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JP7760212B2 - Determination device, determination method, program, and method for manufacturing concrete products - Google Patents
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JP7760212B2 - Determination device, determination method, program, and method for manufacturing concrete products - Google Patents

Determination device, determination method, program, and method for manufacturing concrete products

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Description

本発明は、コンクリートの締固め状態を判定する判定装置、判定方法、プログラム、コンクリート製品の製造方法に関する。 The present invention relates to a determination device, determination method, program, and method for determining the compaction state of concrete, as well as a manufacturing method for concrete products.

打設直後のコンクリートには余剰な気泡が混入しており、骨材やセメントが不均一に分布している。打設直後のコンクリートが締め固められて、コンクリートから余剰な気泡が取り除かれ、骨材やセメントが緻密化・均一化されることで、コンクリートの密度、強度、水密性、耐久性が引き出されている。2017年制定コンクリート標準示方書[施工編](土木学会)によれば、平均的な流動性や粘性を有する一般のコンクリートにおける十分な締固めの証拠は通常コンクリートの体積減少が認められず、表面が略水平となり、表面に光沢が現れることから確認できるとし、棒状バイブレータによる締固めの目安は一箇所当たり5秒から15秒程度と定められているが、締固めの完了タイミングは、コンクリートの表面に対するオペレータの目視等によって判断されている。締固めの完了タイミングがオペレータの経験等に依存するため、締固め不足や過度な締固めによってコンクリートの密度不足や材料分離等のコンクリートの仕上がりにバラツキが生じるおそれがある。 Immediately after pouring, concrete contains excess air bubbles, resulting in uneven distribution of aggregate and cement. Compacting concrete immediately after pouring removes excess air bubbles and densifies and homogenizes the aggregate and cement, thereby enhancing the concrete's density, strength, watertightness, and durability. According to the 2017 Standard Specifications for Concrete [Construction Section] (Japan Society of Civil Engineers), sufficient compaction of ordinary concrete with average fluidity and viscosity can usually be confirmed by the absence of noticeable volume loss, a roughly level surface, and the appearance of a glossy surface. The recommended compaction time using a rod vibrator is approximately 5 to 15 seconds per section, but the completion time is determined by the operator's visual inspection of the concrete surface. Because the completion time depends on the operator's experience, insufficient or excessive compaction can result in inconsistent concrete density, material separation, and other inconsistencies in the finished product.

締固めの完了タイミングを定量的に判定する方法も検討されている。例えば、3Dスキャナによってコンクリートの表面の平滑度を取得して、平滑度に応じてコンクリートの締固め状態を判定するものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。また、バイブレータの電流等の運転負荷を検出して、運転負荷に応じてコンクリートの締固め状態を判定するものが提案されている(例えば、特許文献2参照)。さらに、バイブレータによるコンクリートの振動を検出して、振動に応じてコンクリートの締固め状態を判定するものが提案されている(例えば、特許文献3参照)。 Methods for quantitatively determining when compaction is complete are also being considered. For example, one method has been proposed in which the smoothness of the concrete surface is obtained using a 3D scanner and the compaction state of the concrete is determined based on this smoothness (see, for example, Patent Document 1). Another method has been proposed in which the operating load, such as the current of a vibrator, is detected and the compaction state of the concrete is determined based on this operating load (see, for example, Patent Document 2). Another method has been proposed in which the vibration of the concrete caused by a vibrator is detected and the compaction state of the concrete is determined based on the vibration (see, for example, Patent Document 3).

特開2017-025609号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2017-025609 特開2002-322812号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-322812 特開2002-054302号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-054302

しかしながら、コンクリートの骨材やスランプの配合条件、コンクリートの温度、天候等の作業環境、バイブレータの性能に応じて、コンクリートの締固め状態を判定するのに最適な指標が異なる。例えば、硬練りのダムコンクリートと柔らかいレディーミクストコンクリートでは、同一の指標で締固めの完了タイミングを定量的に判定することが難しい。このため、特許文献1-3に記載の判定方法では、コンクリートの種類によっては締固めの完了タイミングを適切に判定できないおそれがある。 However, the optimal indicator for determining the compaction state of concrete varies depending on the concrete's aggregate and slump mix conditions, concrete temperature, working environment such as weather, and vibrator performance. For example, it is difficult to quantitatively determine the timing of compaction completion using the same indicator for stiff dam concrete and soft ready-mix concrete. For this reason, the determination methods described in Patent Documents 1-3 may not be able to appropriately determine the timing of compaction completion depending on the type of concrete.

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、コンクリートの配合条件、コンクリートの温度、作業環境、バイブレータの性能等に寄らずに、締固めの完了タイミングを適切に判定できる判定装置、判定方法、プログラム、コンクリート製品の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention was made in consideration of these points, and aims to provide a determination device, determination method, program, and method for manufacturing concrete products that can appropriately determine the timing of compaction completion regardless of concrete mix conditions, concrete temperature, working environment, vibrator performance, etc.

本発明の一態様の判定装置は、打設後のコンクリートをバイブレータで締め固める際に、コンクリートの締固め状態を判定する判定装置であって、コンクリートの表面画像を撮像する撮像部と、前記バイブレータの振動を測定する測定部と、前記撮像部及び前記測定部に接続された制御部と、を備え、前記制御部が、表面画像に対して画像処理を施して指標値を求める画像処理部と、指標値の経時変化及び振動測定値の経時変化をリアルタイムで同時に検出する検出部と、指標値の経時変化及び振動測定値の経時変化の検出結果に基づいて締固め状態を判定する判定部と、を有し、前記判定部は、指標値の経時変化及び振動測定値の経時変化からコンクリート表面及びコンクリート内部の状態変化を同時に認識し、指標値の経時変化の収束タイミング及び振動測定値の経時変化の収束タイミングのうち、最も遅い収束タイミングを締固めの完了タイミングと判定している。 One embodiment of the present invention provides a determination device for determining the compaction state of concrete when it is compacted with a vibrator after being poured, and the determination device comprises an imaging unit that captures an image of the surface of the concrete, a measurement unit that measures the vibration of the vibrator, and a control unit connected to the imaging unit and the measurement unit. The control unit has an image processing unit that performs image processing on the surface image to determine an index value, a detection unit that simultaneously detects changes in the index value over time and changes in the vibration measurement values over time in real time, and a determination unit that determines the compaction state based on the detection results of the changes in the index value over time and the changes in the vibration measurement values over time. The determination unit simultaneously recognizes changes in the condition of the concrete surface and the interior of the concrete from the changes in the index value over time and the changes in the vibration measurement values over time, and determines the latest convergence timing of the convergence timing of the changes in the index value over time and the changes in the vibration measurement values over time as the timing of completion of compaction.

本発明の一態様の判定装置は、コンクリートの表面画像が撮像されると共に、バイブレータの振動が測定される。コンクリートの表面画像からコンクリート表面の状態変化が観察され、バイブレータの振動測定値からコンクリート内部を含むコンクリート全体の状態変化が観察される。コンクリートの表面画像及びバイブレータの振動測定値に関する複数の指標を用いてコンクリートの締固め状態が判定される。よって、コンクリートの配合条件、コンクリートの温度、作業環境、バイブレータの性能等に寄らずに、コンクリートの締固めの完了タイミングを適切に判定することができる。 In one aspect of the present invention, the determination device captures an image of the concrete surface and measures the vibration of the vibrator. Changes in the condition of the concrete surface are observed from the concrete surface image, and changes in the condition of the entire concrete, including its interior, are observed from the vibrator vibration measurement values. The concrete compaction state is determined using multiple indicators related to the concrete surface image and the vibrator vibration measurement values. Therefore, the timing when concrete compaction is complete can be appropriately determined regardless of the concrete mix conditions, concrete temperature, work environment, vibrator performance, etc.

本実施形態の判定装置の模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a determination device according to an embodiment of the present invention. 本実施形態の表面画像の画像処理の一例を示す図である。10A and 10B are diagrams illustrating an example of image processing of a surface image according to the present embodiment. 本実施形態のレディーミクストコンクリートに対する各指標値の経時変化の一例である。1 is an example of the change over time in each index value for the ready-mixed concrete of this embodiment. 本実施形態のダムコンクリートに対する各指標値の経時変化の一例である。10 is an example of the change over time in each index value for the dam concrete of this embodiment. 本実施形態の判定装置の処理動作を示すフロー図である。FIG. 3 is a flowchart showing the processing operation of the determination device of the present embodiment. 本実施形態のコンクリート製品の製造方法を示すフロー図である。FIG. 2 is a flow chart showing a method for manufacturing a concrete product according to the present embodiment. 本実施形態のバイバックに取り付けられた判定装置の一例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an example of a determination device attached to a buyback of the present embodiment. 本実施形態のオペレータに取り付けられた判定装置の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a determination device attached to an operator according to the present embodiment. 変形例の判定装置の模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram of a determination device according to a modified example. 変形例の判定装置の処理動作のフロー図である。FIG. 10 is a flowchart of a processing operation of a determination device according to a modified example.

以下、第1の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。図1は、本実施形態の判定装置の模式図である。なお、本実施形態におけるコンクリートとは、モルタル等の他のセメント系材料を含む概念である。 The first embodiment will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. Figure 1 is a schematic diagram of the determination device of this embodiment. Note that the term "concrete" in this embodiment encompasses other cement-based materials such as mortar.

