WO2017141294A1 - 応力分布測定方法及び応力分布測定システム - Google Patents
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Definitions
- the present disclosure relates to a method and a system for measuring a stress distribution generated in a structure such as a vehicle moving in a structure such as a highway bridge.
- Patent Documents 1 to 3 disclose a stress fluctuation distribution measuring method for a structure that measures a stress fluctuation distribution (stress distribution) in a structure such as a bridge where stress fluctuation occurs due to a moving load or the like.
- a stress fluctuation distribution measuring method an infrared thermography method using an infrared camera is used.
- an infrared thermography method an infrared energy distribution radiated from an object surface is measured by an infrared camera, converted into a temperature distribution, and imaged.
- a minute temperature fluctuation generated in the object during the elastic deformation of the object that is, a thermoelastic temperature fluctuation is measured, and the stress fluctuation distribution acting on the object is measured.
- JP 2008-232998 A Japanese Patent No. 4803652 Japanese Patent No. 4367932
- the present disclosure provides a stress distribution measuring method and a stress distribution measuring system capable of improving the measurement accuracy of the stress distribution generated in the structure as the moving body moves in the structure.
- the stress distribution measurement method is a method of measuring a stress distribution generated in a structure by moving a moving body in a structure having two support portions and a beam portion provided between the support portions.
- a stress distribution measurement system is a system that measures a stress distribution generated in a structure by moving a moving body in a structure having two support portions and a beam portion provided between the support portions.
- a first imaging unit that captures an image of a moving body that moves between the support units or images an identification display attached to the structure from the moving body to generate first image data; and a beam portion of the structure
- a second imaging unit that images the surface of the beam and generates thermal image data corresponding to the temperature of the surface of the beam unit as second image data, and the moving body is between the support units of the structure based on the first image data.
- a first computing unit for obtaining a moving period for moving the image a second computing unit for obtaining a temperature change amount based on the second image data group corresponding to the moving period in the second image data, and a stress based on the temperature change amount Calculate the amount of change and based on the amount of stress change Te, and a third calculation unit for obtaining the stress distribution generated on the surface of the beam part of the structure.
- the stress distribution measurement method and system according to the present disclosure can improve the measurement accuracy of the stress distribution generated in the structure as the moving body moves in the structure.
- FIG. 1 The figure which shows the structure of the stress distribution measurement system concerning Embodiment 1.
- FIG. 1 The figure which shows the structure of the stress distribution measuring apparatus concerning Embodiment 1.
- FIG. 1 The figure which shows the stress distribution measurement operation
- FIG. 1 The figure which shows an example of the display of the measurement result of the stress distribution by the display part of the stress distribution measuring apparatus concerning Embodiment 1
- FIG. 2 The figure which shows the structure of the stress distribution measurement system concerning Embodiment 2.
- FIG. 2 The figure which shows the structure of the server concerning Embodiment 2.
- FIG. The figure which shows the structure of the vehicle weight information managed by the toll gate terminal concerning Embodiment 2.
- FIG. The figure which shows the structure of the stress distribution database managed with the server concerning Embodiment 2.
- FIG. 1 The figure which shows the structure of the stress distribution measurement system concerning Embodiment 1.
- FIG. The figure which shows stress distribution management operation
- FIG. The figure which shows the relationship between the stress in the stress distribution measured when a vehicle drive
- the figure which shows the bridge structure which measured stress distribution of figure 9A and 9B The figure which shows the structure of the stress distribution measuring apparatus concerning the modification of Embodiment 1,2.
- the figure which shows the structure of the stress distribution measurement system concerning Embodiment 3-6 The figure for demonstrating imaging
- Flowchart for explaining overall operation of stress distribution measurement according to third to sixth embodiments Flowchart for explaining a frame specifying operation during photographing by the visible image analyzing apparatus according to the third embodiment. Flowchart for explaining a frame specifying operation during photographing by the infrared image analyzing apparatus according to the third embodiment.
- Flowchart for explaining a frame specifying operation during photographing by the visible image analyzing apparatus according to the fourth embodiment Flowchart for explaining a frame specifying operation during photographing by the infrared image analyzing apparatus according to the fourth embodiment.
- 10 is a flowchart for explaining a frame specifying operation after photographing by the visible image analyzing apparatus according to the fifth embodiment.
- Flowchart for explaining frame specifying operation after photographing by infrared image analyzing apparatus according to fifth embodiment Flowchart for explaining frame specifying operation by a plurality of methods by the infrared image analyzing apparatus according to the sixth embodiment.
- the figure which shows an example of the infrared image concerning other embodiment The figure which shows the temperature change in the partial region of the infrared image
- the thermal image data is measured when the vehicle passes through a certain section including the measurement region of the bridge, and the temperature change amount is obtained based on the thermal image data.
- the obtained temperature change amount varies.
- the inventor of the present application measures the thermal image data during a period in which the vehicle travels in a section between two adjacent piers in the bridge, and obtains the temperature change amount based on the thermal image data. We found that the amount of change was the most correct.
- the stress distribution measurement method of the present disclosure photographs a vehicle traveling between two adjacent piers with a visible light camera, and obtains a traveling period during which the vehicle travels in a section D from the pier to the pier. . Then, the stress distribution measurement method of the present disclosure calculates the temperature change amount based on the thermal image data photographed by the infrared camera during the traveling period, and measures the stress distribution by calculating the stress change amount based on the temperature change amount. To do.
- FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a stress distribution measurement system according to the first embodiment.
- the stress distribution measuring system 1 shown in FIG. 1 measures the stress distribution generated in the bridge 101 when the vehicle 201 travels on the bridge 101 on the highway.
- the stress distribution measurement system 1 includes a visible light camera (first photographing unit) 10, an infrared camera (second photographing unit) 20, and a stress distribution measuring device 30.
- the stress distribution measurement system 1 measures thermal image data when the vehicle 201 travels in a predetermined section (hereinafter referred to as “measurement section”) D on the road on the bridge 101, and based on the thermal image data. Obtain the stress distribution.
- the measurement section D is set to a section between two adjacent piers 111 and 112 of the road on the bridge 101.
- the visible light camera 10 is disposed above the bridge 101.
- the visible light camera 10 photographs a vehicle 201 traveling on a road on the bridge 101 between two adjacent piers 111 and 112 at a predetermined frame rate (for example, 100 Hz, 100 frames / second), and displays visible image data ( First image data) is generated.
- a predetermined frame rate for example, 100 Hz, 100 frames / second
- the infrared camera 20 is disposed below the bridge 101.
- the infrared camera 20 has a plurality of pixels, and images a predetermined area on the lower surface of the bridge 101 between the piers 111 and 112 at a predetermined frame rate (for example, 100 Hz, 100 frames / second).
- a predetermined frame rate for example, 100 Hz, 100 frames / second.
- Stress distribution measuring device 30 specifies a period (movement period) during which vehicle 201 travels in section D from pier 111 to pier 112 based on visible image data from visible light camera 10. Then, the stress distribution measuring device 30 measures the stress distribution generated in the bridge 101 based on the thermal image data taken by the infrared camera 20 during the specified period. The stress distribution measuring device 30 transmits the measured stress distribution data to a server or the like via the Internet 2. Hereinafter, the configuration of the stress distribution measuring apparatus 30 will be described.
- FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the stress distribution measuring apparatus according to the first embodiment.
- the stress distribution measuring apparatus 30 shown in FIG. 2 is configured by a computer, for example.
- the stress distribution measuring apparatus 30 includes first to third communication units 31, 32, 33, a storage unit 34, a control unit 35, a display unit 36, and an operation unit 37.
- the first and second communication units 31 and 32 are each configured with a communication interface such as USB or HDMI (registered trademark).
- the first communication unit 31 is an input unit that sequentially inputs visible image data captured at a predetermined frame rate from the visible light camera 10.
- the second communication unit 32 is an input unit that sequentially inputs thermal image data captured at a predetermined frame rate from the infrared camera 20.
- the second communication unit 32 receives control information related to operations such as shooting start and shooting end of the infrared camera 20 from the control unit 35, and transmits the received control information to the infrared camera 20.
- the third communication unit 33 includes a wireless communication interface that complies with communication standards such as IEEE 802.11, 3G, and LTE.
- the third communication unit 33 connects the control unit 35 and the Internet 2.
- the storage unit 34 is a recording medium, and includes, for example, an HDD or an SSD.
- the storage unit 34 stores the visible image data captured by the visible light camera 10 and received via the first communication unit 31.
- the storage unit 34 stores thermal image data captured by the infrared camera 20 and received via the second communication unit 32.
- the storage unit 34 stores a reference value that is input from the operation unit 37 to be described later and is necessary for detecting that the vehicle 201 is positioned on each of the piers 111 and 112.
- the storage unit 34 stores various programs for the control unit 35.
- the control unit 35 includes a CPU, an MPU, and the like, and controls the entire stress distribution measuring apparatus 30 by executing various programs stored in the storage unit 34.
- the control unit 35 controls operations such as shooting start and shooting stop of the infrared camera 20.
- the control unit 35 specifies a period (timing) during which the vehicle 201 travels in the section D from the pier 111 to the pier 112 based on the visible image data from the visible light camera 10.
- the control part 35 measures the stress distribution which generate
- the control unit 35 transmits the measured stress distribution data to a server or the like via the Internet 2. At this time, the control unit 35 functions as first to third calculation units. Details of these functions will be described in the operation description to be described later.
- the display unit 36 is configured by, for example, a liquid crystal display or an organic EL display, and displays the stress distribution obtained by the control unit 35 as, for example, color information or gradation information.
- the operation unit 37 includes, for example, a keyboard, a touch panel, buttons, and the like.
- the operation unit 37 is a device that is operated by the user when setting a reference value necessary for detecting that the vehicle 201 has passed over the piers 111 and 112.
- the control unit 35 acquires a reference value for detecting that the vehicle 201 has passed over each pier 111, 112 (S101).
- the reference value is a value indicating the size of the windshield of the vehicle 201 when the vehicle 201 is positioned on each pier 111, 112, for example.
- the size of the windshield as the reference value may be an average value of the sizes of the windshields of a plurality of vehicle types, or may be the size of the windshield of a representative vehicle type.
- the reference value is input by the user using the operation unit 37 and stored in the storage unit 34 in advance.
- the size of the windshield does not vary greatly depending on the vehicle model. For example, the size of the windshield of a large vehicle is not so large compared to the size of the windshield of a small vehicle. Therefore, in the present embodiment, the size of the windshield is used to detect that the vehicle 201 has passed over the piers 111 and 112.
- control unit 35 acquires visible image data obtained by photographing the vehicle 201 traveling on the bridge 101 from the visible light camera 10 (S102).
- the acquired visible image data is temporarily stored in the storage unit 34.
- control unit 35 performs image analysis of the visible image data and determines whether or not the vehicle has passed over the pier 111 that is the starting point of the measurement section D (S103). For example, the control unit 35 performs vehicle detection by image analysis of visible image data. When the vehicle 201 is detected, the control unit 35, when the size of the windshield of the vehicle 201 obtained from the image analysis is within a predetermined range centered on the reference value of the size of the windshield, It is determined that the vehicle 201 has passed over the pier 111.
- control unit 35 repeats the processes of steps S102 and S103 until the vehicle passes over the pier 111.
- step S103 when it is detected in step S103 that the vehicle 201 has passed over one pier 111, the control unit 35 controls the infrared camera 20 and starts photographing the lower surface of the bridge 101 (S104). Then, the control unit 35 acquires thermal image data corresponding to the lower surface temperature of the bridge 101 from the infrared camera 20 (S105). The acquired thermal image data is stored in the storage unit 34.
- control unit 35 performs image analysis of the visible image data from the visible light camera 10 and determines whether or not the vehicle has passed over the bridge pier 112 that is the end point of the measurement section D (S106). For example, the control unit 35 determines whether or not the vehicle 201 has passed over the pier 112 based on the size of the windshield of the vehicle 201 obtained from the image analysis.
- control unit 35 repeats the processes of steps S105 and S106 described above until the vehicle passes over the pier 112.
- step S106 when it is detected in step S106 that the vehicle 201 has passed over the pier 112 at the end point, the control unit 35 controls the infrared camera 20 to finish photographing the lower surface of the bridge 101 (S107). Acquisition of thermal image data from the camera 20 is terminated.
- control unit 35 acquires thermal image data of a period during which the vehicle 201 travels in the measurement section D from the pier 111 to the pier 112.
- the control unit 35 obtains the temperature change amount for each pixel as the temperature change amount (S108). For example, the control unit 35 obtains the temperature change amount by performing Fourier transform on the thermal image data.
- the control unit 35 stores the obtained stress distribution data in the storage unit 34 and displays it on the display unit 36 (S9). Thereby, the stress distribution measurement operation is completed.
- the control unit 35 may transmit the stress distribution data to a server or the like via the third communication unit 33 and the Internet 2.
- FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the display of the measurement result of the stress distribution displayed on the display unit 36.
- the stress distribution on the lower surface of the traveling lane when the vehicle 201 travels in the traveling lane of the traveling lane and the overtaking lane as shown in FIG. 1 is shown in gray scale.
- the part a corresponds to a girder (steel frame) located near the center of the traveling lane
- the part b corresponds to a girder (steel frame) located between the traveling lane and the overtaking lane.
- the gray portion indicates the generation of tensile stress
- the black portion indicates the generation of compressive stress.
- the control unit 35 may display the stress distribution as color information such as gray scale or color, or may display it as gradation information.
- the stress distribution measurement method is a method of measuring the stress distribution generated in the bridge 101 when the vehicle 201 travels on the bridge 101.
- the visible light camera 10 captures the vehicle 201 traveling between the piers 111 and 112 to generate visible image data (S102), and the vehicle 201 is based on the visible image data.
- 112 for obtaining a period (timing) of traveling between 112, and photographing the surface of the bridge 101 with the infrared camera 20 to generate thermal image data corresponding to the temperature of the surface of the bridge 101 (S105) ) And a step (S108) of obtaining a temperature change amount based on the thermal image data group corresponding to the period in the thermal image data, calculating a stress change amount based on the temperature change amount, and based on the stress change amount. And (S109) for obtaining a stress distribution generated on the surface of the bridge 101.
- the stress distribution measurement system 1 is a system 1 that measures the stress distribution generated in the bridge 101 when the vehicle 201 travels on the bridge 101, and includes a visible light camera 10 and an infrared camera. 20 and a control unit (first to third arithmetic units) 35.
- the visible light camera 10 captures the vehicle 201 traveling between the piers 111 and 112 and generates visible image data.
- the infrared camera 20 captures the surface of the bridge 101 and generates thermal image data corresponding to the temperature of the surface of the bridge 101.
- the control unit 35 obtains a period (timing) during which the vehicle 201 travels between the piers 111 and 112 based on the visible image data.
- the control unit 35 obtains the temperature change amount based on the thermal image data group corresponding to the period in the thermal image data.
- the control unit 35 calculates a stress change amount based on the temperature change amount, and obtains a stress distribution generated on the surface of the bridge 101 based on the stress change amount.
- the visible light camera 10 obtains a period during which the vehicle 201 travels between two adjacent piers 111 and 112 in the bridge 101 such as an expressway, and a thermal image taken during this period. A temperature change amount is obtained based on the data, and a stress distribution is obtained by calculating the stress change amount based on the temperature change amount. Thereby, the measurement accuracy of the stress distribution generated in the bridge 101 when the vehicle 201 travels on the bridge 101 can be improved.
- FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of a stress distribution measurement system according to the second embodiment.
- a stress distribution measurement system 1A shown in FIG. 5 further includes a base station 15, a toll gate terminal 40, and a server 50 in addition to the configuration of the stress distribution measurement system 1 of the first embodiment shown in FIG.
- the base station 15 is a base station of a 5 GHz wireless access system, for example.
- the base station 15 communicates with the visible light camera 10 according to a communication method such as Wi-Fi.
- the base station 15 connects to the Internet 2 according to a communication method such as IEEE 802.11.
- the base station 15 receives the visible image data obtained by capturing the vehicle 201 traveling on the highway bridge 101 from the visible light camera 10, and transmits the received visible image data to the server 50 via the Internet 2.
- the toll booth terminal 40 is arranged at a toll booth such as an expressway.
- the toll gate terminal 40 manages the vehicle weight information 40d in which the vehicle number acquired when the vehicle 201 passes the toll gate and the vehicle weight are associated with each other (FIG. 7A).
- the vehicle number is identified, for example, by performing image analysis of an image obtained by photographing the vehicle with a visible light camera or the like.
- the vehicle weight is measured by, for example, a vehicle axle weight measuring device.
- the toll gate terminal 40 connects to the Internet 2 according to a communication method such as IEEE 802.11.
- the server 50 is a cloud server, for example, and is connected to the Internet 2.
- the server 50 acquires stress distribution data from the stress distribution measuring device 30 via the Internet 2. Further, the server 50 acquires visible image data from the visible light camera 10 via the base station 15 and the Internet 2. In addition, the server 50 acquires the vehicle weight information 40 d from the toll gate terminal 40 via the Internet 2. Based on the acquired stress distribution data, visible image data, and vehicle weight information 40d, the server 50 determines the vehicle weight and stress of the vehicle 201 that was traveling in the measurement section D of the bridge 101 when measuring the stress distribution data.
- the distribution data is associated and managed as the stress distribution database 50d (FIG. 7B).
- the configuration of the server 50 will be described.
- FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of the server 50 according to the second embodiment.
- the server 50 illustrated in FIG. 6 is configured by a computer, for example.
- the server 50 includes a communication unit 51, a storage unit 52, and a control unit 53.
- the communication unit 51 includes a communication interface that conforms to a communication standard such as IEEE802.
- the communication unit 51 connects the control unit 53 and the Internet 2.
- the storage unit 52 is a recording medium, and includes, for example, an HDD or an SSD.
