タイル貼り付け面の剥離診断方法、タイル貼り付け面の剥離診断装置
【課題】タイル壁面の剥離の有無及び剥離の状態を判定することができる診断方法を提供する。
【解決手段】タイル壁面１の剥離状態をタイル壁面１の打撃音に基づき診断する装置１０は、タイル壁面１の適宜な部分についての打撃音を基準信号としてマイクロフォン１４により取得し、マザーウェーブレット作成部２４により取得した基準信号に基づいてマザーウェーブレットを作成し、マイクロフォン１４によりタイル壁面１の診断対象部分についての打撃音を測定信号として取得し、ウェーブレット変換部２６により取得して測定信号に対して、作成したマザーウェーブレットを用いてウェーブレット変換を行い、判定部２８によりウェーブレット変換した結果の時間波形の音圧レベル及び減衰時間、周波数のピークに基づき剥離の有無及び剥離状態を判定する。
【解決手段】タイル壁面１の剥離状態をタイル壁面１の打撃音に基づき診断する装置１０は、タイル壁面１の適宜な部分についての打撃音を基準信号としてマイクロフォン１４により取得し、マザーウェーブレット作成部２４により取得した基準信号に基づいてマザーウェーブレットを作成し、マイクロフォン１４によりタイル壁面１の診断対象部分についての打撃音を測定信号として取得し、ウェーブレット変換部２６により取得して測定信号に対して、作成したマザーウェーブレットを用いてウェーブレット変換を行い、判定部２８によりウェーブレット変換した結果の時間波形の音圧レベル及び減衰時間、周波数のピークに基づき剥離の有無及び剥離状態を判定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイル貼り付け面の打撃音をウェーブレット変換した結果に基づき、剥離の有無及び剥離状態を診断する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、タイル壁面に剥離が発生しているか否かを判定する方法として、作業員が検査の対象となるタイル壁面をハンマー等で打撃し、その打撃音を作業員が聞き分ける方法が知られている。すなわち、健全なタイル壁面と剥離が生じたタイル壁面とでは、打撃に対する振動応答が異なることから、その違いを聞き分けて剥離の有無を判定するのである。しかし、このような診断方法では、作業員の勘や技能に診断結果が左右されやすく、必ずしも高い精度で剥離の診断をすることができない。
そこで、例えば、特許文献１には、接触体を壁面に押し付けながら、移動させた際に発生する音を測定信号として取得する装置により、壁面の適宜な部分についての測定信号を基準信号として取得し、この基準信号に基づきマザーウェーブレットを作成し、壁面の診断対象となる部分についての測定信号を、このマザーウェーブレットを用いてウェーブレット変換演算を行い、この演算結果に基づき剥離の有無を判定する方法が記載されている。
【特許文献１】特開２００４―２０５３８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、一般的な外装タイル壁面は、建物を構成する下地コンクリートと、下地コンクリートの表面に塗られた中間モルタルと、中間モルタルの表面に塗られた貼付けモルタルと、貼付けモルタルにより接着されたタイルとで構成される。タイル壁面に生ずる剥離には、下地コンクリートと中間モルタルとの間で生じる下地剥離と、貼付けモルタルと、タイルとの間で生じる表面剥離とがあり、これらの何れか一方又は両方が生じている。これらの剥離の状態により補修方法が異なるので、効率よく補修作業を行うためには、剥離の状態を診断する必要がある。
これに対して、上述した特許文献１記載の方法では、剥離の有無を判定することはできるものの、このような剥離の状態を判定することはできない。
【０００４】
本発明は上記の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、タイル壁面の剥離の有無及び剥離の状態を判定することができる検査方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のタイル貼り付け面の剥離診断方法は、タイル貼り付け面の剥離状態を前記タイル貼り付け面の打撃音に基づき診断する方法であって、前記タイル貼り付け面の適宜な部分についての打撃音を基準信号として取得する基準信号取得ステップと、前記取得した基準信号に基づきマザーウェーブレットを作成するマザーウェーブレット作成ステップと、前記タイル貼り付け面の診断対象部分についての打撃音を測定信号として取得する測定信号取得ステップと、前記取得した測定信号に対して、前記作成したマザーウェーブレットを用いてウェーブレット変換することにより、変換測定信号を生成するウェーブレット変換ステップと、前記変換測定信号についての時間−周波数領域における音圧分布に基づき剥離の有無及び剥離がある場合の剥離状態を判定する剥離判定ステップとを備えることを特徴とする。
【０００６】
上記のタイル貼り付け面の剥離診断方法において、前記剥離判定ステップは、前記変換測定信号の周波数ｆ、時間ｔにおける値をＩ（ｆ、ｔ）としたとき、以下の式（１）、（２）によりＦα、Ｆβを算出するステップと、前記算出したＦα、Ｆβに基づき、剥離の有無及び剥離がある場合の剥離状態を判定するステップとを備えてもよい。
【数１】
【０００７】
また、前記Ｆα、Ｆβに基づき、剥離の有無及び剥離がある場合の剥離状態を判定するステップは、Ｆαｌｉｍ、Ｆβｌｉｍを適宜設定し、Ｆα≧ＦαｌｉｍかつＦβ≧Ｆβｌｉｍの場合には、表面剥離及び下地剥離が発生していると判定し、Ｆα≧ＦαｌｉｍかつＦβ＜Ｆβｌｉｍの場合には、表面剥離が発生していると判定し、Ｆα＜ＦαｌｉｍかつＦβ≧Ｆβｌｉｍの場合には、下地剥離が発生していると判定し、Ｆα＜ＦαｌｉｍかつＦβ＜Ｆβｌｉｍの場合には、剥離が発生していないと判定してもよい。
【０００８】
また、前記剥離判定ステップは、前記基準信号を前記マザーウェーブレットを用いてウェーブレット変換して、変換基準信号を取得するステップと、前記変換測定信号の周波数ｆ、時間ｔにおける値をＩ（ｆ、ｔ）、前記変換基準信号の周波数ｆ、時間ｔにおける値をＩ´（ｆ、ｔ）としたとき、以下の式（３）、（４）により相互相関関数Ｇα、Ｇβを算出するステップと、算出したＧα、Ｇβに基づき、剥離の有無及び剥離がある場合には剥離状態を判定するステップを備えてもよい。
【数２】
【０００９】
また、前記算出したＧα、Ｇβに基づき、剥離の有無及び剥離がある場合には剥離状態を判定するステップは、Ｇαｌｉｍ、Ｇβｌｉｍを適宜設定し、Ｇα≧ＧαｌｉｍかつＧβ≧Ｇβｌｉｍの場合には、剥離が発生していないと判定し、Ｇα＜ＧαｌｉｍかつＧβ≧Ｇβｌｉｍの場合には、表面剥離が発生していると判定し、Ｇα≧ＧαｌｉｍかつＧβ＜Ｇβｌｉｍの場合には、下地剥離が発生していると判定し、Ｇα＜ＧαｌｉｍかつＧβ＜Ｇβｌｉｍの場合には、表面剥離及び下地剥離が共に発生していると判定してもよい。
【００１０】
上記の剥離診断方法において、前記積分区間ｆα１〜ｆα２を、４×１０３〜２×１０４［ｋＨＺ］とし、前記積分区間ｔα１〜ｔα２を、−１．０×１０−３〜０．５×１０−３［ｓ］とし、前記積分区間ｆβ１〜ｆβ２を、２×１０３〜４×１０４［ｋＨＺ］とし、前記積分区間ｔβ１〜ｔβ２を、０．５×１０−３〜８．０×１０−３［ｓ］としてもよい。
【００１１】
本発明によれば、ウェーブレット変換した結果の時間波形の音圧レベル及び減衰時間、周波数のピークに基づき剥離の有無及び剥離状態を判定することができる。これにより剥離の状態に基づき補修作業の計画をたてることができるため、迅速かつ無駄のない施工が可能となり、コストの削減、工期の短縮が可能となる。
【００１２】
