DE112020000170T5

DE112020000170T5 - Unbemanntes Luftfahrzeug und Prüfverfahren

Info

Publication number: DE112020000170T5
Application number: DE112020000170.9T
Authority: DE
Inventors: Masaki Honda; Masaki Kitamura; Kazuki Eguchi; Ryo Hashimoto
Original assignee: Mitsubishi Power Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2019-02-27
Filing date: 2020-01-31
Publication date: 2021-08-05
Also published as: KR20210060577A; JP7213104B2; US20220097845A1; WO2020175015A1; KR102572904B1; TW202036028A; TWI798526B; PH12021550861A1; JP2020138574A; CN112867670A

Abstract

Ein unbemanntes Luftfahrzeug ist ein unbemanntes Luftfahrzeug, das dazu ausgestaltet ist, in einem geschlossenen Raum zu fliegen, das einen Luftrahmen beinhaltet, ein Schuberzeugungsmittel, das dazu ausgestaltet ist, einen Schub für den Luftrahmen zu erzeugen, um in Luft zu fliegen, und eine Längenmessmittel, das an dem Luftrahmen angebracht ist. Das Längenmessmittel beinhaltet eine Übertragungseinheit, die dazu ausgestaltet ist, eine Messwelle zu übertragen, eine Empfangseinheit, die dazu ausgestaltet ist, reflektierte Wellen der Messwelle zu empfangen, und eine Abstandsberechnungseinheit, die dazu ausgestaltet ist, einen Abstand zwischen dem unbemannten Luftfahrzeug und einem stationären Objekt, das sich in dem geschlossenen Raum befindet, basierend auf den reflektierten Wellen der Messwelle, die von der Übertragungseinheit übertragen wurde, die mehrmals durch die Empfangseinheit empfangen werden, zu berechnen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Prüftechnik für einen geschlossenen Raum und insbesondere auf eine Prüftechnik, die ein unbemanntes Luftfahrzeug verwendet.
HINTERGRUND
Zum Beispiel muss ein Verbrennungsofen, wie ein Kessel, der in einem Heizkraftwerk verwendet wird, periodisch einen Betrieb beenden nach dem Start des Betriebs, damit ein Arbeiter das Innere des Verbrennungsofens betreten kann, um eine Instandhaltungsprüfung durchzuführen. Obwohl eine Position eines Prüfabschnittes (Prüfposition) in dem Ofen in der Instandhaltungsprüfung verdeutlicht werden muss, ist die Kapazität des Verbrennungsofens groß, was es schwierig macht, die Prüfposition visuell akkurat zu erfassen. Daher gab es herkömmlich ein Verfahren des Erfassens der Prüfposition durch Messen einer Höhenposition und einer Seitenposition des Prüfabschnitts mit einem Bandmaß oder dergleichen zum Markieren. Allerdings benötigt es ein solches Verfahren, für den Arbeiter ein Gerüst zu bauen und eine Gondel zu installieren, was eines hohen Aufwandes, Kosten und Prüfzeitraumes bedarf.
Inzwischen gibt es beim Prüfen eines strukturellen Objektes im Freien auch eine unbemannte Prüftechnik, die in der Lage ist, den Bedarf, das Gerüst zu bauen, durch die Verwendung eines unbemannten Luftfahrzeuges und GPS (Global Positioning System), zu beseitigen. Jedoch, sogar wenn eine solche Methode angewendet werden soll auf die Prüfung des Inneren eines Strukturobjektes, wie eines Kessels oder eines Schornsteins, dringen Radiowellen von einem Satelliten nicht ein, was es unmöglich macht, eine Flugposition des unbemannten Fahrzeugs durch GPS zu erfassen und eine stabile Regelung des unbemannten Fahrzeuges auszuführen. Entsprechend ist es schwierig, eine solche Prüftechnik zur Prüfung innerhalb des Strukturobjektes anzuwenden.
Um das obige Problem zu bewältigen, offenbart, zum Beispiel, Patentdokument 1 ein unbemanntes schwebendes Gerät (unbemanntes Luftfahrzeug), beinhaltend ein Schwebemittel, wie einen Propeller, an dem, zum Beispiel eine Entfernungsmessungseinheit (wie ein Laserscanner oder ein Ultraschallsensor) zum Messen einer Entfernung zwischen dem unbemannten schwebenden Gerät und einer inneren Wandoberfläche eines Strukturobjektes, wie eines Kessels (Kesselofens) und eine Bildgebungseinheit, um Strukturen abzubilden (wie ein Rohr und eine Verbindung) an einer Wandoberflächenseite des Strukturobjektes angebracht sind. Dann ist es möglich, Information über eine Bildgebungsposition der Bildgebungseinheit zu bekommen, basierend auf, zum Beispiel, Information (Signal) der Entfernungsmessungseinheit und eine unbemannte Prüfung innerhalb des Strukturobjektes durchzuführen.
Patentdokument 2 offenbart ein Signalverarbeitungsgerät einer Rastervorrichtung, die in der Lage ist, ein Überwachungsziel, das sich hinter einem Objekt befindet, das eine Geräuschquelle ist, richtig zu detektieren. Darüber hinaus offenbart Nicht-Patentdokument 1 einen Multi-Echosensor, der in der Lage ist, eine Vielzahl von reflektierten Lichtern mit Laserstrahlen jeweils in einer einzigen Richtung zu messen. Nicht-Patentdokument 1 offenbart, dass ein konventioneller Laserabstandssensor einen Entfernungswert von einem ersten zurückgegebenen Echo berechnet, wobei der Multi-Echosensor Entfernungswerte jeweils für eine Vielzahl zurückgegebener Echos (reflektierter Wellen) erhalten kann, und ist daher gekennzeichnet durch einen starken Widerstand gegen Geräusche, verursacht durch eine lichtdurchlässige Substanz, eine Begrenzung von Objekten, Regen, Tau, Schnee, oder dergleichen.
Quellenverzeichnis
Patentliteratur

Patentdokument 1: JP2016-15628A
Patentdokument 2: JP2012-242189A

Nicht-Patentliteratur
Nicht-Patentdokument 1: Kota Sato, et al., „Research on character of laser range sensor capable of acquiring multiecho", 2012, May 27
ZUSAMMENFASSUNG
Technisches Problem
Jedoch, wenn ein Raum ungeeignet ist, Mittel zum Erfassen einer Position von außen zu verwenden (im Folgenden als ein geschlossener Raum bezeichnet), wie GPS, zum Beispiel wird das Innere eines Verbrennungsofens nach dem Start eines Betriebs einer Instandhaltungsprüfung unterzogen, werden Ruß und Staub, wie Verbrennungsasche, verursacht durch den vorherigen Betrieb, an der Innenseite des Verbrennungsofens abgelagert, und dergleichen. Wenn die Instandhaltungsprüfung eines solchen geschlossenen Raumes durch ein unbemanntes Luftfahrzeug, das einen Propeller und dergleichen hat, durchgeführt wird, wird der abgelagerte Ruß und Staub durch den Luftstrom, der durch den Propeller und dergleichen erzeugt wird, aufgewirbelt. Daher wurde neu gefunden, dass in dem Laserabstandssensor, die Abwesenheit solchen Rußes und Staubes (Reflexionsquelle)voraussetzend, ein Abstand zwischen dem unbemannten Luftfahrzeug und einer inneren Wandoberfläche einer Ofenwand, wegen eines Einflusses von reflektierten Wellen durch unzähligen Ruß und Staub, der in dem geschlossenen Raum schwebt, nicht angemessen gemessen werden kann. Zusätzlich, obwohl überlegt werden kann, dass eine Verteilung der Ablagerungen durch Wasserberegnung oder dergleichen im Voraus unterdrückt wird, sodass der abgelagerte Ruß und Staub nicht durch Fliegen des unbemannten Luftfahrzeuges verteilt werden, sind solche Vorarbeiten notwendig.
In Anbetracht des Vorstehenden ist ein Gegenstand wenigstens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, ein unbemanntes Luftfahrzeug zur Verfügung zu stellen, das in der Lage ist, den Abstand zwischen sich und einem stationären Objekt akkurat zu messen, auch wenn ein Reflexionsobjekt, wie Ruß und Staub in dem geschlossenen Raum existiert.
