JP2015125128A - Structure analyzer - Google Patents
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Abstract
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
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.
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
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
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
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
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
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 /
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
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
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
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、YP1、ZP1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-
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、YQ1、ZQ1であることを表している。
In the present embodiment, the second three-
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-
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、YQ1、ZQ1)、点(XQ11、YQ11、ZQ11)、点(XQ31、YQ31、ZQ31)、点(XQ51、YQ51、ZQ51)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、YQ12、ZQ12)、点(XQ19、YQ19、ZQ19)、点(XQ52、YQ52、ZQ52)、点(XQ59、YQ59、ZQ59)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
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
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
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
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
<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-
<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-
<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
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
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
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
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
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
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
[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
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
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
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、YP1、ZP1)、点(XP5、YP5、ZP5)、点(XP31、YP31、ZP31)、点(XP41、YP41、ZP41)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、YP6、ZP6)、点(XP7、YP7、ZP7)、点(XP36、YP36、ZP36)、点(XP37、YP37、ZP37)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、YP8、ZP8)、点(XP11、YP11、ZP11)、点(XP37、YP37、ZP37)、点(XP51、YP51、ZP51)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、YP12、ZP12)、点(XP19、YP19、ZP19)、点(XP52、YP52、ZP52)、点(XP59、YP59、ZP59)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
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、YP1、ZP1)、点(XP11、YP11、ZP11)、点(XP31、YP31、ZP31)、点(XP51、YP51、ZP51)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、YP12、ZP12)、点(XP19、YP19、ZP19)、点(XP52、YP52、ZP52)、点(XP59、YP59、ZP59)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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
[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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
[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
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
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
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-
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
[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
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
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 3)
The structure analysis apparatus according to
(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 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
(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
Claims (10)
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.
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.
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.
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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