また、本発明は、タイル貼り付け面の剥離状態を前記タイル貼り付け面の打撃音に基づき診断する装置であって、前記タイル貼り付け面の適宜な部分についての打撃音を基準信号として取得する手段と、前記取得した基準信号に基づきマザーウェーブレットを作成する手段と、前記タイル貼り付け面の診断対象部分についての打撃音を測定信号として取得する手段と、前記取得した測定信号に対して、前記作成したマザーウェーブレットを用いてウェーブレット変換することにより、変換測定信号を取得する手段と、前記変換測定信号について時間−周波数領域における音圧分布に基づき剥離の有無及び剥離が有る場合の剥離状態を判定する手段とを備えることを特徴とするタイル貼り付け面の剥離診断装置を含むものとする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、剥離の有無に加えて剥離の状態も判定することができる。このように剥離の状態がわかることにより、適切な補修作業の計画をたてることができ、迅速かつ無駄のない施工が可能となり、コストの削減、工期の短縮が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明のタイル貼り付け面の剥離診断装置の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、（Ａ）は本実施形態の剥離診断装置１０の適用の対象となるタイル壁面１の一例を示す断面図であり、同図（Ｂ）は、剥離が生じたタイル壁面１を示す断面図である。図１（Ａ）に示すように、タイル壁面１は、建物壁面を構成する下地コンクリート２の表面に塗られた中間モルタル３と、中間モルタル３の上面に塗られた貼付けモルタル４と、貼付けモルタル４により取り付けられたタイル５とで構成される。図１（Ｂ）に示すように、タイル壁面１に生ずる剥離は、建物壁面を構成する下地コンクリート２と中間モルタルとの間に剥離が生じる場合（以下、下地剥離６という）と、貼付けモルタル４とタイル５との間に剥離が生じる場合（以下、表面剥離７という）と、下地剥離６及び表面剥離７が共に生じている場合とがある。
【００１５】
これまで、発明者らは、特開２００４―２０５３８５号公報に記載されているように、壁面の適宜な部分の打撃音を測定し、測定信号を基準信号としてマザーウェーブレットを作成しておき、このマザーウェーブレットを用いて、測定対象となる場所の打撃音の測定信号をウェーブレット変換し、この結果に基づき、剥離の有無を判定する方法を提案している。しかし、この方法では剥離の有無は判定することができるが、剥離の状態を判定することはできなかった。
【００１６】
そこで、発明者らは、模型実験により、上記の方法により得られた測定信号をウェーブレット変換した結果と剥離状態との関係を調べるため、模型実験を行った。以下、この模型実験について説明する。
本実験では、条件１：健全状態（表面剥離も下地剥離も生じていない状態）、条件２：表面剥離を生じた状態、条件３：下地剥離を生じた状態、条件４：表面剥離及び下地剥離を生じた状態、の４条件のタイル壁面を模した複数模型に対して、特開２００４―２０５３８５号公報に記載された方法と同様に、剥離を生じている部分の測定信号を測定し、測定信号に対してウェーブレット変換を行った。
【００１７】
図２〜図５は、測定信号の時間波形及び測定信号をウェーブレット変換した結果を３次元的に示すグラフであり、図２は条件１（健全状態）の結果を、図３は条件２（表面剥離）の結果を、図４は条件３（下地剥離）の結果を、図５は条件４（表面剥離及び下地剥離）の結果を示す。なお、各図において、（Ａ）は時間波形を示すグラフであり、（Ｂ）はウェーブレット変換した結果を３次元的に示すグラフ（以下、ウェーブレット平面という）である。
【００１８】
図２（Ａ）に示すように、条件１（健全状態）の測定信号は、表面剥離又は下地剥離の発生している他の条件（条件２〜条件４）に比べて音圧レベルが低く、時間波形の減衰が早い。また、同図（Ｂ）に示すウェーブレット平面より、特定の周波数にピークを持つことがないという特徴を有することがわかる。
【００１９】
また、図３（Ａ）に示すように、条件２（表面剥離）の測定信号は、条件１（健全状態）に比べて音圧レベルが高く、時間波形の減衰が条件３（下地剥離）や条件４（表面剥離及び下地剥離）に比べて早い。また、同図（Ｂ）に示すウェーブレット平面より、特定の周波数にピーク（実線で囲まれた部分）を持つことがわかる。
【００２０】
また、図４（Ａ）に示すように、条件３（下地剥離）の測定信号は、条件１（健全状態）に比べて音圧レベルが高く、条件１（健全状態）や条件２（表面剥離）に比べて時間波形の減衰が遅い。また、同図（Ｂ）に示すウェーブレット平面より、特定の周波数にピークを持たないが、低周波数領域において減衰が遅い（破線で囲まれた部分）という特徴を有することがわかる。
また、図５（Ａ）に示すように、条件４（表面剥離及び下地剥離）の測定信号は、時間波形の音圧レベルは条件１（健全状態）に比べて高く、条件１（健全状態）や条件２（表面剥離）に比べて時間波形の減衰が遅い。また、同図（Ｂ）に示すようにウェーブレット平面より、条件２と同様に、特定の周波数にピークを持つ（実線で囲まれた部分）とともに、条件３と同様に、低周波数領域において減衰が遅い（破線で囲まれた部分）という特徴を有することがわかる。すなわち、条件４の測定信号は、全体的な傾向として、図３に示す条件２（表面剥離）と、図４に示す条件３（下地剥離）との傾向をともに備えている。
【００２１】
これらの結果をまとめると、表面剥離及び下地剥離の有無と、ウェーブレット平面上で表れる特徴との間には、以下のような関係があることがわかる。
表面剥離を生じている場合には、タイル５が振動するため、特定の周波数にピークを持ち、その周波数におけるピークの音圧レベルが高い。また、下地剥離を生じている場合には、中間モルタル３や下地コンクリート２との間に生じる隙間や空洞部の共鳴による減衰が生じるため、時間波形の減衰が長い。また、表面剥離及び下地剥離がともに発生して入る場合には、上記の表面剥離及び下地剥離の特徴が共に表れる傾向がある。
【００２２】
発明者らは、これらの特徴を定量的に扱うため、以下の式（５）、（６）で算出される指標Ｆα、Ｆβを提案する。式（５）、（６）よりわかるように、Ｆα、Ｆβは、ウェーブレット平面中の表面剥離及び下地剥離の特徴の表れる部分（図２〜図５で実線及び破線で囲まれる部分）を含む領域についての積分値である。なお、式中のＩ（ｆ、ｔ）は、ウェーブレット平面における周波数ｆ、時間ｔの値を示す。
【数３】
式（５）及び式（６）における積分区間については、試験結果に基づき、以下のように設定することとした。
ｔα１〜ｔα２：−１．０×１０−３〜０．５×１０−３［ｓ］
ｆα１〜ｆα２：−１．０×１０−３〜０．５×１０−３［ｋＨｚ］
ｔβ１〜ｔβ２：０．５×１０−３〜８．０×１０−３［ｓ］
ｆβ１〜ｆβ２：０．５×１０−３〜８．０×１０−３［ｋＨｚ］
なお、積分区間はこれに限らず、表面剥離及び下地剥離の特徴の表れる部分を含むような範囲に設定すればよい。
【００２３】
模型実験の各試験結果について、式（５）及び式（６）によりＦα、Ｆβを算出し、縦軸にＦαを、横軸にＦβをとり、プロットしたグラフを図６に示す。また、各測定結果より得られたＦα及びＦβを、夫々条件１（健全状態）のＦαの平均値及びＦβの平均値で割ることにより正規化したＦ´α及びＦ´βをプロットしたグラフを図７に示す。図６及び図７に示すように、模型実験の結果は条件ごとに一定の領域に密集している。
【００２４】
さらに、発明者らは、図７に示すように、適宜な値に閾値Ｆ´αｌｉｍ、Ｆ´βｌｉｍを設定し、閾値Ｆ´αｌｉｍ、Ｆ´βｌｉｍと、Ｆ´α及びＦ´βとの大小関係に基づき、条件１〜４の試験結果を分類するものとした。なお、本実施形態では、閾値Ｆαｌｉｍ´＝２．０、Ｆβｌｉｍ´＝２．０としている。
図７に示すように、Ｆ´α＜Ｆ´αｌｉｍかつＦ´β＜Ｆ´βｌｉｍの領域１には、条件１（健全状態）の結果が分布する。また、Ｆ´α≧Ｆ´αｌｉｍかつＦ´β＜Ｆ´βｌｉｍの領域２には、条件２（表面剥離）の結果が分布する。また、Ｆ´α＜Ｆ´αｌｉｍかつＦ´β≧Ｆ´βｌｉｍの領域３には、条件３（下地剥離）の結果が分布する。また、Ｆ´α≧Ｆ´αｌｉｍかつＦ´β≧Ｆ´βｌｉｍの領域４には、条件４（表面剥離及び下地剥離）の結果が分布する。
【００２５】
上述した模型実験の試験結果を踏まえて、本実施形態の剥離診断装置１０は以下に説明するような構成をとることとした。
図８は、本実施形態の剥離診断装置１０の構成を示す図である。同図に示すように、剥離診断装置１０は、作業員がタイル壁面をたたくための打撃棒１２と、壁面を打撃した際の打撃音を収音するマイクロフォン１４と、マイクロフォン１４からの出力信号を処理する信号処理部１６とで構成される。
