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JP2015125128A - Structure analyzer - Google Patents

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JP2015125128A
JP2015125128A JP2013272138A JP2013272138A JP2015125128A JP 2015125128 A JP2015125128 A JP 2015125128A JP 2013272138 A JP2013272138 A JP 2013272138A JP 2013272138 A JP2013272138 A JP 2013272138A JP 2015125128 A JP2015125128 A JP 2015125128A
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JP
Japan
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position data
dimensional position
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point
unit
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Application number
JP2013272138A
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Japanese (ja)
Inventor
巡 高田
Meguri Takada
巡 高田
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To excessively extract surfaces in surface extraction based on three-dimensional position data for a structure.SOLUTION: A structure analyzer includes three-dimensional position data measurement means, three-dimensional position data generation means, and surface extraction means. The three-dimensional position data measurement means measures three-dimensional position data for each point on a structure as first position data. The three-dimensional data generation means generates three-dimensional position data, which is about the structure and has less information about positions of points per unit area on a surface of the structure than the first position data, as second position data. The surface extraction means extracts multiple constituent surfaces constituting the structure, on the basis of the second position data.

Description

本発明は、構造物を構成する面を抽出する構造物解析装置、構造物解析方法、およびプログラムに関する。   The present invention relates to a structure analyzing apparatus, a structure analyzing method, and a program for extracting surfaces constituting a structure.

橋梁などの構造物の振動波形を測定して構造物の診断を行う構造物解析装置が、種々提案されている。   Various structure analyzers have been proposed for diagnosing structures by measuring vibration waveforms of structures such as bridges.

例えば、土木建築構造物上に設定した測定点における振動波形をCCDカメラ(Charge-coupled device camera)等の非接触型振動計で測定して構造物の固有振動数を検出し、正常状態時の固有振動数と比較することにより、構造物の劣化を判定することが、本発明に関連する第1の関連技術として提案されている(例えば特許文献1参照)。   For example, a vibration waveform at a measurement point set on a civil engineering building structure is measured with a non-contact type vibrometer such as a CCD camera (Charge-coupled device camera) to detect the natural frequency of the structure. It has been proposed as a first related technique related to the present invention to determine deterioration of a structure by comparing with a natural frequency (see, for example, Patent Document 1).

また、構造物上に設定した測定点における振動波形をレーザドップラ振動計等の非接触型振動計で測定して構造物の固有振動数や固有振動モードなどの振動特性を測定し、構造物の健全度を検査することが、本発明に関連する第2の関連技術として提案されている(例えば特許文献2参照)。   In addition, the vibration waveform at the measurement point set on the structure is measured with a non-contact vibrometer such as a laser Doppler vibrometer to measure the vibration characteristics such as the natural frequency and natural vibration mode of the structure. Inspecting the soundness level is proposed as a second related technique related to the present invention (see, for example, Patent Document 2).

また、地震記録計を建物内の数か所と上記建物の基礎部とに設置し、地震後速やかに、基礎部の地震記録計から得られた入力地震波と建物内の地震記録計から得られた応答波形の伝達関数を求め、この伝達関数を地震が起きる前の建物の伝達関数と比較することにより、建物が損傷を受けたかどうか、建物の損傷の程度、あるいは損傷の場所等を判断することが、本発明に関連する第3の関連技術として提案されている(例えば特許文献3参照)。   In addition, earthquake recorders are installed at several locations in the building and the foundation of the building, and immediately after the earthquake, the input seismic waves obtained from the earthquake recorder at the foundation and the earthquake recorder in the building can be obtained. The transfer function of the response waveform is obtained, and this transfer function is compared with the transfer function of the building before the earthquake occurs to determine whether the building has been damaged, the degree of damage to the building, or the location of the damage. Has been proposed as a third related technique related to the present invention (see, for example, Patent Document 3).

他方、レーザスキャナ等の距離測定器により測定した構造物上の各点の3次元位置データから、構造物の複数の面を抽出するセグメンテーションアルゴリズムが、本発明に関連する第4の関連技術として提案されている(例えば特許文献4、非特許文献1参照)。   On the other hand, a segmentation algorithm for extracting a plurality of surfaces of a structure from three-dimensional position data of each point on the structure measured by a distance measuring device such as a laser scanner is proposed as a fourth related technique related to the present invention. (For example, refer to Patent Document 4 and Non-Patent Document 1).

特許第3404302号公報Japanese Patent No. 3404302 特許第4001806号公報Japanese Patent No. 4001806 特開平11−44615号公報JP-A-11-44615 WO2012/141235WO2012 / 141235

佐藤幸男 村瀬晋二,距離画像を用いた高速多面体近似,情報処理学会論文誌,日本,社団法人情報処理学会,1995年10月15日,第36巻,第10号,pp2303−2309Yukio Sato Junji Murase, Fast Polyhedron Approximation Using Range Images, Information Processing Society of Japan Journal, Information Processing Society of Japan, October 15, 1995, Vol. 36, No. 10, pp 2303-3309

ところで、複数の面を有する構造物では、劣化や損傷などがないときでも、面ごとに振動特性が相違するケースがある。例えば、橋梁は、橋脚、橋桁、橋台、床板、照明など様々な要素の組み合わせで構成されているため、要素間をまたぐ箇所の面同士では、たとえ正常な状態を保っていても振動特性に相違が生じる。また、CCDカメラやレーザドップラ振動計等による非接触型の振動計による計測では、同じ要素の複数の面のうち振動計から見た角度に相違がある面どうしは、計測される振動波形の振幅に自ずと差が生じる。   By the way, in a structure having a plurality of surfaces, there are cases where the vibration characteristics are different for each surface even when there is no deterioration or damage. For example, bridges are composed of a combination of various elements such as bridge piers, bridge girders, abutments, floor boards, and lighting, so the vibration characteristics differ even between the surfaces of the parts that cross between the elements even if they remain normal. Occurs. In addition, when measuring with a non-contact type vibrometer such as a CCD camera or a laser Doppler vibrometer, the planes of the same element that have different angles as viewed from the vibrometer are the amplitudes of the measured vibration waveforms. There is a natural difference.

そのため、構造物の振動波形を測定して構造物の診断を行うときは、構造物の面を考慮する必要がある。すなわち、構造物の面別に診断を行う、あるいは、振動特性が変化した箇所が複数の面の接続箇所であれば異常と判定しない、といった措置が必要になる。   Therefore, when diagnosing a structure by measuring the vibration waveform of the structure, it is necessary to consider the surface of the structure. That is, it is necessary to take a measure such that diagnosis is performed for each surface of the structure, or if the location where the vibration characteristics have changed is a connection location of a plurality of surfaces, it is not determined as abnormal.

しかしながら、構造物上の各点の3次元位置データに基づいて当該構造物の面を機械的に抽出する本発明に関連する上記第4の関連技術では、構造物の面に生じた亀裂等の異常個所を構造物のエッジとして検出し、本来は1つの面であるにもかかわらず複数の面として抽出するという課題がある。   However, in the fourth related technique related to the present invention in which the surface of the structure is mechanically extracted based on the three-dimensional position data of each point on the structure, cracks and the like generated on the surface of the structure There is a problem that an abnormal part is detected as an edge of a structure and is extracted as a plurality of surfaces although it is originally one surface.

本発明の目的は、上述した課題、すなわち構造物の3次元位置データに基づく面の抽出では面を過剰に抽出する、という課題を解決する構造物解析装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a structure analyzing apparatus that solves the above-described problem, that is, the problem that a surface is excessively extracted in extracting a surface based on three-dimensional position data of the structure.

本発明の第1の観点に係る構造物解析装置は、
構造物上の各点の3次元位置データを第1の位置データとして計測する3次元位置データ計測手段と、
上記構造物上の各点の3次元位置データであって前記第1の位置データよりも、上記構造物の面の単位面積当たりの点の位置に関する情報が少ない3次元位置データを第2の位置データとして生成する3次元位置データ生成手段と、
上記第2の位置データに基づき、上記構造物を構成する複数の構成面を抽出する面抽出手段と
を有する。
A structure analyzing apparatus according to a first aspect of the present invention is:
3D position data measuring means for measuring 3D position data of each point on the structure as first position data;
The three-dimensional position data of each point on the structure, which is less than the first position data, has less information about the position of the point per unit area of the surface of the structure. Three-dimensional position data generating means for generating data;
Surface extraction means for extracting a plurality of constituent surfaces constituting the structure based on the second position data.

本発明の第2の観点に係る構造物解析方法は、
構造物解析装置が実行する構造物解析方法であって、
構造物上の各点の3次元位置データを第1の位置データとして計測し、
上記構造物上の各点の3次元位置データであって前記第1の位置データよりも、上記構造物の面の単位面積当たりの点の位置に関する情報が少ない3次元位置データを第2の位置データとして生成し、
上記第2の位置データに基づき、上記構造物を構成する複数の構成面を抽出する。
The structure analysis method according to the second aspect of the present invention is:
A structure analysis method executed by a structure analysis apparatus,
Measure the three-dimensional position data of each point on the structure as the first position data,
The three-dimensional position data of each point on the structure, which is less than the first position data, has less information about the position of the point per unit area of the surface of the structure. As data,
Based on the second position data, a plurality of constituent surfaces constituting the structure are extracted.

本発明の第3の観点に係るプログラムは、
コンピュータを、
構造物上の各点の3次元位置データを第1の位置データとして計測する3次元位置データ計測手段と、
上記構造物上の各点の3次元位置データであって前記第1の位置データよりも、上記構造物の面の単位面積当たりの点の位置に関する情報が少ない3次元位置データを第2の位置データとして生成する3次元位置データ生成手段と、
上記第2の位置データに基づき、上記構造物を構成する複数の構成面を抽出する面抽出手段と
して機能させる。
The program according to the third aspect of the present invention is:
Computer
3D position data measuring means for measuring 3D position data of each point on the structure as first position data;
The three-dimensional position data of each point on the structure, which is less than the first position data, has less information about the position of the point per unit area of the surface of the structure. Three-dimensional position data generating means for generating data;
Based on the second position data, it functions as a surface extracting means for extracting a plurality of constituent surfaces constituting the structure.

本発明は上述した構成を有するため、構造物上の各点の3次元位置データに基づく面の抽出において面を過剰に抽出することを防止できる。   Since this invention has the structure mentioned above, it can prevent extracting a surface excessively in the extraction of the surface based on the three-dimensional position data of each point on a structure.

本発明の第1の実施形態に係る構造物解析装置と面抽出対象となる構造物とを示す図である。It is a figure which shows the structure analysis apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention, and the structure used as a surface extraction object. 本発明の第1の実施形態に係る構造物解析装置のブロック図である。1 is a block diagram of a structure analyzing apparatus according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態に係る構造物解析装置における第1の3次元位置データの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the 1st three-dimensional position data in the structure analysis apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る構造物解析装置における第2の3次元位置データの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the 2nd three-dimensional position data in the structure analysis apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る構造物解析装置における構成面データの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the structural surface data in the structure analysis apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る構造物解析装置の3次元位置データ生成処理の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the three-dimensional position data generation process of the structure analysis apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る構造物解析装置の3次元位置データ生成処理の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the three-dimensional position data generation process of the structure analysis apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る構造物解析装置の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the structure analysis apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る構造物解析装置の効果を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the effect of the structure analysis apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る構造物解析装置のブロック図である。It is a block diagram of the structure analysis apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る構造物解析装置における第2の面データの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the 2nd surface data in the structure analysis apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る構造物解析装置における構成面データの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the structural surface data in the structure analysis apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る構造物解析装置の解析を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the analysis of the structure analysis apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係る構造物解析装置のブロック図である。It is a block diagram of the structure analysis apparatus which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係る構造物解析装置の振動計測データの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the vibration measurement data of the structure analysis apparatus which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係る構造物解析装置において構造物の振動波形を測定して診断を行う動作の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the operation | movement which measures and measures the vibration waveform of a structure in the structure analysis apparatus which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係る構造物解析装置が構造物の1つの構成面に注目して振動波形を測定している模式図である。It is a schematic diagram in which the structure analysis apparatus which concerns on the 3rd Embodiment of this invention pays attention to one structural surface of a structure, and measures a vibration waveform. 本発明の第4の実施形態に係る構造物解析装置のブロック図である。It is a block diagram of the structure analysis apparatus which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態に係る構造物解析装置の解析を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the analysis of the structure analysis apparatus which concerns on the 4th Embodiment of this invention.

次に本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
[第1の実施形態]
図1を参照すると、本発明の第1の実施形態に係る構造物解析装置100は、構造物110上の各点の3次元位置を遠隔地から計測し、その計測結果から構造物110を構成する面を機械的に抽出する機能を有する。
Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[First embodiment]
Referring to FIG. 1, the structure analyzing apparatus 100 according to the first embodiment of the present invention measures the three-dimensional position of each point on the structure 110 from a remote place, and configures the structure 110 from the measurement result. It has a function to extract the surface to be mechanically extracted.

構造物110は、例えば橋梁などの土木建築物である。或いは構造物110は、自動車や列車などの工業製品など、土木建築物以外の構造物であってもよい。以下では、説明の便宜上、構造物110は、構造物解析装置100から観測できる面として、面110Aと面110Bの2面を有するものとする。また、面110Aには、紙面の縦方向に幅Lの亀裂110Cが生じているものとする。   The structure 110 is a civil engineering building such as a bridge. Alternatively, the structure 110 may be a structure other than a civil engineering building such as an industrial product such as an automobile or a train. Hereinafter, for convenience of explanation, it is assumed that the structure 110 has two surfaces 110 </ b> A and 110 </ b> B as surfaces that can be observed from the structure analyzing apparatus 100. Further, it is assumed that a crack 110C having a width L is generated on the surface 110A in the vertical direction of the paper surface.

