JP2008232897A - Peel detection method of concrete structure by active infrared method - Google Patents

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理明 大屋戸
Hisashi Tanaka
寿志 田中
Seiichi Tottori
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a peel detection method of a concrete structure by an active infrared method, capable of detecting peeling of concrete with high accuracy, even if the density of irradiation energy is low. <P>SOLUTION: In the peel detection method of the concrete structure 1 by the active infrared method, an infrared camera 4 is fixed facing the concrete structure 1 to heat the specific place of the concrete structure 1 by a heater 2, and after the entire target surrounding is uniformly heated by successively moving the heating place, this heating is stopped. A large number of the infrared images of the concrete structure 1 are photographed by the infrared camera 4, at a predetermined short time interval from the start of the irradiation of an irradiation spot, and the temperatures recorded on the respective pixels in the infrared image are independently added to each other by a predetermined number of sheets to calculate theintegrated temperature to form a composited image, and this distribution of the integrated temperature is represented by the density of a color. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、アクティブ赤外線法によるコンクリート構造物の剥離検知方法に関するものである。   The present invention relates to a method for detecting delamination of a concrete structure by an active infrared method.

建設後年数を経たコンクリート構造物の増加に伴い、それらを健全な状態で供用することが社会的関心事となっている。特に高架橋等の地上構造物については、鉄筋腐食等に起因したコンクリートの剥落の防止が重要な問題となっている。このため、剥落に至る以前にかぶりコンクリートの一部が浮いた状態（剥離）を捉えることを目的として、コンクリート表面をハンマーで叩いて発生する音により剥離部を判別するいわゆる打音調査の他に、赤外線サーモグラフィー法（赤外線法）が活用されている。打音調査は、著しい劣化部を調査と同時に叩き落とすことも可能で有用な方法であるが、構造物に至近距離まで接近して作業する必要があり、また定量的に評価できないという問題もある。一方の赤外線法は、日照などによりコンクリートが加熱された場合に、剥離部分と健全な部分との間に生じる表面温度の差を赤外線カメラにより検出する手法であり、構造物に接近する必要がない点と、比較的客観性のあるデータが得られる点に利点がある。このため、赤外線法を活用する試みが幾つかなされている。   With the increase in concrete structures over the years after construction, it has become a social concern to use them in a healthy state. Especially for ground structures such as viaducts, prevention of concrete peeling due to corrosion of reinforcing bars is an important issue. For this reason, in addition to the so-called impact sound investigation, which identifies the peeled part by the sound generated by hitting the concrete surface with a hammer for the purpose of capturing the state (peeling) where a part of the cover concrete has floated before peeling off Infrared thermography method (infrared ray method) is used. The hammering sound investigation is a useful method that can be used to knock down significantly deteriorated parts at the same time as the investigation. However, it is necessary to work close to the structure, and there is a problem that it cannot be quantitatively evaluated. . On the other hand, the infrared method is a method that detects the difference in surface temperature between the peeled portion and the healthy portion by using an infrared camera when the concrete is heated by sunlight, etc., and does not need to approach the structure. There is an advantage in that data with relatively objectiveness can be obtained. For this reason, some attempts have been made to utilize the infrared method.

赤外線法による剥離検知方法については、加熱源として日照を主体とした気象現象による方法（パッシブ赤外線法）と、人工的に強制加熱を行う方法（アクティブ赤外線法）の２つの方法がある。前者の場合、調査が簡易に実施できる点は有利であるが、日照が不足するなど、条件によっては適切な調査が実施できないことがある。   There are two methods for detecting the peeling by the infrared method: a method based on a meteorological phenomenon mainly using sunlight as a heating source (passive infrared method), and a method of artificially performing forced heating (active infrared method). In the former case, it is advantageous that the survey can be carried out easily, but an appropriate survey may not be carried out depending on conditions such as lack of sunshine.