Lösung des Problems
(1) Ein unbemanntes Luftfahrzeug nach wenigstens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, ist ein unbemanntes Luftfahrzeug, das dazu ausgestaltet ist, in einem geschlossenen Raum zu fliegen, das einen Luftrahmen beinhaltet, ein Schuberzeugungsmittel, das dazu ausgestaltet ist, einen Schub für den Luftrahmen zu generieren, um in Luft zu fliegen, und ein Längenmessmittel, das an dem Luftrahmen angebracht ist. Das Längenmessmittel beinhaltet eine Übertragungseinheit, die dazu ausgestaltet ist, eine Messwelle zu übertragen, eine Empfangseinheit, die dazu ausgestaltet ist, reflektierte Wellen der Messwelle zu empfangen, und eine Abstandsberechnungseinheit, die dazu ausgestaltet ist, einen Abstand zwischen dem unbemannten Luftfahrzeug und einem stationären Objekt, das sich in dem geschlossenen Raum befindet, , basierend auf den reflektierten Wellen der Messwelle, übertragen von der Übertragungseinheit, die mehrfach durch die Empfangseinheit empfangen werden, zu berechnen.
Mit der obigen Konfiguration (1), beinhaltet das unbemannte Luftfahrzeug, wie eine Drohne, das Längenmessmittel, um basierend auf den reflektierten Wellen der Messwelle, wie ein Pulslaser oder eine Millimeterwelle, übertragen von der Übertragungseinheit, den Abstand zwischen dem unbemannten Luftfahrzeug und dem stationären Objekt (innere Wandoberfläche), das eine Wandoberfläche oder ähnliche Formgebung ist, zum Beispiel ein Verbrennungsofen, wie ein Kessel oder ein Schornstein, zu messen. Das Längenmessmittel kann den Abstand zwischen dem unbemannten Luftfahrzeug und dem stationären Objekt, basierend auf der Vielzahl von reflektierten Wellen, die empfangen werden in Bezug auf die übertragene Messwelle (Puls), messen. Daher, den Abstand zwischen dem unbemannten Luftfahrzeug und dem stationären Objekt basierend auf der Vielzahl von reflektierten Wellen messend, ist es möglich, den Abstand zwischen dem unbemannten Luftfahrzeug und dem stationären Objekt akkurat zu messen und eine Prüfung in dem geschlossenen Raum durch das unbemannte Luftfahrzeug durchzuführen, selbst wenn Ruß und Staub, wie Verbrennungsasche, zwischen dem Längenmessmittel (Empfangseinheit) und dem stationären Objekt existieren.
Das bedeutet, beim Ausführen der Instandhaltungsprüfung des Innenraumes (geschlossenen Raumes), zum Beispiel des Verbrennungsofens nach einem Betrieb dessen, werden der Ruß und Staub, wie die Verbrennungsasche, abgelagert in dem geschlossenen Raum, durch Flug des unbemannten Luftfahrzeuges aufgewirbelt und dadurch existieren unzähliger schwebender Ruß und Staub zwischen dem Längenmessmittel und dem stationären Objekt. Daher reflektiert die Messwelle übertragen von der Übertragungseinheit, nicht nur von dem stationären Objekt, sondern auch von dem Ruß und Staub, der zwischen dem Längenmessmittel und dem stationären Objekt schwebt, was dazu führt, dass die Empfangseinheit eine Vielzahl an Reflexionen, jeweils von unterschiedlichen Positionen erhalten, empfängt (detektiert). Dennoch, wenn die Abstandsmessung unter der Voraussetzung durchgeführt wird, dass Ruß und Staub nicht zwischen dem Längenmessmittel und dem stationären Objekt existieren und die reflektierten Wellen nur von dem stationären Objekt empfangen werden, ist es unmöglich, den Abstand zwischen dem unbemannten Luftfahrzeug und dem stationären Objekt korrekt zu messen. Jedoch, da die Längenmesseinheit den Abstand zwischen dem unbemannten Luftfahrzeug und dem stationären Objekt misst, basierend auf der Vielzahl an reflektierten Wellen, wie oben beschrieben, ist es möglich, den Abstand zwischen dem unbemannten Luftfahrzeug und dem stationären Objekt akkurat zu messen.
Des Weiteren, wenn eine Position des unbemannten Luftfahrzeuges in dem geschlossenen Raum erhalten basierend auf der Abstandsmessung durch das Längenmessmittel wird, ist es möglich, die oben beschriebene Position akkurat zu berechnen, was es ermöglicht, eine Prüfposition akkurat zu erhalten und das unbemannte Luftfahrzeug entlang einer vorbestimmten Flugroute oder dergleichen autonom zu fliegen. Daher ist es auch möglich, die Prüfung in dem geschlossenen Raum durch das unbemannte Luftfahrzeug effizient durchzuführen.
(2) In einigen Ausführungsformen, in der obigen Konfiguration (1), misst das Längenmessmittel wenigstens einen Abstand zu dem stationären Objekt in einer horizontalen Richtung.
Mit der obigen Konfiguration (2) misst das Längenmessmittel wenigstens den zwischen dem unbemannten Luftfahrzeug und dem stationären Objekt in der horizontalen Richtung vorliegenden Abstand. Daher ist es möglich, das unbemannte Luftfahrzeug, das in der Lage ist, eine unbemannte Prüfung in dem geschlossenen Raum durchzuführen, bereitzustellen. Ein Abstand (Höhe) in der vertikalen Richtung kann gemessen werden durch Verwendung eines anderen Mittels, wie eines Barometers.
(3) In einigen Ausführungsformen, in der obigen Konfiguration (1) oder (2), beinhaltet das Schuberzeugungsmittel einen Propeller, die Übertragungseinheit beinhaltet eine horizontale Übertragungseinheit, die dazu ausgestaltet ist, die Messwelle in eine horizontale Richtung zu übertragen, die Empfangseinheit beinhaltet eine horizontale Empfangseinheit, die dazu ausgestaltet ist, die reflektierten Wellen der Messwelle, die von der horizontalen Übertragungseinheit gesendet wurde, zu empfangen, und die horizontale Übertragungseinheit und die horizontale Empfangseinheit sind über dem Propeller installiert.
Mit der obigen Konfiguration (3) ist das unbemannte Luftfahrzeug, zum Beispiel die Drohne den Propeller als Schuberzeugungsmittel beinhaltend. Darüber hinaus beinhaltet das Längenmessmittel die Übertragungseinheit (horizontale Übertragungseinheit) und die Empfangseinheit (horizontale Empfangseinheit), um den Abstand zwischen dem unbemannten Luftfahrzeug und dem stationären Objekt in der horizontalen Richtung zu messen, und die horizontale Übertragungseinheit und die horizontale Empfangseinheit sind an dem Luftrahmen installiert, um über dem Propeller in dem Luftrahmen des unbemannten Luftfahrzeuges angeordnet zu sein. Die vorliegenden Erfinder haben herausgefunden, dass der Ruß und Staub, der durch die Rotation des Propellers aufgewirbelt wird, hauptsächlich unter dem Propeller schwebt. Daher ist es, durch Anordnen des Längenmessmittels zur Messung des Abstandes zwischen dem unbemannten Luftfahrzeug und dem stationären Objekt in der horizontalen Richtung über dem Propeller möglich, den Abstand zwischen dem unbemannten Luftfahrzeug und dem stationären Objekt, in der horizontalen Richtung positioniert, in einer Umgebung, in der weniger Ruß und Staub zwischen dem Längenmessmittel und dem stationären Objekt schwebt, zu messen. Daher ist es möglich, die Messgenauigkeit des oben beschriebenen Abstandes in der horizontalen Richtung zu verbessern.
(4) In einigen Ausführungsformen, in einer der obigen Konfigurationen (1) bis (3), beinhaltet die Übertragungseinheit eine vertikale Übertragungseinheit, die dazu ausgestaltet ist, die Messwelle nach unten in eine vertikale Richtung zu übertragen, und die Empfangseinheit beinhaltet eine vertikale Empfangseinheit, die dazu ausgestaltet ist, die reflektierten Wellen der Messwelle, übertragen von der vertikalen Übertragungseinheit, zu empfangen.
