物体の形状計測方法
【課題】容易、且つコストをかけずに物体の劣化計測を行うことが可能な物体の劣化計測方法などを提供する。
【解決手段】計測対象とすべき被測定物５を特定し、その特定した被測定物を樹脂１５を用いて型どりした後、計測すべき任意の箇所において当該型どりした樹脂１５を切断し、当該樹脂１５の断面部分を２次元スキャナ２５で直接読み取って、画像解析による断面部分の形状を計測する。
【解決手段】計測対象とすべき被測定物５を特定し、その特定した被測定物を樹脂１５を用いて型どりした後、計測すべき任意の箇所において当該型どりした樹脂１５を切断し、当該樹脂１５の断面部分を２次元スキャナ２５で直接読み取って、画像解析による断面部分の形状を計測する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体の形状計測方法に関し、例えば既設構造物の鉄筋の形状計測方法などに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、鉄筋コンクリートと称される構造物は、経年劣化により、構造物自体、及び構造物に用いられている鋼材が腐食する。構造物の耐力診断を行う上で、当該構造物に用いられている鋼材（鉄筋）の腐食調査（形状計測調査）は不可欠である。
【０００３】
この種の腐食調査（評価）に関する技術として、（１）既設構造物のコンクリートをはつり、鉄筋を露出させて目視によって評価する方法（２）既設構造物のコンクリートをはつり、鉄筋を露出させて当該鉄筋の断面寸法をノギスを用いて測定して評価する方法、（３）既設構造物のコンクリートをはつり、検査対象とする鉄筋を採取して重量等を測定して評価する方法などが従来から知られている。しかしながら、（１）は耐力診断を行うための有意なデータとならない、（２）は精度が悪く、腐食した不定形状の鉄筋の断面積を求めるときには特に大きな誤差を生じ、有意なデータとならない、（３）作業が煩雑となり、しかも構造物に損傷を与えるという問題がある。
【０００４】
このような問題を解決すべく、最近では、例えば、レーザ形状計測器により鉄筋の形状を計測する手法が提案されている。この計測手法は、精度良く計測できるものの、装置が高価であるという問題に加えて、はつり個所のような狭隘な場所の計測が困難である。よって、計測対象とする鉄筋を採取しての計測となるため、上記（３）と同様な問題がある。
【０００５】
一方、鉄筋を採取せずに鉄筋の計測を行う手法が開示されている（特許文献１参照）。特許文献１の手法は、鉄筋を無収縮のエポキシ樹脂又は無発泡ウレタン樹脂により型どりし、その型どりした樹脂を型枠として他の樹脂を流し込み鉄筋のレプリカを作成した後、そのレプリカを３次元スキャナ（レーザ計測器）で計測するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２６３９２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の鉄筋の計測手法は、高精度に計測可能であるものの、３次元スキャナは高価であり、使用される樹脂は使い捨てのものであるためランニングコストが高価となる。
【０００８】
また、型どりした樹脂からレプリカを作製するため、作業が煩雑となり、作業時間が長くなり作業者への負担も重いなどの問題がある。
【０００９】
本発明は、以上の点等に鑑みてなされたものであり、容易、且つコストをかけずに物体の劣化計測を行うことが可能な物体の劣化計測方法などを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の物体の形状計測方法は、既設構造物の計測対象とすべき領域を特定し、軟化させた熱可塑性樹脂を前記領域に押し付け、前記熱可塑性樹脂の硬化後、前記領域から当該熱可塑性樹脂を取り出し、任意の個所において、硬化した前記熱可塑性樹脂を切断し、前記切断した断面部分を２次元画像取得装置で読み取って、当該断面部分の形状を計測することを特徴とする。
【００１１】
また、請求項２に記載の物体の形状計測方法は、既設構造物のコンクリートをはつり、計測対象とすべき鉄筋を特定し、前記鉄筋に付着したコンクリート片や錆を除去して前記鉄筋の全周を露出させ、半割り形状の２つのハウジング内にそれぞれ熱可塑性樹脂を詰め、前記鉄筋の外周に前記熱可塑性樹脂が詰められた２つのハウジングを組み付けて、前記熱可塑性樹脂の硬化後、前記両ハウジングの境界に沿って熱可塑性樹脂を切断して硬化した前記熱可塑性樹脂を取り出し、任意の個所において、硬化した前記熱可塑性樹脂を切断し、前記切断した断面部分を２次元画像取得装置で読み取って、当該断面部分の形状を計測することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項３に記載の物体の形状計測方法は、請求項２に記載の物体の形状計測方法において、型どりされた硬化後の前記熱可塑性樹脂の底面と切断面をシールし、当該型どりされた熱可塑性樹脂の内部に液体を注入し、前記液体の質量から体積を求めることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項４に記載の物体の形状計測方法は、既設構造物の計測対象とすべき金属部分を含む付帯設備を特定し、前記付帯設備に付着した錆を除去し、軟化させた熱可塑性樹脂を前記付帯設備に押し付け、前記熱可塑性樹脂の硬化後、前記付帯設備から当該熱可塑性樹脂を取り出し、前記金属部分を含む任意の個所において、硬化した前記熱可塑性樹脂を切断し、前記切断した断面部分を２次元画像取得装置で読み取って、当該断面部分の形状を計測することを特徴とする。
