲をラインセンサで一又は複数回撮像し、撮像画像を解析手段で画像解析して、検出対象物表面各点の変位等を求めることにより、ラインセンサをその撮像方向と一致する検出対象物表面の法線方向について動かない安定した支持状態として、検出対象物表面の撮像を適切に進められ、撮像画像の解析を正確に実行でき、変位検出の精度を高められる。また、同じ向きとした固定足部の切欠き部に各支持脚部の先端部を一度に挿入して、容易に本体部を支持固定状態に移行させることができ、ラインスキャナの設置に係る作業効率も大きく向上させられる。
【００１０】
また、本発明に係る変位検出装置は必要に応じて、前記固定手段の固定足部が、検出対象物表面に固定される足本体部と、前記切欠き部及び溝部を設けられ、前記足本体部に対し前記切欠き部の向きを調整可能として取付られる足表面部とを有するものである。
【００１１】
このように本発明においては、固定手段のうち検出対象物表面に固定される固定足部が、足本体部と足表面部との組合せ構造とされると共に、足表面部の切欠き部の向きを足本体部に対し調整可能とすることにより、検出対象物表面に足本体部を固定した後でも、足表面部の調整で切欠き部を複数の固定足部同士で同じ向きとなるように合わせることができ、安定した支持に基づく検出精度を確保しつつ、固定足部の検出対象物表面への取付作業の際に、切欠き部の向きを他の固定足部と一致させた状態で固定足部を取り付ける手間を省くことができ、取付作業の能率を高められる。
【００１２】
また、本発明に係る変位検出装置は必要に応じて、前記固定足部の足表面部の、前記足本体部への取付が、前記検出対象物表面の法線方向に一致するねじ軸を中心とする螺合によるものとされ、前記足本体部と足表面部との間に、足表面部を足本体部に対し螺合させ締め付けると足本体部と足表面部のいずれにも接触状態となる弾性体が設けられるものである。
【００１３】
このように本発明においては、固定足部をなす足本体部と足表面部との一体化が、足本体部への足表面部の螺合によりなされると共に、足本体部と足表面部との間に弾性体が配設され、足本体部と足表面部とを螺合させて締め付けた状態で、弾性体が足本体部と足表面部にそれぞれ接触することにより、足本体部に対し螺合する足表面部の切欠き部の向きを他の固定足部と一致するように合わせながら、足表面部を弾性体と接触し弾性体を弾性変形させる状態まで締め付けると、弾性体が足表面部を拘束して足表面部を緩まない状態に保持でき、切欠き部の向きを確実に維持できることとなり、いったん足表面部を調整して切欠き部の向きを他と合わせたら、切欠き部がずれることが無く、本体部側の支持脚部先端を切欠き部に挿入して固定する作業を適切且つスムーズに行え、装置固定に係る作業の能率を向上させられる。
【００１４】
また、本発明に係る変位検出装置は必要に応じて、前記固定手段の支持脚部は、前記突出部分の突出量を調整可能とされると共に、突出部分先端部を本体部に対し本体部側へ引き寄せる向きに付勢する付勢手段を有し、前記本体部に対し前記ラインセンサが撮像する方向と平行な向きへ突出量調整可能として相互に離隔した三箇所以上に配設され、支持脚部と固定足部との係合状態で、検出対象物表面に端部を接触させて本体部と検出対象物表面との間隔を調整可能に維持する間隔調整部を備えるものである。
【００１５】
このように本発明においては、本体部に対し支持脚部の突出量を調整可能とすると共に、付勢手段で支持脚部の先端部を本体部側へ引き寄せる向きに支持脚部を本体部に対し付勢して、支持脚部と固定足部との係合状態では、固定される支持脚部に対し本体部が支持脚先端部へ相対的に近付くように付勢力を受け、本体部が検出対象物側に近付こうとする一方、本体部に対し突出する間隔調整部の端部が検出対象物表面に接触して、本体部と検出対象物表面との間隔が間隔調整部の突出量に応じたものとなることにより、各間隔調整部の突出量調整で本体部のラインセンサと検出対象物表面との間隔をラインセンサの焦点距離に対応した適切なものに調整できると共に、検出対象物表面の各固定足部の固定位置が同一平面上にない場合でも、各間隔調整部の突出量を増減調整してラインセンサの向きを検出対象物表面に正対する状態にでき、ラインセンサで検出対象物表面を明確に撮像して、変位等の検出の精度を高められる。
【００１６】
また、本発明に係る変位検出装置は必要に応じて、前記固定手段における固定足部の溝部が、溝を囲む面として、検出対象物の表面から離れるほど先細状となるテーパ面を有し、前記支持脚部の先端部が、本体部に近付くほど先細状となるテーパ面を形成されるものである。
【００１７】
このように本発明においては、固定足部の溝部を取り囲む面がテーパ面として形成されると共に、支持脚部の大きくされた先端部の本体部寄りにテーパ面が形成され、固定足部と支持脚部との係合状態で、固定足部と支持脚部の各テーパ面同士が接触することにより、固定足部の中心と支持脚部の中心を一致させやすく正確に位置決めできる上、各テーパ面のテーパ角が異なる場合、固定足部と支持脚部との係合状態で支持脚部を検出対象物表面の法線方向から傾ける若干の自由度が生じ、検出対象物の表面性状の不均一に基づき、また、本体部の位置調整の過渡的状況等により、各支持脚部と固定足部との位置関係が一様となっていない場合でも、支持脚部から固定足部にモーメントが作用しにくく、固定足部に異常な力が加わって検出対象物から脱落するようなことはない。
【００１８】