Mit der obigen Konfiguration (4) beinhaltet das Längenmessmittel die Übertragungseinheit (vertikale Übertragungseinheit) und die Empfangseinheit (vertikale Empfangseinheit) zum Messen des Abstandes (Höhe) zwischen dem unbemannten Luftfahrzeug und dem stationären Objekt in der vertikalen Richtung. Daher ist es möglich, den oben beschriebenen Abstand in der vertikalen Richtung zu messen.
(5) In einigen Ausführungsformen, in der obigen Konfiguration (4), beinhaltet das Schuberzeugungsmittel einen Propeller, und die vertikale Übertragungseinheit und die vertikale Empfangseinheit sind unter dem Propeller installiert.
Mit der obigen Konfiguration (5) ist das unbemannte Luftfahrzeug zum Beispiel die Drohne, die den Propeller als das Schuberzeugungsmittel beinhaltet. Darüber hinaus beinhaltet das Längenmessmittel die Übertragungseinheit (vertikale Übertragungseinheit) und die Empfangseinheit (vertikale Empfangseinheit) zum Messen des Abstandes (Höhe) zwischen dem unbemannten Luftfahrzeug und dem stationären Objekt in der vertikalen Richtung, und die vertikale Übertragungseinheit und die vertikale Empfangseinheit sind an dem Luftrahmen installiert, um unter dem Propeller angeordnet zu sein. Daher ist es möglich, den Abstand zwischen dem unbemannten Luftfahrzeug und dem stationären Objekt, in der vertikalen Richtung positioniert, ohne irgendeinen Einfluss auf die reflektierten Wellen von dem Propeller zu messen. Daher ist es möglich, die Messgenauigkeit des oben beschriebenen Abstandes in der vertikalen Richtung zu verbessern.
(6) In einigen Ausführungsformen in einer der obigen Konfigurationen (1) bis (5), beinhaltet das unbemannte Luftfahrzeug weiterhin eine Positionsberechnungseinheit, die dazu ausgestaltet ist, eine Position des unbemannten Luftfahrzeuges basierend auf dem Abstand zu berechnen.
Mit der obigen Konfiguration (6) berechnet das unbemannte Luftfahrzeug eine Position während des Fluges basierend auf dem Abstand zwischen sich selbst und dem stationären Objekt. Daher, durch Erhalten der Position des unbemannten Luftfahrzeuges während seines Fluges basierend auf dem oben beschriebenen Abstand L, ist es möglich beim Aufnehmen durch das Bildgebungsmittel eine Position akkurat zu erhalten. Daher, wenn tatsächliche Instandhaltungsarbeit durch Prüfung basierend auf dem Bild notwendig erachtet wird, ist es möglich, entsprechend der Aufnahmeposition des Bildes, eine Position in dem geschlossenen Raum für die Instandhaltungsarbeit schnell anzugeben und abzurufen. Darüber hinaus ist es möglich, das unbemannte Luftfahrzeug entlang einer im Voraus bestimmten Flugroute, zum Beispiel durch Programmierung, autonom zu fliegen. Daher ist es möglich, die Prüfarbeit (wie den Flug entlang der Flugroute und die Bildaufnahme) ohne einen Menschen, der das unbemannte Luftfahrzeug von einem entfernten Ort aus betreibt, auszuführen und die Prüfarbeit einfach und effizient zu machen.
(7) In einigen Ausführungsformen in einer der obigen Konfigurationen (1) bis (6), beinhaltet das unbemannte Luftfahrzeug weiterhin ein Bildmittel, das an dem Luftrahmen angebracht ist.
Mit der obigen Konfiguration (7) beinhaltet das unbemannte Luftfahrzeug das Bildmittel wie eine Kamera. Daher ist es möglich, ein aufgenommenes Bild eines Prüfziels zu erhalten. Darüber hinaus, durch Erhalten von Positionsinformation zusammen mit der Bildaufnahme, in dem Fall, dass ein Fehler wie ein Schaden an dem Prüfziel durch das Bild bestätigt wird, ist es möglich, einfach die Position zu bestimmen, wo der Fehler verursacht wird und die Instandhaltungsarbeit basierend auf der Prüfung zu vereinfachen.
(8) In einigen Ausführungsformen, in einer der obigen Konfigurationen (1) bis (7), ist das stationäre Objekt eine Wand, die den geschlossenen Raum bildet, der ein Innenraum eines Verbrennungsofens ist.
Mit der obigen Konfiguration (8) ist es möglich, einfach eine Ofen-Instandhaltungsprüfung des Verbrennungsofens durch das unbemannte Luftfahrzeug durchzuführen, wo die Verbrennungsasche und dergleichen durch den Betrieb des Verbrennungsofens abgelagert sind. Es ist möglich, einen Bedarf, ein Gerüst oder dergleichen zu bauen, zu beseitigen, was es weiter ermöglicht, eine Reduzierung des Bedarfes von Aufwand, Kosten und Prüfzeit zu verwirklichen.
(9) Ein Prüfverfahren gemäß wenigstens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Prüfverfahren in einem geschlossenen Raum durch Verwendung eines unbemannten Luftfahrzeuges, das einen Flugschritt zum Fliegen des unbemannten Luftfahrzeuges in dem geschlossenen Raum, und einen Längenmessungsschritt zum Messen des Abstandes zwischen dem unbemannten Luftfahrzeug und einem stationären Objekt, das sich in dem geschlossenen Raum befindet, während des Fluges des unbemannten Luftfahrzeugs, beinhaltet. Der Längenmessungsschritt beinhaltet einen Übertragungsschritt zum Übertragen einer Messwelle, einen Empfangsschritt zum Empfangen reflektierter Wellen der Messwelle, und einen Abstandsberechnungsschritt zum Berechnen des Abstandes zwischen dem unbemannten Luftfahrzeug und dem stationären Objekt, basierend auf den reflektierten Wellen der Messwelle, die in dem Übertragungsschritt übertragen wird, die mehrfach in dem Empfangsschritt empfangen werden.
Mit der obigen Konfiguration (9) ist es möglich, denselben Effekt wie bei der obigen Konfiguration (1) zu erhalten.
(10) In einigen Ausführungsformen in der obigen Konfiguration (9), beinhaltet das Prüfverfahren weiterhin einen Positionsberechnungsschritt zum Berechnen der Position des unbemannten Luftfahrzeuges basierend auf dem Abstand.
Mit der obigen Konfiguration (10) ist es möglich, denselben Effekt wie bei der obigen Konfiguration (6) zu erhalten.
(11) In einigen Ausführungsformen in der obigen Konfiguration (9) oder (10) beinhaltet das Prüfverfahren weiterhin einen Aufnahmeschritt, um wenigstens einen Teil eines Prüfziels, das sich in dem geschlossenen Raum befindet, aufzunehmen.
Mit der obigen Konfiguration (11) ist es möglich, denselben Effekt wie die obige Konfiguration (7) zu erhalten.
Vorteilhafte Wirkungen
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein unbemanntes Luftfahrzeug bereitgestellt, das fähig ist, einen Abstand zwischen sich selbst und einem stationären Objekt akkurat zu messen, selbst wenn ein Reflexionsobjekt, wie Ruß und Staub, in einem geschlossenen Raum existiert.
Figurenliste

1 ist eine schematische Ansicht eines unbemannten Luftfahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein schematisches Diagramm, das die Anordnung des Längenmessmittels gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, zeigt.
3 ist ein Flussdiagramm eines Prüfverfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden unten mit Bezug zu den begleitenden Figuren beschrieben. Es ist jedoch beabsichtigt, dass, wenn nicht ausdrücklich angegeben, Dimensionen, Materialien, Formen, relative Positionen und dergleichen von Komponenten, die in den Figuren als die Ausführungsformen beschrieben oder dargestellt sind nur als beispielhaft ausgelegt werden sollen, und nicht dazu gedacht sind, den Umfang der vorliegenden Erfindung zu beschränken.
Zum Beispiel soll ein Ausdruck einer relativen oder absoluten Anordnung, wie „in einer Richtung“, „entlang einer Richtung“, „parallel“, „orthogonal“, „zentriert“, „konzentrisch“ und „koaxial“ nicht so ausgelegt werden, dass er nur die Anordnung in einem streng buchstäblichen Sinne bezeichnet, sondern auch einen Zustand beinhalten, wo die Anordnung um eine Toleranz relativ verschoben ist oder um einen Winkel oder um einen Abstand, wodurch es möglich ist, dieselbe Funktion zu erreichen.