一方のアクティブ赤外線法の場合、加熱装置が必要なことから必然的に調査は大がかりなものとなるが、前述の気象現象による場合に比べて制約条件が緩和できることが期待できる。これに関する既往の研究では、対象とする構造物によって加熱方法がそれぞれ工夫されている。下記非特許文献１は、トンネル覆工コンクリートに内在する空洞を対象としており、均一な諸元の対象部材を連続して調査するために、車載型のハロゲンランプを対象部材に接近させ、この状態を保って走行しながら調査ができるよう工夫されている。下記非特許文献２は、道路構造物特有の、舗装改修工事の際に得られる舗装熱を活用した研究である。下記非特許文献３では、マイクロ波を用いた比較的新しい加熱方法が試みられており、今後に期待できるものの現段階では室内検証試験段階に留まる。下記特許文献１，非特許文献４，非特許文献５によるキセノンアークランプ（ＸＡＬ）を用いた手法は、対象部材に接近せずに、比較的多様な構造物に汎用的に使用できる。
特開２００３−１４９１８８号公報 宮田信裕：トンネル検査車の開発，ＪＲＥＡ，Ｖｏｌ．４２，Ｎｏ．７，ｐｐ．３６−３９，１９９９． 金光寿一，柳内睦人，三星智典：舗装熱を利用したサーモグラフィー法によるＲＣ床版内部の欠陥検出に関する研究，土木学会論文集，Ｎｏ．７３２／Ｖ−５９，ｐｐ．９５−１０８，２００３． 竹野裕正，西川徳光，田林準史，中本聡，八坂保能，辻正哲，卜部啓，並木宏徳：赤外線サーモグラフィ法へのマイクロ波加熱の適用に関する基礎研究，土木学会第５９回年次学術講演会，５−１０３，ｐｐ．２０３−２０４、２００４． 田中寿志，鳥取誠一，仁平達也：アクティブ赤外線法によるコンクリートのはく離検知、鉄道総研報告，Ｖｏｌ．１９，Ｎｏ．１２，ｐｐ．５〜１０, ２００５． 田中寿志，仁平達也，鳥取誠一，栗田耕一：アクティブ赤外線法における照射光源の影響に関する基礎的研究，コンクリート工学年次論文集，Ｖｏｌ．２７，Ｎｏ．１，ｐｐ．１７５３−１７５８，２００５． On the other hand, in the case of the active infrared method, since the heating device is necessary, the investigation is inevitably large, but it can be expected that the constraint condition can be relaxed compared with the case of the above-mentioned meteorological phenomenon. In past studies on this, heating methods have been devised for each target structure. The following Non-Patent Document 1 is intended for cavities inherent in tunnel lining concrete, and in order to continuously investigate target members of uniform specifications, an in-vehicle halogen lamp is brought close to the target member, and this state It is devised so that it can be investigated while driving. The following Non-Patent Document 2 is a research utilizing pavement heat obtained at the time of pavement repair work peculiar to road structures. In Non-Patent Document 3 below, a relatively new heating method using microwaves has been attempted. Although it can be expected in the future, it remains at the room verification test stage at this stage. The method using the xenon arc lamp (XAL) according to the following Patent Document 1, Non-Patent Document 4, and Non-Patent Document 5 can be used for a wide variety of structures without approaching the target member.
JP 2003-149188 A Nobuhiro Miyata: Development of tunnel inspection vehicle, JREA, Vol. 42, no. 7, pp. 36-39, 1999. Kinichi Koichi, Yanaiuchi Hayato, Samsung Tomonori: Research on defect detection inside RC slab by thermography method using pavement heat, Proceedings of JSCE, No. 732 / V-59, pp. 95-108, 2003. Hiromasa Takeno, Toshimitsu Nishikawa, Junfumi Tabayashi, Jun Nakamoto, Yasaka Yasaka, Masaru Tsuji, Hiroshi Isobe, Hironori Namiki: Fundamental Study on Application of Microwave Heating to Infrared Thermography, 59th Annual Conference of Japan Society of Civil Engineers Kai, 5-103, pp. 203-204, 2004. Hisashi Tanaka, Seiichi Tottori, Tatsuya Nihira: Detection of concrete debonding by the active infrared method, Railway Research Institute report, Vol. 19, no. 12, pp. 5-10, 2005. Hisashi Tanaka, Tatsuya Nihira, Seiichi Tottori, Koichi Kurita: Basic research on the effects of irradiation light source on the active infrared method, Concrete Engineering Annual Papers, Vol. 27, no. 1, pp. 1753-1758, 2005.

上記したアクティブ赤外線法による各手法は、いずれも加熱装置が大がかりとなる点に課題がある。   Each of the above-described methods using the active infrared method has a problem in that the heating device becomes a large scale.

図７に、ＸＡＬを用いた手法を例にとり、加熱装置（照射装置）の配置状況を示す。   FIG. 7 shows an arrangement state of the heating device (irradiation device) by taking a method using XAL as an example.

この図において、２０１はＸＡＬ装置、２０２はスキャナ、２０３は制御装置、２０４は発電機である。   In this figure, 201 is an XAL device, 202 is a scanner, 203 is a control device, and 204 is a generator.

図８はコンクリート構造物の剥離検知装置のＸＡＬの断面図である。   FIG. 8 is a cross-sectional view of the XAL of the peeling detection device for a concrete structure.

この図において、１００はＸＡＬ、１０１はＸＡＬ１００の発光部、１０２はＸＡＬ１００の反射鏡である。   In this figure, 100 is XAL, 101 is a light emitting part of XAL100, and 102 is a reflecting mirror of XAL100.

このＸＡＬ１００の発光部１０１は、ほぼ点光源となっていることに特徴がある。このためＸＡＬは集光性に優れ、反射鏡の曲率を調整することで、離れた位置でも十分な照射エネルギー密度（Ｅd ）が確保できる。実測によると、ランプから１０（ｍ）離れた位置における照射範囲（照射スポット）は、直径約２８０（ｍｍ) の円内に集中している。またその効果は、熱電対型パワーメータによる測定結果（上記非特許文献４参照）によると、Ｅd ＝１５ (ｋＷ／ｍ2 ) となっており、また、供試体試験および実構造物による検証試験において効果も確認されている。 The light emitting unit 101 of the XAL 100 is characterized by being almost a point light source. For this reason, XAL is excellent in condensing property, and sufficient irradiation energy density (E d ) can be secured even at a distant position by adjusting the curvature of the reflecting mirror. According to actual measurements, the irradiation range (irradiation spot) at a position 10 (m) away from the lamp is concentrated in a circle having a diameter of about 280 (mm). The effect is E d = 15 (kW / m 2 ) according to the result of measurement with a thermocouple power meter (see Non-Patent Document 4 above). The effect has also been confirmed in the test.

この装置は一式が普通トラック１台の荷台に収まる程度の大きさであるが、調査現地の状況によっては交通の妨げとなる場合もあり、装置全体をより小型化することが求められている。   This device is large enough to fit in a single truck bed, but depending on the situation at the site of the survey, traffic may be hindered, and the entire device is required to be smaller.

