JP3934463B2 - コンクリート構造物の損壊写真撮影装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【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)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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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