JP2019052959A - Method, device and program for inspecting state of columnar structure - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、例えば電柱やコンクリートポール等の柱状構造物の状態を検査するための柱状構造物の状態検査方法、装置およびプログラムに関する。 The present invention relates to a columnar structure state inspection method, apparatus, and program for inspecting the state of a columnar structure such as a power pole or a concrete pole.
従来、電柱やコンクリートポール等のような、鉄筋コンクリート部材やプレストレストコンクリート部材により構成される柱状構造物（以後コンクリート柱部材と称する）の維持管理に必要な点検作業および健全性の診断作業では、作業者が検査対象のコンクリート柱部材の設置場所まで赴き、所定の点検フローに則り一本ずつ点検する手法がとられている。しかし、この手法は、一連の作業が手作業により行われるため、作業に多くの時間と手間を要する。 Conventionally, in inspection work and soundness diagnosis work necessary for maintenance and management of columnar structures (hereinafter referred to as concrete column members) composed of reinforced concrete members and prestressed concrete members such as electric poles and concrete poles, Is used to go to the place where the concrete column member to be inspected is installed and inspect it one by one according to a predetermined inspection flow. However, this method requires a lot of time and labor since a series of operations are performed manually.
一方、検査車両に３次元レーザスキャナ（３Ｄレーザ測量機）、カメラ、ＧＰＳ、ＩＭＵ（慣性計測装置）、およびオドメータ（走行距離計）を搭載し、路上を走行しながら周囲の建物、道路、橋梁等を含む屋外構造物の３次元測量を網羅的に行い、当該屋外構造物の表面上の多数の点の３次元座標を収集することにより、屋外構造物の３次元形状を取得するモービルマッピングシステム（Mobile Mapping System：ＭＭＳ）が知られている（例えば非特許文献１を参照）。このシステムは、屋外構造物の表面に当てるレーザ光により、その照射された地点の絶対的な３次元座標を点群データ（以下、点群データ）として取得するものであり、照射点が多いほど、精密な３次元形状を再現することができる。 On the other hand, the inspection vehicle is equipped with a 3D laser scanner (3D laser surveying instrument), camera, GPS, IMU (inertial measurement device), and odometer (odometer), and surrounding buildings, roads, and bridges while traveling on the road A mobile mapping system that comprehensively performs 3D surveying of outdoor structures including the above, and collects 3D coordinates of many points on the surface of the outdoor structure, thereby acquiring the 3D shape of the outdoor structure. (Mobile Mapping System: MMS) is known (see, for example, Non-Patent Document 1). This system acquires absolute three-dimensional coordinates of the irradiated point as point cloud data (hereinafter referred to as point cloud data) by laser light applied to the surface of an outdoor structure. A precise three-dimensional shape can be reproduced.
ところが、電柱やコンクリートポール等のコンクリート柱部材の検査を行う場合、従来の手法には以下のような解決すべき課題があった。
すなわち、コンクリート柱部材は、基本的に地面に対して鉛直に設置されている。当該柱部材の変位には、その鉛直方向との角度が生じる「傾き」と部材自体が湾曲する「たわみ」があり、従来の点検作業および健全性の診断作業では当該変位を測定するために非接触型変位計やトータルステーションが使用される。しかし、この傾きとたわみを分離するためには、多くの点での測定が必要である。また、当該柱部材の直径が大きい場合や断面変化（テーパ）がある場合には、その測定精度は低下する。
However, when inspecting concrete column members such as electric poles and concrete poles, the conventional methods have the following problems to be solved.
That is, the concrete column member is basically installed perpendicular to the ground. The displacement of the column member includes an “inclination” that produces an angle with the vertical direction and a “deflection” that the member itself is curved. Contact displacement meters and total stations are used. However, in order to separate this inclination and deflection, measurement at many points is necessary. Further, when the diameter of the column member is large or when there is a cross-sectional change (taper), the measurement accuracy is lowered.
さらに、コンクリート柱部材には全方向の荷重が作用するため、たわみと傾きは３次元的（全方向）に発生する。非接触型変位計では、レーザを使って変位計自体から柱部材までの距離を得ることができる。しかしながら、レーザの方向性から計測が一方向であること、変位計の機械を設置し基準点を設けなければならず、車道側からの計測や障害物がある場合の計測が容易でない。また、計測する点を精密に固定するためには、あらかじめターゲット（目印）を取り付けておく必要がある。さらに、断面が円形の柱部材の中心軸における位置を把握することができない。 Furthermore, since loads in all directions act on the concrete column member, deflection and inclination are generated three-dimensionally (in all directions). In the non-contact displacement meter, the distance from the displacement meter itself to the column member can be obtained using a laser. However, the measurement is unidirectional due to the directivity of the laser, a displacement meter machine must be installed and a reference point must be provided, and measurement from the roadway side or when there is an obstacle is not easy. In addition, in order to precisely fix the measurement point, it is necessary to attach a target (a mark) in advance. Furthermore, the position on the central axis of the column member having a circular cross section cannot be grasped.
加えて、従来の点検作業および健全性の診断作業では、ひび割れの有無やひび割れ幅を点検作業者が直接クラックスケール等を用いて目視で測らなければならならない。このため、多くの作業者が必要であると同時に、見落としや判断の誤りが発生する可能性があり、点検および診断の精度のばらつきが大きい。さらに、ひび割れ幅や錆汁の有無等の表面的な状態のみでコンクリート柱部材の交換を判断しているため、内部にある鉄筋ひずみやコンクリートひずみに起因した構造的な危険を見逃すおそれがある。 In addition, in conventional inspection work and soundness diagnosis work, the inspection operator must visually measure the presence or absence of cracks and the crack width directly using a crack scale or the like. For this reason, many workers are required, and at the same time, there is a possibility that an oversight or a determination error may occur, and the accuracy of inspection and diagnosis varies greatly. Furthermore, since the replacement of the concrete column member is determined only by a superficial state such as crack width and presence / absence of rust soup, there is a risk of overlooking a structural danger caused by internal reinforcing bar strain or concrete strain.
また、点検作業および健全性の診断作業の結果、電柱に規定以上の傾き、たわみ又はひび等が存在することが検出された場合には、新しい電柱に交換することで、たわみや老朽化による劣化損傷又は倒壊を回避している。しかしながら、荷重条件（作用荷重等）や基礎地盤条件を診断しないままで、同形式の柱部材を設置しているため、数年後に同様の劣化損傷や倒壊が発生する懸念は依然として解決されない。 Also, as a result of inspection work and soundness diagnosis work, if it is detected that the power pole has an inclination, deflection, or crack that exceeds the specified level, it can be deteriorated by bending or aging by replacing it with a new one. Avoiding damage or collapse. However, since the same type of column member is installed without diagnosing the load condition (working load or the like) and the foundation ground condition, the concern that the same deterioration damage or collapse after several years is still not solved.
この発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、柱状構造物に加わる作用荷重を正確に推定できるようにし、これにより点検作業および健全性の診断作業の効率化と精度の向上を図った柱状構造物の状態検査方法、装置およびプログラムを提供することにある。 The present invention has been made paying attention to the above circumstances, and its purpose is to make it possible to accurately estimate the applied load applied to the columnar structure, thereby improving the efficiency of inspection work and soundness diagnosis work. An object of the present invention is to provide a state inspection method, apparatus, and program for a columnar structure with improved accuracy.