構造物解析装置100は、構造物110を構成する面の抽出では、まず構造物110の各点の3次元位置データを計測する。次いで構造物解析装置100は、計測した構造物110の各点の3次元位置データの集合である第1の3次元位置データから、一部の情報を間引いたデータ集合である第2の3次元位置データに変換する。なお、3次元位置データの集合は、典型的には点群(point cloud)が例として挙げられるが、この形態に限られるものではない。そして、構造物解析装置100は、第2の3次元位置データに基づき、構造物110を構成する複数の構成面を抽出する。   The structure analyzing apparatus 100 first measures the three-dimensional position data of each point of the structure 110 when extracting the surfaces constituting the structure 110. Next, the structure analyzing apparatus 100 obtains a second three-dimensional data set that is a data set obtained by thinning out some information from the first three-dimensional position data that is a set of three-dimensional position data of each point of the measured structure 110. Convert to position data. The set of three-dimensional position data is typically a point cloud as an example, but is not limited to this form. And the structure analysis apparatus 100 extracts the some structural surface which comprises the structure 110 based on 2nd three-dimensional position data.

図2を参照すると、構造物解析装置100は、3次元位置検出センサ101、通信インターフェイス部(以下、通信I/F部と記す)102、操作入力部103、画面表示部104、記憶部105、および演算処理部106を有する。   Referring to FIG. 2, the structure analyzing apparatus 100 includes a three-dimensional position detection sensor 101, a communication interface unit (hereinafter referred to as a communication I / F unit) 102, an operation input unit 103, a screen display unit 104, a storage unit 105, And an arithmetic processing unit 106.

3次元位置検出センサ101は、構造物110上の各点の3次元位置を遠隔地から計測する機能を有する。3次元位置検出センサ101は、3次元距離画像センサやミリ波レーダーやレンジファインダなどのToF(Time of Flight)測距装置であってもよいし、三角測量方式による測距センサであってもよい。   The three-dimensional position detection sensor 101 has a function of measuring the three-dimensional position of each point on the structure 110 from a remote place. The three-dimensional position detection sensor 101 may be a ToF (Time of Flight) distance measuring device such as a three-dimensional distance image sensor, a millimeter wave radar, or a range finder, or may be a distance measuring sensor based on a triangulation method. .

通信I/F部102は、専用のデータ通信回路からなり、通信回線を介して接続された各種装置との間でデータ通信を行う機能を有している。   The communication I / F unit 102 includes a dedicated data communication circuit and has a function of performing data communication with various devices connected via a communication line.

操作入力部103は、キーボードやマウスなどの操作入力装置からなり、オペレータの操作を検出して演算処理部106に出力する機能を有している。   The operation input unit 103 includes an operation input device such as a keyboard and a mouse, and has a function of detecting an operator operation and outputting the operation to the arithmetic processing unit 106.

画面表示部104は、LCD(Liquid Crystal Display)やPDP(Plasma Display Panel)などの画面表示装置からなり、演算処理部106からの指示に応じて、構造物110の構成面のデータなどの各種情報を画面表示する機能を有している。   The screen display unit 104 includes a screen display device such as an LCD (Liquid Crystal Display) or a PDP (Plasma Display Panel), and various information such as data on the configuration surface of the structure 110 according to an instruction from the arithmetic processing unit 106. Is displayed on the screen.

記憶部105は、ハードディスクやメモリなどの記憶装置からなり、演算処理部106における各種処理に必要な処理情報やプログラム105Pを記憶する機能を有している。プログラム105Pは、演算処理部106に読み込まれて実行されることにより各種処理部を実現するプログラムであり、通信I/F部102などのデータ入出力機能を介して外部装置(図示せず)や記憶媒体(図示せず)から予め読み込まれて記憶部105に保存される。記憶部105で記憶される主な処理情報として、第1の3次元位置データ105A、第2の3次元位置データ105B、および構成面データ105Cがある。   The storage unit 105 includes a storage device such as a hard disk or a memory, and has a function of storing processing information and programs 105P necessary for various processes in the arithmetic processing unit 106. The program 105P is a program that realizes various processing units by being read and executed by the arithmetic processing unit 106, and an external device (not shown) or the like via a data input / output function such as the communication I / F unit 102. It is read in advance from a storage medium (not shown) and stored in the storage unit 105. Main processing information stored in the storage unit 105 includes first three-dimensional position data 105A, second three-dimensional position data 105B, and configuration surface data 105C.

第1の3次元位置データ105Aは、3次元位置検出センサ101により計測した構造物110の各点の3次元位置データである。図3は第1の3次元位置データ105Aの構成例を示す。この第1の3次元位置データ105Aは、3次元位置検出センサ101により計測した構造物110の各点毎に、その識別情報である点IDと、位置情報とを有している。例えば、図3の1行目は、ID=P1の点の位置情報は、XP1、P1、P1であることを表している。この具体例では、位置情報は、構造物110が存在する空間に設定したXYZ座標系の座標値を使用している。XYZ座標系の向きは任意であるが、本実施形態では、3次元位置検出センサ101と構造物110の中心を結ぶ線に並行にZ軸を設定している。 The first three-dimensional position data 105 </ b> A is three-dimensional position data of each point of the structure 110 measured by the three-dimensional position detection sensor 101. FIG. 3 shows a configuration example of the first three-dimensional position data 105A. The first three-dimensional position data 105 </ b> A has a point ID that is identification information and position information for each point of the structure 110 measured by the three-dimensional position detection sensor 101. For example, the first line in FIG. 3 indicates that the position information of the point with ID = P1 is X P1, Y P1, Z P1 . In this specific example, the position information uses coordinate values of the XYZ coordinate system set in the space where the structure 110 exists. Although the orientation of the XYZ coordinate system is arbitrary, in the present embodiment, the Z axis is set in parallel to the line connecting the center of the three-dimensional position detection sensor 101 and the structure 110.

本実施の形態において、第2の3次元位置データ105Bは、第1の3次元位置データ105Aから生成されるデータである。具体的には、第2の3次元位置データ105Bは、第1の3次元位置データ105Aから一部の点の位置に関する情報を削減することによって生成される。第1の3次元位置データ105Aから一部の点の位置に関する情報を削減する方法としては、例えば次の2つの方法が例として挙げられるが、当該方法は下記に限られたものではない。
1)3次元のうち2つの次元の座標がある範囲内にあるデータから、ある1つのデータを残し、残りのデータを削除する方法。
2)3次元のうち2つの次元の座標がある範囲内にある各データの当該2つの次元以外の残りの1つの次元の座標値を上記範囲内にある複数のデータの当該次元の平均値、最小値などのような1つの値に統一する方法。
上記で例示される方法によって生成された第2の3次元位置データ105Bは、例えば次の特徴を有する。すなわち、3次元位置検出センサ101と構造物110との中心を結ぶ線に垂直な平面上の単位面積当たりの点の位置に関する情報が、第1の3次元位置データ105Aよりも第2の3次元位置データ105Bのほうが少ないという特徴である。図4は第2の3次元位置データ105Bの構成例である。この第2の3次元位置データ105Bは、構造物110の各点毎に、識別情報である点IDと、第1の3次元位置データ105Aと同じXYZ座標系による位置情報とを有している。例えば、図4の1行目は、ID=Q1の点の位置情報は、XQ1、Q1、Q1であることを表している。
In the present embodiment, the second three-dimensional position data 105B is data generated from the first three-dimensional position data 105A. Specifically, the second three-dimensional position data 105B is generated by reducing information about the positions of some points from the first three-dimensional position data 105A. For example, the following two methods are listed as examples of methods for reducing the information on the positions of some points from the first three-dimensional position data 105A, but the methods are not limited to the following.
1) A method of leaving one piece of data and deleting the remaining data from data within a certain range of coordinates of two dimensions among the three dimensions.
2) The coordinate value of the remaining one dimension other than the two dimensions of each data in the range where the coordinates of the two dimensions among the three dimensions are the average value of the dimensions of the plurality of data in the range, A method of unifying into one value such as the minimum value.
The second three-dimensional position data 105B generated by the method exemplified above has, for example, the following characteristics. That is, the information about the position of the point per unit area on the plane perpendicular to the line connecting the centers of the three-dimensional position detection sensor 101 and the structure 110 is the second three-dimensional than the first three-dimensional position data 105A. The feature is that the position data 105B is less. FIG. 4 is a configuration example of the second three-dimensional position data 105B. The second three-dimensional position data 105B has, for each point of the structure 110, a point ID that is identification information and position information based on the same XYZ coordinate system as the first three-dimensional position data 105A. . For example, the first line in FIG. 4 indicates that the position information of the point with ID = Q1 is X Q1, Y Q1, and Z Q1 .

構成面データ105Cは、第2の3次元位置データ105Bに基づいて抽出した構造物110を構成する構成面に関するデータである。図5は構成面データ105Cの構成例を示す。この構成面データ105Cは、抽出された構成面毎に、その識別情報である構成面IDと、その構成面を特定する位置情報とを有している。位置情報は、例えば、その構成面に属する第2の3次元位置データの集合であってもよいし、その構成面を定義する数式であってもよい。或いは、構成面が平面の場合、平面の各頂点の位置情報によって表現してもよい。例えば、図5の1行目は、ID=R1の構成面は、点(XQ1、Q1、Q1)、点(XQ11、Q11、Q11)、点(XQ31、Q31、Q31)、点(XQ51、Q51、Q51)を頂点とする平面であることを表している。また、図5の2行目は、ID=R2の構成面は、点(XQ12、Q12、Q12)、点(XQ19、Q19、Q19)、点(XQ52、Q52、Q52)、点(XQ59、Q59、Q59)を頂点とする平面であることを表している。なお、ID=R1の構成面は、構造物110の面110Aに対応し、ID=R2の構成面は、構造物110の面110Bに対応している。 The construction plane data 105C is data relating to the construction plane constituting the structure 110 extracted based on the second three-dimensional position data 105B. FIG. 5 shows a configuration example of the configuration plane data 105C. The configuration surface data 105C includes a configuration surface ID that is identification information and position information that specifies the configuration surface for each extracted configuration surface. The position information may be, for example, a set of second three-dimensional position data belonging to the constituent plane, or may be a mathematical expression that defines the constituent plane. Or when a constituent surface is a plane, it may be expressed by position information of each vertex of the plane. For example, in the first row of FIG. 5, the constituent surface of ID = R1 is a point (X Q1, Y Q1, Z Q1 ), a point (X Q11, Y Q11, Z Q11 ), a point (X Q31, Y Q31, Z Q31 ) and a point (X Q51, Y Q51, Z Q51 ) as a vertex. Further, the second line of FIG. 5, constituent surface of the ID = R2 is the point (X Q12, Y Q12, Z Q12), the point (X Q19, Y Q19, Z Q19), the point (X Q52, Y Q52, Z Q52 ) and a point (X Q59, Y Q59, Z Q59 ) as a vertex. The constituent surface with ID = R1 corresponds to the surface 110A of the structure 110, and the constituent surface with ID = R2 corresponds to the surface 110B of the structure 110.

演算処理部106は、MPUなどのマイクロプロセッサとその周辺回路を有し、記憶部105からプログラム105Pを読み込んで実行することにより、上記ハードウェアとプログラム105Pとを協働させて各種処理部を実現する機能を有している。演算処理部106で実現される主な処理部として、3次元位置データ計測部106Aと3次元位置データ生成部106Bと面抽出部106Cとがある。   The arithmetic processing unit 106 has a microprocessor such as an MPU and its peripheral circuits, and reads and executes the program 105P from the storage unit 105, thereby realizing various processing units by cooperating the hardware and the program 105P. It has a function to do. As main processing units realized by the arithmetic processing unit 106, there are a three-dimensional position data measurement unit 106A, a three-dimensional position data generation unit 106B, and a surface extraction unit 106C.

3次元位置データ計測部106Aは、構造物110の各点の3次元位置データを3次元位置検出センサ101を用いて計測する機能を有する。3次元位置データ計測部106Aによって計測する単位面積当たりの点の数は、使用する3次元位置検出センサ101の性能によって規定される。ここでは、3次元位置検出センサ101は、3次元位置検出センサ101と構造物110との中心を結ぶ線に垂直な平面(構造物110上の平面)に生じている幅Lの亀裂より充分に短い間隔で構造物110上の各点の位置情報を計測できるものとする。   The three-dimensional position data measurement unit 106 </ b> A has a function of measuring the three-dimensional position data of each point of the structure 110 using the three-dimensional position detection sensor 101. The number of points per unit area measured by the three-dimensional position data measuring unit 106A is defined by the performance of the three-dimensional position detection sensor 101 used. Here, the three-dimensional position detection sensor 101 is sufficiently more than a crack having a width L generated in a plane perpendicular to a line connecting the centers of the three-dimensional position detection sensor 101 and the structure 110 (a plane on the structure 110). It is assumed that the position information of each point on the structure 110 can be measured at a short interval.

3次元位置データ計測部106Aは、構造物110の各点の3次元位置データの計測を完了すると、各計測点毎の計測値に点IDを付加し、第1の3次元位置データ105Aとして記憶部105に保存する。   When the three-dimensional position data measurement unit 106A completes the measurement of the three-dimensional position data of each point of the structure 110, the three-dimensional position data measurement unit 106A adds a point ID to the measurement value for each measurement point and stores it as the first three-dimensional position data 105A. Stored in the unit 105.

3次元位置データ生成部106Bは、記憶部105から第1の3次元位置データ105Aを読み出し、情報削減処理を行って第2の3次元位置データ105Bを算出し、記憶部105に保存する機能を有する。3次元位置データ生成部106Bが行う情報削減処理は、3次元位置データをより情報量の少ない3次元位置データに変換する処理であり、任意の処理が考えられる。以下に情報削減処理を例示するが、本発明は以下の処理に限定されない。   The 3D position data generation unit 106 </ b> B has a function of reading the first 3D position data 105 </ b> A from the storage unit 105, performing information reduction processing, calculating the second 3D position data 105 </ b> B, and storing it in the storage unit 105. Have. The information reduction process performed by the three-dimensional position data generation unit 106B is a process of converting the three-dimensional position data into three-dimensional position data with a smaller amount of information, and an arbitrary process can be considered. The information reduction process is exemplified below, but the present invention is not limited to the following process.

