JP6996642B2 - Information processing equipment, control methods, and programs - Google Patents
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Description
本発明は構造物の検査に関する。 The present invention relates to inspection of structures.
コンクリートや鋼材からなる構造物が、様々な用途で利用されている。例えばこのような構造物には、トンネルや橋梁などのインフラ構造物や、飛行機や自動車の外殻プレートなどがある。このような構造物は、その表面や内部に生じる亀裂や空洞といった欠陥によって、健全度合い（正常度合い）が低下することが知られている。構造物の健全度の低下は、事故等の原因になりうるため、構造物の健全度を把握できる必要がある。 Structures made of concrete and steel are used for various purposes. For example, such structures include infrastructure structures such as tunnels and bridges, and outer shell plates of airplanes and automobiles. It is known that the degree of soundness (normal degree) of such a structure is lowered due to defects such as cracks and cavities generated on the surface and inside of the structure. Since a decrease in the soundness of a structure can cause an accident or the like, it is necessary to be able to grasp the soundness of the structure.
構造物の健全度を判定する手法として、印荷重によるたわみに着目する手法がある。特許文献１には、構造物の面内方向の変位量を画像計測から求めることで欠陥部のマッピングを行う手法が開示されている。特許文献２には、橋梁を撮像装置で撮像し、得られた画像から橋梁のたわみ量分布を計測して異常を検知する手法が開示されている。ここでいうたわみ量分布とは、橋梁上の位置ごとのたわみ量を表す分布である。 As a method for determining the soundness of a structure, there is a method focusing on the deflection due to the printing load. Patent Document 1 discloses a method of mapping a defective portion by obtaining an in-plane displacement amount of a structure from image measurement. Patent Document 2 discloses a method of capturing an image of a bridge with an image pickup device and measuring the deflection amount distribution of the bridge from the obtained image to detect an abnormality. The deflection amount distribution referred to here is a distribution representing the deflection amount for each position on the bridge.
たわみの観測に関し、たわみを観測した位置を把握したいことがある。この点、たわみを観測した位置を測量機器などを用いて計測する方法が考えられる。しかしながら、たわみ量の観測とは別に観測位置の計測を行う必要があるため、計測のためのコストや時間が余分にかかってしまうといった問題がある。前述した先行技術文献では、観測位置を特定する方法については言及されていない。 Regarding the observation of deflection, there are times when you want to know the position where the deflection was observed. In this regard, a method of measuring the position where the deflection is observed using a surveying instrument or the like can be considered. However, since it is necessary to measure the observation position separately from the observation of the amount of deflection, there is a problem that the cost and time for the measurement are extra. The above-mentioned prior art document does not mention a method of specifying an observation position.
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、構造物のたわみを観測した位置を特定するための新たな技術を提供することである。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and one of the objects thereof is to provide a new technique for identifying the position where the deflection of the structure is observed.
本発明の情報処理装置は、１）印加位置を変えながら構造物に荷重を加えることで生じた構造物のたわみの観測結果に関する観測情報を取得する取得部と、２）観測情報を用い、それぞれ異なる複数の印加位置について、印加位置からたわみの量を算出する関数の２階微分値又は関数の３階微分値を算出する算出部と、３）２階微分値の変化量の符号の変化、又は３階微分値の符号の変化に基づいて、たわみの観測位置を特定する特定部と、を有する。
観測情報は、それぞれ異なる複数の印加位置、及び各印加位置に対応するたわみの量を示す。The information processing apparatus of the present invention uses 1) an acquisition unit for acquiring observation information on observation results of deflection of a structure generated by applying a load to the structure while changing the application position, and 2) observation information. The calculation unit that calculates the second-order differential value of the function that calculates the amount of deflection from the applied position or the third-order differential value of the function for multiple different application positions, and 3) the change in the sign of the change amount of the second-order differential value, Alternatively, it has a specific unit for specifying the observation position of the deflection based on the change in the sign of the third-order differential value.
The observation information indicates a plurality of different application positions and the amount of deflection corresponding to each application position.
本発明の制御方法は、コンピュータによって実行される。当該制御方法は、１）印加位置を変えながら構造物に荷重を加えることで生じた構造物のたわみの観測結果に関する観測情報を取得する取得ステップと、２）観測情報を用い、それぞれ異なる複数の印加位置について、印加位置からたわみの量を算出する関数の２階微分値又は関数の３階微分値を算出する算出ステップと、３）２階微分値の変化量の符号の変化、又は３階微分値の符号の変化に基づいて、たわみの観測位置を特定する特定ステップと、を有する。
観測情報は、それぞれ異なる複数の印加位置、及び各印加位置に対応するたわみの量を示す。The control method of the present invention is executed by a computer. The control method uses 1) an acquisition step for acquiring observation information on the observation results of the deflection of the structure caused by applying a load to the structure while changing the application position, and 2) a plurality of different observation information. Regarding the applied position, the calculation step for calculating the second-order differential value of the function that calculates the amount of deflection from the applied position or the third-order differential value of the function, and 3) the change in the sign of the change amount of the second-order differential value, or the third floor. It has a specific step of identifying the observed position of the deflection based on the change of the sign of the differential value.
The observation information indicates a plurality of different application positions and the amount of deflection corresponding to each application position.
本発明のプログラムは、コンピュータに、本発明の制御方法が有する各ステップを実行させる。 The program of the present invention causes a computer to perform each step of the control method of the present invention.
本発明によれば、構造物のたわみを観測した位置を特定するための新たな技術が提供される。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, a new technique for identifying the position where the deflection of a structure is observed is provided.
上述した目的、およびその他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、およびそれに付随する以下の図面によってさらに明らかになる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。また、特に説明する場合を除き、各ブロック図において、各ブロックは、ハードウエア単位の構成ではなく、機能単位の構成を表している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all drawings, similar components are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted as appropriate. Further, unless otherwise specified, in each block diagram, each block represents a configuration of a functional unit, not a configuration of a hardware unit.
