JP7642202B2 - 電柱劣化診断方法および電柱劣化診断システム - Google Patents

Description

本発明は、鉄筋コンクリート構造の電柱内の鉄筋の劣化を診断するための電柱劣化診断方法および電柱劣化診断システムに関する。

鉄筋コンクリート電柱の強度評価には内部鉄筋の腐食状態の把握が重要である。鉄筋コンクリート電柱の主な劣化過程は、電柱表面にひび割れが生じ、そこから鉄筋腐食へと進行する「ひび割れ先行型」であることが明らかとなっている。電柱保全点検は、外観上の変状目視による判定方法が一般的である。しかし、コンクリート表面に現れるひび割れ等から内部鉄筋の劣化状態を推定するには、精度の高い強度評価は難しい。

内部鉄筋の状態を検査する方法として、Ｘ線透過を用いた非破壊検査装置を用いた診断方法が知られている（特許文献１参照）。具体的に、非破壊検査装置は、電柱にＸ線を照射するＸ線源と、Ｘ線源から出射して電柱を透過したＸ線を検出する撮像装置と、撮像装置からの信号に基づいて画像を生成する制御部とを備えている。この技術では、電柱内の鉄筋を、Ｘ線透過画像として生成することができる。

特許第６７６３５２６号公報

しかしながら、特許文献１の従来技術では、例えば鉄筋の周面の一部分のみが減肉している場合など、一方向からの撮像では、鉄筋の減肉した部分の輪郭を得ることができない場合があるため、異なる角度から複数画像を撮像することが必要となる。そして、このように異なる角度から複数画像を撮像する方法は、市街地など人の往来が激しい場所においては通行障害、放射線障害の観点から適用が限定される。
また、特許文献1の従来技術では、Ｘ線透過画像を基に鉄筋の劣化状態を診断するためには、熟練技術者の目視により行わなければならず、定量的に電柱強度の評価ができないという問題がある。

そこで、本発明は、鉄筋コンクリート電柱の内部の鉄筋の劣化状況の診断を、極力少ない撮像枚数で短時間に行い、定量的に電柱の強度評価を行うことを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明に係る電柱劣化診断方法は、円筒状のコンクリート柱と、当該コンクリート柱内に周方向に並ぶように埋設された複数の鉄筋とを有する電柱の劣化を診断するための電柱劣化診断方法であって、Ｘ線照射装置を前記電柱の外周面に対向して配置し、撮像パネルを前記電柱に対して前記Ｘ線照射装置とは反対側に配置した後、前記Ｘ線照射装置からＸ線を照射して、電柱の縦方向に延びる鉄筋が横方向に複数並ぶＸ線透過画像を取得する画像取得工程と、電柱劣化診断装置によって前記Ｘ線透過画像を解析して、鉄筋画像の輝度に基づいて鉄筋の劣化部分を特定し、前記劣化部分に対応した画像において横方向に並ぶ複数の画素の輝度のプロファイルである劣化部分輝度プロファイルを取得し、前記劣化部分輝度プロファイルのピーク面積に基づいて、鉄筋の残肉量を推定する残肉量推定工程と、を有する。

また、本発明に係る電柱劣化診断システムは、円筒状のコンクリート柱と、当該コンクリート柱内に周方向に並ぶように埋設された複数の鉄筋とを有する電柱の劣化を診断するための電柱劣化診断システムであって、Ｘ線を照射するＸ線照射装置と、前記電柱に対して前記Ｘ線照射装置とは反対側に配置され、電柱の縦方向に延びる鉄筋が横方向に複数並ぶＸ線透過画像を取得する撮像パネルと、前記撮像パネルで取得したＸ線透過画像を解析する電柱劣化診断装置と、を備える。
前記電柱劣化診断装置は、鉄筋画像の輝度に基づいて鉄筋の劣化部分を特定し、前記劣化部分に対応した画像において横方向に並ぶ複数の画素の輝度のプロファイルである劣化部分輝度プロファイルを取得し、前記劣化部分輝度プロファイルのピーク面積に基づいて、鉄筋の残肉量を推定する。

このような電柱劣化診断方法および電柱劣化診断システムによれば、鉄筋画像の輝度に基づいて鉄筋の劣化部分を特定し、劣化部分に対応した画像における劣化部分輝度プロファイルのピーク面積に基づいて、鉄筋の残肉量を推定するので、鉄筋の劣化状況の診断を極力少ない撮像枚数で短時間に行うことができるとともに、定量的に電柱の強度評価を行うことができる。

また、前記電柱劣化診断方法において、前記残肉量推定工程で推定した前記残肉量に基づいて、鉄筋の劣化の度合いを示す劣化度ＲＴを算出し、前記コンクリート柱のうち引張荷重が加わる部位内のｎ個の鉄筋のそれぞれの劣化度をＲＴｎ、前記引張荷重が加わる部位内のｎ番目の鉄筋から中立面までの距離をｌｎ、電柱の劣化度をＲＰとして、
ＲＰ ＝ Σ（ＲＴｎ×ｌｎ）
より電柱の劣化度ＲＰを算出して、電柱の評価を行ってもよい。

また、前記電柱劣化診断方法は、前記劣化部分輝度プロファイルのピーク面積である第１面積と、鉄筋が劣化していない部分の輝度のプロファイルのピーク面積に対応した第２面積とを比較して、鉄筋の残肉率を推定する残肉率推定工程を有していてもよい。