- the storage unit 52 temporarily stores the stress distribution data, visible image data, and vehicle weight information 40d received by the communication unit 51.
- the storage unit 52 stores a stress distribution database 50d in which vehicle weight and stress distribution data are associated with each other.
- the storage unit 52 stores various programs for the control unit 53.
- FIG. 7A is a diagram showing the vehicle weight information 40d stored in the storage unit 52, that is, the vehicle weight information 40d managed by the toll terminal, and FIG. 7B is a stress distribution database 50d stored in the storage unit 52. is there.
- the vehicle weight information 40d is information in which the vehicle number and the vehicle weight are associated with each other as shown in FIG. 7A, and the stress distribution database 50d includes the vehicle number, the vehicle weight, and the stress distribution data as shown in FIG. 7B. Is the associated database.
- the control unit 53 includes a CPU, an MPU, and the like, and controls the entire server 50 by executing various programs stored in the storage unit 52. Based on the visible image data from the visible light camera 10, the control unit 53 identifies the vehicle number of the vehicle 201 that has traveled between the piers in the bridge 101 when measuring the stress distribution data, and from the toll terminal 40. The vehicle weight corresponding to the identified vehicle number is extracted based on the vehicle weight information. The control unit 53 manages the stress distribution data, the identified vehicle number, and the identified vehicle weight as a stress distribution database in association with each other.
- the control unit 53 of the server 50 acquires stress distribution data from the stress distribution measuring device 30 via the Internet 2 (S201).
- the control unit 53 acquires visible image data from the visible light camera 10 via the Internet 2 (S201).
- the control unit 53 acquires vehicle weight information from the toll gate terminal 40 via the Internet 2 (S201).
- control unit 53 identifies the vehicle 201 traveling between the piers in the bridge 101 when measuring the stress distribution data (S202). Therefore, the control unit 53 performs image analysis using past visible image data for a predetermined time in the visible image data, and identifies the vehicle number of the vehicle 201.
- control unit 53 extracts the vehicle weight corresponding to the vehicle number of the identified vehicle 201 based on the vehicle weight information in which the vehicle number and the vehicle weight shown in FIG. 7A are associated (S203).
- the control unit 53 associates the stress distribution data, the extracted vehicle weight, and the specified vehicle number and stores them in the storage unit 52 as a stress distribution database (S204). Thus, the stress distribution management operation is completed.
- the stress distribution data generated in the bridge 101 when the vehicle 201 travels on the bridge 101 can be stored in the stress distribution database in association with the vehicle weight and the vehicle number of the vehicle 201.
- this stress distribution database it is possible to detect whether or not the vehicle 201 traveling between the piers in the bridge 101 is an overloaded vehicle by measuring only the stress distribution. be able to.
- FIGS. 9A and 9B show the measurement results of the stress distribution of the bridge structure shown in FIG.
- the bridge 101 such as a highway has a down lane 120 and an up lane 130.
- the down lane 120 includes a traveling lane 121 and an overtaking lane 122.
- the bridge portion in the approximate center of the travel lane 121 is supported by the girder 123
- the bridge portion between the travel lane 121 and the overtaking lane 122 is supported by the girder 124
- the bridge portion in the approximate center of the overtaking lane 122 is the girder 125.
- the up lane 130 is the same as the down lane 120, and a description thereof will be omitted.
- 9A and 9B show stress distribution data obtained by photographing the lower surface of the down lane 120 with the infrared camera 20.
- FIG. 9A is a diagram illustrating the relationship between the stress in the stress distribution measured when the vehicle 201 travels on the travel lane 121 and the weight of the vehicle 201.
- FIG. 9B is a diagram showing the relationship between the stress in the stress distribution measured when the vehicle 201 travels on the overtaking lane 122 and the weight of the vehicle 201.
- the white triangular mark P123 is the stress generated in the girder 123
- the white circle mark P124 is the stress generated in the girder 124
- the white square mark P125 is the stress generated in the girder 125.
- the thermal image data is generated by photographing the infrared camera 20 only during the period in which the vehicle passes through the measurement section D.
- thermal image data is always generated by photographing with the infrared camera 20, and thermal image data corresponding to a period during which the vehicle passes through the measurement section D is extracted from the thermal image data.
- the control unit gives a time stamp synchronized with the visible image data from the visible light camera and the thermal image data from the infrared camera, and determines the piers 111 and 112 at the start point and the end point of the measurement section D from the visible image data. What is necessary is just to obtain
- the period (timing) in which the vehicle 201 travels in the section D from the pier 111 to the pier 112 based on the visible image data from the visible light camera 10 is specified.
- thermal image data was taken by the infrared camera 20.
- the present disclosure is not limited to this, and based on a signal or signal from the vehicle, identification of a period (timing) in which the vehicle travels in the section D between the piers and the start of thermal image data shooting by the infrared camera 20 are started. May be. In this case, as shown in FIG.
- the stress distribution measurement system includes a signal detection sensor 25 that receives a signal or signal output from the signal output unit 202 in the vehicle 201, and the stress distribution measurement device 30 includes the signal detection sensor 30.
- a fourth communication unit 38 that transmits the signal received at 25 to the control unit 35 may be provided.
- the signal or signal from the vehicle 201 may be a GPS signal, a beacon signal, or the like indicating the position of the vehicle, and the signal detection sensor 25 may be any sensor that can receive a GPS signal, a beacon signal, or the like from the vehicle 201. .
- the visible light camera 10 is arranged above the bridge 101 as shown in FIG. 1, but the arrangement position of the visible light camera 10 is not limited to above the bridge 101.
- the thermal image data corresponding to the period (movement period) in which the vehicle 201 travels in the measurement section D from the pier 111 to the pier 112 can be identified from the visible image data generated by the visible light camera 10, the visible light camera 10 can be used. You may arrange
- the visible light camera 10 may be mounted on the vehicle 201.
- a method of mounting the visible light camera 10 on the vehicle 201 and extracting thermal image data corresponding to a period corresponding to the traveling of the measurement section D based on the visible image data generated by the visible light camera 10 will be described. To do.
- the stress distribution measurement system specifies time information when the vehicle 201 passes through the start point and the end point of the measurement section D by analyzing the image while capturing a visible light image. Then, the stress distribution measurement system specifies the start and end frames of the thermal image data corresponding to the start point and end point of the measurement section D based on the specified time information.
- FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration of a stress distribution measurement system according to the third embodiment.
- the stress distribution measurement system 1 includes a visible light camera 10, a visible image analysis device 60 that analyzes visible image data (first image data) generated by the visible light camera 10, an infrared camera 20, and an infrared ray. And an infrared image analysis device for analyzing thermal image data (infrared image data, second image data) generated by the camera 20.
- the visible light camera 10 is mounted on the vehicle 201 together with the visible image analysis device 60.
- the visible light camera 10 is fixed to the vehicle 201 at a predetermined angle, for example.
- the visible light camera 10 captures a side wall on the bridge 101 at a predetermined frame rate (for example, 60 Hz, 60 frames / second) while the vehicle 201 is traveling, and generates visible image data.
- the visible image analysis device 60 includes a first communication unit 61 that receives the visible image data generated by the visible light camera 10, a storage unit 62 that stores the received visible image data, an operation unit 63, and the visible image data.
- the control part 64 (1st calculating part) to analyze, the 2nd communication part 65 for communicating with the infrared image analysis apparatus 70, and the display part 66 are provided.
- the first communication unit 61 includes a communication interface such as USB or HDMI.
- the first communication unit 61 receives control information related to operations such as the start and end of shooting of the visible light camera 10 from the control unit 64, and transmits the received control information to the visible light camera 10. Further, the first communication unit 61 receives visible image data generated by the visible light camera 10.
- the storage unit 62 is a recording medium, and includes, for example, an HDD or an SSD.
- the operation unit 63 is a device operated by a user, and includes, for example, a keyboard, a touch panel, buttons, and the like. For example, the user inputs a shooting start instruction and a shooting end instruction to the operation unit 63.
- the control unit 64 includes a CPU, an MPU, and the like, and controls the entire visible image analysis device 60 by executing various programs stored in the storage unit 62. Specifically, the control unit 64 controls operations such as shooting start and shooting stop of the visible light camera 10. Further, the control unit 64 analyzes the visible image data generated by the visible light camera 10 and captures a frame (starting) of the pier 111 that is the starting point of the measurement section D from among a plurality of frames constituting the visible image data. Frame) and a frame (end frame) in which the pier 112 serving as the end point of the measurement section D is photographed are specified. And the control part 64 acquires the information which shows the time when the vehicle 201 passed the piers 111 and 112 from the specified flame
- the second communication unit 65 includes a wireless communication interface that complies with communication standards such as IEEE802.11, 3G, and LTE.
- the second communication unit 65 connects the control unit 64 and the Internet 2.
- the control unit 64 transmits information indicating the time when the vehicle 201 passes the piers 111 and 112 to the infrared image analysis device 70 via the second communication unit 65.
- the display unit 66 is configured by, for example, a liquid crystal display or an organic EL display.
- the infrared camera 20 is arranged below the bridge 101 as shown in FIG. 1, and a predetermined area on the lower surface of the bridge 101 between the piers 111 and 112 is set at a predetermined frame rate (for example, , 200 Hz, 200 images / second), and thermal image data (infrared image data) corresponding to the temperature of a predetermined region on the lower surface of the bridge 101 is generated.
- a predetermined frame rate for example, 200 Hz, 200 images / second
- thermal image data infrared image data
- the infrared image analysis device 70 analyzes a first communication unit 71 that receives infrared image data generated by the infrared camera 20, a storage unit 72 that stores received infrared image data, an operation unit 73, and infrared image data.
- a control unit 74 (first to third arithmetic units), a second communication unit 75 for communication connection with the visible image analysis device 60, and a display unit 76.
- the first communication unit 71 includes a communication interface such as USB or HDMI.
- the first communication unit 71 receives control information related to operations such as shooting start and shooting end of the infrared camera 20 from the control unit 74, and transmits the received control information to the infrared camera 20.
- the first communication unit 71 receives infrared image data generated by the infrared camera 20.
- the storage unit 72 is a recording medium, and includes, for example, an HDD or an SSD.
- the operation unit 73 is a device operated by a user, and includes, for example, a keyboard, a touch panel, buttons, and the like. For example, the user inputs a shooting start instruction and a shooting end instruction to the operation unit 73.
- the control unit 74 includes a CPU, an MPU, and the like, and controls the entire infrared image analysis device 70 by executing various programs stored in the storage unit 72. Specifically, the control unit 74 controls operations such as shooting start and shooting stop of the infrared camera 20. Further, the control unit 74 specifies the start frame and the end frame of the measurement section D in the infrared image data based on the information obtained from the visible image analysis device 60 and indicating the time when the vehicle 201 passes the piers 111 and 112. .
- the second communication unit 75 includes a wireless communication interface that complies with communication standards such as IEEE 802.11, 3G, and LTE.
- the second communication unit 75 connects the control unit 74 and the Internet 2.
- the control unit 74 receives information indicating the time when the vehicle 201 has passed the piers 111 and 112 from the visible image analysis device 60 via the second communication unit 75.
- the display unit 76 is configured by, for example, a liquid crystal display or an organic EL display.
- each component (the 1st communication part 71, the storage part 72, the operation part 73, the control part 74, the 2nd communication part 75, and the display part 76) of the infrared image analysis apparatus 70 of this Embodiment is implementation.
- Each component (second communication unit 32, storage unit 34, operation unit 37, control unit 35, third communication unit 33, and display unit 36) of the stress distribution measuring apparatus 30 shown in FIG. are identical.
- the infrared image analysis device 70 specifies the start and end frames of the measurement section D in the infrared image data, specifies the movement period corresponding to the measurement section D, and then the stress distribution of the first embodiment. Similar to the measuring device 30, the stress distribution generated in the bridge 101 is measured based on the infrared image data of the moving period taken by the infrared camera 20.
- FIG. Figure 13A shows the position of the vehicle 201 in the photographing start time t 0 of the visible light camera 10 (position before passing through the first one of the piers 111), FIG. 13B when passing through the first one of the piers 111 (passage The position at time t 1 ) is shown, and FIG. 13C shows the position when passing through the second pier 112 (passing time t 2 ).
- the infrared image analysis device 70 first acquires information indicating the passage times t 1 and t 2 from the visible image analysis device 60, and obtains an infrared image. From the data, a start frame corresponding to when the vehicle 201 passes the pier 111 and an end frame corresponding to when the vehicle 201 passes the pier 112 are specified.
- FIG. 14 shows an example of the pier number (the pier number K 1 of the pier 111) taken by the visible light camera 10.
- a plate (identification display object) 116 on which the pier number is written is attached in correspondence with the position where each of the plurality of piers including the piers 111 and 112 is disposed.
- the visible light camera 10 captures the pier numbers K 1 and K 2 described on the plate 116 by capturing the side wall 115 from the traveling vehicle 201.
- FIG. 15 shows a flowchart of the overall operation of the stress distribution measurement operation by the stress distribution measurement system 1.
- the stress distribution measurement system 1 photographs the pier numbers K 1 and K 2 written on the plate 116 from the vehicle 201 with the visible light camera 10. Furthermore, the bridge 101 is photographed from below the bridge 101 by the infrared camera 20. Stress distribution measurement system 1, based on the frame of visual image data obtained by photographing the pier number K 1, taken at the timing when it passes through the start frame (target piers 111 shown in FIG. 13B of the measurement interval D in the infrared image data Specified frame).
- the stress distribution measuring system 1 based on the frame of visual image data obtained by photographing the pier number K 2, was taken at the timing when it passes through the end frame (piers 112 target shown in Figure 13C in the measurement zone D Frame) is specified (S1).
- the stress distribution measurement system 1 measures and outputs the stress distribution corresponding to the measurement section D based on the identified frame from the start frame to the end frame (S2).
- the specific processing of the stress distribution measurement and output in step S2 corresponds to the processing in steps S108 to S110 in FIG.
- the specification of the start frame and the end frame of the measurement section D in step S1 is different from the first embodiment. Details of step S1 will be described below.
- FIG. 16A shows the operation by the control unit 64 of the visible image analysis device 60
- FIG. 16B shows the operation by the control unit 74 of the infrared image analysis device 70. All the steps in FIG. 16A and all the steps in FIG. 16B show details of step S1 in FIG.
- the control unit 64 of the visible image analysis device 60 synchronizes with the control unit 74 of the infrared image analysis device 70 (S301).
- the control unit 64 of the visible image analysis device 60 and the control unit 74 of the infrared image analysis device 70 are synchronized with the same personal computer, so that the times of the visible image analysis device 60 and the infrared image analysis device 70 coincide with each other.
- the control unit 64 of the visible image analysis device 60 sets the pier numbers K 1 and K 2 of the piers 111 and 112 that are the start point and the end point of the measurement section D as the target pier number (S302). For example, when the user inputs pier numbers K 1 and K 2 to the operation unit 63, the control unit 64 sets the input pier numbers K 1 and K 2 as target pier numbers. Or, the control unit 64 reads out the information of the pier number K 1, K 2 which is previously stored in the storage unit 62 is set as a target pier number.
- the control unit 64 starts photographing with the visible light camera 10 (S303). For example, when the shooting start time t 0 is set in advance, the control unit 64 starts shooting when the current time of the visible image analysis device 60 matches the shooting start time t 0 . In another example, the control unit 64 starts shooting when a shooting start instruction is input from the user via the operation unit 63. During imaging, the control unit 64 sequentially acquires visible image data generated by the visible light camera 10 and records it in the storage unit 62. At this time, the control unit 64 records the time (JST time) when each frame of the visible image data is recorded in the storage unit 62 in association with each frame. Specifically, for example, a time stamp indicating the recording time is given to each frame.
- the time stamp is a time at which each of a plurality of frames of visible image data can be identified, and includes, for example, a unit of “hour: minute: second: millisecond”. Note that when the visible light camera 10 assigns each frame a time stamp indicating the shooting time (JST time) of the frame, the control unit 64 may omit the recording time.
- Control unit 64 during photographing using the visible light camera 10 analyzes the visible image data recorded in the storage unit 62 (S304), it is determined whether or not recognize the target pier number K 1 (S305). That is, the control unit 64 determines whether it contains an image of the target pier number K 1 to the frame of visual image data. If the image of the target pier number K 1 is not included in the frame (in S305 No), until it recognizes a target pier number K 1, to continue the analysis of the visible image data. If the image of the target pier number K 1 is included in the frame (Yes in S305), the control unit 64 acquires information indicating the time t 1 when the vehicle 201 has passed the target pier number K 1 piers 111 (S306).
- control unit 64 information indicating a passing time t 1 goal pier number K 1 piers 111 via the second communication unit 65, and transmits the infrared image analyzer 70 (S307).
- Control unit 64 after recognizing the target pier number K 1, further continuing the analysis of the visible image data (S308), it is determined whether or not recognize the target pier number K 2 (S309). That is, the control unit 64 determines whether it contains an image of the target pier number K 2 to the frame of visual image data. If the image of the target pier number K 2 is not included in the frame (in S309 No), until it recognizes a target pier number K 2, continues the analysis of the visible image data. If the image of the target pier number K 2 is included in the frame (Yes in S309), the vehicle 201 acquires the information indicating the time t 2 which has passed through the piers 112 goals pier number K 2 (S310).
- Control unit 64 information indicating a passing time t 2 of the target pier number K 2 piers 112 via the second communication unit 65, and transmits the infrared image analyzer 70 (S311).
- Control unit 64 after the control unit 64 recognizes the target pier number K 2, to end the photographing with visible light camera 10 (S312).
- the end of shooting may be performed when the user inputs a shooting end instruction to the operation unit 63, or may be performed when a predetermined time has elapsed since the start of shooting.