【００２６】
信号処理部１６は、増幅部２０と、Ａ／Ｄ変換部２２と、マザーウェーブレット作成部２４と、ウェーブレット変換部２６と、判定部２８と、出力部３０とを備える。増幅部２０は、マイクロフォン１４より入力から出力された信号を増幅する。Ａ／Ｄ変換部２２は、増幅部２０より入力された信号をＡ／Ｄ変換する。
そして、Ａ／Ｄ変換部２２でＡ／Ｄ変換された信号が後述する基準信号である場合には、Ａ／Ｄ変換された基準信号は、マザーウェーブレット作成部２４に入力される。また、Ａ／Ｄ変換された信号が後述する測定信号である場合には、Ａ／Ｄ変換された測定信号はウェーブレット変換部２６に入力される。
【００２７】
マザーウェーブレット作成部２４は、入力された基準信号に基づき、マザーウェーブレットを作成する。マザーウェーブレット作成部２４におけるマザーウェーブレットの作成方法は、例えば特開２００４―２０５３８５号公報に記載されている方法などを用いればよい。
作成されたマザーウェーブレットは、ウェーブレット変換部２６に入力される。ウェーブレット変換部２６は、このマザーウェーブレットを用いて、Ａ／Ｄ変換部２２から入力された測定信号に対してウェーブレット変換を行い変換測定信号を生成する。ウェーブレット変換部２６により生成された変換測定信号は、判定部２８に入力される。
判定部２８は、ウェーブレット変換部２６より入力された変換測定信号に基づき、剥離の有無及び剥離状態の判定を行う。判定部２８における判定結果は、出力部３０において、画面表示又は印刷出力される。
【００２８】
以下、本実施形態の剥離診断装置１０を用いてタイル壁面１の剥離の有無及び剥離の状態を判定する方法を説明する。
図９は、剥離診断装置１０を用いたタイル壁面１の剥離の有無及び剥離状態を判定する工程を示すフローチャートである。同図に示すように、まず、ステップ１００において、タイル壁面１の適宜な部分について打撃棒１２で打撃した時の打撃音をマイクロフォン１４により測定し、その測定信号を基準信号として取得する。取得した基準信号は増幅部２０において適宜増幅され、Ａ／Ｄ変換部２２でＡ／Ｄ変換されたのち、マザーウェーブレット作成部２４に入力される。
【００２９】
次に、ステップ２００において、マザーウェーブレット作成部２４は、Ａ／Ｄ変換部２２より受信した基準信号に基づきマザーウェーブレットを作成する。マザーウェーブレット作成部２４により作成されたマザーウェーブレットは、ウェーブレット変換部２６に入力される。
【００３０】
次に、ステップ３００において、タイル壁面１の診断の対象となる場所を打撃棒１２で打撃し、マイクロフォン１４により打撃音の測定信号を取得する。取得した測定信号は、増幅部２０において、適宜増幅され、Ａ／Ｄ変換部２２において、Ａ／Ｄ変換されたのち、ウェーブレット変換部２６へ入力される。
次に、ステップ４００において、ウェーブレット変換部２６は、入力された測定信号を、マザーウェーブレット作成部２４が作成したマザーウェーブレットを用いてウェーブレット変換する。ウェーブレット変換部２６により生成された変換測定信号は、判定部２８に入力される。
次に、ステップ５００において、判定部２８は入力された変換測定信号に基づき、診断の対象となるタイル壁面１の剥離の有無及び剥離の状態を判定する。
【００３１】
図１０は、ステップ５００における判定部２８における剥離の有無及び剥離の状態を判定する工程を詳細に示すフローチャートである。
まず、ステップ５１０において、式（５）及び（６）により、Ｆα、Ｆβを算出する。
次に、ステップ５２０において、基準信号をウェーブレット変換した変換基準信号を算出する。
次に、ステップ５３０において、変換基準信号についてＦα、Ｆβを算出し、これを用いて、ステップ５１０において算出したＦα、Ｆβを割ることにより正規化し、Ｆ´α、Ｆ´βを算出する。
【００３２】
次に、算出したＦ´α及びＦ´βを、夫々Ｆ´αｌｉｍ及びＦ´βｌｉｍと比較し、比較結果に基づき判定を行う。
ステップ５４０においてＦ´α＜Ｆ´αｌｉｍであり、かつ、ステップ５５０においてＦ´β＜Ｆ´βｌｉｍである（すなわち図７における領域１に含まれる）場合には、ステップ５７０において、健全状態であると判定する。また、ステップ５４０において、Ｆα≧Ｆαｌｉｍであり、かつ、ステップ５５０において、Ｆβ＜Ｆβｌｉｍである（すなわち図７における領域２に含まれる）場合には、ステップ５７５において、表面剥離が発生していると判定する。
また、ステップ５４０において、Ｆα＜Ｆαｌｉｍであり、かつ、ステップ５６０において、Ｆβ≧Ｆβｌｉｍである（すなわち図７における領域３に含まれる）場合には、ステップ５８０において、下地剥離が発生していると判定する。また、ステップ５４０において、Ｆ´α≧Ｆ´αｌｉｍであり、かつ、ステップ５６０において、Ｆβ≧Ｆβｌｉｍである（すなわち図７における領域４に含まれる）場合には、ステップ５８５において、表面剥離及び下地剥離が発生していると判定する。
上記のようにして、判定部２８により判定された結果は、出力部３０より、印刷出力又は画像出力される。
【００３３】
以上説明したように、本実施形態の剥離診断装置１０によれば、剥離の有無に加えて、剥離が発生している場合には剥離の状態も判定することができる。剥離の状態がわかることにより、適切な補修作業の計画をたてることができるため、迅速かつ無駄のない施工が可能となり、コストの削減、工期の短縮が可能となる。
【００３４】
なお、上記の説明では、診断対象箇所の測定信号に基づき算出したＦα、Ｆβを、健全状態のＦα、Ｆβの平均値で割る事により正規化したＦ´α、Ｆ´βを用いて、診断を行ったが、これに限らず、適宜な閾値Ｆαｌｉｍ、Ｆβｌｉｍを設定し、Ｆα、Ｆβと、Ｆαｌｉｍ、Ｆβｌｉｍとを夫々比較し、その大小関係に基づき判定を行ってもよい。
なお、本実施形態の剥離診断装置１０によれば、図１１に示すような、外装コンクリートパネルの一種である内部に空洞８を有する押出成形セメント板を用いたタイル壁面１００の診断にも用いることができる。押出成形セメント板を用いたタイル壁面の診断に、従来の打撃音により剥離状態の診断を行う方法を用いると、押出成形セメント板は内部空洞８で生じる共鳴音の影響により判定を行うのは難しかった。しかし、本実施形態の剥離診断装置１０によれば、ウェーブレット変換を行うことにより、表面剥離７に起因する音と内部空洞８における共鳴音とを分離することができるため、剥離状態を診断することができる。
【００３５】
なお、上記の説明では、判定部２８において、ウェーブレット平面における表面剥離及び下地剥離の特徴が表れる部分について積分を行い、得られた積分値Ｆα、Ｆβに基づき判定を行ったが、これに限らず、相互相関関数を用いて判定を行うことができる。以下、判定部２８において、相互相関関数を用いて判定を行う別の実施形態を説明する。
【００３６】
上述した実施形態では、判定部２８には、測定信号をウェーブレット変換した変換測定信号が入力されていたが、相互相関関数を用いて判定を行う場合には、判定部２８には、測定信号をウェーブレット変換した変換測定信号とともに、基準信号をウェーブレット変換した変換基準信号も入力される。判定部２８には、変換測定信号とともに、この変換基準信号が入力される。
【００３７】
判定部２８は、以下の式（７）、（８）に基づき、変換測定信号及び変換基準信号の相互相関関数Ｇα、Ｇβ算出する。なお、式中のＩ（ｆ、ｔ）、Ｉ´（ｆ、ｔ）は、夫々周波数ｆ、時刻ｔにおける変換測定信号及び変換基準信号の値を示し、μα、μ´α、は積分区間ｆα１〜ｆα２、積分区間ｔα１〜ｔα２におけるＩ（ｆ、ｔ）、Ｉ´（ｆ、ｔ）の平均値を示し、σα、σ´α、は積分区間ｆα１〜ｆα２、積分区間ｔα１〜ｔα２におけるＩ（ｆ、ｔ）、Ｉ´（ｆ、ｔ）の標準偏差を示す。また、μβ、μ´β、は積分区間ｆβ１〜ｆβ２、積分区間ｔβ１〜ｔβ２におけるＩ（ｆ、ｔ）、Ｉ´（ｆ、ｔ）の平均値を示し、σβ、σ´β、は積分区間ｆβ１〜ｆβ２、積分区間ｔβ１〜ｔβ２におけるＩ（ｆ、ｔ）、Ｉ´（ｆ、ｔ）の標準偏差を示す。