これによれば、鉄筋の残肉率を精度よく推定することができる。

また、前記電柱劣化診断方法は、前記Ｘ線透過画像において、鉄筋の横方向における位置である鉄筋位置Ｘｎを１つの鉄筋画像に対して少なくとも１つ特定する鉄筋位置特定工程と、前記Ｘ線透過画像の鉄筋位置Ｘｎにおいて、縦方向に並ぶ複数の画素の輝度のプロファイルである鉄筋輝度プロファイルを取得する鉄筋輝度取得工程と、前記鉄筋輝度プロファイルにおいて、周囲より局所的に輝度が高いピークを検出した場合に、鉄筋位置Ｘｎに対応する鉄筋が劣化していると判定する判定工程と、を有し、前記鉄筋輝度プロファイルのピークに対応した、前記Ｘ線透過画像の縦方向における位置であるピーク位置Ｙｐを特定し、前記Ｘ線透過画像のピーク位置Ｙｐにおいて、前記劣化部分輝度プロファイルを取得してもよい。

これによれば、横方向に並ぶ複数の鉄筋のうちどの鉄筋が劣化しているかを判定することができる。

また、前記鉄筋位置特定工程において、前記Ｘ線透過画像における、少なくとも１つの縦方向の位置において、横方向に並ぶ複数の画素の輝度のプロファイルである、位置特定用プロファイルを取得し、当該位置特定用プロファイルにおいて、輝度が小さくなるピーク位置Ｘｐを検出し、当該ピーク位置Ｘｐに基づいて前記鉄筋位置Ｘｎを特定してもよい。

また、前記鉄筋位置特定工程において、前記鉄筋画像の横方向の中央からずれた位置を、前記鉄筋位置Ｘｎとしてもよい。

これによれば、外周面側から減肉していく鉄筋の外周面付近の部分について、鉄筋輝度プロファイルが取得されるので、減肉した部分の鉄筋輝度プロファイルを取得することができる。

また、前記残肉率推定工程において、前記鉄筋輝度プロファイルのピークから離れた、前記Ｘ線透過画像の縦方向における位置である比較位置Ｙｃを決定し、前記Ｘ線透過画像の比較位置Ｙｃにおいて、横方向に並ぶ複数の画素の輝度のプロファイルである比較輝度プロファイルを取得し、前記比較輝度プロファイルのピーク面積を、前記第２面積として算出してもよい。

本発明によれば、鉄筋コンクリート電柱の内部の鉄筋の劣化状況の診断を極力少ない撮像枚数で短時間に行うことができるとともに、定量的に電柱の強度評価を行うことができる。

本発明の一実施形態に係る電柱劣化診断システムを示す図である。 電柱内の鉄筋を撮影する方法の一例を示す図（ａ），（ｂ）である。 Ｘ線透過画像を示す図（ａ）と、位置特定用プロファイルを示す図（ｂ）と、第１鉄筋位置の特定方法を説明するための拡大図（ｃ）である。 Ｘ線透過画像を示す図（ａ）と、鉄筋輝度プロファイルを示す図（ｂ）である。 鉄筋の劣化部分の画像を拡大して示す図（ａ）と、劣化部分輝度プロファイルを示す図（ｂ）と、比較輝度プロファイルを示す図（ｃ）である。 電柱に曲げ荷重が加わった状態を示す図（ａ）と、鉄筋と中立面との距離を示すＢ－Ｂ断面図（ｂ）である。 電柱劣化診断装置の動作を示すフローチャートである。 撮影方向の違いによって鉄筋の劣化部分の輪郭が得られない場合と得られる場合における劣化部分輝度プロファイルのピーク面積を示す図（ａ）～（ｆ）である。 １つの鉄筋画像に対して複数の鉄筋位置を設定した例を示す図である。

次に、本発明の一実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図１に示すように、電柱劣化診断システム１は、電柱２の劣化を診断するためのシステムである。電柱２は、円筒状のコンクリート柱２１と、当該コンクリート柱２１内に周方向に並ぶように埋設された複数の鉄筋２２とを有する。

電柱劣化診断システム１は、Ｘ線照射装置１１と、撮像パネル１２と、電柱劣化診断装置１３と、第１カバー１４と、第２カバー１５とを備えている。Ｘ線照射装置１１は、Ｘ線を照射する装置であり、電柱２の外周面と対向するように電柱２に固定されている。

撮像パネル１２は、電柱２を透過したＸ線照射装置１１からのＸ線を検出することで、電柱２の縦方向に延びる鉄筋２２が横方向に複数並ぶＸ線透過画像を取得するパネルである。撮像パネル１２は、電柱２に対してＸ線照射装置１１とは反対側に配置されて電柱２に固定されている。撮像パネル１２は、例えばＸ線を検出可能なフラットパネルディテクタであり、画素がマトリクス状に配置された受光部を備えている。撮像パネル１２の各画素には、例えば、受光したＸ線の線量に応じた電荷が蓄積される画素と制御回路が配置されている。これにより端部に配置されたアナログ・デジタル変換回路を通じて各画素からＸ線の受光量に応じた電気信号を、電柱劣化診断装置に１３に出力可能となっている。

第１カバー１４は、Ｘ線照射装置１１を覆う部材であり、電柱２に固定されている。第２カバー１５は、撮像パネル１２を覆う部材であり、電柱２に固定されている。第１カバー１４および第２カバー１５は、例えば、Ｘ線を遮蔽する鉛などからなり、装置表面で基準値（０．６μＳｖ／ｈ）以下とすることができる。