- the control unit 74 of the infrared image analysis device 70 synchronizes with the control unit 64 of the visible image analysis device 60 (S401). For example, as described above, the control unit 74 of the infrared image analysis device 70 and the control unit 64 of the visible image analysis device 60 are synchronized with the same personal computer, so that the infrared image analysis device 70 and the visible image analysis device 60 are synchronized. Match each other's time.
- the control unit 74 starts photographing with the infrared camera 20 (S402). For example, when the shooting start time T 0 is set in advance, the control unit 74 starts shooting when the current time of the infrared image analysis device 70 matches the shooting start time T 0 . In another example, the control unit 74 starts shooting when a shooting start instruction is input from the user via the operation unit 37.
- the infrared camera 20 associates a shooting time (JST time) with each frame when generating a frame of infrared image data. For example, a time stamp indicating the shooting time is given to each frame.
- the time stamp is a time at which each of a plurality of frames of infrared image data can be specified, and includes, for example, a unit of “hour: minute: second: millisecond”.
- the control unit 74 sequentially acquires infrared image data generated by shooting by the infrared camera 20 and stores it in the storage unit 72.
- the infrared camera 20 does not add a time stamp indicating the frame shooting time (JST time) to each frame
- JST time the time when the control unit 74 records each frame of infrared image data in the storage unit 72.
- JST time may be recorded in association with each frame.
- the control unit 74 may add a time stamp indicating the recording time to each frame.
- Control unit 74 of the infrared image analyzer 70 via the second communication unit 75 determines whether it has received information indicating a passing time t 1 goal pier number K 1 piers 111 (S403). Specifically, the control unit 74 determines whether it has received information indicating a passing time t 1, which is transmitted from the visible image analyzer 60 in step S307 in FIG. 16A. When receiving the information indicating the passing time t 1 goal pier number K 1 of pier 111, the control unit 74 calculates by, specifying the start frame in the infrared image data (S404).
- the passage time T 1 of the target pier number K 1 piers 111 in the infrared image data, and passes the time t 1 obtained from the visual image analyzer 60, the following equation (2), the start frame Calculate the frame number.
- P 1 (T 1 ⁇ T 0 ) ⁇ R (2)
- P 1 is the frame number from the start of shooting
- T 0 is the shooting start time of the infrared camera
- R is the frame rate of the infrared camera 20.
- the control unit 74 of the infrared image analyzer 70 via the second communication unit 75 determines whether it has received information indicating a passing time t 2 of the target pier number K 2 piers 112 (S405) . Specifically, the control unit 74 determines whether it has received information indicating a passing time t 2 transmitted from the visible image analyzer 60 in step S311 in FIG. 16A. When receiving the information indicating the passing time t 2 of the target pier number K 2 piers 112, the control unit 74 calculates by, identifying the end frame in the infrared image data (S406).
- the target pier number K 2 in the infrared image data passing time T 2 of the pier 112, and passage time t 2 obtained from the visual image analyzer 60 the following equation (3), the end frame Calculate the frame number.
- the end frame identifying the end frame P 2.
- P 2 (T 2 ⁇ T 0 ) ⁇ R (3)
- P 2 is the frame number from the start of shooting
- R is the frame rate of the infrared camera 20.
- Control unit 64 after identifying the end frame P 2, to end the photographing by the infrared camera 20 (S407).
- the end of shooting may be performed when the user inputs a shooting end instruction to the operation unit 73, or may be performed when a predetermined time has elapsed since the start of shooting.
- the vehicle 201 moves in a structure including the bridge piers 111 and 112 (two support portions) and the bridge 101 (beam portion) provided between the piers 111 and 112.
- the stress distribution generated in the bridge 101 is measured, and the plate 116 (identification display object) on which the pier number attached to the side wall on the bridge 101 is recorded by the visible light camera 10 (first imaging unit).
- the infrared image data corresponding to the measurement section D can be accurately extracted from the infrared image data captured by the infrared camera 20. Therefore, the measurement accuracy of the stress distribution generated in the bridge 101 when the vehicle 201 travels on the bridge 101 can be improved.
- each of the visible image data (first image data) and the infrared image data (second image data) includes a plurality of frames.
- the frame including the images of the target pier numbers K 1 and K 2 (images of the identification display objects) of the piers 111 and 112 (two support portions) is specified as the start and end frames of the moving period in the visible image data.
- the start and end frames of the moving period in the infrared image data are specified from among the plurality of frames of the infrared image data based on the specified start and end frames in the visible image data.
- the time t 1 and t 2 when the vehicle 201 passes through each of the piers 111 and 112 are specified from the start and end frames in the specified visible image data, and the infrared image data is based on the specified time.
- the start and end frames of the moving period in the infrared image data are specified from the plurality of frames.
- the stress distribution measurement system 1 includes a vehicle 201 (moving body) in a structure including a bridge pier 111 and 112 (two support portions) and a bridge 101 (beam portion) provided between the piers 111 and 112. It is a system for measuring the stress distribution generated in the bridge 101 by moving, and images the plate 116 (identification display object) on which the pier number attached to the side wall on the bridge 101 is photographed from the vehicle 201 and visible image data.
- a visible light camera 10 (first imaging unit) that generates (first image data), and thermal image data (infrared image data, second image data) corresponding to the temperature of the surface of the bridge 101 by imaging the surface of the bridge 101 ), And a visible image analysis device 60 and an infrared image analysis device 70.
- the control unit 64 of the visible image analysis device 60 and the control unit 74 (first calculation unit) of the infrared image analysis device 70 obtain a moving period during which the vehicle 201 moves on the piers 111 and 112 based on the visible image data.
- control unit 64 of the visible image analysis device 60 acquires information specifying the start point and end point of the movement period from the visible image data, and the control unit 74 of the infrared image analysis device 70 determines the start point of the movement period. Based on the information for specifying the end point, start and end frames corresponding to the moving period in the infrared image data (thermal image data) are obtained.
- the control unit 74 (second calculation unit) of the infrared image analysis device 70 obtains the temperature change amount based on the thermal image data group corresponding to the movement period in the thermal image data.
- control unit 74 (third arithmetic unit) of the infrared image analyzing apparatus 70 calculates a stress change amount based on the temperature change amount, and obtains a stress distribution generated on the surface of the bridge 101 based on the stress change amount.
- the infrared image data corresponding to the measurement section D can be accurately extracted from the infrared image data captured by the infrared camera 20. Therefore, the measurement accuracy of the stress distribution generated in the bridge 101 when the vehicle 201 travels on the bridge 101 can be improved.
- the visible image analysis device 60 transmits information indicating the passage times t 1 and t 2 of the piers 111 and 112 having the target pier numbers K 1 and K 2 to the infrared image analysis device 70, thereby infrared rays.
- the start frame and end frame in the image data were identified.
- the start frame and the end frame in the infrared image data are specified by another method.
- a start signal and an end frame in infrared image data are specified by transmitting a trigger signal from the visible image analysis device 60 to the infrared image analysis device 70.
- the configuration of the stress distribution measurement system 1 in the present embodiment is the same as the configuration shown in FIG.
- FIG. 17A shows an operation by the control unit 64 of the visible image analysis device 60
- FIG. 17B shows an operation by the control unit 74 of the infrared image analysis device 70. All the steps in FIG. 17A and all the steps in FIG. 17B show details of step S1 in FIG.
- Steps S501 to S505 in FIG. 17A are the same as steps S301 to S305 in FIG. 16A.
- Steps S507, S508, and S510 in FIG. 17A are the same as steps S308, S309, and S312 in FIG. 16A, respectively.
- the control unit 64 of the visual image analyzer 60 when it recognizes the target pier number K 1, via the second communication unit 65, the trigger signal (e.g., pulse signals) the infrared image analyzer 70 (S506). That is, the control unit 64, when it determines that the information includes an image of the target pier number K 1 to the frame of visual image data, and transmits a trigger signal to the infrared image analyzer 70.
- the trigger signal e.g., pulse signals
- control unit 64 when it recognizes the target pier number K 2 (Yes in S508), via the second communication unit 65 to transmit the trigger signal (e.g., pulse signal) to the infrared image analyzer 70 (S509). That is, the control unit 64, when it determines that the information includes an image of the target pier number K 2 to the frame of visual image data, and transmits a trigger signal to the infrared image analyzer 70.
- the trigger signal e.g., pulse signal
- steps S601, S602, and S607 are the same as steps S401, S402, and S407 in FIG. 16B, respectively.
- the control unit 74 of the infrared image analysis device 70 determines whether or not a trigger signal (first trigger signal) has been received after the imaging by the infrared camera 20 is started (S603).
- This trigger signal is a signal transmitted from the visible image analysis device 60 in step S506 of FIG. 17A.
- the control unit 74 of the infrared image analysis device 70 captures the frame captured by the infrared camera 20 when the first trigger signal is received (that is, the frame acquired from the infrared camera 20). Is specified as the start frame in the infrared image data (S604).
- a trigger signal (second trigger signal) has been received (S605).
- This trigger signal is a signal transmitted from the visible image analysis device 60 in step S509 of FIG. 17A.
- the control unit 74 of the infrared image analyzing apparatus 70 captures the frame (that is, the infrared camera 20) that the infrared camera 20 has captured when the second trigger signal is received. Is acquired as the end frame in the infrared image data (S604).
- the infrared camera 20 (second imaging unit) captures the frame captured by the infrared camera 20 at the time of specifying the start and end frames in the visible image data (first image data).
- the start and end frames of the moving period in the image data (second image data) are specified. Therefore, according to the present embodiment, the infrared image data corresponding to the measurement section D can be specified with high accuracy as in the third embodiment.
- the visible image analysis device 60 passes the passage times t 1 and t of the piers 111 and 112 from the frame in which the images of the target pier numbers K 1 and K 2 are shown. 2 may be acquired and stored in the storage unit 62. In this case, it is possible to verify whether the start frame and the end frame specified by the trigger signal are correct based on the information indicating the passage times t 1 and t 2 stored in the storage unit 62.
- the visible image analysis device 60 analyzes the acquired visible image data during shooting by the visible light camera 10, and the infrared image analysis device 70 starts during shooting by the infrared camera 20. Identified frame and end frame.
- the visible image analysis device 60 analyzes the generated visible image data at a predetermined timing after the photographing by the visible light camera 10 is completed.
- the infrared image analysis device 70 identifies the start frame and the end frame at a predetermined timing after the photographing by the infrared camera 20 is completed.
- the configuration of the stress distribution measurement system 1 in the present embodiment is the same as the configuration shown in FIG.
- the visible image analysis device 60 and the infrared image analysis device 70 start photographing by the visible light camera 10 and the infrared camera 20, respectively, after synchronization, as in the third and fourth embodiments.
- the control unit 64 of the visual image analyzer 60 to start photographing the visible light camera 10 based on the shooting start time t 0 which is set in advance.
- the control unit 64 causes the visible light camera 10 to start shooting when a shooting start instruction is input from the user via the operation unit 63.
- the control unit 64 stores the visible image data generated by the visible light camera 10 in the storage unit 62.
- the control unit 64 ends the shooting by the visible light camera 10 when a predetermined time has elapsed from the start of shooting.
- control unit 64 may end shooting based on a preset shooting end time. Alternatively, the control unit 64 may end the shooting by the visible light camera 10 when inputting a shooting end instruction from the user via the operation unit 63.
- control unit 74 of the infrared image analyzer 70 based on the shooting start time T 0 which is set in advance to start imaging the infrared camera 20.
- the control unit 74 causes the infrared camera 20 to start photographing when a photographing start instruction is input from the user via the operation unit 73.
- the control unit 74 stores the infrared image data generated by photographing by the infrared camera 20 in the storage unit 72.
- the control unit 74 ends the shooting by the infrared camera 20 when a predetermined time has elapsed from the start of shooting. Note that the control unit 74 may end shooting based on a preset shooting end time. Alternatively, the control unit 74 may end the shooting by the infrared camera 20 when inputting a shooting end instruction from the user via the operation unit 73.
- [5-2. analysis] 18A shows the operation by the control unit 64 of the visible image analysis device 60
- FIG. 18B shows the operation by the control unit 74 of the infrared image analysis device 70.
- the above-described photographing operation by the visible light camera 10 and the infrared camera 20, all the steps in FIG. 18A, and all the steps in FIG. 18B show details of step S1 in FIG.
- the control unit 64 of the visible image analysis device 60 starts the analysis process shown in FIG. 18A at a predetermined timing. For example, the analysis process is started at a preset time or when the user instructs to start the analysis.
- the control unit 64 of the visible image analysis device 60 sets the pier numbers K 1 and K 2 of the piers 111 and 112 serving as the start point and the end point of the measurement section D as target pier numbers (S701).
- the control unit 64 sets the input pier numbers K 1 and K 2 as target pier numbers.
- the information of the pier numbers K 1 and K 2 stored in the storage unit 62 is read and set as the target pier number.
- the control unit 64 of the visible image analysis device 60 reads the visible image data from the storage unit 62 and analyzes the image (S702).
- Control unit 64 has determined the frame including an image of the target pier number K 1, the recording time recorded in association with the specified frame (time stamp is assigned to the frame) of the target pier number K 1 acquired as information indicating the passing time t 1 of the pier 111 (S703).
- Control unit 64 stores information indicating a passing time t 1 obtained in the storage unit 62 (S704).
- control unit 64 has determined the frame including an image of the target pier number K 2, it is applied to the recording time (frame being recorded in association with the frame containing the image of the target pier number K 2 obtaining a time stamp) which are as information indicating a passing time t 2 of the target pier number K 2 piers 112 (S705).
- Control unit 64 stores information indicating the acquired passage time t 2 in the storage unit 62 (S706).
- the control unit 64 of the visible image analysis device 60 has received a transmission request for information indicating the passage times t 1 and t 2 of the piers 111 and 112 having the target pier numbers K 1 and K 2 from the infrared image analysis device 70. Is determined (S707).
- the transmission request here is a transmission request transmitted from the infrared image analysis device 70 in step S801 in FIG. 18B.
- the control unit 64 When receiving a transmission request of information indicating the passing time t 1, t 2 of the target pier number K 1, K 2 piers 111, the control unit 64, information indicating the passing time (t 1, t 2) Is read from the storage unit 62 and transmitted to the infrared image analyzing apparatus 70 (S708).
- the control unit 74 of the infrared image analysis device 70 starts the analysis process shown in FIG. 18B at a predetermined timing. For example, the analysis process is started at a preset time or when the user instructs to start the analysis.
- the control unit 74 of the infrared image analysis device 70 transmits information indicating the passage times t 1 and t 2 of the piers 111 and 112 having the target pier numbers K 1 and K 2 via the second communication unit 75.
- the transmission request is transmitted to the visible image analysis device 60 (S801).
- the control unit 74 receives information indicating the passage times t 1 and t 2 of the piers 111 and 112 having the target pier numbers K 1 and K 2 transmitted from the visible image analysis device 60 (S802).
- the control unit 74 specifies a start frame and an end frame in the infrared image data by calculation based on the acquired information indicating the passage times t 1 and t 2 (S803).
- the start frame and the end frame are specified in the same manner as steps S404 and S406 of FIG. 16B in the third embodiment. Specifically, for example, the frame numbers of the start frame and the end frame are calculated using the above formulas (2) and (3). Thus, identifying the start frame P 1 and the end frame P 2.
- the infrared image data corresponding to the measurement section D can be accurately extracted from the infrared image data captured by the infrared camera 20.
- the present embodiment is a combination of the third to fifth embodiments. Specifically, both the specification of the start and end frames based on the calculation described in the third embodiment or the fifth embodiment and the specification of the start and end frames based on the trigger signal described in the fourth embodiment I do.
- the configuration of the stress distribution measurement system 1 in the present embodiment is the same as the configuration shown in FIG.
- FIG. 19 shows an operation by the control unit 74 of the infrared image analyzing apparatus 70.
- the control unit 74 specifies the start and end frames (A) in the infrared image data based on the trigger signal (S901).
- Step S901 corresponds to all the steps in FIG. 17B.
- the control unit 74 starts and ends the frame (B) in the infrared image data based on the calculation using the information indicating the passage times t 1 and t 2 of the piers 111 and 112 having the target pier numbers K 1 and K 2. Is identified (S902).
- Step S902 corresponds to all the steps in FIG. 16B or all the steps in FIG. 18B.
- the control unit 74 determines whether the start and end frames (A) specified based on the trigger signal match the start and end frames (B) specified based on the calculation (S903). If they match, the start and end frames (A) specified based on the trigger signal are selected (S904). If they do not match, the start and end frames (B) specified based on the calculation are selected (S905).
- start and end frames may be specified using two or more methods.
- Embodiments 1 to 6 have been described as examples of the technology disclosed in the present application. However, the technology in the present disclosure is not limited to this, and can also be applied to an embodiment in which changes, replacements, additions, omissions, and the like are appropriately performed. Also, it is possible to combine the components described in the first to sixth embodiments to form a new embodiment. Therefore, other embodiments will be exemplified below.
- Embodiments 1 to 6 the method and apparatus for measuring the stress distribution generated in the bridge on which the vehicle travels on the bridge have been described.
- the idea of the present disclosure can also be applied to a method and apparatus for measuring the stress distribution of a structure in which a moving body moves under the structure, such as a monorail, or a structure in which the moving body moves beside the structure. .
- the position of the vehicle relative to the pier is determined based on the size of the windshield of the vehicle.
- the present disclosure is not limited to this, and the position of the vehicle with respect to the pier may be obtained based on the size of an optional accessory of the vehicle such as a license plate that does not vary greatly in size depending on the vehicle type.
- the present disclosure may determine the position of the vehicle relative to the pier based on the ratio of the size of the vehicle accessory to the size of the bridge accessory such as a road sign.
- the ratio of the size of the vehicle accessory when the vehicle is positioned on each pier to the size of the bridge accessory such as a road sign is used as a reference value for determining the position of the vehicle with respect to the pier. May be.
