(57)【要約】【課題】本発明の目的はコンクリート内部のクラック（亀裂）の存在位置と補修作業の要否を容易に判定することのできるコンクリートの欠陥検査装置を提供することにある。【解決手段】コンクリート１２に電磁波を照射しその反射波を受信する電磁波レーダ９とコンクリート表面の電磁波を照射された領域を撮像するＣＣＤカメラ１０を設ける。コンピュータ２は電磁波レーダ８で受信した反射波によって得たクラック画像の深さ方向のクラック２次元画像と当該クラック２次元画像を得たコンクリート表面位置の表面領域画像をパソコン４に表示する。【選択図】　図３
2004053308.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリートに電磁波を照射しその反射波を受信する電磁波レーダと、前記コンクリート表面の前記電磁波を照射された領域を撮像する撮像手段と、前記電磁波レーダと前記撮像手段を搭載し前記コンクリートの表面に沿って移動する車輌と、前記電磁波レーダで受信した反射波を入力してクラック画像の深さ方向の２次元画像を得るコンピュータと、前記クラック２次元画像と当該クラック２次元画像を得た前記コンクリート表面の前記撮像手段で撮像した表面領域画像とを表示する表示手段とを具備することを特徴とするコンクリートの欠陥検査装置。
【請求項２】
コンクリートに電磁波を照射し内部のクラックからの反射波を受信する電磁波レーダおよび前記コンクリート表面の前記電磁波を照射された領域を撮像する撮像手段を有する検出ヘッドと、前記検出ヘッドを搭載し前記電磁波レーダと前記コンクリートの表面の間隔を一定距離にして移動する車輌と、前記電磁波レーダで受信した反射波を入力して３次元のクラック画像を作成して前記クラックの深さ方向の２次元画像を得るコンピュータと、前記クラック２次元画像と当該クラック２次元画像を得た前記コンクリート表面の前記撮像手段で撮像した表面領域画像とを表示する表示手段とを具備することを特徴とするコンクリートの欠陥検査装置。
【請求項３】
コンクリートに電磁波を照射し内部のクラックからの反射波を受信する電磁波レーダおよび前記コンクリート表面の前記電磁波を照射された領域を撮像するストロボを備えた撮像手段を有する検出ヘッドと、前記検出ヘッドを搭載し前記電磁波レーダと前記コンクリートの表面の間隔を一定距離にして移動する車輌と、前記電磁波レーダで受信した反射波を入力して３次元のクラック画像を作成して前記クラックの深さ方向の２次元画像を得るコンピュータと、前記クラック２次元画像と当該クラック２次元画像を得た前記コンクリート表面の前記撮像手段で撮像した表面領域画像とを表示する表示手段とを具備することを特徴とするコンクリートの欠陥検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、列車、自動車が通過するトンネルや高速道路の橋脚などを構成するコンクリートの欠陥を検査するコンクリートの欠陥検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、列車の通過するトンネルのコンクリート壁が部分剥離して落下するということが大きな問題になっている。コンクリート壁の部分剥離は、コンクリート壁内部にクラック（亀裂）を生じ、このクラックが列車のトンネル突入時に発生する衝撃波（微気圧波）によって徐々に大きくなるのが原因といわれている。
【０００３】
列車のトンネル通過時にコンクリート壁が部分剥離して落下すると極めて危険である。このため、コンクリート壁内部にクラック（亀裂）が発生しているかを点検し、万一、クラックが発生している場合には補修工事を行うようにしている。
【０００４】
従来、コンクリート壁内部のクラック（亀裂）の有無を検出するには、保守員がコンクリート壁面をハンマーで叩き、そのときの発生音によって判断するようにしている。しかし、長大なトンネルを手作業による保守点検では作業能率が悪く、それも列車の通過しない時間帯で行わなければならず、作業能率が著しく低下するのを免れない。
