(57)【要約】【課題】検査対象の構造物に加熱用の赤外線を照射しその構造物の温度が変化するのを測定して構造物の内部欠陥を検査すると共に、打音検査部からの計測データを受信して解析する。【解決手段】検査対象の構造物３に加熱用の赤外線を照射する赤外線照射部１２、前記赤外線照射部の赤外線照射により構造物の温度が変化するのを測定する温度変化測定部１３、前記赤外線照射部並びに温度変化測定部の駆動制御及び検査データの集積を行う駆動制御・集積部を搭載した検査装置本体１と、前記検査装置本体１を前記構造物に沿って移動可能とする自走機構部と、前記構造物の表面にて予め定めた箇所に取り付けられ、前記構造物表面に振動を加えその加振による構造物の振動を検出して計測データの集積を行い、内蔵の通信ユニットで前記計測データを前記検査装置本体１へ送信する打音検査部６０と、を組み合わせたものである。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象の構造物に加熱用の赤外線を照射する赤外線照射部、前記赤外線照射部の赤外線照射により構造物の温度が変化するのを測定する温度変化測定部、前記赤外線照射部並びに温度変化測定部の駆動制御及び検査データの集積を行う駆動制御・集積部を搭載した検査装置本体と、
前記検査装置本体を前記構造物に沿って移動可能とする自走機構部と、
前記構造物の表面にて予め定めた箇所に取り付けられ、前記構造物表面に振動を加えその加振による構造物の振動を検出して計測データの集積を行い、内蔵の通信ユニットで前記計測データを前記検査装置本体へ送信する打音検査部と、を組み合わせ、
前記自走機構部で検査対象の構造物に沿って移動しながら、検査装置本体で前記構造物に加熱用の赤外線を照射しその赤外線照射により構造物の温度が変化するのを測定して前記構造物の内部欠陥を検査すると共に、前記打音検査部からの計測データを受信して該計測データを解析することを特徴とする構造物の欠陥検査装置。
【請求項２】
前記赤外線照射部及び温度変化測定部は、水平方向の回転軸周りにそれぞれ独立に回転可能とされたことを特徴とする請求項１に記載の構造物の欠陥検査装置。
【請求項３】
前記赤外線照射部は、加熱レーザ光を発振する赤外線レーザであることを特徴とする請求項１又は２に記載の構造物の欠陥検査装置。
【請求項４】
前記温度変化測定部は、構造物に対して測定レーザ光を照射すると共にその反射光を検出して前記構造物の反射率を測定するレーザ受発光器であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の構造物の欠陥検査装置。
【請求項５】
前記温度変化測定部は、構造物からの赤外線放射量を検出して前記構造物の温度変化を測定する赤外線検出器であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の構造物の欠陥検査装置。
【請求項６】
前記自走機構部は、構造物に沿って延びる路面上に設置されたガイドレールを利用して前記検査装置本体の支持部材を保持し、前記ガイドレールの案内により前記支持部材が路面上を自走可能に構成されたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の構造物の欠陥検査装置。
【請求項７】
前記自走機構部は、断面半円弧状の内壁面を有する構造物の前記内壁面に沿うアーチ形に形成されると共に前記検査装置本体を保持する可動支持部材を有し、該可動支持部材の両端の台部材が路面上を自走可能に構成されたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の構造物の欠陥検査装置。
【請求項８】
前記打音検査部は、前記構造物表面に振動を加える打撃部と、前記打撃部を振動させる駆動部と、前記打撃部の加振による構造物の振動を検出する振動検出器と、前記振動検出器で検出した計測データの集積を行うデータ集積部と、前記データ集積部で集積した計測データを前記検査装置本体へ送信する通信ユニットと、前記検査装置本体の赤外線照射部から照射される加熱用の赤外線を受光して起電力を発生し各要素に電力を供給する受光・電源部と、を含んで成ることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の構造物の欠陥検査装置。
【請求項９】
前記検査装置本体は、その移動方向前方を監視するための監視カメラを備えたことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の構造物の欠陥検査装置。
【請求項１０】
前記自走機構部を前記構造物に沿って往復移動可能とし、前記検査装置本体の少なくとも赤外線照射部及び温度変化測定部は前記往復移動の両方向に対応させて一対設けたことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の構造物の欠陥検査装置。
【請求項１１】
検査対象の構造物に加熱用の赤外線を照射する赤外線照射部、前記赤外線照射部の赤外線照射により構造物の温度が変化するのを測定する温度変化測定部、前記赤外線照射部並びに温度変化測定部の駆動制御及び検査データの集積を行う駆動制御・集積部、前記駆動制御・集積部で取得した検査データを外部へ送る外部通信ユニットを搭載した検査装置本体と、前記検査装置本体を前記構造物に沿って移動可能とする自走機構部と、前記構造物の表面にて予め定めた箇所に取り付けられ、前記構造物表面に振動を加えその加振による構造物の振動を検出して計測データの集積を行い、内蔵の通信ユニットで前記計測データを前記検査装置本体へ送信する打音検査部とを組み合わせ、前記自走機構部で検査対象の構造物に沿って移動しながら、検査装置本体で前記構造物に加熱用の赤外線を照射しその赤外線照射により構造物の温度が変化するのを測定して前記構造物の内部欠陥を検査すると共に、前記打音検査部からの計測データを受信して該計測データを解析する欠陥検査装置と、
前記欠陥検査装置から送られる検査データ及び計測データを受ける中継器と、
前記欠陥検査装置から送られる検査データ及び計測データを受信してデータ処理を行う管理センターと、
前記中継器と管理センターとの間に設けられ、前記検査データ及び計測データを送受信する双方向通信網と、
を備えて成る構造物の検査システム。
【請求項１２】
前記中継器により、前記欠陥検査装置から送られる検査データ及び計測データを処理して前記管理センターへ送信することを特徴とする請求項１１に記載の構造物の検査システム。
【請求項１３】
前記欠陥検査装置は検査対象の複数の構造物毎に１個ずつ設置され、これら複数個の欠陥検査装置に対して前記双方向通信網を介して１個の管理センターが設置されることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の構造物の検査システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査対象の構造物に赤外線を照射して前記構造物の内部欠陥を検査する欠陥検査装置に関し、詳しくは、自走機構部で検査対象の構造物に沿って移動しながら、前記構造物に加熱用の赤外線を照射しその赤外線照射により構造物の温度が変化するのを測定して前記構造物の内部欠陥を検査すると共に、打音検査部からの計測データを受信して解析する構造物の欠陥検査装置及び検査システムに係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばトンネルの内壁面の崩落事故等を未然に防ぐために、検査者が内壁表面からハンマー等で叩き、その打音を聞いて壁面内部のクラックや空隙の有無を検査することが行われていた。しかし、このような構造物の欠陥検査では、検査者が構造物の表面をハンマー等で実際に叩く必要があるため、一つのトンネルの内壁面全体を検査するには多大の時間と人件費を要するものであった。また、打音によるクラックや空隙の有無の判断については、検査者が自分の経験に基づいて評価しているため主観的な判断にならざるを得なかった。