- the present disclosure may determine the position of the vehicle with respect to the pier based on the distance between the visible light camera and the vehicle.
- the distance between the visible light camera and each pier may be used as a reference value for determining the position of the vehicle with respect to the pier.
- the distance between the visible light camera and the vehicle can be measured by analyzing the image data from the two visible light cameras.
- the present disclosure is based on the ratio of the distance between the visible light camera and the vehicle accessory to the distance between the visible light camera and the bridge accessory such as a road sign.
- the position of the vehicle may be obtained.
- the ratio of the distance between the visible light camera and the vehicle accessory when the vehicle is located on each pier to the distance between the visible light camera and the bridge accessory such as a road sign is the position of the vehicle relative to the pier. May be used as a reference value for obtaining.
- the stress distribution measuring device 30 specifies the period during which the vehicle 201 travels in the section D from the pier 111 to the pier 112 based on the visible image data from the visible light camera 10. Based on the thermal image data photographed by the infrared camera 20 during the specified period, the stress distribution generated in the bridge 101 was measured, and the measured stress distribution data was transmitted to the server or the like via the Internet 2.
- the present disclosure is not limited to this, and the stress distribution measuring device 30 transmits the visible image data from the visible light camera 10 and the thermal image data from the infrared camera 20 to the server, and based on the visible image data in the server.
- a period during which the vehicle 201 travels in the section D from the pier 111 to the pier 112 is determined, and the stress distribution generated in the bridge 101 is measured based on the thermal image data captured by the infrared camera 20 during the specified period.
- the measured stress distribution data may be transmitted to the stress distribution measuring device 30.
- the stress distribution database 50d in which the vehicle weight information 40d is associated with the vehicle number and the stress distribution data is created.
- the present disclosure is not limited to this, and a plurality of test vehicles having a known vehicle weight and different vehicle weights are prepared in advance, the stress distribution when these test vehicles are run is measured, and the measured stress distribution is measured.
- a stress distribution database as shown in FIGS. 9A and 9B may be created by associating the data with the known vehicle weight.
- the vehicle weight can be calculated simply by measuring the stress distribution when the vehicle is generated, and it is also possible to detect whether the vehicle is an overloaded vehicle.
- the recording time of each frame of the visible image data is used as information indicating the passage times t 1 and t 2 of the piers 111 and 112 having the target pier numbers K 1 and K 2 .
- the vehicle 201 is information specifying a frame shot when the vehicle piers 111 and 112 are passed
- arbitrary information is used as information indicating the passage times t 1 and t 2 of the piers 111 and 112. Can do. That is, any information can be used as long as the start frame and the end frame of the measurement section D can be specified in the infrared image data.
- the frame numbers p 1 and p 2 of the visible image data from the imaging start time t 0 of the visible light camera 10 may be used as information indicating the passage times t 1 and t 2 of the piers 111 and 112.
- the infrared image analysis device 70 acquires the frame numbers p 1 and p 2 from the imaging start time t 0 of the visible light camera 10 from the visible image analysis device 60 in steps S403 and S405. Then, the infrared image analysis device 70 calculates the passage times T 1 and T 2 in the infrared image data by the following equations (4) and (5), respectively.
- the infrared image analyzer 70 the above equation (2) and (3), specifying the start frame P 1 and end frame P 2 in the infrared image data.
- T 1 t 0 + p 1 / r (4)
- T 2 t 0 + p 2 / r (5)
- r is the frame rate of the visible light camera 10.
- an elapsed time from the imaging start time t 0 of the visible light camera 10 may be used, or a plurality of pieces of information (recording time (recording time ( Alternatively, a combination of two or more of shooting time), elapsed time, and frame number) may be used.
- the functions of the visible image analysis device 60, the infrared image analysis device 70, and the stress distribution measurement device 30 shown in the first to sixth embodiments may be realized by one device or by a plurality of devices. May be.
- the infrared image analysis device 70 acquires the visible image data generated by the visible light camera 10 from the visible light camera 10 directly or via the visible image analysis device 60, and the infrared image analysis device 70 analyzes the visible image data. And analysis of infrared image data may be performed.
- the temperature change amount for each pixel is obtained by performing Fourier transform on the thermal image data (infrared image data) in step S108 in the flowchart of FIG. 3, but other methods are used.
- a temperature change amount may be obtained.
- FIG. 20A shows an infrared image (for one frame).
- FIG. 20B shows the temperature for each frame in the specific range 80 in the infrared image of FIG. 20A.
- the control unit 35 may obtain the temperature of the specific range 80 of each frame and obtain the temperature change amount ⁇ T (see FIG. 20B) accompanying the time change (frame change).
- the specific range 80 is set so as to include one or more pixels.
- the temperature of the specific range 80 may be obtained as an average value of the temperatures of the pixels included in the specific range 80.
- the measurement target using the infrared image data is not limited to the stress distribution.
- the passing frequency (number of passing vehicles) of the vehicle may be measured using infrared image data generated by the infrared camera 20.
- the temperature change amount ⁇ T is calculated from the temperature waveform, and the number of times the temperature change amount ⁇ T indicating a temperature drop is obtained is counted to obtain the vehicle passing frequency (the number of passing vehicles). Can do.
- the present disclosure can be applied to a stress distribution measurement method and a stress distribution measurement system that measure a stress distribution generated in a structure such as a vehicle moving in a structure such as a bridge on a highway.
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Abstract
応力分布測定方法は、2つの支持部と支持部の間に設けられた梁部とを有する構造物において移動体が移動することによって構造物に発生する応力分布を測定する方法であって、第1撮影部により移動体を撮影し又は構造物に取り付けられた識別表示物を移動体から撮影して第1画像データを生成するステップ(S102)と、第1画像データに基づいて、移動体が構造物の支持部の間を移動する移動期間を求めるステップ(S103,S106)と、第2撮影部により構造物の梁部の表面を撮影して熱画像データ(第2画像データ)を生成するステップ(S105)と、第2画像データにおける移動期間に対応する第2画像データ群に基づいて、温度変化量を求めるステップ(S108)と、温度変化量に基づいて応力変化量を算出し、応力変化量に基づいて応力分布を求めるステップ(S109)とを備える。
Description
本開示は、高速道路の橋梁等の構造物において車両等の移動体が移動することによって当該構造物に発生する応力分布を測定する方法及びシステムに関する。
特許文献1~3は、移動荷重等により応力変動が生じる橋梁等の構造物における応力変動分布(応力分布)を測定する構造物の応力変動分布測定方法を開示する。この応力変動分布測定方法では、赤外線カメラを用いた赤外線サーモグラフィ法を用いる。赤外線サーモグラフィ法は、物体表面から放射される赤外線エネルギ分布を赤外線カメラにより計測し、これを温度分布に換算し、画像化するものである。これより、応力変動分布測定方法では、物体の弾性変形の際に物体に生じる微小な温度変動すなわち熱弾性温度変動を計測して、物体に作用している応力変動分布を計測する。
本開示は、構造物において移動体が移動することによって当該構造物に発生する応力分布の測定精度を向上することが可能な応力分布測定方法及び応力分布測定システムを提供する。
本開示に係る応力分布測定方法は、2つの支持部と支持部の間に設けられた梁部とを有する構造物において移動体が移動することによって構造物に発生する応力分布を測定する方法であって、第1撮影部により、支持部の間を移動する移動体を撮影し又は構造物に取り付けられた識別表示物を移動体から撮影して第1画像データを生成するステップと、第1画像データに基づいて、移動体が構造物の支持部の間を移動する移動期間を求めるステップと、第2撮影部により構造物の梁部の表面を撮影して梁部の表面の温度に応じた熱画像データを第2画像データとして生成するステップと、第2画像データにおける移動期間に対応する第2画像データ群に基づいて、温度変化量を求めるステップと、温度変化量に基づいて応力変化量を算出し、応力変化量に基づいて、構造物の梁部の表面に生じる応力分布を求めるステップとを備える。
本開示に係る応力分布測定システムは、2つの支持部と支持部の間に設けられた梁部とを有する構造物において移動体が移動することによって構造物に発生する応力分布を測定するシステムであって、支持部の間を移動する移動体を撮影し又は構造物に取り付けられた識別表示物を移動体から撮影して第1画像データを生成する第1撮影部と、構造物の梁部の表面を撮影して梁部の表面の温度に応じた熱画像データを第2画像データとして生成する第2撮影部と、第1画像データに基づいて、移動体が構造物の支持部の間を移動する移動期間を求める第1演算部と、第2画像データにおける移動期間に対応する第2画像データ群に基づいて、温度変化量を求める第2演算部と、温度変化量に基づいて応力変化量を算出し、応力変化量に基づいて、構造物の梁部の表面に生じる応力分布を求める第3演算部とを備える。
本開示に係る応力分布測定方法及びシステムは、構造物において移動体が移動することによって当該構造物に発生する応力分布の測定精度を向上することができる。
以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、発明者(ら)は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
(本開示に至った経緯)
高速道路等の橋梁上を車両が走行することによって橋梁に発生する応力分布を測定する方法として、赤外線カメラを用いた赤外線サーモグラフィ法を用いる方法がある。この方法は、車両が橋梁を走行する際に、橋梁を赤外線カメラで撮影して橋梁の表面の温度に応じた熱画像データを生成する。そして、この方法は、熱画像データに基づいて温度変化量を求め、温度変化量に基づいて応力変化量を算出することによって応力分布を測定する。
高速道路等の橋梁上を車両が走行することによって橋梁に発生する応力分布を測定する方法として、赤外線カメラを用いた赤外線サーモグラフィ法を用いる方法がある。この方法は、車両が橋梁を走行する際に、橋梁を赤外線カメラで撮影して橋梁の表面の温度に応じた熱画像データを生成する。そして、この方法は、熱画像データに基づいて温度変化量を求め、温度変化量に基づいて応力変化量を算出することによって応力分布を測定する。
この応力分布測定方法では、橋梁の測定領域を含むある区間を車両が通過するときに熱画像データを測定し、この熱画像データに基づいて温度変化量を求めるものであるが、本願発明者は、この方法において、熱画像データを測定するときに車両が通過する区間を変化させた実験をおこなったところ、求めた温度変化量がばらつくことを発見した。
