JP7600063B2 - Tunnel soundness assessment device and inspection support system - Google Patents
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Description
本発明は、トンネルの内周面を検査することで健全度を判定するトンネル健全度判定装置、及びそれを備えた点検支援システムに関するものである。 The present invention relates to a tunnel soundness assessment device that assesses the soundness of a tunnel by inspecting the inner surface of the tunnel, and an inspection support system equipped with the same.
鉄道トンネルでは、「鉄道構造物等維持管理標準・同解説(構造物編) トンネル」(公益財団法人鉄道総合技術研究所,2007.2)などの維持管理標準に基づき検査が実施され、延命化のための措置が講じられている。鉄道トンネルは、道路トンネルと比べ約2倍の経年を有しており、検査の体系化は鉄道分野が先行している。 Inspections of railway tunnels are carried out based on maintenance standards such as "Railway Structure Maintenance Standards and Commentary (Structures Edition) Tunnels" (Railway Technical Research Institute, February 2007), and measures are taken to extend their lifespan. Railway tunnels are about twice as old as road tunnels, and the railway sector is ahead of the others in systematizing inspections.
一方において、鉄道トンネルや道路トンネルなどのトンネルの通常全般検査は、現地で現状を確認し、ひび割れやはく落などの変状箇所を抽出し、それらの調査資料に基づいて健全度を判定した後に、再度、要注意箇所の再確認が行われる。 On the other hand, regular general inspections of tunnels such as railway tunnels and road tunnels involve checking the current situation on-site, extracting any abnormalities such as cracks or spalling, judging the soundness based on the survey data, and then rechecking any areas requiring caution.
ここで、特許文献1に開示されているように、画像情報から抽出又は検査員によって入力されたひび割れ情報から、電子化された変状展開図を作成し、トンネルのはく落に対する健全度を診断するトンネル健全度診断システムが開発されている。 As disclosed in Patent Document 1, a tunnel integrity assessment system has been developed that creates an electronic deformation map from crack information extracted from image information or input by an inspector, and assesses the integrity of the tunnel against spalling.
また、特許文献2には、検査対象となるコンクリート構造物が撮影された画像データに基づいて、劣化要因を特定する際の推定精度を向上させるコンクリート構造物の点検支援装置が開示されている。この文献には、コンクリート床版のひび割れに関する損傷程度の評価区分なども開示されている。 Patent Document 2 discloses an inspection support device for concrete structures that improves the estimation accuracy when identifying the cause of deterioration based on image data of the concrete structure being inspected. This document also discloses an evaluation category for the degree of damage related to cracks in concrete decks.
さらに、特許文献3には、計測部によって通路内構造を計測するとともに、計測部の計測結果を用いて補正した補正作業位置に、作業領域を示す光を照射部によって照射することができる作業支援装置が開示されている。 Furthermore, Patent Document 3 discloses a work support device that uses a measuring unit to measure the structure inside the passageway and uses an illumination unit to illuminate a corrected work position corrected using the measurement results of the measuring unit with light indicating the work area.
しかしながら、特許文献1,2に開示されているように、ひび割れを画像解析によって抽出する技術は知られているが、トンネルの健全度は、ひび割れのみによって判定されるわけではなく、ひび割れのパターンや漏水の進行度合いなどによって、健全度の評価結果は影響を受ける。 However, as disclosed in Patent Documents 1 and 2, although there is known technology for extracting cracks through image analysis, the soundness of a tunnel is not judged solely by the cracks, and the evaluation results of the soundness are affected by factors such as the crack pattern and the degree of progress of the leak.
また、ひび割れの種類は、床版や建物やトンネル覆工といったコンクリート構造物の種類によって大差が生じないが、ひび割れパターンや漏水状況や鉄筋露出状況といった変状は、トンネル特有の形状や色合いが存在する。このため、従来から熟練技術者(検査員)により、個々の変状を総合的に勘案した健全度の判定が行われているが、検査員によってばらつきが生じている。 In addition, while the types of cracks do not vary significantly depending on the type of concrete structure, such as the deck, building, or tunnel lining, the crack patterns, water leakage, exposed rebar, and other abnormalities have shapes and colors that are unique to tunnels. For this reason, traditionally, skilled technicians (inspectors) have judged the soundness of tunnels by taking into consideration each individual abnormality, but there is variation depending on the inspector.
そこで、本発明は、トンネル特有の変状を考慮した均質な健全度の判定が自動的に行えるトンネル健全度判定装置、及びそれを備えた点検支援システムを提供することを目的としている。 The present invention aims to provide a tunnel integrity assessment device that can automatically perform a uniform assessment of integrity while taking into account deformations specific to tunnels, and an inspection support system equipped with the device.
前記目的を達成するために、本発明のトンネル健全度判定装置は、トンネルの内周面を検査することで健全度を判定するトンネル健全度判定装置であって、前記トンネルの内周面の画像を取得する画像取得部と、前記画像に基づいてひび割れを検出するひび割れ検出部と、前記ひび割れ検出部で検出されたひび割れのパターンを判定するひび割れパターン判定部と、前記画像に基づいて漏水状況を検出する漏水検出部と、前記画像に基づいて鉄筋露出状況を検出する鉄筋露出検出部と、前記ひび割れ検出部の検出結果に基づいて1次判定を行う1次判定処理部と、前記1次判定処理部の結果を、前記ひび割れパターン判定部、漏水検出部及び鉄筋露出検出部の結果に基づいて調整することにより健全度の判定を行う2次判定処理部とを備えたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the tunnel soundness determination device of the present invention is a tunnel soundness determination device that determines the soundness by inspecting the inner circumferential surface of a tunnel, and is characterized by comprising an image acquisition unit that acquires an image of the inner circumferential surface of the tunnel, a crack detection unit that detects cracks based on the image, a crack pattern determination unit that determines the pattern of cracks detected by the crack detection unit, a water leakage detection unit that detects a water leakage condition based on the image, a rebar exposure detection unit that detects a rebar exposure condition based on the image, a primary determination processing unit that performs a primary determination based on the detection result of the crack detection unit, and a secondary determination processing unit that performs a soundness determination by adjusting the result of the primary determination processing unit based on the results of the crack pattern determination unit, the water leakage detection unit, and the rebar exposure detection unit.
ここで、前記画像取得部で取得された画像を数値化処理する前処理部を備えた構成とすることができる。また、前記2次判定処理部による調整は、前記1次判定処理部の結果に対して、前記ひび割れパターン判定部、漏水検出部及び鉄筋露出検出部の結果から得られた重み付け処理を行うことによって実行される構成とすることができる。さらに、前記2次判定処理部による健全度の判定結果を、前記トンネルの内周面の分割された領域に当てはめるメッシュ変換部を備えた構成とすることができる。 Here, the system may be configured to include a pre-processing unit that performs digital processing on the image acquired by the image acquisition unit. The secondary assessment processing unit may perform adjustment by performing weighting processing on the results of the primary assessment processing unit, based on the results of the crack pattern assessment unit, the water leakage detection unit, and the exposed rebar detection unit. The system may further include a mesh conversion unit that applies the results of the soundness assessment by the secondary assessment processing unit to the divided regions of the inner surface of the tunnel.