図1に示すように、打設後のコンクリートCにはバイブレータ5が挿し込まれて、バイブレータ5の振動によってコンクリートCが締め固められている。バイブレータ5からコンクリートCに振動が加わると、コンクリートCの内部から表面に余剰な気泡が押し上げられると共に、コンクリートCの内部の骨材やセメントが均一化される。コンクリートCには、ダムコンクリートのように硬練りのコンクリートも存在すれば、レディーミクストコンクリートのように柔らかいコンクリートも存在する。コンクリートCの種類に応じて、締固めの完了タイミングを適切に判定する必要がある。 As shown in Figure 1, a vibrator 5 is inserted into the concrete C after it has been poured, and the concrete C is compacted by the vibrations of the vibrator 5. When the vibrator 5 vibrates the concrete C, excess air bubbles are forced up to the surface from inside the concrete C, and the aggregate and cement inside the concrete C are homogenized. Concrete C includes both hard-mixed concrete such as dam concrete and soft concrete such as ready-mixed concrete. The timing for completing compaction must be determined appropriately depending on the type of concrete C.

バイブレータ5による締固め中のコンクリートCの状態変化は、骨材やスランプの配合条件、コンクリートの温度、天候等の作業環境、バイブレータ5の性能から大きな影響を受けると考えられる。例えば、硬練りのダムコンクリートでは、高出力のバイブレータ5が用いられても、コンクリート内部よりもコンクリート表面の状態変化が安定するまでに時間が長くなると予想される。一方で、柔らかいレディーミクストコンクリートでは、バイブレータ5の出力が低いと、コンクリート表面よりもコンクリート内部の状態変化が安定するまでに時間が長くなると予想される。 The changes in the state of concrete C during compaction by the vibrator 5 are thought to be significantly affected by the aggregate and slump mix conditions, the concrete temperature, the working environment such as weather, and the performance of the vibrator 5. For example, with stiff dam concrete, even if a high-output vibrator 5 is used, it is expected that it will take longer for the state changes on the surface of the concrete to stabilize than those inside the concrete. On the other hand, with soft ready-mix concrete, if the output of the vibrator 5 is low, it is expected that it will take longer for the state changes inside the concrete to stabilize than those on the surface of the concrete.

このため、コンクリート表面の状態変化及びコンクリート内部の状態変化の一方だけを観察しても、コンクリートCの締固めの最適な完了タイミングを判定することが難しい。そこで、本実施形態の判定装置10には、コンクリートCの表面画像を撮像する撮像部11と、バイブレータ5の振動を測定する測定部12と、が設けられている。撮像部11で撮像されたコンクリートCの表面画像によってコンクリート表面の状態変化が観察され、測定部12で測定されたバイブレータ5の振動周波数(振動測定値)によってコンクリート内部を含むコンクリート全体の状態変化が観察されている。 For this reason, it is difficult to determine the optimal timing for completing compaction of the concrete C by observing only changes in the condition of the concrete surface or changes in the condition inside the concrete. Therefore, the determination device 10 of this embodiment is equipped with an imaging unit 11 that captures an image of the surface of the concrete C, and a measurement unit 12 that measures the vibrations of the vibrator 5. Changes in the condition of the concrete surface are observed using the surface image of the concrete C captured by the imaging unit 11, and changes in the condition of the entire concrete, including the interior of the concrete, are observed using the vibration frequency (vibration measurement value) of the vibrator 5 measured by the measurement unit 12.

撮像部11は、コンクリートCの表面画像として動画像を撮像している。撮像部11の撮像領域はバイブレータ5による締固め箇所を含むように設定されている。なお、撮像部11は、動画像の代わりに、コンクリートCの表面を数秒毎に連続的に撮像した静止画像をコンクリートCの表面画像としてもよい。測定部12は、バイブレータ5の振動周波数の変化を測定している。測定部12にはバイブレータ5側の感度を高くした指向性マイクロフォンが設けられており、指向性マイクロフォンの集音データからバイブレータ5の振動周波数(卓越周波数)が測定されている。指向性マイクロフォンによって周辺の環境音を極力拾わずにバイブレータ5の振動音を拾うことができる。 The imaging unit 11 captures moving images as surface images of the concrete C. The imaging area of the imaging unit 11 is set to include the area being compacted by the vibrator 5. Note that instead of moving images, the imaging unit 11 may capture still images of the surface of the concrete C continuously every few seconds as surface images of the concrete C. The measuring unit 12 measures changes in the vibration frequency of the vibrator 5. The measuring unit 12 is equipped with a directional microphone with increased sensitivity on the vibrator 5 side, and the vibration frequency (dominant frequency) of the vibrator 5 is measured from the sound collection data of the directional microphone. The directional microphone can pick up the vibration sound of the vibrator 5 while minimizing pickup of surrounding environmental sounds.

撮像部11及び測定部12には判定装置10のコントローラ13が接続されている。コントローラ13には画像処理部14、検出部15、判定部16が設けられている。画像処理部14には撮像部11からコンクリートCの表面画像(動画像)が入力され、コンクリートCの表面画像に対して様々な画像処理を施すことでコンクリートCの表面状態に関する2種類の指標値が求められている。詳細は後述するが、1種類目の指標値としてコンクリートCの表面画像の平均輝度が求められ、2種類目の指標値としてコンクリートCの表面画像のエッジ画素数が求められている。 The controller 13 of the determination device 10 is connected to the imaging unit 11 and the measurement unit 12. The controller 13 is equipped with an image processing unit 14, a detection unit 15, and a determination unit 16. A surface image (moving image) of the concrete C is input to the image processing unit 14 from the imaging unit 11, and two types of index values relating to the surface condition of the concrete C are obtained by performing various image processing on the surface image of the concrete C. Details will be described later, but the first type of index value is the average brightness of the surface image of the concrete C, and the second type of index value is the number of edge pixels of the surface image of the concrete C.

検出部15には画像処理部14からコンクリートCの表面画像の平均輝度及びエッジ画素数が入力され、測定部12からバイブレータ5の振動周波数が入力されている。検出部15によってコンクリートCの表面画像の平均輝度の経時変化、コンクリートCの表面画像のエッジ画素数の経時変化、バイブレータ5の振動周波数の経時変化が検出されている。このように、コンクリート表面の状態変化とコンクリート内部の状態変化がリアルタイムで同時に検出されている。各指標値の経時変化の収束が、コンクリートCの状態変化が安定したことを示している。 The detection unit 15 receives input of the average brightness and number of edge pixels of the surface image of concrete C from the image processing unit 14, and inputs the vibration frequency of the vibrator 5 from the measurement unit 12. The detection unit 15 detects changes over time in the average brightness of the surface image of concrete C, changes over time in the number of edge pixels of the surface image of concrete C, and changes over time in the vibration frequency of the vibrator 5. In this way, changes in the condition of the concrete surface and changes in the condition inside the concrete are detected simultaneously in real time. The convergence of the changes over time in each index value indicates that the changes in the condition of concrete C have stabilized.

判定部16には検出部15から表面画像の平均輝度の経時変化、表面画像のエッジ画素数の経時変化、バイブレータ5の振動周波数の経時変化が入力される。判定部16によって検出部15の検出結果に基づいてコンクリートCの締固め状態が判定される。これら3つの指標値の経時変化の収束タイミングのうち、例えば、最も遅い収束タイミングが判定部16によって締固めの完了タイミングと判定される。これにより、コンクリートCの締固めの完了タイミングが自動的に判定される。なお、収束タイミングは、例えば、各指標値の経時変化の変化量が所定量以下になり、この状態が一定時間継続した時点を示している。また、3つの指標値の経時変化の収束タイミングのうち、最も早い収束タイミングが締固めの完了タイミングと判定されてもよい。リアルタイムで締固めの完了タイミングを判定しない場合には、3つの指標値の経時変化の収束タイミングの平均時間が締固めの完了タイミングとして用いられてもよい。 The determination unit 16 receives input from the detection unit 15 of the change in the average brightness of the surface image over time, the change in the number of edge pixels of the surface image over time, and the change in the vibration frequency of the vibrator 5 over time. The determination unit 16 determines the compaction state of the concrete C based on the detection results of the detection unit 15. Of the convergence times of the changes in these three index values over time, the determination unit 16 determines, for example, the latest convergence time as the compaction completion time. In this way, the compaction completion time of the concrete C is automatically determined. Note that the convergence time indicates, for example, the time when the amount of change in the change in each index value over time becomes equal to or less than a predetermined amount and this state continues for a certain period of time. Alternatively, the earliest convergence time of the convergence times of the changes in the three index values over time may be determined as the compaction completion time. If the compaction completion time is not determined in real time, the average time of the convergence times of the changes in the three index values over time may be used as the compaction completion time.

コントローラ13には表示部(報知部)17が接続されており、表示部17には締固めの完了タイミングが表示される。なお、表示部17には表面画像の平均輝度の経時変化、表面画像のエッジ画素数の経時変化、バイブレータ5の振動周波数の経時変化がリアルタイムで表示されてもよい。これら3つの指標値の経時変化をオペレータが目視することで、オペレータが締固めの完了タイミングを手動で判定することもできる。表示部17が判定装置10に設けられていてもよいし、表示部17が判定装置10とは別体に設けられていてもよい。 A display unit (alert unit) 17 is connected to the controller 13, and the display unit 17 displays the timing when compaction is complete. The display unit 17 may also display in real time the change over time in the average brightness of the surface image, the change over time in the number of edge pixels of the surface image, and the change over time in the vibration frequency of the vibrator 5. The operator can manually determine the timing when compaction is complete by visually checking the change over time in these three index values. The display unit 17 may be provided in the determination device 10, or the display unit 17 may be provided separately from the determination device 10.