<例1>
第1の3次元位置データ105A中の各点の位置情報を、その点と周囲n−1点の位置情報の平均値に置き換える。例えば、n=9の場合、図6に示すように、点P5のX座標値、Y座標値、Z座標値を、点P1〜P9のX座標値の平均値、Y座標値の平均値、Z座標値の平均値に置き換える。このとき、nをより大きな値とする程に、点の位置に関する情報がより減少する。なお、3次元位置検出センサ101と構造物110の中心を結ぶ線に並行にZ軸をとるXYZ座標系の場合、各点のX座標値とY座標値とは元の値とし、Z座標値のみその点と周囲n−1点のZ座標値の平均値で置き換える近似計算が可能であり、その場合、点のZ座標の位置に関する情報が減少する。
<Example 1>
The position information of each point in the first three-dimensional position data 105A is replaced with the average value of the position information of that point and the surrounding n−1 points. For example, when n = 9, as shown in FIG. 6, the X coordinate value, the Y coordinate value, and the Z coordinate value of the point P5 are changed to the average value of the X coordinate values of the points P1 to P9, the average value of the Y coordinate values, Replace with the average of the Z coordinate values. At this time, as n is set to a larger value, information regarding the position of the point is further reduced. In the case of an XYZ coordinate system having a Z axis parallel to a line connecting the center of the three-dimensional position detection sensor 101 and the structure 110, the X coordinate value and the Y coordinate value of each point are the original values, and the Z coordinate value It is possible to perform an approximate calculation by replacing only the average value of the Z coordinate values of the point and the surrounding n-1 points, and in this case, information regarding the position of the Z coordinate of the point is reduced.

<例2>
第1の3次元位置データ105Aから一定間隔で点の位置情報を間引く。例えば、X座標値が互いに隣接するn個の点のうち1つの点を除いて他の点の位置情報を削除する。同様に、Y座標値が互いに隣接するn個の点のうち1つの点を除いて他の点の位置情報を削除する。n=5とした場合、図7の左側に示す第1の3次元位置データ105Aは、同図の右側に示すような第2の3次元位置データ105Bに変換される。
<Example 2>
Point position information is thinned out from the first three-dimensional position data 105A at regular intervals. For example, the position information of other points is deleted except for one point among n points whose X coordinate values are adjacent to each other. Similarly, the position information of other points is deleted except for one point among n points whose Y coordinate values are adjacent to each other. When n = 5, the first three-dimensional position data 105A shown on the left side of FIG. 7 is converted into the second three-dimensional position data 105B shown on the right side of FIG.

<例3>
上記例1の処理を施した後、上記例2の処理を施す。
<Example 3>
After the processing of Example 1 is performed, the processing of Example 2 is performed.

面抽出部106Cは、記憶部105から第2の3次元位置データ105Bを読み出し、セグメンテーションアルゴリズムを使用して第2の3次元位置データ105Bから構造物110を構成する複数の構成面を抽出する機能を有する。構造物110の3次元位置データから構造物110の面を抽出するセグメンテーションアルゴリズムは、例えば特許文献4および非特許文献1に記載されるように公知である。面抽出部106Cは、面抽出処理を完了すると、抽出した面に関する情報を構成面データ105Cとして記憶部105に保存する。また面抽出部106Cは、記憶部105から構成面データ105Cを読み出し、画面表示部104に表示し、また通信I/F部102を通じて外部の装置へ送信してもよい。   The surface extraction unit 106C reads the second three-dimensional position data 105B from the storage unit 105, and extracts a plurality of constituent surfaces constituting the structure 110 from the second three-dimensional position data 105B using a segmentation algorithm. Have A segmentation algorithm for extracting the surface of the structure 110 from the three-dimensional position data of the structure 110 is known as described in Patent Document 4 and Non-Patent Document 1, for example. Upon completion of the surface extraction process, the surface extraction unit 106C stores information regarding the extracted surface in the storage unit 105 as the component surface data 105C. The surface extraction unit 106 </ b> C may read the configuration surface data 105 </ b> C from the storage unit 105, display it on the screen display unit 104, and transmit it to an external device through the communication I / F unit 102.

図8は、本実施形態に係る構造物解析装置100の動作を示すフローチャートである。以下、図8を参照して構造物解析装置100の動作を説明する。   FIG. 8 is a flowchart showing the operation of the structure analyzing apparatus 100 according to this embodiment. Hereinafter, the operation of the structure analyzing apparatus 100 will be described with reference to FIG.

まず、構造物解析装置100の3次元位置データ計測部106Aは、構造物110の各点の3次元位置データを3次元位置検出センサ101を用いて計測し、その計測結果を図3に示すような第1の3次元位置データ105Aとして記憶部105に保存する(ステップS101)。   First, the three-dimensional position data measuring unit 106A of the structure analyzing apparatus 100 measures the three-dimensional position data of each point of the structure 110 using the three-dimensional position detection sensor 101, and the measurement result is shown in FIG. The first three-dimensional position data 105A is stored in the storage unit 105 (step S101).

次に3次元位置データ生成部106Bは、記憶部105から第1の3次元位置データ105Aを読み出し、情報削減処理を行うことにより図4に示すような第2の3次元位置データ105Bを生成し、記憶部105に保存する(ステップS102)。   Next, the three-dimensional position data generation unit 106B reads out the first three-dimensional position data 105A from the storage unit 105 and performs information reduction processing to generate second three-dimensional position data 105B as shown in FIG. And stored in the storage unit 105 (step S102).

最後に面抽出部106Cは、記憶部105から第2の3次元位置データ105Bを読み出し、所定のセグメンテーションアルゴリズムにより、第2の3次元位置データから構造物110を構成する複数の構成面を抽出し、抽出結果を図5に示すような構成面データ105Cとして記憶部105に保存する(ステップS103)。   Finally, the surface extraction unit 106C reads the second three-dimensional position data 105B from the storage unit 105, and extracts a plurality of constituent surfaces constituting the structure 110 from the second three-dimensional position data by a predetermined segmentation algorithm. The extraction result is stored in the storage unit 105 as configuration surface data 105C as shown in FIG. 5 (step S103).

このように本実施形態によれば、構造物110の各点の3次元位置データに基づく面の抽出において面を過剰に抽出することを防止できる。その理由は、3次元位置データ生成部106Bが、計測された構造物110の各点の3次元位置データ105Aを、構造物の面の単位面積当たりの点の位置に関する情報が少ない第2の3次元位置データ105Bに変換し、面抽出部106Cが第2の3次元位置データ105Bに基づいて構造物110を構成する複数の構成面を抽出するためである。   As described above, according to the present embodiment, it is possible to prevent the surface from being excessively extracted in the surface extraction based on the three-dimensional position data of each point of the structure 110. The reason is that the three-dimensional position data generation unit 106B uses the measured three-dimensional position data 105A of each point of the structure 110 as the second three less information on the position of the point per unit area of the surface of the structure. This is because it is converted into the dimensional position data 105B, and the surface extraction unit 106C extracts a plurality of constituent surfaces constituting the structure 110 based on the second three-dimensional position data 105B.

図9は本実施形態の効果を説明する模式図である。図9(A)は第1の3次元位置データ105Aによって識別される構造物110の面110A、110Bのイメージであり、計測する点の密度が高いため面110Aに生じている亀裂110Cが明確に識別されている。他方、図9(B)は第2の3次元位置データ105Bによって識別される面110A、110Bのイメージであり、第1の3次元位置データ105Aより単位面積当たりの点の位置に関する情報が減少しているため亀裂110Cは識別できていない。そのため、第2の3次元位置データ105Bに基づいて構造物110の面を抽出する面抽出部106Cは、面を過剰に抽出することがなくなる。   FIG. 9 is a schematic diagram for explaining the effect of the present embodiment. FIG. 9A is an image of the surfaces 110A and 110B of the structure 110 identified by the first three-dimensional position data 105A. Since the density of the points to be measured is high, the crack 110C generated on the surface 110A is clearly shown. Have been identified. On the other hand, FIG. 9B is an image of the surfaces 110A and 110B identified by the second three-dimensional position data 105B, and information regarding the position of the point per unit area is reduced from the first three-dimensional position data 105A. Therefore, the crack 110C cannot be identified. Therefore, the surface extraction unit 106C that extracts the surface of the structure 110 based on the second three-dimensional position data 105B does not extract the surface excessively.

[第2の実施形態]
図10を参照すると、本発明の第2の実施形態に係る構造物解析装置200は、3次元位置検出センサ201、通信I/F部202、操作入力部203、画面表示部204、記憶部205、および演算処理部206を有する。このうち、3次元位置検出センサ201、通信I/F部202、操作入力部203、および画面表示部204は、図2に示した本発明の第1の実施形態に係る構造物解析装置100の3次元位置検出センサ101、通信I/F部102、操作入力部103、および画面表示部104と同一の機能を有する。
[Second Embodiment]
Referring to FIG. 10, a structure analyzing apparatus 200 according to the second embodiment of the present invention includes a three-dimensional position detection sensor 201, a communication I / F unit 202, an operation input unit 203, a screen display unit 204, and a storage unit 205. And an arithmetic processing unit 206. Among these, the three-dimensional position detection sensor 201, the communication I / F unit 202, the operation input unit 203, and the screen display unit 204 are included in the structure analysis apparatus 100 according to the first embodiment of the present invention illustrated in FIG. The three-dimensional position detection sensor 101, the communication I / F unit 102, the operation input unit 103, and the screen display unit 104 have the same functions.

記憶部205は、ハードディスクやメモリなどの記憶装置からなり、演算処理部206における各種処理に必要な処理情報やプログラム205Pを記憶する機能を有している。プログラム205Pは、演算処理部206に読み込まれて実行されることにより各種処理部を実現するプログラムであり、通信I/F部202などのデータ入出力機能を介して外部装置(図示せず)や記憶媒体(図示せず)から予め読み込まれて記憶部205に保存される。記憶部205で記憶される主な処理情報として、第1の3次元位置データ205A、第2の3次元位置データ205B、構成面データ205C、第1の面データ205D、第2の面データ205Eがある。このうち、第1の3次元位置データ205A、および第2の3次元位置データ205Bは、図2に示した本発明の第1の実施形態に係る構造物解析装置100における第1の3次元位置データ105A、および第2の3次元位置データ105Bと同じである。   The storage unit 205 includes a storage device such as a hard disk or a memory, and has a function of storing processing information and programs 205P necessary for various processes in the arithmetic processing unit 206. The program 205P is a program that realizes various processing units by being read and executed by the arithmetic processing unit 206, and an external device (not shown) or the like via a data input / output function such as the communication I / F unit 202. It is read in advance from a storage medium (not shown) and stored in the storage unit 205. As main processing information stored in the storage unit 205, there are first three-dimensional position data 205A, second three-dimensional position data 205B, component surface data 205C, first surface data 205D, and second surface data 205E. is there. Among these, the first three-dimensional position data 205A and the second three-dimensional position data 205B are the first three-dimensional position in the structure analyzing apparatus 100 according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. It is the same as the data 105A and the second three-dimensional position data 105B.

第1の面データ205Dは、第2の3次元位置データ205Bに基づいて抽出した構造物110を構成する面に関するデータである。この第1の面データ205Dは、図2に示した本発明の第1の実施形態に係る構造物解析装置100における構成面データ105Cと同じである。即ち、第1の面データ205Dの構成例は、図5に示す構成面データ105Cと同じである。   The first surface data 205D is data relating to the surface constituting the structure 110 extracted based on the second three-dimensional position data 205B. The first surface data 205D is the same as the configuration surface data 105C in the structure analyzing apparatus 100 according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. That is, the configuration example of the first surface data 205D is the same as the configuration surface data 105C illustrated in FIG.

第2の面データ205Eは、第1の3次元位置データ205Aに基づいて抽出した構造物110を構成する面に関するデータである。図11は第2の面データ205Eの構成例を示す。この第2の面データ205Eは、抽出された面毎に、その識別情報である構成面IDと、その構成面を特定する位置情報とを有している。位置情報は、例えば、その構成面に属する第1の3次元位置データの集合であってもよいし、その構成面を定義する数式であってもよい。或いは、構成面が平面の場合、平面の各頂点の位置情報によって表現してもよい。例えば、図11の1行目は、ID=S1の構成面は、点(XP1、P1、P1)、点(XP5、P5、P5)、点(XP31、P31、P31)、点(XP41、P41、P41)を頂点とする平面であることを表している。また、図5の2行目は、ID=S2の構成面は、点(XP6、P6、P6)、点(XP7、P7、P7)、点(XP36、P36、P36)、点(XP37、P37、P37)を頂点とする平面であることを表している。また、図5の3行目は、ID=S3の構成面は、点(XP8、P8、P8)、点(XP11、P11、P11)、点(XP37、P37、P37)、点(XP51、P51、P51)を頂点とする平面であることを表している。また、図5の4行目は、ID=S4の構成面は、点(XP12、P12、P12)、点(XP19、P19、P19)、点(XP52、P52、P52)、点(XP59、P59、P59)を頂点とする平面であることを表している。なお、ID=S2の構成面は、構造物110の亀裂110Cに対応し、ID=S1の構成面は、亀裂110Cの左側の面110Bに対応し、ID=S3の構成面は、亀裂110Cの右側の面110Bに対応し、ID=S4の構成面は、面110Bに対応している。 The second surface data 205E is data relating to the surfaces constituting the structure 110 extracted based on the first three-dimensional position data 205A. FIG. 11 shows a configuration example of the second surface data 205E. The second surface data 205E has, for each extracted surface, a component surface ID that is identification information and position information that identifies the component surface. The position information may be, for example, a set of first three-dimensional position data belonging to the constituent plane, or a mathematical expression defining the constituent plane. Or when a constituent surface is a plane, it may be expressed by position information of each vertex of the plane. For example, in the first row of FIG. 11, the constituent surface of ID = S1 is a point (X P1, Y P1, Z P1 ), a point (X P5, Y P5, Z P5 ), a point (X P31, Y P31, Z P31 ) and a point (X P41, Y P41, Z P41 ) as a vertex. In the second line of FIG. 5, the constituent surface of ID = S2 is a point (X P6, Y P6, Z P6 ), a point (X P7, Y P7, Z P7 ), a point (X P36, Y P36, Z P36 ) and a plane having a point (X P37, Y P37, Z P37 ) as a vertex. The third line in FIG. 5 shows that the constituent surface of ID = S3 is a point (X P8, Y P8, Z P8 ), a point (X P11, Y P11, Z P11 ), a point (X P37, Y P37, Z P37 ) and a point (X P51, Y P51, Z P51 ) as a vertex. Further, the fourth line of FIG. 5 shows that the constituent surface of ID = S4 is a point (X P12, Y P12, Z P12 ), a point (X P19, Y P19, Z P19 ), a point (X P52, Y P52, Z P52 ) and a point (X P59, Y P59, Z P59 ) as a vertex. Note that the constituent surface of ID = S2 corresponds to the crack 110C of the structure 110, the constituent surface of ID = S1 corresponds to the left surface 110B of the crack 110C, and the constituent surface of ID = S3 corresponds to the crack 110C. Corresponding to the right surface 110B, the component surface with ID = S4 corresponds to the surface 110B.