この点に関し、本願発明者は、橋梁における隣接する2つの橋脚間の区間を車両が走行する期間に熱画像データを測定し、この熱画像データに基づいて温度変化量を求めると、求めた温度変化量が最も正しいことを見出した。
この知見に基づき、本開示の応力分布測定方法は、可視光カメラにより隣接する2つの橋脚の間を走行する車両を撮影して、車両が橋脚から橋脚までの区間Dを走行する走行期間を求める。そして、本開示の応力分布測定方法は、この走行期間に赤外線カメラにより撮影した熱画像データに基づいて温度変化量を求め、温度変化量に基づいて応力変化量を算出することによって応力分布を測定する。
(実施の形態1)
以下、実施の形態1にかかる応力分布測定システムを図1~4を用いて説明する。
以下、実施の形態1にかかる応力分布測定システムを図1~4を用いて説明する。
[1-1.構成]
[1-1-1.応力分布測定システム]
図1は、実施の形態1にかかる応力分布測定システムの構成を示す図である。図1に示す応力分布測定システム1は、高速道路の橋梁101上を車両201が走行することによって橋梁101に発生する応力分布を測定する。応力分布測定システム1は、可視光カメラ(第1撮影部)10と、赤外線カメラ(第2撮影部)20と、応力分布測定装置30とを備える。
[1-1-1.応力分布測定システム]
図1は、実施の形態1にかかる応力分布測定システムの構成を示す図である。図1に示す応力分布測定システム1は、高速道路の橋梁101上を車両201が走行することによって橋梁101に発生する応力分布を測定する。応力分布測定システム1は、可視光カメラ(第1撮影部)10と、赤外線カメラ(第2撮影部)20と、応力分布測定装置30とを備える。
ここで、応力分布測定システム1は、橋梁101上の道路における所定の区間(以下「測定区間」という)Dを車両201が走行する時において熱画像データを測定し、この熱画像データに基づいて応力分布を求める。特に、測定区間Dは、橋梁101上の道路の隣接する2つの橋脚111、112間の区間に設定される。
可視光カメラ10は、橋梁101の上方に配置される。可視光カメラ10は、隣接する2つの橋脚111、112間における橋梁101上の道路を走行する車両201を所定のフレームレート(例えば、100Hz、100枚/秒)で撮影して、可視画像データ(第1画像データ)を生成する。
赤外線カメラ20は、橋梁101の下方に配置される。赤外線カメラ20は、複数の画素を有し、橋脚111、112間における橋梁101の下側表面の所定領域を所定のフレームレート(例えば、100Hz、100枚/秒)で撮影して、橋梁101の下側表面の所定領域の温度に応じた熱画像データ(第2画像データ)を生成する。
応力分布測定装置30は、可視光カメラ10からの可視画像データに基づいて、車両201が橋脚111から橋脚112までの区間Dを走行する期間(移動期間)を特定する。そして、応力分布測定装置30は、この特定した期間において赤外線カメラ20により撮影された熱画像データに基づいて、橋梁101に発生する応力分布を測定する。応力分布測定装置30は、測定した応力分布データをインターネット2を介してサーバ等に送信する。以下、応力分布測定装置30の構成を説明する。
[1-1-2.応力分布測定装置]
図2は、実施の形態1にかかる応力分布測定装置の構成を示す図である。図2に示す応力分布測定装置30は、例えばコンピュータで構成される。応力分布測定装置30は、第1~第3の通信部31、32、33と、格納部34と、制御部35と、表示部36と、操作部37とを備える。
図2は、実施の形態1にかかる応力分布測定装置の構成を示す図である。図2に示す応力分布測定装置30は、例えばコンピュータで構成される。応力分布測定装置30は、第1~第3の通信部31、32、33と、格納部34と、制御部35と、表示部36と、操作部37とを備える。
第1及び第2の通信部31、32はそれぞれ、USB、HDMI(登録商標)等の通信インタフェースで構成される。第1の通信部31は、可視光カメラ10から、所定のフレームレートで撮影された可視画像データを順次に入力する入力部である。
第2の通信部32は、赤外線カメラ20から、所定のフレームレートで撮影された熱画像データを順次に入力する入力部である。また、第2の通信部32は、赤外線カメラ20の撮影開始及び撮影終了等の動作に関する制御情報を制御部35から受信し、受信した制御情報を赤外線カメラ20に送信する。
第3の通信部33は、IEEE802.11、3G、LTE等の通信規格に準拠した無線通信インタフェースで構成される。第3の通信部33は、制御部35とインターネット2とを接続する。
格納部34は、記録媒体であり、例えばHDD、SSDで構成される。格納部34は、可視光カメラ10で撮影され、第1の通信部31を介して受信した可視画像データを格納する。また、格納部34は、赤外線カメラ20で撮影され、第2の通信部32を介して受信した熱画像データを格納する。また、格納部34は、後述する操作部37から入力される基準値であって、車両201が各橋脚111、112上に位置することを検出するために必要な基準値を格納する。また、格納部34は、制御部35のための各種プログラムを格納する。
制御部35は、CPU、MPU等で構成され、格納部34に格納された各種プログラムを実行することにより、応力分布測定装置30の全体を制御する。制御部35は、赤外線カメラ20の撮影開始及び撮影停止等の動作を制御する。制御部35は、可視光カメラ10からの可視画像データに基づいて、車両201が橋脚111から橋脚112までの区間Dを走行する期間(タイミング)を特定する。そして、制御部35は、この特定した期間(タイミング)において赤外線カメラ20により撮影された熱画像データに基づいて、橋梁101に発生する応力分布を測定する。制御部35は、測定した応力分布データをインターネット2を介してサーバ等に送信する。このとき、制御部35は、第1~第3の演算部として機能する。これらの機能の詳細については、後述する動作説明において説明する。
表示部36は、例えば液晶ディスプレイや有機ELディスプレイで構成され、制御部35で求められた応力分布を例えば色情報又は諧調情報として表示する。
操作部37は、例えばキーボード、タッチパネル、ボタン等で構成される。操作部37は、車両201が各橋脚111、112上を通過したことを検出するために必要な基準値を設定する際にユーザにより操作される装置である。
[1-2.動作]
以上のように構成された応力分布測定システム1について、その動作を以下に説明する。以下、本実施の形態1にかかる応力分布測定装置30の制御部35による応力分布測定動作について、図3のフローチャートを参照して説明する。以下の説明では、説明の便宜上、橋梁101の下り車線(又は上り車線)の2車線のうちの走行車線において、橋脚111から橋脚112に向けて測定区間Dを1台の車両201が通過することを前提としている。
以上のように構成された応力分布測定システム1について、その動作を以下に説明する。以下、本実施の形態1にかかる応力分布測定装置30の制御部35による応力分布測定動作について、図3のフローチャートを参照して説明する。以下の説明では、説明の便宜上、橋梁101の下り車線(又は上り車線)の2車線のうちの走行車線において、橋脚111から橋脚112に向けて測定区間Dを1台の車両201が通過することを前提としている。
図3に示すように、まず、制御部35は、車両201が各橋脚111、112上を通過したことを検出するための基準値を取得する(S101)。基準値は、例えば車両201が各橋脚111、112上に位置するときの車両201のフロントガラスの大きさを示す値である。基準値とするフロントガラスの大きさは、複数の車種のフロントガラスの大きさの平均値であってもよいし、代表車種のフロントガラスの大きさであってもよい。この基準値は、ユーザによって操作部37を用いて入力され、格納部34に予め格納されている。
なお、フロントガラスの大きさは、車種によって大きく異ならない。例えば、大型車両のフロントガラスの大きさは、小型車両のフロントガラスの大きさと比較してもそれほど大きくない。そのため、本実施の形態では、車両201が各橋脚111、112上を通過したことを検出するために、フロントガラスの大きさを用いている。
次に、制御部35は、可視光カメラ10から、橋梁101上を走行する車両201を撮影した可視画像データを取得する(S102)。取得された可視画像データは格納部34に一時的に格納される。
次に、制御部35は、可視画像データの画像解析を行い、測定区間Dの始点となる橋脚111上を車両が通過したか否かの判断を行う(S103)。例えば、制御部35は、可視画像データの画像解析により、車両検出を行う。車両201が検出された場合、制御部35は、画像解析から求められた車両201のフロントガラスの大きさが、フロントガラスの大きさの基準値を中心とする所定の範囲内にあるときに、車両201が橋脚111上を通過したと判断する。
まだ橋脚111上を車両が通過していない場合には、制御部35は、橋脚111上を車両が通過するまで、上記のステップS102及びS103の処理を繰り返す。
一方、ステップS103において、一方の橋脚111上を車両201が通過したことを検出すると、制御部35は、赤外線カメラ20を制御し、橋梁101の下側表面の撮影を開始する(S104)。そして、制御部35は、赤外線カメラ20から、橋梁101の下側表面温度に応じた熱画像データを取得する(S105)。取得された熱画像データは格納部34に格納される。
次に、制御部35は、可視光カメラ10からの可視画像データの画像解析を行い、測定区間Dの終点となる橋脚112上を車両が通過したか否かの判断を行う(S106)。例えば、制御部35は、画像解析から求められた車両201のフロントガラスの大きさに基づき、車両201が橋脚112上を通過したか否かの判断を行う。
橋脚112上を車両が通過していない場合には、制御部35は、橋脚112上を車両が通過するまで、上記のステップS105及びS106の処理を繰り返す。
一方、ステップS106において、終点の橋脚112上を車両201が通過したことを検出すると、制御部35は、赤外線カメラ20を制御し、橋梁101の下側表面の撮影を終了し(S107)、赤外線カメラ20からの熱画像データの取得を終了する。
このようにして、制御部35は、車両201が橋脚111から橋脚112までの測定区間Dを走行する期間の熱画像データを取得する。
次に、制御部35は、車両201が測定区間Dを走行する期間に取得された熱画像データに基づいて、画素ごとに温度の時間変化量を温度変化量として求める(S108)。例えば、制御部35は、熱画像データをフーリエ変換することによって温度変化量を求める。
次に、制御部35は、求めた温度変化量に基づいて応力分布を求める(S109)。具体的には、制御部35は、まず温度変化量に基づいて、画素ごとに応力の時間変化量を応力変化量として算出する。例えば、制御部35は、熱弾性効果を表す次式を用いて、温度変化量ΔTから応力変化量Δδを算出する。
ΔT=-KTΔδ・・・(1)
Kは熱弾性係数で、K=α/(ρCP)であり、Tは橋梁の絶対温度である。αは橋梁の線膨張係数であり、ρは橋梁の密度であり、CPは応力一定のもとでの比熱である。
そして、制御部35は、全画素の応力変化量に基づいて応力分布を求める。
ΔT=-KTΔδ・・・(1)
Kは熱弾性係数で、K=α/(ρCP)であり、Tは橋梁の絶対温度である。αは橋梁の線膨張係数であり、ρは橋梁の密度であり、CPは応力一定のもとでの比熱である。
そして、制御部35は、全画素の応力変化量に基づいて応力分布を求める。
制御部35は、求めた応力分布データを格納部34に格納するとともに、表示部36に表示させる(S9)。これにより、応力分布測定動作を終了する。制御部35は、応力分布データを第3の通信部33及びインターネット2を介してサーバ等に送信してもよい。
図4は、表示部36に表示される応力分布の測定結果の表示の一例を示す図である。図4には、図1に示すように車両201が走行車線と追越車線とのうちの走行車線を走行する際の走行車線の下側表面の応力分布がグレースケールで示されている。部分aは走行車線の中央付近に位置する桁(鉄骨)に相当し、部分bは走行車線と追越車線との間に位置する桁(鉄骨)に相当する。図4において、グレー部分が伸張応力の発生を示し、黒部分が圧縮応力の発生を示す。このように、制御部35は、応力分布をグレースケール又はカラー等の色情報として表示してもよいし、階調情報として表示してもよい。
[1-3.効果等]
以上のように、本実施の形態において、応力分布測定方法は、橋梁101上を車両201が走行することによって橋梁101に発生する応力分布を測定する方法である。この応力分布測定方法は、可視光カメラ10により橋脚111、112間を走行する車両201を撮影して可視画像データを生成するステップ(S102)と、可視画像データに基づいて、車両201が橋脚111、112間を走行する期間(タイミング)を求めるステップ(S103、S106)と、赤外線カメラ20により橋梁101の表面を撮影して橋梁101の表面の温度に応じた熱画像データを生成するステップ(S105)と、熱画像データにおける上記期間に対応する熱画像データ群に基づいて、温度変化量を求めるステップ(S108)と、温度変化量に基づいて応力変化量を算出し、応力変化量に基づいて、橋梁101の表面に生じる応力分布を求めるステップ(S109)とを備える。
以上のように、本実施の形態において、応力分布測定方法は、橋梁101上を車両201が走行することによって橋梁101に発生する応力分布を測定する方法である。この応力分布測定方法は、可視光カメラ10により橋脚111、112間を走行する車両201を撮影して可視画像データを生成するステップ(S102)と、可視画像データに基づいて、車両201が橋脚111、112間を走行する期間(タイミング)を求めるステップ(S103、S106)と、赤外線カメラ20により橋梁101の表面を撮影して橋梁101の表面の温度に応じた熱画像データを生成するステップ(S105)と、熱画像データにおける上記期間に対応する熱画像データ群に基づいて、温度変化量を求めるステップ(S108)と、温度変化量に基づいて応力変化量を算出し、応力変化量に基づいて、橋梁101の表面に生じる応力分布を求めるステップ(S109)とを備える。
また、本実施の形態において、応力分布測定システム1は、橋梁101上を車両201が走行することによって橋梁101に発生する応力分布を測定するシステム1であって、可視光カメラ10と、赤外線カメラ20と、制御部(第1~第3の演算部)35とを備える。可視光カメラ10は、橋脚111、112間を走行する車両201を撮影して可視画像データを生成する。赤外線カメラ20は、橋梁101の表面を撮影して橋梁101の表面の温度に応じた熱画像データを生成する。制御部35は、可視画像データに基づいて、車両201が橋脚111、112間を走行する期間(タイミング)を求める。制御部35は、熱画像データにおける上記期間に対応する熱画像データ群に基づいて、温度変化量を求める。制御部35は、温度変化量に基づいて応力変化量を算出し、応力変化量に基づいて、橋梁101の表面に生じる応力分布を求める。
以上のように、本実施の形態では、可視光カメラ10により、車両201が高速道路等の橋梁101における隣接する2つの橋脚111、112間を走行する期間を求め、この期間に撮影した熱画像データに基づいて温度変化量を求め、温度変化量に基づいて応力変化量を算出することによって応力分布を求める。これにより、橋梁101上を車両201が走行することによって橋梁101に発生する応力分布の測定精度を向上することができる。
(実施の形態2)
実施の形態1では、高速道路等の橋梁上を車両が走行することによって橋梁に発生する応力分布を測定した。実施の形態2では、実施の形態1で測定した応力分布のデータを、車両の重量情報と関連付けて管理する。
実施の形態1では、高速道路等の橋梁上を車両が走行することによって橋梁に発生する応力分布を測定した。実施の形態2では、実施の形態1で測定した応力分布のデータを、車両の重量情報と関連付けて管理する。
以下、実施の形態2にかかる応力分布測定システムについて、図5~図10を用いて説明する。
図5は、実施の形態2にかかる応力分布測定システムの構成を示す図である。図5に示す応力分布測定システム1Aは、図1に示す実施の形態1の応力分布測定システム1の構成に加えて、基地局15と、料金所端末40と、サーバ50とをさらに備える。
基地局15は、例えば5GHz無線アクセスシステムの基地局である。基地局15は、Wi-Fi等の通信方式に従って可視光カメラ10と通信を行う。また、基地局15は、IEEE802.11等の通信方式に従ってインターネット2に接続する。基地局15は、可視光カメラ10から、高速道路の橋梁101上を走行する車両201を撮影した可視画像データを受信し、受信した可視画像データをインターネット2を介してサーバ50に送信する。
料金所端末40は、高速道路等の料金所に配置される。料金所端末40は、車両201が料金所を通過する際に取得した車両ナンバーと車両重量とが関連付けされた車両重量情報40dを管理する(図7A)。車両ナンバーは、例えば可視光カメラ等により車両を撮影した画像の画像解析を行うことによって識別される。車両重量は、例えば車両軸重計測装置等により計測される。また、料金所端末40は、IEEE802.11等の通信方式に従ってインターネット2に接続する。
サーバ50は、例えばクラウドサーバであり、インターネット2に接続する。サーバ50は、応力分布測定装置30からインターネット2を介して応力分布データを取得する。また、サーバ50は、可視光カメラ10から基地局15及びインターネット2を介して可視画像データを取得する。また、サーバ50は、料金所端末40からインターネット2を介して車両重量情報40dを取得する。サーバ50は、取得した応力分布データ、可視画像データ、及び、車両重量情報40dに基づいて、応力分布データを測定する際に橋梁101における測定区間Dを走行していた車両201の車両重量と応力分布データとを関連付けて応力分布データベース50dとして管理する(図7B)。以下、サーバ50の構成を説明する。
図6は、実施の形態2にかかるサーバ50の構成を示す図である。図6に示すサーバ50は、例えばコンピュータで構成される。サーバ50は、通信部51と、格納部52と、制御部53とを備える。
通信部51は、IEEE802等の通信規格に準拠した通信インタフェースで構成される。通信部51は、制御部53とインターネット2とを接続する。
格納部52は、記録媒体であり、例えばHDD、SSDで構成される。格納部52は、通信部51で受信した応力分布データ、可視画像データ、及び、車両重量情報40dを一時的に格納する。また、格納部52は、車両重量と応力分布データとを関連付けされた応力分布データベース50dを格納する。また、格納部52は、制御部53のための各種プログラムを格納する。
図7Aは、格納部52に格納される車両重量情報40d、すなわち料金所端末で管理される車両重量情報40dを示す図であり、図7Bは、格納部52に格納される応力分布データベース50dである。車両重量情報40dは、図7Aに示すように車両ナンバーと車両重量とが関連付けられた情報であり、応力分布データベース50dは、図7Bに示すように車両ナンバーと、車両重量と、応力分布データとが関連付けられたデータベースである。
制御部53は、CPU、MPU等で構成され、格納部52に格納された各種プログラムを実行することにより、サーバ50の全体を制御する。制御部53は、可視光カメラ10からの可視画像データに基づいて、応力分布データを測定する際に橋梁101における橋脚間を走行していた車両201の車両ナンバーを特定し、料金所端末40からの車両重量情報に基づいて、識別した車両ナンバーに対応する車両重量を抽出する。制御部53は、応力分布データと、識別した車両ナンバーと、特定した車両重量とを関連付けて応力分布データベースとして管理する。
以下、実施の形態2にかかるサーバ50の制御部53による応力分布データの管理動作について、図8のフローチャートを参照して説明する。
図8に示すように、まず、サーバ50の制御部53は、応力分布測定装置30からインターネット2を介して応力分布データを取得する(S201)。また、制御部53は、可視光カメラ10からインターネット2を介して可視画像データを取得する(S201)。また、制御部53は、料金所端末40からインターネット2を介して車両重量情報を取得する(S201)。
次に、制御部53は、応力分布データを測定する際に橋梁101における橋脚間を走行していた車両201を特定する(S202)。このために、制御部53は、可視画像データのうちの所定の時間だけ過去の可視画像データを用いて画像解析を行い、車両201の車両ナンバーを特定する。
次に、制御部53は、図7Aに示す車両ナンバーと車両重量とが関連付けられた車両重量情報に基づいて、特定した車両201の車両ナンバーに対応する車両重量を抽出する(S203)。