上記目的を達成するためにこの発明の第１の態様は、計測部により計測された柱状構造物の表面上の複数の点における３次元座標を表す３次元点群データを取得し、当該３次元点群データをもとに前記柱状構造物の状態を検査する方法又は装置において、前記３次元点群データをもとに前記柱状構造物を３次元モデル化した３次元モデルデータを作成し、前記作成された３次元モデルデータに基づいて前記柱状構造物のたわみを検出し、前記検出されたたわみと前記柱状構造物の形式を表す情報とに基づいて、前記柱状構造物に加わっている作用荷重を推定するようにしたものである。 In order to achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, three-dimensional point cloud data representing three-dimensional coordinates at a plurality of points on a surface of a columnar structure measured by a measurement unit is acquired, and the three-dimensional In the method or apparatus for inspecting the state of the columnar structure based on the point cloud data, three-dimensional model data obtained by modeling the columnar structure based on the three-dimensional point cloud data is created, Based on the created three-dimensional model data, the deflection of the columnar structure is detected, and the applied load applied to the columnar structure based on the detected deflection and information indicating the type of the columnar structure Is to be estimated.
この発明の第２の態様は、前記柱状構造物が鉄筋を有するコンクリート部材により構成される場合に、前記推定された作用荷重に基づいて前記柱状構造物の鉄筋ひずみおよびコンクリートひずみを、さらに算出するようにしたものである。 In a second aspect of the present invention, when the columnar structure is composed of a concrete member having a reinforcing bar, the reinforcing bar strain and the concrete strain of the columnar structure are further calculated based on the estimated applied load. It is what I did.
この発明の第３の態様は、前記算出された鉄筋ひずみおよびコンクリートひずみに基づいて、前記柱状構造物のひび割れの有無の判定およびひび割れ幅の算出をそれぞれ行うようにしたものである。 In the third aspect of the present invention, the presence or absence of cracks in the columnar structure and the calculation of the crack width are performed based on the calculated reinforcing bar strain and concrete strain, respectively.
この発明の第４の態様は、さらに、前記作成された３次元モデルデータに基づいて前記柱状構造物の地盤面に対する傾斜角を算出し、当該算出された傾斜角と前記推定された作用荷重とに基づいて、前記柱状構造物の地盤変形量を算出するようにしたものである。 In the fourth aspect of the present invention, an inclination angle of the columnar structure with respect to the ground surface is further calculated based on the created three-dimensional model data, and the calculated inclination angle and the estimated applied load are calculated. Based on the above, the ground deformation amount of the columnar structure is calculated.
この発明の第１の態様によれば、柱状構造物の３次元モデルデータに基づいて、柱状構造物のたわみが検出され、当該たわみと上記柱状構造物の形式を表す情報とに基づいて柱状構造物に加わる作用荷重が推定される。このため、非接触型変位計を使用する場合に比べ、柱状構造物のたわみを簡単かつ精度良く検出でき、さらにこのたわみをもとに柱状構造物に加わる作用荷重を推定することができる。 According to the first aspect of the present invention, the deflection of the columnar structure is detected based on the three-dimensional model data of the columnar structure, and the columnar structure is based on the deflection and information indicating the form of the columnar structure. The acting load applied to the object is estimated. For this reason, it is possible to easily and accurately detect the deflection of the columnar structure as compared with the case of using a non-contact displacement meter, and it is possible to estimate the acting load applied to the columnar structure based on this deflection.
この発明の第２および第３の態様によれば、上記推定された作用荷重に基づいて柱状構造物の鉄筋ひずみおよびコンクリートひずみが算出され、さらにこの算出された鉄筋ひずみおよびコンクリートひずみをもとに柱状構造物のひび割れの有無が判定されると共に、ひび割れがある場合にそのひび割れ幅が算出される。このため、ひび割れの有無やひび割れ幅を、点検作業者の目視による測定作業に頼ることなく確認することができ、これにより見落としや判断誤りの発生を軽減して点検および診断の精度のばらつきを減らすことができる。また、鉄筋ひずみおよびコンクリートひずみをもとに柱状構造物の構造的な危険の度合いを精度良く把握できるようになり、これにより適切なタイミングで柱状構造物の交換等を実施することが可能となる。 According to the second and third aspects of the present invention, the reinforcing bar strain and concrete strain of the columnar structure are calculated based on the estimated acting load, and further based on the calculated reinforcing bar strain and concrete strain. The presence or absence of a crack in the columnar structure is determined, and if there is a crack, the crack width is calculated. For this reason, the presence or absence of cracks and the width of cracks can be checked without relying on the inspection operator's visual measurement work, thereby reducing the occurrence of oversights and judgment errors and reducing variations in inspection and diagnosis accuracy. be able to. In addition, it becomes possible to accurately grasp the degree of structural danger of the columnar structure based on the reinforcing bar strain and concrete strain, which makes it possible to replace the columnar structure at an appropriate timing. .
この発明の第４の態様によれば、作成された３次元モデルデータに基づいて柱状構造物の地盤面に対する傾斜角が算出され、当該算出された傾斜角と上記作用荷重とに基づいて、柱状構造物の地盤変形量が算出される。このため、基礎地盤条件を定量的に診断することが可能となり、これにより地盤改良や高強度基礎の要否等をより的確に判断することが可能となる。 According to the fourth aspect of the present invention, the inclination angle with respect to the ground surface of the columnar structure is calculated based on the created three-dimensional model data, and the columnar structure is calculated based on the calculated inclination angle and the applied load. The amount of ground deformation of the structure is calculated. For this reason, it becomes possible to quantitatively diagnose the foundation ground condition, thereby making it possible to more accurately determine the necessity of ground improvement, a high-strength foundation, and the like.
すなわちこの発明によれば、柱状構造物に加わる作用荷重を正確に推定できるようになり、これにより点検作業および健全性の診断作業の効率化と精度の向上を図った柱状構造物の状態検査方法、装置およびプログラムを提供することができる。 That is, according to the present invention, it is possible to accurately estimate the applied load applied to the columnar structure, thereby improving the efficiency and accuracy of the inspection work and the soundness diagnosis work, and a state inspection method for the columnar structure. An apparatus and a program can be provided.
以下、図面を参照してこの発明に係わる実施形態を説明する。
［一実施形態］
（構成）
図１は、この発明の一実施形態に係る柱状構造物の状態検査方法を実施するためのシステムの概略構成図である。
本実施形態に係るシステムは、例えば、３次元レーザスキャナ１と、カメラ２と、ＧＰＳ（Global Positioning System）受信機３と、慣性計測装置としてのＩＭＵ４と、走行距離計としてのオドメータ５と、記憶媒体１０と、検査装置１１とを備える。これらはいずれも検査車両ＭＢに搭載されている。なお、検査装置１１を建屋内に設置し、検査車両ＭＢの記憶媒体１０に格納された計測データを、無線回線を介して検査装置へ伝送するようにしてもよい。
Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
[One Embodiment]
(Constitution)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a system for implementing a columnar structure state inspection method according to an embodiment of the present invention.
The system according to the present embodiment includes, for example, a three-dimensional laser scanner 1, a camera 2, a GPS (Global Positioning System) receiver 3, an IMU 4 as an inertial measurement device, an odometer 5 as an odometer, and a storage. A medium 10 and an inspection device 11 are provided. All of these are mounted on the inspection vehicle MB. Note that the inspection apparatus 11 may be installed in a building, and the measurement data stored in the storage medium 10 of the inspection vehicle MB may be transmitted to the inspection apparatus via a wireless line.