また、点検支援システムの発明は、上記いずれかに記載のトンネル健全度判定装置と、前記2次判定処理部による健全度の判定結果を前記トンネルの内周面に投影する投影装置とを備え、前記投影装置は、投影部と、前記投影部を搭載して前記トンネルの延伸方向に移動させるための走行部と、前記投影部の姿勢を制御する姿勢制御部と、前記トンネルの内周面の形状に合わせて前記投影部の出力を調整する出力調整部とを備えていることを特徴とする。ここで、前記投影装置は、トンネルの内周面の形状を測定する形状測定部を備えている構成とすることができる。 The invention of an inspection support system includes a tunnel soundness determination device according to any one of the above, and a projection device that projects the result of the determination of soundness by the secondary determination processing unit onto the inner circumferential surface of the tunnel, the projection device including a projection unit, a travel unit that mounts the projection unit and moves it in the extension direction of the tunnel, an attitude control unit that controls the attitude of the projection unit, and an output adjustment unit that adjusts the output of the projection unit according to the shape of the inner circumferential surface of the tunnel. Here, the projection device may be configured to include a shape measurement unit that measures the shape of the inner circumferential surface of the tunnel.
このように構成された本発明のトンネル健全度判定装置は、ひび割れを検出するひび割れ検出部を備えているだけでなく、ひび割れのパターンを判定するひび割れパターン判定部と、漏水状況を検出する漏水検出部と、鉄筋露出状況を検出する鉄筋露出検出部とを備えている。 The tunnel soundness assessment device of the present invention, configured in this manner, not only has a crack detection unit that detects cracks, but also has a crack pattern assessment unit that determines the crack pattern, a water leakage detection unit that detects water leakage conditions, and a rebar exposure detection unit that detects the rebar exposure conditions.
そして、ひび割れ検出部の検出結果に基づいて行われた1次判定の結果を、ひび割れパターン判定部、漏水検出部及び鉄筋露出検出部の結果に基づいて調整することにより、2次判定処理部で健全度の判定が行われる。 Then, the results of the primary assessment, which was made based on the detection results of the crack detection unit, are adjusted based on the results of the crack pattern assessment unit, the water leakage detection unit, and the exposed rebar detection unit, and the secondary assessment processing unit assesses the soundness.
このため、ひび割れパターン、漏水状況及び鉄筋露出状況といったトンネル特有の変状を考慮した均質な健全度の判定を、自動的に行うことができる。ここで、ひび割れパターン、漏水状況及び鉄筋露出状況の検出は、画像からひび割れを検出する際に画像を数値化処理する前処理部の処理結果を利用することで、効率的に行うことができる。 This makes it possible to automatically perform a uniform assessment of soundness that takes into account tunnel-specific abnormalities such as crack patterns, water leakage conditions, and exposed rebar conditions. Here, the detection of crack patterns, water leakage conditions, and exposed rebar conditions can be performed efficiently by using the results of processing by a pre-processing unit that digitizes images when detecting cracks from images.
また、2次判定処理部による調整を、ひび割れパターン判定部、漏水検出部及び鉄筋露出検出部の結果から得られた重み付けで処理するのであれば、より合理的で総合的な判断を精度よく行うことができる。 In addition, if the adjustments made by the secondary judgment processing unit are processed using weighting obtained from the results of the crack pattern judgment unit, water leakage detection unit, and exposed rebar detection unit, a more rational and comprehensive judgment can be made with high accuracy.
さらに、2次判定処理部による健全度の判定結果を、トンネルの内周面の分割された領域に当てはめるメッシュ変換部を備えていれば、健全度の判定後に行われる要注意箇所などの再点検が必要となる箇所の把握がしやすく、効率的に再点検作業を進めることが可能になる。 Furthermore, if a mesh conversion section is provided that applies the results of the soundness assessment made by the secondary assessment processing section to the divided areas of the tunnel's inner surface, it will be easier to identify areas that require re-inspection, such as areas requiring caution after the soundness assessment, and it will be possible to carry out the re-inspection work efficiently.
また、点検支援システムの発明は、トンネル健全度判定装置による健全度の判定結果を、トンネルの内周面の適切な箇所に投影可能な投影装置を備えている。このため、列車の運転終了後など短い時間に行わなければならない再点検作業を、少ない検査員の数で、効率よく実施することができるようになる。 The invention of the inspection support system also includes a projection device that can project the results of the tunnel soundness assessment made by the tunnel soundness assessment device onto an appropriate location on the inner surface of the tunnel. This makes it possible to efficiently carry out re-inspection work, which must be carried out in a short period of time, such as after train operations have ended, with a small number of inspectors.
また、投影装置がトンネルの内周面の形状を測定する形状測定部を備えていれば、トンネルの内周面が定形断面から外れた形状になっていたり、投影装置とトンネルの内周面との位置関係がトンネルの延伸方向の位置によって変化したりするような場合でも、内周面の適切な位置に健全度の判定結果を投影させることができる。 In addition, if the projection device is equipped with a shape measurement unit that measures the shape of the tunnel's inner surface, the health assessment result can be projected at an appropriate position on the inner surface even if the tunnel's inner surface has a shape that deviates from a standard cross section or if the positional relationship between the projection device and the tunnel's inner surface changes depending on the position in the tunnel's extension direction.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は、本実施の形態の点検支援システム1の全体構成を説明するブロック図である。また、図2は、本実施の形態の点検支援システム1による処理の流れを説明するフローチャートである。 The following describes an embodiment of the present invention with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram illustrating the overall configuration of an inspection support system 1 according to the present embodiment. FIG. 2 is a flowchart illustrating the process flow of the inspection support system 1 according to the present embodiment.
本実施の形態の点検支援システム1は、鉄道トンネルや道路トンネルなどのトンネルTの覆工などによって形成される内周面T1(図3,図4(a)など参照)を検査するためのシステムである。要するに、鉄筋コンクリートや無筋コンクリートなどによって構築される覆工などのコンクリート構造物に対して、内周面T1を検査することで健全度を判定するという、全般検査などのトンネルの維持管理に伴う作業を支援するためのシステムである。 The inspection support system 1 of this embodiment is a system for inspecting the inner circumferential surface T1 (see Figures 3, 4(a), etc.) formed by the lining of a tunnel T such as a railway tunnel or road tunnel. In short, it is a system for supporting work associated with tunnel maintenance, such as general inspections, by inspecting the inner circumferential surface T1 of concrete structures such as linings constructed from reinforced concrete or unreinforced concrete to determine their soundness.
本実施の形態の点検支援システム1は、図1に示すように、トンネル健全度判定装置となる判定装置3と、判定装置3によって得られた健全度の判定結果をトンネルTの内周面T1に投影する投影装置6とを備えている。 As shown in FIG. 1, the inspection support system 1 of this embodiment includes a determination device 3 that serves as a tunnel soundness determination device, and a projection device 6 that projects the soundness determination result obtained by the determination device 3 onto the inner surface T1 of the tunnel T.
判定装置3は、撮影装置2などによって撮影されたトンネルTの内周面T1の画像に基づいて、トンネルTの内周面T1の健全度を判定する。撮影装置2には、エリアセンサカメラやラインセンサカメラ等のデジタルカメラなどの撮像機器が使用できる。撮影装置2によって撮影された画像は、フラッシュメモリ(SDメモリーカードなど)、ハードディスク、磁気ディスク、光ディスクなどの記憶部21に保存される。 The determination device 3 determines the soundness of the inner circumferential surface T1 of the tunnel T based on an image of the inner circumferential surface T1 of the tunnel T captured by the photographing device 2 or the like. The photographing device 2 can be an imaging device such as a digital camera, such as an area sensor camera or a line sensor camera. The images captured by the photographing device 2 are stored in a storage unit 21, such as a flash memory (such as an SD memory card), a hard disk, a magnetic disk, or an optical disk.
判定装置3は、トンネルTの内周面T1の画像を取り込んで利用する。図1では、判定装置3と撮影装置2とが接続されている例示としたが、記憶部21と判定装置3とが接続される構成であってもよい。例えば、撮影装置2で撮影を行いながら、その都度、判定装置3に画像データを取得させることもできるし、撮影時期とは関係なく記憶部21に保存されている画像データを判定装置3によって取得させることもできる。 The determination device 3 captures and uses an image of the inner periphery T1 of the tunnel T. In FIG. 1, the determination device 3 and the photographing device 2 are connected to each other, but the storage unit 21 and the determination device 3 may be connected to each other. For example, the determination device 3 may acquire image data each time photographing is performed by the photographing device 2, or the determination device 3 may acquire image data stored in the storage unit 21 regardless of the time of photographing.