また、本発明に係る変位検出装置は必要に応じて、前記ラインスキャナの本体部が、互いに所定間隔をなして平行に配置される複数のガイドレール部、及び当該ガイドレール部にそれぞれスライド可能に配設されると共に、前記ラインセンサを一体に取り付けられる複数のスライダ部からなり、ラインセンサを当該ラインセンサの主走査方向と直交する向きへ直線移動可能に支持する複数のリニアガイドと、前記ラインセンサを一体に取り付けられ、ラインセンサをリニアガイドに沿って移動させる直動機構とを少なくとも備え、前記各リニアガイドが、ラインセンサの主走査方向における中心位置を挟んで略対称となる配置で互いに離隔させて配設され、前記直動機構が複数配設され、ラインセンサと共に移動する各可動部分を、前記各リニアガイドのスライダ部近傍となるラインセンサの所定位置とそれぞれ連結され、互いに同期してラインセンサを移動させるものである。
【００１９】
このように本発明においては、ラインセンサを移動可能に支持するリニアガイドを複数設けると共に、これら複数のリニアガイドをラインセンサの主走査方向の中心位置を挟んで略対称となる位置関係で離隔配置し、また直動機構をリニアガイドに対応させて複数配設し、各リニアガイド近傍位置でラインセンサに移動のための力をそれぞれ付与させるようにすることにより、移動するラインセンサに対し、複数のリニアガイドがラインセンサをバランスよく支持して、ラインセンサにロール軸回りの振れを生じにくくすることとなる。また、直動機構も各リニアガイド近傍でラインセンサに力を与えてヨー軸回りの振れを生じにくくしており、ラインセンサが各方向への振れを抑制された状態で、その副走査方向に移動して撮像を行え、検出精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る変位検出装置の使用状態説明図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る変位検出装置の要部平面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る変位検出装置の要部底面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る変位検出装置の要部正面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る変位検出装置の要部右側面図である。
【図６】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る変位検出装置のブロック図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る変位検出装置における固定足部の平面図である。
【図９】図８のＢ−Ｂ断面図である。
【図１０】図８のＣ−Ｃ断面図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係る変位検出装置における固定足部の足本体部と足表面部の分離状態説明図である。
【図１２】本発明の一実施形態に係る変位検出装置における固定足部の足本体部に対する足表面部の位置調整状態説明図である。
【図１３】本発明の一実施形態に係る変位検出装置における固定足部への支持脚部先端部の係合状態説明図である。
【図１４】本発明の一実施形態に係る変位検出装置における本体部の検出対象物表面への取付過程説明図である。
【図１５】本発明の一実施形態に係る変位検出装置における本体部の検出対象物表面への取付状態説明図である。
【図１６】本発明の一実施形態に係る変位検出装置における本体部の検出対象物表面への押し付け状態説明図である。
【図１７】本発明の一実施形態に係る変位検出装置における本体部と検出対象物表面との間隔調整状態説明図である。
【図１８】本発明の一実施形態に係る変位検出装置におけるラインセンサの検出対象物表面撮像可能状態説明図である。
【図１９】本発明における変位検出装置で実施例１として取得した検出対象物表面の副走査方向のひずみ変化を示すグラフである。
【図２０】本発明とは別の変位検出装置で比較例１として取得した検出対象物表面の副走査方向のひずみ変化を示すグラフである。
【図２１】本発明における変位検出装置で実施例２として取得した検出対象物表面の斜め４５°方向のひずみ変化を示すグラフである。
【図２２】本発明とは別の変位検出装置で比較例２として取得した検出対象物表面の斜め４５°方向のひずみ変化を示すグラフである。
【図２３】本発明の変位検出装置で得られた検出対象物表面のひずみ分布画像説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の一実施形態に係る変位検出装置を前記図１ないし図１８に基づいて説明する。本実施形態においては、検出対象物が表面をコンクリート製とされた大型の構造物であり、検出対象とする部位が上下左右方向に連続する立壁面となり、この立壁面にラインスキャナを固定して変位等の検出を行う例について説明する。
【００２２】
前記各図において本実施形態に係る変位検出装置１は、ラインセンサ１２で検出対象物の表面画像を撮像するラインスキャナ１０と、このラインスキャナ１０で撮像した画像を解析して検出対象物表面各部の変位やひずみを求める解析手段５０とを備える構成である。
【００２３】
このうち、前記ラインスキャナ１０は、ラインセンサ１２を移動可能に支持する本体部２０と、この本体部２０を検出対象物８０に固定する固定手段３０とを備える構成である。
【００２４】
前記本体部２０は、複数の固定手段３０を取り付けられる枠状の外フレーム２１と、この外フレーム２１に取り付けられ、前記ラインセンサ１２を移動可能に支持する略箱状の機構部２２とを備える構成である。
【００２５】
前記外フレーム２１は、固定手段３０を介して検出対象物８０に固定された状態でも変形することなく機構部２２を支持可能な剛構造の矩形枠状体であり、枠の対向する二辺に機構部２２の端部を取り付けられる構成である。