【００１４】
また、請求項５に記載の物体の形状計測方法は、平面状の既設構造物の計測対象とすべき領域を特定し、転写可能な印を前記領域内の前記既設構造物に付け、軟化させた熱可塑性樹脂を前記領域に押し付け、前記熱可塑性樹脂の硬化後、前記領域から前記印が転写された当該熱可塑性樹脂を取り出し、前記印に基づいて硬化した前記熱可塑性樹脂を切断し、前記切断した断面部分を２次元画像取得装置で読み取って、当該断面部分の形状を計測することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、容易、且つ正確に計測すべき物体の形状（断面形状）を計測することが可能である。また、本発明によれば、鉄筋コンクリート構造物中の腐食鉄筋の断面計測の他、鋼構造物やプラントの鋼材表面の腐食、磨耗による表面凹凸の計測などに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】既設構造物の腐食鉄筋の形状を計測する工程図である。
【図２】既設構造物の表面の凹凸形状を計測する計測手法を説明するための図である。
【図３】既設構造物の付帯設備の腐食形状を計測する工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の最良の実施形態を説明する。
【００１８】
１．実施形態の概要
本実施形態の物体の形状計測手法は、被計測物の断面を計測する手法である。当該物体の形状計測手法は、計測対象とすべき被測定物を特定し、その特定した被測定物を樹脂を用いて型どりした後、計測すべき任意の箇所において当該型どりした樹脂を切断し、当該樹脂の断面部分を、例えばフラットヘッドスキャナ（２次元スキャナ）などの２次元画像取得装置で直接読み取って、画像解析による断面部分の形状を計測するものである。
【００１９】
本実施形態に用いられる樹脂は、熱可塑性樹脂である。本実施形態では、好適にポリエチレン樹脂を用いるが、その他、ポリプロピレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂などを用いることができる。
【００２０】
このように本実施形態の断面計測手法は、熱可塑性樹脂を用いることで、物体の形状計測の際の作業性が良く、計測に係るコストの低減を図れる。熱可塑性樹脂は、常温の状態においてカッター等で容易に切断でき、且つ、加熱により何度でも再利用可能であるからである。
【００２１】
また、本実施形態の断面計測手法は、切断部分を２次元スキャナで読み取って、断面部分の形状を計測するため、精度良く計測できるとともに物体の形状計測の際の作業性が良く、計測に係るコストの低減を図れる。２次元スキャナは安価で精度の良い製品が多数出回っており、また、断面部分の形状を計測するための２次元画像解析においては、現在では非常に安い解析ソフトが多数出回っているからである。
【００２２】
次に、本実施形態の物体の形状計測手法のより具体的な実施例について、実施例１〜実施例３に分けて説明する。
【００２３】
２．実施例１
本実施例は既設構造物の鉄筋を計測する手法である。以下に本実施例の物体の形状計測手法について図１を用いて説明する。図１は既設構造物の腐食鉄筋の形状を計測する工程図である。
【００２４】
まず、図１（ａ）に示すように、既設構造物のコンクリート２をはつり、計測対象となる鉄筋５を露出させる。そして、鉄筋５に付着しているコンクリート片や錆をとるため、例えば充電式ハンドドリル等にワイヤカップブラシを取り付け、鉄筋５の表面に付着した錆やコンクリート片を除去する。この作業により鉄筋全周を露出させる。
【００２５】
次に、図１（ｂ）に示すように、鉄筋５の型どり用に用いられる半割り形状のアルミ製の円筒ハウジング（以下、単に「ハウジング１０」と称する。）内に熱可塑性樹脂１５（以下、単に「樹脂」と称する）を詰め、加熱装置２０にて加熱し、当該熱可塑性樹脂１５を軟化させる。
【００２６】
次に、図１（ｃ）に示すように、樹脂１５が詰められたハウジング１０を計測対象となる鉄筋５の左右（又は前後）から挟みこみ、当該樹脂１５が硬化するまでその状態を保持する。なお、樹脂１５は約４０℃以下になるとゴム状に硬化することが確認できた。
【００２７】
本実施例では、ハウジング１０から手を離しても当該ハウジング１０は落下しないことを確認したが、念のため当該ハウジング１０の外周に当該ハウジング１０が移動しないように固定する固定装置を用いても構わない。なお、当該固定装置は、バンドなどであっても構わない。
【００２８】
このように本実施例では、樹脂１５の型どりのために半割り形状のハウジング１０を用いることで、はつり部分が狭い場所でも容易に作業ができるため、作業者の負担を軽減できる。なお、ハウジング１０の形状は、図１に示すように半割り可能な円筒形状でなくとも縦方向に分割可能であれば良い。すなわち、ハウジング１０の形状は、角筒形状であっても良く、縦方向に複数（例えば、３分割）されていてもよい。作業者が、鉄筋５を取り外すことなく熱可塑性樹脂１５により当該鉄筋５の型どり作業を容易に行えれば良い。
