JP2015034428A - System and method for checking state of damage to bridge, and aerial movement apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、空中移動機器を用いて、橋梁を構成する部材に生じるひび割れや、損傷の程度等の橋梁の損傷状態を調査・検査を行う空中移動機器を用いた橋梁の損傷状態調査システムおよび調査方法に関するものである。 The present invention relates to a bridge damage state investigation system and investigation using an aerial mobile device for investigating and inspecting the damage state of a bridge, such as cracks and damages, which occur in members constituting the bridge, using an aerial mobile device. It is about the method.
従来、橋梁を構成する部材に生じるひび割れや、損傷の程度等の橋梁の損傷状態を調査する橋梁の損傷状態調査方法としては、特殊車両である橋梁点検車を用いて行われていた。 Conventionally, a bridge inspection vehicle, which is a special vehicle, has been used as a damage inspection method for a bridge to investigate the damage state of the bridge, such as cracks occurring in members constituting the bridge and the degree of damage.
図5に示すように、調査対象の橋梁100の上に停止している橋梁点検車101のデッキ部102に作業員が乗り込み、デッキ部102を移動させながら、目視やカメラで撮影しながら、橋梁点検を行っていた。
As shown in FIG. 5, an operator enters the
以上のように、従来の橋梁の損傷状態調査では、特殊車両である橋梁点検車101を橋梁に沿って、その橋梁全長移動して行うので、橋梁100周辺を交通規制する必要があり、自動車等の渋滞の原因となったり、特殊車両である橋梁点検車101の可動費用や作業員の作業費用等多くの費用を要するという問題点があった。
As described above, in the conventional damage state investigation on the bridge, the
また、事前の警察への届出が不可欠な点等、複雑かつ多大な手続きと時間を必要とするという問題点もあった。 In addition, there was a problem that complicated procedures and a lot of time were required, such as the necessity of notifying the police in advance.
この発明は、以上の問題点を解決するために、橋梁を構成する部材に生じるひび割れや、損傷の程度等、橋梁の損傷状態を、簡易に運用可能な無人の空中移動機器を用いて行い、橋梁周辺を交通規制必要もなく、低コストかつ簡単な作業で正確な橋梁の損傷状態の調査が行える橋梁の損傷状態調査システム、橋梁の損傷状態調査方法および空中移動機器を提供することを目的とするものである。 In order to solve the above problems, the present invention performs the damage state of the bridge, such as cracks generated in members constituting the bridge, the degree of damage, etc., using an unmanned aerial mobile device that can be easily operated, The purpose is to provide a bridge damage state investigation system, a bridge damage state investigation method, and an aerial mobile device that can accurately investigate the damage state of a bridge without the need for traffic control around the bridge and at low cost and with simple operations. To do.
この発明に係わる橋梁の損傷状態調査システムは、空中移動機器と、この空中移動機器に搭載された撮影装置と、前記空中移動機器に搭載され、前記撮影装置で撮影したデータを送信する撮影データ送信部と、前記空中移動機器に搭載され、点検対象部分である橋梁の損傷程度認識用に、寸法基準を提供する測定機能部とを備えたものである。 The bridge damage state investigation system according to the present invention includes an aerial mobile device, an imaging device mounted on the aerial mobile device, and imaging data transmission that is mounted on the aerial mobile device and transmits data captured by the imaging device. And a measurement function unit that is mounted on the aerial mobile device and provides a dimensional standard for recognizing the degree of damage to the bridge that is the inspection target portion.
この発明に係わる橋梁の損傷状態調査方法は、空中移動機器から送信されてきた、寸法基準付きの撮影データを受信し、リアルタイムに橋梁の損傷状態を調査可能とするものである。 The method for investigating the damage state of a bridge according to the present invention is capable of receiving photographing data with a dimensional standard transmitted from an aerial mobile device and investigating the damage state of the bridge in real time.