照射装置を小型化する場合、加熱能力が低下することが予想されるため、小さい熱源でも剥離検知が可能であるか確認しておく必要がある。   When the irradiation apparatus is downsized, it is expected that the heating capacity will decrease, so it is necessary to confirm whether or not peeling detection is possible even with a small heat source.

ここでは、実際のコンクリート構造物を使い、ＸＡＬを用いた手法を例にとり、Ｅd を大小２段階に変動させて、Ｅd が小さい場合の適用性の検討を行った。 Here, using an actual concrete structure and taking a method using XAL as an example, E d was varied in two stages, large and small, to examine applicability when E d was small.

以下、試験の概要について説明する。   The outline of the test will be described below.

調査対象は、過去に実施した上記非特許文献４に示した鉄道鉄筋コンクリートラーメン高架橋の中間スラブとした。   The object of the investigation was an intermediate slab of a railway reinforced concrete ramen viaduct shown in Non-Patent Document 4 implemented in the past.

調査方法は、上記非特許文献４に示した方法と同一とした。図９に示したように、照射装置を調査対象高架橋の近くに設置し、照射スポットを約１（ｍ／ｓ）の速度で移動させながら、対象範囲を塗りつぶすように一様に照射した。照射状況を図１０に示す。図１０において、３０２は照射装置、３０１はコンクリート構造物上の照射スポットである。   The investigation method was the same as the method described in Non-Patent Document 4 above. As shown in FIG. 9, the irradiation apparatus was installed near the investigation target viaduct, and the irradiation spot was moved at a speed of about 1 (m / s), and the irradiation was uniformly performed so as to fill the target area. The irradiation situation is shown in FIG. In FIG. 10, 302 is an irradiation apparatus, 301 is an irradiation spot on a concrete structure.

１調査面あたりの照射時間は、Ｅd ＝１５（ｋＷ／ｍ2 ）のケースでは過去の例と同じ３００ (ｓ) とし、Ｅd ＝５ (ｋＷ／ｍ2 ) のケースでは、照射エネルギー総量（Ｅd と照射時間の積）がＥd ＝１５ (ｋＷ／ｍ2 ) のケースと同じになるよう９００ (ｓ) とした。 The irradiation time per survey surface is 300 (s), which is the same as the past example in the case of E d = 15 (kW / m 2 ), and the total irradiation energy in the case of E d = 5 (kW / m 2 ). 900 (s) was set so that (product of E d and irradiation time) would be the same as the case of E d = 15 (kW / m 2 ).

測定に用いた赤外線カメラは、過去の調査である上記非特許文献４に使用したものと同一である。その仕様を表１に示す。   The infrared camera used for the measurement is the same as that used in Non-Patent Document 4, which is a past survey. The specifications are shown in Table 1.

調査時期は１０月上旬であり、初日午後、２日目終日ならびに３日目午前にかけて、延べ３日間にわたり実施した。天候は、調査前半は概ね晴れの無風に近い状況であったが、２日目の午後以降は曇り基調で時折小雨の降る、変わりやすい天気であった。 The survey was conducted in early October, and was conducted for a total of 3 days from the afternoon of the first day to the end of the second day and the morning of the third day. The weather was mostly close to clear and no wind in the first half of the survey, but after the afternoon of the second day, it was a changeable weather with cloudy tone and occasional light rain.

赤外線画像の撮影は、図１１に示すように、あらかじめ照射２０秒前に初期状態の赤外線画像を撮影し、赤外線カメラを固定した上で照射開始以降１０秒間隔で逐次撮影して、照射終了２分後まで繰返し撮影を継続した。なお、撮影間隔を１０秒としたのは、使用した赤外線カメラにおいて、デジタルデータが保存可能となる最小時間間隔の仕様による。   As shown in FIG. 11, the infrared image is captured in advance by capturing an infrared image in the initial state 20 seconds before irradiation, fixing the infrared camera, and sequentially capturing images at intervals of 10 seconds after the start of irradiation. Repeated shooting was continued until minutes later. Note that the shooting interval is set to 10 seconds because of the specification of the minimum time interval at which digital data can be stored in the used infrared camera.

以下、試験結果について説明する。   Hereinafter, the test results will be described.

（１）Ｅd ＝１５ (ｋＷ／ｍ2 ) の場合
図１２は、雨天において測定した例である。ここで、図１２（ａ）は照射前を、図１２（ｂ）は照射後をそれぞれ示している。照射以前の画像図１２（ａ）には、剥離部と健全部の間に十分な温度差が確認できず、この画像を剥離検知に用いるのは適当でない。一方、照射後の画像図１２ (ｂ) によると、剥離部と健全部の間に十分な温度差が確認できる。このことから、Ｅd ＝１５ (ｋＷ／ｍ2 ）とした場合、ＸＡＬにより剥離検知が可能となることが分かる。 (1) In the case of E d = 15 (kW / m 2 ) FIG. 12 is an example measured in rainy weather. Here, FIG. 12A shows before irradiation, and FIG. 12B shows after irradiation. In FIG. 12A before irradiation, a sufficient temperature difference cannot be confirmed between the peeled portion and the healthy portion, and it is not appropriate to use this image for peel detection. On the other hand, according to the image after irradiation (b), a sufficient temperature difference can be confirmed between the peeled portion and the healthy portion. From this, it can be seen that when E d = 15 (kW / m 2 ), peeling detection is possible by XAL.