【０００５】
このことを解決するために、ＦＭレーザの周波数をスイープさせてトンネルのコンクリート壁に照射してクラックからの反射波によってクラックの３次元画像を作成し表示装置に表示して欠陥を検査することが提案されている。レーザスキャナと制御解析装置から構成されるＦＭレーザレーダは車輌に搭載して車輌の走行位置を測定して欠陥検査位置にしている。このことは、例えば、特開２００１―２１６５１号公報に記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術は、ＦＭレーザの周波数をスイープさせてトンネルのコンクリート壁に照射してクラックからの反射波によってクラックの３次元画像を作成して欠陥検査を行うようにしている。しかし、車輌の走行位置を欠陥検査位置にしているため長大で領域の広いトンネルではクラックを検出しても位置を特定することが困難となり、また、クラックの補修作業が必要性について判断が難しいという問題点を有する。また、レーザスキャナと制御解析装置から構成されるＦＭレーザレーダが高価であるという実用上の問題もある。
【０００７】
このような問題点はトンネルのコンクリート壁だけでなく高速道路の橋脚などについても同様に存在する。
【０００８】
このため、コンクリート内部のクラック（亀裂）の存在位置と補修作業の要否を容易に判定することのできる装置の開発が強く要望されている。
【０００９】
本発明は上記点に対処して成されたもので、その目的とするところはコンクリート内部のクラック（亀裂）の存在位置と補修作業の要否を容易に判定することのできるコンクリートの欠陥検査装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の特徴とするところは、コンクリートに電磁波を照射しその反射波を受信する電磁波レーダとコンクリート表面の電磁波を照射された領域を撮像する撮像手段とを設け、電磁波レーダで受信した反射波によって得たクラック画像の深さ方向のクラック２次元画像と当該クラック２次元画像を得たコンクリート表面位置の表面領域画像を表示するようにしたことにある。
【００１１】
本発明は電磁波レーダで受信した反射波によって得たクラック画像の深さ方向のクラック２次元画像と当該クラック２次元画像を得たコンクリート表面位置の表面領域画像を表示するようにしているので、コンクリート内部のクラック（亀裂）の存在位置と補修作業の要否を容易に判定することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１に本発明の一実施例の全体概略構成図を示す。
図１において、車輌１には画像処理を行うコンピュータ２と画像を表示する表示装置としてのパーソナルコンピュータ（パソコン）３が搭載されている。コンピュータ２は画像データを記憶する大容量の記憶装置４を備えている。車輌１は移動距離（車輌位置）を測定するエンコーダ５を有している。車輌１はトンネルのコンクリート壁１２に沿って矢印Ａ方向に移動する。
【００１３】
支持脚６は一端を車輌１に固定され、他端（先端）に検出ヘッド８が取付けられている。支持脚６は伸縮自在かつ回転自在に構成されており、検出ヘッド８の位置を調節できるようになっている。検出ヘッド８は電磁波の送受信アンテナからなる電磁波レーダ９、ＣＣＤカメラ１０、ストロボ１１などから構成されている。検出ヘッド８はコンクリート壁１２の表面（壁面）に対して一定間隔を保ち車輌１の移動に伴い移動する。また、検出ヘッド８はコンピュータ２と信号線７で接続されている。
【００１４】
図２に検出ヘッド８の一例構成図を示す。図２（ａ）は平面図で、図２（ｂ）は側面図である。
【００１５】
図２において、矩形体状の検出ヘッド８は矩形取付板１４に固定されている。矩形取付板１４の上面には２本の支持アーム１５、１６が固定されている。支持アーム１５の先端にＣＣＤカメラ１０が取付けられ、また、支持アーム１６の先端にストロボ１１が取付けられている。
【００１６】