判定装置10の各部の処理は、プロセッサを用いてソフトウェアによって実現されてもよいし、集積回路等に形成された論理回路(ハードウェア)によって実現されてもよい。プロセッサを用いる場合には、プロセッサがメモリに記憶されているプログラムを読み出して実行することで各種処理が実施される。プロセッサとしては、例えば、CPU(Central Processing Unit)が使用される。また、メモリは、用途に応じてROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等の一つ又は複数の記憶媒体によって構成されている。 The processing of each part of the determination device 10 may be implemented by software using a processor, or by logic circuits (hardware) formed on an integrated circuit or the like. When a processor is used, various processes are performed by the processor reading and executing programs stored in memory. The processor may be, for example, a CPU (Central Processing Unit). The memory may be configured from one or more storage media, such as ROM (Read Only Memory) or RAM (Random Access Memory), depending on the application.

図2から図4を参照して、画像処理部による画像処理、検出部による検出処理、判定部による判定処理について説明する。図2は、本実施形態の表面画像の画像処理の一例を示す図である。図3は、本実施形態のレディーミクストコンクリートに対する各指標値の経時変化の一例である。図4は、本実施形態のダムコンクリートに対する各指標値の経時変化の一例である。なお、ここでは、図1の符号を適宜使用して説明する。 With reference to Figures 2 to 4, image processing by the image processing unit, detection processing by the detection unit, and judgment processing by the judgment unit will be described. Figure 2 is a diagram showing an example of image processing of a surface image in this embodiment. Figure 3 is an example of changes over time in each index value for ready-mixed concrete in this embodiment. Figure 4 is an example of changes over time in each index value for dam concrete in this embodiment. Note that the symbols in Figure 1 will be used appropriately in the explanation.

図2(A)に示すように、コンクリートCの表面画像の所定領域が切り抜かれ、表面画像の所定領域の平均輝度が求められる。コンクリートCの表面画像(カラー画像)にはバイブレータ5(図1参照)が写されており、バイブレータ5を中心とした有効範囲(例えば、手作業用のバイブレータであれば半径20[cm]-30[cm]、バイバック用のバイブレータであれば直径1[m])内の所定領域(例えば、281px×281px)が表面画像から切り抜かれる。表面画像の所定領域には画像処理部14によってグレースケール変換が施されて、256階調のモノクロ画像の各画素の輝度値から平均輝度が求められる。 As shown in Figure 2(A), a predetermined area of the surface image of the concrete C is cut out, and the average brightness of the predetermined area of the surface image is determined. The vibrator 5 (see Figure 1) is shown in the surface image (color image) of the concrete C, and a predetermined area (e.g., 281px x 281px) within the effective range centered on the vibrator 5 (e.g., a radius of 20-30cm for a manual vibrator, or a diameter of 1m for a vibrator used for backwashing) is cut out from the surface image. The predetermined area of the surface image is subjected to grayscale conversion by the image processing unit 14, and the average brightness is determined from the brightness value of each pixel of the 256-level monochrome image.

図2(B)に示すように、モノクロ画像に含まれる表面模様の輪郭部分が検出され、表面模様の輪郭部分を構成するエッジ画素数が求められる。モノクロ画像には画像処理部14によってコントラストの強調処理が施されて、モノクロ画像内のコンクリートCの表面模様の輪郭部分が強調される。そして、モノクロ画像内の局所的に明るさが異なるエッジ画素数(本実施形態では白色ピクセルの画素数)が数えられる。このようにして、コンクリートCの表面画像から、コンクリートCの表面状態に関する指標値として平均輝度とエッジ画素数が求められている。 As shown in Figure 2 (B), the contours of the surface pattern contained in the monochrome image are detected, and the number of edge pixels constituting the contours of the surface pattern is determined. The monochrome image is subjected to contrast enhancement processing by the image processing unit 14, which enhances the contours of the surface pattern of the concrete C in the monochrome image. The number of edge pixels (in this embodiment, the number of white pixels) with locally different brightness within the monochrome image is then counted. In this way, the average brightness and the number of edge pixels are determined from the surface image of the concrete C as index values related to the surface condition of the concrete C.

画像処理部14によって表面画像の平均輝度及びエッジ画素数が求められると、検出部15によって表面画像の平均輝度及びエッジ画素数の経時変化が検出される。また、画像処理に並行して測定部12によってバイブレータ5の振動が計測されており、検出部15によってバイブレータ5の振動周波数の経時変化が検出される。なお、撮像部11によってカラー画像が撮像されたが、撮像部11によってモノクロ画像が撮像され、モノクロ画像に対して各種画像処理が施されてもよい。この場合、コンクリートCの表面画像に対するグレースケール変換が省略可能である。 Once the image processing unit 14 determines the average brightness and number of edge pixels of the surface image, the detection unit 15 detects changes over time in the average brightness and number of edge pixels of the surface image. In parallel with the image processing, the measurement unit 12 measures the vibration of the vibrator 5, and the detection unit 15 detects changes over time in the vibration frequency of the vibrator 5. While the imaging unit 11 captures a color image, it is also possible for the imaging unit 11 to capture a monochrome image and perform various image processing on the monochrome image. In this case, grayscale conversion of the surface image of the concrete C can be omitted.

ここで、レディーミクストコンクリート(粗骨材の最大寸法20[mm]、スランプ8[cm])を消費電力280W、400Wの棒状バイブレータで締め固めたときの各指標値の経時変化、ダムコンクリート(粗骨材の最大寸法80[mm]、スランプ3[cm])を消費電力1500Wの棒状バイブレータで締め固めたときの各指標値の経時変化の一例について説明する。なお、図3(A)及び図4(A)の縦軸は1秒前の平均輝度と現在の平均輝度の輝度変化量(輝度差)、図3(B)及び図4(B)の縦軸はエッジ画素数、図3(C)及び図4(C)の縦軸はバイブレータ5の基準周波数と測定周波数の周波数差を示している。各図の横軸は締固め開始からの経過時間を示している。 Here, we will explain the change in each index value over time when ready-mixed concrete (maximum coarse aggregate size 20 mm, slump 8 cm) is compacted using rod-shaped vibrators with power consumptions of 280 W and 400 W, and when dam concrete (maximum coarse aggregate size 80 mm, slump 3 cm) is compacted using a rod-shaped vibrator with power consumption of 1500 W. The vertical axes of Figures 3(A) and 4(A) represent the brightness change (brightness difference) between the average brightness one second ago and the current average brightness. The vertical axes of Figures 3(B) and 4(B) represent the number of edge pixels. The vertical axes of Figures 3(C) and 4(C) represent the frequency difference between the reference frequency of vibrator 5 and the measured frequency. The horizontal axis of each figure represents the elapsed time from the start of compaction.

図3(A)の実線に示すように、レディーミクストコンクリートが280[W]のバイブレータ5で締め固められたとき、表面画像の平均輝度の経時変化が締固め開始から約6秒後に収束している。図3(B)の実線に示すように、レディーミクストコンクリートが280[W]のバイブレータ5で締め固められたとき、表面画像のエッジ画素数の経時変化も締固め開始から約6秒後に収束している。図3(C)の実線に示すように、レディーミクストコンクリートが280[W]のバイブレータ5で締め固められたとき、バイブレータ5の振動周波数(周波数差)が締め固め開始から約7秒後に収束している。 As shown by the solid line in Figure 3(A), when ready-mixed concrete is compacted with a 280 W vibrator 5, the change in the average brightness of the surface image over time converges approximately 6 seconds after compaction begins. As shown by the solid line in Figure 3(B), when ready-mixed concrete is compacted with a 280 W vibrator 5, the change in the number of edge pixels of the surface image over time also converges approximately 6 seconds after compaction begins. As shown by the solid line in Figure 3(C), when ready-mixed concrete is compacted with a 280 W vibrator 5, the vibration frequency (frequency difference) of the vibrator 5 converges approximately 7 seconds after compaction begins.

表面画像の平均輝度の経時変化から締固め時間が約6秒、表面画像のエッジ画素数の経時変化から締固め時間が約6秒、バイブレータ5の振動周波数の経時変化から締固め時間が約7秒と求められる。レディーミクストコンクリートが280[W]のバイブレータ5で締め固められたときには、判定部16によって締固め開始から約7秒後が締固めの完了タイミングと判定される。このように、280[W]のバイブレータ5を用いたレディーミクストコンクリートの締固め状態を判定するのにバイブレータ5の振動周波数が最適な指標になっている。なお、天候等の作業環境によっても上記の締固め時間や最適な指標は変化する。 The compaction time is determined to be approximately 6 seconds from the change in the average brightness of the surface image over time, approximately 6 seconds from the change in the number of edge pixels of the surface image over time, and approximately 7 seconds from the change in the vibration frequency of the vibrator 5 over time. When ready-mixed concrete is compacted using a 280 W vibrator 5, the determination unit 16 determines that compaction is complete approximately 7 seconds after the start of compaction. In this way, the vibration frequency of the vibrator 5 is the optimal indicator for determining the compaction state of ready-mixed concrete using a 280 W vibrator 5. Note that the above compaction time and optimal indicators also change depending on the working environment, such as weather.