電柱劣化診断装置１３は、撮像パネル１２で取得したＸ線透過画像を解析して、鉄筋の劣化を判定する装置である。電柱劣化診断装置１３は、画像を表示する画面１３Ａと、図示せぬ制御部とを備える。制御部は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、書換可能な不揮発性メモリ等を有し、予め記憶されたプログラムを実行する。

Ｘ線照射装置１１、撮像パネル１２および各カバー１４，１５は、電柱２の外周面の周方向における任意の位置に固定することが可能となっている。これにより、劣化判定の対象となる鉄筋２２を選択し、選択した鉄筋２２についてのＸ線透過画像を得ることが可能となっている。

具体的には、例えば、図２（ａ），（ｂ）に示すように、劣化判定の対象となる鉄筋２２としては、円筒状のコンクリート柱２１のうち引張荷重が加わる部位に配置される鉄筋２２を選択することができる。ここで、電柱２には、架線や風などの力による曲げモーメントが加わるため、コンクリート柱２１の一部には、引張荷重が加わり、他部には、圧縮荷重が加わる。コンクリートは、圧縮に強く、引張に弱い特性を有するため、引張側に配置される鉄筋２２の劣化を判定することで、電柱２の現状の強度を精度よく評価することができる。なお、引張荷重が加わる部位は、例えばコンクリート柱２１の外表面に形成されたひび割れや、電柱２に取り付けられた架線の位置などにより特定することができる。図２では、コンクリート柱２１のうち、中立面を示す直線Ｌ１の図示左側の部位に引張荷重が加わり、直線Ｌ１の図示右側の部位に圧縮荷重が加わった例を示している。

劣化判定の対象となる複数の鉄筋２２を撮影する場合、まず、Ｘ線照射装置１１および撮像パネル１２等を、図２（ａ）に示す第１位置に配置してＸ線透過画像を取得する。詳しくは、撮像パネル１２を、コンクリート柱２１のうち引張荷重が加わる部位の外周面と対向するように配置する。その後、Ｘ線照射装置１１および撮像パネル１２等を電柱２を中心に回動させて図２（ｂ）に示す第２位置に配置してＸ線透過画像を取得する。このように適宜Ｘ線照射装置１１および撮像パネル１２等を適宜回動させ、異なる位置において撮影を行うことで、引張荷重が加わる鉄筋２２のすべてを撮影することができる。言い換えると、撮影において、引張荷重が加わる鉄筋２２のすべてを撮影し、圧縮荷重が加わる鉄筋２２については撮影を行わない。これにより、例えばコンクリート柱２１の全周にわたって配置されるすべての鉄筋２２を撮影する場合に比べ、作業時間の短縮を図ることができる。

ここで、撮影においては、Ｘ線照射装置１１に近い圧縮側の鉄筋２２の影が、撮像パネル１２に近い引張側の鉄筋２２の影と重なることがあるが、圧縮側の鉄筋２２の影は、薄くぼやけた画像となるため、引張側の鉄筋２２の画像の濃淡や輪郭がはっきりしていれば、影が重なったＸ線透過画像を後述する劣化判定に使用することができる。なお、撮影角度の異なる複数のＸ線透過画像を取得し、複数のＸ線透過画像の中から圧縮側の影が重なっていない引張側の鉄筋２２の画像を選択することで、引張側のすべての鉄筋２２の画像について圧縮側の影が重ならないようにして劣化判定を行ってもよい。

電柱劣化診断装置１３は、画像取得処理と、劣化判定処理と、残肉量推定工程を含む残肉率推定処理と、評価処理とを実行可能となっている。画像取得処理において、電柱劣化診断装置１３は、撮像パネル１２から、図３（ａ）に示すようなＸ線透過画像Ｇを取得する。劣化判定処理において、電柱劣化診断装置１３は、Ｘ線透過画像Ｇを解析して鉄筋２２の劣化を判定する。

詳しくは、劣化判定処理は、鉄筋位置特定処理と、鉄筋輝度取得処理と、判定処理とを含んでいる。鉄筋位置特定処理は、Ｘ線透過画像Ｇにおいて、鉄筋２２の横方向（Ｘ）の位置である鉄筋位置Ｘｎを１つの鉄筋画像Ｇｓに対して少なくとも１つ特定する処理である。本実施形態では、１つの鉄筋画像Ｇｓに対して鉄筋位置Ｘｎを１つだけ特定する例を示す。

鉄筋位置特定処理において、電柱劣化診断装置１３は、まず、Ｘ線透過画像Ｇにおける、縦方向の所定位置Ｙａにおいて、横方向に並ぶ複数の画素の輝度のプロファイルである、図３（ｂ）に示す位置特定用プロファイルＰＦ１を取得する。次に、電柱劣化診断装置１３は、位置特定用プロファイルＰＦ１において、輝度が小さくなるピーク位置Ｘｐを検出し、当該ピーク位置Ｘｐに基づいて鉄筋位置Ｘｎを特定する。

詳しくは、位置特定用プロファイルＰＦ１には複数の鉄筋画像Ｇｓ１～Ｇｓ８のそれぞれに対応したピークＰ１～Ｐ８が含まれているため、電柱劣化診断装置１３は、それぞれのピークＰ１～Ｐ８についてピーク位置Ｘｐ１～Ｘｐ８を検出する。より詳しくは、第１ピークＰ１に対応した第１ピーク位置Ｘｐ１を特定する場合、電柱劣化診断装置１３は、第１ピークＰ１の波形に近い二次近似曲線をプロットし、この二次近似曲線の頂点の横方向の位置を第１ピーク位置Ｘｐ１とする。このように特定された第１ピーク位置Ｘｐ１は、通常、第１鉄筋画像Ｇｓ１の横方向の中央に対応した位置となる。第１ピーク位置Ｘｐ１を特定した後、電柱劣化診断装置１３は、図３（ｃ）に示すように、第１ピーク位置Ｘｐ１から横方向にずれた位置であって、かつ、第１鉄筋画像Ｇｓ１の横方向の幅内（ピークスタートからピークエンドまでの横方向の範囲内）の位置を、第１鉄筋位置Ｘ１として特定する。その他の鉄筋位置Ｘｎの特定方法については、同様であるため、説明を省略する。