本実施の形態の判定装置3は、トンネルTの内周面T1の画像を取得する画像取得部31と、画像データの前処理部32と、ひび割れを検出するひび割れ検出部33と、ひび割れパターン判定部34と、漏水状況を検出する漏水検出部35と、鉄筋露出状況を検出する鉄筋露出検出部36と、1次判定処理部37と、健全度の判定を行う2次判定処理部38とを備えている。 The determination device 3 of this embodiment includes an image acquisition unit 31 that acquires an image of the inner surface T1 of the tunnel T, an image data pre-processing unit 32, a crack detection unit 33 that detects cracks, a crack pattern determination unit 34, a water leakage detection unit 35 that detects water leakage conditions, a rebar exposure detection unit 36 that detects rebar exposure conditions, a primary determination processing unit 37, and a secondary determination processing unit 38 that performs soundness determination.
また、判定装置3における処理によって生成されたデータや演算処理に必要なデータを記録させる記憶媒体となる記憶部5を、判定装置3に接続させる。記憶部5としては、ハードディスク、ソリッドステートドライブ(SSD)、フラッシュメモリ(SDメモリーカードなど)、磁気ディスク、光ディスクなどが該当する。また、クラウドサーバを記憶部5として使用することもできる。 A storage unit 5, which serves as a storage medium for recording data generated by processing in the determination device 3 and data required for arithmetic processing, is connected to the determination device 3. Examples of the storage unit 5 include a hard disk, a solid state drive (SSD), a flash memory (such as an SD memory card), a magnetic disk, and an optical disk. A cloud server can also be used as the storage unit 5.
また、判定装置3には、ディスプレイなどの表示装置4が接続される。判定装置3と表示装置4の構成は、パーソナルコンピュータなどに搭載される判定装置3とそれに接続される液晶ディスプレイなどの表示装置4とすることができる。また、ノートパソコンやタブレット端末などのように、判定装置3と表示装置4とが一体であってもよい。 The determination device 3 is connected to a display device 4 such as a display. The determination device 3 and the display device 4 can be configured as a determination device 3 mounted on a personal computer or the like and a display device 4 such as a liquid crystal display connected to the determination device 3. The determination device 3 and the display device 4 may also be integrated together, as in a notebook computer or tablet terminal.
前処理部32では、画像取得部31で取得された画像を数値化処理する。例えば、RGB画像データを数値化することで、ひび割れの検出、漏水箇所(漏水状況)の検出、及び鉄筋露出箇所(鉄筋露出状況)の検出のための検出用データを生成させる。 The pre-processing unit 32 performs a digitalization process on the images acquired by the image acquisition unit 31. For example, by digitalizing RGB image data, detection data is generated for detecting cracks, leak locations (leakage conditions), and exposed rebar locations (rebar exposure conditions).
ひび割れ検出部33は、前処理部32によって数値化処理されたデータから、トンネルTの内周面T1に現れたひび割れ箇所を検出する。このような検出器には、例えばディープラーニング(多階層型のニューラルネットワーク)などの機械学習によって生成されたものを利用することができる。要するに、ひび割れ検出部33の検出器として組み込まれる前に、良質な教師データを使って機械学習させることで生成された成果物が使用できる。良質な教師データには、日本全国の鉄道トンネルの変状画像(約1万枚以上)を使用することができる。 The crack detection unit 33 detects cracks that have appeared on the inner surface T1 of the tunnel T from the data digitized by the pre-processing unit 32. Such detectors can be generated by machine learning such as deep learning (multi-layered neural network). In short, the results can be generated by machine learning using high-quality training data before being incorporated as a detector for the crack detection unit 33. Images of deformations in railway tunnels across Japan (approximately 10,000 or more images) can be used as high-quality training data.
ひび割れ検出部33によって、画像データの中から、ひび割れの位置、長さ、角度、幅などの個別情報が得られることになる。ひび割れパターン判定部34では、ひび割れ検出部33によって検出されたひび割れ情報を使ってひび割れ群の展開図を作成し、展開図に現れたひび割れのパターンを判定する。 The crack detection unit 33 obtains individual information such as crack position, length, angle, and width from the image data. The crack pattern determination unit 34 uses the crack information detected by the crack detection unit 33 to create an unfolded diagram of the crack group and determines the crack pattern that appears in the unfolded diagram.
ひび割れパターンについては、詳細は図4を参照しながら後述するが、閉合、交差、平行、目地跨ぎなどのパターンがある。このひび割れパターンの判定にも、ディープラーニングなどの機械学習によって生成された成果物を利用することができる。 Details of crack patterns will be described later with reference to Figure 4, but there are various patterns such as closed, intersecting, parallel, and cross-joint. The results generated by machine learning such as deep learning can also be used to determine this crack pattern.
漏水検出部35は、前処理部32によって数値化処理されたデータから、トンネルTの内周面T1の漏水状況を検出する。この検出器にも、ディープラーニングなどの機械学習によって生成された成果物を利用することができる。判別される漏水状況については、詳細は図6を参照しながら後述するが、初期、エフロあり、錆汁あり、漏水跡などの状態がある。 The leak detection unit 35 detects the leak condition on the inner surface T1 of the tunnel T from the data digitized by the pre-processing unit 32. This detector can also use results generated by machine learning such as deep learning. The leak conditions that can be determined are described in detail below with reference to FIG. 6, but include initial, efflorescence, rust, and leak traces.
鉄筋露出検出部36は、前処理部32によって数値化処理されたデータから、トンネルTの内周面T1の鉄筋露出状況を検出する。この検出器にも、ディープラーニングなどの機械学習によって生成された成果物を利用することができる。検出される鉄筋露出状況については、詳細は図5を参照しながら後述するが、鉄筋露出の有無や露出範囲などがある。 The rebar exposure detection unit 36 detects the rebar exposure status on the inner surface T1 of the tunnel T from the data digitized by the pre-processing unit 32. This detector can also use results generated by machine learning such as deep learning. The rebar exposure status to be detected will be described in detail later with reference to FIG. 5, but it includes the presence or absence of exposed rebar and the extent of exposure.
1次判定処理部37は、ひび割れ検出部33の検出結果に基づいて1次判定を行う。詳細は図7を参照しながら後述するが、ひび割れ検出部33によって得られたひび割れの個別情報を使用して、ひび割れの幅や長さを積算することで、ひび割れの多寡を数値化(TCI値)する。 The primary judgment processing unit 37 performs a primary judgment based on the detection results of the crack detection unit 33. Details will be described later with reference to FIG. 7, but the individual crack information obtained by the crack detection unit 33 is used to calculate the width and length of the cracks, and the amount of cracks is quantified (TCI value).
そして、数値化されたひび割れの多寡の値(TCI値)を、経験値などに基づいて設定された閾値と比較することで、最終的な健全度の判定時に着目すべきひび割れの発生箇所を、1次判定結果として出力する。 Then, the quantified value of the number of cracks (TCI value) is compared with a threshold value set based on empirical values, etc., and the locations of cracks that should be noted when making the final assessment of soundness are output as the primary assessment result.