【００２９】
次に、図１（ｃ）、（ｄ）に示すように、前記樹脂１５が硬化した後、前記両ハウジング１０の境界１０ａに沿ってカッターを入れて硬化した樹脂１５を切断し、当該鉄筋５から鉄筋５の形状が型どりされた樹脂１５ａを取り出す。
【００３０】
次に、図１（ｅ）に示すように、型どりされた樹脂１５ａの底面とカット面をシールし、液体（例えば、水）を上面まで注入し、その注入した液体の質量から体積を求める。これにより、鉄筋５の腐食率などをコンピュータを用いて計測することができる。
【００３１】
さらに、図１（ｆ）に示すように、任意の断面で樹脂１５ａを切断し、その切断した樹脂１５ｂの画像（断面画像）を２次元スキャナ２５によって読み取り、画像解析ソフトを備えたコンピュータを用いて鉄筋５の断面形状を計測する。
【００３２】
コンピュータは、例えば、演算機能を有するＣＰＵ（Central Processing Unit）、作業用ＲＡＭ、不揮発性メモリ、及び各種処理プログラムやデータを記憶するＲＯＭ等を備えて構成されている。そして、ＣＰＵが例えばＲＯＭ等に記憶された画像解析処理プログラムを実行（画像解析処理アプリケーションを起動）することにより、鉄筋５等の被計測物の断面形状（実施例１）、粗さ分布及び磨耗度合い（後述する実施例２）を計測するようになっている。
【００３３】
なお、本実施例では自然に樹脂１５が硬化するのを待ったが、冷水や氷などでハウジング１０ごと冷却することでその硬化時間は短縮可能である。
【００３４】
このような計測手法によれば、既設構造物の鉄筋の正確な形状の計測が容易に可能であるとともに、腐食度合いを推定することが可能である。
【００３５】
次に上記手法で用いた計測装置の一例について説明する。
【００３６】
まず、鉄筋５の型どり用に用いられるハウジング１０は、円筒状のアルミを縦方向に二分割したものである。また、加熱装置２０は、ヒータ２１を備え、図１（ｂ）に示すように、当該ヒータ２１により半割り形状のハウジング１０を加熱することが可能である。樹脂１５を当該ハウジング１０内に入れて加熱後、樹脂１５が軟化したら、当該樹脂１５の表面を平らな板などを用いて整形（表面が平らになるように整える）する。本実施例では、樹脂１５は、加熱開始から１５分で樹脂の表面温度が９０℃となり軟化した。
【００３７】
ここで、本実施例で測定された結果の有意性を検証した。この検証は、本実施例により型どりされた樹脂を任意の部分で切断した時のスキャナ画像から画像解析ソフトを用いて計測した断面形状の計測値と、同一個所の鉄筋をノギスで測定した実測値と、を比較して行った。この検証は、鉄筋の複数箇所（節のある部分と節のない部分のそれぞれの任意の３ヶ所）において行った。その結果、面積の誤差は最大で２．３％、直径は最大で１．５％と本実施例における計測精度は高く、実用上十分な精度を得ることができることが確認できた。
【００３８】
３．実施例２
本実施例は既設構造物の表面の凹凸形状を計測する手法である。以下に本実施例の物体の形状計測手法について図２を用いて説明する。図２は既設構造物の表面の凹凸形状を計測する計測手法を説明するための図である。
【００３９】
まず、図２（ａ）に示すように、既設構造物５０の表面の測定すべき領域Ｒを特定する。
【００４０】
次に、例えば充電式ハンドドリル等にワイヤカップブラシを取り付け、測定すべき領域Ｒに付着している塗装や錆を除去する。なお、測定すべき領域Ｒに錆（金属部分）や塗装を含まない場合などでは、この工程は必要ない。このような場合には、当該領域Ｒの埃などを除去するだけで良い。
【００４１】
次に、熱可塑性樹脂１５を加熱装置により加熱し、当該熱可塑性樹脂１５を軟化させる。
【００４２】
次に、図２（ａ）に示すように、当該熱可塑性樹脂１５を型どり用として用いられる平板状のアルミ板５５に広げて載せ、測定すべき領域Ｒに押し付け、当該熱可塑性樹脂１５が硬化するまでその状態を保持する。なお、既設構造物の一部表面の凹凸形状を計測する場合には、特定した領域の位置や測定すべき断面の位置を後で特定することが困難となるため、測定すべき領域Ｒにおいて、熱可塑性樹脂１５を押し付ける前に、特に測定が必要な個所（例えば、磨耗が激しい個所）に、鉛筆や色つきのペンなどで計測線５７を引く（印をつける）ことが好ましい。このようにすれば、図２（ｂ）に示すように、型どりされた熱可塑性樹脂１５に、当該線（印）５７が裏移りする（転写される）ため、広い範囲での測定において当該型どりした位置の特定が容易となる。また、当該計測線５７によって切断すべき断面（計測したい断面）を容易に特定することができる。その結果、本実施例によれば、計測した領域Ｒを容易に特定でき、且つ計測したい表面の凹凸形状を精度良く計測できる。
【００４３】
次に、前記熱可塑性樹脂が硬化した後、アルミ板から測定個所の形状が型どりされた熱可塑性樹脂を取り出す。
【００４４】
次に、任意の断面で樹脂を切断し、その切断した樹脂の画像（断面画像）を２次元スキャナによって読み取り、画像解析ソフトを用いて凹凸深さ等断面形状を計測する。