Zum Beispiel soll ein Ausdruck eines gleichen Zustandes, so wie „selber“, „gleicher“ und „gleichförmiger“ nicht so ausgelegt werden, dass er nur den Zustand bezeichnet, in dem das Merkmal genau gleich ist, sondern auch einen Zustand beinhaltet, in dem eine Toleranz oder eine Differenz existiert, der immer noch dieselbe Funktion erreichen kann.
Des Weiteren soll zum Beispiel ein Ausdruck einer Form, wie eine rechteckige Form oder eine röhrenartige Form nicht als nur die genaue geometrische Form ausgelegt werden, sondern so, dass sie auch eine Form mit Unebenheiten oder gefasten Ecken innerhalb eines Bereiches, in dem derselbe Effekt erreicht werden kann, beinhaltet.
Hingegen sind die Ausdrücke „umfassend“, „beinhaltend“, „habend“, „enthaltend“ und „ausmachend“ bezüglich einer einzelne Komponente nicht abschließende Ausdrücke, die das Vorhandensein von anderen ausbildenden Komponenten ausschließen.
1 ist eine schematische Ansicht eines unbemannten Luftfahrzeugs 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das unbemannte Luftfahrzeug 1 ist ein unbemanntes Luftfahrzeug (UAV), das dazu ausgestaltet ist, in einem geschlossenen Raum S zu fliegen, wie eine Drohne, die einen Propeller beinhaltet. Der oben beschriebene geschlossene Raum S ist ein Raum, der innerhalb eines Strukturobjektes geformt ist. Genauer gesagt, ist der geschlossene Raum, zum Beispiel, ein Innenraum eines Schornsteins oder eines Verbrennungsofens, wie ein Kessel oder eine Müllverbrennungsanlage, und ist ein Raum, wo Ruß und Staub d, wie Verbrennungsasche, abgelagert werden. Der geschlossene Raum S kann einen Kommunikationsteil beinhalten, für einen Teil des geschlossenen Raumes S, um mit anderen zu kommunizieren. Zum Beispiel ist ein Innenraum eines Kessels (Ofen), eine rechteckige Querschnittsform in die horizontale Richtung aufweisend, ein Raum, der einen Verbrennungsraum zur Kraftstoffverbrennung beinhaltet, der Raum wird durch einen Seitenwandteil ausgebildet, der so angeordnet ist, dass der oben beschriebene Querschnitt eine rechteckige Form hat, einen Deckenteil, verbunden mit dem oberen Abschnitt des Seitenwandteils, und einen unteren Teil, verbunden mit dem unteren Abschnitt des Seitenwandteils, und ein Kommunikationsteil, zum Kommunizieren mit einem Schacht des Kessels ist, zum Beispiel, in dem oberen Abschnitt des Seitenwandteils ausgebildet. Darüber hinaus beinhaltet der Innenraum des Schornsteins einen Seitenwandteil, zum Ausbilden eines Strömungsabschnittes, wodurch ein Abgas strömt. Der obere Abschnitt des Seitenwandteils kommuniziert mit dem Äußeren (Atmosphäre) und der untere Abschnitt des Seitenwandteils kommuniziert mit dem inneren eines Rohres, das mit einer Abgasbehandlungsvorrichtung oder dergleichen verbunden ist.
Dann, wie gezeigt in 1, beinhaltet das oben beschriebene unbemannte Luftfahrzeug 1 einen Luftrahmen 2, ein Schuberzeugungsmittel 3, das dazu ausgestaltet ist, einen Schub für den Luftrahmen 2 zu erzeugen, um in der Luft zu fliegen, und ein Längenmessmittel 4, das an dem Luftrahmen 2 angebracht (installiert) ist. Das unbemannte Luftfahrzeug 1 kann des Weiteren ein Prüfinformationserfassungsmittel, wie ein Bildgebungsmittel 7, beinhalten. Das unbemannte Luftfahrzeug 1 kann auch eine Positionsberechnungseinheit 5 beinhalten.
Im Detail beschreibend, ist der Luftrahmen 2 ein Abschnitt des unbemannten Luftfahrzeuges 1 mit Ausnahme das Schuberzeugungsmittels 3 und der Teile wie das Längenmessmittel 4, das an dem Luftrahmen 2 angebracht ist. In der Ausführungsform, die in 1 dargestellt ist, beinhaltet der Luftrahmen 2 einen Luftrahmenkörper 21 und ein Luftrahmenschutzteil 22 (Frontschutzteil 22A, linker Schutzteil 22B, rechter Schutzteil 22C, hinterer Schutzteil 22D), der angeordnet ist, um die Umgebung des Luftrahmenkörpers 21 zu schützen. Darüber hinaus ist das Schuberzeugungsmittel 3 ein Propeller (rotierendes Blatt), und das Schuberzeugungsmittel 3 ist an vier Ecken an der oberen Oberfläche des Luftrahmenschutzteils 22 (insgesamt vier) angeordnet. Die Anzahl der Propeller ist nicht auf die vorliegende Ausführungsform beschränkt, sondern es können beliebig viele Propeller angeordnet werden.
Darüber hinaus ist der Luftrahmen 2 mit dem Prüfinformationserfassungsmittel (Objekt), das benötigt wird, um das Innere des geschlossenen Raumes S, zum Beispiel eine innere Wandoberfläche des Strukturobjektes (stationäres Objekt 9), wie eine Wand, die den geschlossenen Raum S ausbildet, zu prüfen, angebracht. Genauer gesagt, wie in 1 dargestellt, kann an dem Luftrahmen 2 das Bildgebungsmittel 7, das in der Lage ist, Bilder G, wie Standbilder und entsprechende Rahmen, die ein bewegtes Bild erzeugen, aufzunehmen, installiert sein. In der Ausführungsform, die in 1 dargestellt ist, beinhaltet das Bildgebungsmittel 7 eine erste Kamera 7a, die an einem Abschnitt des oben beschriebenen Frontschutzteils 22A installiert ist, und eine zweite Kamera 7b, die an dem hinteren Schutzteil 22d über einen Trägerteil 24 installiert ist. Darüber hinaus nimmt die erste Kamera 7a die Standbilder auf und die zweite Kamera 7b nimmt die bewegten Bilder auf.
Dann ist es möglich, durch Erhalten der mit dem Bildgebungsmittel 7 aufgenommenen die Bilder G eines Rohres, einer Verbindung und dergleichen, die an der inneren Oberflächenseite des stationären Objektes 9 angeordnet sind, eine Prüfung, wie eine Sichtprüfung der Anwesenheit oder Abwesenheit von Schaden an dem stationären Objekt 9, basierend auf den Bildern G, durchzuführen. Die Bilder G, die für eine solche Prüfung aufgenommen wurden, können in einem Speichermedium m, das an dem Bildgebungsmittel 7 oder dem Luftrahmen 2 angebracht ist, gespeichert werden. Das Speichermedium m kann zum Beispiel ein Flash-Speicher oder dergleichen sein, der lösbar an dem Bildgebungsmittel 7 angebracht ist. Zu dieser Zeit kann das Speichermedium m die Flugposition P (später zu beschreiben) zusammen mit den Bildern G speichern. Alternativ können die Bilder G an einen Computer (nicht dargestellt), der außerhalb des Strukturobjektes installiert ist, übertragen werden, um auf einem Bildschirm eines Displays (nicht dargestellt) dargestellt zu werden oder in einer Speichervorrichtung (nicht dargestellt) gespeichert zu werden. Beides kann durchgeführt werden.