また、積分区間は、Ｆα、Ｆβを算出するための式（５）及び式（６）における積分区間と同様に設定すればよい。
【数４】
【００３８】
上記算出したＧαは、ウェーブレット平面における表面剥離の特徴の表れる領域についての相互相関関数であるため、Ｇαが１に近づくということは、この領域のＩ（ｆ、ｔ）とＩ´（ｆ、ｔ）とが近い傾向を有する、すなわち、表面剥離が発生していないことを意味する。また、Ｇαが０に近づくということは、この部分について、Ｉ（ｆ、ｔ）とＩ´（ｆ、ｔ）とが異なる傾向を有する、すなわち、表面剥離が発生していることを意味する。
【００３９】
同様に上記算出したＧβは、ウェーブレット平面における下地剥離の特徴の表れる部分についての相互相関関数であるため、Ｇβが１に近づくということは、この部分について、Ｉ（ｆ、ｔ）とＩ´（ｆ、ｔ）とが近い傾向を有する、すなわち下地剥離が発生していないことを意味する。また、Ｇβが０に近づくということは、この部分について、Ｉ（ｆ、ｔ）とＩ´（ｆ、ｔ）とが異なる傾向を有する、すなわち表面剥離が発生していることを意味する。
【００４０】
本実施形態の判定部２８は、予め適宜な値に閾値Ｇαlim及びＧβlimを設定しておき、これらの閾値と上記算出したＧα及びＧβを比較することにより剥離の有無及び剥離の状態を判定する。
図１２は、Ｇα及びＧβに基づく判定条件を示す図である。
同図に示すように、上記の式（７）及び（８）により算出したＧα及びＧβが、Ｇα≧ＧαｌｉｍかつＧβ≧Ｇβｌｉｍの場合には、剥離が発生していないと判定し、Ｇα＜ＧαｌｉｍかつＧβ≧Ｇβｌｉｍの場合には、表面剥離の可能性があると判定し、Ｇα≧ＧαｌｉｍかつＧβ＜Ｇβｌｉｍの場合には、下地剥離の可能性があると判定し、Ｇα＜ＧαｌｉｍかつＧβ＜Ｇβｌｉｍの場合には、表面剥離及び下地剥離が共に発生していると判定する。
以上のように相互相関関数を用いても、ウェーブレット平面における表面剥離及び下地剥離の特徴が表れる領域の音圧レベルに基づき判定を行うことができるため、剥離の有無に加えて剥離の状態を判定することができる。
なお、本実施形態の剥離診断装置による剥離状態の診断の対象となるのは、タイルの貼付けられた壁面に限られず、石等が貼り付けられた壁面などにも適用することができる。また、壁面に限らず、屋根、床、上げ裏（庇、軒、階段の裏側）などの剥離診断にも用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】（Ａ）は本実施形態の剥離診断装置の適用の対象となる一般的なタイル壁面の一例を示す断面図であり、（Ｂ）は、剥離が生じたタイル壁面を示す断面図である。
【図２】条件１（健全状態）の測定信号の時間波形及びウェーブレット変換した結果を３次元的に示すグラフである。
【図３】条件２（表面剥離）の測定信号の時間波形及びウェーブレット変換した結果を３次元的に示すグラフである。
【図４】条件３（下地剥離）の測定信号の時間波形及びウェーブレット変換した結果を３次元的に示すグラフである。
【図５】条件４（表面剥離及び下地剥離）の測定信号の時間波形及びウェーブレット変換した結果を３次元的に示すグラフである。
【図６】模型実験の試験結果より算出したＦα、Ｆβをプロットしたグラフである。
【図７】Ｆα及びＦβを正規化したＦ´α及びＦ´βをプロットしたグラフである。
【図８】本実施形態の剥離診断装置の構成を示す図である。
【図９】剥離診断装置を用いたタイル壁面の剥離の有無及び剥離状態を判定する工程を示すフローチャートである。
【図１０】判定部における剥離の有無及び剥離の状態を判定する工程を詳細に示すフローチャートである。
【図１１】内部に空洞を有するアスロックに貼り付けたタイル壁面を示す断面図である。
【図１２】Ｇα及びＧβに基づく判定条件を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１ タイル壁面 ２ 建物の壁面
３ 中間モルタル ４ 貼付けモルタル
５ タイル ６ 下地剥離
７ 表面剥離 ８ 内部空洞
１０ 剥離診断装置 １２ 打撃棒
１４ マイクロフォン １６ 信号処理部
２０ 増幅部 ２２ Ａ／Ｄ変換部
２４ マザーウェーブレット作成部 ２６ ウェーブレット変換部
２８ 判定部 ３０ 出力部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイル貼り付け面の打撃音をウェーブレット変換した結果に基づき、剥離の有無及び剥離状態を診断する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、タイル壁面に剥離が発生しているか否かを判定する方法として、作業員が検査の対象となるタイル壁面をハンマー等で打撃し、その打撃音を作業員が聞き分ける方法が知られている。すなわち、健全なタイル壁面と剥離が生じたタイル壁面とでは、打撃に対する振動応答が異なることから、その違いを聞き分けて剥離の有無を判定するのである。しかし、このような診断方法では、作業員の勘や技能に診断結果が左右されやすく、必ずしも高い精度で剥離の診断をすることができない。
そこで、例えば、特許文献１には、接触体を壁面に押し付けながら、移動させた際に発生する音を測定信号として取得する装置により、壁面の適宜な部分についての測定信号を基準信号として取得し、この基準信号に基づきマザーウェーブレットを作成し、壁面の診断対象となる部分についての測定信号を、このマザーウェーブレットを用いてウェーブレット変換演算を行い、この演算結果に基づき剥離の有無を判定する方法が記載されている。
【特許文献１】特開２００４―２０５３８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、一般的な外装タイル壁面は、建物を構成する下地コンクリートと、下地コンクリートの表面に塗られた中間モルタルと、中間モルタルの表面に塗られた貼付けモルタルと、貼付けモルタルにより接着されたタイルとで構成される。タイル壁面に生ずる剥離には、下地コンクリートと中間モルタルとの間で生じる下地剥離と、貼付けモルタルと、タイルとの間で生じる表面剥離とがあり、これらの何れか一方又は両方が生じている。これらの剥離の状態により補修方法が異なるので、効率よく補修作業を行うためには、剥離の状態を診断する必要がある。
これに対して、上述した特許文献１記載の方法では、剥離の有無を判定することはできるものの、このような剥離の状態を判定することはできない。
【０００４】
本発明は上記の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、タイル壁面の剥離の有無及び剥離の状態を判定することができる検査方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のタイル貼り付け面の剥離診断方法は、タイル貼り付け面の剥離状態を前記タイル貼り付け面の打撃音に基づき診断する方法であって、前記タイル貼り付け面の適宜な部分についての打撃音を基準信号として取得する基準信号取得ステップと、前記取得した基準信号に基づきマザーウェーブレットを作成するマザーウェーブレット作成ステップと、前記タイル貼り付け面の診断対象部分についての打撃音を測定信号として取得する測定信号取得ステップと、前記取得した測定信号に対して、前記作成したマザーウェーブレットを用いてウェーブレット変換することにより、変換測定信号を生成するウェーブレット変換ステップと、前記変換測定信号についての時間−周波数領域における音圧分布に基づき剥離の有無及び剥離がある場合の剥離状態を判定する剥離判定ステップとを備えることを特徴とする。
【０００６】
上記のタイル貼り付け面の剥離診断方法において、前記剥離判定ステップは、前記変換測定信号の周波数ｆ、時間ｔにおける値をＩ（ｆ、ｔ）としたとき、以下の式（１）、（２）によりＦα、Ｆβを算出するステップと、前記算出したＦα、Ｆβに基づき、剥離の有無及び剥離がある場合の剥離状態を判定するステップとを備えてもよい。
【数１】
【０００７】
