JP5084203B2 - 長大構造物の光学的変状計測装置 - Google Patents

Description

本発明は、長大構造物の光学的変状計測装置、特に、起重機船により長大構造物を吊運搬し架設する際に、長大構造物のたわみ及びねじれの変位状態をリアルタイムに計測管理し安全に架設作業が行えるようにした長大構造物の光学的変状計測装置に関する。

図８及び図９は、起重機船により長大構造物、例えば橋梁を吊り下げ海上架設する工法を示し、架設すべき橋梁１の吊り下げ位置を起重機船３で調整し既設橋台２ａ，２ｂに設けた据付ガイド４ａ，４ｂ，４ｃに橋梁１を押し当て振れを抑えつつ嵌合させる。このとき、既設橋台２ａ，２ｂには、十分な経験と測量技術を持つ監視員を配置して橋梁の変状や位置を測量し、測量状況を作業指揮者に無線連絡し、作業指揮者は総合判断のもとに起重機船側へ操船及びクレーン調整を無線連絡で行う。

橋梁１のたわみの変状計測では、橋梁１上の所定位置にＧＰＳ位置測定装置を多数並べて配置し各位置の計測値から演算処理する方法（例えば、特許文献１参照）や、橋梁１上の所定位置に複数のターゲットを配置し、その位置を既設橋台２ａ，２ｂまたは陸上の固定点からＣＣＤカメラで撮像し各位置の計測値から演算処理する方法（例えば、特許文献２）がある。

上記のような橋梁のたわみの変状計測方法において、橋梁上の所定位置にＧＰＳ位置測定装置を多数並べて計測する方法では、橋梁を吊り下げるクレーンやワイヤー等の吊材がＧＰＳ衛星の受信障害になり計測が中断することがある。また、橋梁上の所定位置に多数のターゲットを配置して陸上または橋台上の固定点からＣＣＤカメラで計測する方法では、ＣＣＤカメラからターゲット全体を見通せないため計測が困難な場合がある。

本発明は、上記課題を解決し、起重機船により長大構造物、例えば橋梁を吊運搬し架設する際に、橋梁のたわみ及びねじれの変位状態をリアルタイムに計測管理し安全に架設作業が行えるようにした長大構造物の光学的変状計測装置を提供することを目的とする。

本発明の長大構造物の光学的変状計測装置は、長大構造物上の互いに離間する位置に配置したターゲットとズーム付きＣＣＤカメラとを有し、ズーム付きＣＣＤカメラで撮像したターゲットの画像データを画像処理機で画像処理し、長大構造物のたわみ成分とねじれ成分の変位を計測できるよう構成されていることを特徴とする。

また、本発明の長大構造物の光学的変状計測装置は、前記長大構造物が橋梁であって橋梁を起重機船により吊運搬し架設する際は、上記画像データを画像処理して得た橋梁の変状データを無線式データ伝送機により無線伝送するようにし、起重機船側では、橋梁の変状データを無線式データ受信機で介して情報処理装置により受信し変状計測結果を演算処理し表示装置に表示することにより、橋梁の変位状態をリアルタイムに計測管理できる機能を有することを特徴とする。

上記表示装置は、現在の橋梁のたわみ及びねじれを情報処理装置に事前設定された設計上の許容管理値と比較してグラフ表示し、該許容管理値は橋梁吊込みモード、運搬モード、橋梁架設モードに対応した許容管理値を前記情報処理装置に事前入力しておくことにより、各作業段階に応じた適切なウインチ操作やクレーン操作をうながし、また作業の待機または中止等の作業限界を判定ができる工程を有することを特徴とする。

本発明の長大構造物の光学的変状計測装置によれば、例えば橋梁を起重機船により吊運搬し架設する際は、橋梁の吊込から運搬時及び架設に至るまでの間、遠隔の起重機船側で橋梁の変位状態をリアルタイムに計測管理ができる。

特に橋梁の架設時は、既設橋台側に配置した専門測量員からの測定情報を受けずとも、起重機船で橋梁の変位状態をリアルタイムに計測管理できるので、作業の安全性が高まる。

また、ＣＣＤカメラを応用した光学的変状計測装置であるので、橋梁への艤装や取り外しが容易であり繰り返し使用することができるので経済的である。

以下、本発明の実施例を図１〜図４で説明する。

本発明においては架設する長大構造物、例えば橋梁１の所定位置に、ズーム付ＣＣＤカメラ５ａ，５ｂ及び画像処理機６ａ，６ｂとターゲット７ａ，７ｂを組合わせた光学的変状計測装置８と、該光学的変状計測装置８による変状計測データを橋梁１のたわみ量とねじれ度に補正演算する橋梁部計測処理器９と、該橋梁部計測処理器９による演算処理後の計測データを起重機船３へ無線伝送する無線式データ伝送機１０を配置する。

また、起重機船３には、上記無線式データ伝送機１０からの変状計測データを受信する無線式データ受信機１１と、受信した変状計測データを演算処理する情報処理装置１２と、演算処理した結果をリアルタイムに表示する表示装置１３を配置し、該表示装置１３により橋梁の変位状態をリアルタイムに計測管理できるようにする。

図５は、上記表示装置１３の橋梁動態計測表示例を示すもので、光学式変状計測装置８で計測した橋梁のたわみ及びねじれを許容管理値と比較してグラフ表示する。

上記、許容管理値は、橋梁吊込みモード、運搬モード、橋梁架設モードの各作業モードに応じた適切な設定値を情報処理装置１２に入力しておき、作業モードを切替えると設定された許容管理値が選択されるようになっている。例えば図５に示す橋梁のたわみ及びねじれの許容管理値は、陸上岸壁における橋梁試験吊りの際に実測した値や設計上の許容値を考慮に入れ各作業モードに応じた許容値で決められる。