この発明に係わる空中移動機器は、撮影装置と、前記撮影装置で撮影したデータを送信する撮影データ送信部と、点検対象部分である橋梁の損傷程度認識用に、寸法基準を提供する測定機能部とを備えたものである。 An aerial mobile device according to the present invention includes an imaging device, an imaging data transmission unit that transmits data captured by the imaging device, and a measurement function unit that provides a dimensional reference for recognizing the degree of damage to a bridge that is an inspection target portion. It is equipped with.
以上のように、この発明によれば、空中移動機器を用いて、橋梁周辺を交通規制必要もなく、低コストかつ簡単な作業で迅速且つ正確な橋梁の損傷状態調査が行えるという効果が得られる。 As described above, according to the present invention, it is possible to quickly and accurately investigate a damage state of a bridge with low cost and simple work without using traffic control around the bridge using an aerial mobile device. .
この発明は、デジタルカメラやビデオ等の撮影装置を備えた無人ヘリコプター等の空中移動機器を用いて、橋梁を構成する部材に生じるひび割れや、損傷の程度等の橋梁の劣化状況を空中から直接撮影し、その撮影データを分析して、橋梁の損傷状態を調査するものである。 This invention uses an aerial mobile device such as an unmanned helicopter equipped with a digital camera or video camera, etc., and directly captures the deterioration of the bridge, such as cracks and damage, in the members that make up the bridge. The photographed data is analyzed to investigate the damage state of the bridge.
実施の形態1
以下、本発明における一実施形態について、図面を参照して説明する。
図1は、この空中移動機器を用いた橋梁の損傷状態調査方法の全体システム説明図を示す。
Embodiment 1
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an overall system explanatory view of a method for investigating a damage state of a bridge using this aerial mobile device.
この橋梁の損傷状態調査システムは、軽量のカメラ、ビデオ等の撮影装置1を備えた無人ヘリコプター等の空中移動機器2と、この空中移動機器2を制御操作する操作システム部3と、空中移動機器2の撮影装置1からの撮像データを受信する受信装置4とを有する。
This bridge damage state investigation system includes an aerial
実施の形態1の構成
(1)空中移動機器2は、図2および図3に示すように、デジタルカメラ、ビデオ等の撮影装置1と、空中移動機器2の推進力を付与するローター5と、LEDライト等の照明部6と、撮影装置1で撮影したデータを送信する撮影データ送信部7と、レーザー光線等の照射手段を備え、点検対象部分のレーザー光線等の点と点の距離や、点の大きさを基準として点検対象部分である損傷の長さや大きさを推定したりする際に、寸法基準を提供する測定機能部8と、自動飛行制御用GPS9と接続された自動飛行制御装置10とを備えている。
Configuration of Embodiment 1 (1) The aerial
この空中移動機器2の撮影装置1によって、a.橋桁の下側(橋梁の桁の下フランジ下面)、b.橋桁の側面(正確には橋桁のウェブ面)、c.橋床版下面等を撮影しながら、橋梁の損傷状態調査を行うので、橋梁の点検対象部分を漏れのないように撮影するために、理想的には複数台設けられていることが好ましい。
By the photographing device 1 of the aerial
また、この撮影装置1として、例えば、赤外線カメラを採用した場合には、橋梁の点検対象部分の温度差も撮影したデータに含めることもできる、これによって、ひび割れ等の橋梁の損傷状態調査をより詳細に行うことができる。 In addition, for example, when an infrared camera is used as the photographing apparatus 1, the temperature difference of the inspection target portion of the bridge can also be included in the photographed data, which makes it possible to investigate the damage state of the bridge such as cracks. Can be done in detail.
