JP2015147517A - 整備支援システムおよび整備支援方法 - Google Patents

Abstract

【課題】構造物の任意の位置と、整備の際に参照される構造物の図の位置とを正確かつ迅速に対応付けることが可能な整備支援システムの提供。【解決手段】整備支援システム１０は、構造物の任意の損傷位置を整備する際に参照される構造物の画像を表示する画像表示装置１６と、損傷位置と画像の位置とを対応付けるための演算を行う演算処理装置１３とを備える。演算処理装置１３は、複数の基準点の各々に与えられた既知座標を用いて、損傷位置の座標である対象座標を算出する損傷位置演算部１８と、画像の対象座標に対応する位置を画像表示装置１６への表示により特定する位置特定部２０とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、航空機などの構造物に適用可能な整備支援システムおよび整備支援方法に関する。

エアラインでは、鳥の衝突や被雷などにより航空機が損傷すると、適切な整備を迅速に行って運行復帰させることが望まれる。
航空機の整備に関する情報は膨大であるため、データベースを用いて航空機の整備を支援するシステムが提案されている（例えば、特許文献１）。

特開２０１３−１４１５２号公報

航空機の整備は、整備マニュアルに従って行われる。整備マニュアルによれば、損傷の形態、損傷の部位、および損傷サイズなどに応じて、修理の要否、適合する修理方法などの整備情報が与えられる。
損傷の部位は、航空機の機体において、例えば、主翼、垂直尾翼、水平尾翼、胴体前側、胴体後側などの大分類、大分類の中でも上部、下部、左端、右端、前桁、後桁などの中分類、さらにはより詳細な領域を示す小分類といったように細かく区分されている。このように細分化された部位毎に整備情報が用意されているので、いずれの部位に損傷が位置するのかを特定する必要がある。

ここで、整備マニュアル上の図には、各部位の境界線が表示されているが、実際の機体には、外観上の理由もあって、通常、境界を示すマークの類が付されていない。
したがって、正確ではないものの、例えば、機体に多数設けられるファスナから選定された特定のファスナの位置を目安として、損傷の位置が整備マニュアルの図においておおよそどの位置に該当するのかを判断している。
しかしながら、ファスナを選び出すだけでも多大な時間を要する。
また、繊維強化樹脂から形成された機体構造物の場合、部品同士が接着されるため、使用されるファスナの数が少ない。そうすると、損傷位置の目安とするファスナが存在しない場合もある。
本発明は、上記の課題に基づいてなされたもので、構造物の任意の位置と、整備の際に参照される構造物の図における位置とを正確かつ迅速に対応付けることを目的とする。

本発明の整備支援システムは、構造物の任意の対象位置を整備する際に参照される構造物の参照画像を表示する画像表示装置と、構造物の位置と参照画像の位置とを対応付けるための演算を行う演算処理装置と、を備える。
そして、本発明は、演算処理装置が、複数の基準点の各々に与えられた既知座標を用いて、対象位置の座標である対象座標を算出する座標演算部と、参照画像の対象座標に対応する位置を画像表示装置への表示により特定する位置特定部と、を備えることを特徴とする。

本発明では、演算処理装置により、整備の対象とする対象位置の座標（対象座標）を演算により算出し、さらに、整備の際に参照される参照画像（図等）に対応する位置を画像表示装置への表示（例えば、記号、文字、マーク、プロット等）により特定することにより、構造物の対象位置と参照画像の位置とが対応付けられる。
そのため、構造物と参照画像とを見比べただけではわかりにくい、参照画像において対象位置に対応する位置を正確かつ迅速に特定することができる。したがって、参照画像において構造物の各部位毎に与えられる整備情報に基づいて適切な整備を迅速に行うことができる。

本発明における「整備」は、修理、点検、検査、確認、記録等、構造物の維持および管理に必要な処置、措置の全般をいい、必ずしも修理を伴わない。

本発明の整備支援システムでは、座標演算部が、既知座標に加えて、異なる位置から対象位置および複数の基準点を撮影することで得られた複数の撮影画像を用いて、対象座標を演算することが好ましい。
そうすると、撮影画像のデータにおける対象位置および各基準点の幾何学的な関連付け、走査による解析、パターンマッチングやフィルタリング等を行う公知の画像処理を利用できるので、対象位置と基準点との間の距離や角度を測定することなく、対象位置の対象座標を求めることができる。
撮影画像は、安価な汎用のディジタルカメラにより得られるので、システムの構築に要するコストを抑えることができる。