なお、図１２ (ｂ) の画像中央部に、破線で囲ったように横方向に筋状の高温部が確認できるが、これは照射スポットの走査が偏ったなどの理由で生じた「照射ムラ」であり、照射ムラは、剥離検知の支障となる。
（２）Ｅd ＝５ (ｋＷ／ｍ2 ）の場合
Ｅd ＝５ (ｋＷ／ｍ2 ) とした測定結果の例を、図１３に示す（雨天における測定）。 It should be noted that a stripe-like high-temperature portion can be confirmed in the lateral direction at the center of the image in FIG. 12B as surrounded by a broken line. ”And uneven irradiation is a hindrance to peeling detection.
Examples of (2) E d = 5 ( kW / m 2) when E d = 5 (kW / m 2) and the measurement results are shown in FIG. 13 (measured in rain).

図１３によると、照射後の画像図１３（ｂ）は剥離部の温度差が照射前図１３ (ａ) に比べて若干鮮明になる程度に留まっており、Ｅd が小さい場合はその効果が小さい場合があることが確認できる。同一の調査対象で、剥離が明確に検知できた例〔晴、Ｅd ＝１５ (ｋＷ／ｍ2 ) 、ただし撮影方向は異なる〕を参考のため図１４に示す。破線で囲った剥離部は、図１３（ｂ）では殆ど確認できない。 According to FIG. 13, in the image after irradiation (b), the temperature difference of the peeled portion is only slightly clearer than that in FIG. 13 (a) before irradiation, and the effect is obtained when E d is small. It can be confirmed that it may be small. FIG. 14 shows, for reference, an example (clear, E d = 15 (kW / m 2 ), but the photographing direction is different) in which peeling can be clearly detected in the same investigation object. The peeling part enclosed with the broken line can hardly be confirmed in FIG.

以上のことから、特に曇天や雨天の場合やＥd が小さい場合に、剥離検知ができない可能性が高くなり、また照射ムラのために剥離検知に支障する。 From the above, especially in the case of cloudy or rainy weather or when E d is small, there is a high possibility that the peeling detection cannot be performed, and the irradiation unevenness hinders the peeling detection.

本発明は、上記状況に鑑みて、より精度の高い赤外線画像の解析方法を用いたアクティブ赤外線法によるコンクリート構造物の剥離検知方法を提供することを目的とする。   In view of the above situation, an object of the present invention is to provide a concrete structure peeling detection method by an active infrared method using a more accurate infrared image analysis method.

本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕アクティブ赤外線法によるコンクリート構造物の剥離検知方法において、コンクリート構造物に対向して赤外線カメラを固定し、加熱装置によって前記コンクリート構造物の特定の場所を加熱し、この加熱場所を順次移動することで対象範囲全体を均一に加熱した後に該加熱を止め、この加熱の開始から加熱場所の移動と同時期に所定短時間間隔で前記赤外線カメラにより前記コンクリート構造物の赤外線画像を多数枚撮影することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides
[1] In a concrete structure peeling detection method by the active infrared method, an infrared camera is fixed facing the concrete structure, a specific place of the concrete structure is heated by a heating device, and the heating place is sequentially moved. After heating the entire target area uniformly, the heating is stopped, and a large number of infrared images of the concrete structure are taken by the infrared camera at a predetermined short time interval at the same time as the movement of the heating place from the start of the heating. It is characterized by doing.

〔２〕上記〔１〕記載のアクティブ赤外線法によるコンクリート構造物の剥離検知方法において、前記各赤外線画像における個々の画素に記録された温度をそれぞれ独立して所定枚数分だけ足し合わせた積算温度を算出し、この分布を色の濃淡又は連続した色調の変化等で表現した合成画像を作成することを特徴とする。   [2] In the method for detecting delamination of a concrete structure by the active infrared method described in [1] above, an integrated temperature obtained by adding a predetermined number of temperatures independently recorded on each pixel in each infrared image. It is characterized in that a composite image is created by calculating and expressing this distribution by color shading or continuous tone change.

〔３〕上記〔１〕又は〔２〕記載のアクティブ赤外線法によるコンクリート構造物の剥離検知方法において、前記特定の場所の加熱は太陽からの照射光を利用しビーム生成装置により生成することを特徴とする。   [3] In the method for detecting delamination of a concrete structure by the active infrared method described in [1] or [2] above, the heating of the specific place is generated by a beam generator using irradiation light from the sun. And

本発明によれば、温度分布の非定常性に着目した画像解析法（ＭＳ法）を採用することで、鮮明な赤外線画像が得られる。   According to the present invention, a clear infrared image can be obtained by adopting an image analysis method (MS method) that focuses on non-stationary temperature distribution.

これにより、Ｅd を従来より低減した場合でも確実な剥離検知が可能となる。 This allows reliable peeling detection even when reduced compared with conventional E d.

また、従来のアクティブ赤外線法で問題になった照射ムラを軽減することができる。   In addition, it is possible to reduce irradiation unevenness that is a problem in the conventional active infrared method.

さらに、従来の測定法では全体が温度上昇するまで照射を繰り返すため、長い照射時間を要したが、ＭＳ法では照射しながら対象表面を測定するので、全体の温度上昇を待つ必要がなく、調査速度の向上にも役立つ。   Furthermore, the conventional measurement method repeats irradiation until the whole temperature rises, so a long irradiation time is required. However, the MS method measures the target surface while irradiating, so there is no need to wait for the whole temperature rise. It also helps speed up.