【００２６】
前記機構部２２は、ラインセンサ１２を直線移動可能に支持するリニアガイド１３と、リニアガイド１３と平行なねじ軸を回動させてラインセンサ１２をリニアガイド１３に沿って移動させる直動機構としてのボールねじ機構１４と、移動するラインセンサ１２の位置を取得するリニアエンコーダ１５と、ボールねじ機構１４を駆動する駆動部としてのモータ１６と、リニアエンコーダで取得したラインセンサ位置に基づいてモータ１６を制御する制御部１７とを備える構成である。このうち、リニアガイド１３、ボールねじ機構１４、リニアエンコーダ１５、及びモータ１６については、所定の物体を高精度に直線移動させて位置決めする機構として公知のものであり、詳細な説明を省略する。
【００２７】
なお、移動するラインセンサ１２には、リニアガイド１３のスライダ部１３ａと、ボールねじ機構１４のナット部１４ａと、リニアエンコーダ１５の検出部１５ａとがそれぞれ一体化され、機構部２２に位置固定状態とされるリニアガイド１３のガイドレール部１３ｂ、ボールねじ機構１４のねじ軸部１４ｂ、及びリニアエンコーダ１５のスケール部１５ｂに対し、それぞれラインセンサ１２と共に移動する仕組みである。
【００２８】
機構部２２では、移動するラインセンサ１２に対し、二つのリニアガイド１３を所定間隔で平行に設けており、ラインセンサ１２にロール軸回りの振れを生じにくくしている。また、リニアガイド１３におけるラインセンサ１２と一体化させたスライダ部１３ａは固定側のガイドレール部１３ｂに対し通常より長くしており、ヨー軸回り及びピッチ軸回りの各振れが生じにくいようにしている。さらに、ボールねじ機構１４も各リニアガイド１３に対応させて二つ設けるようにしており、ラインセンサ１２に駆動力をバランスよく与えてヨー軸回りの振れを生じにくくしている。
【００２９】
また、機構部２２は、外フレーム２１に対し縦横方向に位置を微調整可能として取り付けられており、固定手段３０により本体部２０を検出対象物８０に固定した状態で、ラインセンサ１２の移動経路と、あらかじめ設定された検出範囲との位置関係がわずかにずれている場合に、修正可能となっている。
【００３０】
この機構部２２における検出対象物表面に対向する外周部分には、弾性変形しつつ機構部２２と検出対象物表面との間を隙間無く埋めるスポンジ等の緩衝材２２ａが設けられる。この緩衝材２２ａにより、機構部２２と検出対象物表面の隙間からラインセンサ１２のある機構部内側への外光の進入が防止される。
【００３１】
なお、機構部２２に移動可能に設けられるラインセンサ１２は、それぞれ線状に配置される光学系とイメージセンサ、光源を一体化した、密着センサー（ＣＩＳ）方式のフラットベッドスキャナに用いられる公知のセンサユニットであり、詳細な説明を省略する。このラインセンサ１２による検出対象物８０表面の撮像は、検出対象物８０に人為的に外力を与える前と後の各タイミングにそれぞれ行われ、ラインセンサ１２で撮像して得られた画像の情報（データ）が、解析手段５０に出力されることとなる。
【００３２】
前記固定手段３０は、前記本体部２０の複数箇所に一部突出状態で設けられる支持脚部３１と、この支持脚部３１の本体部２０における配置間隔に対応する所定間隔で検出対象物８０表面に固定され、支持脚部３１と係合してこれを支持する複数の固定足部３２と、本体部２０における機構部２２の外周位置に複数配設され、支持脚部３１と固定足部３２との係合状態で、検出対象物表面に一部を接触させて本体部２０と検出対象物表面との間隔を調整可能に維持する間隔調整部３３とを備える構成である。
【００３３】
前記支持脚部３１は、本体部２０の外フレーム２１に取り付けられる基礎部３４と、この基礎部３４に対し前記ラインセンサ１２の撮像方向へ所定範囲移動可能として支持される突出軸部３５と、この突出軸部３５を基礎部３４に対し本体部２０側に引き寄せる向きに付勢する付勢手段としてのばね３６とを備える構成である。
【００３４】
前記突出軸部３５は、細長い軸状部材で形成され、各基礎部３４に支持されて、本体部２０から一部突出した状態とされており、この突出部分の先端部３５ａをこの先端部３５ａ近傍の他部分に対し大きく形成されてなる構成である。すなわち、突出軸部３５のうち先端部３５ａより本体部２０寄り部位は細径部３５ｂとして、先端部３５ａより小さく形成される構成である。
そして、突出軸部３５の先端部３５ａは、本体部２０に近付くほど先細状となるテーパ面を形成される。
【００３５】
この突出軸部３５は、本体部２０からの突出量を調整可能とされると共に、ばね３６による付勢で、突出部分先端部３５ａを本体部２０に対し本体部側へ引き寄せられる。このため、支持脚部３１と固定足部３２との係合状態では、突出軸部３５の先端部３５ａを本体部側へ引き寄せようとするばね３６の付勢で、本体部２０が相対的に固定足部３２側、すなわち検出対象物８０側に近付くようにされる仕組みである（図１６参照）。
【００３６】
前記固定足部３２は、本体部２０における支持脚部３１の配置間隔に対応する所定間隔で、検出対象物８０表面に固定され、支持脚部３１における突出軸部３５の突出部分先端部３５ａと係合して支持脚部３１を支持する構成である。
【００３７】
この固定足部３２は、検出対象物８０表面にねじ止め、アンカー打ち込み、接着剤による接着、あるいは磁力による吸着、等により固定される足本体部３７と、この足本体部３７に螺合させて取り付けられる取り付けられる足表面部３８と、足本体部３７と足表面部３８との間に挟まれるようにして配設される環状の弾性体３９とを備える構成である。
【００３８】
