2021/5/31

3D計測事例集

株式会社セイコーウェーブ
2021.05.31

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事例集内容

1. 本書の要旨
2. ３D計測装置紹介
3. 鋼構造物の表面形状（損傷）計測事例
4. コンクリート構造物の表面形状（損傷）計測事例

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SEIKOWAVE221

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本書の要旨
従来の点検手段の限界

非接触・３次元計測手段による解決••

トンネルや橋梁は近接目視点検が義務づけられているが、、、• 橋梁• トンネル•– パターン光投影による点検個所の数値化・見える化

７２万橋
１万本

• 損傷のある面からの測定が可能• 対象箇所の３次元座標化により– カラーコンター図（見える化）– グリッド単位でCSVファイル化（数値化）» 劣化進展具合の把握が容易

生産プラント等の腐食減肉（表面）の正確な把握が困難な箇所が多い• 超音波肉厚計– 主観的な判断から数値による客観的な判断へ– 損傷のある側からの計測は困難– 溶接線回りの腐食計測は困難•

課題解決提案• 装置や解析手段の標準化により、だれでもほぼ一定の結果を得られる

課題– 地方の人材不足解消の切り札となりうる• 目視点検（写真撮影）では、– 判断が主観的（点検者により判断が異なる可能性あり）– 数値化ができない（劣化の進展予測が困難）• 地方で所有するインフラを点検する人材が足りない• 従来手法では測定困難な損傷が多い

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SEIKOWAVE

33３D計測装置の紹介
装置外観

特徴：
••
•
•
•
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主な仕様

現場でのキャリブレーション不要
マーカーの貼付不要
正確な位置決め不要
手持ち計測可能
防塵防滴対応SEIKOWAVE442

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パターン光投影法
C

構造化光法は、短時間で面単位の計測が可能

A

カメラ
からの見え方WhatAcamera
sees.

B

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SEIKOWAVE
視差

What projector"sees".
プロジェクター
Bの“見え方”

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３種類のパターンを投影（全部で２４コマ）認識可能な最大奥行き認識可能な最大奥行き32f の画像
8f の画像認識可能な最大奥行き1f の画像

62021/5/31
SEIKOWAVE63

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鋼構造物の表面形状（損傷）計測事例

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SEIKOWAVE

7

アクセス困難箇所の腐食
フランジ面の腐食
壁際の腐食
溶接線近傍の腐食

ボルト下の腐食

ボルト下の腐食

デプスゲージやＵＴでは計測困難
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SEIKOWAVE884

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アクセス困難箇所の腐食減肉の検出
全体のカラーマップ

1.12mm

1.78mm

1.14mmカラーマップオフ

腐食リスト

1.65mm

1.30mm2021/5/31

SEIKOWAVE

99

外的損傷

落石による大きな凹み

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SEIKOWAVE

10105

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外的損傷の計測
複雑な変形

ＦＥＭ解析のための詳細なデータ取得
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SEIKOWAVE

1111

外的損傷の解析3D data

落石によるパイプライン陥没を３次元計測した。
３次元的な変形データを有限要素解析をすることで、このまま供用が可能か、補修が必要であるかを即座に解析し、石油生産開始の早期判断に寄与した。

解析データ
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SEIKOWAVE

12126

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橋梁経年変化（塗装、ボルト・ナット）
塗膜膨張（もろい）

防錆処理やナットの変状

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SEIKOWAVE

13

橋梁経年変化（塗装、ボルト・ナット）
塗膜の浮き

エロージョン

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SEIKOWAVE

14147

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暴露試験片の現場での測定
暴露試験片写真

暴露試験片の３Ｄ測定画像（濃淡情報なし）

盛り上がり量の定量化

効果；従来、暴露試験片を取り外し、研究室にて形状の精密測定を行っていたため、取り外すことで試験片数が減少してしまう。現場で測定可能なことから、連続した観察が可能であり、かつ、試験最大盛り上がり高さ片数を減らす＝暴露場面積を減らすことが可能となる。