［実施形態１］
＜発明の概要＞
図１は、実施形態１の情報処理装置２０００の概要を例示する図である。図１に示す概要は、情報処理装置２０００の理解を容易にするための例示であり、情報処理装置２０００の機能を限定するものではない。[Embodiment 1]
<Outline of the invention>
FIG. 1 is a diagram illustrating an outline of the
本実施形態の情報処理装置２０００は、構造物１０の健全度合いを把握するために行われた観測について、その観測位置を特定する装置である。構造物１０は、梁のように略水平方向に掛けて設置され、上から加わる荷重を支える物体である。例えば図１において、構造物１０は橋である。構造物１０は、少なくとも、互いに離間した２カ所で支えられる。
The
構造物１０の健全度を把握するための観測において、構造物１０には、印加位置を変えながら荷重が加えられる。例えば図１では、荷重を加える手段として、自動車２０が利用されている。具体的には、自動車２０を構造物１０の上で移動させることで、印加位置を変えながら、自動車の重さを構造物１０に加えている。なお、以降の記載では、印加位置を変えながら荷重を加えることを、「移動荷重を加える」とも表記する。
In the observation for grasping the soundness of the
ここで、弾性曲線方程式によると、両端支持梁に集中荷重が与えられた場合、そのたわみ量は以下の式（１）で与えられる。
仮に、式（１）において観測位置 x 以外の全ての変数に値を代入することができれば、 x の値を得ること（すなわち観測位置を知ること）ができる。しかしながら、観測位置 x 以外の全ての値を知ることは難しいことが多い。特に、ヤング率や断面二次モーメントなどといった構造物１０の物理的特性に関する値を知ることが難しいケースは多いと考えられる。例えば構造物１０が施工済みの大きな建造物（例えば橋）である場合、そのヤング率や断面二次モーメントを計測することは難しい。よって、観測位置 x 以外の変数の値を式（１）に代入することで観測位置 x を算出することは難しいことが多いと言える。
If values can be assigned to all variables other than the observed position x in Eq. (1), the value of x can be obtained (that is, the observed position can be known). However, it is often difficult to know all the values except the observation position x. In particular, it is considered that it is often difficult to know the values related to the physical properties of the
ここで、観測位置を変えずに構造物１０のたわみ量を観測する場合、式（１）において変化するのは印加位置 w とたわみ量δのみである。そこで、δを w の関数（以下、たわみ量関数）として考え、式（１）のたわみ量関数を w について２階微分すると、以下の式（２）が得られる。
式（２）は、図２の上段のグラフで表される。式（２）から、たわみ量関数の２次導関数は、２つの定義域それぞれにおいて、印加位置 w についての一次関数となることが分かる。さらに、式（２）から、印加位置 w が観測位置 x 以下の場合は二次導関数の傾きが正の値である一方、印加位置 w が観測位置 x 以上の場合は二次導関数の傾きが負の値であることが分かる。言い換えれば、印加位置 w が観測位置 x 以下の場合は、印加位置 x の増加に伴ってたわみ量関数の２階微分値が増加する一方、印加位置 w が観測位置 x 以上の場合は、印加位置 x の増加に伴ってたわみ量関数の２階微分値が減少する。このことから、印加位置 w の増加に対するたわみ量関数の２階微分値の変化量の符号が変わるときの w の値が、観測位置 x となるといえる。 Equation (2) is represented by the upper graph of FIG. From equation (2), it can be seen that the quadratic derivative of the deflection quantity function is a linear function for the applied position w in each of the two domains. Furthermore, from Eq. (2), the slope of the quadratic derivative is a positive value when the applied position w is less than or equal to the observed position x, while the slope of the quadratic derivative is tilted when the applied position w is greater than or equal to the observed position x. It turns out that is a negative value. In other words, when the applied position w is less than or equal to the observed position x, the second derivative of the deflection function increases as the applied position x increases, while when the applied position w is greater than or equal to the observed position x, the applied position. The second derivative of the deflection function decreases as x increases. From this, it can be said that the value of w when the sign of the change in the second-order differential value of the deflection amount function with respect to the increase in the applied position w changes is the observed position x.
また、たわみ量関数を w について３階微分すると、以下の式（３）が得られる。
式（３）は、図２の下段のグラフで表される。式（３）から、たわみ量関数の３階微分値は、印加位置 w が観測位置 x 以下の場合は一定の正の値である一方、印加位置 w が観測位置 x 以上の場合は一定の負の値であることが分かる。よって、たわみ量関数の３階微分値の符号が変わるときの w の値が、観測位置 x となるといえる。なお、たわみ量関数の３階微分値は、前述したたわみ量関数の二次導関数の傾き（すなわち、２階微分値の変化率）を表す。 Equation (3) is represented by the lower graph of FIG. From equation (3), the third derivative of the deflection function is a constant positive value when the applied position w is less than or equal to the observed position x, while it is constantly negative when the applied position w is greater than or equal to the observed position x. It can be seen that it is the value of. Therefore, it can be said that the value of w when the sign of the third derivative of the deflection quantity function changes is the observation position x. The third-order differential value of the deflection amount function represents the slope of the quadratic derivative of the above-mentioned deflection amount function (that is, the rate of change of the second-order differential value).