なお、ピーク位置Ｘｐおよび鉄筋位置Ｘｎの特定方法は、その他の方法であってもよい。例えば、ピークのピークスタートからピークエンドまでの横方向の範囲の中間点を、鉄筋画像Ｇｓの横方向の中央に対応したピーク位置Ｘｐとし、このピーク位置Ｘｐに基づいて前述した方法で鉄筋位置Ｘｎを特定してもよい。また、ピークのピークトップの位置をピーク位置Ｘｐとし、ピーク位置Ｘｐをそのまま鉄筋位置Ｘｎとしてもよい。

なお、位置特定用プロファイルＰＦ１を取得するための縦方向の所定位置Ｙａを複数設定することで、複数の位置特定用プロファイルＰＦ１を取得してもよい。この場合、例えば、複数の位置特定用プロファイルＰＦ１のそれぞれで特定した複数の鉄筋位置Ｘｎの平均値を、鉄筋位置Ｘｎとしてもよい。

鉄筋輝度取得処理は、図４（ａ），（ｂ）に示すように、Ｘ線透過画像Ｇの鉄筋位置Ｘｎにおいて、縦方向に並ぶ複数の画素の輝度のプロファイルである鉄筋輝度プロファイルＰＦ２を取得する処理である。図４（ａ），（ｂ）に示す例では、第４鉄筋位置Ｘ４における縦線Ｌ２上の鉄筋輝度プロファイルＰＦ２を示している。第４鉄筋画像Ｇｓ４のように鉄筋２２の劣化部分に対応した画像である劣化画像Ｇｄが存在する場合には、電柱劣化診断装置１３は、鉄筋輝度プロファイルＰＦ２において、周囲より局所的に輝度が高いピークＰ１１を検出する。具体的には、電柱劣化診断装置１３は、例えばピーク高さが所定値以上となるピークを、周囲より局所的に輝度が高いピークＰ１１として検出する。

判定処理は、鉄筋輝度プロファイルＰＦ２においてピークＰ１１を検出した場合に、鉄筋位置Ｘｎに対応する鉄筋２２が劣化していると判定する処理である。電柱劣化診断装置１３は、判定処理において、ピークＰ１１を検出しない場合には、鉄筋位置Ｘｎに対応する鉄筋２２が健全であると判定する。電柱劣化診断装置１３は、判定処理において鉄筋２２が劣化していると判定した場合には、残肉率推定処理を実行する。

残肉率推定処理は、鉄筋２２の残肉率を推定する処理である。残肉率推定処理において、電柱劣化診断装置１３は、まず、図４（ｂ）に示すように、鉄筋輝度プロファイルＰＦ２のピークＰ１１に対応した、Ｘ線透過画像Ｇの縦方向における位置であるピーク位置Ｙｐと、鉄筋輝度プロファイルＰＦ２のピークＰ１１から横方向に離れた、Ｘ線透過画像Ｇの縦方向における位置である比較位置Ｙｃとを決定する。ピーク位置Ｙｐの決定方法は、例えばピークＰ１１のピークトップの位置をピーク位置Ｙｐとするなど、前述したピーク位置Ｘｐの決定方法と同様に行うことができる。比較位置Ｙｃの決定方法は、例えばピーク位置Ｙｐから所定距離離れた位置を比較位置Ｙｃとする方法などを採用することができる。

次に、電柱劣化診断装置１３は、図５（ａ）に示すように、Ｘ線透過画像Ｇ（図５では拡大した画像を示す。）のピーク位置Ｙｐにおける横線Ｌ３上の、横方向に並ぶ複数の画素の輝度のプロファイルである劣化部分輝度プロファイルＰＦ３（図５（ｂ）参照）を取得する。また、電柱劣化診断装置１３は、Ｘ線透過画像Ｇの比較位置Ｙｃにおける横線Ｌ４上の、横方向に並ぶ複数の画素の輝度のプロファイルである比較輝度プロファイルＰＦ４（図５（ｃ）参照）を取得する。

詳しくは、図５（ａ）に示すように、各プロファイルＰＦ３，ＰＦ４を取得するための対象となる１つの鉄筋画像Ｇｓ（図の例ではＧｓ４）を含む横方向の範囲Ｒであり、かつ、他の鉄筋画像Ｇｓを含まない範囲Ｒ内において、横方向に並ぶ複数の画素の輝度のプロファイルをピーク位置Ｙｐと比較位置Ｙｃとで取得することで、各プロファイルＰＦ３，ＰＦ４を取得する。なお、範囲Ｒは、例えばピーク位置Ｘｐを基準にした±α（所定値）の範囲に設定することができる。