また、空中移動機器2の撮影データ送信部7は、逐次、地上側の受信装置4に送信され、空中移動機器2の飛行中もリアルタイムで画像を確認することができる。
Further, the imaging
なお、この実施の形態1では、空中移動機器2としてヘリコプターを例示して、説明をしているが、静止、あるいはごく低速度でブレのない撮影ができれば、無人ヘリコプター以外のいかなる空中移動機器であってもよい。
In the first embodiment, a helicopter is illustrated as an example of the aerial
また、図2に示した空中移動機器2において、空中移動機器2の推進力を付与するローター5の周囲に、ローター5が橋梁に接触した場合にローター5の損傷を防止する、例えば、プラスチック製の保護カバー(図示せず)を設けることが好ましい。保護カバーを装着する場合には、撮影装置1の撮影を妨げないような位置及び形状のものを設ける必要がある。
Further, in the aerial
(2)操作システム部3は、空中移動機器2を飛行制御する装置である。
通常は、地上側の調査員が空中移動機器2を目指しながら操作したり、さらに、地上側の受信装置4に送信されてきた撮像データをチェックしながら、空中移動機器2の操作を行うが、後述するように、空中移動機器2の自動飛行制御装置10により、飛行経路を自動化することも可能である。
(2) The operation system unit 3 is a device that controls the flight of the aerial
Normally, the ground investigator operates while aiming at the aerial
また、この操作システム部3は、空中移動機器2を安定的かつ静止、あるいはごく低速度で飛行させるために、外部からの電波などの影響が少ないという機能を有すれば、如何なる構成であってもよい。
In addition, the operation system unit 3 may have any configuration as long as it has a function of being less affected by external radio waves in order to make the aerial
ここで、例えば、橋梁を構成する部材に生じるひび割れや、損傷は1mm以下のものも存在するので、かなりの精度解像度と、空中移動機器2の安定的かつ静止、あるいはごく低速度な安定飛行が不可欠となる。
Here, for example, there are cracks and damages that occur in the members that make up the bridge, and those that are less than 1 mm exist, so there is considerable accuracy resolution and stable and stationary or very low-speed stable flight of the
操縦能力や、風の吹き具合、および撮影装置1の性能により、橋梁と空中移動機器2の距離は変化し、一概には言えないが、例えば、橋桁の点検および撮影では、上記距離を1m程度の飛行を予定している。
The distance between the bridge and the aerial moving
(3)受信装置4は、空中移動機器2の撮影装置1からの撮像データを受信し、現場で画像再生できるものが好ましい。現場で画像再生しながら、小さな橋梁を構成する部材に生じるひび割れや、損傷の疑いのある箇所を発見した場合には、当該箇所を重点調査出来ることが望ましい。
(3) The
実施の形態1の作用効果
(1)点検対象部分の撮影手法について
a.撮影方法
出願人は過去の経験から多種多様な効果的な撮影方法を創出してきているが、例えば、空中移動機器2の測定機能部8からレーザー光線(例えば1mm直径の点を複数照射)を照射し、レーザー光線の点と点の距離を基準として、点検対象部分である損傷部分の長さを推定したり、点の大きさとの関連で、損傷部分が1mmより大きいか、小さいか、また、比較から0.5mm以下である等、ひび割れの大きさを判断する。
Effects of Embodiment 1 (1) Regarding the method of photographing the inspection target part a. Imaging method The applicant has created a variety of effective imaging methods based on past experience. For example, the measurement function unit 8 of the aerial
(2)撮像データの分析手法について
出願人は過去の経験から多種多様な効果的な分析手法のデータを有している。そこで、調査の過程で、橋梁を構成する部材に生じるひび割れや、損傷が発見された場合、その撮像データから、橋梁を構成する部材に生じるひび割れや、損傷の程度を予測する。
以下、分析手法の一例について説明する。
(2) About the analysis method of imaging data The applicant has the data of various effective analysis methods from the past experience. Therefore, if cracks or damages are found in the members constituting the bridge during the investigation process, the cracks and damages occurring in the members constituting the bridge are predicted from the imaging data.
Hereinafter, an example of the analysis method will be described.