そこで情報処理装置２０００は、式（２）又は（３）に基づいて、構造物１０のヤング率及び断面二次モーメントの値を用いることなく、観測位置 x を特定する。そのために、情報処理装置２０００は、構造物１０のたわみ量の観測結果を示す観測情報を取得する。観測情報は、同じ大きさの荷重をそれぞれ異なる印加位置で構造物１０に加えることで得られた、印加位置と構造物１０のたわみ量の組み合わせを示す。情報処理装置２０００は、取得した観測情報を用い、それぞれ異なる印加位置について、たわみ量関数の２階微分値又は３階微分値を算出する。そして、情報処理装置２０００は、算出した２階微分値又は３階微分値に基づいて、観測位置 x を特定する。
Therefore, the
より具体的には、たわみ量関数の２階微分値を用いる場合、情報処理装置２０００は、たわみ量関数の２階微分値の変化量の符号が変わるとき（すなわち、２階微分値の変化が増加から減少に変わるとき）の印加位置 w を特定し、特定した w を観測位置 x とする。また、たわみ量関数の３階微分値を用いる場合、情報処理装置２０００は、たわみ量関数の３階微分値の符号化変わるとき（すなわち、３階微分値が正から負に変わるとき）の印加位置 w を特定し、特定した w を観測位置 x とする。
More specifically, when the second-order differential value of the deflection amount function is used, the
＜作用効果＞
本実施形態の情報処理装置２０００は、たわみ量関数の２階微分値の変化量の符号の変化、又は３階微分値の符号の変化に基づいて、たわみの観測位置を特定する。この方法によれば、観測位置を計測するための測量機器を利用する必要がない。そのため、測量機器を用いた観測位置の計測に必要となるコストや時間がかからないため、コストや時間を削減することができる。また、測量機器では計測できない高所などに観測位置が存在する場合であっても、観測位置を特定することができる。<Action effect>
The
さらに、本実施形態の情報処理装置２０００によれば、荷重の印加位置とその印加位置に荷重が加えられたときのたわみ量との組み合わせという、取得が比較的容易な情報を得ればたわみの位置を特定でき、構造物１０のヤング率や断面二次モーメントなどといった取得が難しい情報を得る必要がない。よって、たわみの観測位置を容易に特定することができる。
Further, according to the
＜特定される観測位置の利用方法＞
情報処理装置２０００によって特定されるたわみの観測位置は、様々な用途に利用できる。例えば、たわみの観測を繰り返し行う際に、最初に行ったたわみの観測の観測位置を情報処理装置２０００を用いて特定することにより、２回目以降の観測も同一の観測位置で行えるようにすることができる。このように複数回の観測において観測位置を固定できるようになるため、構造物１０の観測を精度良く行うことができるようになる。<How to use the specified observation position>
The deflection observation position specified by the
特に、橋などの公共の構造物について観測を行う場合、たわみ量の観測に利用するカメラなどの観測機器を固定で設置し続けておくことが難しく、観測の度に観測機器の設置・撤去を行う必要がある。また、観測を毎回同じ人や業者が行うとも限らないという理由からも、観測機器を固定で設置しておくことが難しいことがある。この点、情報処理装置２０００によって特定された観測位置を用いれば、観測機器を観測の度に設置し直す場合であっても、同じ位置に観測機器を設置できる。
In particular, when observing public structures such as bridges, it is difficult to keep fixed observation equipment such as cameras used for observing the amount of deflection, so it is necessary to install and remove observation equipment every time observation is performed. There is a need to do. In addition, it may be difficult to fix the observation equipment because the observation is not always performed by the same person or contractor. In this regard, if the observation position specified by the
その他にも例えば、既に行われた複数回のたわみの観測それぞれについてたわみの観測位置を特定することにより、それらの観測結果の差異の要因を把握することができる。例えば、複数回の観測において観測位置のずれが小さければ、これらの観測結果の違いは構造物１０の劣化に起因するものであると考えられる。すなわち、観測結果の差異を信用して、構造物１０の健全度が低下していると判断することができる。一方、複数回の観測で観測位置が大きくずれていれば、これらの観測結果の差異が観測位置のずれに起因するものである可能性がある。そのため、観測結果を信用できないことが分かる。このように、情報処理装置２０００によって特定される観測位置を利用することで、観測結果の差異の要因を推測することができるため、観測結果が信用できるものであるか否かの判断を行うことが容易になる。
In addition, for example, by specifying the observation position of the deflection for each of the plurality of deflection observations that have already been performed, the cause of the difference in the observation results can be grasped. For example, if the deviation of the observation position is small in a plurality of observations, it is considered that the difference between these observation results is due to the deterioration of the
その他にも例えば、たわみの観測結果を用いたシミュレーションに活用することができる。シミュレーションの例としては、「健全な状態の構造物に力 f が加わったときのたわみδを求める」というシミュレーションが考えられる。このようなシミュレーションは、式（１）のような材料力学に基づいた方程式を用いた解析や、有限要素解析などによって実現される。このようなシミュレーションを行う際には、観測結果に加え、観測の条件（観測位置 x や支間長 L など）をパラメータとして与えることが好適である。情報処理装置２０００によれば、このようにシミュレーションのパラメータとして設定する観測位置を特定することができる。
In addition, for example, it can be used for simulation using the observation result of deflection. As an example of the simulation, a simulation of "finding the deflection δ when a force f is applied to a structure in a healthy state" can be considered. Such a simulation is realized by an analysis using an equation based on the strength of materials such as the equation (1), a finite element analysis, or the like. When performing such a simulation, it is preferable to give observation conditions (observation position x, span length L, etc.) as parameters in addition to the observation results. According to the
以下、本実施形態の情報処理装置２０００についてさらに詳細に説明する。
Hereinafter, the
＜機能構成の例＞
図３は、実施形態１の情報処理装置２０００の機能構成を例示する図である。情報処理装置２０００は、取得部２０２０、算出部２０４０、及び特定部２０６０を有する。取得部２０２０は観測情報を取得する。算出部２０４０は、観測情報を用い、それぞれ異なる複数の印加位置について、たわみ量関数の２階微分値又は３階微分値を算出する。特定部２０６０は、２階微分値の変化量の符号の変化、又は３階微分値の符号の変化に基づいて、たわみの観測位置を特定する。<Example of functional configuration>
FIG. 3 is a diagram illustrating the functional configuration of the
＜情報処理装置２０００のハードウエア構成＞
情報処理装置２０００の各機能構成部は、各機能構成部を実現するハードウエア（例：ハードワイヤードされた電子回路など）で実現されてもよいし、ハードウエアとソフトウエアとの組み合わせ（例：電子回路とそれを制御するプログラムの組み合わせなど）で実現されてもよい。以下、情報処理装置２０００の各機能構成部がハードウエアとソフトウエアとの組み合わせで実現される場合について、さらに説明する。<Hardware configuration of
Each function component of the