構成面データ205Cは、第2の面データ205Eで識別される複数の面のうち、第1の面データ205Dで識別される同じ1つの面に対応する複数の面を1つの構成面に統合したデータである。図12は構成面データ205Cの構成例を示す。この構成面データ205Cは、構成面毎に、その識別情報である構成面IDと、位置情報とを有している。例えば、図12の1行目は、ID=T1の構成面は、点(XP1、P1、P1)、点(XP11、P11、P11)、点(XP31、P31、P31)、点(XP51、P51、P51)を頂点とする平面であることを表している。また、図5の2行目は、ID=T2の構成面は、点(XP12、P12、P12)、点(XP19、P19、P19)、点(XP52、P52、P52)、点(XP59、P59、P59)を頂点とする平面であることを表している。なお、ID=T1の構成面は、図11のID=S1、S2、S3の3つの面を1つに統合したものであり、ID=T2の構成面は、図11のID=S4の面に相当する。 The component surface data 205C integrates a plurality of surfaces corresponding to the same one surface identified by the first surface data 205D into one component surface among the plurality of surfaces identified by the second surface data 205E. It is data. FIG. 12 shows a configuration example of the configuration plane data 205C. The configuration surface data 205C includes a configuration surface ID that is identification information and position information for each configuration surface. For example, in the first row of FIG. 12, the constituent surface of ID = T1 is a point (X P1, Y P1, Z P1 ), a point (X P11, Y P11, Z P11 ), a point (X P31, Y P31, Z P31 ) and a point (X P51, Y P51, Z P51 ) as a vertex. The second line in FIG. 5 shows that the constituent surface of ID = T2 is a point (X P12, Y P12, Z P12 ), a point (X P19, Y P19, Z P19 ), a point (X P52, Y P52, Z P52 ) and a point (X P59, Y P59, Z P59 ) as a vertex. The configuration surface of ID = T1 is obtained by integrating the three surfaces of ID = S1, S2, and S3 in FIG. 11 into one, and the configuration surface of ID = T2 is the surface of ID = S4 in FIG. It corresponds to.

演算処理部206は、MPUなどのマイクロプロセッサとその周辺回路を有し、記憶部205からプログラム205Pを読み込んで実行することにより、上記ハードウェアとプログラム205Pとを協働させて各種処理部を実現する機能を有している。演算処理部206で実現される主な処理部として、3次元位置データ計測部206Aと3次元位置データ生成部206Bと面抽出部206Cとがある。このうち、3次元位置データ計測部206Aと3次元位置データ生成部206Bとは、図2に示した本発明の第1の実施形態に係る構造物解析装置100の3次元位置データ計測部106Aと3次元位置データ生成部106Bと同一の機能を有する。   The arithmetic processing unit 206 includes a microprocessor such as an MPU and its peripheral circuits, and reads and executes the program 205P from the storage unit 205, thereby realizing various processing units by cooperating the hardware and the program 205P. It has a function to do. As main processing units realized by the arithmetic processing unit 206, there are a three-dimensional position data measuring unit 206A, a three-dimensional position data generating unit 206B, and a surface extracting unit 206C. Among these, the three-dimensional position data measuring unit 206A and the three-dimensional position data generating unit 206B are the three-dimensional position data measuring unit 106A of the structure analyzing apparatus 100 according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. It has the same function as the three-dimensional position data generation unit 106B.

面抽出部206Cは、構造物110を構成する構成面を抽出する機能を有する。面抽出部206Cは、第1の面抽出部2061と第2の面抽出部2062と面統合部2063とを有する。   The surface extraction unit 206 </ b> C has a function of extracting constituent surfaces constituting the structure 110. The surface extraction unit 206C includes a first surface extraction unit 2061, a second surface extraction unit 2062, and a surface integration unit 2063.

第1の面抽出部2061は、記憶部205から第2の3次元位置データ205Bを読み出し、セグメンテーションアルゴリズムを使用して第2の3次元位置データ205Bから構造物110を構成する複数の面を抽出し、抽出結果を第1の面データ205Dとして記憶部205に保存する機能を有する。また第2の面抽出部2062は、記憶部205から第1の3次元位置データ205Aを読み出し、セグメンテーションアルゴリズムを使用して第1の3次元位置データ205Aから構造物110を構成する複数の面を抽出し、抽出結果を第2の面データ205Eとして記憶部205に保存する機能を有する。構造物110の3次元位置データから構造物110の面を抽出するセグメンテーションアルゴリズムは、例えば特許文献4および非特許文献1に記載されるように公知である。   The first surface extraction unit 2061 reads the second three-dimensional position data 205B from the storage unit 205, and extracts a plurality of surfaces constituting the structure 110 from the second three-dimensional position data 205B using a segmentation algorithm. The extraction result is stored in the storage unit 205 as the first surface data 205D. The second surface extraction unit 2062 reads the first three-dimensional position data 205A from the storage unit 205, and uses a segmentation algorithm to extract a plurality of surfaces constituting the structure 110 from the first three-dimensional position data 205A. It has a function of extracting and saving the extraction result in the storage unit 205 as the second surface data 205E. A segmentation algorithm for extracting the surface of the structure 110 from the three-dimensional position data of the structure 110 is known as described in Patent Document 4 and Non-Patent Document 1, for example.

面統合部2063は、記憶部205から第1の面データ205Dと第2の面データ205Eとを読み出し、第2の面データ205Eで識別される複数の第2の面のうち、第1の面データ205Dで識別される同じ1つの第1の面にフィッテングする複数の面を1つの面に統合する機能を有する。例えば、第2の面ごとに、面間距離が最小の第1の面を検出し、この検出した第1の面を当該第2の面がフィッテングする面に決定する。そして、同じ第1の面にフィッテングする複数の第2の面を1つの面に統合する。複数の面を1つの面に統合する方法は任意である。例えば、互いに統合する複数の面からの距離が最小となる1つの平面あるいは曲率が閾値以下の曲面を算出してよい。面統合部2063は、面統合処理を完了すると、生成した構成面に関する情報を構成面データ205Cとして記憶部205に保存する。また面統合部2063は、記憶部205から構成面データ205Cを読み出し、画面表示部204に表示し、また通信I/F部202を通じて外部の装置へ送信してもよい。   The surface integration unit 2063 reads the first surface data 205D and the second surface data 205E from the storage unit 205, and the first surface among the plurality of second surfaces identified by the second surface data 205E. It has a function of integrating a plurality of surfaces fitting to the same first surface identified by the data 205D into one surface. For example, for each second surface, the first surface having the smallest inter-surface distance is detected, and the detected first surface is determined as the surface to be fitted by the second surface. Then, a plurality of second surfaces fitting to the same first surface are integrated into one surface. A method of integrating a plurality of surfaces into one surface is arbitrary. For example, one plane or a curved surface having a curvature equal to or smaller than a threshold may be calculated so that the distance from a plurality of surfaces integrated with each other is the minimum. When the surface integration process is completed, the surface integration unit 2063 stores the generated information regarding the configuration surface in the storage unit 205 as configuration surface data 205C. Further, the surface integration unit 2063 may read the configuration surface data 205C from the storage unit 205, display the configuration surface data 205C on the screen display unit 204, and transmit the configuration surface data 205C to an external apparatus through the communication I / F unit 202.

図13は、本実施形態に係る構造物解析装置200の動作を示すフローチャートである。以下、図13を参照して構造物解析装置200の動作を説明する。   FIG. 13 is a flowchart showing the operation of the structure analyzing apparatus 200 according to this embodiment. Hereinafter, the operation of the structure analyzing apparatus 200 will be described with reference to FIG.

まず、構造物解析装置200の3次元位置データ計測部206Aは、構造物110の各点の3次元位置データを3次元位置検出センサ201を用いて計測し、その計測結果を例えば図3の第1の3次元位置データ105Aと同様な第1の3次元位置データ205Aとして記憶部205に保存する(ステップS201)。   First, the three-dimensional position data measuring unit 206A of the structure analyzing apparatus 200 measures the three-dimensional position data of each point of the structure 110 using the three-dimensional position detection sensor 201, and the measurement result is shown in FIG. The first three-dimensional position data 205A similar to the first three-dimensional position data 105A is stored in the storage unit 205 (step S201).

次に3次元位置データ生成部206Bは、記憶部205から第1の3次元位置データ205Aを読み出し、情報削減処理を行うことにより例えば図4の第2の3次元位置データ105Bと同様な第2の3次元位置データ205Bを生成し、記憶部205に保存する(ステップS202)。   Next, the three-dimensional position data generation unit 206B reads the first three-dimensional position data 205A from the storage unit 205 and performs information reduction processing, for example, to obtain a second similar to the second three-dimensional position data 105B of FIG. Is generated and stored in the storage unit 205 (step S202).

次に面抽出部206Cの第1の面抽出部2061は、記憶部205から第2の3次元位置データ205Bを読み出し、所定のセグメンテーションアルゴリズムにより、第2の3次元位置データから構造物110を構成する複数の第1の面を抽出し、例えば図5の構成面データ105Cと同様な抽出結果を第1の面データ205Dとして記憶部205に保存する(ステップS203)。   Next, the first surface extraction unit 2061 of the surface extraction unit 206C reads the second three-dimensional position data 205B from the storage unit 205, and configures the structure 110 from the second three-dimensional position data by a predetermined segmentation algorithm. A plurality of first surfaces to be extracted are extracted, and for example, an extraction result similar to the component surface data 105C of FIG. 5 is stored in the storage unit 205 as the first surface data 205D (step S203).

次に面抽出部206Cの第2の面抽出部2062は、記憶部205から第1の3次元位置データ205Aを読み出し、所定のセグメンテーションアルゴリズムにより、第1の3次元位置データから構造物110を構成する複数の第2の面を抽出し、抽出結果を例えば図11に示すような第2の面データ205Eとして記憶部205に保存する(ステップS204)。   Next, the second surface extraction unit 2062 of the surface extraction unit 206C reads the first three-dimensional position data 205A from the storage unit 205, and configures the structure 110 from the first three-dimensional position data by a predetermined segmentation algorithm. A plurality of second surfaces to be extracted are extracted, and the extraction result is stored in the storage unit 205 as second surface data 205E as shown in FIG. 11, for example (step S204).

最後に面抽出部206Cの面統合部2063は、記憶部205から第1の面データ205Dと第2の面データ205Eとを読み出し、同じ第1の面にフィッテングする複数の第2の面を1つの面に統合し、統合結果を例えば図12に示すような構成面データ205Cとして記憶部205に保存する(ステップS205)。   Finally, the surface integration unit 2063 of the surface extraction unit 206C reads the first surface data 205D and the second surface data 205E from the storage unit 205, and sets a plurality of second surfaces to be fitted to the same first surface as 1 For example, the integration result is stored in the storage unit 205 as component plane data 205C as shown in FIG. 12 (step S205).

このように本実施形態によれば、構造物110の3次元位置データに基づく面の抽出において面を過剰に抽出することを防止できる。その理由は、3次元位置データ生成部206Bが、計測された構造物110の第1の3次元位置データ205Aを、構造物の面の単位面積当たりの点の位置に関する情報が少ない第2の3次元位置データ205Bに変換し、面抽出部206Cが第2の3次元位置データ205Bに基づいて構造物110を構成する複数の第1の面を抽出すると共に第1の3次元位置データ205Aに基づいて構造物110を構成する複数の第2の面を抽出し、同じ1つの第1の面にフィッテングする複数の第2の面を1つの面に統合するためである。   As described above, according to the present embodiment, it is possible to prevent the surface from being excessively extracted in the surface extraction based on the three-dimensional position data of the structure 110. The reason is that the three-dimensional position data generation unit 206B uses the first three-dimensional position data 205A of the measured structure 110 as the second three less information on the position of the points per unit area of the surface of the structure. The surface extraction unit 206C extracts a plurality of first surfaces constituting the structure 110 on the basis of the second three-dimensional position data 205B and converts the first position data 205B on the basis of the first three-dimensional position data 205A. This is because the plurality of second surfaces constituting the structure 110 are extracted, and the plurality of second surfaces fitting to the same first surface are integrated into one surface.

また本実施形態によれば、本発明の第1の実施形態と比較して、抽出した構成面データ205Cの空間解像度を高めることができる。その理由は、面抽出部206Cが第2の3次元位置データ205Bに基づいて構造物110を構成する複数の第1の面を抽出すると共に、第1の3次元位置データ205Aに基づいて構造物110を構成する複数の第2の面を抽出し、同じ1つの第1の面にフィッテングする複数の第2の面を1つの面に統合するためである。   In addition, according to the present embodiment, the spatial resolution of the extracted component surface data 205C can be increased as compared with the first embodiment of the present invention. The reason is that the surface extraction unit 206C extracts a plurality of first surfaces constituting the structure 110 based on the second three-dimensional position data 205B, and the structure based on the first three-dimensional position data 205A. This is because a plurality of second surfaces constituting 110 are extracted, and a plurality of second surfaces fitting to the same first surface are integrated into one surface.