前記足本体部３７は、円板の外縁部分全周に所定高さの起立部分を設けた略皿状体として形成され、検出対象物８０表面への接触面となる底面部中央にねじ止用の孔３７ａを穿設されると共に、輪状に連続する起立部分内周に雌ねじ３７ｂを形成される構成である。この雌ねじ３７ｂは、そのねじ軸方向が足本体部３７における底面部の法線方向に一致しており、足本体部３７の底面部が接する検出対象物８０表面と直交する向きのねじとなっている。
【００３９】
前記足表面部３８は、足本体部３７より小さめの、円板の外縁部分全周に所定高さの起立部分を設けた略皿状体として形成され、輪状に連続する起立部分外周に雄ねじ３８ａを形成され、皿底面側を表面に向けた状態で雄ねじ３８ａを足本体部３７の雌ねじ３７ｂに螺合させて足本体部３７表面側に取り付けられる構成である。
【００４０】
この足表面部３８は、足本体部３７への取付状態で表面側となる皿底面部分から起立部分にかけて、支持脚部３１の突出部分先端部を、側方や上方といった、検出対象物８０表面の法線方向以外から挿入可能とする切欠き部３８ｂを穿設されると共に、この切欠き部３８ｂに連続して支持脚部３１の細径部３５ｂを挿入可能で且つ先端部３５ａより小さい溝幅とされる溝部３８ｃを穿設される構成である。
【００４１】
足表面部３８の溝部３８ｃは、溝を囲む面として、足本体部３７と一体化した固定足部３２の状態で足本体部３７の底面側から離れるほど先細状となるテーパ面を有し、すなわち、このテーパ面は、固定足部３２の検出対象物８０への取付状態で検出対象物の表面から離れるほど先細状となる。
【００４２】
足表面部３８は、足本体部３７への取付状態で、足本体部３７における底面部の法線方向と平行なねじ軸を中心として螺合していることにより、螺動させれば足本体部３７に対し切欠き部３８ｂの向きを調整可能とされる構成である。各固定足部３２の検出対象物８０表面への固定状態で、足表面部３８の向きを調整することで（図１２参照）、各固定足部３２は、切欠き部３８ｂの開口部分を同じ一つの向きに向けた状態とされる。
【００４３】
そして、切欠き部３８ｂが、支持脚部３１の突出部分先端部を、固定足部３２固定位置における検出対象物８０表面の法線方向以外から挿入可能とすると共に、切欠き部３８ｂに連続する溝部３８ｃが、これに挿入された支持脚部３１の突出軸部３５の先端部３５ａより小さい溝となっていることで（図１３参照）、支持脚部３１先端部の、固定足部３２に対する前記検出対象物表面の法線方向への動きを拘束し、支持脚部３１を固定足部３２から外れないように固定できる。
【００４４】
前記弾性体３９は、足本体部３７と足表面部３８との間に設けられ、足表面部３８を足本体部３７に対し螺合させ締め付けると、足本体部３７と足表面部３８のいずれにも接触状態となるものである。
【００４５】
足本体部３７に対し螺合する足表面部３８の切欠き部３８ｂの向きを他の固定足部のそれと一致するように合わせながら、足表面部３８を螺動させて弾性体３９と十分接触する状態まで締め付けると、足本体部３７と足表面部３８にそれぞれ接触して拘束された弾性体３９が弾性変形し（図９、図１０参照）、この弾性変形に伴う反力で弾性体３９が足表面部３８を拘束することとなり、足表面部３８を緩まない状態に保持できる。このため、足表面部３８を締め付けつつ切欠き部３８ｂの向きを他と合わせたら（図１２参照）、切欠き部３８ｂの向きがずれることは無く、切欠き部３８ｂの向きが固定足部全体で一致した状態を確実に維持して、本体部２０側の支持脚部先端を切欠き部に挿入して固定する作業を適切且つスムーズに行える。
【００４６】
前記間隔調整部３３は、本体部２０の機構部２２に対し前記ラインセンサ１２が撮像する方向と平行な向きへ突出量調整可能として、機構部２２外周の相互に離隔した四箇所に配設され、支持脚部３１と固定足部３２との係合状態で、検出対象物表面に端部を接触させて本体部２０と検出対象物表面との間隔を調整可能に維持する構成である。
【００４７】
すなわち、支持脚部３１と固定足部３２との係合状態では、支持脚部３１の突出部分先端部３５ａを本体部側へ引き寄せようとするばね３６の付勢で、本体部２０が相対的に検出対象物８０側に近付くようにされることから、本体部２０の機構部２２外側で突出している間隔調整部３３の端部が検出対象物表面に接触することとなり、これにより本体部２０がそれ以上検出対象物表面に近付かないよう保持できる仕組みである。
【００４８】
そして、この間隔調整部３３の本体部２０側からの突出量を調整することで、ラインセンサ１２のある機構部２２と検出対象物表面との間隔を適切なものとすることができる。具体的な調整としては、一旦ラインセンサ１２で検出対象物表面を撮像し、得られた撮像画像に現れる焦点（ピント）のずれを確認してから、作業者が各間隔調整部３３の突出量を増減調整して、焦点のずれが無くなるように、検出対象物表面に対するラインセンサ１２の位置を修正する、という一連の手順を数回繰り返すこととなる。
【００４９】
この間隔調整部３３が、支持脚部３１のある外フレーム２１よりラインセンサ１２に近い機構部２２外周に位置することで、間隔調整部３３の突出量変化がラインセンサ１２の検出対象物表面に対する位置関係に与える影響を大きくしており、間隔調整部３３の突出量調整でラインセンサ位置を細かく調整できる仕組みである。
【００５０】
機構部２２と検出対象物表面との間隔の目安となる、間隔調整部３３の突出量は、各間隔調整部３３の近傍となる機構部２２外周にそれぞれ設けられた突出量測定器２５を用いて、作業者が把握できるようにしている。すなわち、突出量測定器２５の突出部分先端を検出対象物表面に当接させた場合の、突出量測定器２５の指し示す値が、その近傍の間隔調整部３３の突出量に対応したものとなる。作業者は、間隔調整部３３の本体部２０側からの突出量を調整するごとに、突出量測定器２５の突出部分先端が検出対象物表面に当接するようにして、突出量測定器２５の指し示す値の変化を確認し、調整による増減量を把握しながら、機構部２２と検出対象物表面との間隔を精密に調整できる。