本実施形態に係るシステムは、検査車両ＭＢの走行中に、３次元レーザスキャナ１、カメラ２、ＧＰＳ受信機３、ＩＭＵ４およびオドメータ５を用いて、検査対象の柱状構造物である鉄筋コンクリート製のコンクリート柱部材６の表面に対し３次元測量を行う。例えば、上記３次元レーザスキャナ１、カメラ２、ＧＰＳ受信機３、ＩＭＵ４およびオドメータ５から出力された各計測データを、それぞれ屋外構造物までの３次元距離データ、画像データ、車両の位置座標データ、車両の加速度データおよび車両の走行距離データとして、計測時刻に関連付けて記憶媒体１０に格納する。この結果記憶媒体１０には、コンクリート柱部材６の表面の複数の点における３次元（ＸＹＺ）座標を表す３次元点群データと、コンクリート柱部材６の表面の画像データが記憶される。 The system according to this embodiment uses a three-dimensional laser scanner 1, a camera 2, a GPS receiver 3, an IMU 4, and an odometer 5 during traveling of the inspection vehicle MB, and is made of reinforced concrete that is a columnar structure to be inspected. A three-dimensional survey is performed on the surface of the column member 6. For example, the measurement data output from the three-dimensional laser scanner 1, the camera 2, the GPS receiver 3, the IMU 4 and the odometer 5 are respectively converted into three-dimensional distance data, image data, vehicle position coordinate data to an outdoor structure, The vehicle acceleration data and the vehicle mileage data are stored in the storage medium 10 in association with the measurement time. As a result, the storage medium 10 stores three-dimensional point group data representing three-dimensional (XYZ) coordinates at a plurality of points on the surface of the concrete column member 6 and image data of the surface of the concrete column member 6.
図２は、図１に示したシステムのうち、検査装置１１の詳細な構成を示す機能ブロック図である。
検査装置１１は、例えばパーソナルコンピュータ又はサーバコンピュータからなり、ハードウェアとして、例えば中央処理ユニット（Central Processing Unit：ＣＰＵ）と、記憶ユニットと、入出力および通信のためのインタフェースユニットとを備えている。またソフトウェアとして、抽出処理部１２と、演算処理部１３と、安全度診断処理部１４とを備えている。なお、これらの処理部１２，１３，１４は、いずれも図示しない記憶ユニット内のプログラムメモリに格納されたプログラムを上記ＣＰＵに実行させることにより実現される。
FIG. 2 is a functional block diagram showing a detailed configuration of the inspection apparatus 11 in the system shown in FIG.
The inspection apparatus 11 includes, for example, a personal computer or a server computer, and includes, as hardware, for example, a central processing unit (CPU), a storage unit, and an interface unit for input / output and communication. As software, an extraction processing unit 12, an arithmetic processing unit 13, and a safety diagnosis processing unit 14 are provided. These processing units 12, 13, and 14 are realized by causing the CPU to execute a program stored in a program memory in a storage unit (not shown).
抽出処理部１２は、３Ｄモデル化部１２１およびたわみ等算出部１２２を有する。３Ｄモデル化部１２１は、上記記憶媒体１０に格納された３次元点群データをもとに、コンクリート柱部材６の３次元モデルデータを作成する処理を行う。たわみ等算出部１２２は、上記３Ｄモデルデータが持つ３次元座標情報をもとに、コンクリート柱部材６の「位置」、「太さ」、「傾斜角」および「たわみ」を定量的に算出する処理を行う。 The extraction processing unit 12 includes a 3D modeling unit 121 and a deflection calculation unit 122. The 3D modeling unit 121 performs a process of creating 3D model data of the concrete column member 6 based on the 3D point cloud data stored in the storage medium 10. The deflection calculation unit 122 quantitatively calculates the “position”, “thickness”, “inclination angle”, and “deflection” of the concrete column member 6 based on the three-dimensional coordinate information of the 3D model data. Process.
演算処理部１３は、作用荷重算出部１３１と、ひずみ算出部１３２と、ひび割れ判定部１３３と、地盤変形量算出部１３４とを有する。作用荷重算出部１３１は、上記抽出処理部１２により算出された「たわみ」と、記憶ユニットに事前に記憶されているコンクリート柱部材の形式を示すデータ（形状寸法、物性値および直径）とに基づいて、コンクリート柱部材６に加わっている「作用荷重」を算出する処理を行う。 The arithmetic processing unit 13 includes an applied load calculation unit 131, a strain calculation unit 132, a crack determination unit 133, and a ground deformation amount calculation unit 134. The applied load calculation unit 131 is based on “deflection” calculated by the extraction processing unit 12 and data (shape dimension, physical property value, and diameter) indicating the form of the concrete column member stored in advance in the storage unit. Then, a process of calculating the “acting load” applied to the concrete column member 6 is performed.
ひずみ算出部１３２は、上記作用荷重算出部１３１により算出された「作用荷重」と、上記記憶ユニットに記憶された柱部材の形式データとに基づいて、鉄筋ひずみおよびコンクリートひずみを算出する処理を行う。これらのひずみの算出には、鉄筋コンクリート断面のつり合い計算法等が用いられる。 The strain calculation unit 132 performs a process of calculating the reinforcing bar strain and the concrete strain based on the “working load” calculated by the working load calculation unit 131 and the column member form data stored in the storage unit. . For the calculation of these strains, a balance calculation method for the reinforced concrete section is used.
ひび割れ判定部１３３は、上記ひずみ算出部１３２により算出されたコンクリートひずみをもとに引張応力を算出し、この引張応力の算出値を、上記柱部材の形式を示すデータに含まれる引張強度と比較することにより、ひび割れの有無を判定する。また、ひび割れの間隔に鉄筋とコンクリートのひずみ差を乗じることにより、ひび割れの幅を算出する処理を行う。 The crack determination unit 133 calculates a tensile stress based on the concrete strain calculated by the strain calculation unit 132, and compares the calculated value of the tensile stress with the tensile strength included in the data indicating the form of the column member. By doing so, the presence or absence of a crack is determined. Moreover, the process which calculates the width | variety of a crack is performed by multiplying the strain difference of a reinforcing bar and concrete to the space | interval of a crack.
地盤変形量算出部１３４は、上記たわみ等算出部１２２により算出されたコンクリート柱部材６の傾斜角と、上記作用荷重算出部１３１により算出された作用荷重とをもとに、記憶ユニットに事前に記憶された基礎地盤形式を示すデータを用いて、地盤の変形量を算出する処理を行う。なお、基礎地盤形式を示すデータには、基礎地盤条件および圧密条件が含まれる。 Based on the inclination angle of the concrete column member 6 calculated by the deflection calculation unit 122 and the action load calculated by the action load calculation unit 131, the ground deformation amount calculation unit 134 stores in advance in the storage unit. A process for calculating the amount of deformation of the ground is performed using the data indicating the stored basic ground form. The data indicating the foundation ground format includes foundation ground conditions and consolidation conditions.
安全度診断処理部１４は、作用荷重の偏り・超過判定部１４１と、構造上の安全度診断部１４２と、劣化に対する安全度診断部１４３と、基礎地盤に対する安全度診断部１４４とを有している。 The safety level diagnosis processing unit 14 includes a bias / excess determination unit 141 for the applied load, a structural safety level diagnosis unit 142, a safety level diagnosis unit 143 for deterioration, and a safety level diagnosis unit 144 for the foundation ground. ing.
作用荷重の偏り・超過判定部１４１は、上記作用荷重算出部１３１により算出された作用荷重と、上記コンクリート柱部材の形式データに含まれる荷重の許容値とを比較することによって、作用荷重が許容値に対して超過又は偏りがあるかどうかを判定する処理を行う。そして、超過又は偏りがあると判定された場合には、コンクリート柱部材６に設置された付加装置、例えばトランスやクロージャ８、ケーブル７の取り付け位置および荷重の見直しを指示するためのメッセージ情報を生成し出力する。 The applied load bias / excess determining unit 141 compares the applied load calculated by the applied load calculating unit 131 with the allowable load included in the form data of the concrete column member to determine whether the applied load is acceptable. A process for determining whether there is an excess or bias with respect to the value is performed. If it is determined that there is an excess or deviation, message information is generated to instruct the review of the attachment position of the additional device installed on the concrete column member 6, such as the transformer, the closure 8, and the cable 7, and the load. Then output.
