JP3934463B2 - コンクリート構造物の損壊写真撮影装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、コンクリート構造物等の被調査面の表面に発生するひび割れ、剥離等の損壊を写真撮影し、損壊の程度、経年変化の具合を解析、把握するのに適するコンクリート構造物の損壊写真撮影装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、建物、橋梁、道路、ダム等のコンクリート構造物に生じるひび割れ等の損壊調査は、大きく分けて2つの方法で行なわれている。
【0003】
1つは、作業者が被調査面に発生したひび割れ等の損壊箇所にクラックスケール等を直接当てて長さ、割れ幅等の測定を行なう現地実測測定方法。
【0004】
他の一つは、被調査面を一旦写真撮影し、その写真画像に基づき、ひび割れ等の損壊状態を測定する写真撮影測定方法がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ひび割れ等の損壊調査は、前記した如く現地実測測定方法、あるいは、写真撮影測定方法で行なわれて来たが、前者にあっては、作業者に高い熟練度が要求され、ひび割れ等の位置や幅を個人差なく正確にスケッチするのは困難となる。又、現場での作業に長時間を要するため作業性の面で好ましくない。また、測定箇所が高い所では足場等の作業設備が必要となるし、作業に危険も伴う等の問題を有する。
【0006】
後者にあっては、写真の解析技術も進み写真撮影測定方法が主流となりつつあるが、この場合でも、実物の被調査面と写真画像による被調査面とでは大きさが異なるため、写真撮影時に基準のモノサシ、標定要素となるスケール等の定規を一緒に写し込む必要がある。
【0007】
これにより、写されたスケールから写真画像の縮尺率を求め、それを基準としてひび割れの長さ、幅等の数値を解析することが可能となるが、前記した如く基準モノサシとなるスケール等を被調査面に貼りつける作業が必須となるため、例えば、被調査面が高い位置にある時は、現地実測測定方法と同じようにスケール設置用の高い足場が必要となる。
【0008】
この問題を解消するために、被調査面までいかなくてもよいように例えば、特開平10−78305号公報に示す如くコンクリートのひび割れ計測方向及び計測装置が提案されている。
【0009】
しかしながら、この公知手段は、カメラ本体の外に、標定要素に基づくひび割れの状態を解析するための光学距離計の外、カメラの回転角を計測するエンコーダ、光学距離計の回転角を計測するエンコーダ、各エンコーダから得られた情報を演算処理する演算装置、カメラで撮られた情報を読み取る読み取り装置、読み取り装置により読みとられた情報を演算処理する演算装置とを備えた総合システムとなっているため、装置全体が大がかりとなる。しかも、機材の持ち運び等現場での写真撮影が大変面倒になると共に、撮影場所が特定される等の制約を受ける。
【0010】
そこでこの発明は、手に持った状態で撮影できるようコンパクト化が図れると共に、撮影場所、撮影アングル(写す角度)等の条件に制約されることなく真正面から正対した時と同じ正確な写真画像を得るための標定要素を備えた写真データが得られるようにしたコンクリート構造物の損壊撮影装置を提供することを目的としている。
【0011】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、この発明の請求項1にあっては、被調査面のひび割れを写すカメラ本体を中央にして、このカメラ本体を囲んで前記カメラ本体を支持する支持フレームと、前記支持フレームに対で対角となるいずれかの対角位置に設けられ、前記カメラ本体のカメラレンズ中心を通る光軸線に対して平行光線を発射する第1の測定光線発射体と、前記カメラレンズ中心に対して上下側となる支持フレーム側に対向するようにそれぞれ配置され、かつ左右側となる支持フレームに対向するようにそれぞれ配置されて、それぞれが前記カメラレンズ中心を通る光軸線に対して外側へ角度0°を含む所定角度の角度付光線を発射する第2の測定光線発射体とを備えたことを要旨とする。
【0012】
これにより、2つの平行光線と2つ以上の角度付光線は、ひび割れ等の損壊が発生した被調査面に、複数の輝点を写し出し、その輝点が標定点として採用することで、標定要素を備えた写真データが得られる。各複数の輝点の内、2つの平行光線によって写し出された2つの輝点は、被調査面までの距離によって変位する変位点となり、損壊までの距離を求めるための位置基準となる。また、各複数の角度付光線によって写し出された複数の輝点は、カメラ本体のふれ角によって光軸点から距離比の異なる変位点となり、撮影時のカメラ本体の正確な傾きを求める位置基準となる標定要素となる。