【００４５】
なお、本実施例で用いた加熱装置としては、一般的に市販されているホットプレートを用いた。
【００４６】
このような計測手法によれば、計測対象となる領域Ｒの粗さ分布をコンピュータを用いて計測することができる。よって、本実施例により、当該粗さ分布から磨耗度合いをコンピュータを用いて推定することが可能である。
【００４７】
４．実施例３
本実施例は既設構造物の付帯設備を計測する手法である。以下に本実施例の物体の形状計測手法について図３を用いて説明する。図２は既設構造物の付帯設備の腐食形状を計測する工程図である。
【００４８】
まず、図３（ａ）に示すように、例えば充電式ハンドドリル等にワイヤカップブラシを取り付け、既設構造物に備え付けられている付帯設備３０（金属部分であるボルト３１、ナット３２、パイプ３３など）に付着している錆等を塗装を除去する。
【００４９】
次に、熱可塑性樹脂１５を加熱装置により加熱し、当該熱可塑性樹脂１５を軟化させる。
【００５０】
次に、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、熱可塑性樹脂１５を、例えばアルミホイルで作成された容器３５内に収容し、当該熱可塑性樹脂１５を測定すべき付帯設備３０の計測すべき領域３０ａに押し付け、当該熱可塑性樹脂１５が硬化するまでその状態を保持する。
【００５１】
次に、図３（ｂ）に示すように、前記熱可塑性樹脂１５が硬化した後、測定個所（計測すべき領域３０ａ）の形状が型どりされた熱可塑性樹脂１５を取り出す
【００５２】
次に、図３（ｃ）に示すように、任意の断面で熱可塑性樹脂１５を切断し、その切断した熱可塑性樹脂１５ｃの画像（断面画像）を２次元スキャナによって読み取り、画像解析ソフトを備えたコンピュータを用いて凹凸深さ等断面形状を計測する。
【００５３】
なお、本実施例では、アンカーボルトの直径を通るような断面でカットした。また、本実施例で用いた加熱装置としては、一般的に市販されているホットプレートを用いた。
【００５４】
このような計測手法によれば、既設構造物に備え付けられている付帯設備３０等の複雑な形状の部材に対して当該部材の断面計測が容易に可能となる。また、計測結果により、各部材の腐食度合いを推定することが可能である。
【００５５】
なお、本願は本実施形態に限定されるものではなく、種々の形態にて実施することが可能である。例えば、本実施例にて用いた２次元スキャナ２５の代わりとして、デジタルカメラなど２次元画像をデータとして取得可能な装置（２次元画像取得装置）を用いても構わない。
【符号の説明】
【００５６】
５ 鉄筋
１０ ハウジング
１５ 熱可塑性樹脂
２０ 加熱装置
２５ ２次元スキャナ
３０ 付帯設備
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体の形状計測方法に関し、例えば既設構造物の鉄筋の形状計測方法などに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、鉄筋コンクリートと称される構造物は、経年劣化により、構造物自体、及び構造物に用いられている鋼材が腐食する。構造物の耐力診断を行う上で、当該構造物に用いられている鋼材（鉄筋）の腐食調査（形状計測調査）は不可欠である。
【０００３】
この種の腐食調査（評価）に関する技術として、（１）既設構造物のコンクリートをはつり、鉄筋を露出させて目視によって評価する方法（２）既設構造物のコンクリートをはつり、鉄筋を露出させて当該鉄筋の断面寸法をノギスを用いて測定して評価する方法、（３）既設構造物のコンクリートをはつり、検査対象とする鉄筋を採取して重量等を測定して評価する方法などが従来から知られている。しかしながら、（１）は耐力診断を行うための有意なデータとならない、（２）は精度が悪く、腐食した不定形状の鉄筋の断面積を求めるときには特に大きな誤差を生じ、有意なデータとならない、（３）作業が煩雑となり、しかも構造物に損傷を与えるという問題がある。
【０００４】
このような問題を解決すべく、最近では、例えば、レーザ形状計測器により鉄筋の形状を計測する手法が提案されている。この計測手法は、精度良く計測できるものの、装置が高価であるという問題に加えて、はつり個所のような狭隘な場所の計測が困難である。よって、計測対象とする鉄筋を採取しての計測となるため、上記（３）と同様な問題がある。
【０００５】
一方、鉄筋を採取せずに鉄筋の計測を行う手法が開示されている（特許文献１参照）。特許文献１の手法は、鉄筋を無収縮のエポキシ樹脂又は無発泡ウレタン樹脂により型どりし、その型どりした樹脂を型枠として他の樹脂を流し込み鉄筋のレプリカを作成した後、そのレプリカを３次元スキャナ（レーザ計測器）で計測するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２６３９２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の鉄筋の計測手法は、高精度に計測可能であるものの、３次元スキャナは高価であり、使用される樹脂は使い捨てのものであるためランニングコストが高価となる。
【０００８】