また、前記Ｆα、Ｆβに基づき、剥離の有無及び剥離がある場合の剥離状態を判定するステップは、Ｆαｌｉｍ、Ｆβｌｉｍを適宜設定し、Ｆα≧ＦαｌｉｍかつＦβ≧Ｆβｌｉｍの場合には、表面剥離及び下地剥離が発生していると判定し、Ｆα≧ＦαｌｉｍかつＦβ＜Ｆβｌｉｍの場合には、表面剥離が発生していると判定し、Ｆα＜ＦαｌｉｍかつＦβ≧Ｆβｌｉｍの場合には、下地剥離が発生していると判定し、Ｆα＜ＦαｌｉｍかつＦβ＜Ｆβｌｉｍの場合には、剥離が発生していないと判定してもよい。
【０００８】
また、前記剥離判定ステップは、前記基準信号を前記マザーウェーブレットを用いてウェーブレット変換して、変換基準信号を取得するステップと、前記変換測定信号の周波数ｆ、時間ｔにおける値をＩ（ｆ、ｔ）、前記変換基準信号の周波数ｆ、時間ｔにおける値をＩ´（ｆ、ｔ）としたとき、以下の式（３）、（４）により相互相関関数Ｇα、Ｇβを算出するステップと、算出したＧα、Ｇβに基づき、剥離の有無及び剥離がある場合には剥離状態を判定するステップを備えてもよい。
【数２】
【０００９】
また、前記算出したＧα、Ｇβに基づき、剥離の有無及び剥離がある場合には剥離状態を判定するステップは、Ｇαｌｉｍ、Ｇβｌｉｍを適宜設定し、Ｇα≧ＧαｌｉｍかつＧβ≧Ｇβｌｉｍの場合には、剥離が発生していないと判定し、Ｇα＜ＧαｌｉｍかつＧβ≧Ｇβｌｉｍの場合には、表面剥離が発生していると判定し、Ｇα≧ＧαｌｉｍかつＧβ＜Ｇβｌｉｍの場合には、下地剥離が発生していると判定し、Ｇα＜ＧαｌｉｍかつＧβ＜Ｇβｌｉｍの場合には、表面剥離及び下地剥離が共に発生していると判定してもよい。
【００１０】
上記の剥離診断方法において、前記積分区間ｆα１〜ｆα２を、４×１０３〜２×１０４［ｋＨＺ］とし、前記積分区間ｔα１〜ｔα２を、−１．０×１０−３〜０．５×１０−３［ｓ］とし、前記積分区間ｆβ１〜ｆβ２を、２×１０３〜４×１０４［ｋＨＺ］とし、前記積分区間ｔβ１〜ｔβ２を、０．５×１０−３〜８．０×１０−３［ｓ］としてもよい。
【００１１】
本発明によれば、ウェーブレット変換した結果の時間波形の音圧レベル及び減衰時間、周波数のピークに基づき剥離の有無及び剥離状態を判定することができる。これにより剥離の状態に基づき補修作業の計画をたてることができるため、迅速かつ無駄のない施工が可能となり、コストの削減、工期の短縮が可能となる。
【００１２】
また、本発明は、タイル貼り付け面の剥離状態を前記タイル貼り付け面の打撃音に基づき診断する装置であって、前記タイル貼り付け面の適宜な部分についての打撃音を基準信号として取得する手段と、前記取得した基準信号に基づきマザーウェーブレットを作成する手段と、前記タイル貼り付け面の診断対象部分についての打撃音を測定信号として取得する手段と、前記取得した測定信号に対して、前記作成したマザーウェーブレットを用いてウェーブレット変換することにより、変換測定信号を取得する手段と、前記変換測定信号について時間−周波数領域における音圧分布に基づき剥離の有無及び剥離が有る場合の剥離状態を判定する手段とを備えることを特徴とするタイル貼り付け面の剥離診断装置を含むものとする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、剥離の有無に加えて剥離の状態も判定することができる。このように剥離の状態がわかることにより、適切な補修作業の計画をたてることができ、迅速かつ無駄のない施工が可能となり、コストの削減、工期の短縮が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明のタイル貼り付け面の剥離診断装置の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、（Ａ）は本実施形態の剥離診断装置１０の適用の対象となるタイル壁面１の一例を示す断面図であり、同図（Ｂ）は、剥離が生じたタイル壁面１を示す断面図である。図１（Ａ）に示すように、タイル壁面１は、建物壁面を構成する下地コンクリート２の表面に塗られた中間モルタル３と、中間モルタル３の上面に塗られた貼付けモルタル４と、貼付けモルタル４により取り付けられたタイル５とで構成される。図１（Ｂ）に示すように、タイル壁面１に生ずる剥離は、建物壁面を構成する下地コンクリート２と中間モルタルとの間に剥離が生じる場合（以下、下地剥離６という）と、貼付けモルタル４とタイル５との間に剥離が生じる場合（以下、表面剥離７という）と、下地剥離６及び表面剥離７が共に生じている場合とがある。
【００１５】
これまで、発明者らは、特開２００４―２０５３８５号公報に記載されているように、壁面の適宜な部分の打撃音を測定し、測定信号を基準信号としてマザーウェーブレットを作成しておき、このマザーウェーブレットを用いて、測定対象となる場所の打撃音の測定信号をウェーブレット変換し、この結果に基づき、剥離の有無を判定する方法を提案している。しかし、この方法では剥離の有無は判定することができるが、剥離の状態を判定することはできなかった。
【００１６】
そこで、発明者らは、模型実験により、上記の方法により得られた測定信号をウェーブレット変換した結果と剥離状態との関係を調べるため、模型実験を行った。以下、この模型実験について説明する。
本実験では、条件１：健全状態（表面剥離も下地剥離も生じていない状態）、条件２：表面剥離を生じた状態、条件３：下地剥離を生じた状態、条件４：表面剥離及び下地剥離を生じた状態、の４条件のタイル壁面を模した複数模型に対して、特開２００４―２０５３８５号公報に記載された方法と同様に、剥離を生じている部分の測定信号を測定し、測定信号に対してウェーブレット変換を行った。
【００１７】
図２〜図５は、測定信号の時間波形及び測定信号をウェーブレット変換した結果を３次元的に示すグラフであり、図２は条件１（健全状態）の結果を、図３は条件２（表面剥離）の結果を、図４は条件３（下地剥離）の結果を、図５は条件４（表面剥離及び下地剥離）の結果を示す。なお、各図において、（Ａ）は時間波形を示すグラフであり、（Ｂ）はウェーブレット変換した結果を３次元的に示すグラフ（以下、ウェーブレット平面という）である。
【００１８】
図２（Ａ）に示すように、条件１（健全状態）の測定信号は、表面剥離又は下地剥離の発生している他の条件（条件２〜条件４）に比べて音圧レベルが低く、時間波形の減衰が早い。また、同図（Ｂ）に示すウェーブレット平面より、特定の周波数にピークを持つことがないという特徴を有することがわかる。
【００１９】
また、図３（Ａ）に示すように、条件２（表面剥離）の測定信号は、条件１（健全状態）に比べて音圧レベルが高く、時間波形の減衰が条件３（下地剥離）や条件４（表面剥離及び下地剥離）に比べて早い。また、同図（Ｂ）に示すウェーブレット平面より、特定の周波数にピーク（実線で囲まれた部分）を持つことがわかる。
【００２０】
また、図４（Ａ）に示すように、条件３（下地剥離）の測定信号は、条件１（健全状態）に比べて音圧レベルが高く、条件１（健全状態）や条件２（表面剥離）に比べて時間波形の減衰が遅い。また、同図（Ｂ）に示すウェーブレット平面より、特定の周波数にピークを持たないが、低周波数領域において減衰が遅い（破線で囲まれた部分）という特徴を有することがわかる。
また、図５（Ａ）に示すように、条件４（表面剥離及び下地剥離）の測定信号は、時間波形の音圧レベルは条件１（健全状態）に比べて高く、条件１（健全状態）や条件２（表面剥離）に比べて時間波形の減衰が遅い。また、同図（Ｂ）に示すようにウェーブレット平面より、条件２と同様に、特定の周波数にピークを持つ（実線で囲まれた部分）とともに、条件３と同様に、低周波数領域において減衰が遅い（破線で囲まれた部分）という特徴を有することがわかる。すなわち、条件４の測定信号は、全体的な傾向として、図３に示す条件２（表面剥離）と、図４に示す条件３（下地剥離）との傾向をともに備えている。
【００２１】
これらの結果をまとめると、表面剥離及び下地剥離の有無と、ウェーブレット平面上で表れる特徴との間には、以下のような関係があることがわかる。
表面剥離を生じている場合には、タイル５が振動するため、特定の周波数にピークを持ち、その周波数におけるピークの音圧レベルが高い。また、下地剥離を生じている場合には、中間モルタル３や下地コンクリート２との間に生じる隙間や空洞部の共鳴による減衰が生じるため、時間波形の減衰が長い。また、表面剥離及び下地剥離がともに発生して入る場合には、上記の表面剥離及び下地剥離の特徴が共に表れる傾向がある。