検出ヘッダ８の矩形体状内の下部には長手方向に電磁波レーダ９としてｎ個の送受信アンテナが並設されている。検出ヘッド８の幅方向の下部には４個のローラ１７がＬ字形状の金具１８により取付けられている。ローラ１７はコンクリート壁１２に当接して回転し、コンクリート壁１２と検出ヘッド（電磁波レーダ９）８の下面との間に一定間隔のギャップ１９を形成する。
【００１７】
図３に本発明の一実施例の詳細構成図を示す。
図３において、電磁波制御装置２０はコンピュータ（画像処理装置）２から制御指令を加えられるとパルス発生器２１に所定の周波数と振幅のパルス信号を発生させるように制御する。送受信アンテナから構成される電磁波レーダ９はパルス発生器２１からパルス信号を加えられるとコンクリート壁１２に向けて電磁波を照射する。
【００１８】
コンクリート壁１２内のクラック３０からの電磁波（反射波）は、電磁波レーダ９の受信アンテナで受信され増幅器２３で増幅された後に受信装置２４に加えられる。受信装置２４はパルス発生器２１からパルス信号に同期したトリガパルスを加えられている。受信装置２４はトリガパルスを加えられてから一定時間だけ遅延した後の設定時間だけ増幅器２３からの反射波を入力する。
【００１９】
カメラ制御装置２２はコンピュータ２から撮像指令を入力するとストロボ１１とＣＣＤカメラ１０を操作して電磁波レーダ９から電磁波を照射されたコンクリート壁１２の表面を撮像する。ＣＣＤカメラ１０で撮像されたコンクリート表面画像（表面領域画像）は画像前処理装置２５に加えられる。画像前処理装置２５は表面領域画像の２値化処理などを行いコンピュータ２に加える。
【００２０】
コンピュータ（画像処理装置）２は受信装置２４からの反射波を画像処理して反射波画像を作成する。コンピュータ２で作成される反射波画像はクラック３０の３次元画像になる。コンピュータ２はクラック３０の３次元画像からクラック３０の深さ方向のクラック２次元画像を作成する。
【００２１】
コンピュータ２はエンコーダ５から車輌１の位置情報を加えられている。コンピュータ２で作成した反射波画像（３次元画像とクラック２次元画像）とＣＣＤカメラ１０で撮像された表面領域画像は記憶装置４に位置情報を付して格納され、また、クラック２次元画像と当該クラック２次元画像を得たコンクリート表面領域の表面領域画像は表示装置３に表示される。
【００２２】
なお、電磁波制御装置２０、パルス発生器２１、カメラ制御装置２２、増幅器２３、受信装置２４および画像前処理装置２５は検出ヘッド８に設けられている。
【００２３】
次に動作を説明する。
コンピュータ２は電磁波制御装置２０に制御指令を加えパルス発生器２１からパルス信号を発生させる。電磁波レーダ９はパルス発生器２１からパルス信号を加えられるとコンクリート１２に向けて電磁波を照射する。コンクリート１２内を伝播した電磁波はコンクリート壁１２の表面とクラック３０などから反射する。電磁波の反射波は、電磁波レーダ９の受信アンテナで受信され増幅器２３で増幅された後に受信装置２４に加えられる。
【００２４】
受信装置２４はパルス発生器２４からトリガパルスを加えられてから一定時間だけ遅延した後の設定時間だけ増幅器２３からの反射波を入力する。一定時間だけ遅延したのはコンクリート壁１２の表面からの反射波を除くためである。また、受信装置２４が反射波を入力する設定時間は、電磁波の伝播速度とコンクリート壁１２の厚みによって決定される。
【００２５】
受信装置２４に受信された反射波は信号線７を介してコンピュータ（画像処理装置）２に入力される。画像処理装置２は受信装置２４からの反射波を画像処理して反射波画像を作成する。反射波画像は電磁波レーダ９を構成するｎ個の並置された送受信アンテナを走査（Ｘ方向）し、車輌１を移動（Ｙ方向）させながら行われる。
【００２６】
このようにコンクリート１２のクラック検査を行う際に、カメラ制御装置２２はコンピュータ２から撮像指令を入力するとストロボ１１とＣＣＤカメラ１０を操作して電磁波レーダ９から電磁波を照射されたコンクリート壁１２の表面を撮像する。ＣＣＤカメラ１０で撮像されたコンクリート表面画像（表面領域画像）は画像前処理装置２５で２値化処理などを行われコンピュータ２に入力される。