この分析手法は、受信装置4で受信した空中移動機器2の撮影装置1からの撮像データと、データベースに蓄積された橋梁の劣化傾向データとを比較して、自動的に橋梁を構成する部材に生じるひび割れや、損傷の程度等の橋梁の劣化状況や劣化度合いを認識し、橋梁の劣化状況や劣化度合いを算出するものである。
図4は、データベースAに蓄積された劣化傾向データ11a〜11eを示す。
11aは、劣化過程:潜伏期、 ひび割れの形態:橋軸直角方向ひび割れ
11bは、劣化過程:進展期、 ひび割れの形態:直交方向ひび割れ
11cは、劣化過程:加速期(前期)、ひび割れの形態:亀甲状ひび割れ
11dは、劣化過程:加速期(後期)、ひび割れの形態:角落ち・ひび割れのスリット
11eは、劣化過程:劣化期、 ひび割れの形態:抜け落ち
受信装置4で受信した空中移動機器2の撮影装置1からの撮像データは、地上側の情報処理装置の比較処理部(図示せず)によりデータベースAに蓄積された橋梁の劣化傾向データ11a〜11eと比較認識され、送信されてきた撮像データが、現場レベルにおいて簡易に、橋梁の劣化過程のどのレベルに該当するのかが判断されることとなる。
This analysis method compares the imaging data from the imaging device 1 of the aerial
FIG. 4 shows the
11a is deterioration process: incubation period, crack form: crack perpendicular to
The imaging data from the imaging device 1 of the aerial
この処理装置の比較処理部は、例えば、具体的に劣化レベル判断(潜伏期、進展期、加速期(前期)、加速期(後期)、劣化期)の如何なるレベルに該当するのかを判断して提示するように構成されている。 The comparison processing unit of this processing apparatus, for example, specifically determines the degradation level judgment (latent period, progress period, acceleration period (previous period), acceleration period (late period), degradation period) and presents it. Is configured to do.
(3)最適な撮影効果を得るための空中移動機器2の移動方法
a.マニュアルによる空中移動機器2の操作及び撮影
上述のように、出願人は過去の経験から多種多様な効果的な橋梁を構成する部材に生じるひび割れや、損傷の程度等の劣化傾向データを有している。
(3) Moving method of the aerial moving
そこで、調査の過程で、橋梁を構成する部材に生じるひび割れや、損傷が発見された場合には、橋梁を構成する部材に生じるひび割れや、損傷の程度等の相関性や劣化進行に関する進行方向や位置的劣化進行方向性等の損傷進行の劣化傾向データを利用して、空中移動機器2の撮影ポイントや撮影報告を予測して、空中移動機器2を移動させる。
Therefore, if cracks or damages are found in the members that make up the bridge during the investigation process, the cracks that occur in the members that make up the bridges, the degree of damage, etc. The aerial
具体的には、空中移動機器2を制御操作する操作システム部3を上記劣化傾向データや報処理装置の比較処理部(図示せず)で判断された橋梁の劣化レベル判断(潜伏期、進展期、加速期(前期)、加速期(後期)、劣化期の該当レベル)に基づいて、操作して、空中移動機器2を移動させる。
Specifically, the operation system unit 3 for controlling and operating the aerial
b.地上側の情報処理装置の劣化レベル認識結果を利用した空中移動機器2の操作及び撮影
地上側の情報処理装置による劣化レベル判断を利用して、その後の飛行経路を、あらかじめ空中移動機器2の自動飛行制御装置10にインプットしておいた橋梁の劣化傾向データ報処理装置の比較処理部(図示せず)で判断された劣化レベル判断(潜伏期、進展期、加速期(前期)、加速期(後期)、劣化期の該当レベル)に基づいて、情報制御プログラムを作動させて、橋梁の点検対象部分の撮影密度をその重要度に対応させて自動化してもよい。
b. Operation and shooting of the aerial
例えば、橋梁の劣化レベルが潜伏期や進展期については、撮影を簡単にして、加速期以降を入念に撮影したり、劣化レベルの潜伏期や進展期と加速期以降の関係を重点的に撮影ポイントとしたり、調査目的に応じてプログラムを変更することも可能である。 For example, when the deterioration level of a bridge is in the latent period or the progress period, it is easy to shoot and carefully shoot after the acceleration period, or focus on the relationship between the latent period of the degradation level or the progress period and the acceleration period. It is also possible to change the program according to the purpose of the survey.