【0013】
この場合、カメラ本体は、距離測定用に加えて、カメラ本体の傾きを求めるための位置基準用の標定要素を写し出す測定構成発射体を直接備えた構造となるため、手に持った状態で、例えば、上下方向、あるいは左右方向へオーバラップさせた状態の連続した写真撮影が行なえるようになる。この時測定光線がカメラに写しこまれている限り、撮影場所、撮影アングル(写す角度)に制約されることはない。
【0014】
一方、写真撮影して持ち帰った写真画像のデータを、写真画像解析装置にかけることで、平行光線によって写し出された2つの輝点と、角度付光線によって写し出された複数の輝点の変位量に基づき解析が行なわれることで、真正面から正対する位置で写真撮影した時と同じ写真画像が得られるようになる。
【0015】
したがって、前記のようにして得られた写真画像の上下、左右の画像が一致するよう順次配列することで、正確な被調査面及び被調査面を含む全体構造の資料が得られるようになる。
【0016】
また、請求項2は、前記第1の測定光線発射体は、
前記支持フレームの前記対で対角となるいずれかの対角位置に加え、該対角位置に対向する対角位置にもさらに設けていることを要旨とする。
また、この発明の請求項3にあっては、角度付光線を発射する測定光線発射体を、支持フレームに対して発射光線の向きが所定角度調節自在となるよう固定支持することを要旨とする。
【0017】
これにより、カメラレンズの焦点距離が異なるカメラ、あるいは、例えば、被調査面の拡大画像を得るための望遠レンズを用いる場合でも、焦点距離に対応し合う正確な角度付光線を発射することが可能となる。この結果、面倒な計算式が不要となり、解析時の計算が容易となる。
【0018】
また、この発明の請求項4にあっては、カメラ本体に左右両側の内、少なくともいずれか一方向への動きと、前後左右の内、少なくとも何れか一方への動きををそれぞれ阻止する2方向の位置決め部を備えたカメラ本体セット部材を介して支持フレームに固定支持することを要旨とする。
【0019】
これにより、カメラ本体セット部材によって、異なる種類のカメラ本体を支持フレームに対して正しい位置に正確、迅速に位置決めセットすることが可能となる。この結果、面倒な計算式が不要となり、解析時の計算が容易となる。
【0020】
また、この発明の請求項5にあっては、支持フレームの左右両側に、取手を設けるようにすることを要旨とする。
【0021】
これにより、両手によって取手を持つことで、安定した写真撮影が行なえるようになる。
【0022】
また、この発明の請求項6にあっては、左右両側のいずれか一方の取手の近接部位に、カメラ本体のシャッタを作動制御するレリーズ操作釦を有していることを要旨とする。
【0023】
これにより、写真撮影する時に、取手を両手で持ったまま何等支障なくシャッタ操作を行なえるようになる。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、図1乃至図7の図面を参照しながらこの発明の実施の形態について具体的に説明する。
【0025】
図1は建物、橋梁、道路、ダム等のコンクリート構造物等の被調査面3の写真を写す写真撮影装置1の概要斜視図を示している。
【0026】
写真撮影装置1は、矩形に枠組された支持フレーム5内にセットされたカメラ本体7と、図4に示すようにコンクリート構造物等の被調査面3に標点要素となる6つの輝点P1,P2,P3,P4,P5,P6を写し出す第1,第2の測定光線発射体9,10,11,12,13,14とを備えている。
【0027】
支持フレーム5は、軽量化を図るためにアルミの材質が採用されており、一枚の厚板を矩形にくり抜くことで一体成形され、外力が作用しても変形の起きにくい強度剛性を備えたフレーム構造となっている。
【0028】
支持フレーム5は、底部に三脚等にセットできるねじ孔5aが設けられる一方、左右両サイドには、両手で持てるよう取手15が設けられている。
【0029】
取手15の一方には、第1,第2の測定光線発射体9,10,11,12,13,14のオン・オフを行なうための測定光線操作スイッチ17が設けられ、測定光線操作スイッチ17をオンにすることで、第1,第2の測定光線発射体9,10,11,12,13,14からオフ操作を行なうまで、測定光線が継続して発射されるようになっている。
【0030】
取手15の他方には、カメラ本体7のシャッタを作動制御するレリーズ操作釦19を有し、取手15を両手で持ったままシャッタ操作が行なえるようになっている。
【0031】