図3(A)の破線に示すように、レディーミクストコンクリートが400[W]のバイブレータ5で締め固められたとき、表面画像の平均輝度の経時変化が締固め開始から約4秒後に収束している。図3(B)の破線に示すように、レディーミクストコンクリートが400[W]のバイブレータ5で締め固められたとき、表面画像のエッジ画素数の経時変化は締固め開始から約6秒後に収束している。図3(C)の破線に示すように、レディーミクストコンクリートが400[W]のバイブレータ5で締め固められたとき、バイブレータ5の振動周波数(周波数差)が締め固め開始から約5秒後に収束している。 As shown by the dashed line in Figure 3(A), when ready-mixed concrete is compacted with a 400 W vibrator 5, the change in the average brightness of the surface image over time converges approximately 4 seconds after compaction begins. As shown by the dashed line in Figure 3(B), when ready-mixed concrete is compacted with a 400 W vibrator 5, the change in the number of edge pixels of the surface image over time converges approximately 6 seconds after compaction begins. As shown by the dashed line in Figure 3(C), when ready-mixed concrete is compacted with a 400 W vibrator 5, the vibration frequency (frequency difference) of the vibrator 5 converges approximately 5 seconds after compaction begins.

表面画像の平均輝度の経時変化から締固め時間が約4秒、表面画像のエッジ画素数の経時変化から締固め時間が約6秒、バイブレータ5の振動周波数の経時変化から締固め時間が約5秒と求められる。レディーミクストコンクリートが400[W]のバイブレータ5で締め固められたときには、判定部16によって締固め開始から約6秒後が締固めの完了タイミングと判定される。このように、400[W]のバイブレータ5を用いたレディーミクストコンクリートの締固め状態を判定するのに表面画像のエッジ画素数が最適な指標になっている。なお、天候等の作業環境によっても上記の締固め時間や最適な指標は変化する。 The compaction time is determined to be approximately 4 seconds from the change in the average brightness of the surface image over time, approximately 6 seconds from the change in the number of edge pixels of the surface image over time, and approximately 5 seconds from the change in the vibration frequency of the vibrator 5 over time. When ready-mixed concrete is compacted using a 400 W vibrator 5, the determination unit 16 determines that compaction is complete approximately 6 seconds after the start of compaction. In this way, the number of edge pixels of the surface image is the optimal indicator for determining the compaction state of ready-mixed concrete using a 400 W vibrator 5. Note that the above compaction time and optimal indicator also change depending on the working environment, such as weather.

図4(A)に示すように、ダムコンクリートが1500[W]のバイブレータ5で締め固められたとき、表面画像の平均輝度の経時変化が締固め開始から約15秒後に収束している。図4(B)に示すように、ダムコンクリートが1500[W]のバイブレータ5で締め固められたとき、表面画像のエッジ画素数の経時変化は締固め開始から約17秒後に収束している。図4(C)に示すように、ダムコンクリートが1500[W]のバイブレータ5で締め固められたとき、バイブレータ5の振動周波数(周波数差)が締め固め開始から約8秒後に収束している。 As shown in Figure 4(A), when the dam concrete was compacted with a 1500 W vibrator 5, the change in the average brightness of the surface image over time converged approximately 15 seconds after compaction began. As shown in Figure 4(B), when the dam concrete was compacted with a 1500 W vibrator 5, the change in the number of edge pixels of the surface image over time converged approximately 17 seconds after compaction began. As shown in Figure 4(C), when the dam concrete was compacted with a 1500 W vibrator 5, the vibration frequency (frequency difference) of the vibrator 5 converged approximately 8 seconds after compaction began.

表面画像の平均輝度の経時変化から締固め時間が約15秒、表面画像のエッジ画素数の経時変化から締固め時間が約17秒、バイブレータ5の振動周波数の経時変化から締固め時間が約8秒と求められる。ダムコンクリートが1500[W]のバイブレータ5で締め固められたときには、判定部16によって締固め開始から約17秒後が締固めの完了タイミングと判定される。このように、ダムコンクリートの締固め状態を判定するのに表面画像のエッジ画素数が最適な指標になっている。なお、天候等の作業環境によっても上記の締固め時間や最適な指標は変化する。 The compaction time is determined to be approximately 15 seconds from the change in the average brightness of the surface image over time, approximately 17 seconds from the change in the number of edge pixels of the surface image over time, and approximately 8 seconds from the change in the vibration frequency of the vibrator 5 over time. When dam concrete is compacted using a 1500 W vibrator 5, the determination unit 16 determines that compaction is complete approximately 17 seconds after compaction begins. In this way, the number of edge pixels of the surface image is the optimal indicator for determining the compaction state of dam concrete. Note that the above compaction time and optimal indicators also change depending on the working environment, such as weather.

柔らかいレディーミクストコンクリートでは、コンクリート表面の状態変化は比較的早く安定するが、出力が小さなバイブレータ5を用いた場合にはコンクリート内部の状態変化が安定するまでには多少時間がかかっている。硬練りのダムコンクリートでは、コンクリート内部の状態変化は比較的早く判定するが、コンクリート表面の状態変化が安定するまでは時間を要する。複数の指標の経時変化からコンクリート表面及びコンクリート内部の状態変化が同時に認識されて、コンクリート全体の状態変化が安定したときに締固めが停止される。 With soft ready-mix concrete, changes in the condition of the concrete surface stabilize relatively quickly, but when a low-output vibrator 5 is used, it takes some time for changes in the condition inside the concrete to stabilize. With stiff dam concrete, changes in the condition inside the concrete are determined relatively quickly, but it takes time for changes in the condition of the concrete surface to stabilize. Changes in the condition of the concrete surface and inside the concrete are recognized simultaneously from changes over time in multiple indicators, and compaction is stopped when the condition of the entire concrete stabilizes.

図5を参照して、判定装置の処理動作について説明する。図5は、本実施形態の判定装置の処理動作を示すフロー図である。なお、ここでは、図1の符号を適宜使用して説明する。 The processing operation of the determination device will be explained with reference to Figure 5. Figure 5 is a flow diagram showing the processing operation of the determination device of this embodiment. Note that the reference numerals in Figure 1 will be used as appropriate for the explanation.

図5に示すように、コンクリートCの締固めが開始されると(ステップS01)、撮像部11によってコンクリートCの表面画像が撮像され(ステップS02)、これに並行して測定部12によってバイブレータ5の振動が測定される(ステップS03)。上記したように、撮像処理ではバイブレータ5を含むコンクリートCの表面画像の動画像が撮像され、測定処理ではバイブレータ5の振動音から基準周波数と測定周波数の周波数差が振動周波数として測定される。また、不図示のタイマーによってコンクリートCの締固めの開始からの経過時間が計時されている。 As shown in Figure 5, when compaction of concrete C begins (step S01), the imaging unit 11 captures an image of the surface of concrete C (step S02), and in parallel with this, the measurement unit 12 measures the vibration of vibrator 5 (step S03). As described above, in the imaging process, a moving image of the surface of concrete C including vibrator 5 is captured, and in the measurement process, the frequency difference between the reference frequency and the measurement frequency is measured as the vibration frequency from the vibration sound of vibrator 5. In addition, a timer (not shown) measures the elapsed time since compaction of concrete C began.

撮像部11から画像処理部14にコンクリートCの表面画像が入力され、表面画像からバイブレータ5の有効範囲内の所定領域が切り抜かれる(ステップS04)。表面画像の所定領域に対してグレースケール変換が施され、モノクロ画像の平均輝度が求められる(ステップS05)。モノクロ画像に対してコントラストの強調処理が施され、コンクリートCの表面模様の輪郭部分を示すエッジ画素数が求められる(ステップS06)。そして、画像処理部14及び測定部12から検出部15に、表面画像の平均輝度、表面画像のエッジ画素数、バイブレータ5の振動周波数が入力される。 A surface image of the concrete C is input from the imaging unit 11 to the image processing unit 14, and a predetermined area within the effective range of the vibrator 5 is cut out from the surface image (step S04). A grayscale conversion is performed on the predetermined area of the surface image, and the average brightness of the monochrome image is determined (step S05). A contrast enhancement process is performed on the monochrome image, and the number of edge pixels indicating the outline of the surface pattern of the concrete C is determined (step S06). The average brightness of the surface image, the number of edge pixels of the surface image, and the vibration frequency of the vibrator 5 are then input from the image processing unit 14 and measurement unit 12 to the detection unit 15.

検出部15によって表面画像の平均輝度、表面画像のエッジ画素数、バイブレータ5の振動周波数の経時変化が検出される(ステップS07)。表面画像の平均輝度、表面画像のエッジ画素数、バイブレータ5の振動周波数の全ての経時変化が収束するまでステップS02-S07までの処理が繰り返される(ステップS08)。そして、判定部16によって表面画像の平均輝度、表面画像のエッジ画素数、バイブレータ5の振動周波数の経時変化の収束タイミングのうち、最も遅い収束タイミングが締固めの完了タイミングと判定される(ステップS09)。なお、ステップS08では、表面画像の平均輝度、表面画像のエッジ画素数、バイブレータ5の振動周波数のうち、経時変化が収束したものに対する処理が停止されてもよい。 The detection unit 15 detects changes over time in the average brightness of the surface image, the number of edge pixels of the surface image, and the vibration frequency of the vibrator 5 (step S07). Steps S02-S07 are repeated until all of the changes over time in the average brightness of the surface image, the number of edge pixels of the surface image, and the vibration frequency of the vibrator 5 converge (step S08). The determination unit 16 then determines that the latest convergence timing of the changes over time in the average brightness of the surface image, the number of edge pixels of the surface image, and the vibration frequency of the vibrator 5 is the compaction completion timing (step S09). Note that in step S08, processing of the average brightness of the surface image, the number of edge pixels of the surface image, and the vibration frequency of the vibrator 5 whose changes over time have converged may be stopped.