[第3の実施形態]
図14を参照すると、本発明の第3の実施形態に係る構造物解析装置300は、構造物110上の各点の3次元位置を遠隔地から計測し、その計測結果から構造物110を構成する面を機械的に抽出する機能と、この抽出した構成面を考慮して構造物110の振動解析を行う機能とを有する。この構造物解析装置300は、3次元位置検出センサ301、通信I/F部302、操作入力部303、画面表示部304、記憶部305、演算処理部306、および振動計307を有する。このうち、3次元位置検出センサ301、通信I/F部302、操作入力部303、および画面表示部304は、図10に示した本発明の第2の実施形態に係る構造物解析装置200の3次元位置検出センサ201、通信I/F部202、操作入力部203、および画面表示部204と同一の機能を有する。
[Third Embodiment]
Referring to FIG. 14, the structure analysis apparatus 300 according to the third embodiment of the present invention measures the three-dimensional position of each point on the structure 110 from a remote place, and configures the structure 110 from the measurement result. A function of mechanically extracting the surface to be performed, and a function of performing vibration analysis of the structure 110 in consideration of the extracted component surface. The structure analyzing apparatus 300 includes a three-dimensional position detection sensor 301, a communication I / F unit 302, an operation input unit 303, a screen display unit 304, a storage unit 305, an arithmetic processing unit 306, and a vibrometer 307. Among these, the three-dimensional position detection sensor 301, the communication I / F unit 302, the operation input unit 303, and the screen display unit 304 are included in the structure analysis apparatus 200 according to the second embodiment of the present invention illustrated in FIG. The three-dimensional position detection sensor 201, the communication I / F unit 202, the operation input unit 203, and the screen display unit 204 have the same functions.

振動計307は、構造物110上に設定された複数の測定点における振動波形を計測する機能を有する。振動計307は、接触型の振動計であってもよいし、非接触型の振動計であってもよい。接触型の振動計は、圧電素子を使用するものであってよい。また振動型の振動計は、ムービングコイル型、サーボ型などの加速度センサまたは速度センサなどを使用するものであってよい。他方、非接触型の振動計は、CCDカメラなどのカメラ撮像方式であってもよいし、レーザドップラ振動計などであってもよい。またカメラ撮像方式において、遠距離観測で解像度の低下が問題になる場合は、サンプリングモアレ法などの高解像度化手法を併用してもよい。   The vibrometer 307 has a function of measuring vibration waveforms at a plurality of measurement points set on the structure 110. The vibrometer 307 may be a contact vibrometer or a non-contact vibrometer. The contact-type vibrometer may use a piezoelectric element. The vibration-type vibration meter may use an acceleration sensor or a speed sensor such as a moving coil type or a servo type. On the other hand, the non-contact type vibrometer may be a camera imaging system such as a CCD camera or a laser Doppler vibrometer. Further, in the camera imaging method, when a decrease in resolution becomes a problem in long-distance observation, a high resolution method such as a sampling moire method may be used in combination.

記憶部305は、ハードディスクやメモリなどの記憶装置からなり、演算処理部306における各種処理に必要な処理情報やプログラム305Pを記憶する機能を有している。プログラム305Pは、演算処理部306に読み込まれて実行されることにより各種処理部を実現するプログラムであり、通信I/F部302などのデータ入出力機能を介して外部装置(図示せず)や記憶媒体(図示せず)から予め読み込まれて記憶部305に保存される。記憶部305で記憶される主な処理情報として、第1の3次元位置データ305A、第2の3次元位置データ305B、構成面データ305C、第1の面データ305D、第2の面データ305E、振動計測データ305Fがある。このうち、第1の3次元位置データ305A、第2の3次元位置データ305B、構成面データ305C、第1の面データ305D、第2の面データ305Eは、図10に示した本発明の第2の実施形態に係る構造物解析装置200における第1の3次元位置データ205A、第2の3次元位置データ205B、構成面データ205C、第1の面データ205D、第2の面データ205Eと同じである。   The storage unit 305 includes a storage device such as a hard disk or a memory, and has a function of storing processing information and programs 305P necessary for various processes in the arithmetic processing unit 306. The program 305P is a program that realizes various processing units by being read and executed by the arithmetic processing unit 306, and an external device (not shown) or the like via a data input / output function such as the communication I / F unit 302. It is read in advance from a storage medium (not shown) and stored in the storage unit 305. As main processing information stored in the storage unit 305, first three-dimensional position data 305A, second three-dimensional position data 305B, configuration surface data 305C, first surface data 305D, second surface data 305E, There is vibration measurement data 305F. Among these, the first three-dimensional position data 305A, the second three-dimensional position data 305B, the component surface data 305C, the first surface data 305D, and the second surface data 305E are the first and second surface data 305E shown in FIG. Same as the first three-dimensional position data 205A, the second three-dimensional position data 205B, the configuration surface data 205C, the first surface data 205D, and the second surface data 205E in the structure analyzing apparatus 200 according to the second embodiment. It is.

振動計測データ305Fは、振動計307により計測した構造物110の各点における振動波形の計測データである。図15は振動計測データ305Fの構成例を示す。この振動計測データ305Fには、各測定点毎に、その識別情報である点IDと、計測結果である測定値Vとが記憶されている。例えば図15の1行目は、ID=P1の点の測定値はV1であることを示している。ここで、測定値Vは、例えば振動波形を時刻情報と一緒に記録した時刻歴波形である。 The vibration measurement data 305 </ b> F is vibration waveform measurement data at each point of the structure 110 measured by the vibration meter 307. FIG. 15 shows a configuration example of the vibration measurement data 305F. In the vibration measurement data 305F, a point ID that is identification information and a measurement value V that is a measurement result are stored for each measurement point. For example, the first line in FIG. 15 indicates that the measured value at the point of ID = P1 is V 1 . Here, the measured value V is, for example, a time history waveform in which a vibration waveform is recorded together with time information.

演算処理部306は、MPUなどのマイクロプロセッサとその周辺回路を有し、記憶部305からプログラム305Pを読み込んで実行することにより、上記ハードウェアとプログラム305Pとを協働させて各種処理部を実現する機能を有している。演算処理部306で実現される主な処理部として、3次元位置データ計測部306Aと3次元位置データ生成部306Bと面抽出部306Cと振動計測部306Dと診断部306Eとがある。このうち、3次元位置データ計測部306Aと3次元位置データ生成部306Bと面抽出部306Cとは、図10に示した本発明の第2の実施形態に係る構造物解析装置200の3次元位置データ計測部206Aと3次元位置データ生成部206Bと面抽出部206Cと同一の機能を有する。   The arithmetic processing unit 306 has a microprocessor such as an MPU and its peripheral circuits, and reads and executes the program 305P from the storage unit 305, thereby realizing various processing units by cooperating the hardware and the program 305P. It has a function to do. As main processing units realized by the arithmetic processing unit 306, there are a three-dimensional position data measurement unit 306A, a three-dimensional position data generation unit 306B, a surface extraction unit 306C, a vibration measurement unit 306D, and a diagnosis unit 306E. Among these, the three-dimensional position data measuring unit 306A, the three-dimensional position data generating unit 306B, and the surface extracting unit 306C are the three-dimensional position of the structure analyzing apparatus 200 according to the second embodiment of the present invention shown in FIG. The data measurement unit 206A, the three-dimensional position data generation unit 206B, and the surface extraction unit 206C have the same functions.

振動計測部306Dは、構造物110上の各点における振動波形を振動計307を用いて計測する機能を有する。振動計測部306Dが振動計307を用いて計測する構造物110上の測定点の位置情報は、第1の3次元位置データ305Aに記録されている位置情報を使用する。但し、第1の3次元位置データ305Aとは別の位置情報を使用してもよい。振動計301として、CCDカメラやレーザドップラ振動計等の非接触型振動計を使用する場合、振動計測部306Aは、3次元位置データ305A中の位置情報に従って、測定点を非接触型振動計により光学的に視準し、その測定点の振動波形データを電気的に取り出す。構造物110上における測定点間の距離は、検出できる異常領域の最小サイズを決定する。測定点間の距離を短くして高い密度で測定点を設定すればするほど、より小さなサイズの異常領域を検出することができる。従って、測定点間の距離は、検出対象とする異常領域の最小サイズより十分に短いことが望まれる。   The vibration measurement unit 306 </ b> D has a function of measuring the vibration waveform at each point on the structure 110 using the vibration meter 307. The position information recorded in the first three-dimensional position data 305A is used as the position information of the measurement point on the structure 110 that is measured by the vibration measurement unit 306D using the vibration meter 307. However, position information different from the first three-dimensional position data 305A may be used. When a non-contact type vibrometer such as a CCD camera or a laser Doppler vibrometer is used as the vibrometer 301, the vibration measuring unit 306A uses a non-contact vibrometer to measure the measurement points according to the position information in the three-dimensional position data 305A. Optically collimate and electrically extract vibration waveform data at the measurement point. The distance between the measurement points on the structure 110 determines the minimum size of the abnormal region that can be detected. The shorter the distance between the measurement points and the higher the measurement points are set, the smaller the abnormal area can be detected. Therefore, it is desirable that the distance between the measurement points is sufficiently shorter than the minimum size of the abnormal region to be detected.

振動計測部306Dは、振動計307を用いて複数の測定点における振動波形を同時に計測することが望ましい。但し、必ずしも同時に計測する必要はない。振動計測部306Dが振動計307を用いて計測する振動波形は、車両走行や打撃振動などの人工的な振動を与えたときの構造物110の振動波形であってもよいし、そのような人工的な振動がない状態で常に生じている構造物110の振動波形であってもよい。また振動計測部306Dが振動計307を用いて計測する振動の方向は、近接する測定点どうしでほぼ同じであれば、任意である。例えば、接触型の振動計を用いて構造物110の振動波形を計測する場合、互いに直交する3成分(東西方向、南北方向、天地方向など)の振動波形を計測してよい。あるいはCCDカメラ等による非接触型の振動計を用いる場合、振動計と測定点とを結ぶ線に直交する方向の振動波形を計測することになる。またレーザドップラ振動計による計測では、振動計と測定点とを結ぶ線に並行する方向の振動波形を計測することになる。勿論、それぞれ異なる場所に複数の非接触型の振動計を設置して同じ測定点の振動波形を同時に計測することにより、方向の異なる複数成分の振動波形を計測してもよい。振動計測のサンプリング周波数は、構造物110で生じる振動周波数の2倍以上であることが望ましい。また振動計測の時間長は、計測された振動波形をもとに周波数スペクトル解析を行う場合、定常的なスペクトルを得ることができる程度の時間長であることが望ましい。   It is desirable that the vibration measurement unit 306D simultaneously measures vibration waveforms at a plurality of measurement points using the vibration meter 307. However, it is not always necessary to measure simultaneously. The vibration waveform measured by the vibration measuring unit 306D using the vibrometer 307 may be a vibration waveform of the structure 110 when artificial vibration such as vehicle running or impact vibration is applied, or such an artificial waveform. It may be a vibration waveform of the structure 110 that is always generated in a state where there is no typical vibration. Further, the direction of vibration measured by the vibration measuring unit 306D using the vibrometer 307 is arbitrary as long as the measurement points are close to each other. For example, when the vibration waveform of the structure 110 is measured using a contact-type vibrometer, the vibration waveforms of three components (east-west direction, north-south direction, top-and-bottom direction, etc.) orthogonal to each other may be measured. Alternatively, when a non-contact type vibrometer such as a CCD camera is used, a vibration waveform in a direction orthogonal to a line connecting the vibrometer and the measurement point is measured. In the measurement by the laser Doppler vibrometer, the vibration waveform in the direction parallel to the line connecting the vibrometer and the measurement point is measured. Of course, it is also possible to measure a plurality of vibration waveforms of different directions by installing a plurality of non-contact type vibrometers at different locations and simultaneously measuring the vibration waveforms at the same measurement point. The sampling frequency for vibration measurement is desirably at least twice the vibration frequency generated in the structure 110. In addition, it is desirable that the vibration measurement time length is such that a steady spectrum can be obtained when frequency spectrum analysis is performed based on the measured vibration waveform.

振動計測部306Dは、振動波形の計測を完了すると、各測定点毎の計測値に測定点IDを付加し、振動計測データ305Fとして記憶部305に保存する。   When the vibration measurement unit 306D completes the measurement of the vibration waveform, the measurement point ID is added to the measurement value for each measurement point, and the vibration measurement data 305F is stored in the storage unit 305.

診断部306Eは、記憶部305から第1の3次元位置データ305A、構成面データ305C、および振動計測データ305Fを読み出し、これらのデータに基づいて構造物110の診断を行う機能を有する。ここで、診断とは、振動計測データに基づいて構造物の適正や欠陥の有無などを判断することである。診断する限り、診断結果が生成され、保存されるか、出力される。換言すれば、構造物の適正や欠陥の有無などを表す情報が保存されているか、出力されているならば、構造物が診断されたことを意味する。   The diagnosis unit 306E has a function of reading the first three-dimensional position data 305A, the configuration surface data 305C, and the vibration measurement data 305F from the storage unit 305, and diagnosing the structure 110 based on these data. Here, the diagnosis is to determine the appropriateness of the structure or the presence or absence of defects based on the vibration measurement data. As long as the diagnosis is made, a diagnosis result is generated and saved or output. In other words, if information indicating the appropriateness of the structure or the presence or absence of defects is stored or output, it means that the structure has been diagnosed.

本実施形態では、診断部306Eは、判定部3061と領域出力部3062とを有する。判定部3061は、構造物110に欠陥があるか否かを判定する機能を有する。領域出力部3062は、判定部3061において欠陥があると判定された構造物110の領域を画面表示部304に出力し、または/および通信I/F部302を通じて外部装置へ出力する機能を有する。   In the present embodiment, the diagnosis unit 306E includes a determination unit 3061 and a region output unit 3062. The determination unit 3061 has a function of determining whether or not the structure 110 has a defect. The region output unit 3062 has a function of outputting the region of the structure 110 that is determined to be defective by the determination unit 3061 to the screen display unit 304 and / or outputting it to an external device through the communication I / F unit 302.

次に本実施形態に係る構造物解析装置300の動作を説明する。構造物解析装置300の動作は、構造物110の構成面を抽出する動作と構造物の振動波形を測定して構造物の診断を行う動作とに大別される。前者の構成面抽出動作は、図10に示した本発明の第2の実施形態に係る構造物解析装置200の動作と同じである。以下では、構造物の振動波形を測定して診断を行う動作について詳細に説明する。   Next, the operation of the structure analyzing apparatus 300 according to this embodiment will be described. The operation of the structure analyzing apparatus 300 is broadly classified into an operation for extracting a constituent surface of the structure 110 and an operation for diagnosing the structure by measuring a vibration waveform of the structure. The former component surface extraction operation is the same as the operation of the structure analyzing apparatus 200 according to the second embodiment of the present invention shown in FIG. Below, the operation | movement which measures and diagnoses the vibration waveform of a structure is demonstrated in detail.