カメラ本体7は、フイルムの代わりにCCD(電荷結合素子)などの撮像素子を用いて、画像を電気信号に変換し、そのデータをデジタル化して例えば、半導体メモリーやフロッピーディスク等に写真データを記録するデジタルカメラとなっている。
【0032】
なお、カメラ本体7は必ずしもデジタルタイプでなくてもよく、通常のフイルムを用いる光学系のカメラであってもよい。カメラ本体7の底部は、カメラ本体セット部材21を介して支持フレーム5に固定支持されている。
【0033】
カメラ本体セット部材21は、支持フレーム5に装着するカメラの種類、大きさに対応する専用の取付け部材となっている。カメラ本体セット部材21の左右の支脚部25は図2に示すように支持フレーム5に底面から螺合された取付けねじ27によって固定支持され、取付けねじ27を取外すことで、別のカメラ本体セット部材21との交換が可能となっている。
【0034】
カメラ本体セット部材21の上面となる設置面24には、左右両側の内、一方、この実施形態では左方への動きを規制する側方の位置決め部31と、前後方向の内、前方への動きを規制する前方の位置決め部33とを有し、2方向の位置決め部31,33は、平面からみてアングル状に形成されている。
【0035】
したがって、セット時にカメラ本体7を2方向の位置決め部31,33に当てることで、前方と側方の2方向が自動的に位置決めされるから、この位置決めされた状態にあるカメラ本体7の底面ねじ孔(図示していない)に対して、カメラ固定ねじ35を螺合させることでカメラレンズ36のレンズ中心が前記した第1,第2の測定光線発射体9,10,11,12,13,14を結ぶ交叉位置に位置決めされる固定支持状態が得られるようになっている。
【0036】
第1,第2の測定光線発射体9,10,11,12,13,14は、発射体取付ケース37,38,39,40,41,42の内部に、電流を流すことで、ケース窓孔からレーザー光を出力する半導体素子(図示していない)が組込まれた構造となっている。半導体素子には前記した測定光線操作スイッチ17のオン操作によって支持フレーム5の上部に配置された電池等の電源部43から電流が与えられるようになっている。
【0037】
第1,第2の測定光線発射体9,10,11,12,13,14の内、第1の測定光線発射体9,10は、カメラレンズ36の光軸線Yに対して測定光線を平行に発射する一組の平行光線発射用となっている。取付け位置としては支持フレーム5のコーナ部に対角線上に配置され、ケース固定ねじ45によって発射体取付ケース37,38が直接着脱自在に固定支持された構造となっている。
【0038】
第2の測定光線発射体11,12,13,14は、カメラレンズ36の光軸線Yに対して所定角度(角度0を含む)外側へ向かって(左右角、上下角別々に)角度付光線を発射する一組の角度付光線発射用となっている。測定光線発射体11,12は上下方向への角度付光線用、測定光線発射体13 ,14は左右方向への角度付光線用となっている。測定光線発射体11 ,12は、支持フレーム5に対してカメラレンズ36の光軸線Yを通るよう上下位置に対向して配置される一方、測定光線反射体13,14は支持フレーム5に対してカメラレンズ36の光軸線Yを通るよう左右位置に対向して配置され取付部材を介して固定支持された構造となっている。
【0039】
角度付光線の角度は、カメラレンズ焦点距離fによって異なるようになっていて、この実施形態では、カメラレンズ焦点距離fが55mmの時、角度光線の角度は3度となっている。
【0040】
角度付光線を発射する発射体取付ケース39,40,41,42は、例えば、被調査面3を拡大して写す望遠レンズ等を用いた時に異なるカメラレンズ焦点距離fに対して、例えば、5度用、7度用というように予め角度がセットされた専用のユニットとなっている。
【0041】
図3は、発射角度の調節セット完了状態で出荷できるよう発射体取付ケース39の取付構造の具体例を示したものである。いずれも構造は同一のため、ここでは、代表例として第2の測定光線発射体11の具体的な発射体取付ケース39の取付け構造について説明する。
【0042】
発射体取付ケース39は、取付部材となる固定部材47に対して360度回転自在となるよう球面受座49を介して組合わされた可動部材51に対して、ねじ部39aとねじ孔51aとの螺合関係によって結合し合う構造となっている。
【0043】
固定部材47は、固定ねじ53によって支持フレーム5のコーナ部に着脱自在に取付けられている。可動部材51は、球面受座49によって所定角度回転自在となるから、角度設定完了後に固定ボルト55によって固定部材47に固着することで、工場内での発射体取付ケース39の正確な角度調整作業が迅速、かつ、容易に行なえるようになっている。
【0044】