Allerdings ist die vorliegende Erfindung nicht auf die vorliegende Ausführungsform beschränkt. In einigen anderen Ausführungsformen kann der Luftrahmen 2 nicht den Luftrahmenschutzteil 22 zum Schützen des Luftrahmenkörpers 21 beinhalten. Zum Beispiel, durch Zentrieren um den Luftrahmenkörper 21, der eine beliebige Form aufweist, wird die vertikale Richtung die Längsrichtung, kann das Schuberzeugungsmittel 3, wie die Propeller, die an der spitzen Seite von stabförmigen Gliedern angeordnet sein können, sodass sie sich in eine Vielzahl von Richtungen (zum Beispiel vier Richtungen), jeweils von dem Luftrahmenkörper 21 aus erstrecken. Zu dieser Zeit kann der Luftrahmenkörper 21 einen Beinabschnitt beinhalten, damit das unbemannte Luftfahrzeug 1 alleine stehen kann. Darüber hinaus kann das Schuberzeugungsmittel 3 eine andere Schuberzeugungsvorrichtung sein, wie eine Vorrichtung zur Durchführung eines Düsenantriebs. Das Bildgebungsmittel 7 kann wenigstens eine Kamera beinhalten und es ist nur notwendig, dass jede Kamera wenigstens ein Standbild oder ein bewegtes Bild aufnehmen kann.
Das Längenmessmittel 4 des unbemannten Luftfahrzeuges 1, das die oben beschriebene Konfiguration hat, beinhaltet, wie in 2 gezeigt, eine Übertragungseinheit 41, die dazu ausgestaltet ist, eine Messwelle Ws zu übertragen, die eine elektromechanische Welle oder dergleichen ist, die eine Richtung hat, wie ein Laser oder eine Millimeterwelle, eine Empfangseinheit 42, die dazu ausgestaltet ist, reflektierte Wellen (Wr) der Messwelle Ws zu empfangen (detektieren), und eine Abstandsberechnungseinheit 43, die dazu ausgestaltet ist, einen Abstand L zwischen dem unbemannten Luftfahrzeug 1 und dem stationären Objekt 9, das sich in dem geschlossenen Raum S befindet, basierend auf den reflektierten Wellen Wr der Messwelle Ws, die von der Übertragungseinheit 41 übertragen wurden, die mehrfach von der Empfangseinheit 42 empfangen werden, zu berechnen. Mit anderen Worten ist der oben beschriebene Abstand L ein relativer Abstand zwischen dem unbemannten Luftfahrzeug 1 und dem stationären Objekt 9. Das bedeutet, dass das Längenmessmittel 4 die Datenverarbeitungsvorrichtung des Rastermessgerätes ist, das in der Lage ist, das Überwachungsziel, das sich hinter dem Objekt befindet, das die Geräuschquelle ist (siehe Patentdokument 2), oder den Multi-Echosensor zur Berechnung des Abstandes L, basierend auf einer Vielzahl von Echos, der den Abstand L nicht von einem ersten zurückgegebenen Echo (reflektierte Welle Wr) berechnet (siehe Nicht-Patentdokument 1), korrekt zu erkennen.
Mit einem solchen Längenmessmittel 4 ist es möglich, den Abstand L zwischen dem unbemannten Luftfahrzeug 1 und dem stationären Objekt 9 akkurat zu messen, selbst wenn der Ruß und Staub d, wie Verbrennungsasche, in dem geschlossenen Raum S schweben und der unzählige Ruß und Staub d zwischen dem Längenmessmittel 4 und dem stationären Objekt 9 existieren. Das bedeutet, dass die vorliegenden Erfinder herausgefunden haben, dass, wenn das unbemannte Luftfahrzeug 1 in dem geschlossenen Raum S fliegt, wo der Ruß und Staub d, wie die Verbrennungsasche, abgelagert sind, der Luftstrom, der durch das Schuberzeugungsmittel 3, wie den Propeller, erzeugt wird, den Zustand hervorruft, in dem der unzählige Ruß und Staub d in dem geschlossenen Raum S schwebt. Darüber hinaus haben die vorliegenden Erfinder auch herausgefunden, dass in einem solchen Zustand, selbst wenn der Abstand L zwischen dem unbemannten Luftfahrzeug 1 und dem stationären Objekt 9 durch Verwenden des Laserentfernungsmessers zur Berechnung des Abstandswerts von der ersten zurückgegebenen reflektierten Welle Wr gemessen wird, der Laserentfernungsmesser schließlich den Abstandswert durch die reflektierten Wellen Wr der Messwelle Ws, die von dem unzähligen Ruß und Staub d, der zwischen dem Längenmessmittel 4 und dem stationären Objekt 9 existiert, reflektiert wird, berechnet, was es unmöglich macht, den Abstand L zu dem stationären Objekt 9 zu messen. Jedoch, unter Verwendung des oben beschriebenen Längenmessmittels 4 haben die vorliegenden Erfinder bestätigt, dass der Abstand L zwischen dem unbemannten Luftfahrzeug 1 und dem stationären Objekt 9 bis zu einem Grad ohne irgendein praktisches Problem akkurat gemessen werden kann.
Mit der obigen Konfiguration beinhaltet das unbemannte Luftfahrzeug 1, wie die Drohne, das Längenmessmittel 4 zum Messen, basierend auf den reflektierten Wellen Wr der Messwelle Ws, wie einen Pulslaser oder eine Millimeterwelle, übertragen von der Übertragungseinheit 41, des Abstandes L zwischen dem unbemannten Luftfahrzeug 1 und dem stationären Objekt 9 (Innenwandoberfläche), die die Wandoberfläche oder dergleichen ist, die zum Beispiel den Verbrennungsofen, wie den Kessel oder den Schornstein, ausbildet. Das Längenmessmittel 4 kann den Abstand L zwischen dem unbemannten Luftfahrzeug 1 und dem stationären Objekt 9 basierend auf der Vielzahl reflektierter Wellen Wr, empfangen in Bezug auf die übertragene Messwelle Ws (Puls), messen. Daher ist es möglich, durch Messen des Abstandes L zwischen dem unbemannten Luftfahrzeug 1 und dem stationären Objekt 9 basierend auf der Vielzahl von reflektierten Wellen Wr, den Abstand L zwischen dem unbemannten Luftfahrzeug 1 und dem stationären Objekt 9 akkurat zu messen und eine Prüfung in dem geschlossenen Raum durch das unbemannte Luftfahrzeug zu verwirklichen, selbst wenn der Ruß und Staub d, wie die Verbrennungsasche, zwischen dem Längenmessmittel 4 (Empfangseinheit 42) und dem stationären Objekt 9 existieren.
Darüber hinaus, wie später beschrieben wird, ist es möglich, wenn eine Position des unbemannten Luftfahrzeuges 1 in dem geschlossenen Raum S erhalten wird basierend auf dem Abstand L, gemessen durch das Längenmessmittel 4, die oben beschriebene Position akkurat zu berechnen, was es ermöglicht, die Prüfposition akkurat zu erhalten und das unbemannte Luftfahrzeug 1 entlang einer vordefinierten Flugroute autonom zu fliegen. Daher ist es auch möglich, die Prüfung in dem geschlossenen Raum S durch das unbemannte Luftfahrzeug 1 effizient durchzuführen.
In einigen Ausführungsformen muss das oben beschriebene Längenmessmittel 4 nur den Abstand L zu dem stationären Objekt 9 wenigstens in der horizontalen Richtung (zum Beispiel einer X-Richtung und einer Y-Richtung, die entlang der horizontalen Ebene gesetzt werden und orthogonal zueinander sind) messen, basierend auf den, wie oben beschrieben, mehrmals empfangenen reflektierten Wellen Wr. Das bedeutet, dass in einigen Ausführungsformen, wie in 1 und 2 dargestellt, das Längenmessmittel 4 dazu ausgestaltet sein kann, den Abstand L (Lh, Lv) zu dem stationären Objekt 9, das in der horizontalen Richtung und in der vertikalen Richtung (einer Z-Richtung, die eine Richtung, orthogonal zu der X-Richtung und der Y-Richtung ist) positioniert ist, entsprechend zu messen.
In den Ausführungsformen, die in 1 und 2 dargestellt sind, beinhaltet, wie in 1, 2 dargestellt, beinhaltet das Längenmessmittel 4 ein horizontales Längenmessmittel 4a zum Messen des Abstandes Lh zwischen dem unbemannten Luftfahrzeug 1 und dem stationären Objekt 9, das in der horizontalen Richtung positioniert ist, und ein vertikales Längenmessmittel 4b zum Messen der Distanz Lv zwischen dem unbemannten Luftfahrzeug 1 und dem stationären Objekt 9, das in der vertikalen Richtung positioniert ist.