また、型どりした樹脂からレプリカを作製するため、作業が煩雑となり、作業時間が長くなり作業者への負担も重いなどの問題がある。
【０００９】
本発明は、以上の点等に鑑みてなされたものであり、容易、且つコストをかけずに物体の劣化計測を行うことが可能な物体の劣化計測方法などを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の物体の形状計測方法は、既設構造物の計測対象とすべき領域を特定し、軟化させた熱可塑性樹脂を前記領域に押し付け、前記熱可塑性樹脂の硬化後、前記領域から当該熱可塑性樹脂を取り出し、任意の個所において、硬化した前記熱可塑性樹脂を切断し、前記切断した断面部分を２次元画像取得装置で読み取って、当該断面部分の形状を計測することを特徴とする。
【００１１】
また、請求項２に記載の物体の形状計測方法は、既設構造物のコンクリートをはつり、計測対象とすべき鉄筋を特定し、前記鉄筋に付着したコンクリート片や錆を除去して前記鉄筋の全周を露出させ、半割り形状の２つのハウジング内にそれぞれ熱可塑性樹脂を詰め、前記鉄筋の外周に前記熱可塑性樹脂が詰められた２つのハウジングを組み付けて、前記熱可塑性樹脂の硬化後、前記両ハウジングの境界に沿って熱可塑性樹脂を切断して硬化した前記熱可塑性樹脂を取り出し、任意の個所において、硬化した前記熱可塑性樹脂を切断し、前記切断した断面部分を２次元画像取得装置で読み取って、当該断面部分の形状を計測することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項３に記載の物体の形状計測方法は、請求項２に記載の物体の形状計測方法において、型どりされた硬化後の前記熱可塑性樹脂の底面と切断面をシールし、当該型どりされた熱可塑性樹脂の内部に液体を注入し、前記液体の質量から体積を求めることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項４に記載の物体の形状計測方法は、既設構造物の計測対象とすべき金属部分を含む付帯設備を特定し、前記付帯設備に付着した錆を除去し、軟化させた熱可塑性樹脂を前記付帯設備に押し付け、前記熱可塑性樹脂の硬化後、前記付帯設備から当該熱可塑性樹脂を取り出し、前記金属部分を含む任意の個所において、硬化した前記熱可塑性樹脂を切断し、前記切断した断面部分を２次元画像取得装置で読み取って、当該断面部分の形状を計測することを特徴とする。
【００１４】
また、請求項５に記載の物体の形状計測方法は、平面状の既設構造物の計測対象とすべき領域を特定し、転写可能な印を前記領域内の前記既設構造物に付け、軟化させた熱可塑性樹脂を前記領域に押し付け、前記熱可塑性樹脂の硬化後、前記領域から前記印が転写された当該熱可塑性樹脂を取り出し、前記印に基づいて硬化した前記熱可塑性樹脂を切断し、前記切断した断面部分を２次元画像取得装置で読み取って、当該断面部分の形状を計測することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、容易、且つ正確に計測すべき物体の形状（断面形状）を計測することが可能である。また、本発明によれば、鉄筋コンクリート構造物中の腐食鉄筋の断面計測の他、鋼構造物やプラントの鋼材表面の腐食、磨耗による表面凹凸の計測などに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】既設構造物の腐食鉄筋の形状を計測する工程図である。
【図２】既設構造物の表面の凹凸形状を計測する計測手法を説明するための図である。
【図３】既設構造物の付帯設備の腐食形状を計測する工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の最良の実施形態を説明する。
【００１８】
１．実施形態の概要
本実施形態の物体の形状計測手法は、被計測物の断面を計測する手法である。当該物体の形状計測手法は、計測対象とすべき被測定物を特定し、その特定した被測定物を樹脂を用いて型どりした後、計測すべき任意の箇所において当該型どりした樹脂を切断し、当該樹脂の断面部分を、例えばフラットヘッドスキャナ（２次元スキャナ）などの２次元画像取得装置で直接読み取って、画像解析による断面部分の形状を計測するものである。
【００１９】
本実施形態に用いられる樹脂は、熱可塑性樹脂である。本実施形態では、好適にポリエチレン樹脂を用いるが、その他、ポリプロピレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂などを用いることができる。
【００２０】
このように本実施形態の断面計測手法は、熱可塑性樹脂を用いることで、物体の形状計測の際の作業性が良く、計測に係るコストの低減を図れる。熱可塑性樹脂は、常温の状態においてカッター等で容易に切断でき、且つ、加熱により何度でも再利用可能であるからである。
【００２１】
また、本実施形態の断面計測手法は、切断部分を２次元スキャナで読み取って、断面部分の形状を計測するため、精度良く計測できるとともに物体の形状計測の際の作業性が良く、計測に係るコストの低減を図れる。２次元スキャナは安価で精度の良い製品が多数出回っており、また、断面部分の形状を計測するための２次元画像解析においては、現在では非常に安い解析ソフトが多数出回っているからである。