2次判定処理部38は、1次判定処理部37による1次判定の結果を、ひび割れパターン判定部34、漏水検出部35及び鉄筋露出検出部36の結果に基づいて調整することにより、最終的な健全度の判定を行う。詳細については後述するが、ひび割れパターン判定部34、漏水検出部35及び鉄筋露出検出部36の結果を重み付け処理して、1次判定処理部37の判定結果を補正する。 The secondary judgment processing unit 38 performs a final judgment of soundness by adjusting the results of the primary judgment by the primary judgment processing unit 37 based on the results of the crack pattern judgment unit 34, the water leakage detection unit 35, and the exposed rebar detection unit 36. As will be described in detail later, the results of the crack pattern judgment unit 34, the water leakage detection unit 35, and the exposed rebar detection unit 36 are weighted to correct the judgment results of the primary judgment processing unit 37.
2次判定処理部38による健全度の判定結果は、メッシュ変換部39によってトンネルTの内周面T1の分割された領域に当てはめられる。詳細については後述するが、投影装置6で投影するためのデータが、メッシュ変換部39によって生成される。なお、投影装置6の詳細については、後述する。 The soundness assessment results from the secondary assessment processing unit 38 are applied to the divided regions of the inner circumferential surface T1 of the tunnel T by the mesh conversion unit 39. As will be described in detail later, data to be projected by the projection device 6 is generated by the mesh conversion unit 39. Details of the projection device 6 will be described later.
図2は、本実施の形態の点検支援システム1の処理の流れを説明するフローチャートである。以下では、このフローチャートに従って、図3-図12の例示を参照しながら、詳細について説明する。 Figure 2 is a flowchart explaining the processing flow of the inspection support system 1 of this embodiment. Details will be explained below in accordance with this flowchart and with reference to the examples in Figures 3 to 12.
まずステップS1では、トンネルTの内周面T1を撮影した撮影画像を取得する。トンネルTの内周面T1の撮影は、デジタルカメラなどの撮影装置2で行って、リアルタイムに判定装置3に取り込ませることもできるし、一旦、撮影装置2の記憶部21に保存された画像データを、その後、判定装置3に取り込ませる方法であってもよい。また、判定装置3がカメラ付きのタブレット端末に組み込まれている場合は、そのカメラで撮影することで撮影画像の取得を同時に行わせることもできる。 First, in step S1, an image of the inner circumferential surface T1 of the tunnel T is acquired. The inner circumferential surface T1 of the tunnel T can be photographed by an imaging device 2 such as a digital camera and the image can be input to the determination device 3 in real time, or the image data can be temporarily stored in the memory unit 21 of the imaging device 2 and then input to the determination device 3. In addition, if the determination device 3 is incorporated in a tablet terminal equipped with a camera, the image can be simultaneously acquired by photographing the inner circumferential surface T1 with the camera.
判定装置3の画像取得部31によって取得された画像データは、前処理部32で画像の数値化処理が行われる(ステップS2)。例えば、RGBの画像データを、R=256,G=256,B=256,pixel数(画素数)の4次元配列化させる。こうして数値化処理されたデータは、ひび割れ検出部33、漏水検出部35及び鉄筋露出検出部36の入力データとなる。 The image data acquired by the image acquisition unit 31 of the determination device 3 is digitized in the pre-processing unit 32 (step S2). For example, the RGB image data is converted into a four-dimensional array with R=256, G=256, B=256 pixels. The digitized data in this way becomes input data for the crack detection unit 33, the water leakage detection unit 35, and the rebar exposure detection unit 36.
ステップS3では、ひび割れ検出部33によってひび割れの検出を行う。数値化処理されたデータがひび割れ検出部33に入力されると、その検出器によって、自動的に個々のひび割れ情報が出力される。ひび割れ情報には、トンネルTの内周面T1における位置に関するデータ、並びにひび割れの長さ、角度及び幅に関するデータが含まれる。 In step S3, cracks are detected by the crack detection unit 33. When the digitized data is input to the crack detection unit 33, the detector automatically outputs information about each crack. The crack information includes data about the position on the inner surface T1 of the tunnel T, as well as data about the length, angle, and width of the crack.
ひび割れ検出部33によって自動的に検出されたひび割れは、位置情報を有しているので、トンネルTの内周面T1の展開図に出力することができる。図3は、表示装置4に表示されたひび割れの検出状況の一例を示している。この図には、複数の検出されたひび割れ線Kが、トンネルTの内周面T1の撮影画像に重ねて表示されている。この撮影画像には、ステップS32で検出させる漏水箇所Wも撮影されている。 The cracks automatically detected by the crack detection unit 33 have position information, and can therefore be output in a development diagram of the inner surface T1 of the tunnel T. Figure 3 shows an example of the crack detection status displayed on the display device 4. In this figure, multiple detected crack lines K are displayed superimposed on a photographed image of the inner surface T1 of the tunnel T. The photographed image also includes the leak location W to be detected in step S32.
ステップS31では、ひび割れパターン判定部34によって、ひび割れ群の展開図からひび割れのパターンを判定させる。図4は、ひび割れのパターンを説明する図である。図4(a)は、閉合というパターンに判定される状態を例示している。閉合には、複数のひび割れ線Kによって囲まれた領域が形成される形態、トンネルTの覆工の施工目地と複数のひび割れ線Kによって囲まれた領域が形成される形態(目地跨ぎ)などがある。閉合と判定されるような内周面T1を打音検査すると、濁音が発生し、熟練した検査員(熟練技術者)であれば、周囲の清音が発生する領域と区別することができる。 In step S31, the crack pattern determination unit 34 determines the crack pattern from the development of the crack group. Figure 4 is a diagram explaining the crack pattern. Figure 4 (a) illustrates an example of a state determined to be a closed pattern. Closure can be a form in which an area surrounded by multiple crack lines K is formed, or a form in which an area surrounded by the construction joints of the tunnel T's lining and multiple crack lines K is formed (joint spanning). When an inner surface T1 that is determined to be closed is tapped, a dull sound is generated, and a skilled inspector (skilled technician) can distinguish this from the surrounding areas where clear sounds are generated.
図4(b)は、交差と平行の形態を説明する図である。交差は、複数のひび割れ線Kが十字状などに交わる形態を示し、平行は、隣接するひび割れ線Kが交わらずに並んで延びている形態を示す。また、ひび割れ線Kの幅が3mm以上あるものを抽出して、交差や平行の判定を行うこともできる。ここでは、交差と平行は、1つのパターンとして判定させる。 Figure 4(b) is a diagram explaining the intersecting and parallel forms. Intersecting refers to a form in which multiple crack lines K cross each other in a cross shape, while parallel refers to a form in which adjacent crack lines K run side by side without crossing each other. It is also possible to extract crack lines K with a width of 3 mm or more and determine whether they are intersecting or parallel. Here, intersecting and parallel are determined as one pattern.
ステップS32では、漏水検出部35によって、漏水箇所とその状態を漏水状況として検出させる。図3に示された漏水箇所Wは、「錆汁あり」と判定される。また、白華現象(エフロレッセンス)が現れている漏水箇所Wは、「エフロあり」と判定される。漏水箇所Wの状態には、この他に、図4(b)や図5(b)に図示したような「初期」、「漏水跡」などの判定結果がある。 In step S32, the leak detection unit 35 detects the leak location and its state as the leak condition. The leak location W shown in FIG. 3 is judged as "rust present." Furthermore, the leak location W where efflorescence is present is judged as "efflorescence present." Other possible states of the leak location W include "initial state" and "leak traces" as shown in FIG. 4(b) and FIG. 5(b).