【０００３】
これに対し、対象物の表面にハンマー等を当ててこれを上下に駆動させ、このハンマーの駆動により生じた対象物の振動をセンサーにより検出することで、配管の内部詰まりや減肉等を外部から定量的にできるようにしたものとして、特許文献１に記載の配管内部診断装置がある。この配管内部診断装置は、配管に所定の振動を与える加振器とこの加振による配管の振動を検出する振動検出器とが互いに所定の間隔を介して連結された検出部と、前記振動検出器からの入力を受けて所定の信号処理を行う処理部と、この処理部からの出力を表示する表示部とを含んで構成されていた。
【０００４】
一方、トンネル又は高架橋等の構造物の内部欠陥を検査するものとして、特許文献２に記載の内部欠陥検出装置がある。この構造物の内部欠陥検出装置は、赤外線を構造物に照射する赤外線光源と、前記赤外線光源に接続された赤外線照射時間制御装置と、前記赤外線照射時間制御装置に接続され、前記赤外線光源により照射された構造物を撮影する撮影器と、前記撮影器に接続され、該撮影器で撮影した画像を蓄積する画像蓄積装置と、前記赤外線照射時間制御装置、画像蓄積装置に夫々接続され、前記画像蓄積装置で蓄積した画像を解析する画像解析装置とを具備して構成されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−２０１３６４号公報
【特許文献２】特開２００１−２０１４７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載の配管内部診断装置は、主として化学プラント配管の内部詰まりや減肉等を外部から定量的に診断するもので、前記検出部は、加振器と振動検出器とが一体的に配管の外面を摺動できるように構成されているが、壁面面積が大きく且つ長手方向の長さが大きいトンネル又は高架橋等の内部欠陥の検査において、前記加振器と振動検出器とを例えばトンネル内壁面の全面に亘って摺動させることは難しく、トンネル又は高架橋等の欠陥検査装置には適さないものであった。
【０００７】
また、特許文献２に記載の構造物の内部欠陥検出装置においては、例えば、検査対象の構造物としてのトンネルの内壁面の劣化を検査する場合、少なくとも前記赤外線光源及び撮影器は移動用車両（搬送用自動車）に搭載し、前記搬送用自動車をトンネル内にて一定速度で移動させながら赤外線光源から赤外線をトンネル内壁面に照射して検査するものであるが、この場合は、搬送用自動車をトンネル内で走らせるため、他の自動車等の通行の妨げになる。これを避けるためには、夜間等の通行車両が少ない時間帯を選んだり、トンネル内壁面の劣化検査をする頻度を下げなければならなかった。また、搬送用自動車の運転者を必要とし、さらに、トンネルの内壁面を全面に亘って検査するためには、赤外線をトンネル内壁面の広い範囲に亘って照射する操作者も必要とし、自動的に検査することはできなかった。
【０００８】
そこで、このような問題点に対処し、本発明が解決しようとする課題は、自走機構部で検査対象の構造物に沿って移動しながら、前記構造物に加熱用の赤外線を照射しその赤外線照射により構造物の温度が変化するのを測定して前記構造物の広い範囲に亘って内部欠陥を自動的に検査すると共に、打音検査部からの計測データを受信して解析する構造物の欠陥検査装置及び検査システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために、第１の発明による構造物の欠陥検査装置は、検査対象の構造物に加熱用の赤外線を照射する赤外線照射部、前記赤外線照射部の赤外線照射により構造物の温度が変化するのを測定する温度変化測定部、前記赤外線照射部並びに温度変化測定部の駆動制御及び検査データの集積を行う駆動制御・集積部を搭載した検査装置本体と、前記検査装置本体を前記構造物に沿って移動可能とする自走機構部と、前記構造物の表面にて予め定めた箇所に取り付けられ、前記構造物表面に振動を加えその加振による構造物の振動を検出して計測データの集積を行い、内蔵の通信ユニットで前記計測データを前記検査装置本体へ送信する打音検査部と、を組み合わせ、前記自走機構部で検査対象の構造物に沿って移動しながら、検査装置本体で前記構造物に加熱用の赤外線を照射しその赤外線照射により構造物の温度が変化するのを測定して前記構造物の内部欠陥を検査すると共に、前記打音検査部からの計測データを受信して該計測データを解析するものである。
【００１０】
そして、前記赤外線照射部及び温度変化測定部は、水平方向の回転軸周りにそれぞれ独立に回転可能としてもよい。
【００１１】
また、前記赤外線照射部は、加熱レーザ光を発振する赤外線レーザとしてもよい。
【００１２】
さらに、前記温度変化測定部は、構造物に対して測定レーザ光を照射すると共にその反射光を検出して前記構造物の反射率を測定するレーザ受発光器としてもよい。
【００１３】
さらにまた、前記温度変化測定部は、構造物からの赤外線放射量を検出して前記構造物の温度変化を測定する赤外線検出器としてもよい。
【００１４】
また、前記自走機構部は、構造物に沿って延びる路面上に設置されたガイドレールを利用して前記検査装置本体の支持部材を保持し、前記ガイドレールの案内により前記支持部材が路面上を自走可能に構成してもよい。
【００１５】
さらに、前記自走機構部は、断面半円弧状の内壁面を有する構造物の前記内壁面に沿うアーチ形に形成されると共に前記検査装置本体を保持する可動支持部材を有し、該可動支持部材の両端の台部材が路面上を自走可能に構成してもよい。
【００１６】
そして、前記打音検査部は、前記構造物表面に振動を加える打撃部と、前記打撃部を振動させる駆動部と、前記打撃部の加振による構造物の振動を検出する振動検出器と、前記振動検出器で検出した計測データの集積を行うデータ集積部と、前記データ集積部で集積した計測データを前記検査装置本体へ送信する通信ユニットと、前記検査装置本体の赤外線照射部から照射される加熱用の赤外線を受光して起電力を発生し各要素に電力を供給する受光・電源部と、を含んで成るものとしてもよい。
【００１７】
また、前記検査装置本体は、その移動方向前方を監視するための監視カメラを備えたものとしてもよい。
【００１８】
さらに、前記自走機構部を前記構造物に沿って往復移動可能とし、少なくとも前記赤外線照射部及び温度変化測定部は前記往復移動の両方向に対応させて一対設けてもよい。
【００１９】
また、第２の発明による構造物の検査システムは、検査対象の構造物に加熱用の赤外線を照射する赤外線照射部、前記赤外線照射部の赤外線照射により構造物の温度が変化するのを測定する温度変化測定部、前記赤外線照射部並びに温度変化測定部の駆動制御及び検査データの集積を行う駆動制御・集積部、前記駆動制御・集積部で取得した検査データを外部へ送る外部通信ユニットを搭載した検査装置本体と、前記検査装置本体を前記構造物に沿って移動可能とする自走機構部と、前記構造物の表面にて予め定めた箇所に取り付けられ、前記構造物表面に振動を加えその加振による構造物の振動を検出して計測データの集積を行い、内蔵の通信ユニットで前記計測データを前記検査装置本体へ送信する打音検査部とを組み合わせ、前記自走機構部で検査対象の構造物に沿って移動しながら、検査装置本体で前記構造物に加熱用の赤外線を照射しその赤外線照射により構造物の温度が変化するのを測定して前記構造物の内部欠陥を検査すると共に、前記打音検査部からの計測データを受信して該計測データを解析する欠陥検査装置と；前記欠陥検査装置から送られる検査データ及び計測データを受ける中継器と；前記欠陥検査装置から送られる検査データ及び計測データを受信してデータ処理を行う管理センターと；前記中継器と管理センターとの間に設けられ、前記検査データ及び計測データを送受信する双方向通信網と；を備えて成るものである。