本発明の整備支援システムでは、構造物において対象位置および基準点の各々には、個別に識別可能なマーキングが施されることが好ましい。
マーキングにより、画像処理の精度を高めることができるので、参照画像において対象位置に相当する位置をより正確に特定することができる。

本発明の整備支援システムでは、既知座標に加えて、複数の基準点の各々と対象位置との間のそれぞれの距離を用いて、対象座標を算出することができる。
対象位置と基準点との間の距離を測定するために、レーザー距離計、超音波レーダー、ミリ波レーダーを利用した距離計などの任意の距離測定装置を用いることができる。
道路やスタジアム等、整備対象が大型構造物である場合には、ＧＰＳ（Global Positioning System）等のＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）を利用した距離測定装置を用いることも可能である。

３つの基準点の各々と対象位置との距離がわかると、各基準点と対象位置を結ぶ線の交点である対象位置の空間座標が一意に定まるので、対象位置の空間座標（対象座標）を求めることができる。
また、２つの基準点の各々と対象位置との間の距離と、２つの基準点の既知座標から計算した距離を用いることによっても対象位置の空間座標を求めることができる。

本発明の整備支援システムにおいて、距離の測定には、光の反射を利用する距離測定装置を用いることができる。
かかる距離測定装置として、レーザー光の直進性により高精度に距離を測定可能なレーザー距離計を好適に用いることができる。

本発明の整備支援システムでは、参照画像において構造物を構成する部材に複数の領域が設定される場合、位置特定部により、複数の領域のうち対象座標に対応する位置が属する領域を画像表示装置への表示により特定してもよい。
整備に必要な情報が領域毎に与えられていると、対象位置が属する領域を例えば他の領域とは異なる色やパターンで表示することによって特定すれば足りる。
もちろん、領域の特定と併せて、領域に属する対象位置を表示により特定することができる。

上記のように領域を表示により特定すると、対象位置が属する領域を画像表示装置の画面から確実に読み取ることができる。

本発明の整備支援システムでは、演算処理装置は、対象座標を参照画像に関連付けた整備履歴データをメモリに保存する整備履歴保存部と、参照画像が参照される際に、関連する整備履歴データが存在すれば、整備履歴データに含まれる対象座標に対応する位置を参照画像において特定する整備履歴表示部を備えることが好ましい。
そうすると、参照画像において過去に整備された箇所を漏れなく把握できるので、整備履歴が存在する箇所の付近での再修理の制約規定等を遵守することができる。

本発明の整備支援システムは、参照画像に与えられた座標系の座標で対象座標に対応する位置を示す参照座標に、対象座標を変換する座標変換部を備えて構成することもできる。
その場合、位置特定部は、参照画像の参照座標に対応する位置を画像表示装置への表示により特定することができる。

本発明の整備支援システムでは、画像表示装置に、位置特定部により特定された位置に応じた整備情報が表示されることが好ましい。
特定された位置に対応する整備情報が画面上に表示されると、特定された位置に対応する整備情報を探すことなく、速やかに整備作業を実施することができる。

本発明の整備支援システムでは、演算処理装置は、携行可能なコンピュータに備えられ、座標演算部、座標変換部、および位置特定部は、コンピュータに導入されるソフトウェアのプログラムに含まれることが好ましい。
ポータブルタイプのコンピュータを構造物の近くに携行すれば、構造物に損傷等の要整備箇所（対象位置）が発見された場合に、要整備箇所の位置特定作業に迅速に着手できる。
また、参照画像において要整備箇所の位置が特定されたならば、構造物の近くにコンピュータを携行し、構造物の実際の対象位置と、画面上の参照画像における対象位置を特定する表示とが確かに対応することを確認することができる。

本発明の整備支援システムでは、ソフトウェアは、整備の際に必要な情報を与える電子整備マニュアルを含んで構成され、参照画像は、電子整備マニュアルに記載されることが好ましい。
整備に必携の整備マニュアルの文字および図表等をデータ化した電子整備マニュアルと同じソフトウェアとして、上述の座標演算部、座標変換部、および位置特定部が構成されると、ユーザーに使い勝手のよいシステムを提供することができる。