【００５１】
検出対象物のうち、各固定足部３２を取り付け固定する部位が同一平面上にない場合や、各固定足部を取り付け固定する部位に対し、検出対象物表面の他部位が傾いている場合など、各間隔調整部３３の突出量を同じにするとラインセンサ１２が検出対象物表面に正対する状態が得られず、部分的に焦点ずれが生じてしまうような状況でも、複数の間隔調整部の調整量をそれぞれ異ならせるように調整することで、機構部２２を適切に位置決めして、検出対象物表面をラインセンサ１２で焦点のずれなく撮像することができる。
【００５２】
この間隔調整部３３の突出量の初期値については、各間隔調整部３３とラインセンサ１２の位置関係は既知であることから、各固定足部３２を固定されると共に各間隔調整部３３の接する検出対象物表面が平面であると仮定した場合に、ラインセンサ１２と検出対象物表面が適切な位置関係、すなわちラインセンサの焦点が検出対象物表面に合って正しく撮像を行える位置関係となる状態が得られるような突出量を設定するのが望ましい。
なお、間隔調整部自体に突出量を確認できる指標（目盛）が付加されて、間隔調整部が突出量測定器を兼ねるようにすることもできる。
【００５３】
前記解析手段５０は、同じ対象物を時間をおいて撮像された前後の二つの画像から、公知のデジタル画像相関法による解析で、撮像された範囲の各位置ごとに、二つの撮像の間に生じた変位を求め、必要に応じこの撮像された範囲の各位置における変位からひずみを取得するものである。より具体的には、ラインセンサ１２で得られた所定の時間経過前後の検出対象物８０表面の二つの撮像画像から、前記解析により、検出対象物表面の各位置ごとに、こうした各位置の変位や、生じたひずみを求めるものである。
【００５４】
この解析手段５０は、そのハードウェア構成として、ＣＰＵやメモリ、入出力インターフェース等を備えるコンピュータとなっており、ラインセンサ１２から撮像画像のデータを入力可能であり、そのメモリ等に格納されるプログラム、すなわち、撮像手段１０で得られた検出対象物表面の前後の二つの撮像画像から、デジタル画像相関法による解析で、検出対象物表面の各位置における変位を求め、またこの変位から各位置ごとのひずみを取得する機能を実行させる所定のプログラムにより、コンピュータを解析手段５０として作動させる仕組みである。なお、解析手段５０をなすコンピュータは、ＣＰＵやメモリ、ＲＯＭ等を一体的に形成されたマイクロコンピュータとしてもかまわない。
【００５５】
解析手段５０を小型で可搬型のコンピュータとすれば、装置として軽量、簡易なものとすることができ、検出作業現場への持ち運びや、検出のためのセッティングが容易となる。なお、解析手段５０がコンピュータの場合、ラインセンサ１２や制御部１７を所定のインターフェースを介して制御し、ラインセンサ１２の撮像に係る作動や、ラインセンサ１２の移動に係る各部の作動を、解析手段５０側で指示調整するようにしてもよく、各部の個別の操作を不要として作業能率を向上させることができる。
【００５６】
解析手段５０で求められた検出対象物８０表面のひずみ分布は、例えば検出対象物表面にひび割れがある場合、外力付与（載荷）後のひび割れ部分の微小変位に対応して、ひずみ分布中で周囲のひずみと大きさ及び向きが大きく異なるひずみが略線状に集中した状態のひずみ群を含むものとなり、ひずみ分布の表示手段５５への表示で観察者にこれを視認させたり、別の画像解析でひずみ分布の画像中から前記略線状のひずみ群を抽出してひび割れと認定することで、ひび割れを検出できることとなる。
【００５７】
解析手段５０のデジタル画像相関法による解析の都合上、撮像される被膜面はランダムな模様の差異が所定の密度で存在する表面状態である必要があるが、特に平滑な加工を施されていない通常の物体、特に構造物におけるコンクリート面で、外気にさらされつつ製造から所定の時間が経過したものは、そもそも前記表面状態となっているため、特に前加工を行うことなくラインセンサ１２で撮像できる。必要に応じて検出対象物表面には、塗料の塗布等により画像解析に適した模様を付加するようにしてもよい。
【００５８】
前記表示手段５５は、解析手段５０で取得された検出対象物表面のひずみ分布の画像データを入力され、これを検出対象物表面の画像領域に対応付けたひずみ分布図の画像として表示する、公知の画像表示用ディスプレイであり、詳細な説明を省略する。この表示手段５５は、解析手段５０をなすコンピュータのディスプレイ部分であってもよく、特にコンピュータがいわゆるノートパソコン等のように小型のものである場合（図１参照）、可搬性に優れ、装置として極めて簡便なものにでき、検出作業現場での取り扱いに適したものとなる。
【００５９】
次に、本実施形態に係る変位検出装置の設置及びこれを用いた変位検出について説明する。前提として、検出対象物８０表面は、装置設置前の時点で、自然に、又は前加工により人為的に、デジタル画像相関法に基づく画像解析に適した表面状態となっているものとする。
【００６０】
まず、固定手段３０のうち、固定足部３２を検出対象物８０に固定する。手順としては、はじめに、本体部２０における支持脚部３１の配置間隔に対応する所定間隔で、固定足部３２の足本体部３７を、検出対象物８０表面にねじ止め等で固定する。詳細には、固定足部３２の検出対象物８０への固定間隔に適合したガイドを用いながら、足本体部３７を検出対象物の表面にあてがい、足本体部３７の底面部中央の孔３７ａからねじやアンカーを挿入して検出対象物８０に固定する。この固定に伴い、足本体部３７の底面部が検出対象物８０表面に密着して、足本体部３７における底面部の法線方向とこの底面部が接する検出対象物８０表面の法線方向が一致する状態となる。