【００２０】
なお、前記中継器により、前記欠陥検査装置から送られる検査データを処理して前記管理センターへ送信するものとしてもよい。
【００２１】
また、前記欠陥検査装置は検査対象の複数の構造物毎に１個ずつ設置され、これら複数個の欠陥検査装置に対して前記双方向通信網を介して１個の管理センターが設置されるものとしてもよい。
【発明の効果】
【００２２】
第１の発明による構造物の欠陥検査装置によれば、検査装置本体の赤外線照射部により検査対象の構造物に加熱用の赤外線を照射し、温度変化測定部で前記赤外線照射部の赤外線照射により構造物の温度が変化するのを測定し、駆動制御・集積部により前記赤外線照射部並びに温度変化測定部の駆動制御及びデータ集積を行い、自走機構部で前記検査装置本体を前記構造物に沿って移動可能とし、前記構造物の表面にて予め定めた箇所に取り付けられた打音検査部により、前記構造物表面に振動を加えその加振による構造物の振動を検出して計測データの集積を行い、内蔵の通信ユニットで前記計測データを前記検査装置本体へ送信することで、前記自走機構部で検査対象の構造物に沿って移動しながら、検査装置本体で前記構造物に加熱用の赤外線を照射しその赤外線照射により構造物の温度が変化するのを測定して前記構造物の広い範囲に亘って内部欠陥を自動的に検査すると共に、前記打音検査部からの計測データを受信して該計測データを解析することができる。したがって、他の自動車等の通行の妨げにならず、２４時間いつでも構造物の欠陥検査をすることができる。また、操作者等の人手を要しないため、検査コストを低減することが可能である。
【００２３】
第２の発明による構造物の検査システムによれば、前記構造物の欠陥検査装置により、その自走機構部で検査対象の構造物に沿って移動しながら、検査装置本体で前記構造物に加熱用の赤外線を照射しその赤外線照射により構造物の温度が変化するのを測定して前記構造物の広い範囲に亘って内部欠陥を自動的に検査すると共に、打音検査部からの計測データを受信して該計測データを解析し、中継器で前記欠陥検査装置から送られる検査データ及び計測データを受け、前記中継器と管理センターとの間に設けられた双方向通信網により前記検査データ及び計測データを送受信し、管理センターで前記欠陥検査装置から送られる検査データ及び計測データを受信してデータ処理を行うことができる。したがって、他の自動車等の通行の妨げにならず、２４時間いつでも構造物の欠陥検査をすることができる。また、操作者等の人手を要しないため、検査コストを低減することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１の発明による構造物の欠陥検査装置の配置状態を示す概略斜視図である。
【図２】前記欠陥検査装置の検査装置本体と打音検査部の配置を示す側面図である。
【図３】前記欠陥検査装置の自走機構部を、路面上のガイドレールを断面して示す要部断面図である。
【図４】前記検査装置本体において筐体を外して内部構成を示す拡大側面図である。
【図５】図４に示す検査装置本体の一部を拡大して示す要部斜視図である。
【図６】前記検査装置本体の赤外線照射部及び温度変化測定部の回転を検出する実施例を示す概略説明図である。
【図７】前記検査装置本体の赤外線照射部及び温度変化測定部のトンネルに対する回転角を検出する実施例を示す概略説明図である。
【図８】前記欠陥検査装置の路面上のガイドレールに対する移動位置を検出する実施例を示す概略説明図である。
【図９】図２において構造物の壁面に取り付けられる打音検査部を取り出して示す拡大斜視図である。
【図１０】前記打音検査部を構造物の壁面に取り付ける側（裏面側）の構造を示す斜視図である。
【図１１】図１０に示す打音検査部の裏面側に設けられた打撃部、駆動部及び振動検出器の構造を示す拡大斜視図である。
【図１２】図９に示す打音検査部の、構造物の壁面と反対側（表面側）のカバーを取り外してその内部を示す斜視図である。
【図１３】前記欠陥検査装置の構成及び機能を示すブロック図である。
【図１４】前記欠陥検査装置の検査原理を示す説明図である。
【図１５】前記欠陥検査装置の検査原理を示すグラフである。
【図１６】前記欠陥検査装置の別の配置状態を示す図であり、自走機構部の第２の実施形態を示す概略斜視図である。
【図１７】第２の実施形態の自走機構部の構造を示す斜視図である。
【図１８】前記第２の実施形態の自走機構部において検査装置本体の赤外線照射部及び温度変化測定部の回転を検出する実施例を示す概略説明図である。
【図１９】図１８の側面図である。
【図２０】第２の発明による構造物の検査システムの実施形態を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１及び図２は、第１の発明による構造物の欠陥検査装置の配置状態を示す概略図である。この欠陥検査装置は、検査対象の構造物（例えば、トンネル又は高架橋等の構造物）に赤外線を照射して前記構造物の内部欠陥を検査すると共に、打音検査部からの計測データを受信して解析するもので、検査装置本体１と、自走機構部２と、打音検査部６０とを組み合わせて成る。なお、符号３は、本発明の欠陥検査装置が配置された検査対象の構造物としてのトンネルを示し、符号４は、前記トンネル３の外部から内部へ延びる道路を示している。
【００２６】
前記自走機構部２は、検査装置本体１（図２、図３参照）を前記トンネル３に沿って移動可能とするもので、図１に示すトンネル３に沿って延びる道路４の中央部に設置され中央分離帯となるガイドレール６を利用して、図３に示すように、検査装置本体１の筐体５の支持部材７を保持している。図３において、上端部に筐体５が取り付けられた支持部材７の下端部は道路４の路面に向けて延び、その下端には駆動車輪８が設けられている。前記ガイドレール６の下端部には膨らみ部が形成されており、この膨らみ部内に前記駆動車輪８が配置されて、電気モータ９により回転される。この駆動車輪８が回転することで、ガイドレール６の案内により前記支持部材７が路面上を一方向又は往復方向に自走可能とされている。すなわち、自走機構部２は、前記支持部材７と、電気モータ９と、駆動車輪８とを備えて、トンネル３に沿って往復移動可能に構成されている。なお、前記電気モータ９に対する電力の供給は、ガイドレール６の内部空間を利用して送電配線をし、地下鉄電車と同様に前記送電配線に受電器をスライド接触させて行えばよい。
【００２７】
前記自走機構部２により、検査装置本体１がトンネル３に沿って移動可能に支持されている。この検査装置本体１は、構造物としてのトンネル３の内壁面に加熱用の赤外線を照射し、その赤外線照射によりトンネル３の内壁面の温度が変化するのを測定し、検査データの集積を行うもので、図２に示すように、ガイドレール６に保持された支持部材７の上端部に筐体５が取り付けられている。この筐体５は、例えば円筒状に形成され、その内部に後述の赤外線照射部１２、温度変化測定部１３及び駆動制御・集積部１４等を収容するものである。そして、前記筐体５は、支持部材７の上端部の２箇所で固定バンド１０ａ，１０ｂにより取り付けられる。図２では、検査装置本体１は、図３に示す自走機構部２により矢印Ａ，Ｂ方向に往復移動可能とされている。
【００２８】