【００２２】
発明者らは、これらの特徴を定量的に扱うため、以下の式（５）、（６）で算出される指標Ｆα、Ｆβを提案する。式（５）、（６）よりわかるように、Ｆα、Ｆβは、ウェーブレット平面中の表面剥離及び下地剥離の特徴の表れる部分（図２〜図５で実線及び破線で囲まれる部分）を含む領域についての積分値である。なお、式中のＩ（ｆ、ｔ）は、ウェーブレット平面における周波数ｆ、時間ｔの値を示す。
【数３】
式（５）及び式（６）における積分区間については、試験結果に基づき、以下のように設定することとした。
ｔα１〜ｔα２：−１．０×１０−３〜０．５×１０−３［ｓ］
ｆα１〜ｆα２：−１．０×１０−３〜０．５×１０−３［ｋＨｚ］
ｔβ１〜ｔβ２：０．５×１０−３〜８．０×１０−３［ｓ］
ｆβ１〜ｆβ２：０．５×１０−３〜８．０×１０−３［ｋＨｚ］
なお、積分区間はこれに限らず、表面剥離及び下地剥離の特徴の表れる部分を含むような範囲に設定すればよい。
【００２３】
模型実験の各試験結果について、式（５）及び式（６）によりＦα、Ｆβを算出し、縦軸にＦαを、横軸にＦβをとり、プロットしたグラフを図６に示す。また、各測定結果より得られたＦα及びＦβを、夫々条件１（健全状態）のＦαの平均値及びＦβの平均値で割ることにより正規化したＦ´α及びＦ´βをプロットしたグラフを図７に示す。図６及び図７に示すように、模型実験の結果は条件ごとに一定の領域に密集している。
【００２４】
さらに、発明者らは、図７に示すように、適宜な値に閾値Ｆ´αｌｉｍ、Ｆ´βｌｉｍを設定し、閾値Ｆ´αｌｉｍ、Ｆ´βｌｉｍと、Ｆ´α及びＦ´βとの大小関係に基づき、条件１〜４の試験結果を分類するものとした。なお、本実施形態では、閾値Ｆαｌｉｍ´＝２．０、Ｆβｌｉｍ´＝２．０としている。
図７に示すように、Ｆ´α＜Ｆ´αｌｉｍかつＦ´β＜Ｆ´βｌｉｍの領域１には、条件１（健全状態）の結果が分布する。また、Ｆ´α≧Ｆ´αｌｉｍかつＦ´β＜Ｆ´βｌｉｍの領域２には、条件２（表面剥離）の結果が分布する。また、Ｆ´α＜Ｆ´αｌｉｍかつＦ´β≧Ｆ´βｌｉｍの領域３には、条件３（下地剥離）の結果が分布する。また、Ｆ´α≧Ｆ´αｌｉｍかつＦ´β≧Ｆ´βｌｉｍの領域４には、条件４（表面剥離及び下地剥離）の結果が分布する。
【００２５】
上述した模型実験の試験結果を踏まえて、本実施形態の剥離診断装置１０は以下に説明するような構成をとることとした。
図８は、本実施形態の剥離診断装置１０の構成を示す図である。同図に示すように、剥離診断装置１０は、作業員がタイル壁面をたたくための打撃棒１２と、壁面を打撃した際の打撃音を収音するマイクロフォン１４と、マイクロフォン１４からの出力信号を処理する信号処理部１６とで構成される。
【００２６】
信号処理部１６は、増幅部２０と、Ａ／Ｄ変換部２２と、マザーウェーブレット作成部２４と、ウェーブレット変換部２６と、判定部２８と、出力部３０とを備える。増幅部２０は、マイクロフォン１４より入力から出力された信号を増幅する。Ａ／Ｄ変換部２２は、増幅部２０より入力された信号をＡ／Ｄ変換する。
そして、Ａ／Ｄ変換部２２でＡ／Ｄ変換された信号が後述する基準信号である場合には、Ａ／Ｄ変換された基準信号は、マザーウェーブレット作成部２４に入力される。また、Ａ／Ｄ変換された信号が後述する測定信号である場合には、Ａ／Ｄ変換された測定信号はウェーブレット変換部２６に入力される。
【００２７】
マザーウェーブレット作成部２４は、入力された基準信号に基づき、マザーウェーブレットを作成する。マザーウェーブレット作成部２４におけるマザーウェーブレットの作成方法は、例えば特開２００４―２０５３８５号公報に記載されている方法などを用いればよい。
作成されたマザーウェーブレットは、ウェーブレット変換部２６に入力される。ウェーブレット変換部２６は、このマザーウェーブレットを用いて、Ａ／Ｄ変換部２２から入力された測定信号に対してウェーブレット変換を行い変換測定信号を生成する。ウェーブレット変換部２６により生成された変換測定信号は、判定部２８に入力される。
判定部２８は、ウェーブレット変換部２６より入力された変換測定信号に基づき、剥離の有無及び剥離状態の判定を行う。判定部２８における判定結果は、出力部３０において、画面表示又は印刷出力される。
【００２８】
以下、本実施形態の剥離診断装置１０を用いてタイル壁面１の剥離の有無及び剥離の状態を判定する方法を説明する。
図９は、剥離診断装置１０を用いたタイル壁面１の剥離の有無及び剥離状態を判定する工程を示すフローチャートである。同図に示すように、まず、ステップ１００において、タイル壁面１の適宜な部分について打撃棒１２で打撃した時の打撃音をマイクロフォン１４により測定し、その測定信号を基準信号として取得する。取得した基準信号は増幅部２０において適宜増幅され、Ａ／Ｄ変換部２２でＡ／Ｄ変換されたのち、マザーウェーブレット作成部２４に入力される。
【００２９】
次に、ステップ２００において、マザーウェーブレット作成部２４は、Ａ／Ｄ変換部２２より受信した基準信号に基づきマザーウェーブレットを作成する。マザーウェーブレット作成部２４により作成されたマザーウェーブレットは、ウェーブレット変換部２６に入力される。
【００３０】
次に、ステップ３００において、タイル壁面１の診断の対象となる場所を打撃棒１２で打撃し、マイクロフォン１４により打撃音の測定信号を取得する。取得した測定信号は、増幅部２０において、適宜増幅され、Ａ／Ｄ変換部２２において、Ａ／Ｄ変換されたのち、ウェーブレット変換部２６へ入力される。
次に、ステップ４００において、ウェーブレット変換部２６は、入力された測定信号を、マザーウェーブレット作成部２４が作成したマザーウェーブレットを用いてウェーブレット変換する。ウェーブレット変換部２６により生成された変換測定信号は、判定部２８に入力される。
次に、ステップ５００において、判定部２８は入力された変換測定信号に基づき、診断の対象となるタイル壁面１の剥離の有無及び剥離の状態を判定する。
【００３１】
図１０は、ステップ５００における判定部２８における剥離の有無及び剥離の状態を判定する工程を詳細に示すフローチャートである。
まず、ステップ５１０において、式（５）及び（６）により、Ｆα、Ｆβを算出する。
次に、ステップ５２０において、基準信号をウェーブレット変換した変換基準信号を算出する。
次に、ステップ５３０において、変換基準信号についてＦα、Ｆβを算出し、これを用いて、ステップ５１０において算出したＦα、Ｆβを割ることにより正規化し、Ｆ´α、Ｆ´βを算出する。
【００３２】
次に、算出したＦ´α及びＦ´βを、夫々Ｆ´αｌｉｍ及びＦ´βｌｉｍと比較し、比較結果に基づき判定を行う。
ステップ５４０においてＦ´α＜Ｆ´αｌｉｍであり、かつ、ステップ５５０においてＦ´β＜Ｆ´βｌｉｍである（すなわち図７における領域１に含まれる）場合には、ステップ５７０において、健全状態であると判定する。また、ステップ５４０において、Ｆα≧Ｆαｌｉｍであり、かつ、ステップ５５０において、Ｆβ＜Ｆβｌｉｍである（すなわち図７における領域２に含まれる）場合には、ステップ５７５において、表面剥離が発生していると判定する。
また、ステップ５４０において、Ｆα＜Ｆαｌｉｍであり、かつ、ステップ５６０において、Ｆβ≧Ｆβｌｉｍである（すなわち図７における領域３に含まれる）場合には、ステップ５８０において、下地剥離が発生していると判定する。また、ステップ５４０において、Ｆ´α≧Ｆ´αｌｉｍであり、かつ、ステップ５６０において、Ｆβ≧Ｆβｌｉｍである（すなわち図７における領域４に含まれる）場合には、ステップ５８５において、表面剥離及び下地剥離が発生していると判定する。
上記のようにして、判定部２８により判定された結果は、出力部３０より、印刷出力又は画像出力される。
【００３３】
以上説明したように、本実施形態の剥離診断装置１０によれば、剥離の有無に加えて、剥離が発生している場合には剥離の状態も判定することができる。剥離の状態がわかることにより、適切な補修作業の計画をたてることができるため、迅速かつ無駄のない施工が可能となり、コストの削減、工期の短縮が可能となる。
【００３４】