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SEIKOWAVE盛り上がり領域の面積2727

耐候性鋼橋（腐食の進展）

評点１～２の腐食

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SEIKOWAVE

2828142021/5/31

耐候性鋼橋腐食評価

2017年～2019年、国交省近畿地方整備局主管、耐候性鋼橋腐食計測プロジェクト参画

評点２と評点３の切り分けが重要だが、、、評点２と評点３の切り分けが重要だが、、、

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SEIKOWAVE

29

腐食レベル（評点）評価ソフトウェア
３Ｄ計測

腐食評価

評点３

効果；評点２と評点３の境界をデジタル的に判定することで、補修の要否を、属人的な要素に頼らず、客観的に判断可能となる。

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SEIKOWAVE

3030152021/5/31

石油タンク；側板の目視点検

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SEIKOWAVE

3131

タンク側板：目視検査の課題と解決手段• 従来の目視検査の課題：『Safety & Tomorrow』から抜粋• 底板はすべて板厚測定を行うこととされているが、側板は腐食が認められた場合のみ板厚確認を行うこととなっている。もし、側板の外観目視検査で腐食が認められた場合はデプスゲージ等を用いて腐食深さを計測し、旧法タンクの場合、残肉厚が３.２mm以上あることを確認し、３.２mm未満であれば補修を行う様に、現行の消防法では規定されている。ところが、最大腐食箇所の場所選定や計測数値の精度は検査員の熟練度や体調に影響されることは自明の事実であることや、腐食測定ポイント位置が次回検査時に同一箇所かどうかの確認が不明確な場合も多い。
この様にデプスゲージを用いた方法では、測定精度や腐食進展経歴の把握に少し難があると言える。

• 光３次元計測による課題解決• 面単位で一括計測し、最大腐食箇所を特定可能• 誰が測定しても一定の誤差範囲内にデータが収束• マーキング箇所を一緒にデータ化し、測定ポイントが明確

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SEIKOWAVE

32

3216

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溶接線周りの形状計測結果

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33

SEIKOWAVE33

解析～減肉カラーマップ

溶接補修部

溶接補修部

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SEIKOWAVE

3434172021/5/31

解析～減肉深さのプロット

最大減肉箇所の減肉深さ最大減肉箇所を自動検出し、長手方向と円周方向の減肉深さをプロット
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SEIKOWAVE

3535

POLYGONALmeister で解析

タンク底板（側板周縁部）の腐食供用年数につれて、ライニング下の底板の腐食が進行する。
底板は施工時の溶接熱歪でもともと平坦ではなく、また、孔食が進展すると、超音波肉厚計や、デプスゲージでは計測が困難となり、従来は正確な腐食量（残存肉厚）の把握が困難であった。

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セイコーウェーブでは、面単位で計測可能な光方式の３次元計測で計測を行い、板の波状歪の影響を排除する解析手法を開SEIKOWAVE発し、当該腐食マップを得た。

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ボイラー内部水冷管損傷計測
水管壁には上下方向に多少の歪みが発生しているが、この解析ソフトウェアでは、その歪みに影響されずに、キズ深さを検出可能。

キズ最大深さ 0.8mm
キズ幅 6.5mm

キズ長さ 74.0mm

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外形64mmSEIKOWAVE

3737

Uni-Fitness

圧力容器の供用適性評価
WES2820-2015準拠
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SEIKOWAVE

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3819

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腐食減肉を伴った配管
Target pipe

3D measurement

Nominal pipe thickness = 7.2mm
Outside diameter = 165mm
Inside diameter = 150.6mm

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Phase-shifted pattern is
projected to the targetsurface.