図４は、情報処理装置２０００を実現するための計算機１０００を例示する図である。計算機１０００は任意の計算機である。例えば計算機１０００は、Personal Computer（PC）やサーバマシンなどの据え置き型の計算機である。その他にも例えば、計算機１０００は、スマートフォンやタブレット端末などの可搬型の計算機である。計算機１０００は、情報処理装置２０００を実現するために設計された専用の計算機であってもよいし、汎用の計算機であってもよい。
FIG. 4 is a diagram illustrating a
計算機１０００は、バス１０２０、プロセッサ１０４０、メモリ１０６０、ストレージデバイス１０８０、入出力インタフェース１１００、及びネットワークインタフェース１１２０を有する。バス１０２０は、プロセッサ１０４０、メモリ１０６０、ストレージデバイス１０８０、入出力インタフェース１１００、及びネットワークインタフェース１１２０が、相互にデータを送受信するためのデータ伝送路である。ただし、プロセッサ１０４０などを互いに接続する方法は、バス接続に限定されない。
The
プロセッサ１０４０は、CPU（Central Processing Unit）、GPU（Graphics Processing Unit）、FPGA（Field－Programmable Gate Array）などの種々のプロセッサである。メモリ１０６０は、RAM（Random Access Memory）などを用いて実現される主記憶装置である。ストレージデバイス１０８０は、ハードディスク、SSD（Solid State Drive）、メモリカード、又は ROM（Read Only Memory）などを用いて実現される補助記憶装置である。
The
入出力インタフェース１１００は、計算機１０００と入出力デバイスとを接続するためのインタフェースである。例えば入出力インタフェース１１００には、キーボードなどの入力装置や、ディスプレイ装置などの出力装置が接続される。
The input /
ネットワークインタフェース１１２０は、計算機１０００を通信網に接続するためのインタフェースである。この通信網は、例えば LAN（Local Area Network）や WAN（Wide Area Network）である。ネットワークインタフェース１１２０が通信網に接続する方法は、無線接続であってもよいし、有線接続であってもよい。
The
ストレージデバイス１０８０は、情報処理装置２０００の各機能構成部を実現するプログラムモジュールを記憶している。プロセッサ１０４０は、これら各プログラムモジュールをメモリ１０６０に読み出して実行することで、各プログラムモジュールに対応する機能を実現する。
The
＜処理の流れ＞
図５は、実施形態１の情報処理装置２０００によって実行される処理の流れを例示するフローチャートである。取得部２０２０は観測情報を取得する（Ｓ１０２）。算出部２０４０は、観測情報を用い、それぞれ異なる複数の印加位置について、たわみ量関数の２階微分値又は３階微分値を算出する（Ｓ１０４）。特定部２０６０は、２階微分値の変化量の符号の変化、又は３階微分値の符号の変化に基づいて、たわみの観測位置を特定する（Ｓ１０６）。<Processing flow>
FIG. 5 is a flowchart illustrating the flow of processing executed by the
＜観測情報の取得：Ｓ１０２＞
取得部２０２０は、観測情報を取得する（Ｓ１０２）。観測情報は、移動荷重が加えられた構造物１０について行われたたわみの観測に関する情報である。観測情報は、少なくとも、荷重の印加位置と、その印加位置に荷重が加えられたときのたわみ量との組み合わせを複数示す。<Acquisition of observation information: S102>
The
印加位置は、例えば、構造物１０に対して荷重を加える装置に設けられた位置センサ（例えば GPS（Global Positioning System）センサ）などを利用して算出することができる。また、時刻は、荷重を加える装置に設けられた時計などから得ることができる。
The applied position can be calculated by using, for example, a position sensor (for example, a GPS (Global Positioning System) sensor) provided in a device that applies a load to the
また、印加位置は、荷重の移動速度（例えば、荷重を加える装置として利用される車の速度）に基づいて算出されてもよい。例えば、荷重の移動速度が一定である場合、荷重を加え始めた時刻（印加位置が０である時刻）、荷重を加え終えた時刻（印加位置が L である時刻）、及び荷重の移動速度に基づいて、各時刻における印加位置を算出することができる。また、荷重の移動速度が一定でない場合、例えば、荷重を加え始めた時刻（印加位置が０である時刻）、荷重を加え終えた時刻（印加位置が L である時刻）、及び複数の時刻における荷重の移動速度の履歴に基づいて、各時刻における印加位置を算出することができる。 Further, the application position may be calculated based on the moving speed of the load (for example, the speed of the vehicle used as the device for applying the load). For example, when the moving speed of the load is constant, the time when the load is started (the time when the applied position is 0), the time when the load is finished (the time when the applied position is L), and the moving speed of the load are set. Based on this, the application position at each time can be calculated. When the moving speed of the load is not constant, for example, at the time when the load is started (time when the applied position is 0), the time when the load is finished (time when the applied position is L), and a plurality of times. The applied position at each time can be calculated based on the history of the moving speed of the load.
構造物１０に対して荷重を加える装置には、様々なものを利用できる。例えば前述した自動車のように、乗り物を利用することができる。
Various devices can be used to apply a load to the
構造物１０のたわみ量を算出する技術には、既存の技術を利用することができる。例えば、構造物１０の観測位置に変位センサを設けておき、そのセンサの検出値に基づいて、たわみ量を算出するという方法がある。その他にも例えば、構造物１０をカメラで撮像し、その撮像画像を解析することでも、たわみ量を算出することができる。
An existing technique can be used as a technique for calculating the amount of deflection of the
観測情報は、構造物１０の支間長 L をさらに示してもよい。構造物１０の支間長は、構造物１０の設計図などから得てもよいし、測量機器を用いて測量することで得られてもよい。また、自動車２０など、移動荷重を印加する手段として装置が構造物１０の支間を移動するのに要した時間と、その装置の移動速度に基づいて、支間長を計算してもよい。なお、構造物１０の支間長 L は、予め情報処理装置２０００に設定されていてもよい。
The observation information may further indicate the span length L of the
取得部２０２０が観測情報を取得する方法は様々である。例えば取得部２０２０は、観測情報が記憶されている記憶装置にアクセスすることで、観測情報を取得する。この記憶装置は、情報処理装置２０００の内部に設けられていてもよいし、情報処理装置２０００の外部に設けられていてもよい。その他にも例えば、情報処理装置２０００は、他の装置から送信される観測情報を受信することで、観測情報を取得してもよい。この「他の装置」は、例えば、構造物１０についての観測を行った装置である。
There are various methods for the
なお、印加位置とたわみ量は、それぞれ別の装置から送信されてもよい。例えば印加位置は、荷重の印加に利用された装置（例えば自動車２０）から送信される。一方、たわみ量は、たわみの観測や解析に利用された装置（例えば変位センサや、撮像画像を解析した装置）から送信される。 The applied position and the amount of deflection may be transmitted from different devices. For example, the application position is transmitted from the device used for applying the load (for example, the automobile 20). On the other hand, the amount of deflection is transmitted from a device used for observing and analyzing the deflection (for example, a displacement sensor or a device that analyzes an captured image).