【００６１】
続いて、足表面部３８の雄ねじ３８ａを足本体部３７の雌ねじ３７ｂに螺合させて足本体部３７表面側に足表面部３８を取り付ける。この時、本体部３７と足表面部３８との間に弾性体３９が挟まれるようにしておく。
【００６２】
足表面部３８を足本体部３７に螺合させている状態で、足本体部３７に対し足表面部３８が、全ての固定足部３２で、最終的に切欠き部３８ｂの開口部分が同じ一つの向きに向く状態となるようにしながら、足表面部３８を螺動させて弾性体３９と十分接触する状態まで締め付ける。これにより、足本体部３７と足表面部３８にそれぞれ接触して拘束された弾性体３９が弾性変形し、この弾性変形に伴う反力で弾性体３９が足表面部３８を拘束することとなり、足表面部３８を緩まない状態に保持できる。この足表面部３８の拘束で、切欠き部３８ｂの向きがずれにくく、切欠き部３８ｂの向きが固定足部全体で一致した状態を確実に維持できる。
こうした固定足部３２に対し、本体部２０側の支持脚部３１先端をそれぞれ切欠き部３８ｂに挿入して係合固定する作業を行う（図１４参照）。
【００６３】
支持脚部３１を特に拘束しない場合、ばね３６の付勢力で先端部３５ａが外フレーム２１寄りとなるので、ばね３６の反発力に逆らって支持脚部３１の突出軸部３５を押して十分に突出させた後、軸固定ねじ３１ａを締めて突出を維持した状態とする。
【００６４】
そして、全ての固定足部３２における足表面部３８の切欠き部３８ｂに対し、それぞれ対応する支持脚部３１の突出する先端部３５ａを挿入し、さらにこの先端部３５ａを固定足部３２の内部に位置させつつ、切欠き部３８ｂに連続する溝部３８ｃにちょうど支持脚部３１の細径部３１ｂが挿入されるようにする（図１３参照）。
【００６５】
足表面部３８の溝部３８ｃは、溝を囲む面として、足本体部３７の底面部側から離れるほど先細状となるテーパ面を有しており、これが、支持脚部３１の本体部における、本体部２０に近付くほど先細状となるテーパ面と接する状態となる。これにより、固定足部３２の中心と支持脚部３１の中心を一致させやすく正確に位置決めできる。そして、各テーパ面のテーパ角が異なっている場合には、固定足部３２と支持脚部３１との係合状態で支持脚部３１を検出対象物表面の法線方向から傾ける若干の自由度が生じ、検出対象物の表面性状の不均一など、各支持脚部３１と固定足部３２との位置関係が一様となっていない場合でも、支持脚部３１から固定足部３２にモーメントが作用しにくく、固定足部３２に異常な力が加わって検出対象物への固定が解かれ、固定足部３２が検出対象物から脱落するようなことはない。
【００６６】
支持脚部３１と係合した固定足部３２において、切欠き部３８ｂの開口位置は、側方や上方といった、検出対象物８０表面の法線方向以外となっており、また、溝部３８ｃが支持脚部３１の先端部３５ａより小さくなっていることで、支持脚部３１の固定足部３２に対する検出対象物表面の法線方向への動きは拘束されており、支持脚部３１に本体部２０の荷重が加わっても、支持脚部３１が固定足部３２から外れることはない。こうして、固定手段３０としての支持脚部３１と固定足部３２とにより、本体部２０が検出対象物表面に取り付けられて支持された状態が得られる（図１５参照）。
【００６７】
この支持脚部３１と固定足部３２とを係合して本体部２０を支持する状態としたら、各支持脚部３１における軸固定ねじ３１ａを少しずつ緩めると、支持脚部３１における突出軸部３５の先端部３５ａを本体部側へ引き寄せようとするばね３６の付勢で、本体部２０が相対的に固定足部３２側、すなわち検出対象物８０側に近付く。そして、本体部２０の機構部２２外側で突出している間隔調整部３３の端部が検出対象物表面に接触することで、検出対象物表面に対する本体部２０の位置が定まる（図１６参照）。すなわち、本体部２０が検出対象物表面に固定され、ラインスキャナ１０全体が検出対象物表面に設置された状態となる。
【００６８】
この後、ラインスキャナ１０の出力部分をケーブル等で、検出対象物近くに設置した解析手段５０と接続する。また、ラインスキャナ１０及び解析手段５０をそれぞれ適切に電源と接続して作動可能な状態とする。
【００６９】
そして、最終的な調整として、ラインセンサ１２で、検出対象物表面におけるラインセンサの移動範囲に対応する部分を試しに撮像し、得られた撮像画像に現れる焦点（ピント）のずれを確認してから、作業者が、間隔調整部３３と共に、各間隔調整部３３に対応する突出量測定器２５の突出部分先端も検出対象物表面に当接させ、突出量測定器２５の指示値から間隔調整部３３の突出量の増減量を把握可能としつつ、焦点のずれが無くなるように、各間隔調整部３３の本体部２０側からの突出量をそれぞれ調整して（図１７参照）、検出対象物表面に対するラインセンサ１２の位置を修正する、という一連の手順を数回繰り返すこととなる。
こうした複数回の間隔調整部３３の調整により、本体部２０を適切に位置決めして、検出対象物表面をラインセンサ１２で焦点のずれなく撮像可能な状態とする。
【００７０】
なお、ラインセンサ１２で得られた撮像画像に基づいて、ラインセンサ１２の移動経路と、あらかじめ設定された検出範囲との位置関係がわずかにずれていることが判明した場合には、固定ねじ２１ａを緩めて機構部２２の外フレーム２１への固定を一旦緩くして、外フレーム２１に対する機構部２２の位置を微調整して、ラインセンサ１２とその検出範囲との位置関係を適切なものにする。ラインスキャナ１０を検出対象物表面に設置した状態でも、機構部２２の位置を修正できることで、位置調整のために固定手段３０の支持脚部３１と固定足部３２との係合を解除して、本体部２０を検出対象物８０から離し、固定足部３２の検出対象物表面への固定からやり直すような手間を生じさせずに済み、作業を効率よく進められる。
