JP5305069B2 - 非接触計測対象面形成方法 - Google Patents

Description

本発明は、光学手段を使用して計測対象物までの距離や計測対象物の機械的振動や位置の変化を計測するために用いる計測対象物の非接触計測面を容易に形成することができる非接触計測対象面形成方法に関するものである。

近年、我が国の荒廃するインフラの管理が叫ばれており、特に、２０１０年代に更新時期を迎える、橋梁や道路などのインフラのリスク管理が重要な課題となってきている。
かかるインフラのリスク管理のためには、光学手段を使用して計測対象物の位置の変化や計測対象物までの距離や計測対象物の機械的振動を計測するために用いる非接触計測対象面を容易に形成することが不可欠となる。

本願の発明者は、既に、構造物の振動特性の非接触計測システムについて提案をしている（下記特許文献１参照）。
一方、携帯に適したマーキングボール発射装置が提案されている（下記特許文献２参照）。
また、再帰反射性印刷用インキ組成物およびこれを用いた再帰反射性物品が提案されている（下記特許文献３参照）。
特開２００４−１８４３７７号公報 特開２００６−０３８４４５号公報 特開２０００−３０３０１１号公報

従来の非接触計測対象面形成用再帰性反射塗料は、付着後に十分な耐候性を示し、反射ターゲットとして長く機能することを重視していた。したがって、従来の再帰反射性塗料は、測定対象を汚してしまい、また、時間が経っても消えることがなかったので、一般建築物やモニュメント類など、美観を重視する対象物には使用できないといった問題があった。

本発明は、上記状況に鑑みて、反射性を有するビーズ、水、レデューサー、樹脂の配合を工夫して全体の系に親水性を持たせ、水洗い、または雨により再帰性反射塗料が容易に消し去られ、測定・検査後の計測対象物の美観を保つことができる非接触計測対象面形成方法を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕非接触計測対象面形成方法において、自反射ビーズ５０〜８０重量部と接着用の樹脂０〜１０重量部と水３〜１０重量部とにターペン、乳化剤、水よりなるＯ／Ｗ型エマルジョンであるレデューサーを合計すると１００重量部となるように加えて調製された、全体の系に親水性を持たせた塗料用組成物からなるペイント弾を製作し、このペイント弾を被計測物に向けて発射して反射ターゲットを形成し、前記塗料用組成物が、水洗いや降雨により前記反射ターゲットを形成後２〜３カ月程度の期間内に脱落しうる組成であることにより、測定・検査後の被計測物の美観を保つことを特徴とする。

〔２〕上記〔１〕記載の非接触計測対象面形成方法において、前記ペイント弾中の前記塗料用組成物は、発射時の衝撃では流動しないためこのペイント弾の重心位置が変わらず、前記被計測物衝突時の衝撃により流動し、この被計測物の広範囲に飛び散って付着し、前記反射ターゲットを形成することを特徴とする。

本発明によれば、反射ターゲット（マーキング）としての再帰性反射塗料は、水洗い、または雨により容易に消し取られ、計測対象物の美観を保つことができる。

本発明の非接触計測対象面形成方法は、自反射ビーズ５０〜８０重量部と接着用の樹脂０〜１０重量部と水３〜１０重量部とにターペン、乳化剤、水よりなるＯ／Ｗ型エマルジョンであるレデューサーを合計すると１００重量部となるように加えて調製された、全体の系に親水性を持たせた塗料用組成物からなるペイント弾を製作し、このペイント弾を被計測物に向けて発射して反射ターゲットを形成し、前記塗料用組成物が、水洗いや降雨により前記反射ターゲットを形成後２〜３カ月程度の期間内に脱落しうる組成であることにより、測定・検査後の被計測物の美観を保つようにした。

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
図１は本発明の非接触計測対象面形成のフローチャートであり、ターゲットを形成し、測定・検査する目的を達成した後、それが除去されて元にもどるまでの一連の工程を示す。
一連の概略工程は、図１に示すように、
（１）まず、自反射ビーズと接着用の樹脂と水とレデューサーとを含む全体の系に親水性を持たせた塗料の製造を行う（ステップＳ１）。