印加位置とたわみ量をそれぞれ取得する場合、取得部２０２０は、印加位置と、その印加位置に荷重が加えられたときのたわみ量とを対応付けることにより、観測情報を取得する。この対応付けを実現するために、例えば取得部２０２０は、印加位置を、その印加位置に荷重が加えられた時刻と対応づけて取得する。また、取得部２０２０は、たわみ量を、そのたわみ量が観測された時刻に対応づけて取得する。そして、例えば取得部２０２０は、同時刻又は最も近い時刻の印加位置とたわみ量とを対応づける。その他にも例えば、取得部２０２０は、時刻と印加位置との対応関係を線形補間等の補間法により補間することにより、たわみ量が観測された時刻と同時刻の印加位置を推測し、推測した印加位置とたわみ量とを対応づけてもよい。
When acquiring the applied position and the amount of deflection, respectively, the
＜２階微分値の算出：Ｓ１０４＞
算出部２０４０は、たわみ量関数の２階微分値又は３階微分値を算出する（Ｓ１０４）。たわみ量関数の２階微分値は、以下に示す式（４）及び（５）を用いて近似的に算出することができる。
The
例えば算出部２０４０は、式（４）を用いて、{(w1, δ(w1)), (w2, δ(w2))} からδ'(w2) を算出し、{(w2, δ(w2)), (w3, δ(w3))} からδ'(w3) を算出する。そして、算出部２０４０は、式（５）を用いて、δ'(w2) とδ'(w3) からδ''(w3)を算出する。
For example, the
＜３階微分値の算出：Ｓ１０４＞
３階微分値は、上述した式（４）と（５）に加え、以下の式（６）を用いて近似的に算出することができる。
The third-order differential value can be approximately calculated using the following equation (6) in addition to the above equations (4) and (5).
例えば算出部２０４０は、式（４）を用いて、{(w1, δ(w1)), (w2, δ(w2))} からδ'(w2) を算出し、{(w2, δ(w2)), (w3, δ(w3))} からδ'(w3) を算出し、{(w3, δ(w3),) (w4, δ(w4))} からδ'(w4) を算出する。さらに、算出部２０４０は、式（５）を用いて、δ'(w2) とδ'(w3) からδ''(w3)を算出し、δ'(w3) とδ'(w4) からδ''(w4)を算出する。そして算出部２０４０は、式（６）を用いて、δ''(w3) とδ''(w4) からδ'''(w4)を算出する。
For example, the
＜２階微分値を用いた観測位置の特定：Ｓ１０６＞
特定部２０６０は、算出したたわみ量関数の２階微分値の変化量の符号の変化、又は３階微分値の符号の変化に基づいて、観測位置を特定する（Ｓ１０６）。ここではまず、２階微分値を用いる方法について説明する。<Specification of observation position using second-order differential value: S106>
The
特定部２０６０は、算出部２０４０によって算出された２階微分値を用いて、２階微分値の変化量を複数算出する。具体的には、特定部２０６０は、δ''(wk) とδ''(w_k-1) の差で表される変化量 yk を算出する。さらに特定部２０６０は、識別子順（すなわち、対応する印加位置の昇順）にソートされた２階微分値の変化量 yk について、符号が異なりなおかつ識別子が隣り合っている (yi, y_i+1) というペアを特定する。そして特定部２０６０は、変化量 yi に対応する印加位置 wi と、変化量 y_i+1 に対応する印加位置 w_i+1 とのいずれか一方又は双方に基づいて、観測位置 x を特定する。
The
上記特定した２つの印加位置に基づいて観測位置を特定する方法は様々である。例えば特定部２０６０は、前述した印加位置 wi と w_i+1 のいずれか一方を観測位置として特定する。その他にも例えば、特定部２０６０は、wi と w_i+1 の平均値を算出し、算出した平均値を観測位置として特定してもよい。
There are various methods for specifying the observation position based on the two specified application positions. For example, the
２階微分値を用いて観測位置を特定する方法は、前述した符号が異なる変化量のペア (yi, y_i+1) に対応する印加位置 (wi, w_i+1) を特定する方法に限定されず、以下に示す方法などを採用することもできる。まず特定部２０６０は、印加位置 w とその印加位置においける２階微分値δ''(wi) のペアである (wi, δ''(wi)) を、その印加位置における２階微分値の変化量が正の値である（yi>0 であるもの）グループと、その印加位置における２階微分値の変化量が負の値である（yi<0 であるもの）グループとに分ける。さらに特定部２０６０は、２つのグループそれぞれについて線形回帰を行って、２つの回帰直線を算出する。算出される２つの回帰直線は、図２の上段のグラフに点線で示した直線に相当する。そして特定部２０６０は、これら２つの回帰直線の交点を算出し、算出した交点における印加位置 w を、観測位置として特定する。
The method of specifying the observation position using the second-order differential value is limited to the method of specifying the applied position (wi, w_i + 1) corresponding to the pair (yi, y_i + 1) of the amount of change having different signs as described above. However, the methods shown below can also be adopted. First, the
＜３階微分値を用いた観測位置の特定：Ｓ１０６＞
ここでは、３階微分値の符号の変化に基づいて観測位置を特定する方法について説明する。まず特定部２０６０は、識別子順（すなわち、対応する印加位置の昇順）にソートされた３階微分値δ'''(wk) について、符号が異なりなおかつ識別子が隣り合っている (δ'''(wi), δ'''(w_i+1)) というペアを特定する。そして特定部２０６０は、３階微分値δ'''(wi) に対応する印加位置 wi と、３階微分値δ'''(w_i+1) に対応する印加位置 w_i+1 とに基づいて、観測位置 x を特定する。なお、特定した２つの印加位置 wi 及び w_i+1 に基づいて観測位置を特定する方法には、２階微分値を用いるケースで説明した方法と同じ方法を利用できる。<Specification of observation position using third-order derivative value: S106>
Here, a method of specifying the observation position based on the change of the sign of the third-order differential value will be described. First, the
＜結果の出力＞
情報処理装置２０００は、特定部２０６０によって特定された観測位置を示す情報（以下、出力情報）を出力する。出力情報の出力先は任意である。例えば情報処理装置２０００は、出力情報をディスプレイ装置にする、出力情報を記憶装置に記憶させる、又は出力情報を他の装置に送信するといった出力を行う。<Result output>
The
例えば出力情報は、特定された観測位置を表す文字列を示す情報である。その他にも例えば、出力情報は、特定された観測位置に加え、図２で示したグラフなどのように、観測位置の特定の根拠となる情報をさらに示してもよい。 For example, the output information is information indicating a character string representing the specified observation position. In addition to the specified observation position, for example, the output information may further indicate information that is the basis for specifying the observation position, such as the graph shown in FIG.