構造上の安全度診断部１４２は、上記ひずみ算出部１３２により算出された鉄筋ひずみおよびコンクリートひずみを、それぞれ記憶ユニットに事前に記憶されたひずみの各閾値と比較することにより、構造上の安全度を診断する。そして、その診断結果を表す情報を出力する処理を行う。 The structural safety level diagnosis unit 142 compares the reinforcing bar strain and the concrete strain calculated by the strain calculation unit 132 with each threshold value of the strain stored in advance in the storage unit. Diagnose. And the process which outputs the information showing the diagnostic result is performed.
劣化に対する安全度診断部１４３は、上記ひび割れ判定部１３３により得られたひび割れの有無の判定結果とひび割れ幅を、記憶ユニットに事前に記憶された閾値と比較することにより、劣化に対する安全度を診断する。そして、その診断結果を表す情報を出力する処理を行う。 The degree-of-safety diagnosis unit 143 diagnoses the degree of safety against deterioration by comparing the determination result of crack presence and the crack width obtained by the crack determination unit 133 with a threshold value stored in advance in the storage unit. To do. And the process which outputs the information showing the diagnostic result is performed.
基礎地盤に対する安全度診断部１４４は、上記地盤変形量算出部１３４により算出された地盤の変形量を、記憶ユニットに事前に記憶された許容値と比較する。そして、算出された地盤の変形量が許容値を超えたときに「安全ではない」と診断し、その診断結果を示す情報を出力する処理を行う。 The safety level diagnosis unit 144 for the basic ground compares the ground deformation amount calculated by the ground deformation amount calculation unit 134 with an allowable value stored in advance in the storage unit. Then, when the calculated deformation amount of the ground exceeds the allowable value, a diagnosis is made that “it is not safe”, and information indicating the diagnosis result is output.
（動作）
次に、以上のように構成された検査装置１１による動作を説明する。図３はその処理手順と処理内容を示すフローチャートである。
(Operation)
Next, the operation of the inspection apparatus 11 configured as described above will be described. FIG. 3 is a flowchart showing the processing procedure and processing contents.
検査車両ＭＢでは、ＭＭＳを構成する各計測部１，２，３，４，５により、それぞれコンクリート柱部材６の表面の複数の点における３次元距離データ、車両の位置座標データ、車両の加速度データおよび車両の走行距離データが計測される。そして、これらの計測データにより表される上記各点における３次元（ＸＹＺ）座標が、３次元点群データとして記憶媒体１０に格納される。 In the inspection vehicle MB, three-dimensional distance data, vehicle position coordinate data, and vehicle acceleration data at a plurality of points on the surface of the concrete column member 6 are respectively measured by the measuring units 1, 2, 3, 4, and 5 constituting the MMS. And the travel distance data of the vehicle is measured. Then, the three-dimensional (XYZ) coordinates at each of the points represented by these measurement data are stored in the storage medium 10 as three-dimensional point group data.
（１）抽出処理部１２による処理
検査装置１１は、ステップＳ１０において、記憶媒体１０から３Ｄ点群データを読み込む。そして抽出処理部１２が、先ずステップＳ１１において、３Ｄモデル化部１２１の制御の下で、上記３次元点群データからコンクリート柱部材６の３次元モデルデータを作成する。続いてステップＳ１２において、たわみ等算出部１２２の制御の下、上記３Ｄモデルデータが持つ３次元座標情報をもとに、コンクリート柱部材６の「位置」、「太さ」、「傾斜角」および「たわみ」を定量的に算出する。
(1) Processing by Extraction Processing Unit 12 The inspection apparatus 11 reads 3D point cloud data from the storage medium 10 in step S10. The extraction processing unit 12 first creates 3D model data of the concrete column member 6 from the 3D point cloud data under the control of the 3D modeling unit 121 in step S11. Subsequently, in step S12, under the control of the deflection calculation unit 122, based on the 3D coordinate information of the 3D model data, the “position”, “thickness”, “inclination angle” and Calculate “deflection” quantitatively.
図４は、上記抽出処理部１２における処理手順と処理内容の具体例を示すフローチャートである。
図４に示すように、抽出処理部１２は、ステップＳ３１により記憶媒体１０から点群データを読み込む。そして、３Ｄモデル化部１２１の制御の下、先ずステップＳ３２により上記点群データの持つ位置情報等からレーザスキャナの走査線ごとにクラスタ化したものをスキャンラインとする。続いてステップＳ３３において、同一スキャンライン上の点群データが有する位置情報（ＸＹＺ座標）から、照射された物体の形状を推測する。そして、この形状の推測結果からポール状の物体を検索する。次にステップＳ３４において、同一高度の点群をもとに円を作成することによりコンクリート柱部材の候補を絞り込み、ステップＳ３５において上記コンクリート柱部材の候補に対して鉛直方向に円を重ね、ステップＳ３６において上記重ねた円の中心を連結して不自然な形状な候補を除外し、残った候補をコンクリート柱部材６の３次元モデルデータとする。つまり、コンクリート柱部材６の外形上の特徴に基づいて、その３次元モデルデータを作成する。
FIG. 4 is a flowchart showing a specific example of the processing procedure and processing contents in the extraction processing unit 12.
As illustrated in FIG. 4, the extraction processing unit 12 reads point cloud data from the storage medium 10 in step S31. Then, under the control of the 3D modeling unit 121, first, in step S32, those obtained by clustering for each scanning line of the laser scanner from the position information of the point cloud data are set as scanning lines. Subsequently, in step S33, the shape of the irradiated object is estimated from position information (XYZ coordinates) included in the point cloud data on the same scan line. Then, a pole-like object is searched from the shape estimation result. Next, in step S34, the concrete column member candidates are narrowed down by creating a circle based on the point cloud of the same height, and in step S35, the circle is overlapped in the vertical direction with respect to the concrete column member candidates. The centers of the overlapped circles are connected to exclude candidates having an unnatural shape, and the remaining candidates are set as the three-dimensional model data of the concrete column member 6. That is, the three-dimensional model data is created based on the external features of the concrete column member 6.
次に抽出処理部１２は、たわみ等算出部１２２の制御の下、ステップＳ３７において、上記作成されたコンクリート柱部材６の３Ｄモデルデータにおいて、当該モデルを構成する複数の円の中心における座標情報から、コンクリート柱部材６の「位置」、「太さ」、「傾斜角」および「たわみ」を算出する。 Next, under the control of the deflection calculation unit 122, the extraction processing unit 12 uses the coordinate information at the centers of a plurality of circles constituting the model in the 3D model data of the concrete column member 6 created in step S37. The “position”, “thickness”, “inclination angle”, and “deflection” of the concrete column member 6 are calculated.
（２）演算処理部１３による処理
次に検査装置１１は、演算処理部１３の制御の下で、以下の各種演算処理を実行する。
（２−１）作用荷重の算出
演算処理部１３は、作用荷重算出部１３１の制御の下、ステップＳ１３において、上記抽出処理部１２のたわみ等算出部１２２により算出された「たわみ」と、記憶ユニットの柱部材形式データベース１３５に事前に記憶されているコンクリート柱部材６の形式データ（形状寸法、物性値および直径）とに基づいて、コンクリート柱部材６に加わっている「作用荷重」を算出する。
(2) Processing by the arithmetic processing unit 13 Next, the inspection device 11 executes the following various arithmetic processing under the control of the arithmetic processing unit 13.
(2-1) Calculation of Working Load The calculation processing unit 13 stores “deflection” calculated by the bending calculation unit 122 of the extraction processing unit 12 in step S13 under the control of the working load calculation unit 131, and stores it. Based on the format data (shape dimension, physical property value, and diameter) of the concrete column member 6 stored in advance in the unit column member format database 135, the “acting load” applied to the concrete column member 6 is calculated. .