図４は、前記検査装置本体１において筐体５を外して内部構成を示す拡大側面図である。この実施例では、基盤部材１１の上面にてその長手方向の一半部に第１検査部１ａが、他半部に第２検査部１ｂが一列状に設けられている。第１検査部１ａと第２検査部１ｂとは、検査装置本体１が往復移動する際にそれぞれの進行方向に沿って構造物の内部欠陥を検査するように一対で設けられている。図４においては、第１検査部１ａは図の左方向（矢印Ａ方向）へ移動する際に検査し、第２検査部１ｂは図の右方向（矢印Ｂ方向）へ移動する際に検査するようになっている。ここでは、代表的に第１検査部１ａについて説明する。なお、第２検査部１ｂは、第１検査部１ａと全く同じ構成のものとされる。また、検査装置本体１が矢印Ａ方向又はＢ方向の一方に移動する際にのみ検査する場合は、第１検査部１ａ又は第２検査部１ｂの一方だけを備えていればよい。その場合は、検査のために矢印Ａ方向又はＢ方向に移動した後の帰りは、何も動作しないで検査装置本体１を元の位置に帰還させることになる。
【００２９】
図４において、第１検査部１ａは、赤外線照射部１２と、温度変化測定部１３と、駆動制御・集積部１４と、監視カメラ１５とを含んでいる。ここで、駆動制御・集積部１４は、第１検査部１ａと第２検査部１ｂとに共通のものとして、両者の中間部位に設けられている。なお、前記赤外線照射部１２より赤外線を照射することから、前記基盤部材１１は、下方への赤外線の照射を遮るために赤外線を遮蔽する材料から成ることが望ましい。
【００３０】
前記赤外線照射部１２は、検査対象の構造物に加熱用の赤外線を照射するもので、例えば加熱レーザ光を発振する赤外線レーザを備えており、波長が1.5μｍ程度でビーム径が0.010ｍ程度の加熱レーザ光を発振するようになっている。この加熱レーザ光の照射により、構造物の表面が加熱される。この赤外線照射部１２は、図５に示すように、水平方向の回転軸を有する第１ドラム１６ａの外周面に１個又は複数個の赤外線レーザチップ１７を有しており、前記第１ドラム１６ａは、その回転軸に連結された電気モータ１８により回転される。そして、前記第１ドラム１６ａの外方には、断面形がカマボコ形で第１ドラム１６ａを覆うように半円弧状に形成された集光レンズ１９が、図示省略の支持金具で配設されている。この集光レンズ１９により、前記照射された加熱レーザ光がビーム状に集光され、そのビームレーザ光が構造物の表面をスキャンする。なお、前記赤外線レーザチップ１７は、受発光素子とレーザチップから成る。
【００３１】
温度変化測定部１３は、前記赤外線照射部１２の赤外線照射により構造物の温度が変化するのを測定するもので、例えば構造物に対して測定レーザ光を照射すると共にその反射光を検出して前記構造物の反射率を測定するレーザ受発光器を備えており、波長が0.5μｍ程度でビーム径が0.001ｍ程度の測定レーザ光を発振すると共に構造物からの反射光を検出するようになっている。この反射光の検出により構造物の反射率が測定され、物質の光反射率の温度依存性を利用して熱伝導率を測定することができる。このような検査原理は、「光加熱サーモリフレクタンス法」と呼ばれる。この温度変化測定部１３は、図５に示すように、水平方向の回転軸を有する第２ドラム１６ｂの外周面に複数個のレーザ受発光チップ２０を有しており、前記第２ドラム１６ｂは、その回転軸に連結された電気モータ２１により回転される。そして、前記第２ドラム１６ｂの外方には、断面形がカマボコ形で第２ドラム１６ｂを覆うように半円弧状に形成された集光レンズ（図示省略；前記赤外線照射部１２の集光レンズ１９と同じもの）が配設されている。この場合も、その集光レンズで前記照射された測定レーザ光がビーム状に集光され、そのビームレーザ光が構造物の表面をスキャンする。なお、前記レーザ受発光チップ２０は、受発光素子とレーザチップから成る。
【００３２】
なお、前記赤外線照射部１２及び温度変化測定部１３の配置は、赤外線照射部１２により構造物に加熱用の赤外線を照射した後に、温度変化測定部１３で前記赤外線照射により構造物の温度が変化するのを測定することから、赤外線照射部１２が移動方向の前方側に位置する。
【００３３】
また、前記赤外線照射部１２及び温度変化測定部１３は、水平方向の回転軸周りにそれぞれ独立に回転可能とされている。すなわち、赤外線照射部１２の第１ドラム１６ａの回転軸に連結された電気モータ１８、及び温度変化測定部１３の第２ドラム１６ｂの回転軸に連結された電気モータ２１は、それぞれ独立に回転制御される。
【００３４】
この場合、前記赤外線照射部１２及び温度変化測定部１３の回転は、図６に示すようにして検出される。例えば、赤外線照射部１２及び温度変化測定部１３が取り付けられた基盤部材１１の上面に高反射率部材２２を設け、それぞれ赤外線レーザチップ１７及びレーザ受発光チップ２０から照射されたレーザ光の反射光を受光して、赤外線レーザチップ１７及びレーザ受発光チップ２０が回転しているかどうか、回転角度はどのくらいかを検出する。なお、これに限られず、第１ドラム１６ａ又は第２ドラム１６ｂの回転軸にエンコーダを設け、従来公知の方法で回転を検出してもよい。
【００３５】
また、前記赤外線照射部１２及び温度変化測定部１３のトンネル３の内壁面に対する回転角は、図７に示すようにして検出される。例えば、トンネル３の内壁面の特定位置又は一定間隔をおいた位置に高反射率部材２３を設け、それぞれ赤外線レーザチップ１７及びレーザ受発光チップ２０から照射されたレーザ光の反射光を受光して、赤外線レーザチップ１７及びレーザ受発光チップ２０の回転角度はどのくらいかを検出する。このとき、前記高反射率部材２３が取り付けられた特定位置を、赤外線レーザチップ１７及びレーザ受発光チップ２０の回転角度のゼロ点位置とすればよい。なお、前記高反射率部材２３は、赤外線照射部１２からの加熱用の赤外線の吸収による温度上昇はないものとする。
【００３６】
なお、以上においては、前記温度変化測定部１３は、構造物（トンネル３）に対して測定レーザ光を照射すると共にその反射光を検出して前記構造物の反射率を測定するレーザ受発光器、例えばレーザ受発光チップ２０としたが、本発明はこれに限られず、構造物からの赤外線放射量を検出して前記構造物の温度変化を測定する赤外線検出器、例えばサーモグラフィ計測ができる赤外線カメラを用いてもよい。
【００３７】
駆動制御・集積部１４は、前記赤外線照射部１２及び温度変化測定部１３の駆動制御及び検査データの集積を行うもので、赤外線レーザチップ１７及びレーザ受発光チップ２０を駆動する電源回路、電気モータ１８，２１を駆動する電源回路、赤外線照射部１２及び温度変化測定部１３の動作により取得した検査データを集積するデータ集積転送回路等を含んでいる。
【００３８】
監視カメラ１５は、検査装置本体１の移動方向前方を監視するためのもので、例えば円筒状に形成された筐体５の前端部又は後端部にて移動方向前方にレンズを向けて取り付けられている。この監視カメラ１５により、検査装置本体１の移動方向前方の状況や、障害物等の監視が行える。また、魚眼レンズによりトンネル壁も確認できるようになっている。
【００３９】
そして、このような構成の検査装置本体１のガイドレール６に対する移動位置は、図８に示すようにして検出される。例えば、ガイドレール６の特定位置又は一定間隔をおいた位置に高反射率部材２４を設け、検査装置本体１の支持部材７の一部に前記高反射率部材２４に向けて発光すると共にその反射光を受光する受発光部２５を設け、前記高反射率部材２４からの反射光を検出して、検査装置本体１がガイドレール６の長手方向においてどの位置にいるかを検出する。これにより、検査装置本体１が検査対象の構造物に沿って移動している位置を検出することができる。なお、前記高反射率部材２４の替わりにその部位に貫通孔をあけて、その貫通孔を透過する光により受発光部２５が位置を検出するようにしてもよい。
【００４０】