また前述した様に、複数回の観測それぞれにおける観測位置の差異を把握したいことがある。そこで例えば、情報処理装置２０００は、特定した観測位置と、過去の観測位置（例えば、一回前に行われた観測における観測位置）との差分を算出して、出力情報に含めてもよい。これにより、過去の観測位置とのずれをユーザが容易に把握できるようになる。なお、過去の観測位置は、情報処理装置２０００からアクセス可能な記憶装置に記憶させておく。
Also, as mentioned above, it may be desirable to grasp the difference in observation position in each of multiple observations. Therefore, for example, the
その他にも例えば、情報処理装置２０００は、複数回の観測それぞれについての観測位置を特定し、それら特定された複数の観測位置をまとめて出力情報に示してもよい。また、情報処理装置２０００は、複数回の観測それぞれについて算出した観測位置に関する統計値を出力情報に含めてもよい。例えば統計値は、観測位置の分散や標準偏差などといった、観測位置のばらつきを示す値である。このような統計値を出力することにより、観測位置のばらつきをユーザが容易に把握できるようになる。
In addition, for example, the
さらに、特定した観測位置と過去の観測位置との差分が所定の閾値以上である場合や、複数の観測位置のばらつきを表す統計値が所定の閾値以上である場合において、（すなわち、観測位置のずれが大きい場合において）、情報処理装置２０００は、観測位置のずれが大きいことを表す警告情報を出力してもよい。警告情報は、文字列のメッセージであってもよいし、アラーム音などの音声であってもよい。このような警告情報を出力することにより、観測位置のずれが大きいことをユーザが直感的に把握できるようになる。なお、所定の閾値は、情報処理装置２０００からアクセス可能な記憶装置に予め記憶させておく。
Further, when the difference between the specified observation position and the past observation position is equal to or more than a predetermined threshold, or when the statistical value representing the variation of a plurality of observation positions is equal to or more than a predetermined threshold (that is, the observation position). (When the deviation is large), the
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。 Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the drawings, these are examples of the present invention, and various configurations other than the above can be adopted.
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
１． 印加位置を変えながら構造物に荷重を加えることで生じた前記構造物のたわみの観測結果に関する観測情報を取得する取得部と、
前記観測情報を用い、それぞれ異なる複数の前記印加位置について、前記印加位置から前記たわみの量を算出する関数の２階微分値又は前記関数の３階微分値を算出する算出部と、
前記２階微分値の変化量の符号の変化、又は前記３階微分値の符号の変化に基づいて、前記たわみの観測位置を特定する特定部と、を有し、
前記観測情報は、それぞれ異なる複数の前記印加位置、及び各前記印加位置に対応する前記たわみの量を示す、情報処理装置。
２． 前記関数は弾性曲線方程式から導出することができる、１．に記載の情報処理装置。
３． 前記算出部は、前記関数の２階微分値の変化量を算出し、
前記特定部は、対応する前記印加位置の順にソートした場合に隣接してなおかつ符号が互いに異なる２つの前記２階微分値の変化量を特定し、前記特定した２つの２階微分値の変化量それぞれに対応する前記印加位置のいずれか一方又は双方に基づいて、前記たわみの観測位置を特定する、１．又は２．に記載の情報処理装置。
４． 前記算出部は、前記関数の２階微分値の変化量を算出し、
前記特定部は、
前記印加位置とその印加位置における前記２階微分値との組み合わせを、その印加位置における２階微分値の変化量が正の値であるグループと、その印加位置における２階微分値の変化量が負の値であるグループとに分け、
前記グループごとに回帰直線を算出し、
前記算出した回帰直線の交点における前記印加位置を、前記たわみの観測位置として特定する、１．又は２．に記載の情報処理装置。
５． 前記算出部は、前記関数の３階微分値を算出し、
前記特定部は、対応する前記印加位置の順にソートした場合に隣接してなおかつ符号が互いに異なる２つの前記３階微分値を特定し、前記特定した２つの３階微分値それぞれに対応する前記印加位置のいずれか一方又は双方に基づいて、前記たわみの観測位置を特定する、１．又は２．に記載の情報処理装置。
６． 前記特定した観測位置と過去の観測位置との差分を算出し、前記算出した差分を示す出力情報を出力する出力部を有する、１．乃至５．いずれか一つに記載の情報処理装置。
７． 複数の観測それぞれについて特定された観測位置のばらつきを表す統計値を算出し、前記算出した統計値を示す出力情報を出力する出力部を有する、１．乃至５．いずれか一つに記載の情報処理装置。
８． 前記出力部は、前記特定した観測位置と過去の観測位置との差分が閾値以上である場合、又は複数の観測それぞれについて特定された観測位置のばらつきを表す統計値が閾値以上である場合に警告情報を出力する、６．又は７．に記載の情報処理装置。Some or all of the above embodiments may also be described, but not limited to:
1. 1. An acquisition unit that acquires observation information regarding the observation results of the deflection of the structure caused by applying a load to the structure while changing the application position.