Das horizontale Längenmessmittel 4a beinhaltet wenigstens eine horizontale Übertragungseinheit 41a, die dazu ausgestaltet ist, die Messwelle Ws in der horizontalen Richtung zu übertragen, und eine horizontale Empfangseinheit 42a, die dazu ausgestaltet ist, die reflektierten Wellen Wr der Messwelle Ws, die von der horizontalen Übertragungseinheit 41a übertragen werden, zu empfangen.
Auf der anderen Seite beinhaltet das vertikale Längenmessmittel 4b eine vertikale Übertragungseinheit 41b, die dazu ausgestaltet ist, die Messwelle Ws nach unten in der vertikalen Richtung zu übertragen, und eine vertikale Empfangseinheit 42b, die dazu ausgestaltet ist, die reflektierten Wellen Wr der Messwelle Ws, die von der vertikalen Übertragungseinheit 41b übertragen werden, zu empfangen.
Die horizontale Übertragungseinheit 41a und die horizontale Empfangseinheit 42a können dazu ausgestaltet sein, zum Beispiel, zusammen zu rotieren, damit das horizontale Längenmessmittel 4a die Länge der beiden Richtungen (X-Richtung, Y-Richtung) entsprechend in der horizontalen Richtung messen kann. Alternativ kann das horizontale Längenmessmittel 4a die horizontale Übertragungseinheit 41a und die horizontale Empfangseinheit 42a beinhalten, um Messungen in den beiden Richtungen entsprechend in der horizontalen Richtung durchzuführen. Obwohl unterschiedlich in Längenmessrichtung, haben das horizontale Längenmessmittel 4a und das vertikale Längenmessmittel 4b dieselbe Konfiguration und daher werden die Details des Längenmessmittels 4b in 2 ausgelassen.
Wie in 2 dargestellt, kann das oben beschriebene horizontale Längenmessmittel 4a weiterhin eine horizontale Abstandsberechnungseinheit 43a beinhalten, die dazu ausgestaltet ist, den Abstand Lh zwischen dem unbemannten Luftfahrzeug 1 und dem stationären Objekt 9, das sich in dem geschlossenen Raum S befindet basierend auf den reflektierten Wellen Wr der Messwelle Ws, übertragen von der horizontalen Übertragungseinheit 41a, die mehrmals durch die horizontale Empfangseinheit 42a empfangen werden, zu berechnen. Darüber hinaus kann das vertikale Längenmessmittel 4b weiterhin eine vertikale Abstandsberechnungseinheit 43b beinhalten, die dazu ausgestaltet ist, den Abstand Lv zwischen dem unbemannten Luftfahrzeug 1 und dem stationären Objekt 9, das sich in dem geschlossenen Raum S befindet basierend auf den reflektierten Wellen Wr der Messwelle Ws, übertragen von der vertikalen Übertragungseinheit 41b, die mehrmals durch die vertikale Empfangseinheit 42b empfangen werden, zu berechnen. Alternativ kann die Abstandsberechnungseinheit 43 des Längenmessmittels 4 mit der horizontalen Abstandsberechnungseinheit 43a und der vertikalen Abstandsberechnungseinheit 43b verbunden sein und dazu ausgestaltet sein, die beiden Abstände L (Lh, Lv) in der horizontalen Richtung und der vertikalen Richtung zu berechnen.
Darüber hinaus ist das horizontale Längenmessmittel 4a in der Ausführungsform, die in 1 dargestellt ist, oberhalb des Propellers (Schuberzeugungsmittel 3) installiert. Darüber hinaus ist das vertikale Längenmessmittel 4b unterhalb des Propellers installiert.
Die vorliegenden Erfinder haben herausgefunden, dass der Ruß und Staub d, die durch die Rotation des Propellers aufgewirbelt werden, hauptsächlich unterhalb des Propellers schweben. Daher ist es möglich, durch Anbringen des Längenmessmittels 4 zum Messen des Abstandes (Lh) zwischen dem unbemannten Luftfahrzeug 1 und dem stationären Objekt 9 in der horizontalen Richtung oberhalb des Propellers, den Abstand L zwischen dem unbemannten Luftfahrzeug 1 und stationärem Objekt 9, das in der horizontalen Richtung in einer Umgebung, in der weniger von dem Ruß und Staub d, schwebt, zwischen dem Längenmessmittel 4 und dem stationären Objekt 9 positioniert ist, zu messen. Daher ist es möglich, die Messgenauigkeit des oben beschriebenen Abstandes L (Lh) in der horizontalen Richtung zu verbessern.
Darüber hinaus ist es möglich, durch Installieren der vertikalen Übertragungseinheit 41b und der vertikalen Empfangseinheit 42b an dem Luftrahmen 2, um unterhalb des Propellers angebracht zu sein, den Abstand L (Lv) zwischen dem unbemannten Luftfahrzeug 1 und dem stationären Objekt 9, das in der vertikalen Richtung, ohne irgendeinen Einfluss der reflektierten Wellen Wr von dem Propeller positioniert ist, zu messen. Daher ist es möglich, die Messgenauigkeit des oben beschriebenen Abstandes L (Lv) in der vertikalen Richtung zu verbessern.
In einigen anderen Ausführungsformen kann das Längenmessmittel 4 so ausgestaltet sein, dass es nur den Abstand Lh zwischen dem unbemannten Luftfahrzeug 1 und dem stationären Objekt 9, das in der horizontalen Richtung positioniert ist, zu messen und ein anderes Mittel, wie ein Barometer, misst den Abstand Lv zwischen dem unbemannten Luftfahrzeug 1 und dem stationären Objekt 9, das in der vertikalen Richtung positioniert ist.
Mit der obigen Konfiguration misst das Längenmessmittel 4 wenigstens den Abstand L zwischen dem unbemannten Luftfahrzeug 1 und dem stationären Objekt 9, der in der horizontalen Richtung vorliegt. Daher ist es möglich, das unbemannte Luftfahrzeug 1 bereitzustellen, das in der Lage ist, unbemannte Prüfungen des geschlossenen Raumes S durchzuführen.
Darüber hinaus kann in einigen Ausführungsformen, wie in 2 dargestellt, das unbemannte Luftfahrzeug 1 weiterhin eine Positionsberechnungseinheit 5 beinhalten, die dazu ausgestaltet ist, eine Position aus der Messung des Abstandes L des unbemannten Luftfahrzeuges 1 (wird hiernach als die Flugposition P bezeichnet) basierend auf dem Abstand L zu dem stationären Objekt 9, der durch das Längenmessmittel 4 gemessen wird, zu berechnen. Daher kann das unbemannte Luftfahrzeug 1 die Flugposition P während des Fluges erhalten. Die vorliegenden Erfinder haben bestätigt, dass die so berechnete Flugposition P akkurat bis zu einem Grad ohne irgendein Prüfproblem oder irgendein Problem der Durchführung eines autonomen Flugs (ist später zu beschreiben) erhalten wird.
In der Ausführungsform, die in 2 dargestellt ist, beinhaltet das unbemannte Luftfahrzeug 1 weiterhin eine Ausgabeeinheit 6 zum Ausgeben des Bilds G, das durch das Bildgebungsmittel 7 aufgenommen wurde, und der Flugposition P während des Aufnehmens durch das Bildgebungsmittel 7, die durch die Positionsberechnungseinheit 5 berechnet wird, um miteinander in Bezug zu stehen, an den oben beschriebenen Computer (nicht dargestellt), das Speichermedium m, oder dergleichen, die an der Außenseite des Strukturobjektes installiert sind. Die Ausgabeeinheit 6 ist mit der oben beschriebenen Positionsberechnungseinheit 5 verbunden, wodurch eine dreidimensionale Position in dem geschlossenen Raum S, der durch drei entsprechende Positionen in die X-Richtung, die Y-Richtung und die Z-Richtung angegeben wird, erhalten wird. Es ist lediglich notwendig, dass die Ausgabeeinheit 6 das Bild G und die Flugposition P an wenigstens einen, das Speichermedium m oder den oben beschriebenen Computer (nicht dargestellt) ausgibt.