図６と図７は、本発明に係わる上記光学的変状計測装置８の原理説明図であり、５０ｍを超えるような長い橋梁の場合は分解能及び受光量の関係から橋梁左半分の変状を計測するためのズーム付きＣＣＤカメラ５ａ及び画像処理機６ａとターゲット７ａを配置し、同様に橋梁右半分の変状を計測するためのズーム付きＣＣＤカメラ５ｂ及び画像処理機６ｂとターゲット７ｂを配置し、それぞれの画像処理機６ａ，６ｂにより画像処理し得たそれぞれの変状量を合成して橋梁全体の変状計測を行う。それぞれのターゲット７ａ，７ｂにはバッテリー電源で発光する２個の透過性の強いブルーグリーン系ＬＥＤ１，ＬＥＤ２をターゲット板表面の所定位置に取り付け、黒色のターゲット板との判別ができるようにする。

上記画像処理機６ａ又は６ｂによる画像処理方法を図７で説明すると、横１０２４×縦１０２４の画素からなるＣＣＤカメラを用いた場合に、撮像されたターゲットのＬＥＤ１の画素座標を（Ｈ１，Ｖ１）、ＬＥＤ２の画素座標を（Ｈ２，Ｖ２）とすると、図示のような計算式でたわみ量とねじれ度が計算できる。ここでＣＣＤカメラからターゲットまでの距離を５０ｍとすると、装着したズームの焦点距離を調整しターゲット板のうち５００ｍｍ四方をカメラの撮像面に収めれば１画素あたりの計測分解能は５００ｍｍ／１０２４画素になり、０．５ｍｍの分解能で計測される。

上記のような長い橋梁では、２組の光学的変状計測装置８を配置したが、橋梁の長さが５０ｍ以内である場合は、１組の光学的変状計測装置８により同様な計測が行える。

上記光学的変状計測装置８の調整試験は、橋梁が陸上岸壁に水平に置かれた状態で行いズーム調整やカメラ光軸合わせを行う。また橋梁の試験吊りの際には、吊り込みの前後にトータルステーション等の光波式位置測量機を用いてたわみ及びねじれを実測し、計測値にゼロ調整等のキャリブレーションを実施する。ゼロ調整等の補正結果は上記橋梁部計測処理器９に入力する。

また、前記ターゲット７ａ，７ｂには発光するＬＥＤを配置したが、ＬＥＤの代わりに拡散性反射テープを貼り付け、これをハロゲンランプにより照射しＣＣＤカメラで撮像し同様の画像処理計算を行うことで計測できるものとする。

起重機船により長大構造物、例えば橋梁を吊運搬し架設する工事において、橋梁のたわみ及びねじれの変位状態を管理しつつ安全に架設工事が行える長大構造物の光学的変状計測装置として利用できる。

また、橋梁の所定位置に本発明の光学的変状計測装置を数カ所設置し、橋体のたわみ及びねじれを常時遠隔でモニターする橋動態観測システムとしても利用できる。

なお、本発明における長大構造物には橋梁のほかジャケット式桟橋、沈埋函、ケーソン、パイプライン、船舶、高層ビルが含まれるものとする。

本発明に係わる光学的変状計測装置の全体構成図である。 本発明の光学的変状計測装置の橋梁架設時の側面図である。 図２に示す橋梁架設時の正面図である。 図３に示す橋梁架設時の平面図である。 本発明に係わる橋梁動態計測表示例である。 本発明に係わる光学的変状計測装置の原理構成図である。 図６に示す画像処理方法の原理説明図である。 従来の橋梁架設方法の説明図である。 従来の橋梁架設方法の説明図である。

符号の説明

１ 橋梁
２ａ 既設橋台
２ｂ 既設橋台
３ 起重機船
４ａ 据付ガイド
４ｂ 据付ガイド
４ｃ 据付ガイド
５ａ ズーム付ＣＣＤカメラ
５ｂ ズーム付ＣＣＤカメラ
６ａ 画像処理機
６ｂ 画像処理機
７ａ ターゲット
７ｂ ターゲット
８ 光学的変状計測装置
９ 橋梁部計測処理器
１０ 無線式データ伝送機
１１ 無線式データ受信機
１２ 情報処理装置
１３ 表示装置

Claims (1)

1. 吊込、運搬、及び／又は架設される長大構造物上に配置したターゲットと、前記長大構造物上に、前記ターゲットから離間する位置に配置したズーム付きＣＣＤカメラと、画像処理機及び計測処理器と、情報処理装置と、表示装置とよりなる装置であって、
   前記画像処理機及び計測処理器は、前記ズーム付きＣＣＤカメラで撮像した画像データを画像処理し、前記長大構造物のたわみ量とねじれ度の変状データを得るものであり、
   前記情報処理装置は、前記変状データを演算処理するものであり、
   前記表示装置は、前記情報処理装置で演算処理した結果を表示するものであり、この表示装置には、吊込みモード、運搬モード、架設モードの各作業段階に応じて作業限界を判定できるように、各作業段階に応じて、前記情報処理装置で演算処理した前記長大構造物のたわみ及びねじれと、前記情報処理装置に事前設定された設計上の許容管理値とを比較して表示されるものであって、
   前記許容管理値は、吊込みモード、運搬モード、架設モードの各作業段階に対応した許容管理値であることを特徴とする長大構造物の光学的変状計測装置。

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