なお、上記の説明では、診断対象箇所の測定信号に基づき算出したＦα、Ｆβを、健全状態のＦα、Ｆβの平均値で割る事により正規化したＦ´α、Ｆ´βを用いて、診断を行ったが、これに限らず、適宜な閾値Ｆαｌｉｍ、Ｆβｌｉｍを設定し、Ｆα、Ｆβと、Ｆαｌｉｍ、Ｆβｌｉｍとを夫々比較し、その大小関係に基づき判定を行ってもよい。
なお、本実施形態の剥離診断装置１０によれば、図１１に示すような、外装コンクリートパネルの一種である内部に空洞８を有する押出成形セメント板を用いたタイル壁面１００の診断にも用いることができる。押出成形セメント板を用いたタイル壁面の診断に、従来の打撃音により剥離状態の診断を行う方法を用いると、押出成形セメント板は内部空洞８で生じる共鳴音の影響により判定を行うのは難しかった。しかし、本実施形態の剥離診断装置１０によれば、ウェーブレット変換を行うことにより、表面剥離７に起因する音と内部空洞８における共鳴音とを分離することができるため、剥離状態を診断することができる。
【００３５】
なお、上記の説明では、判定部２８において、ウェーブレット平面における表面剥離及び下地剥離の特徴が表れる部分について積分を行い、得られた積分値Ｆα、Ｆβに基づき判定を行ったが、これに限らず、相互相関関数を用いて判定を行うことができる。以下、判定部２８において、相互相関関数を用いて判定を行う別の実施形態を説明する。
【００３６】
上述した実施形態では、判定部２８には、測定信号をウェーブレット変換した変換測定信号が入力されていたが、相互相関関数を用いて判定を行う場合には、判定部２８には、測定信号をウェーブレット変換した変換測定信号とともに、基準信号をウェーブレット変換した変換基準信号も入力される。判定部２８には、変換測定信号とともに、この変換基準信号が入力される。
【００３７】
判定部２８は、以下の式（７）、（８）に基づき、変換測定信号及び変換基準信号の相互相関関数Ｇα、Ｇβ算出する。なお、式中のＩ（ｆ、ｔ）、Ｉ´（ｆ、ｔ）は、夫々周波数ｆ、時刻ｔにおける変換測定信号及び変換基準信号の値を示し、μα、μ´α、は積分区間ｆα１〜ｆα２、積分区間ｔα１〜ｔα２におけるＩ（ｆ、ｔ）、Ｉ´（ｆ、ｔ）の平均値を示し、σα、σ´α、は積分区間ｆα１〜ｆα２、積分区間ｔα１〜ｔα２におけるＩ（ｆ、ｔ）、Ｉ´（ｆ、ｔ）の標準偏差を示す。また、μβ、μ´β、は積分区間ｆβ１〜ｆβ２、積分区間ｔβ１〜ｔβ２におけるＩ（ｆ、ｔ）、Ｉ´（ｆ、ｔ）の平均値を示し、σβ、σ´β、は積分区間ｆβ１〜ｆβ２、積分区間ｔβ１〜ｔβ２におけるＩ（ｆ、ｔ）、Ｉ´（ｆ、ｔ）の標準偏差を示す。
また、積分区間は、Ｆα、Ｆβを算出するための式（５）及び式（６）における積分区間と同様に設定すればよい。
【数４】
【００３８】
上記算出したＧαは、ウェーブレット平面における表面剥離の特徴の表れる領域についての相互相関関数であるため、Ｇαが１に近づくということは、この領域のＩ（ｆ、ｔ）とＩ´（ｆ、ｔ）とが近い傾向を有する、すなわち、表面剥離が発生していないことを意味する。また、Ｇαが０に近づくということは、この部分について、Ｉ（ｆ、ｔ）とＩ´（ｆ、ｔ）とが異なる傾向を有する、すなわち、表面剥離が発生していることを意味する。
【００３９】
同様に上記算出したＧβは、ウェーブレット平面における下地剥離の特徴の表れる部分についての相互相関関数であるため、Ｇβが１に近づくということは、この部分について、Ｉ（ｆ、ｔ）とＩ´（ｆ、ｔ）とが近い傾向を有する、すなわち下地剥離が発生していないことを意味する。また、Ｇβが０に近づくということは、この部分について、Ｉ（ｆ、ｔ）とＩ´（ｆ、ｔ）とが異なる傾向を有する、すなわち表面剥離が発生していることを意味する。
【００４０】
本実施形態の判定部２８は、予め適宜な値に閾値Ｇαlim及びＧβlimを設定しておき、これらの閾値と上記算出したＧα及びＧβを比較することにより剥離の有無及び剥離の状態を判定する。
図１２は、Ｇα及びＧβに基づく判定条件を示す図である。
同図に示すように、上記の式（７）及び（８）により算出したＧα及びＧβが、Ｇα≧ＧαｌｉｍかつＧβ≧Ｇβｌｉｍの場合には、剥離が発生していないと判定し、Ｇα＜ＧαｌｉｍかつＧβ≧Ｇβｌｉｍの場合には、表面剥離の可能性があると判定し、Ｇα≧ＧαｌｉｍかつＧβ＜Ｇβｌｉｍの場合には、下地剥離の可能性があると判定し、Ｇα＜ＧαｌｉｍかつＧβ＜Ｇβｌｉｍの場合には、表面剥離及び下地剥離が共に発生していると判定する。
以上のように相互相関関数を用いても、ウェーブレット平面における表面剥離及び下地剥離の特徴が表れる領域の音圧レベルに基づき判定を行うことができるため、剥離の有無に加えて剥離の状態を判定することができる。
なお、本実施形態の剥離診断装置による剥離状態の診断の対象となるのは、タイルの貼付けられた壁面に限られず、石等が貼り付けられた壁面などにも適用することができる。また、壁面に限らず、屋根、床、上げ裏（庇、軒、階段の裏側）などの剥離診断にも用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】（Ａ）は本実施形態の剥離診断装置の適用の対象となる一般的なタイル壁面の一例を示す断面図であり、（Ｂ）は、剥離が生じたタイル壁面を示す断面図である。
【図２】条件１（健全状態）の測定信号の時間波形及びウェーブレット変換した結果を３次元的に示すグラフである。
【図３】条件２（表面剥離）の測定信号の時間波形及びウェーブレット変換した結果を３次元的に示すグラフである。
【図４】条件３（下地剥離）の測定信号の時間波形及びウェーブレット変換した結果を３次元的に示すグラフである。
【図５】条件４（表面剥離及び下地剥離）の測定信号の時間波形及びウェーブレット変換した結果を３次元的に示すグラフである。
【図６】模型実験の試験結果より算出したＦα、Ｆβをプロットしたグラフである。
【図７】Ｆα及びＦβを正規化したＦ´α及びＦ´βをプロットしたグラフである。
【図８】本実施形態の剥離診断装置の構成を示す図である。
【図９】剥離診断装置を用いたタイル壁面の剥離の有無及び剥離状態を判定する工程を示すフローチャートである。
【図１０】判定部における剥離の有無及び剥離の状態を判定する工程を詳細に示すフローチャートである。
【図１１】内部に空洞を有するアスロックに貼り付けたタイル壁面を示す断面図である。
【図１２】Ｇα及びＧβに基づく判定条件を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１ タイル壁面 ２ 建物の壁面
３ 中間モルタル ４ 貼付けモルタル
５ タイル ６ 下地剥離
７ 表面剥離 ８ 内部空洞
１０ 剥離診断装置 １２ 打撃棒
１４ マイクロフォン １６ 信号処理部
２０ 増幅部 ２２ Ａ／Ｄ変換部
２４ マザーウェーブレット作成部 ２６ ウェーブレット変換部
２８ 判定部 ３０ 出力部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイル貼り付け面の剥離状態を前記タイル貼り付け面の打撃音に基づき診断する方法であって、
前記タイル貼り付け面の適宜な部分についての打撃音を基準信号として取得する基準信号取得ステップと、
前記取得した基準信号に基づきマザーウェーブレットを作成するマザーウェーブレット作成ステップと、
前記タイル貼り付け面の診断対象部分についての打撃音を測定信号として取得する測定信号取得ステップと、
前記取得した測定信号に対して、前記作成したマザーウェーブレットを用いてウェーブレット変換することにより、変換測定信号を生成するウェーブレット変換ステップと、
前記変換測定信号についての時間−周波数領域における音圧分布に基づき剥離の有無及び剥離がある場合の剥離状態を判定する剥離判定ステップとを備えることを特徴とするタイル貼り付け面の剥離診断方法。
【請求項２】
前記剥離判定ステップは、
前記変換測定信号の周波数ｆ、時間ｔにおける値をＩ（ｆ、ｔ）としたとき、以下の式（１）、（２）によりＦα、Ｆβを算出するステップと、
前記算出したＦα、Ｆβに基づき、剥離の有無及び剥離がある場合の剥離状態を判定するステップとを備えることを特徴とする請求項１記載のタイル貼り付け面の剥離診断方法。
【請求項３】