図５は、上記作用荷重の算出に使用するたわみ曲線の一例を示すものである。このたわみ曲線は、コンクリート柱部材６の形式データ（形状寸法、物性値および直径）に基づいて、２．２５ｋＮ、２．５０ｋＮ、２．７５ｋＮの荷重を掛けた場合のコンクリート柱部材６の高さとたわみ量との関係を凸関数で示したものである。 FIG. 5 shows an example of a deflection curve used for calculating the applied load. This deflection curve is based on the form data of the concrete column member 6 (shape dimension, physical property value and diameter), and the height of the concrete column member 6 when a load of 2.25 kN, 2.50 kN, 2.75 kN is applied. The relationship with the amount of deflection is shown by a convex function.
作用荷重算出部１３１は、上記抽出処理部１２のたわみ等算出部１２２により実際に算出されたたわみ量を上記たわみ曲線上にプロットし、最も形状が近似する曲線（凸関数）を選択する。例えば、いま実際に算出されたたわみ量が図６の○で示す点にプロットされたとすると、この場合は２．５０ｋＮのたわみ曲線に略一致することから当該たわみ曲線が選択され、作用荷重は２．５０ｋＮと推定される。 The applied load calculation unit 131 plots the deflection amount actually calculated by the deflection calculation unit 122 of the extraction processing unit 12 on the deflection curve, and selects a curve (convex function) that approximates the shape most. For example, if the deflection amount actually calculated is plotted at a point indicated by a circle in FIG. 6, in this case, the deflection curve substantially matches the deflection curve of 2.50 kN, so that the deflection load is 2 It is estimated to be 50 kN.
なお、たわみ曲線（凸関数）の形状は、鉄筋コンクリート構造の理論を用いて、全断面有効領域、鉄筋コンクリート領域および塑性領域に区分して決定するとよい。ここで、柱部材形式は、検査車両ＭＢを走行させる路線ごとに、予めデータベース化してこれを記憶ユニットに格納しておき、実際の計測時に走行した路線に対応するデータベースを選択して上記作用荷重の算出に使用するとよい。また、コンクリート柱部材の形状寸法と物性値についても、形式ごとに予めデータベース化してこれを記憶ユニットに格納し、計測対象となるコンクリート柱部材に対応するデータベースを選択して上記作用荷重の算出に使用するとよい。 Note that the shape of the deflection curve (convex function) may be determined by dividing it into an entire cross-section effective region, a reinforced concrete region, and a plastic region using the theory of reinforced concrete structure. Here, as for the column member form, for each route on which the inspection vehicle MB travels, a database is created in advance and stored in the storage unit, and a database corresponding to the route traveled at the time of actual measurement is selected and the above-mentioned working load is selected. It is good to use for calculation. In addition, the shape dimensions and physical property values of the concrete column members are also stored in advance in a database for each type and stored in the storage unit, and the database corresponding to the concrete column member to be measured is selected to calculate the above-mentioned working load. It is good to use.
（２−２）鉄筋ひずみおよびコンクリートひずみの算出
演算処理部１３は、ひずみ算出部１３２の制御の下、ステップＳ１４において、上記作用荷重算出部１３１により算出された「作用荷重」と、上記記憶ユニットに記憶された柱部材の形式データとに基づいて、鉄筋ひずみおよびコンクリートひずみを以下のように算出する。
(2-2) Calculation of Reinforcing Bar Strain and Concrete Strain The calculation processing unit 13 controls the “working load” calculated by the working load calculation unit 131 and the storage unit in step S14 under the control of the strain calculation unit 132. Reinforcing bar strain and concrete strain are calculated as follows based on the form data of the column member stored in.
すなわち、鉄筋ひずみおよびコンクリートひずみは、鉄筋コンクリート断面内のコンクリートの力のつり合いを解くことにより算出される。例えば、コンクリート断面の形状寸法、断面における鉄筋の配置位置、鉄筋とコンクリートの強度と弾性係数、作用モーメント（またはひずみ）を入力とし、上記つり合い計算を行うことで鉄筋ひずみ、鉄筋応力、コンクリートひずみ、およびコンクリート応力が算出され、出力される。なお、鉄筋コンクリート断面のつり合い計算法については、梅原秀哲監修、「コンクリートを学ぶ−構造編−」、理工図書株式会社発行、ｐ.４０〜４３に詳しく記載されている。 That is, the reinforced strain and the concrete strain are calculated by solving the balance of the concrete forces in the reinforced concrete section. For example, by inputting the geometric dimensions of the concrete cross section, the position of the reinforcing bars in the cross section, the strength and elastic modulus of the reinforcing bars and concrete, and the moment of action (or strain), and performing the above balance calculation, the reinforcing bar strain, reinforcing bar stress, concrete strain, And the concrete stress is calculated and output. In addition, the balance calculation method of the reinforced concrete cross section is described in detail in the supervision of Hidetsugu Umehara, “Learning concrete—Structure”, published by Riko Books, p. 40-43.
（２−３）ひび割れの判定
演算処理部１３は、ひび割れ判定部１３３の制御の下、ステップＳ１５において、上記ひずみ算出部１３２により算出されたコンクリートひずみに基づいて、以下のようにひび割れの有無を判定する。
すなわち、ひび割れは、引張応力（作用力）が引張強度（抵抗力）を上回ることで発生する。そこで、上記算出されたコンクリートひずみεt から、
σt ＝Ｅc ×εt
により引張応力σtを算出し、この引張応力σtを引張強度ｆtと比較する。そして、σt ＞ｆt のとき、ひび割れが発生していると判定する。但し、Ｅc はコンクリートのヤング率である。
(2-3) Determination of Cracks The calculation processing unit 13 determines whether or not there is a crack as follows based on the concrete strain calculated by the strain calculation unit 132 in step S15 under the control of the crack determination unit 133. judge.
That is, a crack is generated when the tensile stress (action force) exceeds the tensile strength (resistance force). Therefore, from the concrete strain ε t calculated above,
σ t = Ec × ε t
Calculating the tensile stress sigma t by, compared with the tensile stress sigma t tensile strength f t. Then, when sigma t> f t, determines that the crack has occurred. Where Ec is the Young's modulus of concrete.
続いて、ひび割れ判定部１３３は、ひび割れの幅を以下のように算出する。すなわち、ひび割れの幅をｗとすると、
ひび割れ幅ｗ＝ひび割れ間隔Ｌ×（鉄筋ひずみεs −コンクリートひずみεcsh ）
のように、ひび割れ間隔Ｌに鉄筋とコンクリートのひずみ差を乗じることにより算出される。
Subsequently, the crack determination unit 133 calculates the width of the crack as follows. That is, if the crack width is w,
Crack width w = Crack spacing L x (rebar strain ε s -concrete strain ε csh )
As described above, it is calculated by multiplying the crack interval L by the strain difference between the reinforcing bar and the concrete.
なお、ひび割れ幅を算出するための一般的な式は、「コンクリート標準示方書［設計編］」、土木学会 コンクリート委員会 ｐ.２２３（下段）〜２２６に、またコンクリート柱の式は、「持続載荷を受けた遠心成形コンクリート柱のひび割れ特性の評価」、コンクリート工学年次論文集、Vol.37,No1,2015 ｐ.４０５（左欄）に詳しく記載されている。 The general formula for calculating the crack width is “Concrete Standard Specification [Design]”, Japan Society of Civil Engineers, Concrete Committee, p.223 (bottom) to 226. "Evaluation of cracking characteristics of centrifugally-molded concrete columns subjected to loading", Annual report on concrete engineering, Vol.37, No1,2015 p.405 (left column).