ステップS33では、鉄筋露出検出部36によって、鉄筋露出が有る箇所を鉄筋露出状況として検出させる。図5は、鉄筋露出箇所Rの露出状況の一例を示した説明図である。図5(a)では、ボックスカルバート型のトンネルBTの全体図を例示し、その上部隅角部の内周面BT1に出現した鉄筋露出箇所Rを、図5(b)に拡大して示している。鉄筋露出箇所Rは、位置と長さが情報として記憶される。 In step S33, the rebar exposure detection unit 36 detects the locations where rebar is exposed as the rebar exposure status. Figure 5 is an explanatory diagram showing an example of the exposure status of the rebar exposed location R. Figure 5(a) shows an example of an overall view of a box culvert type tunnel BT, and Figure 5(b) shows an enlarged view of the rebar exposed location R that appears on the inner surface BT1 of the upper corner portion. The position and length of the rebar exposed location R are stored as information.
ステップS31からステップS33で検出されたひび割れパターン、漏水状況及び鉄筋露出状況は、後述するステップS5で出力された1次判定処理の結果の調整(補正)に利用される。図6は、2次判定処理に使用する変状の重み付けの一例を示した説明図である。 The crack patterns, water leakage conditions, and exposed rebar conditions detected in steps S31 to S33 are used to adjust (correct) the results of the primary assessment process output in step S5, which will be described later. Figure 6 is an explanatory diagram showing an example of weighting of abnormalities used in the secondary assessment process.
図6の一覧表に例示したように、ひび割れパターンは、「閉合」、「交差・平行」、「目地跨ぎ」、「なし」に分類される。一方、漏水状況は、「漏水跡」、「錆汁」、「エフロ」、「初期」、「なし」に分類される。また、鉄筋露出状況については、「鉄筋露出あり」と「鉄筋露出なし」とで重みを変えることができる。なお、トンネルTの覆工が無筋コンクリートで構築されている場合は、「鉄筋露出あり」の場合と同じ重みを採用する。 As shown in the table in Figure 6, crack patterns are classified as "closed," "crossing/parallel," "crossing joint," and "none." Meanwhile, leakage conditions are classified as "leakage trace," "rust," "efflorescence," "initial stage," and "none." Regarding the exposed rebar conditions, the weights can be changed between "exposed rebar" and "not exposed rebar." If the lining of tunnel T is constructed of unreinforced concrete, the same weight as for "exposed rebar" is used.
重みの付け方には様々な手法が考えられるが、例えば、1次判定処理の結果を、2ランクアップ(◎)、1ランクアップ(〇)、1ランクダウン(△)などとする重み付け処理ができる(ステップS34)。ここで、ランクアップとは、健全度が低くなる、換言すると要注意箇所に近づくことを意味する。この重み付けは、地域や環境に応じて補正することもできる。 There are various methods for weighting, but for example, the results of the primary assessment process can be weighted by increasing the rank by 2 (◎), increasing the rank by 1 (◯), decreasing the rank by 1 (△), etc. (step S34). Here, increasing the rank means that the health level is lowered, in other words, it is getting closer to a location requiring attention. This weighting can also be adjusted according to the region and environment.
一方、ステップS4では、ひび割れ検出部33によって得られたひび割れ情報を数値化する処理を行う。具体的は、図7に示すように、ひび割れの幅と長さの情報を積算することで、ひび割れの多寡を表すTCI値を算出する。 Meanwhile, in step S4, a process is performed to convert the crack information obtained by the crack detection unit 33 into a numerical value. Specifically, as shown in FIG. 7, the crack width and length information is integrated to calculate a TCI value that indicates the amount of cracks.
ステップS5では、ステップS4で算出されたTCI値に基づいて、健全度の1次判定を行う。ここで、健全度は、健全度が最も低い状態をAとし、健全度に問題がない状態をSとして、A,B,C,Sというように段階的に分類される。そして、ひび割れの多寡の数値化された値(TCI値)の範囲が、どの健全度に判定されるかの閾値を、予め設定しておく。図7は、TCI値が3.1で、健全度がBであると1次判定された例示である。 In step S5, a primary assessment of soundness is made based on the TCI value calculated in step S4. Here, soundness is classified in stages from A, B, C, to S, with A being the lowest soundness and S being no soundness problem. A threshold value is set in advance to determine which soundness level the range of the quantified value (TCI value) of the number of cracks is judged to be. Figure 7 shows an example where the TCI value is 3.1 and the primary assessment of soundness is B.
ステップS6では、1次判定処理の結果を、ひび割れパターン、漏水状況及び鉄筋露出状況の検出結果によって補正して、最終的な健全度の判定とする2次判定処理が行われる。図7は、ステップS34の重み付け処理によって得られた結果(2ランクアップ、1ランクアップ、1ランクダウンなど)に基づいて、健全度を「1ランクアップ」させた例示である。健全度がAに変更されたことにより、当該箇所は、最終的には「要注意箇所」と判定されたことになる。 In step S6, a secondary assessment process is performed in which the results of the primary assessment process are corrected based on the detection results of the crack pattern, water leakage status, and exposed rebar status to determine the final soundness. Figure 7 shows an example in which the soundness level has been increased by one rank based on the results obtained by the weighting process in step S34 (e.g., two ranks up, one rank up, one rank down, etc.). By changing the soundness level to A, the area is ultimately determined to be an area requiring attention.
ステップS7では、2次判定処理部38で行われた健全度の判定結果が、メッシュ変換部39に送られて、メッシュデータに変換される。図8は、撮影画像や健全度の判定結果が画像として表示される画像画面M1と、健全度の判定結果が表示されるメッシュ画面M2の一例を示した説明図である。 In step S7, the health assessment results performed by the secondary assessment processing unit 38 are sent to the mesh conversion unit 39 and converted into mesh data. Figure 8 is an explanatory diagram showing an example of an image screen M1 on which the captured image and the health assessment results are displayed as images, and a mesh screen M2 on which the health assessment results are displayed.
画像画面M1及びメッシュ画面M2は、いずれも表示装置4に表示され、切り替えて表示させることができる。画像画面M1には、画像取得部31で取得された撮影画像をそのまま表示させたり、検出されたひび割れ線Kを重ねて表示させたり、健全度の判定結果を併せて表示させたりすることができる。 Both the image screen M1 and the mesh screen M2 are displayed on the display device 4 and can be switched between the two. On the image screen M1, the captured image acquired by the image acquisition unit 31 can be displayed as is, the detected crack lines K can be superimposed, and the soundness assessment results can also be displayed.
一方、メッシュ画面M2は、覆工などのトンネルTの内周面T1を、例えば1m×1mのメッシュ領域に分割した表示となる。この分割されたメッシュ領域に対して、2次判定処理部38によって与えられた健全度を表示させる。ここで、すべての健全度を表示させると分かり難くなるので、例えば健全度A(要注意箇所)と判定されたメッシュ領域だけを、濃い塗りつぶしの表示などにすることもできる。 Meanwhile, the mesh screen M2 displays the inner surface T1 of the tunnel T, such as the lining, divided into mesh areas of, for example, 1m x 1m. The soundness level given by the secondary judgment processing unit 38 is displayed for these divided mesh areas. Since it would be difficult to understand if all soundness levels were displayed here, it is possible to display only the mesh areas that have been judged to have soundness level A (areas requiring caution), for example, by filling them in dark areas.
ステップS8以降は、ステップS7までと一連の流れで行ってもよいし、一旦、2次判定処理部38による健全度の判定結果やそのメッシュデータを記憶部5に保存させて、トンネルTの再点検を行うタイミングに合わせて実行してもよい。 Steps S8 and after may be performed in a single sequence up to step S7, or the results of the soundness assessment by the secondary assessment processing unit 38 and the associated mesh data may be temporarily stored in the memory unit 5, and then the steps may be performed in accordance with the timing of a re-inspection of tunnel T.
図9は、投影装置6の構成を説明する斜視図である。投影装置6によってトンネルTの内周面T1に健全度の判定結果を投影させるためには、メッシュデータを投影装置6に送信しておく必要がある(ステップS8)。 Figure 9 is a perspective view explaining the configuration of the projection device 6. In order for the projection device 6 to project the soundness assessment result onto the inner circumferential surface T1 of the tunnel T, it is necessary to transmit mesh data to the projection device 6 (step S8).