（２）次に、その塗料を用いてペイント弾の製作を行う（ステップＳ２）。
（３）次に、そのペイント弾の発射を行う（ステップＳ３）。
（４）次に、反射ターゲット（マーキング）の形成を行う（ステップＳ４）。
（５）次に、非接触の計測を行う（ステップＳ５）。
（６）次に、反射ターゲット（マーキング）の除去を行う（ステップＳ６）。となる。

ここで塗料は、例えば実施例（後述）によって示される組成にて製造し、これをペイント弾に充填する。
次に、このペイント弾を発射装置を用いて計測対象物に向けて発射し、反射ターゲットを形成する。この反射ターゲットは水洗除去するか、または雨水等により自然除去される。

このような形態で使用される塗料の性能として以下のことが要求される。
（１）発射時の衝撃では塗料は流動しないこと。
これは、発射時に塗料が流動すると、ペイント弾中の塗料の重心位置が変わって、標的に命中しなくなるからである。
（２）着弾時の大きな衝撃により塗料が流動すること。

これは、塗料が大きな外部応力により流動し、広い範囲に渡って飛散して反射ターゲットを形成させるためである。
これらの目的を達成するため、後述の製造実施例で詳細を記載する。
図２は、本発明で用いるペイント弾発射装置を用いて美観重視の建造物へ非接触計測対象面形成用ペイント弾を発射する様子を示す模式図、図３はＵドップラー装置を用いて、ペイント弾により形成された反射ターゲットへレーザー光を照射して非接触で距離を測定する様子を示す模式図、図４は反射ターゲットが消された状態を示す模式図である。

図２に示すように、ペイント弾発射装置１を用いてペイント弾を発射し、美観重視の建造物２に反射ターゲット３を形成する。そこで、図３に示すようにレーザー光を利用した非接触距離計測装置（Ｕドップラー）４により、反射ターゲット３の測定・検査を行うようにしている。
水や雨等で自然に消えるようにペイント弾に用いる塗料の組成を構成することにより、図４に示すように、測定・検査を終えた後の反射ターゲット３は消し去られ建造物２の外観を原状に復旧させることができる。

非接触距離計測装置（Ｕドップラー）の構成について概略を説明する。
図５は本発明に係る非接触距離計測装置（Ｕドップラー）の概略構成図である。
この図において、非接触距離測定装置（Ｕドップラー）１１は、脚１２、照準手段としての照準スコープ１３、さらにデータレコーダ１４を備えている。１５はその照準スコープ１３に対応してセットされるペイント弾発射装置である。なお、１６は反射ターゲット１７が形成される美観重視の建造物である。

以下、美観重視の建造物などに用いられる非接触計測対象面形成用再帰性反射塗料について説明する。
図６は本発明の再帰性反射塗料の構成成分の変化による機能の変化を示す模式図であり、各塗料の製造法で用いた参考例である塗料Ａ、実施例である、塗料Ｂ、塗料Ｃ、塗料Ｄの概略の位置と最適配合領域の位置を示すものである。

この図において、再帰性反射塗料は、水が３〜１０重量部、樹脂が０〜１０重量部、自反射ビーズが５０〜８０重量部を含み、それにレデューサーを合計すると１００重量部となるように加えることにより、可塑性を高めることができる。
また、樹脂の重量部を増加させることにより、接着性を高めることができる。さらに、水の重量部を増加させることにより粘度を低下させ、塗料の流動性を高めることができる。

これらの構成成分の組み合わせにより、目的を達成するための適正範囲が存在することが分かった。
ここで、レデューサーとは、ターペン、乳化剤、水よりなるＯ／Ｗ型エマルジョンである。また、極めて可塑性の大きい性質をもつペーストであり、かつ固形分が非常に少ないという特徴をも有する。

これは、例えば次のような工程により作製される。
（ａ）７０重量部のターペン（ニューソールＤＸ、日本石油製）の中に、６重量部の乳化剤（レピトールＧ、第一工業製薬製）を入れ、均一に高速攪拌する工程と、
（ｂ）この高速攪拌された液に２４重量部の熱湯（９０℃位）を流し込み高速攪拌する工程と、
（ｃ）この高速攪拌された液を放置冷却する工程により作製される。