その後、電柱劣化診断装置１３は、図５（ｂ），（ｃ）に示すように、劣化部分輝度プロファイルＰＦのピーク面積である第１面積Ｓａと、比較輝度プロファイルＰＦ４のピーク面積である第２面積Ｓｂとを算出し、各面積Ｓａ，Ｓｂを比較して、鉄筋の残肉率Ｄを推定する。本実施形態では、各面積Ｓａ，Ｓｂの比に基づいて、残肉率Ｄを以下の式から決定している。
Ｄ（％） ＝ Ｓａ／Ｓｂ × １００

なお、第２面積Ｓｂは、鉄筋が劣化していない部分の輝度のプロファイルのピーク面積に対応した値であればよく、例えば固定値であってもよい。固定値は、例えば、健全な状態の鉄筋に対応した比較輝度プロファイルＰＦ４のピーク面積を、予め実験やシミュレーションなどから求めておくことで設定することができる。

また、劣化部分輝度プロファイルＰＦのピーク面積である第１面積Ｓａは、鉄筋２２の劣化した部分の残肉量に相当している。そのため、電柱劣化診断装置１３は、残肉率推定工程において、残肉量推定工程も実行している。

電柱劣化診断装置１３は、劣化していると判定した鉄筋２２のすべてに対して、前述した方法で残肉率Ｄを算出する。また、電柱劣化診断装置１３は、健全であると判定した鉄筋２２については、残肉率Ｄを１００％に決定する。

評価処理は、残肉率推定処理で推定した残肉率Ｄに基づいて、鉄筋２２の劣化の度合いを示す劣化度ＲＴを算出し、劣化度ＲＴに基づいて電柱２の評価を行う処理である。劣化度ＲＴは、鉄筋２２の劣化の度合いが大きいほど大きな値となる数値であればよく、例えば、以下の式より算出される。
ＲＴ（％） ＝ １００－Ｄ

電柱劣化診断装置１３は、複数の鉄筋２２のそれぞれについて劣化度ＲＴを算出し、以下の式より、電柱２の劣化度ＲＰを算出して、電柱２の評価を行う。
ＲＰ ＝ Σ（ＲＴｎ×ｌｎ）
ＲＴｎ：コンクリート柱２１のうち引張荷重が加わる部位内のｎ個の鉄筋２２のそれぞれの劣化度
ｌｎ：引張荷重が加わる部位内のｎ番目の鉄筋２２から中立面までの距離

ここで、図６（ａ），（ｂ）に示すように、電柱２には、電線に風圧荷重が加わることで、架線張力差が発生し、曲げ荷重が発生する。このような曲げ荷重が繰り返し発生すると、コンクリート柱２１のうち引張荷重が加わる部位の外面には、ひび割れが生じる。そして、ひび割れが進行すると雨水等がコンクリート柱２１内に浸水し、鉄筋２２の腐食が進行する。

一方、電柱２の曲げ強度は、電柱断面引張側の鉄筋２２が支配的である。また、電柱２に曲げ荷重が加わった場合において、コンクリート柱２１のうち引張荷重が加わる部位内の複数の鉄筋２２のそれぞれに加わる引張荷重は、中立面（Ｌ１）からの距離ｌが大きいほど、大きい。そのため、引張荷重が加わる部位内の複数の鉄筋２２の中でも、中立面（Ｌ１）から最遠位置の鉄筋２２の強度劣化が電柱２の曲げ強度の低下に最も大きく影響する。そのため、前述したＲＰ＝Σ（ＲＴｎ×ｌｎ）の式のように、鉄筋２２の劣化度ＲＴｎと、鉄筋２２から中立面（Ｌ１）までの距離ｌｎをかけた値を積算することで、電柱２の曲げ強度の低下度合いを示す電柱２の劣化度ＲＰを精度よく求めることができる。

すなわち、電柱２に加わる荷重の荷重方向に対する電柱２の曲げ強度の劣化判定が可能となっている。例えば、診断対象となる電柱２に設計風速が加わった際の架線張力差により発生曲げ荷重、荷重方向および引張荷重が加わる部位を特定し、前述した残肉率Ｄを、引張荷重が加わる部位の残存断面強度として算出することで詳細な劣化診断が可能となる。また、例えば、荷重方向を任意に設定し、荷重方向毎の残存電柱曲げ強度の診断も可能である。

電柱劣化診断装置１３は、評価処理を完了した後、評価の結果を画面１３Ａに表示することで、作業者に評価の結果を報知する。なお、報知の方法は、その他の方法でもよく、例えば音声により評価の結果を報知してもよい。

なお、電柱劣化診断装置１３の各処理における画面１３Ａの表示は、任意に設定することができる。例えば、鉄筋位置特定処理においては、図３（ａ）に示すＸ線透過画像Ｇと、図３（ｂ）に示す位置特定用プロファイルＰＦ１とを、画面１３Ａに表示することができる。また、例えば、鉄筋輝度取得処理においては、図４（ａ）に示すＸ線透過画像Ｇと、図４（ｂ）に示す鉄筋輝度プロファイルＰＦ２とを、画面１３Ａに表示することができる。この場合、鉄筋輝度プロファイルＰＦ２に対応する鉄筋位置Ｘｎを示す縦線Ｌ２をＸ線透過画像Ｇ上に表示することができる。

また、例えば、残肉率推定処理においては、図５（ａ）に示すＸ線透過画像Ｇと、図５（ｂ），（ｃ）に示す各プロファイルＰＦ３，ＰＦ４とを、画面１３Ａに表示することができる。この場合、鉄筋位置Ｘｎを示す縦線Ｌ２と、ピーク位置Ｙｐを示す横線Ｌ３と、比較位置Ｙｃを示す横線Ｌ４とをＸ線透過画像Ｇ上に表示することができる。