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SEIKOWAVE

39

3D analysis
3D data (no texture)

Corrosion color map
Deepest point = 4.24mm

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SEIKOWAVE

4040202021/5/31

CSV data of the corroded area

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SEIKOWAVE

4141

直管パラメータ入力

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SEIKOWAVE

424221

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腐食データｃｓｖ読み込み

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SEIKOWAVE

4343

判定結果

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SEIKOWAVE

444422

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コンクリート構造物の表面形状（損傷）計測事例

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SEIKOWAVE45

跨線橋のコンクリート剥落
計測の様子

３次元画像

250mm

330mm

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SEIKOWAVE

計測および自動合成所要時間≒１分以
下464623

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剥落量の数値化
凹み量の可視化

断面グラフ、寸法等

A
Aa

B

337mm

bb

縦断面グラフ横断面グラフ

231mm

B

a

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剥落体積

基準面高さ（ゼロ）SEIKOWAVE

47

47

ビル・コンクリ－ト壁面の盛り上がり
計測風景

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解析対象箇所

SEIKOWAVE

4848

24

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ビル・コンクリ－ト壁面の盛り上がり

With 4 data stitched

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SEIKOWAVE

4949

コンクリート壁面の亀裂

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SEIKOWAVE

505025

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コンクリート壁面の亀裂；面の段差

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SEIKOWAVE

5151

コンクリート表面の段差
３Ｄ画像2021/5/31

カラーコンター図

SEIKOWAVE

5252

26

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コンクリート表面の段差

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SEIKOWAVE

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鉄筋コンクリート造、鉄筋腐食膨張による剥落
３Ｄ画像

解析

Courtesy by Prof. Kitano, Nagoya Univ.

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SEIKOWAVE

Volumetric loss

5454

27

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鉄筋コンクリート造、鉄筋腐食膨張による剥落
Deepest =17.73mm

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SEIKOWAVE

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アスファルト舗装面の亀裂１170cm

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SEIKOWAVE

5656

28

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アスファルト舗装面の亀裂１
Local analysis

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SEIKOWAVE

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アスファルト舗装面の亀裂２170cm

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SEIKOWAVE

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58

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アスファルト舗装面の亀裂２Colored only for 4mm or deeper

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SEIKOWAVE

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Cloud Compare で解析

滑走路の亀裂３D画像

ＳＩＰ（2015年度、経産省戦略的イノベーションプログラム）参加～羽田空港滑走路の亀裂計測（夜間）

亀裂深さのカラーコンター図

３D画像スクリーンショット
485mm

雨水排出用の溝

706mm

亀裂

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SEIKOWAVE
Displayed by MeshLab

Analyzed by CloudCompare

60

60

30

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滑走路の亀裂検出
最大深度地点での縦横切断面指定
B

縦横切断グラフ最大深度地点

AAaB
ba

亀裂深さ

2021/5/31b

亀裂深さ

61

SEIKOWAVE

61

POLYGONALmeister で解析

免震基礎コンクリ－ト柱上面の空隙
ソフトウェアにより、深さ0.5mm以上、かつ長さ5mm以上の空隙のみ着色し、総面積と面積比を算出（従来は手作業）

計測と空隙面積比算出所要時間：30分

200mm

1,000mm2021/5/31

SEIKOWAVE

626231

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Cloud Compare で解析

１１．船舶係留チェ－ンの全周計測と摩耗量解析
内側は摩耗

外側は腐食

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計測と解析所要時間：30分

SEIKOWAVE

63

63

石碑の碑文
計測風景

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３次元データSEIKOWAVE

646432

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Cloud Compare で解析

石碑の碑文明瞭化
CloudCompareにより、石碑の表面になるべく沿った2.5次元の曲面を生成し、その曲面との差分をカラーマップ化した。

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SEIKOWAVE65

まとめ• 課題解決提案• 現在の装置の限界と今後の展開– パターン光投影による点検個所の数値化・見える化– ヒトが運搬する必要があるため、近づけない箇所の点検ができない。

• 損傷のある面からの測定が可能• 対象箇所の３次元座標化により• 現在、ドローンに搭載し、安定して近接３次元計測ができるよう、技術開発中。
– 2021年度中には実証実験可能» 目標仕様– カラーコンター図（見える化）– グリッド単位でCSVファイル化（数値化）» 劣化進展具合の把握が容易– 主観的な判断から数値による客観的な判断へ• 手持ちの計測装置と同等の計測範
囲と分解能• ドローンから無線でライブビデオと３Dデータの送信• 装置や解析手段の標準化により、だれでもほぼ一定の結果を得られる– 地方の人材不足解消の切り札となりうる

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SEIKOWAVE

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6633