JP6518469B2 - 変位計測装置 - Google Patents
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Description
図5は、従来技術による変位計測装置10の一例を示す図である。変位計測装置10を構成するラックギア部11の一端側は、計測対象物(図示なし)と連結される。ラックギア部11の長手方向(図中矢印方向)に計測対象物が変位すると、ラックギア部11が直線的に移動し、このときのラックギア部11の直線運動がピニオンギア部12の回転運動に変換される。ピニオンギア部12の回転角は、計測対象物の変位量に応じて定まる。
前記変位計測装置において、例えば、前記重力加速度センサの検出値に基づいて前記計測対象物の変位量を演算するための演算処理部を更に備え、前記演算処理部は、所定の頻度で前記重力加速度センサの検出値を取得してもよい。
前記変位計測装置において、例えば、前記演算処理部は、前記所定の頻度で取得した前記重力加速度センサの検出値に基づいて前記計測対象物の変位量を演算した後、前記計測対象物の変位量に基づいて、前記重力加速度センサの検出値を取得する頻度を変更してもよい。
前記変位計測装置において、例えば、前記移動部の移動に連動して、前記回転部の回転半径よりも大きい回転半径で回転する副回転部と、前記副回転部に設けられ、検出軸方向が前記副回転部の回転軸と交差する方向に設定された副重力加速度センサと、を更に備え、前記演算処理部は、前記副重力加速度センサの検出値を参照して前記回転部の回転数または回転方向を特定してもよい。
前記変位計測装置において、例えば、前記重力加速度センサは、静電容量型の重力加速度センサであってもよい。
なお、ここでは、本発明の実施形態による変位計測装置を橋梁の橋桁の変位計測に適用する場合を例とするが、本発明の実施形態による変位計測装置は任意の用途に適用することが可能である。
図1は、本発明の第1実施形態による変位計測装置100(後述の図2)が適用される橋梁の一例を模式的に示す図であり、(A)は、橋梁の全体図であり、(B)は、変位計測装置100が取り付けられた部位付近(点線の丸印で囲んだ部位)の拡大図である。
なお、図1(A)および図1(B)に示す各要素は、説明の便宜上、強調または簡略化されて表現されており、実際のスケールで表現されていないことに留意されたい。
変位計測装置100は、その本体部110の内部に、ラックギア部111、ピニオンギア部112、加速度センサ113、演算処理部114、変位情報記憶部115、無線通信部116を備えている。ラックギア部111は、その長手方向に沿って複数の歯が列状に形成された直線歯形の歯車であり、その長手方向に沿って移動可能に支持されている。ラックギア部111は、計測対象物である橋桁1Aと橋桁1Bとの間の相対的変位に合わせて移動する移動部として機能する。ラックギア部111の一部は、計測棒111aとして本体部110から突出している。計測棒111aの端部(ラックギア部111の端部)は、橋桁1B(図1)に形成された台座11Bと連結されている。
変位情報記憶部115は、演算処理部114により算出された相対的変位量Dに関する変位情報を記憶するための要素であり、例えばSRAM(Static Random Access Memory)等の任意のメモリから構成され得る。
ここでは、橋桁1Aと橋桁1Bとの間の隙間が拡大したことにより、橋桁1Aに対して橋桁1Bが変位したときの演算処理部114の処理に着目して、変位計測装置100の動作を説明する。
なお、説明の便宜上、橋桁1Aと橋桁1Bとの間の相対的変位量Dは、変位計測装置100の本体部110が取り付けられた橋桁1Aの位置を基準とした橋桁1Bの変位量であるものとし、橋桁1Aと橋桁1Bとの間の相対的変位量Dを橋桁1Bの変位量Dと称す。
次に、本発明の第2実施形態を説明する。
上述した第1実施形態では、ピニオンギア部112の回転角θが180度(2πラジアン)以上となった場合、回転方向を特定することができなくなる不都合を回避する必要上、ピニオンギア部112の回転角θを取得する頻度に関する制約が存在したが、第2実施形態は、回転角θを取得する頻度に関する制約を受けることなく、変位量Dをモニタすることを可能とする。