Mit der obigen Konfiguration berechnet das unbemannte Luftfahrzeug 1 die Position während des Fluges basierend auf dem Abstand L zwischen sich selbst und dem stationären Objekt 9. Daher ist es möglich, durch Erhalten der Position des unbemannten Luftfahrzeuges 1 während des Fluges basierend auf dem oben beschriebenen Abstand L, die Position beim Aufnehmen durch das Bildgebungsmittel 7 akkurat zu erhalten. Daher, wenn durch die Prüfung basierend auf dem Bild G tatsächlich Instandhaltungsarbeit notwendig wird, ist es möglich, schnell eine Position in dem geschlossenen Raum S, die der Instandhaltungsarbeit zu unterziehen ist, anzugeben und anzusteuern, die mit der Aufnahmeposition des Bildes G übereinstimmt. Darüber hinaus ist es möglich, das unbemannte Luftfahrzeug 1 entlang einer im Voraus, zum Beispiel durch Programmierung, bestimmten Flugroute zu fliegen. Daher ist es möglich, die Prüfarbeit (wie den Flug entlang der Flugroute und die Bildaufnahme) ohne einen Menschen, der das unbemannte Luftfahrzeug von einem entfernten Ort aus betreibt, auszuführen und die Prüfarbeit einfach und effizient zu machen. Das unbemannte Luftfahrzeug 1 kann aus der Ferne durch einen Menschen manuell betrieben werden während des Ansehens des Bildes G (wie das bewegte Bild), das auf dem Bildschirm außerhalb des Strukturobjektes dargestellt wird.
Hier nach wird ein Prüfverfahren, das das oben beschriebene unbemannte Luftfahrzeug 1 verwendet, mit Bezug zu 3 beschrieben. 3 ist ein Flussdiagramm des Prüfverfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Das Prüfverfahren ist ein Prüfverfahren in dem geschlossenen Raum S, das das unbemannte Luftfahrzeug 1 verwendet. Wie in 3 dargestellt, beinhaltet das Prüfverfahren einen Flugschritt (S1) zum Fliegen des unbemannten Luftfahrzeugs 1 in dem geschlossenen Raum S und einen Längenmessschritt (S3) zum Messen des Abstandes L zwischen dem unbemannten Luftfahrzeug 1 und dem oben beschriebenen stationären Objekt 9, das sich während des Flugs des unbemannten Luftfahrzeugs 1 in dem geschlossenen Raum S befindet. Zusätzlich beinhaltet der oben beschriebene Längenmessschritt (S3) einen Übertragungsschritt (S31) zum Übertragen der oben beschriebenen Messwelle Ws, einen Empfangsschritt (S32) zum Empfangen der reflektierten Wellen Wr der Messwelle Ws und einen Abstandsberechnungsschritt (S33) zum Berechnen des Abstands L zwischen dem unbemannten Luftfahrzeug 1 und dem stationären Objekt 9, basierend auf den reflektierten Wellen Wr der Messwelle Ws, übertragen in dem oben beschriebenen Übertragungsschritt (S32), die mehrmals in dem oben beschriebenen Empfangsschritt (S31) empfangen werden.
Der oben beschriebene Längenmessschritt (S3) und der Übertragungsschritt, der Empfangsschritt und der Abstandsberechnungsschritt des Längenmessschrittes (S3) sind jeweils die gleichen wie die Verfahrensinhalte, die von dem Längenmessmittel 4, der Übertragungseinheit 41, der Empfangseinheit 42 und der Abstandsberechnungseinheit 43, wie bereits beschrieben, durchgeführt werden und deren Details werden daher ausgelassen. Darüber hinaus wird der Flugschritt (S1) durch Fliegen des Luftrahmens 2 mit dem Schuberzeugungsmittel 3 durchgeführt, das bereits beschrieben wurde.
In der in 3 dargestellten Ausführungsform, wird der Flugschritt in Schritt S1 durchgeführt. Das unbemannte Luftfahrzeug 1 kann zum Beispiel die vorbestimmte Flugroute fliegen. Schritt S2 beinhaltet zu bestätigen, ob das unbemannte Luftfahrzeug 1 an wenigstens einer Halteposition, die auf der Flugroute gesetzt ist, ankommt, wenn das unbemannte Luftfahrzeug 1 entlang der Flugroute fliegt. Dann, wenn das unbemannte Luftfahrzeug 1 an der Halteposition ankommt, wird der Längenmessungsschritt (S3) durchgeführt während das unbemannte Luftfahrzeug 1 in der Luft angehalten wird. Das bedeutet, dass, wenn das unbemannte Luftfahrzeug 1 in Schritt S2 an der Halteposition ankommt, beinhaltet Schritt S3 das Durchführen des Längenmessungsschrittes (S3) während das unbemannte Luftfahrzeug 1 in der Luft angehalten wird. Genauer gesagt beinhaltet Schritt S3 das Durchführen des Übertragungsschrittes (S31), des Empfangsschrittes (S32) und des Abstandsberechnungsschrittes (S33), die oben beschrieben wurden. Daher ist es möglich, durch Messen des Abstandes L zwischen dem unbemannten Luftfahrzeug 1 und dem stationären Objekt 9 basierend auf der Vielzahl reflektierter Wellen Wr in dem Längenmessungsschritt (S3), zum Beispiel den Abstand L in jeder der vertikalen Richtung (Z-Richtung) und der beiden Richtungen (X-Richtung, Y-Richtung) in der horizontalen Richtung akkurat zu messen, selbst wenn der Ruß und Staub d existieren.
In einigen Ausführungsformen, wie in 3 dargestellt, beinhaltet das Prüfverfahren weiterhin einen Positionsberechnungsschritt (S4) zum Berechnen der Position (Flugposition P) des unbemannten Luftfahrzeuges 1 basierend auf dem oben beschriebenen Abstand L. Der Positionsberechnungsschritt (S4) ist der gleiche wie der Verfahrensinhalt, der durch die Positionsberechnungseinheit 5 durchgeführt wird, die bereits beschrieben wurde und deren Details daher auszulassen werden. In der in 3 dargestellten Ausführungsform beinhaltet Schritt S4 das Durchführen des Positionsberechnungsschrittes. Zu dieser Zeit wird die Flugposition P, berechnet durch das Durchführen des Positionsberechnungsschrittes (S4), gespeichert.
Darüber hinaus kann das Prüfverfahren in einigen Ausführungsformen, wie in 3 dargestellt, weiterhin einen Aufnahmeschritt (S5) zum Aufnehmen wenigstens eines Teils eines Prüfziels, das sich in dem geschlossenen Raum S befindet, beinhalten. Das Prüfziel ist zum Beispiel das oben beschriebene stationäre Objekt 9 (Innenwandoberfläche). Der Aufnahmeschritt (S5) wird durch Verwendung des Bildgebungsmittels 7 des unbemannten Luftfahrzeugs 1, das bereits beschrieben wurde, durchgeführt. In der in 3 dargestellten Ausführungsform beinhaltet Schritt S5 den Aufnahmeschritt. Zu dieser Zeit wird das durch Durchführen des Aufnahmeschrittes (S5) aufgenommene Bild G, gespeichert.
Zusätzlich beinhaltet das Prüfverfahren, das in der Ausführungsform in 3 dargestellt ist, nach dem Durchführen von Schritt S5 einen Ausgabeschritt (S6) zum Ausgeben der Flugposition P, erhalten durch das Durchführen des Positionsberechnungsschrittes (S4), und des Bildes G, erhalten durch das Durchführen des Aufnahmeschrittes (S5), wobei Fluposition P und Bild miteinander verbunden werden sollen. In einigen Ausführungsformen kann der Ausgabeschritt (S6) das Bild G und die Flugposition P zu dem oben beschriebenen Speichermedium m ausgeben, um sie in Verbindung miteinander zu speichern. In einigen anderen Ausführungsformen kann der Ausgabeschritt (S6) das Bild G und die Flugposition P zum Beispiel zu dem Computer außerhalb des geschlossenen Raumes S durch Kommunikation, wie kabellose Kommunikation, ausgeben. In diesem Fall können die Flugposition P und das Bild G gleichzeitig auf dem gleichen Bildschirm ausgegeben werden. Beide dieser Ausführungsformen können durchgeführt werden.