投影装置6は、投影部61と、投影部61を搭載して移動するための走行部62と、投影部61の姿勢を制御する姿勢制御部63と、投影部61の出力を調整する出力調整部64と、トンネルTの内周面T1の形状を測定する形状測定部65とを備えている。 The projection device 6 includes a projection unit 61, a travel unit 62 for carrying and moving the projection unit 61, an attitude control unit 63 for controlling the attitude of the projection unit 61, an output adjustment unit 64 for adjusting the output of the projection unit 61, and a shape measurement unit 65 for measuring the shape of the inner circumferential surface T1 of the tunnel T.
投影部61は、メッシュ変換部39で変換された健全度の判定結果を、レーザ光によりトンネルTの内周面T1に投影させるレーザ照射器である。すなわち、投影部61から照射されたレーザ光は、図12に示すような投影光PLとなって、トンネルTの内周面T1に投影される。 The projection unit 61 is a laser irradiator that projects the health assessment result converted by the mesh conversion unit 39 onto the inner circumferential surface T1 of the tunnel T using laser light. That is, the laser light irradiated from the projection unit 61 becomes the projection light PL as shown in FIG. 12 and is projected onto the inner circumferential surface T1 of the tunnel T.
一方、走行部62は、図9に示すように、トンネルTの延伸方向に移動するための複数の車輪621を有する台車である。走行部62に設けられた架台622には、投影部61が取り付けられる。走行部62の車輪621には、ロータリエンコーダが設置されており、車輪621の回転によって走行部62が移動した距離が、測定できるようになっている。 On the other hand, the running unit 62 is a cart having multiple wheels 621 for moving in the extension direction of the tunnel T, as shown in FIG. 9. The projection unit 61 is attached to a stand 622 provided on the running unit 62. A rotary encoder is installed on the wheels 621 of the running unit 62, so that the distance traveled by the running unit 62 due to the rotation of the wheels 621 can be measured.
姿勢制御部63は、投影部61の姿勢を制御するためのアクチュエータを備えている。例えば鉄道トンネルに敷設されているレールは、曲線区間においてカントで外側のレールが内側のレールよりも高い位置に設置されていることがある。また、レールに軌道不整や軌道狂いなどの軌道変位がある場合もある。このような場合には、レールに車輪621を載せて移動させる走行部62の上面を、水平に保つことができない。 The attitude control unit 63 is equipped with an actuator for controlling the attitude of the projection unit 61. For example, rails laid in a railway tunnel may be installed at a higher position than the inner rail due to cant in curved sections. There may also be track irregularities such as track irregularities. In such cases, the top surface of the running unit 62, which carries the wheels 621 on the rail and moves it, cannot be kept horizontal.
そこで、走行部62の架台622と投影部61との間に姿勢制御部63を介在させることで、走行部62が傾いたりしても、投影部61を所望する姿勢に調整できるようにする。投影部61は、下側の姿勢制御部63と上側の上部支持部631とに挟まれた状態で、上下左右に可動できるように取り付けられる。 By interposing a posture control unit 63 between the stand 622 of the running unit 62 and the projection unit 61, the projection unit 61 can be adjusted to the desired posture even if the running unit 62 is tilted. The projection unit 61 is attached so that it can move up, down, left and right while being sandwiched between the posture control unit 63 on the lower side and the upper support unit 631 on the upper side.
姿勢制御部63による投影部61の向きの調整は、検査員が操作端末66(図10(b)参照)を使って行うこともできるが、例えば自動で水平が維持できるような制御を行わせることもできる。例えば、投影部61の姿勢を9軸(ジャイロ、加速度、地軸の各々3軸)で計測するセンサ部632を取り付け、そこから得られる信号により、姿勢制御部63のアクチュエータ(モータ)を駆動させることで、走行部62が傾いても、投影部61の水平を常に保持させることができる。 The orientation of the projection unit 61 can be adjusted by the attitude control unit 63 by an inspector using the operation terminal 66 (see FIG. 10(b)), but it can also be controlled to automatically maintain horizontality. For example, by attaching a sensor unit 632 that measures the orientation of the projection unit 61 in nine axes (three axes each for gyro, acceleration, and earth's axis), and using the signals obtained from the sensor unit 63 to drive the actuator (motor) of the attitude control unit 63, it is possible to always maintain the horizontality of the projection unit 61 even if the running unit 62 is tilted.
出力調整部64は、投影するトンネルTの内周面T1の形状に合わせて、投影部61の出力を調整する。すなわち、メッシュ変換部39から送信されるメッシュデータは、内周面T1の展開図に合わせた平面用のデータである。一方、トンネルTの内周面T1は、曲率を有するなど平面でないことが多いので、内周面T1の形状に合わせた出力となるように、出力調整部64において投影メッシュ(メッシュデータ)を補正する調整が行われる。 The output adjustment unit 64 adjusts the output of the projection unit 61 to match the shape of the inner circumferential surface T1 of the tunnel T to be projected. In other words, the mesh data sent from the mesh conversion unit 39 is data for a plane that matches the development of the inner circumferential surface T1. On the other hand, since the inner circumferential surface T1 of the tunnel T is often not a plane, for example, having a curvature, the output adjustment unit 64 adjusts to correct the projection mesh (mesh data) so that the output matches the shape of the inner circumferential surface T1.
さらに、トンネルTの内周面T1は、延伸方向のすべての地点において、設計断面である定形断面となっているとは限らない。また、建設年代の古いトンネルTでは、正確な設計図面が残っていないこともある。さらに、上述したカントなどの影響で、投影装置6と内周面T1との位置関係(距離)が、トンネルTの延伸方向の位置によって変化することもある。 Furthermore, the inner circumferential surface T1 of the tunnel T does not necessarily have a standard cross section, which is the designed cross section, at all points in the extension direction. Also, for tunnels T that were constructed a long time ago, accurate design drawings may not remain. Furthermore, due to the influence of the cant mentioned above, the positional relationship (distance) between the projection device 6 and the inner circumferential surface T1 may change depending on the position in the extension direction of the tunnel T.
そこで、投影装置6にトンネルTの内周面T1の形状を測定する形状測定部65を搭載し、健全度を投影させる前に、投影装置6と内周面T1との距離測量を行わせることが好ましい。形状測定部65によって行われるレーザ測量の結果は、そのまま出力調整部64に入力され、投影メッシュの調整に利用される。 Therefore, it is preferable to equip the projection device 6 with a shape measuring unit 65 that measures the shape of the inner circumferential surface T1 of the tunnel T, and to measure the distance between the projection device 6 and the inner circumferential surface T1 before projecting the soundness. The results of the laser measurement performed by the shape measuring unit 65 are input directly to the output adjustment unit 64 and used to adjust the projection mesh.
図10は、投影装置6の動作を説明する図である。図10(a)は、傾き調整時の説明図である。上述したように、トンネルTの曲線区間では、カントによって走行部62に傾きが生じるので、センサ部632で検知した傾きの情報に基づいて、姿勢制御部63のアクチュエータを駆動させて、投影部61を水平に保持させる。 Figure 10 is a diagram explaining the operation of the projection device 6. Figure 10 (a) is an explanatory diagram during tilt adjustment. As described above, in the curved section of tunnel T, tilt occurs in the running section 62 due to cant, so based on the information on the tilt detected by the sensor unit 632, the actuator of the attitude control unit 63 is driven to hold the projection unit 61 horizontally.