以下、本発明に用いる塗料の具体的な事例について説明する。
［参考例としての塗料の製造法１］
参考例である塗料組成として次の構成割合のものを塗料Ａとする。
樹脂 ８．０ 部 〔ＲＤ−１４Ａ、互応化学（株）製〕
自反射ビーズ ８０．０ 〔ＵＢ−２４ＭＳＪ、ユニチカ（株）製〕
水 １２．０
合計 １００．０ 部
参考例である塗料Ａは接着性が強く、脱落し難い特徴を有する。

図６の模式図において成分位置（Ａ）で示される。
［塗料の製造法２］
塗料組成として次の構成割合のものを塗料Ｂとする。
レデューサー ２０．０ 部 （自社製）
自反射ビーズ ７６．０ 〔ＵＢ−２４ＭＳＪ、ユニチカ（株）製〕
水 ４．０
合計 １００．０ 部
塗料Ｂは接着性が小さく、水で流れやすい特徴を有する。

図６の模式図において成分位置（Ｂ）で示される。
［塗料の製造法３］
塗料組成として次の構成割合のものを塗料Ｃとする。
樹脂 ５．０ 部 〔互応化学（株）製〕
レデューサー １９．０ （自社製）
自反射ビーズ ７３．０ 〔ユニチカ（株）製〕
水 ３．０
合計 １００．０ 部
塗料Ｃは参考例である塗料Ａと塗料Ｂとの中間の特徴を有する。

図６の模式図において成分位置（Ｃ）で示される。
［塗料の製造法４］
塗料組成として次の構成割合のものを塗料Ｄとする。
樹脂 ３．０ 部 〔互応化学（株）製〕
レデューサー ２３．０ （自社製）
自反射ビーズ ７０．０ 〔ＵＢ−２４ＭＳＪ、ユニチカ（株）製〕
水 ４．０
合計 １００．０ 部
塗料Ｄは塗料Ｂと塗料Ｃとの中間の特徴を有する。

図６の模式図において成分位置（Ｄ）で示される。
次に、生成された再帰性反射塗料の特徴について調査した。
図８は、参考例であるビーズに樹脂を加えた再帰性反射塗料Ａ、ビーズにレデューサーを加えた再帰性反射塗料Ｂ、ビーズに樹脂とレデューサーを加えた再帰性反射塗料Ｃおよび再帰性反射塗料Ｄの４種類のゲルインク（反射ターゲット）をコンクリート板に塗布、乾燥した状態を示す図面代用写真、図９は図８における反射ターゲットをフラッシュ撮影し、再帰反射性の状態を見た図面代用写真である。図１０は反射ターゲットを形成したコンクリート板を３日間屋外に暴露した状態を示す図面代用写真、図１１は図１０における反射ターゲットをフラッシュ撮影し、再帰反射性の状態を見た図面代用写真である。

なお、３日間のうち１日は雨であった。
さらに、図１２は反射ターゲットを形成したコンクリートを７日間屋外に暴露した状態を示す図面代用写真、図１３は図１２における反射ターゲットをフラッシュ撮影し、再帰反射性の状態を見た図面代用写真である。
７日間のうち３日は雨であった。

図１４は反射ターゲットを形成したコンクリート板を二ヶ月間屋外に暴露した状態を示す図面代用写真、図１５は図１４におけるターゲットをフラッシュ撮影し、再帰反射性の状態を見た図面代用写真である。
二ヶ月間のうち１０日間は雨であった。
この実験の結果、再帰反射性塗料Ｂは３日間で完全に脱落した。再帰反射性塗料Ｄは二ヶ月間でほぼ脱落した。再帰反射性塗料Ｃも二ヶ月間でかなり脱落の傾向をみせている。参考例である再帰反射性塗料Ａが最も耐水性がよいが、基本的には水で膨潤溶解する性質を有するので、長期的には脱落し消え去る。

これらの実験により、再帰性反射塗料の成分割合、即ち樹脂とレデューサーとの比率により耐水性をコントロールできることが明らかになった。
乾燥性については、ターゲット付着後１時間以内で測定可能である。
各塗料の製造法における参考例である塗料Ａ、実施例である、塗料Ｂ、塗料Ｃ、塗料Ｄの流動特性は、図７の模式図により表すことができる。