図16は構造物の振動波形を測定して診断を行う動作の一例を示すフローチャートである。まず、構造物解析装置300の振動計測部306Dは、記憶部305から構成面データ305Eを読み出し、そこに記載されている構成面の1つに注目する(ステップS301)。次に振動計測部306Dは、注目中の構成面上の各点の位置情報を第1の3次元位置データ305Aから読み出し、これらの点における構造物110の振動波形を振動計307を使用して計測し、その測定結果を振動計測データ305Fとして記憶部305に保存する(ステップS301)。例えば、図17に示すように、構造物110の構成面110Aに注目し、構成面110A上の各測定点111の振動波形を測定し、その測定結果を保存する。   FIG. 16 is a flowchart showing an example of an operation for performing diagnosis by measuring a vibration waveform of a structure. First, the vibration measurement unit 306D of the structure analyzing apparatus 300 reads the configuration surface data 305E from the storage unit 305, and pays attention to one of the configuration surfaces described therein (step S301). Next, the vibration measurement unit 306 </ b> D reads position information of each point on the component surface under attention from the first three-dimensional position data 305 </ b> A, and uses the vibration meter 307 to determine the vibration waveform of the structure 110 at these points. The measurement result is stored in the storage unit 305 as vibration measurement data 305F (step S301). For example, as shown in FIG. 17, paying attention to the configuration surface 110A of the structure 110, the vibration waveform of each measurement point 111 on the configuration surface 110A is measured, and the measurement result is stored.

次に診断部306の判定部3061は、記憶部305から振動計測データ305Fを読み出し、各測定点毎に、計測された振動波形の計測値から所定の特徴量を算出する(ステップS303)。特徴量の種類は任意である。例えば、振動波形の最大振幅、位相、振動波形の周波数スペクトル、固有周波数などを特徴量の種類としてよい。次に判定部3061は、注目中の構成面上の各点の位置情報および上記特徴量とに基づいて、注目中の構成面を、特徴量の一様性を満たす部分領域に分割する(ステップS304)。すなわち、注目中の構成面の領域を、振動波形の特徴量のうち所定の条件を満たす特徴量が算出される測定点を含む部分領域に分割する。   Next, the determination unit 3061 of the diagnosis unit 306 reads the vibration measurement data 305F from the storage unit 305, and calculates a predetermined feature amount from the measured value of the measured vibration waveform for each measurement point (step S303). The type of feature amount is arbitrary. For example, the maximum amplitude and phase of the vibration waveform, the frequency spectrum of the vibration waveform, the natural frequency, and the like may be used as the feature amount. Next, the determination unit 3061 divides the constituent surface under attention into partial regions that satisfy the uniformity of the feature amount based on the position information of the respective points on the constituent surface under attention and the feature amount (step). S304). That is, the region of the constituent surface under attention is divided into partial regions including measurement points where feature quantities satisfying a predetermined condition among the feature quantities of the vibration waveform are calculated.

次に判定部3061は、上記部分領域毎に、その部分領域上の各測定点の特徴量を平滑化する(ステップS305)。特徴量の平滑化では、同じ種類の特徴量毎にその平均を算出する。例えば、平滑化した最大振幅は、同じ部分領域に属する全ての測定点の最大振幅の平均値を算出する。また平滑化した周波数スペクトルは、同じ部分領域に属する全ての測定点の周波数スペクトルの平均を算出する。   Next, the determination unit 3061 smoothes the feature amount of each measurement point on the partial area for each partial area (step S305). In the smoothing of the feature amount, the average is calculated for each feature amount of the same type. For example, for the smoothed maximum amplitude, an average value of the maximum amplitudes of all measurement points belonging to the same partial region is calculated. The smoothed frequency spectrum calculates the average of the frequency spectra of all measurement points belonging to the same partial region.

次に判定部3061は、平滑化した振動の特徴量に基づいて構造物110の診断を行う(ステップS306)。具体的には、判定部3061は、お互いに隣接する部分領域間の平滑化した振動波形の特徴量の相関度に基づいて構造物を診断する。例えば、判定部3061は、上記相関度と所定の閾値とを比較することによって、部分領域内に異常があるか否か診断する。また判定部3061は、特定の周波数成分が振動波形の周波数スペクトルに含まれているか否かに基づいて、構造物を診断する。   Next, the determination unit 3061 diagnoses the structure 110 based on the smoothed vibration feature amount (step S306). Specifically, the determination unit 3061 diagnoses a structure based on the degree of correlation between the smoothed vibration waveform feature amounts between the partial areas adjacent to each other. For example, the determination unit 3061 diagnoses whether there is an abnormality in the partial region by comparing the degree of correlation with a predetermined threshold. The determination unit 3061 diagnoses the structure based on whether or not a specific frequency component is included in the frequency spectrum of the vibration waveform.

以上で注目中の構成面に関する構造物110の診断を終え、構造物110に未だ注目していない構成面が存在すれば、そのうちの1つの構成面に注目を移し(ステップS307)、ステップS302の処理に戻って上述した処理と同様の処理を繰り返す。そして、構成面データ305Cに記述された全ての構成面に対する処理を終えると(ステップS308でYES)、診断部306Eの領域出力部3062は、ステップS306において欠陥があると判定された構造物110の領域を画面表示部304に出力し、または/および通信I/F部302を通じて外部装置へ出力する(ステップS309)。   When the diagnosis of the structure 110 relating to the constituent surface being noticed has been completed, and there is a constituent surface that has not been noticed yet in the structure 110, attention is transferred to one of the constituent surfaces (step S307). Returning to the process, the same process as described above is repeated. When the processing for all the component surfaces described in the component surface data 305C is completed (YES in step S308), the region output unit 3062 of the diagnosis unit 306E determines the structure 110 that is determined to be defective in step S306. The area is output to the screen display unit 304 or / and output to the external device through the communication I / F unit 302 (step S309).

このように本実施形態によれば、本発明の第2の実施形態と同様の効果が得られると共に、機械的に抽出した構造物110の構成面別に振動波形を測定して診断を行うことができる。   As described above, according to this embodiment, the same effects as those of the second embodiment of the present invention can be obtained, and diagnosis can be performed by measuring the vibration waveform for each structural surface of the mechanically extracted structure 110. it can.

また本実施形態によれば、振動計307の計測値に及ぼすノイズの影響を受けて構造物の診断結果の精度が低下することがなくなり、ノイズに頑健な診断が可能になる。その理由は、診断部306Eが測定点毎の振動波形の特徴量に基づいて、複数の測定点により形成される領域(1つの構成面)を、特徴量の一様性を満たす部分領域に分割し、その分割の結果に基づいて構造物110の診断を行うためである。また、部分領域毎にその振動波形の特徴量を平滑化しているためである。   Further, according to the present embodiment, the accuracy of the diagnosis result of the structure is not lowered due to the influence of noise on the measurement value of the vibrometer 307, and a robust diagnosis against noise becomes possible. The reason is that the diagnosis unit 306E divides an area (one component plane) formed by a plurality of measurement points into partial areas that satisfy the uniformity of the feature quantity based on the feature quantity of the vibration waveform at each measurement point. This is because the structure 110 is diagnosed based on the result of the division. Further, this is because the feature amount of the vibration waveform is smoothed for each partial region.

[第4の実施形態]
図18を参照すると、本発明の第4の実施形態に係る構造物解析装置400は、3次元位置検出センサ401、通信I/F部402、操作入力部403、画面表示部404、記憶部405、および演算処理部406を有する。このうち、3次元位置検出センサ401、通信I/F部402、操作入力部403、および画面表示部404は、図10に示した本発明の第2の実施形態に係る構造物解析装置200の3次元位置検出センサ201、通信I/F部202、操作入力部203、および画面表示部204と同一の機能を有する。
[Fourth Embodiment]
Referring to FIG. 18, the structure analyzing apparatus 400 according to the fourth embodiment of the present invention includes a three-dimensional position detection sensor 401, a communication I / F unit 402, an operation input unit 403, a screen display unit 404, and a storage unit 405. And an arithmetic processing unit 406. Among these, the three-dimensional position detection sensor 401, the communication I / F unit 402, the operation input unit 403, and the screen display unit 404 are included in the structure analyzing apparatus 200 according to the second embodiment of the present invention illustrated in FIG. The three-dimensional position detection sensor 201, the communication I / F unit 202, the operation input unit 203, and the screen display unit 204 have the same functions.

3次元位置検出センサ408は、構造物110上の各点の3次元位置を遠隔地から計測する機能を有する。3次元位置検出センサ408は、3次元距離画像センサやミリ波レーダーやレンジファインダなどのToF測距装置であってもよいし、三角測量方式による測距センサであってもよい。但し、3次元位置検出センサ408は、3次元位置検出センサ401よりも計測する単位面積当たりの点の数が少ない。例えば、ミリ波レーダーのToF測距装置であれば、3次元位置検出センサ401が短波長を使用する高分解能タイプ、3次元位置検出センサ408は長波長を使用する低分解能タイプに相当する。本実施形態では、分解能の相違する2つの3次元位置検出センサ401、408を使用したが、それら2つのセンサに代わりに分解能を高低に切り替えることができる1つの3次元位置検出センサを使用してもよい。   The three-dimensional position detection sensor 408 has a function of measuring the three-dimensional position of each point on the structure 110 from a remote place. The three-dimensional position detection sensor 408 may be a ToF distance measuring device such as a three-dimensional distance image sensor, a millimeter wave radar, or a range finder, or may be a distance measuring sensor based on a triangulation method. However, the three-dimensional position detection sensor 408 has fewer points per unit area to be measured than the three-dimensional position detection sensor 401. For example, in the case of a millimeter wave radar ToF distance measuring device, the three-dimensional position detection sensor 401 corresponds to a high resolution type using a short wavelength, and the three-dimensional position detection sensor 408 corresponds to a low resolution type using a long wavelength. In this embodiment, two three-dimensional position detection sensors 401 and 408 having different resolutions are used. However, instead of these two sensors, one three-dimensional position detection sensor that can switch the resolution between high and low is used. Also good.

記憶部405は、ハードディスクやメモリなどの記憶装置からなり、演算処理部406における各種処理に必要な処理情報やプログラム405Pを記憶する機能を有している。プログラム405Pは、演算処理部406に読み込まれて実行されることにより各種処理部を実現するプログラムであり、通信I/F部402などのデータ入出力機能を介して外部装置(図示せず)や記憶媒体(図示せず)から予め読み込まれて記憶部405に保存される。記憶部405で記憶される主な処理情報として、第1の3次元位置データ405A、第2の3次元位置データ405B、構成面データ405C、第1の面データ405D、第2の面データ405Eがある。このうち、第1の3次元位置データ405Aは、図10に示した本発明の第2の実施形態に係る構造物解析装置200における3次元位置データ205Aと同じである。   The storage unit 405 includes a storage device such as a hard disk and a memory, and has a function of storing processing information and programs 405P necessary for various processes in the arithmetic processing unit 406. The program 405P is a program that implements various processing units by being read and executed by the arithmetic processing unit 406. It is read in advance from a storage medium (not shown) and stored in the storage unit 405. As main processing information stored in the storage unit 405, there are first three-dimensional position data 405A, second three-dimensional position data 405B, component surface data 405C, first surface data 405D, and second surface data 405E. is there. Among these, the first three-dimensional position data 405A is the same as the three-dimensional position data 205A in the structure analyzing apparatus 200 according to the second embodiment of the present invention shown in FIG.

本実施形態では、第2の3次元位置データ405Bは、構造物110上の各点の3次元位置データを3次元位置検出センサ408によって計測して取得する。第2の3次元位置データ405Bは、図2に示した本発明の第1の実施形態に係る構造物解析装置100における第2の3次元位置データ105Bに相当する。即ち、第2の3次元位置データ405Bの構成例は、図4に示す第2の3次元位置データ105Bと同じである。   In the present embodiment, the second three-dimensional position data 405B is obtained by measuring the three-dimensional position data of each point on the structure 110 with the three-dimensional position detection sensor 408. The second three-dimensional position data 405B corresponds to the second three-dimensional position data 105B in the structure analyzing apparatus 100 according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. That is, the configuration example of the second three-dimensional position data 405B is the same as the second three-dimensional position data 105B shown in FIG.

第1の面データ405Dは、第2の3次元位置データ405Bに基づいて抽出した構造物110を構成する面に関するデータである。この第1の面データ405Dは、図2に示した本発明の第1の実施形態に係る構造物解析装置100における構成面データ105Cと同じである。即ち、第1の面データ405Dの構成例は、図5に示す構成面データ105Cと同じである。   The first surface data 405D is data related to a surface constituting the structure 110 extracted based on the second three-dimensional position data 405B. The first surface data 405D is the same as the configuration surface data 105C in the structure analyzing apparatus 100 according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. That is, the configuration example of the first surface data 405D is the same as the configuration surface data 105C shown in FIG.

第2の面データ405Eは、第1の3次元位置データ405Aに基づいて抽出した構造物110を構成する面に関するデータである。この第2の面データ405Eは、図10に示した本発明の第2の実施形態に係る構造物解析装置200における第2の面データ205Eと同じである。即ち、第2の面データ405Eの構成例は、図11に示す第2の面データ205Eと同じである。   The second surface data 405E is data related to the surface constituting the structure 110 extracted based on the first three-dimensional position data 405A. The second surface data 405E is the same as the second surface data 205E in the structure analyzing apparatus 200 according to the second embodiment of the present invention shown in FIG. That is, the configuration example of the second surface data 405E is the same as the second surface data 205E shown in FIG.

構成面データ405Cは、第2の面データ405Eで識別される複数の面のうち、第1の面データ405Dで識別される同じ1つの面に対応する複数の面を1つの構成面に統合したデータである。この構成面データ405Cは、図10に示した本発明の第2の実施形態に係る構造物解析装置200における構成面データ205Cと同じである。即ち、構成面データ405Cの構成例は、図12に示す構成面データ205Cと同じである。   In the configuration surface data 405C, a plurality of surfaces corresponding to the same one surface identified by the first surface data 405D among the plurality of surfaces identified by the second surface data 405E are integrated into one configuration surface. It is data. This configuration surface data 405C is the same as the configuration surface data 205C in the structure analyzing apparatus 200 according to the second embodiment of the present invention shown in FIG. That is, the configuration example of the configuration plane data 405C is the same as the configuration plane data 205C shown in FIG.