（２−４）地盤変形量の算出
演算処理部１３は、地盤変形量算出部１３４の制御の下、ステップＳ１６において、上記たわみ等算出部１２２により算出されたコンクリート柱部材６の傾斜角と、上記作用荷重算出部１３１により算出された作用荷重とに基づいて、記憶ユニットの基礎地盤形式データベース１３６に事前に記憶された基礎地盤形式を示すデータを用いて、以下のように地盤の変形量を算出する。
(2-4) Calculation of Ground Deformation Amount The calculation processing unit 13 controls the inclination angle of the concrete column member 6 calculated by the deflection etc. calculating unit 122 in step S16 under the control of the ground deformation amount calculating unit 134. Based on the applied load calculated by the applied load calculating unit 131, using the data indicating the foundation ground format stored in advance in the foundation ground format database 136 of the storage unit, the deformation amount of the ground is calculated as follows. calculate.
すなわち、地盤変形量は、地盤バネを用いた解析により、地盤が傾斜（回転）した時の力のつり合いを解くことで求めることができる。
例えば、図６（ａ），（ｂ）に示すようにコンクリート柱部材６が地盤９内に直接植設された状態で、荷重Ｐの印加により地盤変位δが発生した場合には、図７（ａ），（ｂ）に示すように地盤バネの変位として説明できる。このときの地盤変位（地盤変形量）δは、地盤応力［Ｎ／ｍｍ3］をσ、地盤反力係数（バネ定数［Ｎ／ｍｍ3］）をｋとするとき、
σ＝ｋ×δ
と定義される。但し、荷重Ｐは、地盤バネの支配面積としての断面積［ｍｍ2］をＡとするとき、
Ｐ＝σＡ
と表され、また地盤反力係数ｋは、地盤バネの硬さとしての地盤の変形係数（弾性係数［Ｎ／ｍｍ2］）をＥ、固定境界までの距離［ｍｍ］をＬとするとき、
ｋ＝Ｅ／Ｌ
と表される。なお、地盤反力係数ｋは、地盤の種類とＮ値で概ね決まる。ｋの決め方は、各種あり、道路橋示方書、港研方式が一般的である。
That is, the ground deformation amount can be obtained by solving the balance of forces when the ground is inclined (rotated) by analysis using the ground spring.
For example, as shown in FIGS. 6A and 6B, when the ground displacement δ is generated by the application of the load P in a state where the concrete column member 6 is directly planted in the ground 9, FIG. It can be explained as the displacement of the ground spring as shown in a) and (b). The ground displacement (ground deformation amount) δ at this time is expressed as follows, where the ground stress [N / mm 3 ] is σ and the ground reaction force coefficient (spring constant [N / mm 3 ]) is k.
σ = k × δ
It is defined as However, when the cross-sectional area [mm 2 ] as the dominant area of the ground spring is A, the load P is
P = σA
The ground reaction force coefficient k is expressed as follows. When the ground deformation coefficient (elastic coefficient [N / mm 2 ]) as the hardness of the ground spring is E and the distance [mm] to the fixed boundary is L,
k = E / L
It is expressed. The ground reaction force coefficient k is generally determined by the type of ground and the N value. There are various ways to determine k, and the road bridge specifications and the port research method are common.
一方、コンクリート柱部材の地中部分の構造が異なる場合、例えば図８（ａ），（ｂ）に示すように、地盤９中に基礎部分９Ａが設置され、この基礎部分９Ａにコンクリート柱部材６が植設されて固定される場合には、基礎部分９Ａに対する地盤バネとして地盤変形量が定義される。 On the other hand, when the structure of the underground portion of the concrete column member is different, for example, as shown in FIGS. 8A and 8B, a foundation portion 9A is installed in the ground 9, and the concrete column member 6 is installed in the foundation portion 9A. Is implanted and fixed, a ground deformation amount is defined as a ground spring for the foundation portion 9A.
なお、以上の説明のうち、地盤反力については、「改訂 鉄道構造物等設計標準・同解説（基礎構造物）」、一般社団法人 鋼管杭・鋼矢板技術協会、インターネット＜ＵＲＬ：www.jaspp.com/shiryou/pdf/sekkeikeisanrei_1603.pdf＞に、また道路橋示方書に従った計算例については、「３章 杭基礎の設計」、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.forum8.co.jp/product/uc1/douro/gamen/syaonrei03.htm＞に、さらに水平荷重作用時の挙動については、中瀬明男外、「分かりやすい基礎工法 第４章杭基礎」、鹿島出版会、ｐ.８９〜９４に、それぞれ詳しく記載されている。 Of the above explanations, the ground reaction force is described in “Revised Railway Structure Design Standards and Explanations (Fundamental Structures)”, Steel Pipe Pile and Steel Sheet Pile Technology Association, Internet <URL: www.jaspp .com / shiryou / pdf / sekkeikeisanrei_1603.pdf> and for calculation examples according to the road bridge specifications, “Chapter 3 Pile Foundation Design”, Internet <URL: http://www.forum8.co.jp /product/uc1/douro/gamen/syaonrei03.htm>, and for behavior during horizontal loading, see Akio Nakase, “Easy-to-understand Foundation Method Chapter 4 Pile Foundation”, Kashima Press, p.89-94. Are described in detail.
（３）安全度診断処理部１４による処理
次に検査装置は、安全度診断処理部１４の制御の下で、以下の判定および各種診断処理を実行する。
（３−１）作用荷重の偏り・超過の判定
安全度診断処理部１４は、作用荷重の偏り・超過判定部１４１の制御の下、ステップＳ１７において、上記作用荷重算出部１３１により算出された作用荷重を、記憶ユニットの荷重許容値記憶部１４５に記憶された荷重許容値と比較することによって、上記算出された作用荷重が荷重許容量に対して超過又は偏っているかどうかを判定する。荷重許容値は、コンクリート柱部材の形式データにより定義されているものを使用する。そして、超過又は偏りがあると判定された場合には、ステップＳ１８において、コンクリート柱部材６に付加的に設置されている各種装置の設置状態の見直しを指示するメッセージ情報を生成し出力する。
(3) Processing by Safety Degree Diagnosis Processing Unit 14 Next, the inspection apparatus performs the following determination and various diagnosis processes under the control of the safety degree diagnosis processing unit 14.
(3-1) Judgment / Excess of Applied Load The safety degree diagnosis processing unit 14 performs the operation calculated by the applied load calculation unit 131 in step S17 under the control of the applied load bias / excess determination unit 141. By comparing the load with the load allowable value stored in the load allowable value storage unit 145 of the storage unit, it is determined whether the calculated applied load exceeds or deviates from the load allowable amount. The load allowable value is defined by the form data of the concrete column member. If it is determined that there is an excess or a bias, in step S18, message information for instructing a review of the installation state of various devices additionally installed on the concrete column member 6 is generated and output.
上記メッセージ情報を確認することで保守作業者等は、コンクリート柱部材ごとに、例えばトランス、クロージャ８、又はケーブル７の取り付け位置および荷重の見直しを行うことができる。 By confirming the message information, the maintenance worker or the like can review the mounting position and load of the transformer, the closure 8 or the cable 7 for each concrete column member.