【００２２】
次に、本実施形態の物体の形状計測手法のより具体的な実施例について、実施例１〜実施例３に分けて説明する。
【００２３】
２．実施例１
本実施例は既設構造物の鉄筋を計測する手法である。以下に本実施例の物体の形状計測手法について図１を用いて説明する。図１は既設構造物の腐食鉄筋の形状を計測する工程図である。
【００２４】
まず、図１（ａ）に示すように、既設構造物のコンクリート２をはつり、計測対象となる鉄筋５を露出させる。そして、鉄筋５に付着しているコンクリート片や錆をとるため、例えば充電式ハンドドリル等にワイヤカップブラシを取り付け、鉄筋５の表面に付着した錆やコンクリート片を除去する。この作業により鉄筋全周を露出させる。
【００２５】
次に、図１（ｂ）に示すように、鉄筋５の型どり用に用いられる半割り形状のアルミ製の円筒ハウジング（以下、単に「ハウジング１０」と称する。）内に熱可塑性樹脂１５（以下、単に「樹脂」と称する）を詰め、加熱装置２０にて加熱し、当該熱可塑性樹脂１５を軟化させる。
【００２６】
次に、図１（ｃ）に示すように、樹脂１５が詰められたハウジング１０を計測対象となる鉄筋５の左右（又は前後）から挟みこみ、当該樹脂１５が硬化するまでその状態を保持する。なお、樹脂１５は約４０℃以下になるとゴム状に硬化することが確認できた。
【００２７】
本実施例では、ハウジング１０から手を離しても当該ハウジング１０は落下しないことを確認したが、念のため当該ハウジング１０の外周に当該ハウジング１０が移動しないように固定する固定装置を用いても構わない。なお、当該固定装置は、バンドなどであっても構わない。
【００２８】
このように本実施例では、樹脂１５の型どりのために半割り形状のハウジング１０を用いることで、はつり部分が狭い場所でも容易に作業ができるため、作業者の負担を軽減できる。なお、ハウジング１０の形状は、図１に示すように半割り可能な円筒形状でなくとも縦方向に分割可能であれば良い。すなわち、ハウジング１０の形状は、角筒形状であっても良く、縦方向に複数（例えば、３分割）されていてもよい。作業者が、鉄筋５を取り外すことなく熱可塑性樹脂１５により当該鉄筋５の型どり作業を容易に行えれば良い。
【００２９】
次に、図１（ｃ）、（ｄ）に示すように、前記樹脂１５が硬化した後、前記両ハウジング１０の境界１０ａに沿ってカッターを入れて硬化した樹脂１５を切断し、当該鉄筋５から鉄筋５の形状が型どりされた樹脂１５ａを取り出す。
【００３０】
次に、図１（ｅ）に示すように、型どりされた樹脂１５ａの底面とカット面をシールし、液体（例えば、水）を上面まで注入し、その注入した液体の質量から体積を求める。これにより、鉄筋５の腐食率などをコンピュータを用いて計測することができる。
【００３１】
さらに、図１（ｆ）に示すように、任意の断面で樹脂１５ａを切断し、その切断した樹脂１５ｂの画像（断面画像）を２次元スキャナ２５によって読み取り、画像解析ソフトを備えたコンピュータを用いて鉄筋５の断面形状を計測する。
【００３２】
コンピュータは、例えば、演算機能を有するＣＰＵ（Central Processing Unit）、作業用ＲＡＭ、不揮発性メモリ、及び各種処理プログラムやデータを記憶するＲＯＭ等を備えて構成されている。そして、ＣＰＵが例えばＲＯＭ等に記憶された画像解析処理プログラムを実行（画像解析処理アプリケーションを起動）することにより、鉄筋５等の被計測物の断面形状（実施例１）、粗さ分布及び磨耗度合い（後述する実施例２）を計測するようになっている。
【００３３】
なお、本実施例では自然に樹脂１５が硬化するのを待ったが、冷水や氷などでハウジング１０ごと冷却することでその硬化時間は短縮可能である。
【００３４】
このような計測手法によれば、既設構造物の鉄筋の正確な形状の計測が容易に可能であるとともに、腐食度合いを推定することが可能である。
【００３５】
次に上記手法で用いた計測装置の一例について説明する。
【００３６】
まず、鉄筋５の型どり用に用いられるハウジング１０は、円筒状のアルミを縦方向に二分割したものである。また、加熱装置２０は、ヒータ２１を備え、図１（ｂ）に示すように、当該ヒータ２１により半割り形状のハウジング１０を加熱することが可能である。樹脂１５を当該ハウジング１０内に入れて加熱後、樹脂１５が軟化したら、当該樹脂１５の表面を平らな板などを用いて整形（表面が平らになるように整える）する。本実施例では、樹脂１５は、加熱開始から１５分で樹脂の表面温度が９０℃となり軟化した。
【００３７】
ここで、本実施例で測定された結果の有意性を検証した。この検証は、本実施例により型どりされた樹脂を任意の部分で切断した時のスキャナ画像から画像解析ソフトを用いて計測した断面形状の計測値と、同一個所の鉄筋をノギスで測定した実測値と、を比較して行った。この検証は、鉄筋の複数箇所（節のある部分と節のない部分のそれぞれの任意の３ヶ所）において行った。その結果、面積の誤差は最大で２．３％、直径は最大で１．５％と本実施例における計測精度は高く、実用上十分な精度を得ることができることが確認できた。
【００３８】
３．実施例２
本実施例は既設構造物の表面の凹凸形状を計測する手法である。以下に本実施例の物体の形状計測手法について図２を用いて説明する。図２は既設構造物の表面の凹凸形状を計測する計測手法を説明するための図である。