図２において、前記構造物（トンネル３）の表面（内壁面）にて予め定めた箇所には、打音検査部６０が取り付けられている。ここで、トンネル３の内壁面にて予め定めた箇所とは、上述の検査装置本体１を、図１に示すようにトンネル３内のガイドレール６に沿って移動させながらトンネル３の内壁面の内部欠陥を検査し、クラックや空隙などの異常が存在すると疑われる検査データが得られた箇所を特定し、その箇所について検査者が直接、目視又は打音等で確認して異常状態が進展する可能性があると判断して決めた箇所のことである。そのような特定箇所の周りに、図２に示すように、１個又は複数個の打音検査部６０を、アンカーボルト又は鋲等の固定具を内壁面に打ち込んで取り付ける。
【００４１】
図９は、図２においてトンネル３の内壁面に取り付けられる打音検査部６０を取り出して示す拡大斜視図であり、図９において裏面側がトンネル３の内壁面に取り付けられる側で、ケース６１の四隅部にアンカーボルト６２が植え付けられている。なお、符号６３は、前記検査装置本体１の赤外線照射部１２から照射される加熱レーザ光を受けるレーザ受光窓を示している。この打音検査部６０は、構造物（トンネル３）の表面（内壁面）に振動を加えその加振による構造物の振動を検出して計測データの集積を行い、内蔵の通信ユニットで前記計測データを前記検査装置本体１へ送信するもので、打撃部６４（図１０）と、駆動部６５（図１０）と、振動検出器６６（図１０）と、データ集積部６７（図１２）と、通信ユニット６８（図１２）と、受光・電源部６９（図１２）とを含んで成る。なお、図１０においては、打音検査部６０の裏面側の凹所に、前記打撃部６４と駆動部６５と振動検出器６６とを一組にしたものが合計９組、十文字状に配置された状態を示している。前記打撃部６４と駆動部６５と振動検出器６６とは、９組に限られず、適宜の組数であってもよい。
【００４２】
前記打撃部６４は、トンネル３の内壁面に振動を加えるもので、例えば上下に振動する小型のハンマーから成り、駆動部６５は、前記打撃部６４を振動させるもので、例えば小型の電気モータから成る。図１１において、打撃部６４は、例えば円筒状に形成したカバー部材７１の中空部に上下動可能に挿入された丸棒部材（ハンマー）から成り、その長手方向の中間部を横切って串刺しにした従節軸７２を有し、前記丸棒部材の端面がカバー部材７１の端部と同一面になる中立状態を保つようにコイルバネ等で付勢されている。前記従節軸７２の両端部には、一対のカム７３，７３のカム外形が当接しており、前記カバー部材７１の中間部には前記従節軸７２が上下動可能なスリット７４が縦方向に切ってある。前記カム７３，７３の基礎円の中心を結ぶカム軸７５の延長上には、駆動部６５が連結されている。なお、符号７６は、前記駆動部６５の回転軸を支持する支持ブロックを示している。
【００４３】
そして、前記駆動部６５を駆動してカム軸７５を一定方向に回転させると、カム７３，７３も回転してそのカム外形が従節軸７２に当接し、打撃部６４の丸棒部材に対する付勢力との相互作用によって、前記打撃部６４が上下に振動する。図１１においては、打撃部６４の上端面でトンネル３の内壁面に振動を加えるようになる。なお、符号７７は、前記打撃部６４の下端面側に設けられた反力センサを示しており、打撃部６４の丸棒部材（ハンマー）でトンネル３の内壁面を打ったときの該丸棒部材に働く反力を検出するようになっている。これにより、打撃部６４によってトンネル３の内壁面に加える振動を調節することが可能となる。
【００４４】
振動検出器６６は、前記打撃部６４の加振によるトンネル３の内壁面の振動を検出するもので、例えば圧電素子などで構成される小型の加速度センサから成る。図１１においては、打撃部６４の上端面でトンネル３の内壁面に振動を加える位置に合わせて振動検出器６６の上端面の位置決めをし、打撃部６４の加振により生じたトンネル３の内壁面の振動を該振動検出器６６で検出するようになる。なお、符号７８は、振動検出器６６を支持する支持ブロックを示している。また、前記打撃部６４、駆動部６５及び振動検出器６６等の構造は、図１１に示すものに限られず、同様の動作をするものならば他の構造であってもよい。
【００４５】
図１２は、図９に示す打音検査部６０の、構造物（トンネル３）の表面（内壁面）と反対側（表面側）のカバー７９を取り外してその内部を示す斜視図である。図１２において、データ集積部６７は、前記振動検出器６６で検出した計測データの集積を行うもので、例えば信号の増幅回路を含む加速度センサ回路や前記収集したデータを集積する検査用ロジック回路等を備えている。また、通信ユニット６８は、前記データ集積部６７で集積した計測データを前記検査装置本体１へ送信するもので、図１３に示す検査装置本体１に内蔵の通信ユニット８０との間で近距離通信を行うようになっている。さらに、受光・電源部６９は、前記検査装置本体１の赤外線照射部１２から照射される加熱用の赤外線を受光して起電力を発生し各要素に電力を供給するもので、図２において矢印Ｃで示すように赤外線照射部１２から照射された高出力の加熱レーザ光を、図９に示すレーザ受光窓６３を介して受光電源デバイス８１で受光して起電力を発生するようになっている。
【００４６】
図１３は、以上のように構成された欠陥検査装置の構成及び機能を示すブロック図である。この欠陥検査装置は、前述の検査装置本体１と、自走機構部２と、打音検査部６０とを組み合わせて構成される。
【００４７】
検査装置本体１は、赤外線照射部１２と、温度変化測定部１３と、駆動制御・集積部１４と、監視カメラ１５と、カメラ電源ユニット２６と、外部通信ユニット２７と、通信ユニット８０とを備えている。なお、図１３では、図２に示す検査装置本体１において図４に示す第１検査部１ａの部分だけを図示しており、第２検査部１ｂの部分は図示省略している。第２検査部１ｂは、駆動制御・集積部１４を共通にして、その他の部分は図１３に示す第１検査部１ａと同じ構成及び機能のブロック図となる。
【００４８】
前記赤外線照射部１２は、検査対象の構造物（トンネル３）に加熱用の赤外線を照射するもので、例えば加熱レーザ光を発振する高出力の赤外線レーザを備えており、波長が1.5μm程度の加熱レーザ光を矢印Ｃのように発振する。また、温度変化測定部１３は、前記赤外線照射部１２の赤外線照射により構造物の温度が変化するのを測定するもので、例えば構造物に対して測定レーザ光を照射すると共にその反射光を検出して前記構造物の反射率を測定する低出力のレーザ受発光器を備えており、波長が0.5μm程度の測定レーザ光を矢印Ｄのように発振すると共に、構造物から矢印Ｅのように反射してきた反射光を検出する。
【００４９】
駆動制御・集積部１４は、前記赤外線照射部１２及び温度変化測定部１３の駆動制御及び検査データの集積を行うもので、赤外線照射部１２の赤外線レーザや、温度変化測定部１３のレーザ受発光器を駆動するための電源回路を有すると共に、赤外線照射部１２及び温度変化測定部１３で収集した検査データを集積する検査用ロジック回路等を備えている。
【００５０】
監視カメラ１５は、検査装置本体１の移動方向前方を監視するためのもので、カメラ電源ユニット２６から電力を供給されて撮影を行い、その撮影データを収集する。
【００５１】
外部通信ユニット２７は、前記駆動制御・集積部１４で取得した検査データ、及び監視カメラ１５で収集しカメラ電源ユニット２６を介して転送された撮影データを外部（例えば、図２０に示す中継器５１等）へ送るもので、後述の自走機構部２の電源回路から電力を供給されて動作する。
【００５２】
通信ユニット８０は、前記外部通信ユニット２７とは別個に設けられた通信手段であり、打音検査部６０に内蔵された通信ユニット６８との間で相互にデータ通信をするもので、前記打音検査部６０で収集した計測データを検査装置本体１内へ取り込む送受信回路を備えている。この通信ユニット８０は外部通信ユニット２７とケーブルで接続されており、該外部通信ユニット２７は、打音検査部６０で収集した計測データを外部（例えば、図２０に示す中継器５１等）へ送るようになっている。