上記したコンクリートの締固めの判定方法は、コンクリート製品の製造方法にも適用可能である。図6を参照して、コンクリート製品の製造方法について説明する。図6は、本実施形態のコンクリート製品の製造方法を示すフロー図である。なお、ここでは、図1の符号を適宜使用して説明する。 The above-described method for determining the compaction of concrete can also be applied to the manufacturing method of a concrete product. The manufacturing method of a concrete product will be explained with reference to Figure 6. Figure 6 is a flow chart showing the manufacturing method of a concrete product of this embodiment. Note that the symbols in Figure 1 will be used as appropriate in the explanation.

図6に示すように、先ず型枠に対してコンクリートCが打設される(ステップS11)。このとき、コンクリート内部の骨材とセメントが不均一に分布しており、コンクリート内部に余剰な気泡が混入している。次に、バイブレータ5によってコンクリートCが締め固められる(ステップS12)。コンクリートCの締固め時には、上記した判定装置10の処理動作の各ステップが実施されて、コンクリートCの締固めの適切な完了タイミングが判定されている。締固めにより、コンクリートが緻密化、またコンクリート内部の骨材とセメントが均一になり、コンクリート内部から余剰な気泡が除去される。 As shown in Figure 6, concrete C is first poured into the formwork (step S11). At this time, the aggregate and cement inside the concrete are unevenly distributed, and excess air bubbles are mixed into the concrete. Next, the concrete C is compacted using a vibrator 5 (step S12). When compacting the concrete C, each step of the processing operation of the determination device 10 described above is performed, and the appropriate timing for completing compaction of the concrete C is determined. Compaction densifies the concrete, homogenizes the aggregate and cement inside the concrete, and removes excess air bubbles from inside the concrete.

そして、養生期間後に型枠からコンクリートCが外されて、コンクリート製品が製造される(ステップS13)。コンクリート製品の製造時に、上記の締固め状態の判定が用いられることで、高品質なコンクリート製品を製造することができる。なお、コンクリート製品としては、コンクリートブロック、コンクリートパネル、コンクリート柱、プレキャストコンクリート、消波ブロック、ダムの堤体、橋梁の下部構造、建築物の基礎、路面等が製造可能である。また、コンクリートは、レディーミクストコンクリート、ダムコンクリートに限定されず、締固めが必要なセメント系材料であればよい。 Then, after the curing period, the concrete C is removed from the formwork and a concrete product is produced (step S13). By using the above-mentioned compaction state judgment during the production of concrete products, high-quality concrete products can be produced. Concrete products that can be produced include concrete blocks, concrete panels, concrete columns, precast concrete, wave-dissipating blocks, dam embankments, bridge substructures, building foundations, road surfaces, etc. Furthermore, the concrete is not limited to ready-mix concrete or dam concrete, and can be any cement-based material that requires compaction.

図7及び図8を参照して、判定装置の使用例について説明する。図7は、本実施形態のバイバックに取り付けられた判定装置の一例を示す図である。図8は、本実施形態のオペレータに取り付けられた判定装置の一例を示す図である。 An example of how the determination device can be used will be described with reference to Figures 7 and 8. Figure 7 shows an example of a determination device attached to a buyback in this embodiment. Figure 8 shows an example of a determination device attached to an operator in this embodiment.

図7に示すように、ダムコンクリートの締固めには、バイバック21と呼ばれる重機が使用されている。バイバック21のアーム22の先端には複数(本実施形態では4つ)の比較的大型のバイブレータ23が設けられている。キャビン24のルーフ上には撮像部11及び測定部12が配置され、キャビン24の内側にはコントローラ13及び表示部17が配置されている。撮像部11の光軸及び測定部12の指向性マイクロフォンの感度がバイブレータ23に向けられている。判定装置10が重機に実装されることで、ダムコンクリートの締固めの適切な完了タイミングが判定される。なお、コントローラ13及び表示部17の代わりに後述するARゴーグルが用いられてもよい。 As shown in Figure 7, a heavy machine known as a Vivac 21 is used to compact the dam concrete. The Vivac 21 has multiple (four in this embodiment) relatively large vibrators 23 attached to the tip of its arm 22. The imaging unit 11 and measuring unit 12 are located on the roof of the cabin 24, and the controller 13 and display unit 17 are located inside the cabin 24. The optical axis of the imaging unit 11 and the sensitivity of the directional microphone of the measuring unit 12 are directed toward the vibrator 23. By installing the determination device 10 in the heavy machine, the appropriate timing for completing the compaction of the dam concrete can be determined. Note that AR goggles, described below, may be used instead of the controller 13 and display unit 17.

図8に示すように、バイバックが使用できない狭隘部等のダムコンクリートの締固めやレディーミクストコンクリートの締固めには、手作業用の電動工具31が使用されている。電動工具31のホース32の先端に比較的小型のバイブレータ33が設けられている。オペレータのヘルメット35に撮像部11及び測定部12が配置され、オペレータのARゴーグル36がコントローラ(不図示)及び表示部(不図示)として機能している。撮像部11の光軸及び測定部12の指向性マイクロフォンの感度がオペレータの視線方向に向けられている。判定装置10が電動工具31に実施されることで、レディーミクストコンクリートの締固めの適切な完了タイミングが判定される。 As shown in Figure 8, a manual power tool 31 is used to compact dam concrete in narrow areas where a vibrator cannot be used, or to compact ready-mix concrete. A relatively small vibrator 33 is attached to the tip of a hose 32 of the power tool 31. The imaging unit 11 and measuring unit 12 are mounted on the operator's helmet 35, and the operator's AR goggles 36 function as a controller (not shown) and display unit (not shown). The optical axis of the imaging unit 11 and the sensitivity of the directional microphone of the measuring unit 12 are directed in the operator's line of sight. By implementing the determination device 10 in the power tool 31, the appropriate completion timing for compacting the ready-mix concrete is determined.

以上のように、本実施形態によれば、コンクリートCの表面画像が撮像されると共に、バイブレータ5の振動が測定される。コンクリートCの表面画像からコンクリート表面の状態変化が観察され、バイブレータ5の振動測定値からコンクリート内部を含むコンクリート全体の状態変化が観察される。表面画像の平均輝度、表面画像のエッジ画素数、バイブレータの振動測定値の3つの指標を用いてコンクリートの締固め状態が判定される。よって、コンクリートCの配合条件、コンクリート温度、作業環境、バイブレータ5の性能等に寄らずに、コンクリートCの締固めの完了タイミングを適切に判定することができる。 As described above, according to this embodiment, a surface image of the concrete C is captured and the vibration of the vibrator 5 is measured. Changes in the condition of the concrete surface are observed from the surface image of the concrete C, and changes in the condition of the entire concrete, including its interior, are observed from the vibration measurement value of the vibrator 5. The compaction state of the concrete is determined using three indicators: the average brightness of the surface image, the number of edge pixels in the surface image, and the vibration measurement value of the vibrator. Therefore, the timing when the compaction of the concrete C is complete can be appropriately determined regardless of the mix conditions of the concrete C, the concrete temperature, the working environment, the performance of the vibrator 5, etc.

なお、表面画像のエッジ画素数がレディーミクストコンクリート及びダムコンクリートの締固め状態を判定するのに有効な指標であることが判明した。このため、変形例の判定装置のように、表面画像のエッジ画素数だけに基づいて締固めの完了タイミングを判定してもよい。以下、変形例の判定装置について説明する。図9は、変形例の判定装置の模式図である。図10は、変形例の判定装置の処理動作のフロー図である。ここでは、変形例の判定装置と本実施形態の判定装置との相違点についてのみ詳述する。 It has been found that the number of edge pixels in a surface image is an effective indicator for determining the compaction state of ready-mixed concrete and dam concrete. Therefore, as with the modified determination device, the timing of compaction completion may be determined based solely on the number of edge pixels in the surface image. The modified determination device will be described below. Figure 9 is a schematic diagram of the modified determination device. Figure 10 is a flow chart of the processing operations of the modified determination device. Here, only the differences between the modified determination device and the determination device of this embodiment will be described in detail.

図9に示すように、比較例の判定装置40には、コンクリートCの表面画像を撮像する撮像部41が設けられている。撮像部41には判定装置40のコントローラ42が接続されている。コントローラ42には画像処理部43、検出部44、判定部45が設けられている。画像処理部43では、コンクリートCの表面画像に対して様々な画像処理を施すことで、コンクリートCの表面模様を示すエッジ画素数が求められている。検出部44には画像処理部43からコンクリートCの表面画像のエッジ画素数が入力され、コンクリートCの表面画像のエッジ画素数の経時変化が検出されている。 As shown in Figure 9, the comparative example determination device 40 is provided with an imaging unit 41 that captures a surface image of the concrete C. The imaging unit 41 is connected to a controller 42 of the determination device 40. The controller 42 is provided with an image processing unit 43, a detection unit 44, and a determination unit 45. The image processing unit 43 performs various image processing operations on the surface image of the concrete C to determine the number of edge pixels that indicate the surface pattern of the concrete C. The number of edge pixels in the surface image of the concrete C is input to the detection unit 44 from the image processing unit 43, and changes over time in the number of edge pixels in the surface image of the concrete C are detected.