次に、制御部53は、図7Bに示すように、応力分布データと、抽出した車両重量と、特定した車両ナンバーとを関連付けて応力分布データベースとして格納部52に格納する(S204)。これにより、応力分布の管理動作を終了する。
以上のように、本実施の形態では、実施の形態1の効果に加えて、次の効果を得ることができる。本実施の形態では、橋梁101上を車両201が走行することによって橋梁101に発生する応力分布データを、その車両201の車両重量及び車両ナンバーと関連付けて応力分布データベースに蓄積することができる。この応力分布データベースを用いることにより、応力分布を測定するだけで、この応力分布データを測定する際に橋梁101における橋脚間を走行していた車両201が過積載車両であるか否かを検出することができる。
以下、応力分布データベースにおける応力分布データと車両重量との関係について、図9A及び図9Bを用いて説明する。図9A及び図9Bは、図10に示す橋梁構造の応力分布の測定結果を示す。
まず、図10に示す橋梁構造について説明する。高速道路等の橋梁101は、下り車線120と上り車線130とを有する。下り車線120は、走行車線121と追越車線122とを有する。走行車線121の略中央の橋梁部分は桁123により支持され、走行車線121と追越車線122との間の橋梁部分は桁124により支持され、追越車線122の略中央の橋梁部分は桁125により支持される。なお、上り車線130についても、下り車線120と同様であるので説明を省略する。図9A及び図9Bには、下り車線120の下側表面を赤外線カメラ20で撮影して求めた応力分布データが示されている。
図9Aは、車両201が走行車線121を走行したときに測定された応力分布における応力と車両201の重量との関係を示す図である。図9Bは、車両201が追越車線122を走行したときに測定された応力分布における応力と車両201の重量との関係を示す図である。図9A及び図9Bにおいて、白三角のマークP123は桁123に発生した応力であり、白丸のマークP124は桁124に発生した応力であり、白四角のマークP125は桁125に生じた応力である。
図9A及び図9Bによれば、車両重量が重くなると、各桁123、124、125で発生する応力が大きくなることがわかる。よって、応力分布を測定することで、この応力分布データを測定する際に橋梁101における橋脚間を走行していた車両201の重量を検出することができ、この車両201が過積載車両であるか否かを検出することができる。
なお、実施の形態1及び2では、車両が測定区間Dを通過する期間だけ赤外線カメラ20の撮影を行って熱画像データを生成した。本開示はこれに限定されず、常に赤外線カメラ20の撮影を行って熱画像データを生成し、この熱画像データから、車両が測定区間Dを通過する期間に対応する熱画像データを抽出してもよい。この場合、制御部は、可視光カメラからの可視画像データと赤外線カメラからの熱画像データとに同期したタイムスタンプを付与し、可視画像データから測定区間Dの始点及び終点の橋脚111、112を通過するタイミングを求め、このタイミングに基づいて熱画像データを抽出すればよい。
また、実施の形態1及び2では、可視光カメラ10からの可視画像データに基づいて、車両201が橋脚111から橋脚112までの区間Dを走行する期間(タイミング)を特定し、この特定した期間(タイミング)において赤外線カメラ20による熱画像データの撮影を行った。本開示はこれに限定されず、車両からの合図又は信号に基づいて、車両が橋脚間の区間Dを走行する期間(タイミング)の特定、及び、赤外線カメラ20による熱画像データの撮影を開始してもよい。この場合、図11に示すように、応力分布測定システムは、車両201における信号出力部202から出力される合図又は信号を受信する信号検出センサ25を備え、応力分布測定装置30は、信号検出センサ25で受信された信号を制御部35へ送信する第4の通信部38を備えればよい。車両201からの合図又は信号は、車両の位置を示すGPS信号、ビーコン信号等であればよく、信号検出センサ25は、車両201からのGPS信号、ビーコン信号等を受信可能なセンサであればよい。
(実施の形態3)
実施の形態1及び2では、可視光カメラ10は、図1に示すように、橋梁101の上方に配置されたが、可視光カメラ10の配置位置は橋梁101の上方に限定されない。車両201が橋脚111から橋脚112までの測定区間Dを走行する期間(移動期間)に対応する熱画像データを可視光カメラ10が生成する可視画像データから特定できさえすれば、可視光カメラ10は任意の位置に配置されても良い。例えば、可視光カメラ10を車両201に搭載しても良い。以下、可視光カメラ10を車両201に搭載して、可視光カメラ10によって生成された可視画像データに基づいて、測定区間Dの走行に相当する期間に対応する熱画像データを抽出する方法について説明する。
実施の形態1及び2では、可視光カメラ10は、図1に示すように、橋梁101の上方に配置されたが、可視光カメラ10の配置位置は橋梁101の上方に限定されない。車両201が橋脚111から橋脚112までの測定区間Dを走行する期間(移動期間)に対応する熱画像データを可視光カメラ10が生成する可視画像データから特定できさえすれば、可視光カメラ10は任意の位置に配置されても良い。例えば、可視光カメラ10を車両201に搭載しても良い。以下、可視光カメラ10を車両201に搭載して、可視光カメラ10によって生成された可視画像データに基づいて、測定区間Dの走行に相当する期間に対応する熱画像データを抽出する方法について説明する。
本実施の形態の応力分布測定システムは、可視光画像の撮影中に画像を解析することによって車両201が測定区間Dの始点及び終点を通過したときの時刻の情報を特定する。そして、応力分布測定システムは、特定した時刻の情報に基づいて、測定区間Dの始点及び終点に相当する熱画像データの開始及び終了フレームを特定する。
[3-1.構成]
図12は、実施の形態3にかかる応力分布測定システムの構成を示す図である。本実施の形態の応力分布測定システム1は、可視光カメラ10と、可視光カメラ10が生成した可視画像データ(第1画像データ)を解析する可視画像解析装置60と、赤外線カメラ20と、赤外線カメラ20が生成した熱画像データ(赤外線画像データ、第2画像データ)を解析する赤外線画像解析装置70と、を備える。
図12は、実施の形態3にかかる応力分布測定システムの構成を示す図である。本実施の形態の応力分布測定システム1は、可視光カメラ10と、可視光カメラ10が生成した可視画像データ(第1画像データ)を解析する可視画像解析装置60と、赤外線カメラ20と、赤外線カメラ20が生成した熱画像データ(赤外線画像データ、第2画像データ)を解析する赤外線画像解析装置70と、を備える。
特に、本実施の形態では、可視光カメラ10は、可視画像解析装置60と共に車両201に搭載されている。可視光カメラ10は、例えば、所定の角度で車両201に固定される。可視光カメラ10は、車両201の走行中、所定のフレームレート(例えば、60Hz、60枚/秒)で橋梁101上の側壁を撮影して、可視画像データを生成する。
可視画像解析装置60は、可視光カメラ10が生成した可視画像データを受信する第1の通信部61と、受信した可視画像データを格納する格納部62と、操作部63と、可視画像データを解析する制御部64(第1演算部)と、赤外線画像解析装置70と通信接続するための第2の通信部65と、表示部66とを備える。
第1の通信部61は、USB、HDMI等の通信インタフェースで構成される。第1の通信部61は、可視光カメラ10の撮影開始及び撮影終了等の動作に関する制御情報を制御部64から受信し、受信した制御情報を可視光カメラ10に送信する。また、第1の通信部61は、可視光カメラ10が生成した可視画像データを受信する。
格納部62は、記録媒体であり、例えばHDD、SSDで構成される。操作部63は、ユーザにより操作される装置であり、例えばキーボード、タッチパネル、ボタン等で構成される。例えば、ユーザは、撮影開始指示及び撮影終了指示を操作部63に入力する。
制御部64は、CPU、MPU等で構成され、格納部62に格納された各種プログラムを実行することにより、可視画像解析装置60の全体を制御する。具体的には、制御部64は、可視光カメラ10の撮影開始及び撮影停止等の動作を制御する。また、制御部64は、可視光カメラ10が生成した可視画像データを解析して、可視画像データを構成する複数のフレームの中から、測定区間Dの始点となる橋脚111を撮影したフレーム(開始フレーム)と測定区間Dの終点となる橋脚112を撮影したフレーム(終了フレーム)とを特定する。そして、制御部64は、特定したフレームから車両201が橋脚111、112を通過した時刻を示す情報を取得する。
第2の通信部65は、IEEE802.11、3G、LTE等の通信規格に準拠した無線通信インタフェースで構成される。第2の通信部65は、制御部64とインターネット2とを接続する。制御部64は、第2の通信部65を介して、車両201が橋脚111、112を通過した時刻を示す情報を赤外線画像解析装置70に送信する。表示部66は、例えば液晶ディスプレイや有機ELディスプレイで構成される。
赤外線カメラ20は、実施の形態1と同様に、図1に示すように、橋梁101の下方に配置され、橋脚111、112間における橋梁101の下側表面の所定領域を所定のフレームレート(例えば、200Hz、200枚/秒)で撮影して、橋梁101の下側表面の所定領域の温度に応じた熱画像データ(赤外線画像データ)を生成する。
赤外線画像解析装置70は、赤外線カメラ20が生成した赤外線画像データを受信する第1の通信部71と、受信した赤外線画像データを格納する格納部72と、操作部73と、赤外線画像データを解析する制御部74(第1~第3演算部)と、可視画像解析装置60と通信接続するための第2の通信部75と、表示部76とを備える。
第1の通信部71は、USB、HDMI等の通信インタフェースで構成される。第1の通信部71は、赤外線カメラ20の撮影開始及び撮影終了等の動作に関する制御情報を制御部74から受信し、受信した制御情報を赤外線カメラ20に送信する。また、第1の通信部71は、赤外線カメラ20が生成した赤外線画像データを受信する。
格納部72は、記録媒体であり、例えばHDD、SSDで構成される。操作部73は、ユーザにより操作される装置であり、例えばキーボード、タッチパネル、ボタン等で構成される。例えば、ユーザは、撮影開始指示及び撮影終了指示を操作部73に入力する。
制御部74は、CPU、MPU等で構成され、格納部72に格納された各種プログラムを実行することにより、赤外線画像解析装置70の全体を制御する。具体的には、制御部74は、赤外線カメラ20の撮影開始及び撮影停止等の動作を制御する。また、制御部74は、可視画像解析装置60から取得した、車両201が橋脚111、112を通過した時刻を示す情報に基づいて、赤外線画像データにおける測定区間Dの開始フレームと終了フレームを特定する。
第2の通信部75は、IEEE802.11、3G、LTE等の通信規格に準拠した無線通信インタフェースで構成される。第2の通信部75は、制御部74とインターネット2とを接続する。制御部74は、第2の通信部75を介して、可視画像解析装置60から車両201が橋脚111、112を通過した時刻を示す情報を受信する。表示部76は、例えば液晶ディスプレイや有機ELディスプレイで構成される。
本実施の形態の赤外線画像解析装置70の各構成要素(第1の通信部71、格納部72、操作部73、制御部74、第2の通信部75、及び表示部76)は、実施の形態1の図2に示す応力分布測定装置30の各構成要素(第2の通信部32、格納部34、操作部37、制御部35、第3の通信部33、及び表示部36)と実質的に同一である。本実施の形態において、赤外線画像解析装置70は、赤外線画像データにおける測定区間Dの開始及び終了フレームを特定して、測定区間Dに対応する移動期間を特定した後、実施の形態1の応力分布測定装置30と同様に、赤外線カメラ20により撮影された移動期間の赤外線画像データに基づいて、橋梁101に発生する応力分布を測定する。
[3-2.動作]
[3-2-1.全体動作]
図13A~図13Cは、隣接する橋脚111、112の間である測定区間Dを含む橋梁101上を走行する車両201の位置を示している。図13Aは可視光カメラ10の撮影開始時刻t0における車両201の位置(一つ目の橋脚111を通過する前の位置)を示し、図13Bは一つ目の橋脚111を通過する時(通過時刻t1)の位置を示し、図13Cは二つ目の橋脚112を通過する時(通過時刻t2)の位置を示している。橋梁101を支持する橋脚111、112にはそれぞれ、橋脚111、112を識別するための橋脚番号K1,K2が付与されていて、橋脚番号K1,K2が橋脚111、112の表面に記されている。赤外線画像解析装置70は、橋脚111から橋脚112までの測定区間Dの応力分布を求めるために、まず、可視画像解析装置60から通過時刻t1,t2を示す情報を取得して、赤外線画像データの中から、車両201が橋脚111を通過した時に対応する開始フレームと、車両201が橋脚112を通過した時に対応する終了フレームを特定する。
[3-2-1.全体動作]
図13A~図13Cは、隣接する橋脚111、112の間である測定区間Dを含む橋梁101上を走行する車両201の位置を示している。図13Aは可視光カメラ10の撮影開始時刻t0における車両201の位置(一つ目の橋脚111を通過する前の位置)を示し、図13Bは一つ目の橋脚111を通過する時(通過時刻t1)の位置を示し、図13Cは二つ目の橋脚112を通過する時(通過時刻t2)の位置を示している。橋梁101を支持する橋脚111、112にはそれぞれ、橋脚111、112を識別するための橋脚番号K1,K2が付与されていて、橋脚番号K1,K2が橋脚111、112の表面に記されている。赤外線画像解析装置70は、橋脚111から橋脚112までの測定区間Dの応力分布を求めるために、まず、可視画像解析装置60から通過時刻t1,t2を示す情報を取得して、赤外線画像データの中から、車両201が橋脚111を通過した時に対応する開始フレームと、車両201が橋脚112を通過した時に対応する終了フレームを特定する。
図14は、可視光カメラ10が撮影する橋脚番号の一例(橋脚111の橋脚番号K1)を示している。橋梁101上の側壁115には、橋脚111、112を含む複数の橋脚のそれぞれが配置されている位置に対応させて、橋脚番号を記載したプレート(識別表示物)116が取り付けられている。可視光カメラ10は、走行中の車両201から側壁115を撮影することによって、このプレート116に記載された橋脚番号K1,K2を撮影する。
図15は、応力分布測定システム1による応力分布測定動作の全体動作のフローチャートを示している。応力分布測定システム1は、可視光カメラ10により車両201からプレート116に記載された橋脚番号K1,K2を撮影する。さらに、赤外線カメラ20により橋梁101の下方から橋梁101を撮影する。応力分布測定システム1は、橋脚番号K1を撮影した可視画像データのフレームに基づいて、赤外線画像データにおける測定区間Dの開始フレーム(図13Bに示す目標の橋脚111を通過したときのタイミングで撮影されたフレーム)を特定する。さらに、応力分布測定システム1は、橋脚番号K2を撮影した可視画像データのフレームに基づいて、測定区間Dの終了フレーム(図13Cに示す目標の橋脚112を通過したときのタイミングで撮影されたフレーム)を特定する(S1)。応力分布測定システム1は、特定した開始フレームから終了フレームまでのフレームに基づいて、測定区間Dに対応する応力分布を測定して出力する(S2)。ステップS2の応力分布の測定及び出力の具体的な処理は、図3のステップS108~S110の処理に相当する。本実施の形態においては、ステップS1の測定区間Dの開始フレームと終了フレームの特定が実施の形態1と異なる。以下、ステップS1の詳細について、説明する。
[3-2-2.可視画像データの生成及び解析]
図16Aは、可視画像解析装置60の制御部64による動作を示し、図16Bは、赤外線画像解析装置70の制御部74による動作を示している。図16Aの全ステップ及び図16Bの全ステップは、図15のステップS1の詳細を示している。
図16Aは、可視画像解析装置60の制御部64による動作を示し、図16Bは、赤外線画像解析装置70の制御部74による動作を示している。図16Aの全ステップ及び図16Bの全ステップは、図15のステップS1の詳細を示している。
まず、図16Aを参照し、可視画像解析装置60の動作について説明する。可視画像解析装置60の制御部64は、赤外線画像解析装置70の制御部74と同期をとる(S301)。例えば、可視画像解析装置60の制御部64と赤外線画像解析装置70の制御部74がそれぞれ同一のパソコンと同期をとることによって、可視画像解析装置60と赤外線画像解析装置70の互いの時刻を一致させる。
可視画像解析装置60の制御部64は、測定区間Dの始点及び終点となる橋脚111、112の橋脚番号K1,K2を目標橋脚番号として設定する(S302)。例えば、ユーザが操作部63に橋脚番号K1,K2を入力することによって、制御部64は入力された橋脚番号K1,K2を目標橋脚番号として設定する。又は、制御部64は、格納部62に予め格納されている橋脚番号K1,K2の情報を読み出して、目標橋脚番号として設定する。
制御部64は、可視光カメラ10による撮影を開始させる(S303)。例えば、撮影開始時刻t0が予め設定されている場合、制御部64は可視画像解析装置60の現在時刻が撮影開始時刻t0に一致したときに、撮影を開始させる。別の例では、制御部64は、操作部63を介してユーザからの撮影開始指示を入力した時に、撮影を開始させる。撮影中、制御部64は可視光カメラ10が撮影して生成した可視画像データを順次取得し、格納部62に記録する。このとき、制御部64は、可視画像データの各フレームを格納部62に記録するときの時刻(JST時刻)を各フレームに対応付けて記録する。具体的には、例えば、各フレームに記録時刻を示すタイムスタンプを付与する。タイムスタンプは、可視画像データの複数のフレームのそれぞれを識別できる時刻であって、例えば、「時:分:秒:ミリ秒」の単位を含む。なお、可視光カメラ10が、フレームの撮影時刻(JST時刻)を示すタイムスタンプを各フレームに付与している場合は、制御部64は記録時刻の記録を省略しても良い。
制御部64は、可視光カメラ10による撮影中に、格納部62に記録した可視画像データを解析し(S304)、目標橋脚番号K1を認識したかどうかを判断する(S305)。すなわち、制御部64は、可視画像データのフレームに目標橋脚番号K1の画像が含まれているかどうかを判断する。目標橋脚番号K1の画像がフレームに含まれていなければ(S305でNo)、目標橋脚番号K1を認識するまで、可視画像データの解析を継続する。目標橋脚番号K1の画像がフレームに含まれている場合(S305でYes)、制御部64は、車両201が目標橋脚番号K1の橋脚111を通過したときの時刻t1を示す情報を取得する(S306)。具体的には、目標橋脚番号K1を通過した時刻t1を示す情報として、例えば、目標橋脚番号K1の画像が含まれているフレームに対応付けて記録されている記録時刻(タイムスタンプ)を取得する。制御部64は、目標橋脚番号K1の橋脚111の通過時刻t1を示す情報を第2の通信部65を介して、赤外線画像解析装置70に送信する(S307)。
制御部64は、目標橋脚番号K1を認識した後、さらに可視画像データの解析を継続し(S308)、目標橋脚番号K2を認識したかどうかを判断する(S309)。すなわち、制御部64は、可視画像データのフレームに目標橋脚番号K2の画像が含まれているかどうかを判断する。目標橋脚番号K2の画像がフレームに含まれていなければ(S309でNo)、目標橋脚番号K2を認識するまで、可視画像データの解析を継続する。目標橋脚番号K2の画像がフレームに含まれている場合(S309でYes)、車両201が目標橋脚番号K2の橋脚112を通過した時刻t2を示す情報を取得する(S310)。例えば、目標橋脚番号K2を通過した時刻t2を示す情報として、目標橋脚番号K2の画像が含まれているフレームに対応付けて記録されている記録時刻(タイムスタンプ)を取得する。制御部64は、目標橋脚番号K2の橋脚112の通過時刻t2を示す情報を第2の通信部65を介して、赤外線画像解析装置70に送信する(S311)。
制御部64は、制御部64が目標橋脚番号K2を認識した後に、可視光カメラ10による撮影を終了させる(S312)。なお、撮影の終了は、ユーザが撮影終了指示を操作部63に入力した時に行っても良いし、撮影を開始してから所定時間が経過したときに行っても良い。
[3-2-3.赤外線画像データの生成及び解析]
図16Bを参照し、赤外線画像解析装置70の動作について説明する。赤外線画像解析装置70の制御部74は、可視画像解析装置60の制御部64と、同期をとる(S401)。例えば、上述したように、赤外線画像解析装置70の制御部74と可視画像解析装置60の制御部64とがそれぞれ同一のパソコンと同期をとることによって、赤外線画像解析装置70と可視画像解析装置60の互いの時刻を一致させる。