第1の測定光線発射体9,10から発射される平行光線a−1及び第2の測定光線発射体11,12,13,14から発射される角度付光線b−1は、カメラ本体7の上下及び左右方向のふれ角θによって4つの輝点P3,P4,P5,P6が変位するようになっている。
【0045】
図4は、カメラ本体7を真正面の正対位置から例えば、上方へふった時の状態を示しており、角度付光線b−1の輝点P3,P4は、実線(黒点)から点線(白点)で示す位置に写し出されると共に、カメラ本体7にはふり角に対応する写真画像データが得られるようになっている。
【0046】
また、図5に示すようにふれ角がゼロの状態から所定角度左方へふることで、輝点P5,P6は実線から点線で示す位置に写し出されると共に、カメラ本体7には、そのふれ角θ時の写真画像データが得られるようになる。
【0047】
P1,P2が平行光線a−1による2つの輝点、P3,P4,P5,P6が角度付光線b−1による輝点となっていて、ふれ角θ時の輝点P3,P4,P5,P6(白点)は、ふれ角ゼロの時の2点の輝点(黒点)間と比べて大きく開くことがわかる。したがって、開いた2点間の01からの距離比に基づき、図外の写真画像解析装置にかけることで、ふれ角θが求められる。したがって、ふれ角θに基づき演算処理することで正規画像への修正が可能となり、真正面から正対した時と同じ写真画像データが得られるようになる。
【0048】
その原理説明図を図6と図7に示す。
【0049】
図6、図7の内、図6は、真正面から正対して写した時のカメラ本体7のふれ角θがゼロの被調査面3を点線で示し、カメラ本体7のふれ角がθの時、説明上被調査面3に、傾きをもたせた実線で示したのが図6である。カメラ本体7にθの傾きをもたせたものが図7である。
【0050】
ここで、a−1は平行光線、b−1はαをもった角度付光線、fはカメラレンズ焦点距離、aは測定光線間の距離、xは被調査面3までの距離、01はカメラレンズ中心、とした時、図6にあっては、結像面59に得られるふれ角ゼロの時と所定角度ふった時のθ時のL1,L2,L3,L4,L5,L6から、
【数1】
の各式(1),(2),(3),(4),(5),(6)が成り立つ。
【0051】
ここで、(1),(2)は平行光線成分、(3),(4)は上下角度付光線成分、(5),(6)は左右角度付光線成分を示し、
これら(1),(2),(3),(4),(5),(6)の式よりふれ角tanθと被調査面3まで距離xが求められる。
【0052】
【数2】
一方、図7にあっては、01〜02:焦点距離f、02〜03:測定距離Xレーザビーム間距離aとした時にθ角カメラ本体7をふった時、01〜a´1:L1,01〜a´2:L2,01〜b´1:L3(L5),01〜b´2:L4(L6)から、(直線ビーム)P1,P2に関し、(1),(2)の式が得られる。
【0053】
【数3】
垂直軸方向角付きビームP3,P4に関し、(3),(4)の式が得られる。
【0054】
【数4】
水平軸方向角度付きビームP5,P6に関し、(3),(4)の式からのL3,L4をL5,L6とした時、(5),(6)の式が得られる。
【0055】
【数5】
したがって、(1),(2)より距離は、
【数6】
:(3),(4)より垂直方向の傾きは、
【数7】
で求められる。
【0056】
さらに、図1鎖線で示すようにコーナ部に平行光線を発射する一対の測定光線発射体を加え、前部で8つの測定光線を発射することで、標定要素となる8つの輝点から、例えば、斜め方向へふった時の斜め方向のふれ角に基づく写真画像データおよびトンネル内の円弧状の写真画像データが得られるようにすることも可能となる。
【0057】
したがって、このように構成された写真撮影装置1によれば、取手15を両手に持つことで、安定した写真撮影が行なえるようになる。この時、取手15を両手で持ったまま、何等支障なくレリーズ操作釦19の操作が行なえるようになり、シャッタ操作が可能となる。この時、撮影場所、撮影アングルに何等制約されることなく写真撮影が行なえるようになる。この写真撮影時において、被調査面3には、2つの平行光線a−1と角度付光線b−1による6つの輝点P1,P2,P3,P4,P5,P6が写し出され、それら各輝点P1,P2,P3,P4,P5,P6は、被調査面3までの距離xとふれ角θを求める標定要素がとり込まれた写真画像データとしてカメラ本体7内のフロッピーディスク等に収められる。
【0058】
一方、写真撮影して持ち帰った写真画像データが収められたフロッピーディスク等を図外の写真画像解析装置にかけることで解析が行なわれる。この時、フロッピーディスクによるデジタル処理によるため一貫した処理が可能になると共に真正面から正対する位置で写真撮影した時と同じ写真画像が迅速に得られる。