変位計測装置200は、上述の図2に示す第1実施形態による変位計測装置100の構成において、本体部110に代えて本体部210を備えている。本体部210には、第1実施形態による変位計測装置100の本体部110の構成要素であるラックギア部111、ピニオンギア部112、加速度センサ113に加え、ピニオンギア部1120と加速度センサ1130とが更に備えられている。また、本体部210には、第1実施形態による変位計測装置100の本体部110の構成要素である演算処理部114に代えて、演算処理部1140が備えられている。
その他の構成は、第1実施形態と同様である。
ここでは、第1実施形態と同様に、橋桁1Aと橋桁1Bとの間の隙間が拡大したことにより、橋桁1Aに対して橋桁1Bが変位したときの演算処理部1140の処理に着目して、変位計測装置200の動作を説明する。
橋桁1Bが図3中の右手方向に変位すると、そのときの橋桁1Bの変位量Dに応じて、ラックギア部111が図3中の右手方向に移動量M(=変位量D)だけ移動する。ラックギア部111が移動すると、ピニオンギア部112が回転角θ1(ラジアン)だけ右回転方向に回転する。ピニオンギア部112が回転すると、ピニオンギア部1120が左回転方向に回転角θ2だけ回転する。このとき、回転角θ2の絶対値は、回転角θ1の絶対値の4分の1である。
(2)数値範囲R2;−π/2≦θ2<0
(3)数値範囲R3;0≦θ2<+π/2
(4)数値範囲R4;+π/2≦θ2<π
図3に示す例では、ピニオンギア部112を挟んでピニオンギア部1120をラックギア部111と連結させたが、ピニオンギア部1120をラックギア部111に直接連結させてもよい。この場合、ピニオンギア部1120をラックギア部111に連結させる手法は任意であり、例えば、ラックギア部111を挟んでピニオンギア部112と対向する位置にピニオンギア部1120を配置してもよい。この場合、ラックギア部111の上辺と下辺の両方に歯を形成すればよい。
また、図3の構成において、ピニオンギア部112の位置とピニオンギア部1120の位置とを入れ替え、ピニオンギア部1120を挟んでピニオンギア部112をラックギア部111に連結させてもよい。
例えば、上述の実施形態では、ラックアンドピニオンを利用して計測対象物の変位量を加速度センサの検出軸の回転角に変換したが、例えば、ラックギア部111に代えて紐状の移動部を用い、ピニオンギア部112,1120に代えて円柱状の回転部を用い、上記紐状の移動部を上記円柱状の回転部に巻き付けておき、計測対象物の変位量に応じて、紐状の移動部を回転部から巻き出すことにより、ラックアンドピニオンと同様に、計測対象物の変位による直線運動を回転運動に変換してもよい。即ち、計測対象物の変位に応じて加速度センサの検出軸を傾かせるための手法として任意の手法を用いることができる。
Claims (4)
- 計測対象物の変位に合わせて移動する移動部と、
前記移動部の移動に連動して回転する回転部と、
前記回転部に設けられ、検出軸方向が前記回転部の回転軸と交差する方向に設定された重力加速度センサと、
前記移動部の移動に連動して、前記回転部の回転半径よりも大きい回転半径で回転する副回転部と、
前記副回転部に設けられ、検出軸方向が前記副回転部の回転軸と交差する方向に設定された副重力加速度センサと、
前記重力加速度センサの検出値に基づいて前記計測対象物の変位量を演算するとともに、前記副重力加速度センサの検出値を参照して前記回転部の回転数または回転方向を特定する演算処理部と、
を備えた変位計測装置。 - 前記演算処理部は、所定の頻度で前記重力加速度センサの検出値を取得することを特徴とする請求項1に記載の変位計測装置。
- 前記演算処理部は、前記所定の頻度で取得した前記重力加速度センサの検出値に基づいて前記計測対象物の変位量を演算した後、前記計測対象物の変位量に基づいて、前記重力加速度センサの検出値を取得する頻度を変更することを特徴とする請求項2に記載の変位計測装置。
- 前記重力加速度センサは、静電容量型の重力加速度センサであることを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載の変位計測装置。
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