c.また、自動飛行制御装置10の自動飛行制御用GPS9を作動させ、その飛行経路を一部自動化して、空中移動機器2と橋梁との衝突等の不測の事態を回避したり、効率的な撮影が得られるようにしてもよい。
c. In addition, the automatic flight control GPS 9 of the automatic flight control device 10 is operated to partially automate the flight path to avoid unexpected situations such as a collision between the aerial
また、自動飛行制御用GPS9を利用した自動飛行制御装置10による飛行経路に加え、事前に橋の設計図のデータを空中移動機器2の自動飛行制御装置10にインプットして、飛行経路をデータ制御してもよい。
In addition to the flight route by the automatic flight control device 10 using the automatic flight control GPS 9, the bridge design drawing data is input to the automatic flight control device 10 of the aerial
さらに、自動飛行制御用GPS9を利用した自動飛行制御装置10には、事前に橋の設計図のデータとともに、橋桁の間での撮影重要ポイントやどのように撮影装置1のシャッタ作動位置、フォーカス位置、拡大撮影位置倍率、撮影時間等を行うか等を詳細にインプットして、飛行経路のみならず、撮影条件までもデータ制御してもよい。 Further, the automatic flight control device 10 using the automatic flight control GPS 9 includes, in advance, data of the bridge design drawing, important photographing points between the bridge girders, how the shutter operating position of the photographing device 1, and the focus position. Further, it is possible to input in detail whether to perform magnification of the shooting position, shooting time, etc., and to control data not only for the flight path but also for shooting conditions.
(4)最適な撮影効果を得るための空中移動機器2の測定機能部8による照射方法
上述の上記劣化傾向データや報処理装置の比較処理部(図示せず)で判断された劣化レベル判断(潜伏期、進展期、加速期(前期)、加速期(後期)、劣化期の該当レベル)に基づいて、測定機能部8によるレーザー光線照射方法を最適に照射するように、測定機能部8の照射光線の種類や大きさを、測定機能部8プログラミングしてもよい。
(4) Irradiation method by the measurement function unit 8 of the aerial
例えば、劣化レベルが潜伏期や進展期については、レーザー光線の点と点の距離を通常にして、加速期以降の損傷部分をより詳細に調査するために、レーザー光線照射間隔(例えば0.5mm〜1mm直径の点を複数照射)とすることも可能である。 For example, when the deterioration level is the incubation period or the development period, the distance between the laser beam points is usually set, and the laser beam irradiation interval (for example, 0.5 mm to 1 mm in diameter) is used to investigate in detail the damaged part after the acceleration period. It is also possible to irradiate a plurality of points.
実施の形態1の効果
以上のように、この実施の形態1によれば、空中移動機器を用いて、橋梁周辺を交通規制する必要もなく、低コストのかつ簡単な作業で正確な橋梁の損傷状態調査が行えるという効果が得られる。
As described above, according to the first embodiment, it is not necessary to control traffic around the bridge using an aerial mobile device, and the bridge damage can be accurately performed with low cost and simple work. The effect that a state investigation can be performed is acquired.
なお、上記実施の形態1では、空中移動機器を用いた橋梁の損傷状態調査システムおよび調査方法を中心に説明したが、本発明は、この分野に何ら限定されることはなく、橋梁やその他建築物一般の鋼桁の腐食調査や、鋼材の接続部の亀裂等に適用できることはもちろんである。 In the first embodiment, the bridge damage state investigation system and the investigation method using the aerial mobile device have been mainly described. However, the present invention is not limited to this field, and the bridge and other constructions are not limited. Of course, it can be applied to corrosion inspection of general steel girders and cracks in the connection part of steel materials.
1:撮影装置
2:空中移動機器
3:操作システム部
4:受信装置4
5:ローター
7:撮影データ送信部
6:照明部
8:測定機能部
9:自動飛行制御用GPS
10:自動飛行制御装置
1: Image pickup device 2: Aerial mobile device 3: Operation system unit 4:
5: Rotor 7: Image data transmission unit 6: Illumination unit 8: Measurement function unit 9: GPS for automatic flight control
10: Automatic flight control device
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