【００５３】
また、自走機構部２は、前記検査装置本体１を前記構造物（トンネル３）に沿って移動可能とするもので、図３に示す電気モータ９を備え、外部から供給される電力をその電気モータ９に対して送り駆動車輪８の回転制御を行う回路を備えている。また、前記検査装置本体１内の駆動制御・集積部１４及びカメラ電源ユニット２６、外部通信ユニット２７に対して電力を送る電源回路も備えている。
【００５４】
さらに、打音検査部６０は、打撃部６４と、駆動モータ（駆動部）６５と、モータドライバ７０と、振動検出器６６と、データ集積部６７と、通信ユニット６８と、受光・電源部６９とを備えて成る。
【００５５】
前記打撃部６４は、トンネル３の内壁面に振動（矢印Ｆ参照）を加えるもので、例えば上下に振動する小型のハンマーから成る。駆動モータ６５は、前記打撃部６４を振動させる駆動部となるもので、例えば小型の電気モータから成る。モータドライバ７０は、受光・電源部６９から電力を供給されて駆動モータ６５を駆動する回路である。振動検出器６６は、前記打撃部６４の加振によるトンネル３の内壁面の振動（矢印Ｇ参照）を検出するもので、例えば圧電素子などで構成される小型の加速度センサから成る。データ集積部６７は、前記振動検出器６６で検出した計測データの集積を行うもので、例えば加速度センサ回路や検査用ロジック回路等を備えている。また、通信ユニット６８は、前記データ集積部６７で集積した計測データを前記検査装置本体１へ送信するもので、検査装置本体１に内蔵の通信ユニット８０との間で相互に近距離通信を行う送受信回路を備えている。さらに、受光・電源部６９は、前記検査装置本体１の赤外線照射部１２から照射される加熱用の赤外線を受光して起電力を発生し各要素に電力を供給するもので、赤外線照射部１２から照射された高出力の加熱レーザ光（矢印Ｃ参照）を、図９に示すレーザ受光窓６３を介して受光し起電力を発生する受光電源デバイス８１（図１２参照）を備えている。
【００５６】
そして、前記自走機構部２で検査対象の構造物に沿って移動しながら、検査装置本体１で前記構造物に加熱用の赤外線を照射すると共にその赤外線照射により構造物の温度が変化するのを測定して前記構造物の内部欠陥を検査すると共に、前記打音検査部６０からの計測データを受信して該計測データを解析する。
【００５７】
次に、上述の欠陥検査装置の検査原理を説明する。図１４はその欠陥検査装置の検査原理を示す説明図であり、図１５は前記欠陥検査装置の検査原理を示すグラフである。この検査原理は、ある構造物に光を照射してその反射光を測定し、物質の光反射率の温度依存性を利用して熱伝導率を測定するもので、「光加熱サーモリフレクタンス法」と呼ばれる。この検査原理を利用して、検査対象の構造物の反射光測定位置の光反射率を計測し、その過渡特性から局所的熱伝導率を求め、マッピングすることで構造物内部のクラックや空隙を発見することができる。
【００５８】
図１４（ａ）において、検査対象の構造物３０の内部にクラック３１又は空隙があるとする。まず、この構造物３０の表面に赤外線照射部１２から加熱レーザ光を矢印Ｃのように照射する（時刻Ｔ0）。このとき、加熱レーザ光（Ｃ）のビーム径は0.010ｍ程度とし、後述の測定レーザ光のビーム径の約１０倍の領域幅とする。構造物３０の表面にて加熱レーザ光（Ｃ）が当たった部位３２は温度が上昇して、その熱が周囲に拡散して行く。その後、図１４（ｂ）において、温度変化測定部１３から前記構造物３０の表面に対して測定レーザ光を矢印Ｄのように照射すると共に、矢印Ｅのように反射する反射光を測定する（時刻Ｔ1）。このとき、測定レーザ光（Ｄ）のビーム径は0.001ｍ程度とされ、前記加熱レーザ光（Ｃ）のビーム径の約1/10の領域幅とされる。前記加熱レーザ光（Ｃ）が当たった部位３２はその間の時間経過に伴って熱拡散して、拡散領域３３のように熱が周囲に拡がっている。さらにその後、図１４（ｃ）において、温度変化測定部１３から次なる測定レーザ光を矢印Ｄのように照射すると共に、矢印Ｅのように反射する反射光を測定する（時刻Ｔ2）。このとき、時刻Ｔ0で加熱レーザ光（Ｃ）が当たった部位３２はその後の時間経過に伴って更に熱拡散して、拡散領域３４のように熱が周囲に拡がっている。
【００５９】
以後、前記と同様にして、所定の時間間隔で時刻Ｔ1から時刻Ｔ10まで、構造物３０の表面の加熱部位３２に対して測定レーザ光を矢印Ｄのように照射すると共に、矢印Ｅのように反射する反射光を測定する。このような測定結果をまとめたのが、図１５のグラフである。図１５は横軸を時刻とし縦軸をレーザ反射光の強度としたグラフで、時刻Ｔ0で構造物３０の表面に加熱レーザ光を照射して部位３２を加熱し、時刻Ｔ1から時刻Ｔ10まで前記構造物３０の加熱部位３２に対して測定レーザ光を照射すると共にその反射光を測定し、図１４（ｂ），（ｃ）に示す拡散領域３３，３４のように熱が拡散している部位の反射光の変化の状態を表したものである。この場合は、時刻Ｔ0で照射した加熱レーザ光（Ｃ）のビーム幅内で、時刻Ｔ1から時刻Ｔ10の１０回に分けて測定レーザ光（Ｄ）を照射してその反射光を測定している。
【００６０】
図１５のように反射光を測定することで、前記構造物３０の表面の加熱部位３２の反射率を測定することができる。ここで、前述の「光加熱サーモリフレクタンス法」によれば、物質の光反射率の温度依存性を利用して熱伝導率を測定することができる。そこで、図１５に示す反射光測定のグラフを測定部位に応じて位置をずらして並べて行き、周囲の部位と測定結果が変化するところが現れたらその部位の熱伝導率が変化していることが分かり、そこにクラック３１又は空隙が存在することが発見できる。
【００６１】
このような検査対象の構造物の加熱及び反射光の測定はその構造物について毎日又は所定期間をおいて定期的に行い、日時の経過に従って以前の測定データと異なる測定データが得られたときに、その構造物の表面又は内部において今までと違う状態が発生したことが分かり、構造物の内部欠陥を検査することができる。
【００６２】
次に、このように構成された欠陥検査装置の使用及び動作について説明する。まず、図１において、検査対象の構造物としての例えばトンネル３内にて、道路４に設置されたガイドレール６を利用して自走機構部２を組み合わせ、検査装置本体１をトンネル３内の道路４上の中央にセットする。この状態で自走機構部２に外部から電源を供給して、図２、図４に示す赤外線照射部１２及び温度変化測定部１３を駆動し、図５に示す第１ドラム１６ａ及び第２ドラム１６ｂをそれぞれ独立に回転させて赤外線レーザチップ１７及びレーザ受発光チップ２０を回転させながら、トンネル３の内壁面に対して加熱レーザ光を発振したり、測定レーザ光を照射する。同時に、図３に示す自走機構部２の電気モータ９を駆動して駆動車輪８を回転させ、図２に示すように、検査装置本体１をガイドレール６に沿って矢印Ａ方向又はＢ方向に一定速度で移動させ、トンネル３の全長に亘って片道又は往復移動させる。なお、前記測定用のレーザ受発光チップ２０の回転は、加熱用の赤外線レーザチップ１７の回転よりも速くするのが望ましい。
【００６３】
前記赤外線照射部１２の赤外線レーザチップ１７及び温度変化測定部１３のレーザ受発光チップ２０自体の回転及び回転角度は、図６に示す基盤部材１１の上面に取り付けた高反射率部材２２からの反射光を受光して検出される。また、前記赤外線照射部１２及び温度変化測定部１３のトンネル３の内壁面に対する回転角度は、図７に示すトンネル３の内壁面の特定位置又は一定間隔をおいた位置に設けた高反射率部材２３からの反射光を受光して検出される。さらに、前記検査装置本体１のガイドレール６に対する移動位置は、図８に示すガイドレール６の特定位置又は一定間隔をおいた位置に設けた高反射率部材２４からの反射光を受光して検出される。これにより、検査装置本体１が検査対象のトンネル３に沿って移動している位置を検出する。