演算処理部406は、MPUなどのマイクロプロセッサとその周辺回路を有し、記憶部405からプログラム405Pを読み込んで実行することにより、上記ハードウェアとプログラム405Pとを協働させて各種処理部を実現する機能を有している。演算処理部406で実現される主な処理部として、3次元位置データ計測部406Aと3次元位置データ生成部406Bと面抽出部406Cとがある。このうち、3次元位置データ計測部406Aは、図2に示した本発明の第1の実施形態に係る構造物解析装置100の3次元位置データ計測部106Aと同一の機能を有する。   The arithmetic processing unit 406 has a microprocessor such as an MPU and its peripheral circuits, and reads and executes the program 405P from the storage unit 405, thereby realizing various processing units by cooperating the hardware and the program 405P. It has a function to do. Main processing units realized by the arithmetic processing unit 406 include a three-dimensional position data measurement unit 406A, a three-dimensional position data generation unit 406B, and a surface extraction unit 406C. Among these, the three-dimensional position data measuring unit 406A has the same function as the three-dimensional position data measuring unit 106A of the structure analyzing apparatus 100 according to the first embodiment of the present invention shown in FIG.

3次元位置データ生成部406Bは、構造物110の各点の3次元位置データを3次元位置検出センサ408を用いて計測する機能を有する。3次元位置データ生成部406Bによって計測する単位面積当たりの点の数は、使用する3次元位置検出センサ408の性能によって規定される。ここでは、3次元位置検出センサ408は、3次元位置検出センサ101と構造物110との中心を結ぶ線に垂直な平面(構造物110上の平面)に生じている幅Lの亀裂よりも広い間隔で構造物110の各点の位置情報を計測するものとする。   The three-dimensional position data generation unit 406B has a function of measuring the three-dimensional position data of each point of the structure 110 using the three-dimensional position detection sensor 408. The number of points per unit area measured by the three-dimensional position data generation unit 406B is defined by the performance of the three-dimensional position detection sensor 408 used. Here, the three-dimensional position detection sensor 408 is wider than a crack having a width L generated in a plane perpendicular to a line connecting the centers of the three-dimensional position detection sensor 101 and the structure 110 (a plane on the structure 110). The position information of each point of the structure 110 is measured at intervals.

3次元位置データ計測部406Bは、構造物110の各点の3次元位置データの計測を完了すると、各計測点毎の計測値に点IDを付加し、第2の3次元位置データ405Bとして記憶部405に保存する。   When the 3D position data measurement unit 406B completes the measurement of the 3D position data of each point of the structure 110, the 3D position data measurement unit 406B adds a point ID to the measurement value for each measurement point and stores it as the second 3D position data 405B. The data is stored in the part 405.

面抽出部406Cは、構造物110を構成する構成面を抽出する機能を有する。面抽出部406Cは、第1の面抽出部4061と第2の面抽出部4062と面統合部4063とを有する。これらの第1の面抽出部4061と第2の面抽出部4062と面統合部4063とは、図10に示した本発明の第2の実施形態に係る構造物解析装置200における面抽出部206Cの第1の面抽出部2061と第2の面抽出部2062と面統合部2063と同一の機能を有する。   The surface extraction unit 406 </ b> C has a function of extracting the constituent surfaces constituting the structure 110. The surface extraction unit 406C includes a first surface extraction unit 4061, a second surface extraction unit 4062, and a surface integration unit 4063. The first surface extraction unit 4061, the second surface extraction unit 4062, and the surface integration unit 4063 are the surface extraction unit 206C in the structure analyzing apparatus 200 according to the second embodiment of the present invention shown in FIG. The first surface extraction unit 2061, the second surface extraction unit 2062, and the surface integration unit 2063 have the same functions.

図19は、本実施形態に係る構造物解析装置400の動作を示すフローチャートである。以下、図19を参照して構造物解析装置400の動作を説明する。   FIG. 19 is a flowchart showing the operation of the structure analyzing apparatus 400 according to the present embodiment. Hereinafter, the operation of the structure analyzing apparatus 400 will be described with reference to FIG.

まず、構造物解析装置400の3次元位置データ計測部406Aは、構造物110の各点の3次元位置データを3次元位置検出センサ401を用いて計測し、その計測結果を例えば図3の第1の3次元位置データ105Aと同様な第1の3次元位置データ405Aとして記憶部405に保存する(ステップS401)。   First, the three-dimensional position data measurement unit 406A of the structure analyzing apparatus 400 measures the three-dimensional position data of each point of the structure 110 using the three-dimensional position detection sensor 401, and the measurement result is shown in FIG. The first three-dimensional position data 405A similar to the first three-dimensional position data 105A is stored in the storage unit 405 (step S401).

次に3次元位置データ生成部406Bは、構造物110の各点の3次元位置データを3次元位置検出センサ408を用いて計測し、その計測結果を例えば図4の第2の3次元位置データ105Bと同様な第2の3次元位置データ405Bとして記憶部405に保存する(ステップS402)。   Next, the three-dimensional position data generation unit 406B measures the three-dimensional position data of each point of the structure 110 using the three-dimensional position detection sensor 408, and the measurement result is, for example, the second three-dimensional position data in FIG. The second three-dimensional position data 405B similar to 105B is stored in the storage unit 405 (step S402).

次に面抽出部406Cの第1の面抽出部4061は、記憶部405から第2の3次元位置データ405Bを読み出し、所定のセグメンテーションアルゴリズムにより、第2の3次元位置データから構造物110を構成する複数の第1の面を抽出し、例えば図5の構成面データ105Cと同様な抽出結果を第1の面データ405Dとして記憶部405に保存する(ステップS403)。   Next, the first surface extraction unit 4061 of the surface extraction unit 406C reads the second three-dimensional position data 405B from the storage unit 405, and constructs the structure 110 from the second three-dimensional position data by a predetermined segmentation algorithm. A plurality of first surfaces to be extracted are extracted, and for example, an extraction result similar to the component surface data 105C of FIG. 5 is stored in the storage unit 405 as first surface data 405D (step S403).

次に面抽出部406Cの第2の面抽出部4062は、記憶部405から第1の3次元位置データ405Aを読み出し、所定のセグメンテーションアルゴリズムにより、第1の3次元位置データから構造物110を構成する複数の第2の面を抽出し、抽出結果を例えば図11に示すような第2の面データ405Eとして記憶部405に保存する(ステップS404)。   Next, the second surface extraction unit 4062 of the surface extraction unit 406C reads the first three-dimensional position data 405A from the storage unit 405, and configures the structure 110 from the first three-dimensional position data by a predetermined segmentation algorithm. A plurality of second surfaces to be extracted are extracted, and the extraction result is stored in the storage unit 405 as second surface data 405E as shown in FIG. 11, for example (step S404).

最後に面抽出部406Cの面統合部4063は、記憶部405から第1の面データ405Dと第2の面データ405Eとを読み出し、同じ第1の面にフィッテングする複数の第2の面を1つの面に統合し、統合結果を例えば図12に示すような構成面データ405Cとして記憶部405に保存する(ステップS405)。   Finally, the surface integration unit 4063 of the surface extraction unit 406C reads the first surface data 405D and the second surface data 405E from the storage unit 405, and sets a plurality of second surfaces to be fitted to the same first surface. For example, the integration result is stored in the storage unit 405 as configuration surface data 405C as shown in FIG. 12 (step S405).

このように本実施形態によれば、構造物110の3次元位置データに基づく面の抽出において面を過剰に抽出することを防止できる。その理由は、3次元位置データ生成部406Bが構造物110の3次元位置データを、構造物の面の単位面積当たりの点の位置に関する情報が少ない第2の3次元位置データ405Bとして計測し、面抽出部406Cが第2の3次元位置データ405Bに基づいて構造物110を構成する複数の第1の面を抽出すると共に第1の3次元位置データ405Aに基づいて構造物110を構成する複数の第2の面を抽出し、同じ1つの第1の面にフィッテングする複数の第2の面を1つの面に統合するためである。   As described above, according to the present embodiment, it is possible to prevent the surface from being excessively extracted in the surface extraction based on the three-dimensional position data of the structure 110. The reason is that the three-dimensional position data generation unit 406B measures the three-dimensional position data of the structure 110 as second three-dimensional position data 405B having little information regarding the position of the point per unit area of the surface of the structure, The surface extraction unit 406C extracts a plurality of first surfaces constituting the structure 110 based on the second three-dimensional position data 405B, and a plurality of parts constituting the structure 110 based on the first three-dimensional position data 405A. This is because the second surface is extracted and the plurality of second surfaces fitting to the same first surface are integrated into one surface.

また本実施形態によれば、本発明の第1の実施形態と比較して、抽出した構成面データ405Cの空間解像度を高めることができる。その理由は、面抽出部406Cが第2の3次元位置データ405Bに基づいて構造物110を構成する複数の第1の面を抽出すると共に、第1の3次元位置データ405Aに基づいて構造物110を構成する複数の第2の面を抽出し、同じ1つの第1の面にフィッテングする複数の第2の面を1つの面に統合するためである。   In addition, according to the present embodiment, the spatial resolution of the extracted component surface data 405C can be increased as compared with the first embodiment of the present invention. The reason is that the surface extraction unit 406C extracts a plurality of first surfaces constituting the structure 110 based on the second three-dimensional position data 405B, and the structure based on the first three-dimensional position data 405A. This is because a plurality of second surfaces constituting 110 are extracted, and a plurality of second surfaces fitting to the same first surface are integrated into one surface.

[その他の実施形態]
以上、本発明を幾つかの実施形態を挙げて説明したが、本発明は以上の実施形態にのみ限定されず、その他各種の付加変更が可能である。例えば以下のような実施形態も本発明に含まれる。
[Other Embodiments]
Although the present invention has been described with reference to some embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and various other additions and modifications can be made. For example, the following embodiments are also included in the present invention.

上記第3の実施形態では、上記第2の実施形態による構成で抽出された構造物の構成面を考慮して振動解析を行ったが、上記第1の実施形態または上記第4の実施形態による構成で抽出された構造物の構成面を考慮して振動解析を行うようにしてもよい。   In the third embodiment, the vibration analysis is performed in consideration of the structural surface of the structure extracted in the configuration according to the second embodiment. However, according to the first embodiment or the fourth embodiment. The vibration analysis may be performed in consideration of the configuration surface of the structure extracted by the configuration.

上記第3の実施形態では、構造物110の構成面別に振動波形を測定して診断を行った。しかし、構造物110の構成面を考慮して振動解析を行う方法は、構成面別に振動波形を測定して診断する方法に限定されない。例えば、構造物110の複数面の振動波形を測定して診断を行う際に、構成面どうしの接続部分における振動波形の特徴量の相違は異常と判定しない方法でもよい。   In the third embodiment, diagnosis is performed by measuring the vibration waveform for each structural surface of the structure 110. However, the method of performing the vibration analysis in consideration of the configuration surface of the structure 110 is not limited to the method of measuring and diagnosing the vibration waveform for each configuration surface. For example, when making a diagnosis by measuring the vibration waveforms of a plurality of surfaces of the structure 110, a method may be used in which a difference in the characteristic amount of the vibration waveform at the connection portion between the component surfaces is not determined to be abnormal.

上記の各実施形態では、3次元位置データに基づいて構造物の面を抽出したが、3次元位置データに基づいて抽出した構造物の構成面を他のデータを利用して更に分割してもよい。例えば、ハイパースペクトルカメラと構造物110を照明する光投射装置との組み合わせから構成される反射率検出センサを使用して、構造物110上の各点の分光反射率を遠隔地から計測し、3次元位置データに基づいて抽出した各構成面を、分光反射率の違いによって更に複数の面に分割してよい。例えば、コンクリート、鉄、アルミ、樹脂といった分光反射率の異なる複数種類の材質で構造体110が構成されている場合、同一平面上に材質の異なる複数の面が存在していると、3次元位置データだけでは、材質の異なる面を互いに1つの構成面として抽出できないが、分光反射率を利用すれば可能になる。   In each of the above embodiments, the surface of the structure is extracted based on the three-dimensional position data. However, even if the constituent surface of the structure extracted based on the three-dimensional position data is further divided using other data. Good. For example, by using a reflectance detection sensor composed of a combination of a hyperspectral camera and a light projection device that illuminates the structure 110, the spectral reflectance of each point on the structure 110 is measured from a remote location, and 3 Each constituent surface extracted based on the dimension position data may be further divided into a plurality of surfaces according to the difference in spectral reflectance. For example, when the structure 110 is composed of a plurality of types of materials having different spectral reflectances such as concrete, iron, aluminum, and resin, if there are a plurality of different surfaces on the same plane, the three-dimensional position Data alone cannot extract surfaces with different materials as one component surface, but it can be obtained by using spectral reflectance.

本発明は、橋梁などの土木建築物や各種工業製品・設備などの構造物の構成面を機械的に抽出したり、抽出した構成面別に振動を測定して構造物の診断を行う分野に適用できる。   The present invention is applied to the field in which structural surfaces of civil engineering buildings such as bridges and structures such as various industrial products / equipment are mechanically extracted, or vibration is measured for each extracted structural surface to diagnose the structure. it can.