図16Bを参照し、赤外線画像解析装置70の動作について説明する。赤外線画像解析装置70の制御部74は、可視画像解析装置60の制御部64と、同期をとる(S401)。例えば、上述したように、赤外線画像解析装置70の制御部74と可視画像解析装置60の制御部64とがそれぞれ同一のパソコンと同期をとることによって、赤外線画像解析装置70と可視画像解析装置60の互いの時刻を一致させる。
制御部74は、赤外線カメラ20による撮影を開始させる(S402)。例えば、撮影開始時刻T0が予め設定されている場合、制御部74は赤外線画像解析装置70の現在時刻が撮影開始時刻T0に一致したときに、撮影を開始させる。別の例では、制御部74は、操作部37を介してユーザからの撮影開始指示を入力した時に、撮影を開始させる。赤外線カメラ20は、赤外線画像データのフレームを生成する際に、撮影時刻(JST時刻)を各フレームに対応付ける。例えば、各フレームに撮影時刻を示すタイムスタンプを付与する。タイムスタンプは、赤外線画像データの複数のフレームのそれぞれを特定できる時刻であって、例えば、「時:分:秒:ミリ秒」の単位を含む。撮影中、制御部74は赤外線カメラ20が撮影して生成した赤外線画像データを順次取得し、格納部72に格納する。なお、赤外線カメラ20がフレームの撮影時刻(JST時刻)を示すタイムスタンプを各フレームに付与していない場合は、制御部74が、赤外線画像データの各フレームを格納部72に記録するときの時刻(JST時刻)を各フレームに対応付けて記録しても良い。例えば、制御部74が各フレームに記録時刻を示すタイムスタンプを付与しても良い。
赤外線画像解析装置70の制御部74は、第2の通信部75を介して、目標橋脚番号K1の橋脚111の通過時刻t1を示す情報を受信したかどうかを判断する(S403)。具体的には、制御部74は、図16AのステップS307において可視画像解析装置60から送信された通過時刻t1を示す情報を受信したかどうかを判断する。目標橋脚番号K1の橋脚111の通過時刻t1を示す情報を受信した場合、制御部74は、計算により、赤外線画像データにおける開始フレームを特定する(S404)。具体的には、まず、赤外線画像データにおける目標橋脚番号K1の橋脚111の通過時刻T1を、可視画像解析装置60から取得した通過時刻t1とし、下記式(2)により、開始フレームのフレーム番号を算出する。これによって、開始フレームP1を特定する。
P1=(T1-T0)×R・・・(2)
ここで、P1は撮影を開始してからのフレーム番号、T0は赤外線カメラ20の撮影開始時刻、Rは赤外線カメラ20のフレームレートである。
P1=(T1-T0)×R・・・(2)
ここで、P1は撮影を開始してからのフレーム番号、T0は赤外線カメラ20の撮影開始時刻、Rは赤外線カメラ20のフレームレートである。
その後、赤外線画像解析装置70の制御部74は、第2の通信部75を介して、目標橋脚番号K2の橋脚112の通過時刻t2を示す情報を受信したかどうかを判断する(S405)。具体的には、制御部74は、図16AのステップS311において可視画像解析装置60から送信された通過時刻t2を示す情報を受信したかどうかを判断する。目標橋脚番号K2の橋脚112の通過時刻t2を示す情報を受信した場合、制御部74は、計算により、赤外線画像データにおける終了フレームを特定する(S406)。具体的には、まず、赤外線画像データにおける目標橋脚番号K2の橋脚112の通過時刻T2を、可視画像解析装置60から取得した通過時刻t2とし、下記式(3)により、終了フレームのフレーム番号を算出する。これによって、終了フレームP2を特定する。
P2=(T2-T0)×R・・・(3)
ここで、P2は撮影を開始してからのフレーム番号、T0は赤外線カメラ20の撮影開始時刻、Rは赤外線カメラ20のフレームレートである。
P2=(T2-T0)×R・・・(3)
ここで、P2は撮影を開始してからのフレーム番号、T0は赤外線カメラ20の撮影開始時刻、Rは赤外線カメラ20のフレームレートである。
制御部64は、終了フレームP2を特定した後、赤外線カメラ20による撮影を終了させる(S407)。なお、撮影の終了は、ユーザが撮影終了指示を操作部73に入力した時に行っても良いし、撮影を開始してから所定時間が経過したときに行っても良い。
[3-3.効果等]
本開示の応力分布測定方法は、橋脚111、112(2つの支持部)と橋脚111、112の間に設けられた橋梁101(梁部)とを有する構造物において車両201(移動体)が移動することによって橋梁101に発生する応力分布を測定する方法であって、可視光カメラ10(第1撮影部)により、橋梁101上の側壁に取り付けられた橋脚番号を記載したプレート116(識別表示物)を車両201から撮影して可視画像データ(第1画像データ)を生成するステップ(S303)と、可視画像データに基づいて、車両201が橋脚111、112の間を移動する移動期間を求めるステップ(S305~S307、S309~S311、S403~S406)と、赤外線カメラ20(第2撮影部)により橋梁101の表面を撮影して橋梁101の表面の温度に応じた熱画像データ(赤外線画像データ、第2画像データ)を生成するステップ(S402)と、熱画像データにおける移動期間に対応する熱画像データ群に基づいて、温度変化量を求めるステップ(S108)と、温度変化量に基づいて応力変化量を算出し、応力変化量に基づいて、橋梁101の表面に生じる応力分布を求めるステップ(S109)と、を備える。これにより、赤外線カメラ20が撮影した赤外線画像データの中から、測定区間Dに対応する赤外線画像データを精度良く抽出することができる。よって、橋梁101上を車両201が走行することによって橋梁101に発生する応力分布の測定精度を向上することができる。
本開示の応力分布測定方法は、橋脚111、112(2つの支持部)と橋脚111、112の間に設けられた橋梁101(梁部)とを有する構造物において車両201(移動体)が移動することによって橋梁101に発生する応力分布を測定する方法であって、可視光カメラ10(第1撮影部)により、橋梁101上の側壁に取り付けられた橋脚番号を記載したプレート116(識別表示物)を車両201から撮影して可視画像データ(第1画像データ)を生成するステップ(S303)と、可視画像データに基づいて、車両201が橋脚111、112の間を移動する移動期間を求めるステップ(S305~S307、S309~S311、S403~S406)と、赤外線カメラ20(第2撮影部)により橋梁101の表面を撮影して橋梁101の表面の温度に応じた熱画像データ(赤外線画像データ、第2画像データ)を生成するステップ(S402)と、熱画像データにおける移動期間に対応する熱画像データ群に基づいて、温度変化量を求めるステップ(S108)と、温度変化量に基づいて応力変化量を算出し、応力変化量に基づいて、橋梁101の表面に生じる応力分布を求めるステップ(S109)と、を備える。これにより、赤外線カメラ20が撮影した赤外線画像データの中から、測定区間Dに対応する赤外線画像データを精度良く抽出することができる。よって、橋梁101上を車両201が走行することによって橋梁101に発生する応力分布の測定精度を向上することができる。
具体的には、可視画像データ(第1画像データ)及び赤外線画像データ(第2画像データ)は、それぞれ、複数のフレームを含み、移動期間を求めるステップでは、可視画像データの複数のフレームの中から、橋脚111、112(2つの支持部)のそれぞれの目標橋脚番号K1,K2の画像(識別表示物の画像)が含まれるフレームを可視画像データにおける移動期間の開始及び終了フレームとして特定し(S305~S307、S309~S311)、特定した可視画像データにおける開始及び終了フレームに基づいて、赤外線画像データの複数のフレームの中から、赤外線画像データにおける移動期間の開始及び終了フレームを特定する(S403~S406)。より具体的には、特定した可視画像データにおける開始及び終了フレームから、車両201が橋脚111、112のそれぞれを通過した時刻t1,t2を特定し、特定した時刻に基づいて、赤外線画像データの複数のフレームの中から、赤外線画像データにおける移動期間の開始及び終了フレームを特定する。これにより、赤外線カメラ20が撮影した赤外線画像データの中から、測定区間Dに対応する赤外線画像データを精度良く抽出することができる。
本開示の応力分布測定システム1は、橋脚111、112(2つの支持部)と橋脚111、112の間に設けられた橋梁101(梁部)とを有する構造物において車両201(移動体)が移動することによって橋梁101に発生する応力分布を測定するシステムであって、橋梁101上の側壁に取り付けられた橋脚番号を記載したプレート116(識別表示物)を車両201から撮影して可視画像データ(第1画像データ)を生成する可視光カメラ10(第1撮影部)と、橋梁101の表面を撮影して橋梁101の表面の温度に応じた熱画像データ(赤外線画像データ、第2画像データ)を生成する赤外線カメラ20(第2撮影部)と、可視画像解析装置60及び赤外線画像解析装置70と、を備える。可視画像解析装置60の制御部64及び赤外線画像解析装置70の制御部74(第1演算部)は、可視画像データに基づいて、車両201が橋脚111、112を移動する移動期間を求める。具体的には、可視画像解析装置60の制御部64が、可視画像データから移動期間の始点と終点を特定する情報を取得し、赤外線画像解析装置70の制御部74が、移動期間の始点と終点を特定する情報に基づいて、赤外線画像データ(熱画像データ)における移動期間に対応する開始及び終了フレームを求める。赤外線画像解析装置70の制御部74(第2演算部)は、熱画像データにおける移動期間に対応する熱画像データ群に基づいて、温度変化量を求める。さらに、赤外線画像解析装置70の制御部74(第3演算部)は、温度変化量に基づいて応力変化量を算出し、応力変化量に基づいて、橋梁101の表面に生じる応力分布を求める。これにより、赤外線カメラ20が撮影した赤外線画像データの中から、測定区間Dに対応する赤外線画像データを精度良く抽出することができる。よって、橋梁101上を車両201が走行することによって橋梁101に発生する応力分布の測定精度を向上することができる。
(実施の形態4)
実施の形態3では、可視画像解析装置60から赤外線画像解析装置70に、目標橋脚番号K1,K2の橋脚111、112の通過時刻t1,t2を示す情報を送信することによって、赤外線画像データにおける開始フレームと終了フレームを特定した。本実施の形態においては、赤外線画像データにおける開始フレームと終了フレームの特定を別の方法で行う。具体的には、本実施の形態では、可視画像解析装置60から赤外線画像解析装置70に、トリガ信号を送信することによって、赤外線画像データにおける開始フレームと終了フレームを特定する。本実施の形態における応力分布測定システム1の構成は、図12に示す構成と同一である。
実施の形態3では、可視画像解析装置60から赤外線画像解析装置70に、目標橋脚番号K1,K2の橋脚111、112の通過時刻t1,t2を示す情報を送信することによって、赤外線画像データにおける開始フレームと終了フレームを特定した。本実施の形態においては、赤外線画像データにおける開始フレームと終了フレームの特定を別の方法で行う。具体的には、本実施の形態では、可視画像解析装置60から赤外線画像解析装置70に、トリガ信号を送信することによって、赤外線画像データにおける開始フレームと終了フレームを特定する。本実施の形態における応力分布測定システム1の構成は、図12に示す構成と同一である。
図17Aは、可視画像解析装置60の制御部64による動作を示し、図17Bは、赤外線画像解析装置70の制御部74による動作を示している。図17Aの全ステップ及び図17Bの全ステップは、図15のステップS1の詳細を示している。
図17AのステップS501~ステップS505は、図16AのステップS301~ステップS305と同一である。図17AのステップS507、S508、S510は、それぞれ、図16AのステップS308、S309、S312と同一である。本実施の形態では、可視画像解析装置60の制御部64は、目標橋脚番号K1を認識したとき、第2の通信部65を介して、トリガ信号(例えば、パルス信号)を赤外線画像解析装置70に送信する(S506)。すなわち、制御部64は、可視画像データのフレームに目標橋脚番号K1の画像が含まれていると判断したときに、トリガ信号を赤外線画像解析装置70に送信する。同様に、制御部64は、目標橋脚番号K2を認識したとき(S508でYes)、第2の通信部65を介して、トリガ信号(例えば、パルス信号)を赤外線画像解析装置70に送信する(S509)。すなわち、制御部64は、可視画像データのフレームに目標橋脚番号K2の画像が含まれていると判断したときに、トリガ信号を赤外線画像解析装置70に送信する。
図17BのステップS601、S602、S607は、それぞれ、図16BのステップS401、S402、S407と同一である。赤外線画像解析装置70の制御部74は、赤外線カメラ20による撮影を開始させた後、トリガ信号(1回目のトリガ信号)を受信したかどうかを判断する(S603)。このトリガ信号は、図17AのステップS506において、可視画像解析装置60から送信された信号である。1回目のトリガ信号を受信した場合、赤外線画像解析装置70の制御部74は、1回目のトリガ信号を受信した時に赤外線カメラ20が撮影していたフレーム(すなわち、赤外線カメラ20から取得したフレーム)を、赤外線画像データにおける開始フレームとして特定する(S604)。その後、さらにトリガ信号(2回目のトリガ信号)を受信したかどうかを判断する(S605)。このトリガ信号は、図17AのステップS509において、可視画像解析装置60から送信された信号である。2回目のトリガ信号を受信した場合(S605でYes)、赤外線画像解析装置70の制御部74は、2回目のトリガ信号を受信した時に赤外線カメラ20が撮影していたフレーム(すなわち、赤外線カメラ20から取得したフレーム)を、赤外線画像データにおける終了フレームとして特定する(S604)。
このように、本実施の形態によれば、可視画像データ(第1画像データ)における開始及び終了フレームをそれぞれ特定した時点で赤外線カメラ20(第2撮影部)が撮影していたフレームを、赤外線画像データ(第2画像データ)における移動期間の開始及び終了フレームとしてそれぞれ特定する。よって、本実施の形態によれば、実施の形態3と同様に、精度良く、測定区間Dに対応する赤外線画像データを特定できる。
なお、図17Aにおいて、可視画像解析装置60は、トリガ信号を送信することに加えて、目標橋脚番号K1,K2の画像が映っているフレームから橋脚111、112の通過時刻t1,t2を示す情報を取得して格納部62に保存しておいても良い。この場合、トリガ信号により特定した開始フレーム及び終了フレームが正しいかどうかを、格納部62に保存した通過時刻t1,t2を示す情報に基づいて、検証することが可能になる。
(実施の形態5)
実施の形態3及び実施の形態4では、可視光カメラ10による撮影中に可視画像解析装置60は取得した可視画像データを解析し、且つ、赤外線カメラ20による撮影中に赤外線画像解析装置70は開始フレームと終了フレームを特定した。本実施の形態では、可視画像解析装置60は、可視光カメラ10による撮影が終了した後の所定のタイミングで、生成された可視画像データを解析する。さらに、赤外線画像解析装置70は、赤外線カメラ20による撮影が終了した後の所定のタイミングで、開始フレームと終了フレームを特定する。本実施の形態における応力分布測定システム1の構成は、図12に示す構成と同一である。
実施の形態3及び実施の形態4では、可視光カメラ10による撮影中に可視画像解析装置60は取得した可視画像データを解析し、且つ、赤外線カメラ20による撮影中に赤外線画像解析装置70は開始フレームと終了フレームを特定した。本実施の形態では、可視画像解析装置60は、可視光カメラ10による撮影が終了した後の所定のタイミングで、生成された可視画像データを解析する。さらに、赤外線画像解析装置70は、赤外線カメラ20による撮影が終了した後の所定のタイミングで、開始フレームと終了フレームを特定する。本実施の形態における応力分布測定システム1の構成は、図12に示す構成と同一である。
[5-1.撮影]
可視画像解析装置60と赤外線画像解析装置70は、実施の形態3及び実施の形態4と同様に、同期した後に、それぞれ可視光カメラ10と赤外線カメラ20による撮影を開始させる。例えば、可視画像解析装置60の制御部64は、予め設定されている撮影開始時刻t0に基づいて可視光カメラ10に撮影を開始させる。又は、制御部64は、操作部63を介してユーザからの撮影開始指示を入力した時に、可視光カメラ10に撮影を開始させる。制御部64は、可視光カメラ10が撮影して生成した可視画像データを格納部62に格納する。制御部64は、撮影開始から所定時間が経過した時に、可視光カメラ10による撮影を終了させる。なお、制御部64は、予め設定されている撮影終了時刻に基づいて撮影を終了させても良い。又は、制御部64は、操作部63を介してユーザからの撮影終了指示を入力した時に、可視光カメラ10による撮影を終了させても良い。同様に、例えば、赤外線画像解析装置70の制御部74は、予め設定されている撮影開始時刻T0に基づいて、赤外線カメラ20に撮影を開始させる。又は、制御部74は、操作部73を介してユーザからの撮影開始指示を入力した時に、赤外線カメラ20に撮影を開始させる。制御部74は、赤外線カメラ20が撮影して生成した赤外線画像データを格納部72に格納する。制御部74は、撮影開始から所定時間が経過した時に、赤外線カメラ20による撮影を終了させる。なお、制御部74は、予め設定されている撮影終了時刻に基づいて撮影を終了させても良い。又は、制御部74は、操作部73を介してユーザからの撮影終了指示を入力した時に、赤外線カメラ20による撮影を終了させても良い。
可視画像解析装置60と赤外線画像解析装置70は、実施の形態3及び実施の形態4と同様に、同期した後に、それぞれ可視光カメラ10と赤外線カメラ20による撮影を開始させる。例えば、可視画像解析装置60の制御部64は、予め設定されている撮影開始時刻t0に基づいて可視光カメラ10に撮影を開始させる。又は、制御部64は、操作部63を介してユーザからの撮影開始指示を入力した時に、可視光カメラ10に撮影を開始させる。制御部64は、可視光カメラ10が撮影して生成した可視画像データを格納部62に格納する。制御部64は、撮影開始から所定時間が経過した時に、可視光カメラ10による撮影を終了させる。なお、制御部64は、予め設定されている撮影終了時刻に基づいて撮影を終了させても良い。又は、制御部64は、操作部63を介してユーザからの撮影終了指示を入力した時に、可視光カメラ10による撮影を終了させても良い。同様に、例えば、赤外線画像解析装置70の制御部74は、予め設定されている撮影開始時刻T0に基づいて、赤外線カメラ20に撮影を開始させる。又は、制御部74は、操作部73を介してユーザからの撮影開始指示を入力した時に、赤外線カメラ20に撮影を開始させる。制御部74は、赤外線カメラ20が撮影して生成した赤外線画像データを格納部72に格納する。制御部74は、撮影開始から所定時間が経過した時に、赤外線カメラ20による撮影を終了させる。なお、制御部74は、予め設定されている撮影終了時刻に基づいて撮影を終了させても良い。又は、制御部74は、操作部73を介してユーザからの撮影終了指示を入力した時に、赤外線カメラ20による撮影を終了させても良い。
[5-2.解析]
図18Aは、可視画像解析装置60の制御部64による動作を示し、図18Bは、赤外線画像解析装置70の制御部74による動作を示している。上述した、可視光カメラ10と赤外線カメラ20による撮影動作と、図18Aの全ステップ及び図18Bの全ステップは、図15のステップS1の詳細を示している。
図18Aは、可視画像解析装置60の制御部64による動作を示し、図18Bは、赤外線画像解析装置70の制御部74による動作を示している。上述した、可視光カメラ10と赤外線カメラ20による撮影動作と、図18Aの全ステップ及び図18Bの全ステップは、図15のステップS1の詳細を示している。
まず、図18Aを参照し、可視画像解析装置60の動作について説明する。可視画像解析装置60の制御部64は、所定のタイミングで、図18Aに示す解析処理を開始する。例えば、予め設定された時刻に又はユーザが解析開始を指示したときに、解析処理を開始する。図18Aにおいて、可視画像解析装置60の制御部64は、測定区間Dの始点及び終点となる橋脚111、112の橋脚番号K1,K2を目標橋脚番号として設定する(S701)。例えば、ユーザが操作部63に橋脚番号K1,K2を入力することによって、制御部64は入力された橋脚番号K1,K2を目標橋脚番号として設定する。又は、格納部62に格納されている橋脚番号K1,K2の情報を読み出して、目標橋脚番号として設定する。