判定部45には検出部44から表面画像のエッジ画素数の経時変化が入力され、表面画像のエッジ画素数の経時変化に基づいてコンクリートCの締固め状態が判定される。エッジ画素数の経時変化の変化量が所定量以下になり、この状態が一定時間継続することで締固めの完了タイミングと判定される。コントローラ42には表示部46が接続されており、表示部46には締固めの完了タイミングが表示されている。なお、表示部46には表面画像のエッジ画素数の経時変化がリアルタイムで表示されてもよい。表面画像のエッジ画素数の経時変化をオペレータが目視することで、オペレータが締固めの完了タイミングを判定することもできる。なお、上記したように、コントローラ42及び表示部46はARゴーグルに実装されていてもよい。 The determination unit 45 receives input of the change over time in the number of edge pixels in the surface image from the detection unit 44, and determines the compaction state of the concrete C based on the change over time in the number of edge pixels in the surface image. The compaction completion timing is determined when the change over time in the number of edge pixels falls below a predetermined amount and this state continues for a certain period of time. A display unit 46 is connected to the controller 42, and the compaction completion timing is displayed on the display unit 46. The display unit 46 may also display the change over time in the number of edge pixels in the surface image in real time. The operator can also determine the compaction completion timing by visually checking the change over time in the number of edge pixels in the surface image. As mentioned above, the controller 42 and display unit 46 may be implemented in AR goggles.

図10に示すように、コンクリートCの締固めが開始されると(ステップS21)、撮像部41によってコンクリートCの表面画像が撮像される(ステップS22)。また、不図示のタイマーによってコンクリートCの締固めの開始からの経過時間が計時されている。撮像部41から画像処理部43にコンクリートCの表面画像が入力され、表面画像からバイブレータ5の有効範囲内の所定領域が切り抜かれる(ステップS23)。表面画像の所定領域に対してグレースケール変換が施されてモノクロ画像が生成される(ステップS24)。 As shown in FIG. 10, when compaction of the concrete C begins (step S21), the imaging unit 41 captures an image of the surface of the concrete C (step S22). A timer (not shown) measures the elapsed time since compaction of the concrete C began. The surface image of the concrete C is input from the imaging unit 41 to the image processing unit 43, and a predetermined area within the effective range of the vibrator 5 is cut out from the surface image (step S23). A grayscale conversion is performed on the predetermined area of the surface image to generate a monochrome image (step S24).

モノクロ画像に対してコントラストの強調処理が施され、コンクリートCの表面模様の輪郭部分を示すエッジ画素数が求められる(ステップS25)。画像処理部43から検出部44に表面画像のエッジ画素数が入力され、検出部44によって表面画像のエッジ画素数の経時変化が検出される(ステップS26)。表面画像のエッジ画素数の経時変化が収束するまでステップS22-S26までの処理が繰り返される(ステップS27)。そして、判定部45によって表面画像のエッジ画素数の収束タイミングが締固めの完了タイミングと判定される(ステップS28)。 Contrast enhancement processing is applied to the monochrome image, and the number of edge pixels indicating the outline of the surface pattern of the concrete C is determined (step S25). The number of edge pixels of the surface image is input from the image processing unit 43 to the detection unit 44, which detects changes over time in the number of edge pixels of the surface image (step S26). Steps S22-S26 are repeated until the changes over time in the number of edge pixels of the surface image converge (step S27). The determination unit 45 then determines that the convergence of the number of edge pixels of the surface image represents the completion of compaction (step S28).

以上のように、変形例によれば、コンクリートCの表面画像が撮像され、撮像画像のエッジ画素数からコンクリート表面の状態変化が観察される。よって、コンクリートの状態変化がリアルタイムで認識されて、コンクリートCの締固めの完了タイミングを適切に判定することができる。 As described above, according to this modified example, a surface image of the concrete C is captured, and changes in the condition of the concrete surface are observed from the number of edge pixels in the captured image. Therefore, changes in the condition of the concrete can be recognized in real time, and the timing when compaction of the concrete C is complete can be appropriately determined.

なお、本実施形態及び変形例において、コンピュータにプログラムがインストールされることで、コンピュータが判定装置として機能されてもよい。例えば、タブレット端末やスマートフォン等の携帯端末や、ARゴーグル等のウェアラブル端末にプログラムがインストールされることで、これら携帯端末やウェアラブル端末が判定装置として機能してもよい。このプログラムは記憶媒体に記憶されていてもよい。記憶媒体は特に限定されないが、光ディスク、光磁気ディスク、フラッシュメモリ等の非一過性の記憶媒体であってもよい。 In this embodiment and its variations, a program may be installed on a computer, causing the computer to function as a determination device. For example, a program may be installed on a mobile device such as a tablet device or smartphone, or on a wearable device such as AR goggles, causing the mobile device or wearable device to function as a determination device. This program may be stored on a storage medium. The storage medium is not particularly limited, and may be a non-transitory storage medium such as an optical disk, a magneto-optical disk, or flash memory.

また、本実施形態では、コンクリートの表面画像に関する指標値として、表面画像の平均輝度及び表面画像のエッジ画素数が求められたが、表面画像の平均輝度及び表面画像のエッジ画素数のいずれか一方だけが求められてもよい。また、コンクリートの表面画像に関する指標値として、表面画像の平均輝度及び表面画像のエッジ画素数以外の指標値が求められてもよい。 In addition, in this embodiment, the average brightness of the surface image and the number of edge pixels of the surface image were calculated as index values related to the surface image of the concrete, but only one of the average brightness of the surface image and the number of edge pixels of the surface image may be calculated. Furthermore, index values other than the average brightness of the surface image and the number of edge pixels of the surface image may also be calculated as index values related to the surface image of the concrete.

また、本実施形態では、表面画像の平均輝度、表面画像のエッジ画素数、振動測定値の経時変化が検出され、これら指標値の経時変化に基づいて締固め状態が判定されているが、締固め状態は表面画像及び振動測定値に基づいて判定されていればよい。例えば、ディープラーニングによって適切な締固め状態の表面画像や振動測定値が学習されて学習モデルが生成され、学習モデルを用いて締固め状態が判定されてもよい。 In addition, in this embodiment, changes over time in the average brightness of the surface image, the number of edge pixels in the surface image, and vibration measurement values are detected, and the compaction state is determined based on changes over time in these index values. However, the compaction state may be determined based on the surface image and vibration measurement values. For example, surface images and vibration measurement values of appropriate compaction states may be learned using deep learning to generate a learning model, and the compaction state may be determined using the learning model.

また、変形例では、面画像のエッジ画素数の経時変化に基づいて締固め状態が判定されているが、締固め状態は表面画像に基づいて判定されていればよい。例えば、ディープラーニングによって適切な締固め状態の表面画像が学習されて学習モデルが生成され、学習モデルを用いて締固め状態が判定されてもよい。 In addition, in the modified example, the compaction state is determined based on the change over time in the number of edge pixels in the surface image, but the compaction state may be determined based on the surface image. For example, a surface image of an appropriate compaction state may be learned using deep learning to generate a learning model, and the compaction state may be determined using the learning model.

また、本実施形態では、測定部が振動測定値として振動周波数を測定したが、測定部は振動に関する測定値を測定すればよい。例えば、測定部が、振動測定値としてバイブレータの音圧レベルを測定してもよい。 Furthermore, in this embodiment, the measurement unit measures the vibration frequency as the vibration measurement value, but the measurement unit may measure any measurement value related to vibration. For example, the measurement unit may measure the sound pressure level of the vibrator as the vibration measurement value.

また、本実施形態では、コンクリートに挿し込んで用いるフレキシブル型バイブレータを例示したが、バイブレータの形状は特に限定されない。 Furthermore, in this embodiment, a flexible vibrator that is inserted into concrete is used as an example, but the shape of the vibrator is not particularly limited.

また、本実施形態では、報知部として表示部を例示したが、報知部は締固めの完了タイミングが報知可能であればよい。例えば、報知部は、締固めの完了タイミングで発光する発光部でもよいし、締固めの完了を音声報知する放音部でもよい。 In addition, while this embodiment uses a display unit as an example of the notification unit, the notification unit may be any unit that can notify the completion timing of compaction. For example, the notification unit may be a light-emitting unit that emits light when compaction is completed, or a sound-emitting unit that notifies the completion of compaction by sound.