本発明の整備支援システムは、航空機の構造物に適用されることが好ましい。
エアラインでは、予定外の整備に時間を要すると多大な損害が生じるため、要整備箇所を迅速に特定し、早期に整備を完了させることの効果が大きい。

本発明のコンピュータプログラムは、上述の座標演算部、座標変換部、および位置特定部を含むことを特徴とする。
座標演算部、座標変換部、および位置特定部により、構造物の対象位置と参照画像の位置とが正確かつ迅速に対応付けられるので、参照画像において構造物の各部位毎に与えられる整備情報に基づいて適切な整備を行うことができる。
また、コンピュータプログラムを含むソフトウェアとして構成されると、配布が用意となる。

本発明の整備支援方法は、構造物の任意の対象位置を整備する際に参照される構造物の位置と参照画像の位置とを対応付けるための演算を行う演算処理装置を用いて、複数の基準点の各々に与えられた既知座標を用いて対象位置の座標である対象座標を算出する座標演算ステップと、参照画像の対象座標に対応する位置を表示により特定する位置特定ステップと、を含むことを特徴とする。
本発明では、整備の対象である対象位置の座標（対象座標）を演算により算出し、参照画像の対象座標に対応する位置を画像表示装置への表示により特定することにより、構造物の対象位置と参照画像の位置とが正確かつ迅速に対応付けられる。
したがって、参照画像において構造物の各部位毎に与えられる整備情報に基づいて適切な整備を迅速に行うことができる。

本発明の整備支援方法は、対象位置から出射された光が入射するターゲットを複数の基準点の各々に配置するターゲット配置ステップと、複数の基準点の各々と対象位置との間のそれぞれの距離を光の反射を利用して測定する距離測定ステップと、を含み、座標演算ステップでは、既知座標に加えて、距離を用いて対象座標を算出することが好ましい。
ターゲットを配置することにより、距離の測定精度を高めることができる。
また、対象位置に配置した距離測定装置から基準点に配置されたターゲットに向けて光を出射させるので、距離測定装置とターゲットの位置関係がこれとは逆の場合とは違って、対象位置において距離測定装置の向きを変えるだけで各基準点までの距離を測定することができる。
距離測定装置としては、レーザー光の直進性により高精度に距離を測定可能なレーザー距離計を好適に用いることができる。

本発明の整備支援方法は、参照画像に与えられた座標系の座標である参照座標に、対象座標を変換する座標変換ステップを含んで構成することもできる。
その場合、位置特定ステップでは、参照画像の参照座標に対応する位置を表示により特定することができる。

本発明の整備支援方法は、航空機の構造物に適用されることが好ましい。

本発明の整備方法は、上述の整備支援方法を備え、位置特定ステップにおいて特定された位置に応じた整備情報にアクセスする整備情報アクセスステップと、整備情報に基づいて処置を行う整備ステップと、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、構造物の位置と参照画像の位置とが正確かつ迅速に対応付けられるので、構造物の位置毎に指示される整備情報に従って適切な処置をとり、整備を早期に完了させることができる。

本発明によれば、構造物の任意の位置と、整備の際に参照される構造物の図等（参照画像）の位置とを正確かつ迅速に対応付けることが可能な整備支援システム、コンピュータプログラム、整備支援方法、および整備方法を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る航空機の整備支援システムの構成を示すブロック図である。 （ａ）は電子整備マニュアルの画像の一例を示し、（ｂ）は損傷が生じた構造物の例として、垂直尾翼を示す図である。 垂直尾翼の損傷位置を電子整備マニュアルの画像に対応付けて表示する処理の手順を示すフロー図である。 （ａ）は損傷位置を示すマークが付された電子整備マニュアルの画像を示し、（ｂ）は整備履歴データに含まれる損傷位置が特定された電子整備マニュアルの図を示す。 第１実施形態の変形例を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る整備支援システムを示すブロック図である。 損傷位置を電子整備マニュアルの画像に対応付けて表示する処理の手順を示すフロー図である。 損傷位置および複数の基準点を含む範囲を異なる位置から撮影することを説明するための図である。 第２実施形態の変形例における損傷位置の測定原理を示す図である。 （ａ）（ｂ）いずれも本発明の変形例を示す図である。