【0059】
したがって、前記のようにして得られた写真画像の上下、左右の画像が一致するよう順次配列することで、正確な被調査面及び被調査面を含む全体構造の資料が容易に得られるようになる。
【0060】
また、焦点距離が長くなる望遠レンズに交換することで、55mmのカメラレンズ36の時と同じように被調査面3の拡大した標定要素を備えた写真画像データが得られるようになる。
【0061】
【発明の効果】
以上、説明したように、この発明によれば、写真撮影装置のコンパクト化が図れると共に、撮影場所、撮影アングルに制約されることなく真正面から正対した時と同じ正確な写真画像を得るための標定要素を備えた写真画像データを得ることができる。
【0062】
また、レンズ焦点距離が異なるカメラあるいは、望遠レンズに対応し合う正確な角度付光線を発射することができる。この結果、面倒な計算式が不要となり、解析時の計算が容易となる。
【0063】
また、異なる種類のカメラ本体を支持フレームに対して正しい位置に正確、迅速に位置決めセットすることができる。この結果、面倒な計算式が不要となり、解析時の計算が容易となる。
【0064】
また、両手によって取手を持つことで安定した写真撮影が行なえるようになる。
【0065】
また、取手を両手で持ったまま何等支障なくシャッタ操作を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明にかかる写真撮影装置の概要斜視図。
【図2】 カメラ本体セット部材の取付状態を示した概要説明図。
【図3】 角度付光線を発射する測定光線発射体の分解斜視図。
【図4】 第1,第2の測定光線発射体によって被調査面に写し出された4つの輝点の概要説明図。
【図5】 カメラ本体がふれ角ゼロから左方へ所定角度ふられた時の平行光線と角度付光線の動作説明図。
【図6】 カメラ本体に対し被調査面に傾きをもたせて写し出された6つの輝点と写真画像データから真正面から正対した位置と同じ写真画像を得るための原理動作説明図。
【図7】 カメラ本体に傾きをもたせて被調査面に写し出された6つの輝点と写真画像データから真正面から正対した位置と同じ写真画像を得るための原理動作説明図。
【符号の説明】
3 被調査面
5 支持フレーム
7 カメラ本体
9,10 第1測定光線発射体
11,12,13,14 第2測定光線発射体
15 取手
19 レリーズ操作釦 21 カメラ本体セット部材
31,33 位置決め部
36 カメラレンズ
37,38,39,40,41,42 発射体取付ケース
Y 光軸線
a−1 平行光線
b−1 角度付光線
Claims (6)
- 被調査面のひび割れを写すカメラ本体を中央にして、このカメラ本体を囲んで前記カメラ本体を支持する支持フレームと、
前記支持フレームに対で対角となるいずれかの対角位置に設けられ、前記カメラ本体のカメラレンズ中心を通る光軸線に対して平行光線を発射する第1の測定光線発射体と、
前記カメラレンズ中心に対して上下側となる支持フレーム側に対向するようにそれぞれ配置され、かつ左右側となる支持フレームに対向するようにそれぞれ配置されて、それぞれが前記カメラレンズ中心を通る光軸線に対して外側へ角度0°を含む所定角度の角度付光線を発射する第2の測定光線発射体と
を備えていることを特徴とするコンクリート構造物の損壊写真撮影装置。 - 前記第1の測定光線発射体は、
前記支持フレームの前記対で対角となるいずれかの対角位置に加え、該対角位置に対向する対角位置にもさらに設けていることを特徴とする請求項1記載のコンクリート構造物の損壊写真撮影装置。 - 角度付光線を発射する第2の測定光線発射体は、前記支持フレームに対して発射光線の向きが所定角度調節自在に固定支持されていることを特徴とする請求項1又は2記載のコンクリート構造物の損壊写真撮影装置。
- カメラ本体は、左右両側の内、少なくともいずれか一方向への動きと、前後の内、少なくとも何れか一方向への動きがそれぞれ阻止される平面からみてアングル状に形成された2方向の位置決め部を有するカメラ本体セット部材を介して支持フレームに固定支持されていることを特徴とする請求項1、2又は3記載のコンクリート構造物の損壊写真撮影装置。
- 支持フレームは、左右両側に取手を有していることを特徴とする請求項1、2、3又は4記載のコンクリート構造物の損壊写真撮影装置。
- 左右両側のいずれか一方の取手の近接部位に、カメラ本体のシャッタを作動制御するレリーズ操作釦を有していることを特徴とする請求項5記載のコンクリート構造物の損壊写真撮影装置。
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