次に、電柱劣化診断装置１３の動作について図７を参照して詳細に説明する。
図７に示すように、電柱劣化診断装置１３は、画像解析を実行する指示を受けると、まず、撮像パネル１２からＸ線透過画像Ｇを取得する（Ｓ１）。

ステップＳ１の後、電柱劣化診断装置１３は、Ｘ線透過画像Ｇに基づいて図３（ｂ）に示す位置特定用プロファイルＰＦ１を取得し、位置特定用プロファイルＰＦ１に基づいて、複数の鉄筋画像Ｇｓ１～Ｇｓ８に対してそれぞれ鉄筋位置Ｘ１～Ｘ８を特定する（Ｓ２）。ステップＳ２の後、電柱劣化診断装置１３は、１つの鉄筋画像Ｇｓに対応した鉄筋位置Ｘｎにおいて、図４（ｂ）に示す鉄筋輝度プロファイルＰＦ２を取得する（Ｓ３）。

ステップＳ３の後、電柱劣化診断装置１３は、鉄筋輝度プロファイルＰＦ２にピークＰ１１があるか否かを判定する（Ｓ４）。ステップＳ４においてピークＰ１１があると判定した場合には（Ｙｅｓ）、電柱劣化診断装置１３は、鉄筋２２が劣化していると判定し、鉄筋輝度プロファイルＰＦ２に基づいてピーク位置Ｙｐおよび比較位置Ｙｃを特定する（Ｓ５）。

ステップＳ５の後、電柱劣化診断装置１３は、図５に示すように、ピーク位置Ｙｐにおいて劣化部分輝度プロファイルＰＦ３を取得する（Ｓ６）。ステップＳ６の後、電柱劣化診断装置１３は、比較位置Ｙｃにおいて比較輝度プロファイルＰＦ４を取得する（Ｓ７）。

ステップＳ７の後、電柱劣化診断装置１３は、劣化部分輝度プロファイルＰＦのピーク面積である第１面積Ｓａと、比較輝度プロファイルＰＦ４のピーク面積である第２面積Ｓｂとを算出する（Ｓ８）。ステップＳ８の後、電柱劣化診断装置１３は、第１面積Ｓａと第２面積Ｓｂとの比に基づいて劣化度ＲＴを算出する（Ｓ９）。

ステップＳ４においてピークＰ１１がないと判定した場合には（Ｎｏ）、電柱劣化診断装置１３は、鉄筋２２が健全であると判定する（Ｓ１２）。ステップＳ９またはステップＳ１２の後、電柱劣化診断装置１３は、劣化判定の対象となる複数の鉄筋画像Ｇｓのすべてについて劣化判定が終了したか否かを判定する（Ｓ１０）。

ステップＳ１０において劣化判定が終了していないと判定した場合には（Ｎｏ）、電柱劣化診断装置１３は、ステップＳ３の処理に戻る。ステップＳ１０において劣化判定が終了したと判定した場合には（Ｙｅｓ）、電柱劣化診断装置１３は、前述したＲＰ＝Σ（ＲＴｎ×ｌｎ）の式より電柱２の劣化度ＲＰを算出する。そして、算出した劣化度ＲＰに基づいて、電柱２の状態を評価して、本処理を終了する。

次に、電柱劣化診断方法について説明する。
図１に示すように、作業者は、まず、電柱２の外表面に形成されたひび割れなどにより、電柱２のうち引張荷重が加わる部位を特定する。その後、作業者は、撮像パネル１２を、電柱２のうち引張荷重が加わる部位の外周面と対向するように配置する。次に、作業者は、Ｘ線照射装置１１を電柱２に対して撮像パネル１２とは反対側に配置させる。その後、作業者は、第１カバー１４をＸ線照射装置１１に被せるとともに、第２カバー１５を撮像パネル１２に被せる。

その後、作業者は、Ｘ線照射装置１１を操作して、Ｘ線照射装置１１からＸ線を照射させることで、撮像パネル１２によって、電柱２のうち引張荷重が加わる部位に対応したＸ線透過画像Ｇを取得する（画像取得工程）。次に、作業者が電柱劣化診断装置１３を操作して電柱劣化診断装置１３に画像解析を開始させる指示を入力すると、電柱劣化診断装置１３によってＸ線透過画像Ｇが解析され、鉄筋２２の劣化が判定される（劣化判定工程）。

劣化判定工程において、電柱劣化診断装置１３は、Ｘ線透過画像Ｇから鉄筋位置Ｘｎを特定し（鉄筋位置特定工程）、鉄筋位置Ｘｎにおける鉄筋輝度プロファイルＰＦ２を取得する（鉄筋輝度取得工程）。その後、電柱劣化診断装置１３は、鉄筋輝度プロファイルＰＦ２にピークＰ１１があるか否かを判定することで鉄筋２２が劣化しているか否かを判定する（判定工程）。判定工程において鉄筋２２が劣化していると判定した場合、電柱劣化診断装置１３は、鉄筋２２の残肉率Ｄを推定する（残肉率推定工程）。残肉率推定工程の後、電柱劣化診断装置１３は、残肉率Ｄに基づいて鉄筋２２の劣化度ＲＴを算出し、劣化度ＲＴに基づいて電柱２の劣化度ＲＰを算出して、電柱２の評価を行う。