本発明のアクティブ赤外線法によるコンクリート構造物の剥離検知方法は、コンクリート構造物に対向して赤外線カメラを固定し、加熱装置によって前記コンクリート構造物の特定の場所を加熱し、この加熱場所を順次移動することで対象範囲全体を均一に加熱した後に該加熱を止め、この加熱の開始から加熱場所の移動と同時期に所定短時間間隔で前記赤外線カメラにより前記コンクリート構造物の赤外線画像を多数枚撮影する。しかる後に、前記各赤外線画像における個々の画素に記録された温度をそれぞれ独立して所定枚数分だけ足し合わせた積算温度を算出し、この分布を色の濃淡又は連続した色調の変化等で表現した合成画像を作成する。   The method of detecting the peeling of a concrete structure by the active infrared method of the present invention is to fix an infrared camera facing the concrete structure, heat a specific place of the concrete structure by a heating device, and sequentially move the heating place. After heating the entire target area uniformly, the heating is stopped, and a large number of infrared images of the concrete structure are taken by the infrared camera at predetermined short intervals from the start of heating to the movement of the heating place. To do. After that, an integrated temperature obtained by adding a predetermined number of temperatures recorded in each pixel in each infrared image independently is calculated, and this distribution is expressed by color shading or continuous tone change. Create a composite image.

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

図１は本発明の実施例を示すアクティブ赤外線法によるコンクリート構造物の剥離検知システムの模式図、図２は本発明の実施例を示すアクティブ赤外線法によるコンクリート構造物の剥離検知方法を示す模式図である。   FIG. 1 is a schematic diagram of a concrete structure peeling detection system by an active infrared method showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram showing a concrete structure peeling detection method by an active infrared method showing an embodiment of the present invention. It is.

本発明の一形態の例として加熱装置にＸＡＬを用いた場合、ＸＡＬの照射スポットはたかだか直径２８０（ｍｍ）の円形範囲にとどまるため、照射スポットを移動させて全体がむらなく温度上昇するまで繰返し照射している。   As an example of one aspect of the present invention, when XAL is used for the heating device, the XAL irradiation spot stays in a circular range having a diameter of 280 (mm) at most, so the irradiation spot is moved repeatedly until the temperature rises uniformly. Irradiating.

図１及び図２において、１はコンクリート構造物、２は照射スポットを照射する加熱装置（照射装置）、３はＸＡＬ装置２を走査するスキャナ、４は赤外線カメラ、５はシャッターを制御する制御装置、６は赤外線カメラ４からのデータを処理するデータ処理装置、７，１１は照射スポット、８，１３は照射スポット７，１１の移動方向である。   1 and 2, 1 is a concrete structure, 2 is a heating device (irradiation device) that irradiates an irradiation spot, 3 is a scanner that scans the XAL device 2, 4 is an infrared camera, and 5 is a control device that controls a shutter. , 6 is a data processing device for processing data from the infrared camera 4, 7 and 11 are irradiation spots, and 8 and 13 are moving directions of the irradiation spots 7 and 11.

図１及び図２に示すように、照射スポット７，１１の範囲内は加熱され、表面反射による影響も含めて当然温度上昇が観測される。広い範囲を加熱するためにスキャナ３を走査し照射スポット７，１１を移動させると、一旦加熱された通過箇所は直ちに放熱を開始し、幾分残る余熱箇所１２を除いて元の温度に復帰してゆく〔図２（ａ）のＡ参照〕。   As shown in FIGS. 1 and 2, the range of the irradiation spots 7 and 11 is heated, and naturally an increase in temperature is observed including the influence of surface reflection. When the scanner 3 is scanned to heat the wide area and the irradiation spots 7 and 11 are moved, the once-passed passage immediately starts to dissipate and returns to its original temperature except for the remaining residual heat 12. [See A in FIG. 2 (a)].

一方、図２（ａ）において、移動経路上に剥離箇所１４があり、照射スポット１１がここを通過した場合、健全な部分は直ちにもとの温度に復帰するが〔図２ (ｂ) のＢ参照）、剥離箇所１４ではしばらくの間高温の状態を保つ〔図２ (ｂ) のＣ参照〕。この状態は長くは続かず、図２（ｃ）のように、剥離箇所の温度はいずれ元の温度に復帰する〔図２（ｃ）のＤ参照〕が、図２（ｂ）の状態を赤外線画像として収録しておけば、そのデータを剥離検知に活用することができる。図３は、本発明による実構造物の調査における照射中の赤外線画像の例を示す図であり、照射スポットと余熱２１、剥離箇所２２（高温状態が持続）を示している。つまり図２（ｂ) の状態を示している。   On the other hand, in FIG. 2 (a), when there is a peeling portion 14 on the moving path and the irradiation spot 11 passes through this, the healthy part immediately returns to the original temperature [B in FIG. 2 (b)]. (See FIG. 2 (b) C). This state does not continue for a long time, and as shown in FIG. 2 (c), the temperature of the peeled portion will eventually return to the original temperature (see D in FIG. 2 (c)), but the state of FIG. If recorded as an image, the data can be used for peeling detection. FIG. 3 is a diagram showing an example of an infrared image during irradiation in the investigation of the actual structure according to the present invention, and shows an irradiation spot, residual heat 21, and peeled portion 22 (high temperature state continues). That is, the state shown in FIG.