Using the observation information, a calculation unit for calculating the second-order differential value of the function for calculating the amount of the deflection from the applied position or the third-order differential value of the function for each of a plurality of different application positions.
It has a specific unit for specifying the observation position of the deflection based on the change in the sign of the change amount of the second-order differential value or the change in the sign of the third-order differential value.
The observation information is an information processing device indicating a plurality of different application positions and the amount of deflection corresponding to each application position.
2. 2. The function can be derived from the elastic curve equation. The information processing device described in.
3. 3. The calculation unit calculates the amount of change in the second derivative value of the function.
The specific unit specifies the amount of change in the two second-order differential values that are adjacent to each other and have different signs when sorted in the order of the corresponding application positions, and the amount of change in the two specified second-order differential values. 1. Identify the observed position of the deflection based on one or both of the corresponding application positions. Or 2. The information processing device described in.
4. The calculation unit calculates the amount of change in the second derivative value of the function.
The specific part is
The combination of the applied position and the second-order differential value at the applied position, the group in which the change amount of the second-order differential value at the applied position is a positive value, and the change amount of the second-order differential value at the applied position are Divide into groups with negative values
A regression line is calculated for each group,
1. The application position at the intersection of the calculated regression lines is specified as the observation position of the deflection. Or 2. The information processing device described in.
5. The calculation unit calculates the third derivative value of the function,
The specific unit identifies two third-order differential values that are adjacent to each other and have different signs when sorted in the order of the corresponding application positions, and the application corresponding to each of the two specified third-order differential values. 1. Identify the observed position of the deflection based on one or both of the positions. Or 2. The information processing device described in.
6. 1. It has an output unit that calculates the difference between the specified observation position and the past observation position and outputs the output information indicating the calculated difference. ~ 5. The information processing device described in any one.
7. 1. It has an output unit that calculates statistical values representing variations in observation positions specified for each of a plurality of observations and outputs output information indicating the calculated statistical values. ~ 5. The information processing device described in any one.
8. The output unit warns when the difference between the specified observation position and the past observation position is equal to or more than the threshold value, or when the statistical value indicating the variation of the observation position specified for each of the plurality of observations is equal to or more than the threshold value. Output information, 6. Or 7. The information processing device described in.
９． コンピュータによって実行される制御方法であって、
印加位置を変えながら構造物に荷重を加えることで生じた前記構造物のたわみの観測結果に関する観測情報を取得する取得ステップと、
前記観測情報を用い、それぞれ異なる複数の前記印加位置について、前記印加位置から前記たわみの量を算出する関数の２階微分値又は前記関数の３階微分値を算出する算出ステップと、
前記２階微分値の変化量の符号の変化、又は前記３階微分値の符号の変化に基づいて、前記たわみの観測位置を特定する特定ステップと、を有し、
前記観測情報は、それぞれ異なる複数の前記印加位置、及び各前記印加位置に対応する前記たわみの量を示す、制御方法。
１０． 前記関数は弾性曲線方程式から導出することができる、９．に記載の制御方法。
１１． 前記算出ステップにおいて、前記関数の２階微分値の変化量を算出し、
前記特定ステップにおいて、対応する前記印加位置の順にソートした場合に隣接してなおかつ符号が互いに異なる２つの前記２階微分値の変化量を特定し、前記特定した２つの２階微分値の変化量それぞれに対応する前記印加位置のいずれか一方又は双方に基づいて、前記たわみの観測位置を特定する、９．又は１０．に記載の制御方法。
１２． 前記算出ステップにおいて、前記関数の２階微分値の変化量を算出し、
前記特定ステップにおいて、
前記印加位置とその印加位置における前記２階微分値との組み合わせを、その印加位置における２階微分値の変化量が正の値であるグループと、その印加位置における２階微分値の変化量が負の値であるグループとに分け、
前記グループごとに回帰直線を算出し、
前記算出した回帰直線の交点における前記印加位置を、前記たわみの観測位置として特定する、９．又は１０．に記載の制御方法。
１３． 前記算出ステップにおいて、前記関数の３階微分値を算出し、
前記特定ステップにおいて、対応する前記印加位置の順にソートした場合に隣接してなおかつ符号が互いに異なる２つの前記３階微分値を特定し、前記特定した２つの３階微分値それぞれに対応する前記印加位置のいずれか一方又は双方に基づいて、前記たわみの観測位置を特定する、９．又は１０．に記載の制御方法。
１４． 前記特定した観測位置と過去の観測位置との差分を算出し、前記算出した差分を示す出力情報を出力する出力ステップを有する、９．乃至１３．いずれか一つに記載の制御方法。
１５． 複数の観測それぞれについて特定された観測位置のばらつきを表す統計値を算出し、前記算出した統計値を示す出力情報を出力する出力ステップを有する、９．乃至１３．いずれか一つに記載の制御方法。
１６． 前記出力ステップにおいて、前記特定した観測位置と過去の観測位置との差分が閾値以上である場合、又は複数の観測それぞれについて特定された観測位置のばらつきを表す統計値が閾値以上である場合に警告情報を出力する、１４．又は１５．に記載の制御方法。9. A control method performed by a computer
An acquisition step for acquiring observation information on the observation results of the deflection of the structure caused by applying a load to the structure while changing the application position, and
Using the observation information, a calculation step of calculating the second-order differential value of the function for calculating the amount of the deflection from the applied position or the third-order differential value of the function for each of a plurality of different application positions.
It has a specific step of specifying the observation position of the deflection based on the change of the sign of the change amount of the second-order differential value or the change of the sign of the third-order differential value.
A control method in which the observation information indicates a plurality of different application positions and the amount of deflection corresponding to each application position.
10. The function can be derived from the elastic curve equation, 9. The control method described in.
11. In the calculation step, the amount of change in the second derivative value of the function is calculated.
In the specific step, two changes in the second-order differential values that are adjacent to each other and have different signs when sorted in the order of the corresponding application positions are specified, and the changes in the two specified second-order differential values are specified. 9. The observation position of the deflection is specified based on one or both of the application positions corresponding to each. Or 10. The control method described in.