以上によれば、本実施形態において以下のような効果を得ることができる。
鉄筋画像Ｇｓの輝度に基づいて鉄筋２２の劣化部分を特定し、劣化部分に対応した画像における劣化部分輝度プロファイルＰＦ３のピーク面積に基づいて、鉄筋２２の残肉量を推定するので、鉄筋２２の劣化状況の診断を極力少ない撮像枚数で短時間に行うことができるとともに、定量的に電柱２の強度評価を行うことができる。以下に、この効果について、詳細に説明する。

図８（ａ）に示すように、鉄筋２２の片側半分が減肉している場合において、減肉した部分の輪郭２２Ａが減肉していない部分の輪郭２２Ｂに重なる向きで撮影を行うと、図８（ｂ）に示すように、減肉している鉄筋２２のシルエット（鉄筋画像Ｇｓａ）が正常な鉄筋２２のシルエット（鉄筋画像Ｇｓｂ）と同じになる場合がある。減肉部分に対応した鉄筋画像Ｇｓａと正常な部分に対応した鉄筋画像Ｇｓｂは、濃淡の違いで区別は可能であるが、減肉の程度によっては、熟練者であっても見分けることが難しい場合がある。そのため、Ｘ線透過画像を目視して鉄筋２２の劣化を評価する従来のような手法では、様々な角度から撮影を行い、図８（ｄ），（ｅ）に示すような減肉した部分の輪郭２２Ａが得られる鉄筋画像Ｇｓａを得る必要がある。

Ｘ線透過画像の撮影には１回につき線量が発生するため、撮影枚数が多くなるにつれ、被ばくリスクが大きくなる。また撮影環境においても、発生する線量によって、Ｘ線源から半径５ｍを立入禁止区域として設定しなければならなくなり、電柱が多く建っている住宅街や人通りの多い通りなどで撮影検査を行うことが難しくなってしまう。

これに対し、本実施形態の解析方法では、減肉部分に対応した鉄筋画像Ｇｓａから劣化部分輝度プロファイルＰＦ３を取得するとともに、正常な部分に対応した鉄筋画像Ｇｓｂから比較輝度プロファイルＰＦ４するので、図８（ｂ）に示す鉄筋画像Ｇｓが得られた場合には、図８（ｃ）に示すようなプロファイルＰＦ３，ＰＦ４を取得でき、図８（ｅ）に示す鉄筋画像Ｇｓが得られた場合には、図８（ｆ）に示すようなプロファイルＰＦ３，ＰＦ４を取得できる。図８（ｂ）に示す鉄筋画像Ｇｓが得られた場合と、図８（ｅ）に示す鉄筋画像Ｇｓが得られた場合とでは、劣化部分輝度プロファイルＰＦ３の波形は、異なるが、ピーク面積（Ｓａ１，Ｓａ２）は、略同じとなる。そのため、本実施形態の解析方法では、どのような角度の鉄筋画像Ｇｓであっても、劣化部分輝度プロファイルＰＦ３のピーク面積（Ｓａ）が略同じになるので、鉄筋２２をどの方向から撮影しても解析可能であり、Ｘ線透過画像の撮影方向に依らず鉄筋２２の残肉量を推定することができる。そして、この解析方法であれば、Ｘ線透過画像を１方向から撮影すれば、内部鉄筋の劣化具合（残肉量）を算出することができるので、撮影枚数が最小１回で済み、撮影時に発生する線量も撮影１回分のみでおさまるというメリットがある。

鉄筋２２の横方向における位置である鉄筋位置Ｘｎを特定し、特定した鉄筋位置Ｘｎにおいて鉄筋輝度プロファイルＰＦ２を取得するので、横方向に並ぶ複数の鉄筋２２のうちどの鉄筋２２が劣化しているかを判定することができる。

鉄筋画像Ｇｓの横方向の中央からずれた位置を鉄筋位置Ｘｎとしたので、外周面側から減肉していく鉄筋２２の外周面付近の部分について、鉄筋輝度プロファイルＰＦ２が取得されるので、減肉した部分の鉄筋輝度プロファイルＰＦ２を取得することができる。

劣化部分輝度プロファイルＰＦ３のピーク面積である第１面積Ｓａと、比較輝度プロファイルＰＦ４のピーク面積に対応した第２面積Ｓｂとを比較して、鉄筋２２の残肉率Ｄを推定するので、鉄筋２２の残肉率Ｄを精度よく推定することができる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、以下に例示するように様々な形態で利用できる。
前記実施形態では、１つの鉄筋画像Ｇｓに対して１つの鉄筋位置Ｘｎを設定したが、本発明はこれに限定されず、１つの鉄筋画像Ｇｓに対して複数の鉄筋位置Ｘｎを設定してもよい。例えば、図９に示すように、１つの第４鉄筋画像Ｇｓ４に対して、３つの鉄筋位置Ｘ４１～Ｘ４３を設定してもよい。この場合、各鉄筋位置Ｘ４１～Ｘ４３において、それぞれ鉄筋輝度プロファイルＰＦ２を取得し、３つの鉄筋輝度プロファイルＰＦ２の少なくとも１つにピークＰ１１があるか否かを判定することで、鉄筋２２の劣化を判定してもよい。なお、２つ以上の鉄筋輝度プロファイルＰＦ２にピークＰ１１がある場合には、例えば、複数のピークＰ１１のうちピーク高さが最も大きいピークＰ１１の位置を、ピーク位置Ｙｐとして設定することができる。

前記実施形態では、残肉量に基づいて算出した劣化度を用いて電柱の強度の評価を行ったが、本発明はこれに限定されず、残肉量に基づいて電柱の強度を評価してもよい。具体的には、残肉量に基づいて各鉄筋の断面積に係る残存引張強度から、電柱の残存耐力を算出することもできる。