以下、添付図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
〔第１実施形態〕
図１に示す整備支援システム１０は、航空機の機体における任意の位置を、整備の際に参照される電子整備マニュアルの画像（図）に対応付ける機能を有する。
整備支援システム１０は、損傷等により整備が必要な機体の位置（以下、損傷位置）と、空間座標が既知である機体上の３つの基準点との間の距離を測定するレーザー距離計１１と、レーザー距離計１１により得られた距離を用いて損傷位置の座標を演算し、電子整備マニュアル１７の画像の座標系に対応付ける情報処理装置１２とを備える。

レーザー距離計１１は、出射したレーザーと反射により戻されたレーザーとの相関に基づいて、出射位置から反射位置までの距離を測定する。
レーザー距離計１１は、機体の損傷位置に設置されることで損傷位置を特定する。レーザー距離計１１は、３つの基準点に配置されたターゲットに向けてレーザーを出射し、ターゲットによりレーザーを反射させる。

情報処理装置１２は、コンピュータ１５と、コンピュータ１５により情報が表示される画面１６１を有する画像表示装置１６とが一体に構成されたポータブルタイプのもので、キーボードやペン、あるいは画像表示装置１６の画面１６１のタッチなどによる入力操作が可能である。

コンピュータ１５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算処理装置１３と、半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスク等により任意に構成される記憶装置１４とを備える。
コンピュータ１５には、整備用ソフトウェアＳＷ１が導入される。整備用ソフトウェアＳＷ１のコンピュータプログラムは、演算処理装置１３に読み込まれて実行される。
整備用ソフトウェアＳＷ１のコンピュータプログラムは、電子整備マニュアル１７と、損傷位置演算部１８と、座標変換部１９と、位置特定部２０とを含んで構成される。その他、整備履歴保存部２１および整備履歴表示部２２については後述する。

電子整備マニュアル１７は、航空機の整備に必要な文字情報および図表等が電子化されたものである。
損傷位置演算部１８は、レーザー距離計１１により得られた距離および機体上の各基準点の既知座標を用いて損傷位置の空間座標を算出する。
座標変換部１９は、損傷位置の空間座標（対象座標）を電子整備マニュアル１７の画像に与えられた座標系の平面座標（参照座標）に変換する。
電子整備マニュアル１７には、種々のアングルから航空機の各部を示した多数の画像が含まれる。各画像はＩＤ（identification）が振られる。また、各画像には、機体に対する視線に直交する平面座標が与えられる。
位置特定部２０は、電子整備マニュアル１７の画像において座標変換部１９により得られた上記参照座標に対応する位置にマークを表示する。

上述の電子整備マニュアル１７は、情報処理装置１２の画像表示装置１６の画面１６１に表示される。電子整備マニュアル１７に含まれる画像としては、例えば図２（ａ）に示す画像１７１である。
画像１７１には、垂直尾翼の桁間に設定された複数の領域（ゾーンＺ１〜ゾーンＺ４）が示される。ゾーンＺ１〜Ｚ４は、画像１７１上で、境界線により区分される。これらのゾーンＺ１〜Ｚ４毎に、異なる整備情報が与えられる。

ここで、実際の機体の垂直尾翼（図２（ｂ））には、ゾーンＺ１〜Ｚ４を区分する境界線や印は付されていないので、機体上で整備を要する任意の位置が、電子整備マニュアル１７の画像１７１上のどの位置に該当し、どのゾーンに属するのかを特定することが難しい。
垂直尾翼の表面に露出するファスナの位置を目安としたり、垂直尾翼の端部からの距離を測定する方法では特定の精度に欠け、ミスが起こる可能性があり、手間および時間も掛かる。
そのため、本実施形態では、以下で説明するように、整備支援システム１０を用いて機体上の任意の位置を整備マニュアルの画像にマッピングする（対応付ける）。

本実施形態の整備支援システム１０を用いる整備方法について説明する。
航空機を整備・点検した際に機体に損傷が見つかると、損傷の状態を目視や超音波探傷により確認し、さらに損傷のサイズを測定する。そして、損傷の位置（損傷位置Ｂ）を電子整備マニュアル１７の画像１７１において特定し、整備情報を得る必要がある。
損傷が広範囲に及ぶ場合は、１つの損傷に対して二以上の損傷位置Ｂを設定することもできる。