【００７１】
事前の調整が完了したら、実際の変位検出として、制御部１７の制御に基づいて、ラインセンサ１２が直線移動しながら、検出対象物８０表面を撮像し、撮像画像のデータが解析手段５０をなすコンピュータに入力される。撮像後、検出対象物のひずみ状態が変化したと見なせる所定時間が経過したら、前記同様にラインセンサ１２が移動して検出対象物８０表面をあらためて撮像し、撮像画像のデータが解析手段５０をなすコンピュータに入力される。そして、解析手段５０において、前後二つの撮像画像について、デジタル画像相関法による画像解析を実行し、検出対象物表面各部の変位を取得し、さらに必要に応じて、変位に基づき各部のひずみを求め、ひずみ分布の画像を生成して表示手段５５をなすディスプレイに表示すれば、観察者は表示手段５５を見て、検出対象物表面のひずみ分布を認識し、周囲と異なる特徴的なひずみ変化が現れているひび割れ部分等を判別できることとなる。
【００７２】
このように、本実施形態に係る変位検出装置においては、ラインスキャナ１０の本体部２０を検出対象物８０表面に固定する固定手段３０として、本体部２０から突出する支持脚部３１と、検出対象物表面に取り付けられる固定足部３２とを設け、検出対象物表面に固定した固定足部３２に対し、支持脚部３１を荷重の加わる向きと異なる方向から係合させて、ラインスキャナ１０を検出対象物８０に対し間隔及び向きを固定した状態とした上で、検出対象物８０の表面をラインセンサ１２で二回撮像し、撮像画像を解析手段５０でデジタル画像相関法を用いて解析して、検出対象物表面各点の変位等を求めることから、ラインセンサ１２を撮像方向に動かない安定した支持状態として検出対象物表面の撮像を適切に進められ、撮像画像の解析を正確に実行でき、変位検出の精度を高められる。また、同じ向きとした固定足部３２の切欠き部３８ｂに各支持脚部３１の先端部３５ａを一度に挿入して、容易に本体部２０を支持固定状態に移行させることができ、ラインスキャナ１０の設置に係る作業効率も大きく向上させられる。
【００７３】
なお、前記実施形態に係る変位検出装置においては、間隔調整部３３の突出量調整を手動式とされて、間隔調整部３３同様に先端を検出対象物表面に当接させた突出量測定器２５の指示値を確認しながら、作業者が各間隔調整部３３の突出量をそれぞれ調整する構成としているが、これに限らず、間隔調整部が、本体部に対する突出量を所定の制御で自動調整する調整機構を有すると共に、本体部の制御部が、ラインセンサで検出対象物表面をテスト撮像して焦点距離のずれを識別し、ずれを少なくするように各間隔調整部の調整機構を制御して、本体部と検出対象物表面との位置関係を調整することを自動的に繰り返すように構成することもでき、前記実施形態同様、検出対象物表面をラインセンサで焦点のずれなく撮像可能な状態として、検出精度を確保できる。
【００７４】
さらに、ラインセンサと検出対象物表面との間隔を測定する別の測定手段を有して、テスト撮像の際に各部における間隔の値を取得したら、ラインセンサの主走査方向への走査を伴う撮像の際、及び副走査方向へ移動した際に、間隔調整部の調整機構を作動させて、ラインセンサと検出対象物の撮像位置との間隔を常に最適なものとする調整を実行するようにしてもよく、検出対象物表面の凹凸でラインセンサと検出対象物表面との間隔変化が著しい場合にも対応できる。
【００７５】
また、前記実施形態に係る変位検出装置において、本体部２０を略矩形状として各辺の大きさの差が小さい形状として形成される構成としているが、これに限らず、一回あたりの検出範囲を広くするために、本体部をラインセンサの副走査方向に長くした他の矩形状としてラインセンサの移動範囲を広げ、そのままラインセンサによる撮像範囲も大きくする構成とすることもでき、一度に撮像可能な検出対象物表面の領域を大きくして検出作業を効率よく進められる。
【００７６】
また、前記実施形態に係る変位検出装置においては、ラインスキャナ１０と別体の解析手段５０を用いて、ラインセンサ１２で撮像した画像の解析を行い、検出対象物表面各部の変位検出を実行する構成としているが、これに限らず、作業者が容易に近付くことのできる検出対象物への適用であれば、ラインスキャナと解析手段を一体に組み合わせて、検出対象物に一まとめで支持固定可能な一装置として用いる構成とすることもでき、装置全体をコンパクトにまとめて取り扱いを容易にすることができる。
【実施例】
【００７７】
本発明の変位検出装置で、ひずみを発生させた試験体を対象として検出を実行し、取得したひずみをひずみゲージで取得した値と比較検証して、検出精度について評価した。
本発明の変位検出装置として、前記実施形態に示したラインスキャナと、解析手段をなす、デジタル画像相関法のプログラムを実行するパーソナルコンピュータを用いた。検出対象物としての試験体は、無筋コンクリートの角柱であり、ラインスキャナを側面に固定した状態で、圧縮載荷によりひずみを発生させた。圧縮載荷は、試験体表面に貼付したひずみゲージにより得られたひずみ値に基づいて制御され、載荷軸方向ひずみが０から１００×１０-6ピッチで５００×１０-6まで変化するようになされ、さらに、ひずみが逆の変化となるように除荷を行った。
そして、ひずみ変化の各段階で、試験体に固定したラインスキャナで表面画像を取得して、解析手段としてのコンピュータで画像解析を行い、ひずみ値を求めた。
【００７８】