上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。
(付記1)
構造物上の各点の3次元位置データを第1の位置データとして計測する3次元位置データ計測手段と、
前記構造物上の各点の3次元位置データであって前記第1の位置データよりも、前記構造物の面の単位面積当たりの点の位置に関する情報が少ない3次元位置データを第2の位置データとして生成する3次元位置データ生成手段と、
前記第2の位置データに基づき、前記構造物を構成する複数の構成面を抽出する面抽出手段と
を有する構造物解析装置。
(付記2)
前記3次元位置データ生成手段は、前記第1の位置データを変換処理して前記第2の位置データを生成する
付記1に記載の構造物解析装置。
(付記3)
前記3次元位置データ生成手段は、前記構造物上の各点の3次元位置データを計測して前記第2の位置データを生成する
付記1に記載の構造物解析装置。
(付記4)
前記面抽出手段は、前記第2の位置データに基づいて前記構造物を構成する複数の第1の面を抽出すると共に、前記第1の位置データに基づいて前記構造物を構成する複数の第2の面を抽出し、前記第2の面のうち、同じ前記第1の面に対応する複数の前記第2の面を1つの面に統合する
付記2または3に記載の構造物解析装置。
(付記5)
前記構造物上に設定した複数の測定点における振動波形を計測する振動計測手段と、
前記振動波形に基づいて、前記構造物を診断する診断手段と
を有する
付記1乃至4の何れかに記載の構造物解析装置。
(付記6)
前記振動計測手段は、前記構造物の前記構成面毎に振動波形を計測し、
前記診断手段は、前記構成面毎の前記振動波形に基づいて、前記構造物を診断する
付記5に記載の構造物解析装置。
(付記7)
前記振動計測手段は、前記構造物の複数の前記構成面の振動波形を計測し、
前記診断手段は、前記複数の構成面の前記振動波形に基づいて、前記構造物を診断する
付記5に記載の構造物解析装置。
(付記8)
前記診断手段は、
前記構造物に欠陥があるか否かを判定する判定手段と、
前記欠陥があると判定された前記構造物の領域を出力する領域出力手段と
を含む
付記5乃至7の何れかに記載の構造物解析装置。
(付記9)
構造物解析装置が実行する構造物解析方法であって、
構造物上の各点の3次元位置データを第1の位置データとして計測し、
前記構造物上の各点の3次元位置データであって前記第1の位置データよりも、前記構造物の面の単位面積当たりの点の位置に関する情報が少ない3次元位置データを第2の位置データとして生成し、
前記第2の位置データに基づき、前記構造物を構成する複数の構成面を抽出する
構造物解析方法。
(付記10)
前記第2の位置データの生成では、前記第1の位置データを変換処理して前記第2の位置データを生成する
付記9に記載の構造物解析装置。
(付記11)
前記第2の位置データの生成では、前記構造物上の各点の3次元位置データを計測して前記第2の位置データを生成する
付記9に記載の構造物解析装置。
(付記12)
前記構成面の抽出では、前記第2の位置データに基づいて前記構造物を構成する複数の第1の面を抽出すると共に、前記第1の位置データに基づいて前記構造物を構成する複数の第2の面を抽出し、前記第2の面のうち、同じ前記第1の面に対応する複数の前記第2の面を1つの面に統合する
付記7に記載の構造物解析方法。
(付記13)
前記構造物上に設定した複数の測定点における振動波形を計測し、
前記振動波形に基づいて、前記構造物を診断する
付記9乃至12の何れかに記載の構造物解析方法。
(付記14)
前記振動波形の計測では、前記構造物の前記構成面毎に振動波形を計測し、
前記診断では、前記構成面毎の前記振動波形に基づいて、前記構造物を診断する
付記13に記載の構造物解析方法。
(付記15)
前記振動波形の計測では、前記構造物の複数の前記構成面の振動波形を計測し、
前記診断では、前記複数の構成面の前記振動波形に基づいて、前記構造物を診断する
付記13に記載の構造物解析方法。
(付記16)
前記診断では、
前記構造物に欠陥があるか否かを判定し、
前記欠陥があると判定された前記構造物の領域を出力する
付記13乃至15の何れかに記載の構造物解析方法。
(付記17)
コンピュータを、
構造物上の各点の3次元位置データを第1の位置データとして計測する3次元位置データ計測手段と、
前記構造物上の各点の3次元位置データであって前記第1の位置データよりも、前記構造物の面の単位面積当たりの点の位置に関する情報が少ない3次元位置データを第2の位置データとして生成する3次元位置データ生成手段と、
前記第2の位置データに基づき、前記構造物を構成する複数の構成面を抽出する面抽出手段と
して機能させるためのプログラム。
A part or all of the above embodiments can be described as in the following supplementary notes, but is not limited thereto.
(Appendix 1)
3D position data measuring means for measuring 3D position data of each point on the structure as first position data;
The three-dimensional position data of each point on the structure, the three-dimensional position data having less information about the position of the point per unit area of the surface of the structure than the first position data. Three-dimensional position data generating means for generating data;
A structure analyzing apparatus having surface extracting means for extracting a plurality of constituent surfaces constituting the structure based on the second position data.
(Appendix 2)
The structure analysis apparatus according to appendix 1, wherein the three-dimensional position data generation unit generates the second position data by converting the first position data.
(Appendix 3)
The structure analysis apparatus according to appendix 1, wherein the three-dimensional position data generation unit generates the second position data by measuring three-dimensional position data of each point on the structure.
(Appendix 4)
The surface extraction means extracts a plurality of first surfaces constituting the structure based on the second position data, and a plurality of first surfaces constituting the structure based on the first position data. The structure analysis apparatus according to appendix 2 or 3, wherein two surfaces are extracted and a plurality of the second surfaces corresponding to the same first surface are integrated into one surface among the second surfaces.
(Appendix 5)
Vibration measuring means for measuring vibration waveforms at a plurality of measurement points set on the structure;
The structure analysis apparatus according to any one of appendices 1 to 4, further comprising a diagnosis unit that diagnoses the structure based on the vibration waveform.
(Appendix 6)
The vibration measuring unit measures a vibration waveform for each of the constituent surfaces of the structure,
The structure analysis apparatus according to appendix 5, wherein the diagnosis unit diagnoses the structure based on the vibration waveform for each of the constituent surfaces.
(Appendix 7)
The vibration measuring means measures vibration waveforms of the plurality of constituent surfaces of the structure,
The structure analysis apparatus according to appendix 5, wherein the diagnosis unit diagnoses the structure based on the vibration waveforms of the plurality of constituent surfaces.
(Appendix 8)
The diagnostic means includes
Determining means for determining whether or not the structure has a defect;
The structure analysis apparatus according to any one of appendices 5 to 7, further comprising a region output unit that outputs a region of the structure determined to have the defect.
(Appendix 9)
A structure analysis method executed by a structure analysis apparatus,
Measure the three-dimensional position data of each point on the structure as the first position data,
The three-dimensional position data of each point on the structure, the three-dimensional position data having less information about the position of the point per unit area of the surface of the structure than the first position data. As data,
A structure analysis method for extracting a plurality of constituent surfaces constituting the structure based on the second position data.
(Appendix 10)
The structure analysis apparatus according to appendix 9, wherein in the generation of the second position data, the first position data is converted to generate the second position data.
(Appendix 11)
The structure analyzing apparatus according to appendix 9, wherein the second position data is generated by measuring the three-dimensional position data of each point on the structure to generate the second position data.
(Appendix 12)
In the extraction of the component surface, a plurality of first surfaces constituting the structure are extracted based on the second position data, and a plurality of components constituting the structure based on the first position data are extracted. The structure analysis method according to appendix 7, wherein a second surface is extracted and a plurality of the second surfaces corresponding to the same first surface among the second surfaces are integrated into one surface.
(Appendix 13)
Measure vibration waveforms at a plurality of measurement points set on the structure,
The structure analysis method according to any one of appendices 9 to 12, wherein the structure is diagnosed based on the vibration waveform.
(Appendix 14)
In the measurement of the vibration waveform, the vibration waveform is measured for each component surface of the structure,
The structure analysis method according to supplementary note 13, wherein in the diagnosis, the structure is diagnosed based on the vibration waveform for each of the constituent surfaces.
(Appendix 15)
In the measurement of the vibration waveform, the vibration waveform of the plurality of constituent surfaces of the structure is measured,
The structure analysis method according to supplementary note 13, wherein in the diagnosis, the structure is diagnosed based on the vibration waveforms of the plurality of constituent surfaces.
(Appendix 16)
In the diagnosis,
Determine whether the structure is defective,
16. The structure analysis method according to any one of supplementary notes 13 to 15, wherein an area of the structure determined to have the defect is output.
(Appendix 17)
Computer
3D position data measuring means for measuring 3D position data of each point on the structure as first position data;
The three-dimensional position data of each point on the structure, the three-dimensional position data having less information about the position of the point per unit area of the surface of the structure than the first position data. Three-dimensional position data generating means for generating data;
The program for functioning as a surface extraction means which extracts the some structural surface which comprises the said structure based on said 2nd position data.

100…構造物解析装置
101…3次元位置検出センサ
102…通信I/F部
103…操作入力部
104…画面表示部
105…記憶部
105A…第1の3次元位置データ
105B…第2の3次元位置データ
105C…構成面データ
105P…プログラム
106A…3次元位置データ計測部
106B…3次元位置データ生成部
106C…面抽出部
110…構造物
110A、110B…構成面
110C…亀裂
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Structure analysis apparatus 101 ... Three-dimensional position detection sensor 102 ... Communication I / F part 103 ... Operation input part 104 ... Screen display part 105 ... Memory | storage part 105A ... First three-dimensional position data 105B ... Second three-dimensional Position data 105C ... construction surface data 105P ... program 106A ... 3D position data measurement unit 106B ... 3D position data generation unit 106C ... surface extraction unit 110 ... structure 110A, 110B ... construction surface 110C ... crack

Claims (10)

構造物上の各点の3次元位置データを第1の位置データとして計測する3次元位置データ計測手段と、
前記構造物上の各点の3次元位置データであって前記第1の位置データよりも、前記構造物の面の単位面積当たりの点の位置に関する情報が少ない3次元位置データを第2の位置データとして生成する3次元位置データ生成手段と、
前記第2の位置データに基づき、前記構造物を構成する複数の構成面を抽出する面抽出手段と
を有する構造物解析装置。
3D position data measuring means for measuring 3D position data of each point on the structure as first position data;
The three-dimensional position data of each point on the structure, the three-dimensional position data having less information about the position of the point per unit area of the surface of the structure than the first position data. Three-dimensional position data generating means for generating data;
A structure analyzing apparatus having surface extracting means for extracting a plurality of constituent surfaces constituting the structure based on the second position data.
前記3次元位置データ生成手段は、前記第1の位置データを変換処理して前記第2の位置データを生成する
請求項1に記載の構造物解析装置。
The structure analysis apparatus according to claim 1, wherein the three-dimensional position data generation unit generates the second position data by converting the first position data.
前記3次元位置データ生成手段は、前記構造物上の各点の3次元位置データを計測して前記第2の位置データを生成する   The three-dimensional position data generating means measures the three-dimensional position data of each point on the structure and generates the second position data. 前記面抽出手段は、前記第2の位置データに基づいて前記構造物を構成する複数の第1の面を抽出すると共に、前記第1の位置データに基づいて前記構造物を構成する複数の第2の面を抽出し、前記第2の面のうち、同じ前記第1の面に対応する複数の前記第2の面を1つの面に統合する
請求項2または3に記載の構造物解析装置。
The surface extraction means extracts a plurality of first surfaces constituting the structure based on the second position data, and a plurality of first surfaces constituting the structure based on the first position data. The structure analysis apparatus according to claim 2 or 3, wherein two surfaces are extracted and a plurality of the second surfaces corresponding to the same first surface are integrated into one surface among the second surfaces. .
前記構造物上に設定した複数の測定点における振動波形を計測する振動計測手段と、
前記振動波形に基づいて、前記構造物を診断する診断手段と
を有する
請求項1乃至4の何れかに記載の構造物解析装置。
Vibration measuring means for measuring vibration waveforms at a plurality of measurement points set on the structure;
The structure analyzing apparatus according to claim 1, further comprising a diagnosis unit that diagnoses the structure based on the vibration waveform.
前記振動計測手段は、前記構造物の前記構成面毎に振動波形を計測し、
前記診断手段は、前記構成面毎の前記振動波形に基づいて、前記構造物を診断する
請求項5に記載の構造物解析装置。
The vibration measuring unit measures a vibration waveform for each of the constituent surfaces of the structure,
The structure analysis apparatus according to claim 5, wherein the diagnosis unit diagnoses the structure based on the vibration waveform for each component surface.
前記振動計測手段は、前記構造物の複数の前記構成面の振動波形を計測し、
前記診断手段は、前記複数の構成面の前記振動波形に基づいて、前記構造物を診断する
請求項5に記載の構造物解析装置。
The vibration measuring means measures vibration waveforms of the plurality of constituent surfaces of the structure,
The structure analysis apparatus according to claim 5, wherein the diagnosis unit diagnoses the structure based on the vibration waveforms of the plurality of constituent surfaces.
前記診断手段は、
前記構造物に欠陥があるか否かを判定する判定手段と、
前記欠陥があると判定された前記構造物の領域を出力する領域出力手段と
を含む
請求項5乃至7の何れかに記載の構造物解析装置。
The diagnostic means includes
Determining means for determining whether or not the structure has a defect;
The structure analyzing apparatus according to claim 5, further comprising a region output unit that outputs a region of the structure determined to have the defect.
構造物解析装置が実行する構造物解析方法であって、
構造物上の各点の3次元位置データを第1の位置データとして計測し、
前記構造物上の各点の3次元位置データであって前記第1の位置データよりも、前記構造物の面の単位面積当たりの点の位置に関する情報が少ない3次元位置データを第2の位置データとして生成し、
前記第1の位置データに基づき、前記構造物を構成する複数の構成面を抽出する
構造物解析方法。
A structure analysis method executed by a structure analysis apparatus,
Measure the three-dimensional position data of each point on the structure as the first position data,
The three-dimensional position data of each point on the structure, the three-dimensional position data having less information about the position of the point per unit area of the surface of the structure than the first position data. As data,
A structure analysis method for extracting a plurality of constituent surfaces constituting the structure based on the first position data.
コンピュータを、
構造物上の各点の3次元位置データを第1の位置データとして計測する3次元位置データ計測手段と、
前記構造物上の各点の3次元位置データであって前記第1の位置データよりも、前記構造物の面の単位面積当たりの点の位置に関する情報が少ない3次元位置データを第2の位置データとして生成する3次元位置データ生成手段と、
前記第2の位置データに基づき、前記構造物を構成する複数の構成面を抽出する面抽出手段と
して機能させるためのプログラム。
Computer
3D position data measuring means for measuring 3D position data of each point on the structure as first position data;
The three-dimensional position data of each point on the structure, the three-dimensional position data having less information about the position of the point per unit area of the surface of the structure than the first position data. Three-dimensional position data generating means for generating data;
The program for functioning as a surface extraction means which extracts the some structural surface which comprises the said structure based on said 2nd position data.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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