一方、図10(b)は、トンネルTの内周面T1の測量時の説明図である。投影装置6の形状測定部65による測量は、例えば検査員が携行する操作端末66から測量範囲を示す角度を入力することで行われる。この操作端末66は、判定装置3が組み込まれたものであってもよいし、投影装置6の専用の操作機であってもよい。 On the other hand, FIG. 10(b) is an explanatory diagram of the measurement of the inner circumferential surface T1 of the tunnel T. Measurement by the shape measuring unit 65 of the projection device 6 is performed, for example, by inputting an angle indicating the measurement range from an operation terminal 66 carried by an inspector. This operation terminal 66 may be one in which the determination device 3 is incorporated, or it may be a dedicated operation device for the projection device 6.
操作端末66から測量範囲を指示された投影装置6は、測量用レーザ光SLをトンネルTの内周面T1に照射させながら、設定された角度の範囲に対して、姿勢制御部63の駆動によってレーザ測量を行う。レーザ測量の計測値は、出力調整部64で利用されることになるが、一旦、操作端末66に送信され、演算処理された結果を投影装置6の出力調整部64が受信するという構成であってもよい。 The projection device 6, which has been instructed to specify the measurement range from the operation terminal 66, performs laser measurement within the set angle range by driving the attitude control unit 63 while irradiating the inner circumferential surface T1 of the tunnel T with the measurement laser light SL. The measurement values of the laser measurement are used by the output adjustment unit 64, but the measurement values may also be sent to the operation terminal 66 once, and the results of the calculation process may be received by the output adjustment unit 64 of the projection device 6.
図10(c)は、投影時の説明図である。設定された投影装置6の傾きに応じて、投影先の内周面T1の曲率に合わせて出力調整部64で補正されたメッシュデータが、投影装置6の投影部61から投影光PLとして照射される。 Figure 10(c) is an explanatory diagram during projection. The mesh data corrected by the output adjustment unit 64 according to the set inclination of the projection device 6 and the curvature of the inner circumferential surface T1 of the projection destination is irradiated as projection light PL from the projection unit 61 of the projection device 6.
図11は、投影装置6を使用した再点検作業を説明する図である。図11(a)は、再点検の開始地点における説明図で、開始地点となる目地T2には、位置合わせ用の標識T3が貼られている。このトンネルTの目地間隔は、10m-20m程度である。 Figure 11 is a diagram explaining the re-inspection work using a projection device 6. Figure 11(a) is an explanatory diagram of the starting point of the re-inspection, and an alignment mark T3 is attached to joint T2, which is the starting point. The joint spacing of this tunnel T is about 10m-20m.
図11(b)に示すように、開始地点で位置合わせを行った投影装置6を、トンネルTの延伸方向に移動させる。開始地点からの移動距離は、投影装置6の車輪621の回転量によって計測されているので、投影装置6のトンネルTの延伸方向の位置情報は、常に既知となる。 As shown in FIG. 11(b), the projection device 6, which has been aligned at the starting point, is moved in the extension direction of the tunnel T. The distance traveled from the starting point is measured by the amount of rotation of the wheels 621 of the projection device 6, so the position information of the projection device 6 in the extension direction of the tunnel T is always known.
そこで、投影を行いたい位置で投影装置6を停止させ、投影光PLをトンネルTの内周面T1に照射させる。図12は、トンネルTの内周面T1に、投影装置6によって健全度の判定結果を投影する状況を説明する斜視図である。 Then, the projection device 6 is stopped at the position where projection is desired, and the projection light PL is irradiated onto the inner circumferential surface T1 of the tunnel T. Figure 12 is a perspective view illustrating the situation in which the projection device 6 projects the health assessment result onto the inner circumferential surface T1 of the tunnel T.
この図に示すように、再点検時の投影装置6による投影は、「要注意箇所」となる健全度がAと判定された箇所だけで行われればよい。要するに、走行部62によって「要注意箇所」がある位置まで投影装置6を自動で移動させ、停止後に姿勢制御部63によって「要注意箇所」がある向きに投影部61を向けたのちに、判定装置3で求められた健全度に基づく「要注意箇所」をトンネルTの内周面T1に投影させる(ステップS9)。 As shown in this figure, projection by the projection device 6 during reinspection only needs to be performed on areas that are deemed to be "areas requiring caution" and have a soundness level determined to be A. In short, the projection device 6 is automatically moved to the location of the "area requiring caution" by the travel unit 62, and after it stops, the projection unit 61 is pointed in the direction of the "area requiring caution" by the attitude control unit 63, and the "area requiring caution" based on the soundness level determined by the determination device 3 is projected onto the inner surface T1 of the tunnel T (step S9).
再点検では、全般検査で健全度がAと判定された箇所に対して、変状原因の推定、将来予測及び措置の要否の判断などが実施される個別検査の事前確認作業が行われる。なお、個別検査では、計測器等も用いて詳細な調査を行い、さらに詳細な健全度(AA,A1,A2)の判定が行われる。 In the re-inspection, for areas that were judged to have a soundness level of A in the general inspection, a preliminary check is carried out for an individual inspection in which the cause of the abnormality is estimated, future predictions are made, and a judgment is made as to whether or not measures are required. In the individual inspection, a detailed investigation is carried out using measuring instruments, etc., and a more detailed soundness level (AA, A1, A2) is judged.
図11(c)は、目地T2の位置で、再度、投影装置6の位置合わせを行っている状況を示している。車輪621のロータリエンコーダによる距離計測だけでなく、目地T2の位置ごとにレーザ照射器を使った位置調整を行うことで、トンネル延伸方向の位置を正確に把握することができるようになる。位置調整後は、図11(d)に示すように、点検を再開させて、投影装置6の移動及び投影が行われる。 Figure 11 (c) shows the situation where the projection device 6 is being realigned at the position of joint T2. By not only measuring the distance with the rotary encoder of the wheel 621 but also adjusting the position using a laser irradiator for each position of joint T2, it becomes possible to accurately grasp the position in the tunnel extension direction. After the position adjustment, inspection is resumed and the projection device 6 is moved and projected, as shown in Figure 11 (d).
次に、本実施の形態のトンネル健全度の判定装置3、及びそれを備えた点検支援システム1の作用について説明する。
このように構成された本実施の形態のトンネル健全度の判定装置3は、ひび割れを検出するひび割れ検出部33を備えているだけでなく、ひび割れのパターンを判定するひび割れパターン判定部34と、漏水状況を検出する漏水検出部35と、鉄筋露出状況を検出する鉄筋露出検出部36とを備えている。
Next, the operation of the tunnel soundness determination device 3 according to this embodiment and the inspection support system 1 including the same will be described.
The tunnel soundness determination device 3 of this embodiment, configured as described above, not only includes a crack detection unit 33 that detects cracks, but also a crack pattern determination unit 34 that determines the crack pattern, a water leakage detection unit 35 that detects water leakage conditions, and a rebar exposure detection unit 36 that detects rebar exposure conditions.
そして、ひび割れ検出部33の検出結果に基づいて行われた1次判定の結果を、ひび割れパターン判定部34、漏水検出部35及び鉄筋露出検出部36の結果に基づいて調整することにより、2次判定処理部38で最終的な健全度の判定が行われる。 Then, the results of the primary assessment, which was made based on the detection results of the crack detection unit 33, are adjusted based on the results of the crack pattern assessment unit 34, the water leakage detection unit 35, and the rebar exposure detection unit 36, and a final assessment of the soundness is made in the secondary assessment processing unit 38.
このため、ひび割れパターン、漏水状況及び鉄筋露出状況といったトンネル特有の変状を考慮した均質な健全度の判定を、自動的に行うことができる。ここで、ひび割れパターン、漏水状況及び鉄筋露出状況の検出は、画像からひび割れを検出する際に画像を数値化処理する前処理部32の処理結果を利用することで、効率的に行うことができる。 This allows for automatic and uniform assessment of soundness that takes into account tunnel-specific abnormalities such as crack patterns, water leakage conditions, and exposed rebar conditions. Here, the detection of crack patterns, water leakage conditions, and exposed rebar conditions can be performed efficiently by using the processing results of the pre-processing unit 32, which digitizes images when detecting cracks from images.