以下、垂直尾翼の桁間の損傷（図２（ｂ））を例にとり、損傷位置Ｂを電子整備マニュアル１７の画像１７１の位置と対応させる処理について、図３を参照しながら説明する。
事前準備として、損傷位置Ｂの空間座標（対象座標）の算出に用いる３つの基準点である第１基準点Ａ１、第２基準点Ａ２、および第３基準点Ａ３を機体上に設定する（基準点設定ステップＳ１１）。これらの基準点は、同一の空間直交座標系において既知の空間座標が与えられる。
第１〜第３基準点Ａ１〜Ａ３は、いずれも損傷位置Ｂから出射されたレーザーが到達する範囲内に位置する。これらの第１〜第３基準点Ａ１〜Ａ３の各々に、レーザー距離計１１から出射されたレーザーを入射させるターゲット（反射板など）を着脱可能に設置する。

既知の空間座標が与えられる第１〜第３基準点Ａ１〜Ａ３は、これらが設定される垂直尾翼の桁間に対応する電子整備マニュアル１７の画像１７１（参照画像）に与えられる平面直交座標系においても既知である。つまり、第１基準点Ａ１、第２基準点Ａ２、第３基準点Ａ３の各々の空間座標に対応する画像１７１上の第１基準点Ａ１´、第２基準点Ａ２´、第３基準点Ａ３´の各々の平面座標が特定される。
情報処理装置１２の座標変換部１９は、第１〜第３基準点Ａ１〜Ａ３の各々の空間座標を、画像１７１上の第１〜第３基準点Ａ１´〜Ａ３´の各々の平面座標に変換するためのマッピング関数Ｆを導く。
情報処理装置１２の記憶装置１４には、第１〜第３基準点Ａ１〜Ａ３の各々の空間座標と、マッピング関数Ｆとが保存される。

次に、損傷位置Ｂにレーザー距離計１１を設置し、レーザー距離計１１から第１基準点Ａ１のターゲットにレーザーを当て、第１基準点Ａ１と損傷位置Ｂとの間の距離Ｄ１を測定する。同様にして、第２基準点Ａ２と損傷位置Ｂとの間の距離Ｄ２、および第３基準点Ａ３と損傷位置Ｂとの間の距離Ｄ３も測定する（以上、距離測定ステップＳ１２）。
距離Ｄ１〜Ｄ３の測定を終えたならば、第１〜第３基準点Ａ１〜Ａ３からターゲットを取り外す。

測定された距離Ｄ１、距離Ｄ２、および距離Ｄ３のデータは、レーザー距離計１１からケーブルやメモリカード等を介して情報処理装置１２に取り込まれ、損傷位置演算部１８へと渡される。
あるいは、整備用ソフトウェアＳＷ１のプログラムのモジュールとして用意された入力画面において距離Ｄ１、距離Ｄ２、および距離Ｄ３の数値を入力すると、距離Ｄ１、距離Ｄ２、および距離Ｄ３のデータが損傷位置演算部１８へと渡される。

次いで、損傷位置演算部１８は、第１〜第３基準点Ａ１〜Ａ３と損傷位置Ｂとの間の距離Ｄ１〜Ｄ３と、記憶装置１４から読み出した第１〜第３基準点Ａ１〜Ａ３の各々の空間座標とを用いて、損傷位置Ｂの空間座標（対象座標）を算出する（座標算出ステップＳ１３）。
３つの基準点Ａ１〜Ａ３（既知点）と損傷位置Ｂ（測量点）との間の距離Ｄ１〜Ｄ３がわかると、各基準点と損傷位置をそれぞれ結ぶ線の交点である損傷位置Ｂの空間座標が一意に定まるので、距離Ｄ１〜Ｄ３および第１〜第３基準点Ａ１〜Ａ３の各々の空間座標を用いることにより、損傷位置Ｂの対象座標を求めることができる。
ただし、他の解法によっても、損傷位置Ｂの対象座標を求めることができる。損傷位置Ｂの対象座標の具体的な算出方法は限定されない。

以上により損傷位置Ｂの空間座標が得られたならば、座標変換部１９は、機体上の損傷位置Ｂの対象座標をマッピング関数Ｆに与える。すると、電子整備マニュアル１７の画像１７１上の参照座標が導かれる。こうして、損傷位置Ｂの対象座標（ｘ，ｙ，ｚ）が画像１７１上の参照座標（Ｘ，Ｙ）へと変換される（座標変換ステップＳ１４）。