Anschließend beinhaltet Schritt S7 das Bestätigen, ob das unbemannte Luftfahrzeug 1 an allen Haltepositionen, die auf der Fluglinie gesetzt sind, ankommt. Dann, wenn das unbemannte Luftfahrzeug 1 noch nicht an allen Haltepositionen angehalten hat, wird die Flugbewegung in Schritt S8 wieder aufgenommen und das Verfahren kehrt unmittelbar zum vorherigen Schritt S2 (zwischen S1 und S2) zurück. Auf der anderen Seite, wenn das unbemannte Luftfahrzeug 1 schon an allen Haltepositionen angehalten hat, beendet das unbemannte Luftfahrzeug 1 zum Beispiel das Fliegen (wird gelandet). Anschließend beinhaltet Schritt S9 das Überprüfen (Prüfen) der Anwesenheit oder Abwesenheit von, zum Beispiel, Schaden an dem Prüfziel basierend auf dem Bild G. Zu dieser Zeit, wenn es das Bild G gibt, wo der Schaden oder dergleichen bestätigt wird, da die Flugposition P mit dem Bild G verbunden ist, ist es möglich, die tatsächliche Position in dem geschlossenen Raum S basierend auf der Flugposition P, wo das Bild G aufgenommen wurde, anzugeben und die Instandhaltungsarbeit durchzuführen.
In der in 3 dargestellten Ausführungsform dargestellt wird der Aufnahmeschritt (S5) durchgeführt, nachdem der Positionsberechnungsschritt (S4) durchgeführt wurde. Jedoch kann die Reihenfolge auch umgekehrt sein. Darüber hinaus kann Schritt S9 parallel zum Flug (vor dem Ja in Schritt S7) durchgeführt werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und beinhaltet auch eine Ausführungsform, die durch das Modifizieren der oben beschriebenen Ausführungsformen erhalten wird, und eine Ausführungsform, die durch das Kombinieren dieser Ausführungsformen, soweit angemessen, erhalten wird.
Bezugszeichenliste

1: Unbemanntes Luftfahrzeug
2: Luftrahmen
21: Luftrahmenkörper
22: Luftrahmenschutzteil
22A: Frontschutzteil
22B: Linker Schutzteil
22C: Rechter Schutzteil
22D: Hinterer Schutzteil
24: Trägerteil
3: Schuberzeugungsmittel
4: Längenmessmittel
4a: Horizontales Längenmessmittel
4b: Vertikales Längenmessmittel
41: Übertragungseinheit
41a: Horizontale Übertragungseinheit
41b: Vertikale Übertragungseinheit
42: Empfangseinheit
42a: Horizontale Empfangseinheit
42b: Vertikale Empfangseinheit
43: Abstandsberechnungseinheit
43a: Horizontale Abstandsberechnungseinheit
43b: Vertikale Abstandsberechnungseinheit
5: Positionsberechnungseinheit
6: Ausgabeeinheit
7: Bildgebungsmittel
7a: Erste Kamera
7b: Zweite Kamera
9: Stationäres Objekt
S: Geschlossener Raum
L: Abstand
Lh: Abstand in horizontaler Richtung
Lv: Abstand in vertikaler Richtung
Ws: Messwelle
Wr: Reflektierte Welle
P: Flugposition
m: Speichermedium
d: Ruß und Staub

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2016015628 A [0005]
JP 2012242189 A [0005]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Kota Sato, et al., „Research on character of laser range sensor capable of acquiring multiecho“, 2012, May 27 [0006]

Claims

Unbemanntes Luftfahrzeug, das dazu ausgestaltet ist, in einem geschlossenen Raum zu fliegen, aufweisend: einen Luftrahmen; ein Schuberzeugungsmittel, das dazu ausgestaltet ist, einen Schub für den Luftrahmen zu erzeugen, um in Luft zu fliegen; und ein Längenmessmittel, das an dem Luftrahmen angebracht ist, wobei das Längenmessmittel beinhaltet: eine Übertragungseinheit, die dazu ausgestaltet ist, eine Messwelle zu übertragen; eine Empfangseinheit, die dazu ausgestaltet ist, reflektierte Wellen der Messwelle zu empfangen; und eine Abstandsberechnungseinheit, die dazu ausgestaltet ist, einen Abstand zwischen dem unbemannten Luftfahrzeug und einem stationären Objekt, das sich in dem geschlossenen Raum befindet, basierend auf den reflektierten Wellen der Messwelle, die von der Übertragungseinheit übertragen wurde, die mehrmals durch die Empfangseinheit empfangen werden, zu berechnen.
Unbemanntes Luftfahrzeug nach Anspruch 1, wobei das Längenmessmittel wenigstens einen Abstand zu dem stationären Objekt in einer horizontalen Richtung misst.
Unbemanntes Luftfahrzeug gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Schuberzeugungsmittel einen Propeller beinhaltet, wobei die Übertragungseinheit eine Übertragungseinheit beinhaltet, die dazu ausgestaltet ist, die Messwelle in eine horizontale Richtung zu übertragen, wobei die Empfangseinheit eine horizontale Empfangseinheit beinhaltet, die dazu ausgestaltet ist, die reflektierten Wellen der Messwelle, die von der horizontalen Übertragungseinheit übertragen wurde, zu empfangen, und wobei die horizontale Übertragungseinheit und die horizontale Empfangseinheit oberhalb des Propellers angebracht sind.
Unbemanntes Luftfahrzeug gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Übertragungseinheit eine vertikale Übertragungseinheit beinhaltet, die dazu ausgestaltet ist, die Messwelle nach unten in eine vertikale Richtung zu übertragen, und wobei die Empfangseinheit eine vertikale Empfangseinheit beinhaltet, die dazu ausgestaltet ist, die reflektierten Wellen der Messwelle, die von der vertikalen Übertragungseinheit übertragen werden, zu empfangen.
Unbemanntes Luftfahrzeug gemäß Anspruch 4, wobei das Schuberzeugungsmittel einen Propeller beinhaltet, und wobei die vertikale Übertragungseinheit und die vertikale Empfangseinheit unterhalb des Propellers angebracht sind.
Unbemanntes Luftfahrzeug gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, weiterhin aufweisend ein Bildgebungsmittel, das an dem Luftrahmen angebracht ist.
Unbemanntes Luftfahrzeug gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, weiterhin aufweisend eine Positionsberechnungseinheit, die dazu ausgestaltet ist, eine Position des unbemannten Luftfahrzeuges basierend auf dem Abstand zu berechnen.
Unbemanntes Luftfahrzeug gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das stationäre Objekt eine Wand ist, die den geschlossenen Raum ausbildet, der ein Innenraum eines Verbrennungsofens ist.
Prüfverfahren, das ein unbemanntes Luftfahrzeug verwendet, das dazu ausgestaltet ist, in einem geschlossenen Raum zu fliegen, das Verfahren umfasst: einen Flugschritt zum Fliegen des unbemannten Luftfahrzeuges in dem geschlossenen Raum; und einen Längenmessungsschritt zum Messen eines Abstandes zwischen dem unbemannten Luftfahrzeug und einem stationären Objekt, das sich in dem geschlossenen Raum befindet, während des Flugs des unbemannten Luftfahrzeuges, wobei der Längenmessungsschritt beinhaltet: einen Übertragungsschritt zum Übertragen einer Messwelle; einen Empfangsschritt zum Empfangen reflektierter Wellen der Messwelle; und einen Abstandsberechnungsschritt zum Berechnen des Abstandes zwischen dem unbemannten Luftfahrzeug und dem stationären Objekt, basierend auf den reflektierten Wellender Messwelle, die in der Übertragungsschritt übertragen wurde, die mehrmals in der Empfangsschritt empfangen werden.
Prüfverfahren gemäß Anspruch 9, weiterhin umfassend einen Aufnahmeschritt zum Aufnehmen von wenigstens einem Abschnitt eines Prüfziels, das sich in dem geschlossenen Raum befindet.
Prüfverfahren gemäß Anspruch 9 oder 10, weiterhin umfassend einen Positionsberechnungsschritt zum Berechnen einer Position des unbemannten Luftfahrzeuges basierend auf dem Abstand zwischen dem unbemannten Luftfahrzeug und dem stationären Objekt, das sich in dem geschlossenen Raum befindet.