【００２７】
画像処理装置２は作成した反射波画像とＣＣＤカメラ１０で撮像した表面領域画像をエンコーダ５からの位置情報を付加して記憶装置４に格納する。
【００２８】
さて、図３に示すようにコンクリート１２内にクラック３０があると、コンピュータ（画像処理装置）２で作成した反射波画像は重ね合わせ処理が行われ図４（ａ）のようにクラック３０の３次元画像３１になる。コンピュータ２はクラック３０の３次元画像３１から図４（ｂ）に示すようにクラック３０の深さ方向（Ｚ方向）のクラック２次元画像３２を作成する。クラック２次元画像３２をカラー表示する場合には、クラック３０の起点線３２ａを黒色表示し、ハッチングを施した深さ位置３２ｂを青色で表示する。
【００２９】
一方、ＣＣＤカメラ１０で撮像されたコンクリート壁１２の表面領域画像は表面に傷３４があると図５に示すような画像になる。
【００３０】
コンピュータ２は作成した反射波画像（３次元画像とクラック２次元画像）とＣＣＤカメラ１０で撮像された表面領域画像を記憶装置４に位置情報を付して格納すると共に、図４（ｂ）に示すクラック２次元画像３２と当該クラック２次元画像３２を得た図５に示すコンクリート表面領域の表面領域画像３４を表示装置３に表示する。
【００３１】
このようなコンクリート１２の欠陥検査は車輌１と検出ヘッド８を移動させながら繰返し行われる。
【００３２】
以上のようにして電磁波の反射波画像によりコンクリート内の欠陥を検査するのであるが、電磁波レーダで受信した反射波によって得たクラック画像の深さ方向のクラック２次元画像と当該クラック２次元画像を得たコンクリート表面位置の表面領域画像を表示するようにしているので、コンクリート内部のクラック（亀裂）の存在位置と補修作業の要否を容易に判定することができる。
【００３３】
また、上述の実施例はＣＣＤカメラでコンクリート表面を撮像しているので表面剥離も検出することができる。また、ＦＭレーザレーダのような高価な装置を用いることなくできるので安価にできるという効果も奏し得る。
【００３４】
なお、上述の実施例はトンネルのコンクリート壁を例に挙げているが、高速道路の橋脚の欠陥検査も同様にして行えることは明らかなことである。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、電磁波レーダで受信した反射波によって得たクラック画像の深さ方向のクラック２次元画像と当該クラック２次元画像を得たコンクリート表面位置の表面領域画像を表示するようにしているので、コンクリート内部のクラック（亀裂）の存在位置と補修作業の要否を容易に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す全体概略構成図である。
【図２】本発明の検出ヘッドの一例を示す外観図である。
【図３】本発明の一実施例を示す詳細構成図である。
【図４】本発明による反射波画像の一例を示す図である。
【図５】本発明による撮像画像の一例を示す図である。
【符号の説明】
１…車輌、２…コンピュータ（画像処理装置）、３…パソコン、４…記憶装置、５…エンコーダ、６…支持脚、７…信号線、８…検出ヘッド、９…電磁波レーダ、１０…ＣＣＤカメラ、１１…ストロボ、１２…コンクリート壁、２０…電磁波制御装置、２１…パルス発生器、２２…カメラ制御装置、２３…増幅器、２４…受信装置、２５…画像前処理装置。
【図１】
2004053308.tif 000003
【図２】
2004053308.tif 000004
【図３】
2004053308.tif 000005
【図４】
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【図５】
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