【００３９】
まず、図２（ａ）に示すように、既設構造物５０の表面の測定すべき領域Ｒを特定する。
【００４０】
次に、例えば充電式ハンドドリル等にワイヤカップブラシを取り付け、測定すべき領域Ｒに付着している塗装や錆を除去する。なお、測定すべき領域Ｒに錆（金属部分）や塗装を含まない場合などでは、この工程は必要ない。このような場合には、当該領域Ｒの埃などを除去するだけで良い。
【００４１】
次に、熱可塑性樹脂１５を加熱装置により加熱し、当該熱可塑性樹脂１５を軟化させる。
【００４２】
次に、図２（ａ）に示すように、当該熱可塑性樹脂１５を型どり用として用いられる平板状のアルミ板５５に広げて載せ、測定すべき領域Ｒに押し付け、当該熱可塑性樹脂１５が硬化するまでその状態を保持する。なお、既設構造物の一部表面の凹凸形状を計測する場合には、特定した領域の位置や測定すべき断面の位置を後で特定することが困難となるため、測定すべき領域Ｒにおいて、熱可塑性樹脂１５を押し付ける前に、特に測定が必要な個所（例えば、磨耗が激しい個所）に、鉛筆や色つきのペンなどで計測線５７を引く（印をつける）ことが好ましい。このようにすれば、図２（ｂ）に示すように、型どりされた熱可塑性樹脂１５に、当該線（印）５７が裏移りする（転写される）ため、広い範囲での測定において当該型どりした位置の特定が容易となる。また、当該計測線５７によって切断すべき断面（計測したい断面）を容易に特定することができる。その結果、本実施例によれば、計測した領域Ｒを容易に特定でき、且つ計測したい表面の凹凸形状を精度良く計測できる。
【００４３】
次に、前記熱可塑性樹脂が硬化した後、アルミ板から測定個所の形状が型どりされた熱可塑性樹脂を取り出す。
【００４４】
次に、任意の断面で樹脂を切断し、その切断した樹脂の画像（断面画像）を２次元スキャナによって読み取り、画像解析ソフトを用いて凹凸深さ等断面形状を計測する。
【００４５】
なお、本実施例で用いた加熱装置としては、一般的に市販されているホットプレートを用いた。
【００４６】
このような計測手法によれば、計測対象となる領域Ｒの粗さ分布をコンピュータを用いて計測することができる。よって、本実施例により、当該粗さ分布から磨耗度合いをコンピュータを用いて推定することが可能である。
【００４７】
４．実施例３
本実施例は既設構造物の付帯設備を計測する手法である。以下に本実施例の物体の形状計測手法について図３を用いて説明する。図２は既設構造物の付帯設備の腐食形状を計測する工程図である。
【００４８】
まず、図３（ａ）に示すように、例えば充電式ハンドドリル等にワイヤカップブラシを取り付け、既設構造物に備え付けられている付帯設備３０（金属部分であるボルト３１、ナット３２、パイプ３３など）に付着している錆等を塗装を除去する。
【００４９】
次に、熱可塑性樹脂１５を加熱装置により加熱し、当該熱可塑性樹脂１５を軟化させる。
【００５０】
次に、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、熱可塑性樹脂１５を、例えばアルミホイルで作成された容器３５内に収容し、当該熱可塑性樹脂１５を測定すべき付帯設備３０の計測すべき領域３０ａに押し付け、当該熱可塑性樹脂１５が硬化するまでその状態を保持する。
【００５１】
次に、図３（ｂ）に示すように、前記熱可塑性樹脂１５が硬化した後、測定個所（計測すべき領域３０ａ）の形状が型どりされた熱可塑性樹脂１５を取り出す
【００５２】
次に、図３（ｃ）に示すように、任意の断面で熱可塑性樹脂１５を切断し、その切断した熱可塑性樹脂１５ｃの画像（断面画像）を２次元スキャナによって読み取り、画像解析ソフトを備えたコンピュータを用いて凹凸深さ等断面形状を計測する。
【００５３】
なお、本実施例では、アンカーボルトの直径を通るような断面でカットした。また、本実施例で用いた加熱装置としては、一般的に市販されているホットプレートを用いた。
【００５４】
このような計測手法によれば、既設構造物に備え付けられている付帯設備３０等の複雑な形状の部材に対して当該部材の断面計測が容易に可能となる。また、計測結果により、各部材の腐食度合いを推定することが可能である。
【００５５】
なお、本願は本実施形態に限定されるものではなく、種々の形態にて実施することが可能である。例えば、本実施例にて用いた２次元スキャナ２５の代わりとして、デジタルカメラなど２次元画像をデータとして取得可能な装置（２次元画像取得装置）を用いても構わない。
【符号の説明】
【００５６】
５ 鉄筋
１０ ハウジング
１５ 熱可塑性樹脂
２０ 加熱装置
２５ ２次元スキャナ
３０ 付帯設備
【特許請求の範囲】
【請求項１】
既設構造物の計測対象とすべき領域を特定し、
軟化させた熱可塑性樹脂を前記領域に押し付け、
前記熱可塑性樹脂の硬化後、前記領域から当該熱可塑性樹脂を取り出し、
任意の個所において、硬化した前記熱可塑性樹脂を切断し、
前記切断した断面部分を２次元画像取得装置で読み取って、当該断面部分の形状を計測することを特徴とする物体の形状計測方法。
【請求項２】
既設構造物のコンクリートをはつり、計測対象とすべき鉄筋を特定し、