赤外線画像における個々の画素について、記録された温度を撮影枚数分だけ独立して足しあわせた「積算温度」を算出し、この分布を色の濃淡で表現した合成画像を作成する。なお、この目的で多数の赤外線画像を撮影することをマルチショット（ＭＳ) と称し、これにより合成画像を得る手法をＭＳ法と称する。   For each pixel in the infrared image, an “integrated temperature” is calculated by independently adding the recorded temperatures as many as the number of shots, and a composite image in which this distribution is expressed with shades of color is created. Note that taking a large number of infrared images for this purpose is called multi-shot (MS), and a method for obtaining a composite image by this is called MS method.

なお、図２における照射スポット１１と余熱箇所１２も赤外線画像上で高温箇所として記録されるが、これらは直ちに移動して同じ場所に留まらないため、測定結果への影響は相対的に低下する。   In addition, although the irradiation spot 11 and the preheat location 12 in FIG. 2 are recorded as a high temperature location on an infrared image, since these move immediately and do not stay at the same location, the influence on a measurement result falls relatively.

ＭＳ法と従来法の違いを、測定部の特定の箇所における温度の時系列変化の概念を示した図４により説明する。図４において、太線は健全箇所の温度履歴、細線は剥離箇所の温度履歴、破線は撮影時点を示している。   The difference between the MS method and the conventional method will be described with reference to FIG. 4 showing the concept of temperature time-series change at a specific location of the measurement unit. In FIG. 4, the thick line indicates the temperature history of the healthy part, the thin line indicates the temperature history of the peeled part, and the broken line indicates the photographing time point.

一旦受熱した部分も照射スポットが移動すると放熱してしまうため、対象表面は一般に受熱・放熱を繰返しながら徐々に温度上昇する〔図４ (ａ) 〕。従来の測定法〔図４ (ａ) 〕では、剥離部は健全部よりも速く温度上昇するため、繰返し照射されるうちに剥離部と健全部の温度差が大きくなることを利用し、照射終了時に１枚の赤外線画像を撮影して剥離箇所の判別を行う。ところが、Ｅd が小さい等により加熱不良となる場合、受熱が放熱を上回ることができず、照射を繰返しても十分な温度上昇が得られない場合がある〔図４ (ｂ) 〕。ただし、この場合でも、照射直後の状態では剥離箇所は健全箇所よりも幾分高温となっているので、ＭＳ法によりこの状態を赤外線画像として取得しておくことで、積算温度データに反映させることができる。このようにＭＳ法は、温度上昇後の最終的な結果ではなく、むしろ温度分布の遷移即ち非定常性に着目して、変状を捉えようとするものである。 Since the heat receiving portion also dissipates heat when the irradiation spot moves, the surface of the target generally rises gradually while repeating heat receiving and heat dissipating [FIG. 4 (a)]. In the conventional measurement method [FIG. 4 (a)], the temperature of the peeled portion rises faster than that of the healthy portion. Therefore, the irradiation is completed using the fact that the temperature difference between the peeled portion and the healthy portion becomes larger during repeated irradiation. Sometimes, a single infrared image is taken to determine the separation location. However, when heating failure occurs due to a small E d or the like, the received heat cannot exceed the heat dissipation, and a sufficient temperature rise may not be obtained even if irradiation is repeated [FIG. 4 (b)]. However, even in this case, in the state immediately after irradiation, the peeled portion is somewhat hotter than the healthy portion, so this state can be reflected as an infrared image by the MS method and reflected in the integrated temperature data. Can do. As described above, the MS method is not a final result after the temperature rise but rather attempts to catch the deformation by paying attention to the transition of the temperature distribution, that is, the non-stationarity.

以下、ＭＳ法による解析結果について説明する。   Hereinafter, the analysis result by the MS method will be described.

本発明のコンクリート構造物の剥離検知方法による解析結果の例を図５に示す。図中の単位は積算温度で「℃・（ｓｈｏｔ）」とし、色別は５０階調としている。   FIG. 5 shows an example of an analysis result obtained by the method for detecting delamination of a concrete structure of the present invention. The unit in the figure is the integrated temperature “° C. (shot)”, and each color has 50 gradations.

図５ (ｂ) はＥd ＝５ (ｋＷ／ｍ2 ）とした前述の図１３（ｂ）をＭＳ法で解析しなおしたものである。破線で囲った箇所のように、従来法の図１３ (ｂ) では判別が困難であった剥離箇所が、ＭＳ法により判別可能になることが確認できる。 FIG. 5 (b) shows the result of reanalysis of the above-described FIG. 13 (b) by the MS method with E d = 5 (kW / m 2 ). It can be confirmed that the peeled portion, which is difficult to discriminate in the conventional method in FIG. 13B, can be discriminated by the MS method, such as a portion surrounded by a broken line.