また、2次判定処理部38による調整を、ひび割れパターン判定部34、漏水検出部35及び鉄筋露出検出部36の結果から得られた重み付けで処理するのであれば、熟練した検査員(熟練技術者)の判定に匹敵する、より合理的で総合的な判断を精度よく行うことができる。 In addition, if the adjustments made by the secondary judgment processing unit 38 are processed using weighting obtained from the results of the crack pattern judgment unit 34, the water leakage detection unit 35, and the rebar exposure detection unit 36, it is possible to make a more rational and comprehensive judgment with high accuracy that is comparable to the judgment of an experienced inspector (skilled technician).
さらに、2次判定処理部38による健全度の判定結果を、トンネルTの内周面T1の分割された領域に当てはめるメッシュ変換部39を備えていれば、健全度の判定後に行われる要注意箇所などの再点検が必要となる箇所の把握がしやすく、効率的に再点検作業を進めることが可能になる。 Furthermore, if a mesh conversion unit 39 is provided that applies the results of the soundness assessment by the secondary assessment processing unit 38 to the divided areas of the inner surface T1 of the tunnel T, it becomes easier to identify areas that require re-inspection, such as areas requiring caution after the soundness assessment, and it becomes possible to efficiently carry out the re-inspection work.
また、点検支援システム1の発明は、判定装置3による健全度の判定結果を、トンネルTの内周面T1の適切な箇所に投影可能な投影装置6を備えている。このため、列車の運転終了後など短い時間に行わなければならない再点検作業を、少ない検査員の数で、効率よく実施することができるようになる。試算によれば、従来、検査員4名で400mを再点検するのに1晩を要していたのに対して、同じ時間で検査員3名で1kmの再点検が行えるようになる。 The invention of the inspection support system 1 also includes a projection device 6 that can project the soundness assessment results obtained by the assessment device 3 onto an appropriate location on the inner circumferential surface T1 of the tunnel T. This makes it possible to efficiently carry out re-inspection work that must be carried out in a short time, such as after train operations have ended, with a small number of inspectors. According to estimates, whereas it previously took four inspectors one night to re-inspect 400 m, it will now be possible for three inspectors to re-inspect 1 km in the same time.
また、投影装置6がトンネルTの内周面T1の形状を測定する形状測定部65を備えていれば、トンネルTの内周面T1が定形断面から外れた形状になっていたり、投影装置6とトンネルTの内周面T1との位置関係がトンネルの延伸方向の位置によって変化したりするような場合でも、内周面T1の適切な位置に健全度の判定結果を投影させることができる。 In addition, if the projection device 6 is equipped with a shape measuring unit 65 that measures the shape of the inner surface T1 of the tunnel T, the health assessment result can be projected at an appropriate position on the inner surface T1 even if the inner surface T1 of the tunnel T has a shape that deviates from a standard cross section or if the positional relationship between the projection device 6 and the inner surface T1 of the tunnel T changes depending on the position in the extension direction of the tunnel.
以上、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。 The embodiment of the present invention has been described in detail above with reference to the drawings, but the specific configuration is not limited to this embodiment, and design changes that do not deviate from the gist of the present invention are included in the present invention.
例えば、前記実施の形態では、メッシュ変換部39でメッシュデータに変換された健全度の判定結果をトンネルTの内周面T1に投影させる場合について説明したが、これに限定されるものではなく、メッシュデータに変換する前の判定結果を投影させることもできる。また、投影させる健全度も要注意箇所となる「A」だけでなく、それ以外の判定結果も内周面T1に投影させることができる。 For example, in the above embodiment, a case has been described in which the health assessment results converted into mesh data by the mesh conversion unit 39 are projected onto the inner circumferential surface T1 of the tunnel T, but this is not limited to the above, and it is also possible to project the assessment results before conversion to mesh data. Furthermore, the health assessment results to be projected are not limited to "A", which indicates a cautionary area, and other assessment results can also be projected onto the inner circumferential surface T1.
1 :点検支援システム
3 :判定装置(トンネル健全度判定装置)
31 :画像取得部
32 :前処理部
33 :ひび割れ検出部
34 :ひび割れパターン判定部
35 :漏水検出部
36 :鉄筋露出検出部
37 :1次判定処理部
38 :2次判定処理部
39 :メッシュ変換部
6 :投影装置
61 :投影部
62 :走行部
63 :姿勢制御部
64 :出力調整部
65 :形状測定部
T,BT:トンネル
T1,BT1:内周面
1: Inspection support system 3: Judgment device (tunnel soundness judgment device)
31: Image acquisition unit 32: Pre-processing unit 33: Crack detection unit 34: Crack pattern determination unit 35: Leak detection unit 36: Reinforcement bar exposure detection unit 37: Primary determination processing unit 38: Secondary determination processing unit 39: Mesh conversion unit 6: Projection device 61: Projection unit 62: Travel unit 63: Attitude control unit 64: Output adjustment unit 65: Shape measurement unit T, BT: Tunnels T1, BT1: Inner circumference surface
Claims (6)
前記トンネルの内周面の画像を取得する画像取得部と、
前記画像に基づいてひび割れを検出するひび割れ検出部と、
前記ひび割れ検出部で検出されたひび割れのパターンを判定するひび割れパターン判定部と、
前記画像に基づいて漏水状況を検出する漏水検出部と、
前記画像に基づいて鉄筋露出状況を検出する鉄筋露出検出部と、
前記ひび割れ検出部の検出結果に基づいて1次判定を行う1次判定処理部と、
前記1次判定処理部の結果を、前記ひび割れパターン判定部、漏水検出部及び鉄筋露出検出部の結果に基づいて調整することにより健全度の判定を行う2次判定処理部とを備えたことを特徴とするトンネル健全度判定装置。 A tunnel soundness determination device that determines the soundness of a tunnel by inspecting the inner circumferential surface of the tunnel,
An image acquisition unit that acquires an image of an inner circumferential surface of the tunnel;
A crack detection unit that detects cracks based on the image;
A crack pattern determination unit that determines a crack pattern detected by the crack detection unit;
a water leakage detection unit that detects a water leakage state based on the image;
A reinforcing bar exposure detection unit that detects a reinforcing bar exposure state based on the image;
A primary judgment processing unit that performs a primary judgment based on the detection result of the crack detection unit;
A tunnel soundness determination device characterized by comprising a secondary judgment processing unit which determines the soundness by adjusting the results of the primary judgment processing unit based on the results of the crack pattern judgment unit, water leakage detection unit, and rebar exposure detection unit.
前記2次判定処理部による健全度の判定結果を前記トンネルの内周面に投影する投影装置とを備え、
前記投影装置は、投影部と、前記投影部を搭載して前記トンネルの延伸方向に移動させるための走行部と、前記投影部の姿勢を制御する姿勢制御部と、前記トンネルの内周面の形状に合わせて前記投影部の出力を調整する出力調整部とを備えていることを特徴とする点検支援システム。 A tunnel soundness determination device according to any one of claims 1 to 4,
a projection device that projects the result of the soundness assessment by the secondary assessment processing unit onto an inner circumferential surface of the tunnel,
The projection device is an inspection support system characterized by comprising a projection unit, a running unit for mounting the projection unit and moving it in the extension direction of the tunnel, an attitude control unit for controlling the attitude of the projection unit, and an output adjustment unit for adjusting the output of the projection unit to match the shape of the inner surface of the tunnel.
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