（３−２）構造上の安全度の診断
安全度診断処理部１４は、次に構造上の安全度診断部１４２の制御の下、ステップＳ１９において、上記ひずみ算出部１３２により算出された鉄筋ひずみおよびコンクリートひずみを、それぞれ記憶ユニットのひずみ閾値記憶部１４６に予め記憶されているひずみの各閾値と比較することにより、構造上の安全度を診断する。そして、その診断結果を表す情報を出力する。上記ひずみの閾値は、設計時のひずみや初期建設時のひずみに対して、例えば１．１〜１．５倍の値に設定される。なお、経過年数を圧縮側コンクリートのクリープひずみとして加味することも可能である。
(3-2) Diagnosis of Structural Safety Level The safety level diagnosis processing unit 14 then performs the reinforcing bar strain calculated by the strain calculation unit 132 in step S19 under the control of the structural safety level diagnostic unit 142. The structural safety is diagnosed by comparing the concrete strain with the respective strain threshold values stored in advance in the strain threshold storage unit 146 of the storage unit. And the information showing the diagnostic result is output. The threshold value of the strain is set to, for example, 1.1 to 1.5 times the strain at the time of design and the strain at the time of initial construction. In addition, it is also possible to consider elapsed years as the creep strain of compression side concrete.
上記診断結果に基づいて、保守作業者等はコンクリート柱部材６の内部に発生している鉄筋ひずみやコンクリートひずみに起因した構造的な危険を見逃すことなく、補強や交換の要否を判断することが可能となる。 Based on the above diagnosis results, maintenance workers, etc. should judge whether reinforcement or replacement is necessary without overlooking structural hazards caused by reinforcing bar strain or concrete strain generated inside the concrete column member 6. Is possible.
（３−３）劣化に対する安全度の診断
安全度診断処理部１４は、また劣化に対する安全度診断部１４３の制御の下、ステップＳ２０において、上記ひび割れ判定部１３３により得られたひび割れの有無の判定結果とひび割れ幅を、記憶ユニットのひび割れ幅閾値記憶部１４７に予め記憶されたひび割れ幅の閾値と比較することにより、劣化に対する安全度を診断する。そして、その診断結果を表す情報を出力する。上記ひび割れ幅の閾値は、コンクリート柱部材６の交換の目安となるひび割れ幅（例えば０．２ｍｍ）に対して、例えば０．５〜２．０倍の値に設定される。
上記診断結果に基づいて、保守作業者等はコンクリート柱部材６の交換時期等を的確に判断することが可能となる。
(3-3) Diagnosis of safety against deterioration The safety diagnosis processing unit 14 determines whether or not there is a crack obtained by the crack determination unit 133 in step S20 under the control of the safety degree diagnosis unit 143 against deterioration. The degree of safety against deterioration is diagnosed by comparing the result and crack width with a crack width threshold value stored in advance in the crack width threshold value storage unit 147 of the storage unit. And the information showing the diagnostic result is output. The threshold value of the crack width is set to, for example, a value that is 0.5 to 2.0 times the crack width (for example, 0.2 mm) that serves as a guide for replacement of the concrete column member 6.
Based on the diagnosis result, the maintenance worker or the like can accurately determine the replacement time of the concrete column member 6 and the like.
（３−４）基礎地盤に対する安全度の診断
安全度診断処理部１４は、さらに基礎地盤に対する安全度診断部１４４の制御の下、ステップＳ２１において、上記地盤変形量算出部１３４により算出された地盤の変形量を、記憶ユニットの地盤変形量許容値記憶部１４８に予め記憶されている地盤変形量の許容値と比較する。そして、算出された地盤の変形量が上記許容値を超えた場合には、地盤の硬度が不足し今後倒壊の可能性があるため、地盤は「安全ではない」と診断し、その診断結果を示す情報を出力する。この診断結果に基づいて、保守作業者は地盤改良や高強度基礎の使用を検討することが可能となる。
(3-4) Diagnosis of Safety Level for Foundation Ground The safety level diagnosis processing unit 14 further calculates the ground calculated by the ground deformation amount calculation unit 134 in step S21 under the control of the safety level diagnosis unit 144 for the basic ground. Is compared with an allowable value of the ground deformation amount stored in advance in the ground deformation allowable value storage unit 148 of the storage unit. If the calculated amount of deformation of the ground exceeds the allowable value, the ground is insufficiently hard and may collapse in the future, so the ground is diagnosed as "unsafe" and the diagnosis result is displayed. The information shown is output. Based on this diagnosis result, the maintenance worker can consider ground improvement and use of a high-strength foundation.
（効果）
以上詳述したように一実施形態では、コンクリート柱部材６の表面の複数の点における３次元座標からなる３次元点群データを取得し、当該３次元点群データをもとにコンクリート柱部材６の３次元モデルデータを作成する。そして、作成した３次元モデルデータに基づいてコンクリート柱部材６のたわみを検出し、このたわみと上記コンクリート柱部材６の形式データとに基づいて、上記コンクリート柱部材６に加わる作用荷重を推定する。また、この作用荷重をもとに、コンクリート柱部材６の鉄筋ひずみおよびコンクリートひずみを算出し、その結果をもとにコンクリート柱部材６のひび割れの有無を判定すると共に、ひび割れが確認された場合にはそのひび割れの幅を算出する。さらに、３次元モデルデータに基づいてコンクリート柱部材６の地盤面に対する傾斜角を算出し、この傾斜角と上記作用荷重とからコンクリート柱部材６の地盤変形量を算出し、地盤の安全度を診断するようにしている。
(effect)
As described above in detail, in one embodiment, three-dimensional point cloud data consisting of three-dimensional coordinates at a plurality of points on the surface of the concrete column member 6 is acquired, and the concrete column member 6 is obtained based on the three-dimensional point group data. The three-dimensional model data is created. Then, the deflection of the concrete column member 6 is detected based on the created three-dimensional model data, and the acting load applied to the concrete column member 6 is estimated based on the deflection and the format data of the concrete column member 6. In addition, the reinforcing bar strain and concrete strain of the concrete column member 6 are calculated based on the applied load, and the presence or absence of cracks in the concrete column member 6 is determined based on the results. Calculates the width of the crack. Further, the inclination angle of the concrete column member 6 with respect to the ground surface is calculated based on the three-dimensional model data, and the ground deformation amount of the concrete column member 6 is calculated from the inclination angle and the applied load, thereby diagnosing the safety level of the ground. Like to do.
従って、コンクリート柱部材６の３次元モデルデータを使用してコンクリート柱部材６のたわみを検出することで、非接触型変位計を使用する場合に比べ、コンクリート柱部材６のたわみを簡単かつ精度良く検出でき、さらにこのたわみをもとにコンクリート柱部材６に加わる作用荷重を定量的に推定することができる。 Therefore, by detecting the deflection of the concrete column member 6 using the three-dimensional model data of the concrete column member 6, the deflection of the concrete column member 6 can be easily and accurately compared to the case of using a non-contact displacement meter. Further, it is possible to quantitatively estimate the acting load applied to the concrete column member 6 based on this deflection.
また、上記推定された作用荷重に基づいてコンクリート柱部材６内の鉄筋ひずみおよびコンクリートひずみが算出され、さらにこの算出された鉄筋ひずみおよびコンクリートひずみをもとにコンクリート柱部材６のひび割れの有無の判定とひび割れ幅の算出が行われる。このため、ひび割れの有無やひび割れ幅を、点検作業者の目視による測定作業に頼ることなく測定することができ、これにより見落としや判断誤りの発生を軽減して点検および診断の精度のばらつきを減らすことができる。また、鉄筋ひずみおよびコンクリートひずみをもとにコンクリート柱部材６の構造的な危険の度合いを精度良く把握できるようになり、これにより適切なタイミングでコンクリート柱部材６の交換等を実施することが可能となる。 Further, the reinforcing bar strain and the concrete strain in the concrete column member 6 are calculated based on the estimated applied load, and further, the presence / absence of cracks in the concrete column member 6 is determined based on the calculated reinforcing bar strain and concrete strain. The crack width is calculated. For this reason, the presence or absence of cracks and the width of cracks can be measured without relying on the inspection operator's visual measurement work, thereby reducing the occurrence of oversights and misjudgments and reducing variations in inspection and diagnosis accuracy. be able to. Moreover, it becomes possible to accurately grasp the degree of structural danger of the concrete column member 6 based on the reinforcing bar strain and the concrete strain, thereby enabling the concrete column member 6 to be replaced at an appropriate timing. It becomes.