前記Ｆα、Ｆβに基づき、剥離の有無及び剥離がある場合の剥離状態を判定するステップは、
Ｆαｌｉｍ、Ｆβｌｉｍを適宜設定し、
Ｆα≧ＦαｌｉｍかつＦβ≧Ｆβｌｉｍの場合には、表面剥離及び下地剥離が発生していると判定し、
Ｆα≧ＦαｌｉｍかつＦβ＜Ｆβｌｉｍの場合には、表面剥離が発生していると判定し、
Ｆα＜ＦαｌｉｍかつＦβ≧Ｆβｌｉｍの場合には、下地剥離が発生していると判定し、
Ｆα＜ＦαｌｉｍかつＦβ＜Ｆβｌｉｍの場合には、剥離が発生していないと判定することを特徴とする請求項２記載の剥離診断方法。
【請求項４】
前記剥離判定ステップは、
前記基準信号を前記マザーウェーブレットを用いてウェーブレット変換して、変換基準信号を生成するステップと、
前記変換測定信号の周波数ｆ、時間ｔにおける値をＩ（ｆ、ｔ）、前記変換基準信号の周波数ｆ、時間ｔにおける値をＩ´（ｆ、ｔ）としたとき、以下の式（３）、（４）により相互相関関数Ｇα、Ｇβを算出するステップと、
算出したＧα、Ｇβに基づき、剥離の有無及び剥離がある場合には剥離状態を判定するステップを備えることを特徴とする請求項１記載のタイル貼り付け面の剥離診断方法。
【請求項５】
前記算出したＧα、Ｇβに基づき、剥離の有無及び剥離がある場合には剥離状態を判定するステップは、
Ｇαｌｉｍ、Ｇβｌｉｍを適宜設定し、
Ｇα≧ＧαｌｉｍかつＧβ≧Ｇβｌｉｍの場合には、剥離が発生していないと判定し、
Ｇα＜ＧαｌｉｍかつＧβ≧Ｇβｌｉｍの場合には、表面剥離が発生していると判定し、
Ｇα≧ＧαｌｉｍかつＧβ＜Ｇβｌｉｍの場合には、下地剥離が発生していると判定し、
Ｇα＜ＧαｌｉｍかつＧβ＜Ｇβｌｉｍの場合には、表面剥離及び下地剥離が共に発生していると判定することを特徴とする請求項４記載の剥離診断方法。
【請求項６】
請求項２から５何れかに記載の剥離診断方法であって、
前記積分区間ｆα１〜ｆα２を、４×１０３〜２×１０４［ｋＨＺ］とし、
前記積分区間ｔα１〜ｔα２を、−１．０×１０−３〜０．５×１０−３［ｓ］とし、
前記積分区間ｆβ１〜ｆβ２を、２×１０３〜４×１０４［ｋＨＺ］とし、
前記積分区間ｔβ１〜ｔβ２を、０．５×１０−３〜８．０×１０−３［ｓ］としたことを特徴とする剥離診断方法。
【請求項７】
タイル貼り付け面の剥離状態を前記タイル貼り付け面の打撃音に基づき診断する装置であって、
前記タイル貼り付け面の適宜な部分についての打撃音を基準信号として取得する手段と、
前記取得した基準信号に基づきマザーウェーブレットを作成する手段と、
前記タイル貼り付け面の診断対象部分についての打撃音を測定信号として取得する手段と、
前記取得した測定信号に対して、前記作成したマザーウェーブレットを用いてウェーブレット変換することにより、変換測定信号を生成する手段と、
前記変換測定信号について時間−周波数領域における音圧分布に基づき剥離の有無及び剥離が有る場合の剥離状態を判定する手段とを備えることを特徴とするタイル貼り付け面の剥離診断装置。
【請求項１】
タイル貼り付け面の剥離状態を前記タイル貼り付け面の打撃音に基づき診断する方法であって、
前記タイル貼り付け面の適宜な部分についての打撃音を基準信号として取得する基準信号取得ステップと、
前記取得した基準信号に基づきマザーウェーブレットを作成するマザーウェーブレット作成ステップと、
前記タイル貼り付け面の診断対象部分についての打撃音を測定信号として取得する測定信号取得ステップと、
前記取得した測定信号に対して、前記作成したマザーウェーブレットを用いてウェーブレット変換することにより、変換測定信号を生成するウェーブレット変換ステップと、
前記変換測定信号についての時間−周波数領域における音圧分布に基づき剥離の有無及び剥離がある場合の剥離状態を判定する剥離判定ステップとを備えることを特徴とするタイル貼り付け面の剥離診断方法。
【請求項２】
前記剥離判定ステップは、
前記変換測定信号の周波数ｆ、時間ｔにおける値をＩ（ｆ、ｔ）としたとき、以下の式（１）、（２）によりＦα、Ｆβを算出するステップと、
前記算出したＦα、Ｆβに基づき、剥離の有無及び剥離がある場合の剥離状態を判定するステップとを備えることを特徴とする請求項１記載のタイル貼り付け面の剥離診断方法。
【請求項３】
前記Ｆα、Ｆβに基づき、剥離の有無及び剥離がある場合の剥離状態を判定するステップは、
Ｆαｌｉｍ、Ｆβｌｉｍを適宜設定し、
Ｆα≧ＦαｌｉｍかつＦβ≧Ｆβｌｉｍの場合には、表面剥離及び下地剥離が発生していると判定し、
Ｆα≧ＦαｌｉｍかつＦβ＜Ｆβｌｉｍの場合には、表面剥離が発生していると判定し、
Ｆα＜ＦαｌｉｍかつＦβ≧Ｆβｌｉｍの場合には、下地剥離が発生していると判定し、
Ｆα＜ＦαｌｉｍかつＦβ＜Ｆβｌｉｍの場合には、剥離が発生していないと判定することを特徴とする請求項２記載の剥離診断方法。
【請求項４】
前記剥離判定ステップは、
前記基準信号を前記マザーウェーブレットを用いてウェーブレット変換して、変換基準信号を生成するステップと、
前記変換測定信号の周波数ｆ、時間ｔにおける値をＩ（ｆ、ｔ）、前記変換基準信号の周波数ｆ、時間ｔにおける値をＩ´（ｆ、ｔ）としたとき、以下の式（３）、（４）により相互相関関数Ｇα、Ｇβを算出するステップと、
算出したＧα、Ｇβに基づき、剥離の有無及び剥離がある場合には剥離状態を判定するステップを備えることを特徴とする請求項１記載のタイル貼り付け面の剥離診断方法。
【請求項５】
前記算出したＧα、Ｇβに基づき、剥離の有無及び剥離がある場合には剥離状態を判定するステップは、
Ｇαｌｉｍ、Ｇβｌｉｍを適宜設定し、
Ｇα≧ＧαｌｉｍかつＧβ≧Ｇβｌｉｍの場合には、剥離が発生していないと判定し、
Ｇα＜ＧαｌｉｍかつＧβ≧Ｇβｌｉｍの場合には、表面剥離が発生していると判定し、
Ｇα≧ＧαｌｉｍかつＧβ＜Ｇβｌｉｍの場合には、下地剥離が発生していると判定し、
Ｇα＜ＧαｌｉｍかつＧβ＜Ｇβｌｉｍの場合には、表面剥離及び下地剥離が共に発生していると判定することを特徴とする請求項４記載の剥離診断方法。
【請求項６】
請求項２から５何れかに記載の剥離診断方法であって、
前記積分区間ｆα１〜ｆα２を、４×１０３〜２×１０４［ｋＨＺ］とし、
前記積分区間ｔα１〜ｔα２を、−１．０×１０−３〜０．５×１０−３［ｓ］とし、
前記積分区間ｆβ１〜ｆβ２を、２×１０３〜４×１０４［ｋＨＺ］とし、
前記積分区間ｔβ１〜ｔβ２を、０．５×１０−３〜８．０×１０−３［ｓ］としたことを特徴とする剥離診断方法。
【請求項７】
タイル貼り付け面の剥離状態を前記タイル貼り付け面の打撃音に基づき診断する装置であって、
前記タイル貼り付け面の適宜な部分についての打撃音を基準信号として取得する手段と、
前記取得した基準信号に基づきマザーウェーブレットを作成する手段と、
前記タイル貼り付け面の診断対象部分についての打撃音を測定信号として取得する手段と、
前記取得した測定信号に対して、前記作成したマザーウェーブレットを用いてウェーブレット変換することにより、変換測定信号を生成する手段と、
前記変換測定信号について時間−周波数領域における音圧分布に基づき剥離の有無及び剥離が有る場合の剥離状態を判定する手段とを備えることを特徴とするタイル貼り付け面の剥離診断装置。
【図１】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００７−３０９８２７（Ｐ２００７−３０９８２７Ａ）
【公開日】平成１９年１１月２９日（２００７．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１４０３１６（Ｐ２００６−１４０３１６）
【出願日】平成１８年５月１９日（２００６．５．１９）
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月２９日（２００７．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月１９日（２００６．５．１９）
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【Ｆターム（参考）】
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