【００６４】
このような動作により、検査装置本体１の赤外線照射部１２及び温度変化測定部１３から照射されるレーザ光のトンネル３の内壁面に対する位置が特定され、検査装置本体１がガイドレール６に沿って移動する位置が特定されて、前述の図１３〜図１５の動作をすることで、トンネル３の内壁面を万遍なく、かつ自動的に検査できる。
【００６５】
上述の検査装置本体１の動作により、トンネル３の内壁面の内部欠陥を検査し、クラックや空隙などの異常が存在すると疑われる検査データが得られた箇所を特定し、その箇所について検査者が直接、目視又は打音等で確認して異常状態が進展する可能性があると判断したら、そのような特定箇所の周りに、図２に示すように、１個又は複数個の打音検査部６０を、アンカーボルト又は鋲等の固定具を内壁面に打ち込んで取り付ける。
【００６６】
このように、トンネル３の内壁面の特定箇所に打音検査部６０を取り付けた状態で、上述と同様にして検査装置本体１の動作により、トンネル３の内壁面の内部欠陥を検査する。このとき、図２において、トンネル３内を検査装置本体１が矢印Ａ方向又はＢ方向に移動しながら打音検査部６０が取り付けられた特定箇所に差しかかると、検査装置本体１の赤外線照射部１２から矢印Ｃのように照射された加熱レーザ光が図９に示すレーザ受光窓６３から打音検査部６０内に入り、図１２に示す受光・電源部６９の受光電源デバイス８１に入射する。すると、受光電源デバイス８１は入射したレーザ光を起電力に変換して、図１３に示す受光・電源部６９から、モータドライバ７０、データ集積部６７及び通信ユニット６８へ電力を供給する。
【００６７】
これにより、駆動モータ６５の駆動で打撃部６４が動作してトンネル３の内壁面に振動を加え、振動検出器６６の動作により前記打撃部６４の加振によるトンネル３の振動を検出し、その計測データをデータ集積部６７に集積する。この集積された計測データは通信ユニット６８へ送られ、該通信ユニット６８から前記検査装置本体１内の通信ユニット８０へ送信される。この通信ユニット８０は受信した計測データを外部通信ユニット２７へ送り、該外部通信ユニット２７は、前記打音検査部６０で収集した計測データを外部（例えば、図２０に示す中継器５１等）へ送る。前記打音検査部６０からの計測データは解析されて、トンネル３の内壁面の異常（クラックや空隙）が進展していないかの判断に供される。
【００６８】
図１６は、第１の発明の欠陥検査装置の別の配置状態を示す図であり、自走機構部の第２の実施形態を示す概略斜視図である。この実施形態は、検査装置本体１（図２参照）を移動可能に支持する自走機構部４０を、断面半円弧状の内壁面を有する構造物としてのトンネル３の内壁面に沿うアーチ形に形成されると共に前記検査装置本体１を保持する可動支持部材４１を有し、該可動支持部材４１の両端の台部材４２が路面上を自走可能に構成したものである。
【００６９】
前記可動支持部材４１は、図１７に示すように、中央に位置するアーチ形の第１支持部材４１ａと、その前後に所定間隔をおいて位置するアーチ形の第２支持部材４１ｂと、第３支持部材４１ｃとを有している。第１支持部材４１ａの半円弧状の中央部下面には、図１６に示すように、吊下げ支持具４３が取り付けられており、この吊下げ支持具４３の下端部に、図２及び図４に示すと同様に構成された検査装置本体１が支持されている。このとき、検査装置本体１の図２に示す赤外線照射部１２及び温度変化測定部１３は、図１７に示すように、第１支持部材４１ａと第２支持部材４１ｂとの間の離間部、及び第１支持部材４１ａと第３支持部材４１ｃとの間の離間部に位置するように配置して支持されている。これは、前記赤外線照射部１２及び温度変化測定部１３から照射され、トンネル３の内壁面から反射されるレーザ光が可動支持部材４１によって光路を妨げられないようにするためである。
【００７０】
前記可動支持部材４１のアーチ形の両端には、台部材４２，４２が設けられている。この台部材４２は、可動支持部材４１を道路３の路面上にて自走可能とするもので、図１７に示すように、第２支持部材４１ｂから第３支持部材４１ｃまで横長に延びる台箱４６を有し、この台箱４６の内部に駆動車輪８が一列状に複数個設けられている。この駆動車輪８は、前記台箱４６の内部に設置された電気モータ（図示省略）により回転される。前記駆動車輪８を備えた台部材４２は、アーチ形の可動支持部材４１の両端に設けられているので、両方の台部材４２により下端部を支えた状態で可動支持部材４１が設置面上に立って置かれる。そして、前記駆動車輪８が回転することで、前記可動支持部材４１の全体が路面上を一方向又は往復方向に自走可能とされている。すなわち、この実施形態の自走機構部４０は、前記可動支持部材４１と、台部材４２と、電気モータと、駆動車輪８とを備えて成る。
【００７１】
なお、図１６及び図１７において、符号４４はカメラユニットを示している。このカメラユニット４４は、図１７に示すように、第２支持部材４１ｂ及び第３支持部材４１ｃを利用してそのアーチ形の形状に沿って移動可能とされ、カメラのレンズ面が図１６に示すトンネル３の内壁面に向けて設けられている。これにより、前記カメラユニット４４でトンネル３の内壁面に異常個所があれば、それを撮影することができる。
【００７２】
この状態で、図１６に示すように、トンネル３の内壁面に沿わせてアーチ形の可動支持部材４１が位置するようにし、その両端部の台部材４２，４２がトンネル３内部の道路４の両側部に位置するようにして、自走機構部４０をトンネル３内に挿入することで、該トンネル３に沿って往復移動可能に構成されている。なお、前記電気モータに対する電力の供給は、蓄電池を利用するなどの従来公知の電力供給手段を用いればよい。
【００７３】
この実施形態の場合も、検査装置本体１の動作は前述と全く同じである。ただし、第２の実施形態の自走機構部４０において検査装置本体１の赤外線照射部１２及び温度変化測定部１３（図４、図５参照）の回転を検出するには、図１８及び図１９に示すようにして行う。すなわち、検査装置本体１が支持された第１支持部材４１ａの下端部が連結された台部材４２の上面に高反射率部材４５を設け、それぞれ赤外線照射部１２の赤外線レーザチップ１７及び温度変化測定部１３のレーザ受発光チップ２０から照射されたレーザ光の反射光を受光して、赤外線レーザチップ１７及びレーザ受発光チップ２０が回転しているかどうか、回転角度はどのくらいかを検出する。この場合、前記第１支持部材４１ａのアーチ形状は、トンネル３の内壁面に沿うアーチ形に形成されているので、前記高反射率部材４５が取り付けられた位置を赤外線レーザチップ１７及びレーザ受発光チップ２０の回転角度のゼロ点位置とすれば、前記赤外線照射部１２及び温度変化測定部１３のトンネル３の内壁面に対する回転角を擬似的に検出することができる。なお、前記高反射率部材４５は、赤外線照射部１２からの加熱用の赤外線の吸収による温度上昇はないものとする。
【００７４】
そして、第２の実施形態における検査装置本体１のトンネル３の長手方向に対する移動位置は、例えば図７に示す高反射率部材２３をトンネル３の長手方向に沿って連続線状、又は一定間隔をおいて設け、前記赤外線照射部１２又は温度変化測定部１３から照射されたレーザ光の前記高反射率部材２３からの反射光を検出して、検査装置本体１がトンネル３の長手方向においてどの位置にいるかを検出すればよい。これにより、検査装置本体１が検査対象のトンネル３に沿って移動している位置を検出することができる。この場合も、前記高反射率部材２３は、赤外線照射部１２からの加熱用の赤外線の吸収による温度上昇はないものとする。
【００７５】