さらに、コンクリート柱部材６の３次元モデルデータに基づいて地盤面に対するコンクリート柱部材６の傾斜角が算出され、この傾斜角と作用荷重とに基づいて地盤変形量が算出される。このため、基礎地盤条件を定量的に診断することが可能となり、これにより地盤改良や高強度基礎の要否等をより適切に判断することが可能となる。 Further, the inclination angle of the concrete column member 6 with respect to the ground surface is calculated based on the three-dimensional model data of the concrete column member 6, and the ground deformation amount is calculated based on the inclination angle and the applied load. For this reason, it becomes possible to quantitatively diagnose the foundation ground condition, thereby making it possible to more appropriately determine whether or not the ground improvement or the high strength foundation is necessary.
［他の実施形態］
なお、この発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、柱状構造物としては電柱や電信柱等に限らず、照明用のポールや、カメラ等が設置された監視用のポールであってもよい。また検査装置の機能をクラウドコンピュータに設けてもよい。
その他、検査装置の構成や設置場所、各処理の手順と処理内容等についても、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施可能である。
[Other Embodiments]
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, the columnar structure is not limited to a utility pole or a telegraph pole, but may be a lighting pole or a monitoring pole provided with a camera or the like. Further, the function of the inspection apparatus may be provided in the cloud computer.
In addition, the configuration and installation location of the inspection device, the procedure and details of each process, and the like can be variously modified and implemented without departing from the gist of the present invention.
要するにこの発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。 In short, the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Further, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, you may combine suitably the component covering different embodiment.
１…３次元レーザスキャナ、２…カメラ、３…ＧＰＳ受信機、４…慣性計測装置としてのＩＭＵ、５…走行距離計としてのオドメータ、６…コンクリート柱部材、７…ケーブル、８…クロージャ、１０…記憶媒体、１１…演算装置、１２…抽出処理部、１３…演算処理部、１４…安全度診断処理部、１２１…３Ｄモデル化部、１２２…たわみ等算出部、１３１…作用荷重算出部、１３２…ひずみ算出部、１３３…ひび割れ判定部、１３４…地盤変形量算出部、１４１…作用荷重の偏り・超過判定部、１４２…構造上の安全度診断部、１４３…劣化に対する安全度診断部、１４４…基礎地盤に対する安全度診断部、１４５…荷重許容値記憶部、１４６…ひずみ閾値記憶部、１４７…ひび割れ幅閾値記憶部、１４８…地盤変形量許容値記憶部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Three-dimensional laser scanner, 2 ... Camera, 3 ... GPS receiver, 4 ... IMU as an inertial measuring device, 5 ... Odometer as odometer, 6 ... Concrete pillar member, 7 ... Cable, 8 ... Closure, 10 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Storage medium, 11 ... Arithmetic unit, 12 ... Extraction processing unit, 13 ... Calculation processing unit, 14 ... Safety diagnosis processing unit, 121 ... 3D modeling unit, 122 ... Deflection calculation unit, 131 ... Working load calculation unit, 132 ... Strain calculator, 133 ... Crack determination unit, 134 ... Ground deformation calculation unit, 141 ... Bias / excess determination unit for applied load, 142 ... Structural safety diagnostic unit, 143 ... Safety diagnostic unit for deterioration, 144: Safety diagnosis section for foundation ground, 145: Allowable load storage section, 146: Strain threshold storage section, 147: Crack width threshold storage section, 148: Soil deformation tolerance storage section.
Claims (8)
前記３次元点群データをもとに、前記柱状構造物を３次元モデル化した３次元モデルデータを作成する過程と、
前記作成された３次元モデルデータに基づいて前記柱状構造物のたわみを検出する過程と、
前記検出されたたわみと前記柱状構造物の形式を表す情報とに基づいて、前記柱状構造物に加わっている作用荷重を推定する過程と
を具備する柱状構造物の状態検査方法。 3D point cloud data representing 3D coordinates at a plurality of points on the surface of the columnar structure measured by the measurement unit is acquired, and the state of the columnar structure is inspected based on the 3D point cloud data. A state inspection method for a columnar structure executed by an apparatus,
Creating three-dimensional model data obtained by modeling the columnar structure based on the three-dimensional point cloud data;
Detecting the deflection of the columnar structure based on the created three-dimensional model data;
A method for inspecting a state of a columnar structure, comprising: a step of estimating an applied load applied to the columnar structure based on the detected deflection and information indicating a form of the columnar structure.
前記推定された作用荷重に基づいて、前記柱状構造物の鉄筋ひずみおよびコンクリートひずみをそれぞれ算出する過程を、
さらに具備する請求項１に記載の柱状構造物の状態検査方法。 When the columnar structure is constituted by a concrete member having a reinforcing bar,
Based on the estimated applied load, the process of calculating the reinforcement strain and concrete strain of the columnar structure,
The columnar structure state inspection method according to claim 1, further comprising:
前記算出された傾斜角と、前記推定された作用荷重とに基づいて、前記柱状構造物の地盤変形量を算出する過程と
を、さらに具備する請求項１乃至３のいずれかに記載の柱状構造物の状態検査方法。 A process of calculating an inclination angle of the columnar structure with respect to the ground surface based on the created three-dimensional model data;
The columnar structure according to any one of claims 1 to 3, further comprising: calculating a ground deformation amount of the columnar structure based on the calculated inclination angle and the estimated applied load. Inspection method of the state of things.
前記３次元点群データをもとに、前記柱状構造物を３次元モデル化した３次元モデルデータを作成する３次元モデル作成部と、
前記作成された３次元モデルデータに基づいて前記柱状構造物の変位を検出するたわみ検出部と、
前記検出された変位と、前記柱状構造物の形式を表す情報とに基づいて、前記柱状構造物に加わっている作用荷重を推定する推定部と
を具備する柱状構造物の状態検査装置。 An acquisition unit for acquiring three-dimensional point cloud data representing three-dimensional coordinates at a plurality of points on the surface of the columnar structure measured by the measurement unit;
A three-dimensional model creation unit that creates three-dimensional model data obtained by modeling the columnar structure based on the three-dimensional point cloud data;
A deflection detector for detecting displacement of the columnar structure based on the created three-dimensional model data;
A columnar structure state inspection apparatus comprising: an estimation unit configured to estimate an acting load applied to the columnar structure based on the detected displacement and information representing a form of the columnar structure.
前記推定された作用荷重に基づいて、前記柱状構造物の鉄筋ひずみおよびコンクリートひずみをそれぞれ算出するひずみ算出部を、さらに具備する請求項５に記載の柱状構造物の状態検査装置。 When the columnar structure is constituted by a concrete member having a reinforcing bar,
The columnar structure state inspection apparatus according to claim 5, further comprising a strain calculation unit configured to calculate a reinforcing bar strain and a concrete strain of the columnar structure based on the estimated acting load.
前記算出された傾斜角と、前記推定された作用荷重とに基づいて、前記柱状構造物の地盤変形量を算出する地盤変形量算出部と
を、さらに具備する請求項５又は６に記載の柱状構造物の状態検査装置。 An inclination angle calculation unit for calculating an inclination angle of the columnar structure with respect to the ground surface based on the created three-dimensional model data;
The columnar shape according to claim 5 or 6, further comprising: a ground deformation amount calculating unit that calculates a ground deformation amount of the columnar structure based on the calculated inclination angle and the estimated applied load. Structure inspection device.
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