前記鉄筋に付着したコンクリート片や錆を除去して前記鉄筋の全周を露出させ、
分割されたの２つのハウジング内にそれぞれ熱可塑性樹脂を詰め、
前記鉄筋の外周に前記熱可塑性樹脂が詰められた２つのハウジングを組み付けて、
前記熱可塑性樹脂の硬化後、前記両ハウジングの境界に沿って熱可塑性樹脂を切断して硬化した前記熱可塑性樹脂を取り出し、
任意の個所において、硬化した前記熱可塑性樹脂を切断し、
前記切断した断面部分を２次元画像取得装置で読み取って、当該断面部分の形状を計測することを特徴とする物体の形状計測方法。
【請求項３】
型どりされた硬化後の前記熱可塑性樹脂の底面と切断面をシールし、
当該型どりされた熱可塑性樹脂の内部に液体を注入し、
前記液体の質量から体積を求めることを特徴とする請求項２に記載の物体の形状計測方法。
【請求項４】
既設構造物の計測対象とすべき金属部分を含む付帯設備を特定し、
前記付帯設備に付着した錆を除去し、
軟化させた熱可塑性樹脂を前記付帯設備に押し付け、
前記熱可塑性樹脂の硬化後、前記付帯設備から当該熱可塑性樹脂を取り出し、
前記金属部分を含む任意の個所において、硬化した前記熱可塑性樹脂を切断し、
前記切断した断面部分を２次元画像取得装置で読み取って、当該断面部分の形状を計測することを特徴とする物体の形状計測方法。
【請求項５】
平面状の既設構造物の計測対象とすべき領域を特定し、
転写可能な印を前記領域内の前記既設構造物に付け、
軟化させた熱可塑性樹脂を前記領域に押し付け、
前記熱可塑性樹脂の硬化後、前記領域から前記印が転写された当該熱可塑性樹脂を取り出し、
前記印に基づいて硬化した前記熱可塑性樹脂を切断し、
前記切断した断面部分を２次元画像取得装置で読み取って、当該断面部分の形状を計測することを特徴とする物体の形状計測方法。
【請求項１】
既設構造物の計測対象とすべき領域を特定し、
軟化させた熱可塑性樹脂を前記領域に押し付け、
前記熱可塑性樹脂の硬化後、前記領域から当該熱可塑性樹脂を取り出し、
任意の個所において、硬化した前記熱可塑性樹脂を切断し、
前記切断した断面部分を２次元画像取得装置で読み取って、当該断面部分の形状を計測することを特徴とする物体の形状計測方法。
【請求項２】
既設構造物のコンクリートをはつり、計測対象とすべき鉄筋を特定し、
前記鉄筋に付着したコンクリート片や錆を除去して前記鉄筋の全周を露出させ、
分割されたの２つのハウジング内にそれぞれ熱可塑性樹脂を詰め、
前記鉄筋の外周に前記熱可塑性樹脂が詰められた２つのハウジングを組み付けて、
前記熱可塑性樹脂の硬化後、前記両ハウジングの境界に沿って熱可塑性樹脂を切断して硬化した前記熱可塑性樹脂を取り出し、
任意の個所において、硬化した前記熱可塑性樹脂を切断し、
前記切断した断面部分を２次元画像取得装置で読み取って、当該断面部分の形状を計測することを特徴とする物体の形状計測方法。
【請求項３】
型どりされた硬化後の前記熱可塑性樹脂の底面と切断面をシールし、
当該型どりされた熱可塑性樹脂の内部に液体を注入し、
前記液体の質量から体積を求めることを特徴とする請求項２に記載の物体の形状計測方法。
【請求項４】
既設構造物の計測対象とすべき金属部分を含む付帯設備を特定し、
前記付帯設備に付着した錆を除去し、
軟化させた熱可塑性樹脂を前記付帯設備に押し付け、
前記熱可塑性樹脂の硬化後、前記付帯設備から当該熱可塑性樹脂を取り出し、
前記金属部分を含む任意の個所において、硬化した前記熱可塑性樹脂を切断し、
前記切断した断面部分を２次元画像取得装置で読み取って、当該断面部分の形状を計測することを特徴とする物体の形状計測方法。
【請求項５】
平面状の既設構造物の計測対象とすべき領域を特定し、
転写可能な印を前記領域内の前記既設構造物に付け、
軟化させた熱可塑性樹脂を前記領域に押し付け、
前記熱可塑性樹脂の硬化後、前記領域から前記印が転写された当該熱可塑性樹脂を取り出し、
前記印に基づいて硬化した前記熱可塑性樹脂を切断し、
前記切断した断面部分を２次元画像取得装置で読み取って、当該断面部分の形状を計測することを特徴とする物体の形状計測方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−１９０７３９（Ｐ２０１０−１９０７３９Ａ）
【公開日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−３５６１０（Ｐ２００９−３５６１０）
【出願日】平成２１年２月１８日（２００９．２．１８）
【出願人】（５０４２０９６５５）国立大学法人佐賀大学 (176)
【出願人】（５９１２４８２２３）株式会社計測リサーチコンサルタント (12)
【出願人】（５０６１５８４９６）株式会社Ｋ＆Ｔこんさるたんと (4)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月１８日（２００９．２．１８）
【出願人】（５０４２０９６５５）国立大学法人佐賀大学 (176)
【出願人】（５９１２４８２２３）株式会社計測リサーチコンサルタント (12)
【出願人】（５０６１５８４９６）株式会社Ｋ＆Ｔこんさるたんと (4)
【Ｆターム（参考）】
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