可視画像解析装置60の制御部64は、格納部62から可視画像データを読み出して画像の解析を行う(S702)。制御部64は、目標橋脚番号K1の画像が含まれるフレームを特定すると、特定したフレームに対応付けて記録されている記録時刻(フレームに付与されているタイムスタンプ)を目標橋脚番号K1の橋脚111の通過時刻t1を示す情報として取得する(S703)。制御部64は、取得した通過時刻t1を示す情報を格納部62に保存する(S704)。次に、制御部64は、目標橋脚番号K2の画像が含まれるフレームを特定すると、目標橋脚番号K2の画像が含まれるフレームに対応付けて記録されている記録時刻(フレームに付与されているタイムスタンプ)を目標橋脚番号K2の橋脚112の通過時刻t2を示す情報として取得する(S705)。制御部64は、取得した通過時刻t2を示す情報を格納部62に保存する(S706)。
可視画像解析装置60の制御部64は、赤外線画像解析装置70から、目標橋脚番号K1,K2の橋脚111、112の通過時刻t1,t2を示す情報の送信要求を受信したかどうかを判断する(S707)。ここでの送信要求は、図18BのステップS801で、赤外線画像解析装置70から送信される送信要求である。目標橋脚番号K1,K2の橋脚111、112の通過時刻t1,t2を示す情報の送信要求を受信した場合、制御部64は、その通過時刻(t1,t2)を示す情報を格納部62から読み出して赤外線画像解析装置70に送信する(S708)。
次に、図18Bを参照し、赤外線画像解析装置70の動作について説明する。赤外線画像解析装置70の制御部74は、所定のタイミングで、図18Bに示す解析処理を開始する。例えば、予め設定された時刻に又はユーザが解析開始を指示したときに、解析処理を開始する。図18Bにおいて、赤外線画像解析装置70の制御部74は、第2の通信部75を介して、目標橋脚番号K1,K2の橋脚111、112の通過時刻t1,t2を示す情報の送信要求を、可視画像解析装置60に送信する(S801)。制御部74は、可視画像解析装置60から送信された目標橋脚番号K1,K2の橋脚111、112の通過時刻t1,t2を示す情報を受信する(S802)。制御部74は、取得した通過時刻t1,t2を示す情報に基づいて、計算により、赤外線画像データにおける開始フレーム及び終了フレームを特定する(S803)。開始フレーム及び終了フレームの特定は、実施の形態3における図16BのステップS404及びS406と同様に行う。具体的には、例えば、上記式(2)及び(3)を使用して、開始フレーム及び終了フレームのフレーム番号を算出する。これによって、開始フレームP1及び終了フレームP2を特定する。
本実施の形態によれば、実施の形態3と同様に、赤外線カメラ20が撮影した赤外線画像データの中から、測定区間Dに対応する赤外線画像データを精度良く抽出することができる。
(実施の形態6)
本実施の形態は、実施の形態3~5を組み合わせたものである。具体的には、実施の形態3又は実施の形態5に記載の計算に基づいた開始及び終了フレームの特定と、実施の形態4に記載のトリガ信号に基づいた開始及び終了フレームの特定との両方を行う。本実施の形態における応力分布測定システム1の構成は、図12に示す構成と同一である。
本実施の形態は、実施の形態3~5を組み合わせたものである。具体的には、実施の形態3又は実施の形態5に記載の計算に基づいた開始及び終了フレームの特定と、実施の形態4に記載のトリガ信号に基づいた開始及び終了フレームの特定との両方を行う。本実施の形態における応力分布測定システム1の構成は、図12に示す構成と同一である。
図19に、赤外線画像解析装置70の制御部74による動作を示している。制御部74は、トリガ信号に基づいて、赤外線画像データにおける開始及び終了フレーム(A)を特定する(S901)。ステップS901は、図17Bの全ステップに対応する。さらに、制御部74は、目標橋脚番号K1,K2の橋脚111、112の通過時刻t1,t2を示す情報を使用した計算に基づいて、赤外線画像データにおける開始及び終了フレーム(B)を特定する(S902)。ステップS902は、図16Bの全ステップ又は図18Bの全ステップに対応する。制御部74は、トリガ信号に基づいて特定した開始及び終了フレーム(A)と、計算に基づいて特定した開始及び終了フレーム(B)とが一致しているかどうかを判断する(S903)。一致していれば、トリガ信号に基づいて特定した開始及び終了フレーム(A)を選択する(S904)。一致していなければ、計算に基づいて特定した開始及び終了フレーム(B)を選択する(S905)。
このように、2つ以上の方法を利用して、開始及び終了フレームを特定しても良い。
(他の実施の形態)
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態1~6を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記実施の形態1~6で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。そこで、以下、他の実施の形態を例示する。
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態1~6を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記実施の形態1~6で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。そこで、以下、他の実施の形態を例示する。
実施の形態1~6では、橋梁上を車両が走行する橋梁に発生する応力分布を測定する方法及び装置を説明した。本開示の思想は、モノレールのように構造物の下を移動体が移動する構造物、又は、構造物の横を移動体が移動する構造物の応力分布を測定する方法及び装置にも適用できる。
また、実施の形態1及び2では、車両が測定区間Dを通過する期間を求めるために、車両のフロントガラスの大きさに基づいて橋脚に対する車両の位置を求めた。本開示はこれに限定されず、車種によって大きさが大きく異ならないナンバープレート等の車両の任意の付帯物の大きさに基づいて、橋脚に対する車両の位置を求めてもよい。この場合、車両が各橋脚上に位置するときのナンバープレート等の付帯物の大きさを、橋脚に対する車両の位置を求めるための基準値として用いてもよい。
さらに、本開示は、実施の形態1及び2において、道路標識等の橋梁の付帯物の大きさに対する車両の付帯物の大きさの比に基づいて、橋脚に対する車両の位置を求めてもよい。この場合、道路標識等の橋梁の付帯物の大きさに対する、車両が各橋脚上に位置するときの車両の付帯物の大きさの比を、橋脚に対する車両の位置を求めるための基準値として用いてもよい。これにより、車両を撮影する可視光カメラの設置位置を換えても、基準値を設定し直すことなく、橋脚に対する車両の位置を求めることができる。
さらに、本開示は、実施の形態1及び2において、可視光カメラと車両との距離に基づいて、橋脚に対する車両の位置を求めてもよい。この場合、可視光カメラと各橋脚との距離を、橋脚に対する車両の位置を求めるための基準値として用いてもよい。なお、可視光カメラと車両との距離は、2つの可視光カメラからの画像データを画像解析することにより計測可能である。
さらに、本開示は、実施の形態1及び2において、可視光カメラと道路標識等の橋梁の付帯物との距離に対する、可視光カメラと車両の付帯物との距離の比に基づいて、橋脚に対する車両の位置を求めてもよい。この場合、可視光カメラと道路標識等の橋梁の付帯物との距離に対する、車両が各橋脚上に位置するときの可視光カメラと車両の付帯物との距離の比を、橋脚に対する車両の位置を求めるための基準値として用いてもよい。これにより、車両を撮影する可視光カメラの設置位置を換えても、基準値を設定し直すことなく、橋脚に対する車両の位置を求めることができる。
また、実施の形態1及び2では、応力分布測定装置30において、可視光カメラ10からの可視画像データに基づいて、車両201が橋脚111から橋脚112までの区間Dを走行する期間を特定し、この特定した期間において赤外線カメラ20により撮影された熱画像データに基づいて、橋梁101に発生する応力分布を測定し、測定した応力分布データをインターネット2を介してサーバ等に送信した。本開示はこれに限定されず、応力分布測定装置30は、可視光カメラ10からの可視画像データと赤外線カメラ20からの熱画像データとをサーバに送信し、サーバにおいて、可視画像データに基づいて車両201が橋脚111から橋脚112までの区間Dを走行する期間を特定し、この特定した期間において赤外線カメラ20により撮影された熱画像データに基づいて、橋梁101に発生する応力分布を測定し、測定した応力分布データを応力分布測定装置30に送信してもよい。
また、実施の形態2では、料金所端末40で管理される車両重量情報40dを用いて、当該車両重量情報40dと車両ナンバーと応力分布データとを関連付けた応力分布データベース50dを作成した。本開示はこれに限定されず、車両重量が既知であり、車両重量が異なる複数台の試験車両をあらかじめ用意し、これらの試験車両を走行させたときの応力分布を測定し、測定した応力分布データと既知の車両重量とを関連付けて図9A及び図9Bのような応力分布データベースを作成してもよい。これにより、車両発生時の応力分布を測定するだけで車両重量を算出することができ、当該車両が過積載車両であるか否かを検出することも可能である。
上記実施の形態3及び5においては、可視画像データの各フレームの記録時刻を、目標橋脚番号K1,K2の橋脚111、112の通過時刻t1,t2を示す情報として利用した。しかし、車両201が橋脚111、112を通過したときに撮影されたフレームを特定する情報であれば、橋脚111、112の通過時刻t1,t2を示す情報として、任意の情報を利用することができる。すなわち、赤外線画像データにおいて測定区間Dの開始フレーム及び終了フレームを特定できるものであれば、任意の情報を利用することができる。例えば、橋脚111、112の通過時刻t1,t2を示す情報として、可視光カメラ10の撮影開始時刻t0からの可視画像データのフレーム番号p1,p2を使用しても良い。この場合、赤外線画像解析装置70は、可視画像解析装置60から、ステップS403及びS405において、可視光カメラ10の撮影開始時刻t0からのフレーム番号p1,p2を取得する。そして、赤外線画像解析装置70は、赤外線画像データにおける通過時刻T1,T2をそれぞれ下記式(4)及び(5)により、算出する。それから、赤外線画像解析装置70は、上記式(2)及び(3)により、赤外線画像データにおける開始フレームP1及び終了フレームP2を特定する。
T1=t0+p1/r・・・(4)
T2=t0+p2/r・・・(5)
ここで、rは可視光カメラ10のフレームレートである。
また、例えば、橋脚111、112の通過時刻t1,t2を示す情報として、可視光カメラ10の撮影開始時刻t0からの経過時間を利用しても良いし、複数の情報(記録時刻(又は撮影時刻)、経過時間、及びフレーム番号のうちの2つ以上)の組み合わせを利用しても良い。
T1=t0+p1/r・・・(4)
T2=t0+p2/r・・・(5)
ここで、rは可視光カメラ10のフレームレートである。
また、例えば、橋脚111、112の通過時刻t1,t2を示す情報として、可視光カメラ10の撮影開始時刻t0からの経過時間を利用しても良いし、複数の情報(記録時刻(又は撮影時刻)、経過時間、及びフレーム番号のうちの2つ以上)の組み合わせを利用しても良い。
上記実施の形態3及び5において、赤外線画像データのフレーム算出の計算において、可視光カメラ10の撮影開始時刻t0と赤外線カメラ20の撮影開始時刻T0が同一の場合は、上記式(2)及び(3)を使用せずに、T1=t1及びT2=t2として、T1,T2の撮影時刻のタイムスタンプが付与されているフレームを赤外線画像データの中から抽出しても良い。
上記実施の形態1~6に示す、可視画像解析装置60、赤外線画像解析装置70、及び応力分布測定装置30のそれぞれの機能を一つの装置で実現しても良いし、複数の装置で実現しても良い。例えば、赤外線画像解析装置70は、可視光カメラ10が生成した可視画像データを、可視光カメラ10から直接又は可視画像解析装置60を介して取得し、赤外線画像解析装置70が可視画像データの解析と赤外線画像データの解析の両方を行っても良い。
上記実施の形態1においては、図3のフローチャートにおけるステップS108において、熱画像データ(赤外線画像データ)をフーリエ変換することによって、画素ごとの温度変化量を求めたが、他の方法を使用して温度変化量を求めても良い。図20Aは赤外線画像(1フレーム分)を示す。図20Bは、図20Aの赤外線画像内の特定範囲80におけるフレーム毎の温度を示している。例えば、制御部35は、各フレームの特定範囲80の温度を求め、時間変化(フレーム変化)に伴う温度変化量ΔT(図20B参照)を求めても良い。なお、特定範囲80は1以上の画素を含むように設定される。特定範囲80の温度は、特定範囲80に含まれる画素の温度の平均値として求めてもよい。
上記実施の形態1~6においては、赤外線画像データに基づいて橋梁101に発生する応力分布を測定する場合について説明したが、赤外線画像データを使用した測定の対象は応力分布に限らない。例えば、赤外線カメラ20が生成した赤外線画像データを使用して、車両の通過頻度(通過台数)を測定しても良い。車両が橋脚上を通過することで、赤外線画像データにおいて温度が変化する。車両が通過している間、図20Bに示すように、車両が通過していないときよりも、温度が低下する。よって、図20Bに示すように、温度波形から温度変化量ΔTを算出し、温度低下を示す温度変化量ΔTが得られた回数をカウントすることによって、車両の通過頻度(通過台数)を求めることができる。
以上のように、本開示における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面および詳細な説明を提供した。したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。また、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
本開示は、高速道路の橋梁等の構造物において車両等の移動体が移動することによって当該構造物に発生する応力分布を測定する応力分布測定方法及び応力分布測定システムに適用可能である。
1、1A 応力分布測定システム
2 インターネット
10 可視光カメラ
15 基地局
20 赤外線カメラ
30 応力分布測定装置
31、32、33 第1~第3の通信部
34 格納部
35 制御部
36 表示部
37 操作部
40 料金所端末
50 サーバ
52 格納部
53 制御部
60 可視画像解析装置
61、71 第1の通信部
62、72 格納部
63、73 操作部
64、74 制御部
65、75 第2の通信部
66、76 表示部
70 赤外線画像解析装置
101 橋梁
111、112 橋脚
120 下り車線
121 走行車線
122 追越車線
123、124、125 桁
130 上り車線
201 車両
2 インターネット
10 可視光カメラ
15 基地局
20 赤外線カメラ
30 応力分布測定装置
31、32、33 第1~第3の通信部
34 格納部
35 制御部
36 表示部
37 操作部
40 料金所端末
50 サーバ
52 格納部
53 制御部
60 可視画像解析装置
61、71 第1の通信部
62、72 格納部
63、73 操作部
64、74 制御部
65、75 第2の通信部
66、76 表示部
70 赤外線画像解析装置
101 橋梁
111、112 橋脚
120 下り車線
121 走行車線
122 追越車線
123、124、125 桁
130 上り車線
201 車両
Claims (12)
- 2つの支持部と前記支持部の間に設けられた梁部とを有する構造物において移動体が移動することによって前記構造物に発生する応力分布を測定する方法であって、
第1撮影部により、前記支持部の間を移動する前記移動体を撮影し又は前記構造物に取り付けられた識別表示物を撮影して第1画像データを生成するステップと、
前記第1画像データに基づいて、前記移動体が前記構造物の前記支持部の間を移動する移動期間を求めるステップと、
第2撮影部により前記構造物の前記梁部の表面を撮影して前記梁部の表面の温度に応じた熱画像データを第2画像データとして生成するステップと、
前記第2画像データにおける前記移動期間に対応する第2画像データ群に基づいて、温度変化量を求めるステップと、
前記温度変化量に基づいて応力変化量を算出し、前記応力変化量に基づいて、前記構造物の前記梁部の表面に生じる応力分布を求めるステップと、
を備える応力分布測定方法。 - 前記温度変化量を求めるステップでは、前記第2画像データ群をフーリエ変換することによって前記温度変化量を求める、
請求項1に記載の応力分布測定方法。 - 前記温度変化量を求めるステップでは、前記第2画像データ群の特定範囲における時間変化に伴う温度変化から前記温度変化量を求める、
請求項1に記載の応力分布測定方法。 - 前記移動期間を求めるステップでは、前記移動体の付帯物の大きさに基づいて前記構造物の前記支持部に対する前記移動体の位置を求めることによって、前記移動期間を求める、
請求項1又は2に記載の応力分布測定方法。 - 前記移動期間を求めるステップでは、前記第1撮影部と前記移動体との距離に基づいて前記構造物の前記支持部に対する前記移動体の位置を求めることによって、前記移動期間を求める、
請求項1又は2に記載の応力分布測定方法。 - 前記第2画像データを生成するステップでは、前記移動期間以外において、前記構造物の前記梁部の表面の撮影を行わない、
請求項1~5の何れか1項に記載の応力分布測定方法。 - 前記第2撮影部は赤外線カメラである、
請求項1~6の何れか1項に記載の応力分布測定方法。 - 前記第1撮影部は可視光カメラである、
請求項1~7の何れか1項に記載の応力分布測定方法。 - 前記第1画像データ及び前記第2画像データは、それぞれ、複数のフレームを含み、
前記移動期間を求めるステップでは、
前記第1画像データの前記複数のフレームの中から、前記2つの支持部のそれぞれの前記識別表示物の画像が含まれるフレームを前記第1画像データにおける前記移動期間の開始及び終了フレームとして特定し、
特定した前記第1画像データにおける前記開始及び終了フレームに基づいて、前記第2画像データの前記複数のフレームの中から、前記第2画像データにおける前記移動期間の開始及び終了フレームを特定する、
請求項1に記載の応力分布測定方法。 - 特定した前記第1画像データにおける前記開始及び終了フレームから、前記移動体が前記2つの支持部のそれぞれを通過した時刻を特定し、特定した前記時刻に基づいて、前記第2画像データの前記複数のフレームの中から、前記第2画像データにおける前記移動期間の開始及び終了フレームを特定する、請求項9に記載の応力分布測定方法。
- 前記第1画像データにおける前記開始及び終了フレームをそれぞれ特定した時点で前記第2撮影部が撮影していたフレームを、前記第2画像データにおける前記移動期間の開始及び終了フレームとしてそれぞれ特定する、請求項9に記載の応力分布測定方法。
- 2つの支持部と前記支持部の間に設けられた梁部とを有する構造物において移動体が移動することによって前記構造物に発生する応力分布を測定するシステムであって、
前記支持部の間を移動する前記移動体を撮影し又は前記構造物に取り付けられた識別表示物を前記移動体から撮影して第1画像データを生成する第1撮影部と、
前記構造物の前記梁部の表面を撮影して前記梁部の表面の温度に応じた熱画像データを第2画像データとして生成する第2撮影部と、
前記第1画像データに基づいて、前記移動体が前記構造物の前記支持部の間を移動する移動期間を求める第1演算部と、
前記第2画像データにおける前記移動期間に対応する第2画像データ群に基づいて、温度変化量を求める第2演算部と、
前記温度変化量に基づいて応力変化量を算出し、前記応力変化量に基づいて、前記構造物の前記梁部の表面に生じる応力分布を求める第3演算部と、
を備える応力分布測定システム。
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CN109919942A (zh) * | 2019-04-04 | 2019-06-21 | 哈尔滨工业大学 | 基于高精度降噪理论的桥梁裂缝智能化检测方法 |
JPWO2018198702A1 (ja) * | 2017-04-26 | 2019-07-18 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 応力測定装置、応力測定システム及び応力測定方法 |
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