図５ (ａ) はＥd ＝１５ (ｋＷ／ｍ2 ）とした前述の図１２（ｂ）をＭＳ法で解析しなおしたものである。剥離箇所が検知できたことは図１２ (ｂ) 、図５ (ａ) とも同様であるが、ＭＳ法による図５（ａ）では従来による図１２ (ｂ) で見られた照射ムラが軽減されていることが分かる。この理由については、照射ムラは撮影直前の照射の影響を強く受けるが、ＭＳ法では多数の赤外線画像を合成するので、直前の照射の影響が軽減されるためであると考えられる。 FIG. 5 (a) shows the result of reanalysis of the above-described FIG. 12 (b) with E d = 15 (kW / m 2 ) by the MS method. 12B and 5A are the same as those shown in FIGS. 12B and 5A, but in FIG. 5A using the MS method, the irradiation unevenness seen in FIG. 12B is reduced. I understand that The reason for this is considered to be that the irradiation unevenness is strongly influenced by the irradiation immediately before photographing, but the MS method synthesizes a large number of infrared images, thereby reducing the influence of the immediately preceding irradiation.

本発明は、アクティブ赤外線法において加熱が十分でない場合一般に用いることが可能である。発明が解決しようとする課題ならびに実施例で示したＸＡＬを用いた照射装置は本発明を実現するための照射装置の一例であり、他の加熱装置（照射装置）を用いても同様の画像解析が可能である。   The present invention can generally be used when heating is not sufficient in the active infrared method. The problem to be solved by the invention and the irradiation apparatus using XAL shown in the embodiments are examples of the irradiation apparatus for realizing the present invention, and the same image analysis can be performed even if another heating apparatus (irradiation apparatus) is used. Is possible.

図６は本発明の他の実施例を示す照射スポットを太陽光から得るようにした光照射装置の模式図である。   FIG. 6 is a schematic view of a light irradiation apparatus in which an irradiation spot according to another embodiment of the present invention is obtained from sunlight.

この図において、３１は太陽、３２は太陽光、３３は太陽光３２の反射鏡、３４は照射ビーム生成装置であり、この照射ビーム生成装置３４はケース３５内に集光レンズ３６と、焦点レンズ３７と、照射ビーム３９を走査し、照射スポット４０を移動させることができる変向装置３８から構成されている。   In this figure, 31 is the sun, 32 is sunlight, 33 is a reflector of sunlight 32, 34 is an irradiation beam generating device, and this irradiation beam generating device 34 is in a case 35 with a condenser lens 36 and a focus lens. 37 and a turning device 38 that can scan the irradiation beam 39 and move the irradiation spot 40.

太陽光３２を利用できる晴天時には、焦点レンズ３７からの照射スポット４０をコンクリート構造物４１に照射して、コンクリート構造物の剥離を検知することができる。したがって、照射ビームを得るためにＸＡＬ装置を用いる場合に比して、電力の消費を節約することができる。   When the sunlight 32 can be used, the concrete spot 41 can be detected by irradiating the concrete spot 41 with the irradiation spot 40 from the focus lens 37. Therefore, power consumption can be saved as compared with the case where the XAL apparatus is used to obtain the irradiation beam.

なお、図６の装置は、照射ビーム生成装置３４から焦点レンズ３７の制御装置３８に至る装置を介することなく、直接反射鏡により照射光を得ることも可能である。   In addition, the apparatus of FIG. 6 can also obtain irradiation light with a direct reflective mirror, without passing through the apparatus from the irradiation beam production | generation apparatus 34 to the control apparatus 38 of the focus lens 37. FIG.

この装置は、日影の構造物に対して特に有効である。   This device is particularly effective for shade structures.

このように、温度分布の非定常性に着目した画像解析法（ＭＳ法）を採用することで、よりきめ細かい赤外線画像が得られる。   In this way, a finer infrared image can be obtained by adopting an image analysis method (MS method) focusing on non-stationarity of the temperature distribution.

これにより、Ｅd を従来より低減した場合あるいは太陽光により加熱する場合でも確実な剥離検知が可能となる。 As a result, even when E d is reduced as compared to the conventional case or when heated by sunlight, reliable peeling detection can be performed.

また、照射ムラを軽減することができる。   Irradiation unevenness can be reduced.

さらに、従来の測定法では全体が温度上昇するまで照射を繰り返すため、長い照射時間を要したが、ＭＳ法では照射しながら対象表面を測定するので、全体の温度上昇を待つ必要がなく、調査速度の向上にも役立つことが期待できる。   Furthermore, the conventional measurement method repeats irradiation until the whole temperature rises, so a long irradiation time is required. However, the MS method measures the target surface while irradiating, so there is no need to wait for the whole temperature rise. It can also be expected to help improve speed.

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。   In addition, this invention is not limited to the said Example, Based on the meaning of this invention, a various deformation | transformation is possible and these are not excluded from the scope of the present invention.

本発明のコンクリート構造物のアクティブ赤外線法によるコンクリート構造物の剥離検知方法は、高架橋などのコンクリート構造物の剥離検知、建築物の外装タイルの浮き、堤体コンクリートの漏水などの検知に利用することができる。   The concrete structure peeling detection method of the concrete structure of the present invention by the active infrared method is used for detection of peeling of a concrete structure such as a viaduct, floating of an exterior tile of a building, leakage of a levee concrete, etc. Can do.