12. In the calculation step, the amount of change in the second derivative value of the function is calculated.
In the specific step
The combination of the applied position and the second-order differential value at the applied position, the group in which the change amount of the second-order differential value at the applied position is a positive value, and the change amount of the second-order differential value at the applied position are Divide into groups with negative values
A regression line is calculated for each group,
9. The application position at the intersection of the calculated regression lines is specified as the observation position of the deflection. Or 10. The control method described in.
13. In the calculation step, the third derivative value of the function is calculated.
In the specific step, two third-order differential values that are adjacent to each other and have different signs when sorted in the order of the corresponding application positions are specified, and the application corresponding to each of the two specified third-order differential values is specified. 2. Identify the observed position of the deflection based on either or both of the positions. Or 10. The control method described in.
14. 9. It has an output step of calculating the difference between the specified observation position and the past observation position and outputting the output information indicating the calculated difference. ~ 13. The control method described in any one.
15. 9. It has an output step of calculating a statistical value representing the variation of the specified observation position for each of a plurality of observations and outputting output information indicating the calculated statistical value. ~ 13. The control method described in any one.
16. In the output step, a warning is given when the difference between the specified observation position and the past observation position is equal to or more than the threshold value, or when the statistical value indicating the variation of the observation position specified for each of the plurality of observations is equal to or more than the threshold value. Output information, 14. Or 15. The control method described in.
１７． ９．乃至１６．いずれか一つに記載の制御方法の各ステップをコンピュータに実行させるプログラム。 17. 9. To 16. A program that causes a computer to execute each step of the control method described in any one of them.
Claims (10)
前記観測情報を用い、それぞれ異なる複数の前記印加位置について、前記印加位置から前記たわみの量を算出する関数の２階微分値又は前記関数の３階微分値を算出する算出部と、
前記２階微分値の変化量の符号の変化、又は前記３階微分値の符号の変化に基づいて、前記たわみの観測位置を特定する特定部と、を有し、
前記観測情報は、それぞれ異なる複数の前記印加位置、及び各前記印加位置に対応する前記たわみの量を示す、情報処理装置。 An acquisition unit that acquires observation information regarding the observation results of the deflection of the structure caused by applying a load to the structure while changing the application position.
Using the observation information, a calculation unit for calculating the second-order differential value of the function for calculating the amount of the deflection from the applied position or the third-order differential value of the function for each of a plurality of different application positions.
It has a specific unit for specifying the observation position of the deflection based on the change in the sign of the change amount of the second-order differential value or the change in the sign of the third-order differential value.
The observation information is an information processing device indicating a plurality of different application positions and the amount of deflection corresponding to each application position.
前記特定部は、対応する前記印加位置の順にソートした場合に隣接してなおかつ符号が互いに異なる２つの前記２階微分値の変化量を特定し、前記特定した２つの２階微分値の変化量それぞれに対応する前記印加位置のいずれか一方又は双方に基づいて、前記たわみの観測位置を特定する、請求項１又は２に記載の情報処理装置。 The calculation unit calculates the amount of change in the second derivative value of the function.
The specific unit specifies the amount of change in the two second-order differential values that are adjacent to each other and have different signs when sorted in the order of the corresponding application positions, and the amount of change in the two specified second-order differential values. The information processing apparatus according to claim 1 or 2, wherein the observation position of the deflection is specified based on one or both of the application positions corresponding to each.
前記特定部は、
前記印加位置とその印加位置における前記２階微分値との組み合わせを、その印加位置における２階微分値の変化量が正の値であるグループと、その印加位置における２階微分値の変化量が負の値であるグループとに分け、
前記グループごとに回帰直線を算出し、
前記算出した回帰直線の交点における前記印加位置を、前記たわみの観測位置として特定する、請求項１又は２に記載の情報処理装置。 The calculation unit calculates the amount of change in the second derivative value of the function.
The specific part is
The combination of the applied position and the second-order differential value at the applied position, the group in which the change amount of the second-order differential value at the applied position is a positive value, and the change amount of the second-order differential value at the applied position are Divide into groups with negative values
A regression line is calculated for each group,
The information processing apparatus according to claim 1 or 2, wherein the applied position at the intersection of the calculated regression lines is specified as the observation position of the deflection.
前記特定部は、対応する前記印加位置の順にソートした場合に隣接してなおかつ符号が互いに異なる２つの前記３階微分値を特定し、前記特定した２つの３階微分値それぞれに対応する前記印加位置のいずれか一方又は双方に基づいて、前記たわみの観測位置を特定する、請求項１又は２に記載の情報処理装置。 The calculation unit calculates the third derivative value of the function,
The specific unit identifies two third-order differential values that are adjacent to each other and have different signs when sorted in the order of the corresponding application positions, and the application corresponding to each of the two specified third-order differential values. The information processing apparatus according to claim 1 or 2, wherein the observation position of the deflection is specified based on one or both of the positions.
印加位置を変えながら構造物に荷重を加えることで生じた前記構造物のたわみの観測結果に関する観測情報を取得する取得ステップと、
前記観測情報を用い、それぞれ異なる複数の前記印加位置について、前記印加位置から前記たわみの量を算出する関数の２階微分値又は前記関数の３階微分値を算出する算出ステップと、
前記２階微分値の変化量の符号の変化、又は前記３階微分値の符号の変化に基づいて、前記たわみの観測位置を特定する特定ステップと、を有し、
前記観測情報は、それぞれ異なる複数の前記印加位置、及び各前記印加位置に対応する前記たわみの量を示す、制御方法。 A control method performed by a computer
An acquisition step for acquiring observation information on the observation results of the deflection of the structure caused by applying a load to the structure while changing the application position, and
Using the observation information, a calculation step of calculating the second-order differential value of the function for calculating the amount of the deflection from the applied position or the third-order differential value of the function for each of a plurality of different application positions.
It has a specific step of specifying the observation position of the deflection based on the change of the sign of the change amount of the second-order differential value or the change of the sign of the third-order differential value.
A control method in which the observation information indicates a plurality of different application positions and the amount of deflection corresponding to each application position.
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| PCT/JP2018/042168 WO2020100237A1 (en) | 2018-11-14 | 2018-11-14 | Information processing device, control method, and program |
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