以上の通り、本実施形態の判定装置(10)は、打設後のコンクリート(C)をバイブレータ(5)で締め固める際に、コンクリートの締固め状態を判定する判定装置であって、コンクリートの表面画像を撮像する撮像部(11)と、バイブレータの振動を測定する測定部(12)と、撮像部及び測定部に接続された制御部(コントローラ13)と、を備え、制御部が表面画像及び振動測定値に基づいて締固め状態を判定する。この構成によれば、コンクリートの表面画像が撮像されると共に、バイブレータの振動が測定される。コンクリートの表面画像からコンクリート表面の状態変化が観察され、バイブレータの振動測定値からコンクリート内部を含むコンクリート全体の状態変化が観察される。コンクリートの表面画像及びバイブレータの振動測定値に関する複数の指標を用いてコンクリートの締固め状態が判定される。よって、コンクリートの配合条件、コンクリート温度、作業環境、バイブレータの性能等に寄らずに、コンクリートの締固めの完了タイミングを適切に判定することができる。 As described above, the determination device (10) of this embodiment is a determination device that determines the compaction state of concrete when poured concrete (C) is compacted with a vibrator (5). It includes an imaging unit (11) that captures an image of the concrete surface, a measurement unit (12) that measures the vibration of the vibrator, and a control unit (controller 13) connected to the imaging unit and the measurement unit. The control unit determines the compaction state based on the surface image and the vibration measurement values. With this configuration, an image of the concrete surface is captured and the vibration of the vibrator is measured. Changes in the condition of the concrete surface are observed from the concrete surface image, and changes in the condition of the entire concrete, including its interior, are observed from the vibrator vibration measurement values. The compaction state of the concrete is determined using multiple indicators related to the concrete surface image and the vibrator vibration measurement values. Therefore, the timing of completion of concrete compaction can be appropriately determined regardless of the concrete mix conditions, concrete temperature, working environment, vibrator performance, etc.

本実施形態の判定装置において、制御部が、表面画像に対して画像処理を施して指標値を求める画像処理部(14)と、指標値の経時変化及び振動測定値の経時変化を検出する検出部(15)と、検出部の検出結果に基づいて締固め状態を判定する判定部(16)と、を有している。この構成によれば、コンクリート表面の状態変化に応じた指標値が求められ、コンクリート内部を含むコンクリート全体の状態変化に応じたバイブレータの振動が測定されている。表面画像に関する指標値の経時変化及び振動測定値の経時変化からコンクリートの締固めの完了タイミングを適切に判定することができる。 In the determination device of this embodiment, the control unit has an image processing unit (14) that performs image processing on the surface image to determine an index value, a detection unit (15) that detects changes in the index value and vibration measurement values over time, and a determination unit (16) that determines the compaction state based on the detection results of the detection unit. With this configuration, an index value corresponding to changes in the condition of the concrete surface is determined, and the vibration of the vibrator corresponding to changes in the condition of the entire concrete, including the interior of the concrete, is measured. The completion timing of concrete compaction can be appropriately determined from changes in the index value related to the surface image over time and changes in the vibration measurement values over time.

本実施形態の判定装置において、画像処理部は、指標値として表面画像のエッジ画素数を求めている。この構成によれば、エッジ画素数に基づいてコンクリート表面の状態変化の観察することができる。 In the assessment device of this embodiment, the image processing unit calculates the number of edge pixels in the surface image as an index value. With this configuration, changes in the condition of the concrete surface can be observed based on the number of edge pixels.

本実施形態の判定装置において、画像処理部は、指標値として表面画像の平均輝度を求めている。この構成によれば、平均輝度に基づいてコンクリート表面の状態変化の観察することができる。 In the assessment device of this embodiment, the image processing unit calculates the average brightness of the surface image as an index value. With this configuration, it is possible to observe changes in the condition of the concrete surface based on the average brightness.

本実施形態の判定装置において、判定部は、指標値の経時変化の収束タイミング及び振動測定値の経時変化の収束タイミングのうち、最も遅い収束タイミングを締固めの完了タイミングと判定している。この構成によれば、コンクリートの締固めの適切な完了タイミングを自動的に判定することができる。 In the determination device of this embodiment, the determination unit determines the latest convergence timing of the time-dependent change in the index value and the time-dependent change in the vibration measurement value as the compaction completion timing. This configuration makes it possible to automatically determine the appropriate completion timing for concrete compaction.

本実施形態の判定装置において、制御部が、報知部(表示部17)に締固めの完了タイミングを報知させている。この構成によれば、オペレータにコンクリートの締固め動作の停止を促すことができる。 In the determination device of this embodiment, the control unit causes the notification unit (display unit 17) to notify the operator when compaction is complete. This configuration makes it possible to prompt the operator to stop the concrete compaction operation.

本実施形態の判定方法は、打設後のコンクリートをバイブレータで締め固める際に、コンクリートの締固め状態を判定する判定方法であって、撮像部によってコンクリートの表面画像を撮像するステップと、測定部によってバイブレータの振動を測定するステップと、表面画像及び振動測定値に基づいて締固め状態を判定するステップと、を有している。この構成によれば、コンクリートの配合条件、コンクリート温度、作業環境、バイブレータの性能等に寄らずに、コンクリートの締固めの完了タイミングを適切に判定することができる。 The determination method of this embodiment is a method for determining the compaction state of concrete when it is compacted with a vibrator after pouring, and includes the steps of capturing an image of the concrete surface using an imaging unit, measuring the vibration of the vibrator using a measurement unit, and determining the compaction state based on the surface image and vibration measurement values. This configuration makes it possible to appropriately determine the timing when concrete compaction is complete, regardless of the concrete mix conditions, concrete temperature, work environment, vibrator performance, etc.

本実施形態の判定方法において、前記判定するステップは、表面画像からエッジ画素数を求めるサブステップと、表面画像から平均輝度を求めるサブステップと、振動測定値から振動周波数を求めるサブステップと、を含み、エッジ画素数、平均輝度、振動周波数に基づいて締固め状態を判定している。この構成によれば、コンクリートの締固めの適切な完了タイミングを自動的に判定することができる。 In the assessment method of this embodiment, the assessment step includes a sub-step of determining the number of edge pixels from the surface image, a sub-step of determining the average brightness from the surface image, and a sub-step of determining the vibration frequency from the vibration measurement value, and the compaction state is assessed based on the number of edge pixels, the average brightness, and the vibration frequency. With this configuration, it is possible to automatically determine the appropriate timing for completing concrete compaction.

本実施形態のプログラムは、打設後のコンクリートをバイブレータで締め固める際に、コンクリートの締固め状態を判定するプログラムであって、撮像部によってコンクリートの表面画像を撮像するステップと、測定部によってバイブレータの振動を測定するステップと、表面画像及び振動測定値に基づいて締固め状態を判定するステップと、をコンピュータに実行させている。この構成によれば、コンピュータにプログラムをインストールすることで、コンピュータを判定装置として機能させることができる。 The program of this embodiment is a program for determining the compaction state of concrete when it is compacted with a vibrator after pouring, and causes a computer to execute the steps of capturing an image of the concrete surface using an imaging unit, measuring the vibration of the vibrator using a measurement unit, and determining the compaction state based on the surface image and vibration measurement values. With this configuration, installing the program on a computer allows the computer to function as a determination device.

本実施形態のコンクリート製品の製造方法は、コンクリートを型枠に対して打設する工程と、コンクリートをバイブレータで締め固める工程と、養生期間後に型枠からコンクリートを外す工程と、を備え、締め固める工程では、撮像部でコンクリートの表面画像を撮像し、測定部でバイブレータの振動を測定し、表面画像及び振動測定値に基づいて締固め状態を判定している。この構成によれば、高品質なコンクリート製品を製造することができる。 The method for manufacturing a concrete product in this embodiment comprises the steps of pouring concrete into a formwork, compacting the concrete with a vibrator, and removing the concrete from the formwork after a curing period. During the compaction step, an image of the concrete surface is captured by an imaging unit, the vibration of the vibrator is measured by a measuring unit, and the compaction state is determined based on the surface image and the vibration measurement value. This configuration enables the production of high-quality concrete products.

変形例の判定装置(40)は、打設後のコンクリートをバイブレータで締め固める際に、コンクリートの締固め状態を判定する判定装置であって、コンクリートの表面画像を撮像する撮像部(41)と、表面画像に画像処理を施してエッジ画素数を求める画像処理部(43)と、表面画像のエッジ画素数に基づいて締固め状態を判定する判定部(45)と、を備えている。この構成によれば、コンクリートの表面画像が撮像され、撮像画像のエッジ画素数からコンクリート表面の状態変化が観察される。よって、コンクリート表面の状態変化がリアルタイムで認識されて、コンクリートの締固めの完了タイミングを適切に判定することができる。 The modified judgment device (40) is a judgment device that judges the compaction state of concrete when the poured concrete is compacted with a vibrator, and includes an imaging unit (41) that captures an image of the concrete surface, an image processing unit (43) that performs image processing on the surface image to determine the number of edge pixels, and a judgment unit (45) that judges the compaction state based on the number of edge pixels in the surface image. With this configuration, an image of the concrete surface is captured, and changes in the condition of the concrete surface are observed from the number of edge pixels in the captured image. Therefore, changes in the condition of the concrete surface can be recognized in real time, making it possible to appropriately determine the completion timing of concrete compaction.

なお、本実施形態及び変形例を説明したが、他の実施形態として、上記実施形態及び変形例を全体的又は部分的に組み合わせたものでもよい。 Note that while this embodiment and its modifications have been described, other embodiments may be combinations of the above embodiments and modifications in whole or in part.