すなわち、参考例である塗料Ａは樹脂成分を多く含み粘性が強いため、外部応力に対し粘度低下が緩慢であり、衝撃に対する流動性が小さい。塗料Ｂはレデューサーを多く含むため可塑性が強く、外部応力に対し粘度低下が著しい。従って、衝撃に対する流動性が大きくなることを示している。
上述したように、従来の反射塗料は測定対象を汚してしまい、また、時間が経っても消えることがなかったので、一般建築物やモニュメント類など、美観を重視する対象には使用できなかったが、本発明の再帰性反射塗料は、反射性を有するビーズ、水、レデューサー、樹脂の配合を工夫して親水性を持たせており、水洗い、または雨により脱落し、建築物の美観を保つことができる。

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。

本発明の非接触計測対象面形成用再帰性反射塗料は、測定後の再帰性反射塗料を的確に消し去ることができるので、美観を重視する建造物にも問題なく反射ターゲットを形成することができ、利用領域の拡大を図ることができる再帰性反射ペイント弾の再帰性反射塗料として利用可能である。

本発明の非接触計測対象面形成のフローチャートである。 本発明で用いるペイント弾発射装置を用いて美観重視の建造物へ非接触計測対象面形成用ペイント弾を発射する様子を示す模式図である。 本発明で用いるＵドップラー装置を用いて、ペイント弾により形成された反射ターゲットへレーザー光を照射して非接触で距離を計測する様子を示す模式図である。 本発明で用いる反射ターゲットが消された状態を示す図である。 本発明に係る非接触距離計測装置（Ｕドップラー）の概略構成図である。 本発明の再帰性反射塗料の構成成分の変化による機能の変化を示す模式図であり、各塗料の製造法で用いた参考例である塗料Ａ、実施例である、塗料Ｂ、塗料Ｃ、塗料Ｄの概略の位置と最適配合領域の位置を示すものである。 各塗料の製造法で用いた参考例である塗料Ａ、実施例である、塗料Ｂ、塗料Ｃ、塗料Ｄの流動特性を示す模式図である。 参考例であるビーズに樹脂を加えた再帰性反射塗料Ａ、ビーズに本発明に係るレデューサーを加えた再帰性反射塗料Ｂ、ビーズに樹脂とレデューサーを加えた再帰性反射塗料Ｃおよび再帰性反射塗料Ｄの４種類のゲルインク（反射ターゲット）をコンクリート板に塗布、乾燥した状態を示す図面代用写真である。 図８における反射ターゲットをフラッシュ撮影し、再帰反射性の状態を見た図面代用写真である。 反射ターゲットを形成したコンクリート板を３日間屋外に暴露した状態を示す図面代用写真である。 図１０における反射ターゲットをフラッシュ撮影し、再帰反射性の状態を見た図面代用写真である。 反射ターゲットを形成したコンクリート板を７日間屋外に暴露した状態を示す図面代用写真である。 図１２における反射ターゲットをフラッシュ撮影し、再帰反射性の状態を見た図面代用写真である。 反射ターゲットを形成したコンクリート板を二ヶ月間屋外に暴露した状態を示す図面代用写真である。 図１４における反射ターゲットをフラッシュ撮影し、再帰反射性の状態を見た図面代用写真である。

１，１５ ペイント弾発射装置
２，１６ 美観重視の建造物
３，１７ 反射ターゲット
４，１１ 非接触距離計測装置（Ｕドップラー）
１２ 脚
１３ 照準スコープ
１４ データレコーダ

Claims (2)

1. 自反射ビーズ５０〜８０重量部と接着用の樹脂０〜１０重量部と水３〜１０重量部とにターペン、乳化剤、水よりなるＯ／Ｗ型エマルジョンであるレデューサーを合計すると１００重量部となるように加えて調製された、全体の系に親水性を持たせた塗料用組成物からなるペイント弾を製作し、該ペイント弾を被計測物に向けて発射して反射ターゲットを形成し、前記塗料用組成物が、水洗いや降雨により前記反射ターゲットを形成後２〜３カ月程度の期間内に脱落しうる組成であることにより、測定・検査後の被計測物の美観を保つことを特徴とする非接触計測対象面形成方法。
2. 請求項１記載の非接触計測対象面形成方法において、前記ペイント弾中の前記塗料用組成物は、発射時の衝撃では流動しないため該ペイント弾の重心位置が変わらず、前記被計測物衝突時の衝撃により流動し、該被計測物の広範囲に飛び散って付着し、前記反射ターゲットを形成することを特徴とする非接触計測対象面形成方法。