なお、ラインセンサの支持及び移動機構の違いによる検出精度の差異を比較するために、他のラインスキャナとして、ラインセンサをリニアガイドに沿って移動させるボールねじ機構が二つのリニアガイド間に一つのみ配設され、またリニアガイドのうち移動するスライダ部が本発明の装置より短くされたものを使用して、同様に試験体の表面画像を取得し、画像解析でひずみ値を求めた。
【００７９】
まず、副走査方向のひずみについて、本発明の装置で検出を行った例（実施例１）と、比較例として他のラインスキャナを用いて検出を行った例（比較例１）とを比較して、機構の違いによる差異を評価した。
実施例１及び比較例１について、解析により得られたひずみの変化を示すグラフを、図１９、図２０にそれぞれ示す。
【００８０】
実施例１の、本発明の装置で検出を行ったものでは、同時にひずみゲージで得られた値（ゲージ値）との平均誤差が６×１０-6、最大誤差が１８×１０-6となっている。
一方、比較例１では、同時にひずみゲージで得られた値（ゲージ値）との平均誤差が８×１０-6、最大誤差が２４×１０-6となっている。
【００８１】
以上から、本発明の装置で得られるひずみは、ゲージ値と比べて、載荷段階、除荷段階とも実用上問題のない値であるといえ、ラインセンサの送り精度の影響で精度が出しにくい副走査方向のひずみについても、適切に検出できることがわかる。また、実施例１の平均誤差、最大誤差のいずれも、比較例１の場合より小さく、ラインセンサの振れがより生じにくい構造である本発明の装置で、高い検出精度が得られることがわかる。
【００８２】
次に、主走査方向のひずみと副走査方向のひずみとの合成ひずみである、斜め４５°方向のひずみについて、本発明の装置で検出を行った例（実施例２）と、比較例として前記他のラインスキャナを用いて検出を行った例（比較例２）とを比較して、前記同様に差異を評価した。
実施例２及び比較例２について、解析により得られたひずみの変化を示すグラフを、図２１、図２２に示す。
【００８３】
実施例２の、本発明の装置で検出を行ったものでは、同時にひずみゲージで得られた値（ゲージ値）との平均誤差が１０×１０-6、最大誤差が３４×１０-6となっている。一方、比較例２では、同時にひずみゲージで得られた値（ゲージ値）との平均誤差が１９×１０-6、最大誤差が３５×１０-6となっている。
【００８４】
前記副走査方向の場合と同様、本発明の装置で得られるひずみは、ゲージ値と比べて、載荷段階、除荷段階とも実用上問題のない値であるといえ、ひずみを適切に取得できることがわかる。また、実施例２の平均誤差、最大誤差のいずれも、比較例２の場合より小さく、前記同様、ラインセンサの振れがより生じにくい構造である本発明の装置で、高い検出精度が得られることがわかる。
【００８５】
続いて、実際の橋から撤去された、ポストテンション方式のプレストレスト・コンクリート（ＰＣ）製Ｔ桁に対する載荷試験において、本発明の変位検出装置を用いてひずみを求め、さらに主ひずみ分布を算出して主ひずみ分布のコンター図を作成した。得られたひずみ分布図を、図２３に示す。
【００８６】
図２３のひずみ分布図から、ひずみが集中する領域を特定でき、実際の検出対象物表面におけるひび割れ位置との一致から、ひび割れ発生位置を特定可能といえる。このため、構造物の維持管理のための装置として十分適用可能であることがわかる。
【００８７】
以上のように、本発明の変位検出装置で求めたひずみのゲージ値との誤差は、比較例の、よりラインセンサの振れが生じやすい機構の場合と比べて、明らかに小さく、ラインセンサ周りの機構が十分な精度を有することで、ひずみゲージと遜色なく正確にひずみを取得できることがわかる。従って、検出対象物にラインスキャナを適切に固定して、ラインセンサと検出対象物表面との位置関係を安定させられる本発明の変位検出装置は、ラインセンサの副走査方向への移動を正確に行える構成をさらに備えていれば、ひずみゲージと同等の正確さで、より容易にひずみを取得でき、ひび割れ位置の特定などの使用に対応できる、実用性に優れたものであることは明らかである。
【符号の説明】
【００８８】
１          変位検出装置
１０        ラインスキャナ
１２        ラインセンサ
１３        リニアガイド
１３ａ      スライダ部
１３ｂ      ガイドレール部
１４        ボールねじ機構
１４ａ      ナット部
１４ｂ      ねじ軸部
１５        リニアエンコーダ
１５ａ      検出部
１５ｂ      スケール部
１６        モータ
１７        制御部
２０        本体部
２１        外フレーム
２１ａ      固定ねじ
２２        機構部
２２ａ      緩衝材
２５        突出量測定器
３０        固定手段
３１        支持脚部
３１ａ      軸固定ねじ
３２        固定足部
３３        間隔調整部
３５        突出軸部
３５ａ      先端部
３５ｂ      細径部
３６        ばね
３７        足本体部
３７ａ      孔
３７ｂ      雌ねじ
３８        足表面部
３８ａ      雄ねじ
３８ｂ      切欠き部
３８ｃ      溝部
３９        弾性体
５０        解析手段
５５        表示手段
８０        検出対象物
【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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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