本発明の実施例を示すアクティブ赤外線法によるコンクリート構造物の剥離検知システムの模式図である。It is a schematic diagram of the peeling detection system of the concrete structure by the active infrared method which shows the Example of this invention. 本発明の実施例を示すアクティブ赤外線法によるコンクリート構造物の剥離検知方法を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the peeling detection method of the concrete structure by the active infrared ray method which shows the Example of this invention. 本発明の実施例を示す実構造物の調査における照射中の赤外線画像の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the infrared image during irradiation in the investigation of the actual structure which shows the Example of this invention. 従来の測定方法と本発明の測定方法の比較を示すである。It shows a comparison between a conventional measurement method and the measurement method of the present invention. 本発明のコンクリート剥離検知方法による解析結果を示す図である。It is a figure which shows the analysis result by the concrete peeling detection method of this invention. 本発明の他の実施例を示す照射スポットを太陽光から得るようにした光照射装置の模式図である。It is a schematic diagram of the light irradiation apparatus which obtained the irradiation spot which shows the other Example of this invention from sunlight. コンクリート剥離検知装置のキセノンアークランプの断面図である。It is sectional drawing of the xenon arc lamp of a concrete peeling detection apparatus. 現地試験における照射装置の配置状況を示す図である。It is a figure which shows the arrangement | positioning condition of the irradiation apparatus in a field test. 調査対象高架橋の概要を示す図である。It is a figure which shows the outline | summary of investigation object viaduct. コンクリート剥離検知装置による照射状況を示す図である。It is a figure which shows the irradiation condition by a concrete peeling detection apparatus. 調査事例における照射装置による照射および撮影のタイムスケジュールを示す図である。It is a figure which shows the time schedule of irradiation by the irradiation apparatus in an investigation example, and imaging | photography. 雨天時Ｅd ＝１５（ｋＷ／ｍ2 ）の測定例を示す図である。It is a figure which shows the example of a measurement at the time of rainy weather Ed = 15 (kW / m < 2 >). 雨天時Ｅd ＝５（ｋＷ／ｍ2 ）の測定例を示す図である。It is a figure which shows the example of a measurement at the time of rain Ed = 5 (kW / m < 2 >). 図１３と同一部位における晴天時のＥd ＝１５（ｋＷ／ｍ2 ）の測定例を示す図である。It is a diagram showing an example of measurement of E d = 15 in fine weather (kW / m 2) at the same site and 13.

符号の説明Explanation of symbols

１，４１ コンクリート構造物
２ 加熱装置
３ スキャナ
４ 赤外線カメラ
５ シャッターを制御する制御装置
６ データ処理装置
７ 照射スポット
８ 照射スポットの移動方向
１１ 照射スポット
１２ 余熱箇所
Ａ，Ｂ，Ｄ 復帰箇所
１３ 照射スポットの移動方向
１４ 剥離箇所
Ｃ しばらくの間高温の状態を保つ箇所
２１ 照射スポットと余熱
２２ 剥離箇所（高温状態が持続）
３１ 太陽
３２ 太陽光
３３ 反射鏡
３４ 照射ビーム生成装置
３５ ケース
３６ 集光レンズ
３７ 焦点レンズ
３８ 変向装置
３９ 照射ビーム
４０ 照射スポット DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,41 Concrete structure 2 Heating device 3 Scanner 4 Infrared camera 5 Control device which controls shutter 6 Data processing device 7 Irradiation spot 8 Direction of movement of irradiation spot 11 Irradiation spot 12 Reheating point A, B, D Return point 13 Irradiation spot 14 Peeling location C Location keeping high temperature for a while 21 Irradiation spot and residual heat 22 Peeling location (high temperature state continues)
31 Sun 32 Sunlight 33 Reflector 34 Irradiation Beam Generation Device 35 Case 36 Condensing Lens 37 Focus Lens 38 Turning Device 39 Irradiation Beam 40 Irradiation Spot

Claims (3)

コンクリート構造物に対向して赤外線カメラを固定し、加熱装置によって前記コンクリート構造物の特定の場所を加熱し、該加熱場所を順次移動することで対象範囲全体を均一に加熱した後に該加熱を止め、該加熱の開始から加熱場所の移動と同時期に所定短時間間隔で前記赤外線カメラにより前記コンクリート構造物の赤外線画像を多数枚撮影することを特徴とするアクティブ赤外線法によるコンクリート構造物の剥離検知方法。   An infrared camera is fixed facing the concrete structure, a specific place of the concrete structure is heated by a heating device, and the heating is stopped after the entire target area is uniformly heated by sequentially moving the heating place. Detecting the peeling of a concrete structure by an active infrared method, wherein a plurality of infrared images of the concrete structure are taken by the infrared camera at a predetermined short time interval at the same time as the movement of the heating place from the start of the heating Method. 請求項１記載のアクティブ赤外線法によるコンクリート構造物の剥離検知方法において、前記各赤外線画像における個々の画素に記録された温度をそれぞれ独立して所定枚数分だけ足し合わせた積算温度を算出し、この分布を色の濃淡又は連続した色調の変化等で表現した合成画像を作成することを特徴とするアクティブ赤外線法によるコンクリート構造物の剥離検知方法。   In the method for detecting delamination of a concrete structure by the active infrared method according to claim 1, an integrated temperature obtained by adding a predetermined number of temperatures independently recorded on each pixel in each infrared image is calculated. A method for detecting delamination of a concrete structure by an active infrared method, characterized in that a composite image in which the distribution is expressed by color shading or continuous color tone change is created. 請求項１又は２記載のアクティブ赤外線法によるコンクリート構造物の剥離検知方法において、前記特定の場所の加熱は太陽からの照射光を利用しビーム生成装置により生成することを特徴とするアクティブ赤外線法によるコンクリート構造物の剥離検知方法。   3. The method of detecting peeling of a concrete structure by an active infrared method according to claim 1 or 2, wherein the heating of the specific place is generated by a beam generator using irradiation light from the sun. Detachment detection method for concrete structures.
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