また、本発明の技術は上記の実施形態に限定されるものではなく、技術的思想の趣旨を逸脱しない範囲において様々に変更、置換、変形されてもよい。さらには、技術の進歩又は派生する別技術によって、技術的思想を別の仕方で実現することができれば、その方法を用いて実施されてもよい。したがって、特許請求の範囲は、技術的思想の範囲内に含まれ得る全ての実施態様をカバーしている。 Furthermore, the technology of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and may be modified, substituted, or altered in various ways without departing from the spirit of the technical concept. Furthermore, if technological advances or derived technologies allow the technical concept to be realized in a different way, the invention may be implemented using that method. Therefore, the claims cover all embodiments that may fall within the scope of the technical concept.

5 :バイブレータ
10、40:判定装置
11、41:撮像部
12 :測定部
13、42:コントローラ(制御部)
14、43:画像処理部
15、44:検出部
16、45:判定部
17、46:表示部(報知部)
C :コンクリート
5: Vibrator 10, 40: Determination device 11, 41: Imaging unit 12: Measurement unit 13, 42: Controller (control unit)
14, 43: Image processing unit 15, 44: Detection unit 16, 45: Determination unit 17, 46: Display unit (notification unit)
C: Concrete

Claims (7)

打設後のコンクリートをバイブレータで締め固める際に、コンクリートの締固め状態を判定する判定装置であって、
コンクリートの表面画像を撮像する撮像部と、
前記バイブレータの振動を測定する測定部と、
前記撮像部及び前記測定部に接続された制御部と、を備え、
前記制御部が、
表面画像に対して画像処理を施して指標値を求める画像処理部と、
指標値の経時変化及び振動測定値の経時変化をリアルタイムで同時に検出する検出部と、
指標値の経時変化及び振動測定値の経時変化の検出結果に基づいて締固め状態を判定する判定部と、を有し
前記判定部は、指標値の経時変化及び振動測定値の経時変化からコンクリート表面及びコンクリート内部の状態変化を同時に認識し、指標値の経時変化の収束タイミング及び振動測定値の経時変化の収束タイミングのうち、最も遅い収束タイミングを締固めの完了タイミングと判定することを特徴とする判定装置。
A determination device for determining the compaction state of concrete when compacting poured concrete with a vibrator,
an imaging unit that captures an image of the surface of the concrete;
a measurement unit that measures the vibration of the vibrator;
a control unit connected to the imaging unit and the measurement unit,
The control unit
an image processing unit that performs image processing on the surface image to obtain an index value;
a detection unit that simultaneously detects changes in the index value and the vibration measurement value over time in real time;
a determination unit that determines the compaction state based on the detection results of the change over time of the index value and the change over time of the vibration measurement value ,
The determination unit simultaneously recognizes changes in the condition of the concrete surface and the interior of the concrete from the changes in the index value over time and the changes in the vibration measurement values over time, and determines the latest convergence timing of the convergence timing of the changes in the index value over time and the changes in the vibration measurement values over time as the timing of completion of compaction .
前記画像処理部は、指標値として表面画像のエッジ画素数を求めることを特徴とする請求項1に記載の判定装置。 The determination device described in claim 1, characterized in that the image processing unit calculates the number of edge pixels in the surface image as the index value. 前記画像処理部は、指標値として表面画像の平均輝度を求めることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の判定装置。 The determination device described in claim 1 or claim 2, characterized in that the image processing unit calculates the average brightness of the surface image as the index value. 前記制御部が、報知部に締固めの完了タイミングを報知させることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の判定装置。 4. The determination device according to claim 1, wherein the control unit controls the notification unit to notify the completion timing of compaction. 打設後のコンクリートをバイブレータで締め固める際に、コンクリートの締固め状態を判定する判定方法であって、
撮像部によってコンクリートの表面画像を撮像するステップと、
測定部によって前記バイブレータの振動を測定するステップと、
制御部によって表面画像及び振動測定値に基づいて締固め状態を判定するステップと、を有し、
前記判定するステップは、
表面画像からエッジ画素数を求めるサブステップと、
表面画像から平均輝度を求めるサブステップと、
振動測定値から振動周波数を求めるサブステップと、を含み、
エッジ画素数の経時変化と平均輝度の経時変化と振動周波数の経時変化をリアルタイムで同時に検出し、エッジ画素数の経時変化と平均輝度の経時変化と振動周波数の経時変化からコンクリート表面及びコンクリート内部の状態変化を同時に認識し、エッジ画素数の経時変化と平均輝度の経時変化と振動周波数の経時変化の全ての収束タイミングのうち、最も遅い収束タイミングを締固めの完了タイミングと判定することを特徴とする判定方法。
A method for determining the compaction state of concrete when compacting poured concrete with a vibrator, comprising:
capturing an image of a concrete surface by an imaging unit;
measuring vibration of the vibrator by a measurement unit;
determining a compaction state based on the surface image and the vibration measurement value by a control unit;
The determining step includes:
a sub-step of determining the number of edge pixels from the surface image;
a sub-step of determining an average luminance from the surface image;
and determining a vibration frequency from the vibration measurements;
A determination method characterized by simultaneously detecting changes in the number of edge pixels over time, changes in average brightness over time, and changes in vibration frequency over time in real time, simultaneously recognizing changes in the condition of the concrete surface and inside the concrete from the changes in the number of edge pixels over time, changes in average brightness over time, and changes in vibration frequency over time, and determining the latest convergence timing of all the convergence timings of the changes in the number of edge pixels over time, changes in average brightness over time, and changes in vibration frequency over time as the timing of compaction completion .
打設後のコンクリートをバイブレータで締め固める際に、コンクリートの締固め状態を判定するプログラムであって、
撮像部によってコンクリートの表面画像を撮像するステップと、
測定部によって前記バイブレータの振動を測定するステップと、
表面画像及び振動測定値に基づいて締固め状態を判定するステップと、をコンピュータに実行させ、
前記判定するステップは、
表面画像からエッジ画素数を求めるサブステップと、
表面画像から平均輝度を求めるサブステップと、
振動測定値から振動周波数を求めるサブステップと、を含み、
エッジ画素数の経時変化と平均輝度の経時変化と振動周波数の経時変化をリアルタイムで同時に検出し、エッジ画素数の経時変化と平均輝度の経時変化と振動周波数の経時変化からコンクリート表面及びコンクリート内部の状態変化を同時に認識し、エッジ画素数の経時変化と平均輝度の経時変化と振動周波数の経時変化の全ての収束タイミングのうち、最も遅い収束タイミングを締固めの完了タイミングと判定することを特徴とするプログラム。
A program for determining the compaction state of concrete when compacting poured concrete with a vibrator,
capturing an image of a concrete surface by an imaging unit;
measuring vibration of the vibrator by a measurement unit;
determining the compaction state based on the surface image and the vibration measurements;
The determining step includes:
a sub-step of determining the number of edge pixels from the surface image;
a sub-step of determining an average luminance from the surface image;
and determining a vibration frequency from the vibration measurements;
A program that simultaneously detects changes in the number of edge pixels over time, changes in average brightness over time, and changes in vibration frequency over time in real time, simultaneously recognizes changes in the condition of the concrete surface and inside the concrete from the changes in the number of edge pixels over time , changes in average brightness over time, and changes in vibration frequency over time, and determines the latest convergence timing of all the convergence timings of the changes in the number of edge pixels over time, changes in average brightness over time, and changes in vibration frequency over time as the timing when compaction is complete .
コンクリート製品の製造方法であって、
コンクリートを型枠に対して打設する工程と、
コンクリートをバイブレータで締め固める工程と、
養生期間後に前記型枠からコンクリートを外す工程と、を備え、
前記締め固める工程では、撮像部でコンクリートの表面画像を撮像し、測定部で前記バイブレータの振動を測定し、制御部で表面画像及び振動測定値に基づいて締固め状態を判定し、
締固め状態の判定時には、表面画像からエッジ画素数を求め、表面画像から平均輝度を求め、振動測定値から振動周波数を求め、
エッジ画素数の経時変化と平均輝度の経時変化と振動周波数の経時変化をリアルタイムで同時に検出し、エッジ画素数の経時変化と平均輝度の経時変化と振動周波数の経時変化からコンクリート表面及びコンクリート内部の状態変化を同時に認識し、エッジ画素数の経時変化と平均輝度の経時変化と振動周波数の経時変化の全ての収束タイミングのうち、最も遅い収束タイミングを締固めの完了タイミングと判定することを特徴とするコンクリート製品の製造方法。
A method for manufacturing a concrete product, comprising:
Pouring concrete into the formwork;
A process of compacting the concrete with a vibrator;
and removing the concrete from the formwork after a curing period.
In the compaction step, an imaging unit captures an image of the concrete surface, a measurement unit measures the vibration of the vibrator, and a control unit determines the compaction state based on the surface image and the vibration measurement value.
When determining the compaction state, the number of edge pixels is calculated from the surface image, the average brightness is calculated from the surface image, and the vibration frequency is calculated from the vibration measurement value.
A method for manufacturing a concrete product, characterized in that the changes in the number of edge pixels over time, the changes in average brightness over time, and the changes in vibration frequency over time are simultaneously detected in real time, changes in the condition of the concrete surface and the interior of the concrete are simultaneously recognized from the changes in the number of edge pixels over time, the changes in average brightness over time, and the changes in vibration frequency over time , and the latest convergence timing of all the convergence timings of the changes in the number of edge pixels over time, the changes in average brightness over time, and the changes in vibration frequency over time is determined to be the timing when compaction is complete .
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