前記した実施形態および変形例で説明した各要素を、任意に組み合わせて実施してもよい。

２ 電柱
１１ Ｘ線照射装置
１２ 撮像パネル
１３ 電柱劣化診断装置
２１ コンクリート柱
２２ 鉄筋
Ｇ Ｘ線透過画像

Claims (8)

1. 円筒状のコンクリート柱と、当該コンクリート柱内に周方向に並ぶように埋設された複数の鉄筋とを有する電柱の劣化を診断するための電柱劣化診断方法であって、
   Ｘ線照射装置を前記電柱の外周面に対向して配置し、撮像パネルを前記電柱に対して前記Ｘ線照射装置とは反対側に配置した後、前記Ｘ線照射装置からＸ線を照射して、電柱の縦方向に延びる鉄筋が横方向に複数並ぶＸ線透過画像を取得する画像取得工程と、
   電柱劣化診断装置によって前記Ｘ線透過画像を解析して、鉄筋画像の輝度に基づいて鉄筋の劣化部分を特定し、前記劣化部分に対応した画像において横方向に並ぶ複数の画素の輝度のプロファイルである劣化部分輝度プロファイルを取得し、前記劣化部分輝度プロファイルのピーク面積に基づいて、鉄筋の残肉量を推定する残肉量推定工程と、を有することを特徴とする電柱劣化診断方法。
2. 前記残肉量推定工程で推定した前記残肉量に基づいて、鉄筋の劣化の度合いを示す劣化度ＲＴを算出し、
   前記コンクリート柱のうち引張荷重が加わる部位内のｎ個の鉄筋のそれぞれの劣化度をＲＴｎ、前記引張荷重が加わる部位内のｎ番目の鉄筋から中立面までの距離をｌｎ、電柱の劣化度をＲＰとして、
   ＲＰ ＝ Σ（ＲＴｎ×ｌｎ）
   より電柱の劣化度ＲＰを算出して、電柱の評価を行うことを特徴とする請求項１に記載の電柱劣化診断方法。
3. 前記劣化部分輝度プロファイルのピーク面積である第１面積と、鉄筋が劣化していない部分の輝度のプロファイルのピーク面積に対応した第２面積とを比較して、鉄筋の残肉率を推定する残肉率推定工程を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電柱劣化診断方法。
4. 前記Ｘ線透過画像において、鉄筋の横方向における位置である鉄筋位置Ｘｎを１つの鉄筋画像に対して少なくとも１つ特定する鉄筋位置特定工程と、
   前記Ｘ線透過画像の鉄筋位置Ｘｎにおいて、縦方向に並ぶ複数の画素の輝度のプロファイルである鉄筋輝度プロファイルを取得する鉄筋輝度取得工程と、
   前記鉄筋輝度プロファイルにおいて、周囲より局所的に輝度が高いピークを検出した場合に、鉄筋位置Ｘｎに対応する鉄筋が劣化していると判定する判定工程と、を有し、
   前記鉄筋輝度プロファイルのピークに対応した、前記Ｘ線透過画像の縦方向における位置であるピーク位置Ｙｐを特定し、
   前記Ｘ線透過画像のピーク位置Ｙｐにおいて、前記劣化部分輝度プロファイルを取得することを特徴とする請求項３に記載の電柱劣化診断方法。
5. 前記鉄筋位置特定工程において、
   前記Ｘ線透過画像における、少なくとも１つの縦方向の位置において、横方向に並ぶ複数の画素の輝度のプロファイルである、位置特定用プロファイルを取得し、当該位置特定用プロファイルにおいて、輝度が小さくなるピーク位置Ｘｐを検出し、当該ピーク位置Ｘｐに基づいて前記鉄筋位置Ｘｎを特定することを特徴とする請求項４に記載の電柱劣化診断方法。
6. 前記鉄筋位置特定工程において、前記鉄筋画像の横方向の中央からずれた位置を、前記鉄筋位置Ｘｎとすることを特徴とする請求項５に記載の電柱劣化診断方法。
7. 前記残肉率推定工程において、
   前記鉄筋輝度プロファイルのピークから離れた、前記Ｘ線透過画像の縦方向における位置である比較位置Ｙｃを決定し、
   前記Ｘ線透過画像の比較位置Ｙｃにおいて、横方向に並ぶ複数の画素の輝度のプロファイルである比較輝度プロファイルを取得し、
   前記比較輝度プロファイルのピーク面積を、前記第２面積として算出することを特徴とする請求項４から請求項６のいずれか１項に記載の電柱劣化診断方法。
8. 円筒状のコンクリート柱と、当該コンクリート柱内に周方向に並ぶように埋設された複数の鉄筋とを有する電柱の劣化を診断するための電柱劣化診断システムであって、
   Ｘ線を照射するＸ線照射装置と、
   前記電柱に対して前記Ｘ線照射装置とは反対側に配置され、電柱の縦方向に延びる鉄筋が横方向に複数並ぶＸ線透過画像を取得する撮像パネルと、
   前記撮像パネルで取得したＸ線透過画像を解析する電柱劣化診断装置と、を備え、
   前記電柱劣化診断装置は、鉄筋画像の輝度に基づいて鉄筋の劣化部分を特定し、前記劣化部分に対応した画像において横方向に並ぶ複数の画素の輝度のプロファイルである劣化部分輝度プロファイルを取得し、前記劣化部分輝度プロファイルのピーク面積に基づいて、鉄筋の残肉量を推定することを特徴とする電柱劣化診断システム。

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