第２の実施形態の自走機構部４０を備えた欠陥検査装置の使用及び動作については、第１の実施形態の自走機構部２を備えた欠陥検査装置の使用及び動作と基本的には同じであり、単に、第２の実施形態の自走機構部４０の移動動作が異なるだけである。図１６に示す第２の実施形態の自走機構部４０を備えた場合は、検査対象のトンネル３の内部の道路４に第１の実施形態の自走機構部２（図１参照）を保持するためのガイドレール６を予め設置する必要がないので、本発明による欠陥検査装置を導入するのが容易である。また、第２の実施形態の自走機構部４０のアーチ形が検査対象のトンネル３の内壁面の形状に合う限り、既存のトンネル３に対してこの欠陥検査装置を導入することが可能である。
【００７６】
なお、前記検査装置本体１を検査対象の構造物に沿って移動可能とする自走機構部は、第１の実施形態の自走機構部２又は第２の実施形態の自走機構部４０に限られず、トンネル３の内壁面にトンネル長手方向にレールを敷設してモノレールのような構成のものとしてもよい。
【００７７】
図２０は、第２の発明による構造物の検査システムの実施形態を示すブロック図である。この検査システムは、検査対象の構造物（例えば、トンネル又は高架橋等の構造物）に赤外線を照射して前記構造物の内部欠陥を検査すると共に、打音検査部からの計測データを受信して解析するもので、欠陥検査装置５０と、中継器５１と、管理センター５２と、双方向通信網５３とを備えて成る。なお、図２０においては、欠陥検査装置５０の内部構成として、検査装置本体１と打音検査部６０を表示し、図１３に示す自走機構部２は省略してある。また、符号３は、欠陥検査装置５０が配置された検査対象の構造物としてのトンネルを示している。
【００７８】
前記欠陥検査装置５０は、前述の第１の発明による欠陥検査装置であり、図１及び図１６に示すように構成され、例えばトンネル３内に配置されている。この欠陥検査装置５０は、図１３に示すように、検査対象の構造物に加熱用の赤外線を照射する赤外線照射部１２、前記赤外線照射部１２の赤外線照射により構造物の温度が変化するのを測定する温度変化測定部１３、前記赤外線照射部１２並びに温度変化測定部１３の駆動制御及び検査データの集積を行う駆動制御・集積部１４、前記駆動制御・集積部１４で取得した検査データを外部へ送る外部通信ユニット２７を搭載した検査装置本体１と、前記検査装置本体１を前記構造物に沿って移動可能とする自走機構部２（図示省略）と、前記構造物の表面にて予め定めた箇所に取り付けられ、前記構造物表面に振動を加えその加振による構造物の振動を検出して計測データの集積を行い、内蔵の通信ユニットで前記計測データを前記検査装置本体１へ送信する打音検査部６０とを組み合わせて成る。そして、前記自走機構部２で検査対象の構造物（３）に沿って移動しながら、検査装置本体１で前記構造物に加熱用の赤外線を照射すると共にその赤外線照射により構造物の温度が変化するのを測定して前記構造物の内部欠陥を検査すると共に、前記打音検査部６０からの計測データを受信して該計測データを解析するようになっている。
【００７９】
中継器５１は、前記検査対象のトンネル３の終端部（例えば、トンネル入口又は出口）に設置され、前記欠陥検査装置５０から送られる検査データ及び計測データを受けるもので、受信したデータを双方向通信網５３へ送るデータ通信部を備えている。なお、中継器５１は、トンネル３の終端部に限られず、トンネル３の中央部又はトンネル３を出てすぐの場所に設置してもよい。
【００８０】
管理センター５２は、前記欠陥検査装置５０から送られる検査データ及び計測データを受信してデータ処理を行うもので、中央処理装置（ＣＰＵ）等のデータ処理部を備えている。さらに、図２０に示すように、複数個の欠陥検査装置５０を管理する場合は、ホスト電子計算機を備えている。
【００８１】
双方向通信網５３は、前記中継器５１と管理センター５２との間に設けられ、前記検査データ及び計測データを送受信するもので、公知の双方向ネットワークを備えて検査データを遣り取りするようになっている。
【００８２】
なお、前記欠陥検査装置５０と、中継器５１と、双方向通信網５３と、管理センター５２との間の通信は、有線でも無線でもよい。また、前記検査データ及び計測データの処理を行うデータ処理部を前記中継器５１に設けて、該中継器５１により、前記欠陥検査装置５０から送られる検査データを処理して前記管理センター５２へ送信するようにしてもよい。
【００８３】
そして、この検査システムは、一つの検査対象の構造物（トンネル３）に欠陥検査装置５０を設置し、この欠陥検査装置５０に対して中継器５１及び双方向通信網５３を介して管理センター５２に接続してもよいが、図２０に示すように、前記欠陥検査装置５０を検査対象の複数の構造物（トンネル３）毎に１個ずつ設置し、これら複数個の欠陥検査装置５０に対して前記双方向通信網５３を介して１個の管理センター５２を設置して双方向通信可能に接続してもよい。
【００８４】
次に、このように構成された第２の発明による検査システムの使用及び動作について説明する。まず、欠陥検査装置５０自体の使用及び動作については、前述の第１の発明について説明した通りである。前記欠陥検査装置５０で検査対象の各トンネル３の内壁面について収集された検査データ及び計測データは、トンネル３の入口又は出口に設置された中継器５１に送られ、双方向通信網５３を介して管理センター５２へ送られる。管理センター５２は、各トンネル３内に設置された欠陥検査装置５０から送られた検査データ及び計測データを受信してデータ処理を行い、そのデータ処理後の検査データ及び計測データを蓄積しておく。前記トンネル３の内壁面についての検査は、毎日又は所定期間をおいて定期的に行い、日時の経過に従って以前の検査データ及び計測データと異なる検査結果が得られたときに、そのトンネル３の表面又は内部において今までと違う状態が発生したことが分かり、構造物の内部欠陥を検査することができる。なお、前述のように、中継器５１に検査データ及び計測データの処理を行うデータ処理部を設けて、該中継器５１により、前記欠陥検査装置５０から送られる検査データ及び計測データを処理して前記管理センター５２へ送信するようにしてもよい。この場合は、管理センター５２に大規模なデータ処理部を設けることなく、トンネル３毎の中継器５１に小規模なデータ処理部を設けるだけで実施できる。
【００８５】
このような検査システムの動作により、複数個のトンネル３の内壁面を万遍なく、かつ自動的に検査できる。この場合、他の自動車等の通行の妨げにならず、２４時間いつでもトンネル３の欠陥検査をすることができる。また、操作者等の人手を要しないため、検査コストを低減することが可能である。
【符号の説明】
【００８６】
１…検査装置本体
１ａ…第１検査部
１ｂ…第２検査部
２…自走機構部
３…トンネル（検査対象の構造物）
５…筐体
６…ガイドレール
７…支持部材
８…駆動車輪
９…電気モータ
１２…赤外線照射部
１３…温度変化測定部
１４…駆動制御・集積部
１５…監視カメラ
１６ａ…第１ドラム
１６ｂ…第２ドラム
１７…赤外線レーザチップ
１８，２１…電気モータ
２０…レーザ受発光チップ
２６…カメラ電源ユニット
２７…外部通信ユニット
３０…構造物
３１…クラック
４０…自走機構部
４１…可動支持部材
４１ａ…第１支持部材
４１ｂ…第２支持部材
４１ｃ…第３支持部材
４２…台部材
４３…吊下げ支持具
５０…欠陥検査装置
５１…中継器
５２…管理センター
５３…双方向通信網
６０…打音検査部
６２…アンカーボルト
６４…打撃部
６５…駆動モータ（駆動部）
６６…振動検出器
６７…データ集積部
６８，８０…通信ユニット
６９…受光・電源部
８１…受光電源デバイス
【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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