次に、位置特定部２０は、画像１７１のデータを取り込み、画像１７１において参照座標に対応する位置にマーク表示を合成して、画像表示装置１６の画面１６１に表示する（マーク画像表示ステップＳ１５）。
例えば、図４（ａ）に示すように、マーク表示Ｍ１が付された画像１７１が画面１６１に表示される。このマーク表示Ｍ１により、画像１７１において損傷位置Ｂに相当する位置が特定される。
マーク表示Ｍ１は、任意の形態の記号、文字、プロット、画像等であってよい。

以上のステップによれば、レーザー距離計１１により測定された損傷位置Ｂから第１〜第３基準点Ａ１〜Ａ３までの距離Ｄ１〜Ｄ３を用いて情報処理装置１２により座標演算処理、座標変換処理、マーク表示処理を行うことにより、損傷位置Ｂを示すマーク表示Ｍ１が電子整備マニュアル１７の画像１７１において損傷位置Ｂに対応する位置に対応付けられて表示される。
このとき、情報処理装置１２を機体の損傷位置Ｂの近くに携行すれば、機体上の実際の損傷位置Ｂと画面１６１上のマーク表示Ｍ１の位置とが確かに対応することを確認できる。

本実施形態によれば、機体上の損傷位置Ｂと電子整備マニュアル１７の画像１７１の位置とが自動演算により正確に対応付けられるので、電子整備マニュアル１７の画像１７１が示す複数のゾーンＺ１〜Ｚ４のうち、いずれのゾーン内に損傷位置Ｂが位置するのかが明瞭であり、損傷位置Ｂが属するゾーンを間違うことなく特定することができる（ゾーン特定ステップＳ１６）。
そうすると、例えば、表面損傷、層間剥離、層の欠落等に区分される損傷の状態と、損傷のサイズと、ゾーンＺ１〜Ｚ４等の領域とによって定められた、修理の要否、適合する修理方法などの整備情報にアクセス可能となる。例えば、整備情報を示す表を電子整備マニュアル１７において参照すると（整備情報アクセスステップＳ１７）、整備情報に基づいて適切な処置を行うことができる（整備ステップＳ１８）。
もっとも、ゾーン毎の整備情報をメモリに保存しておき、画面１６１上で特定された損傷のゾーンに対応する整備情報をメモリから読みだして同じ画面１６１上に表示すると便利である。そうすると、整備情報を探すことなく、速やかに整備作業を実施することができる。

ここで、修理が不要、つまり損傷が許容される場合でも、損傷の位置あるいはその近傍で過去に修理したのであれば、その時に修理された損傷の状態やサイズによっては修理が必要となる場合がある。また、初回の損傷の場合は修理が妥当であるが、同じ位置あるいは付近に対して行う再度の修理は制約される場合がある。

そのため、演算処理装置１３に読み込まれる整備用ソフトウェアＳＷ１のコンピュータプログラムには、整備履歴保存部２１および整備履歴表示部２２が含まれることが好ましい。
整備履歴保存部２１は、画像１７１において損傷位置Ｂに対応する参照座標、損傷の状態、損傷のサイズ、修理が行われたか否か等を画像１７１に関連付けた整備履歴データを記憶装置１４に保存する。

整備履歴表示部２２は、整備履歴の存在する位置を含む電子整備マニュアル１７の画像１７１が参照される際に、記憶装置１４から読み出した整備履歴データに含まれる参照座標に対応する位置を画像１７１において特定する。
具体的に、整備履歴表示部２２は、図４（ｂ）に示すように、整備履歴データに含まれる参照座標を基準とする所定範囲を示す履歴マーク表示Ｍ２が合成された画像データを画面１６１に表示する。

そうすると、履歴マーク表示Ｍ２に基づいて、今回の整備対象である損傷位置Ｂと同じ部材において過去に整備された箇所を漏れなく把握できる。したがって、例えば、損傷を示すマーク表示Ｍ１と履歴マーク表示Ｍ２とが重なっている場合に、許容される損傷であっても修理を行ったり、修理が必要とされる損傷についても再修理を避けて新品と交換するなどの適切な処置が可能となるので、整備規定を遵守することができる。
ここで、整備履歴表示部２２により、履歴マーク表示Ｍ２と併せて、再修理の制約等の整備要件や、過去の修理日付を示す情報１７３も画面１６１に表示すると、整備履歴が記された他の帳票や電子整備マニュアル１７の該当箇所を確認することなく、整備要件が把握できるので便利である。なお、履歴マーク表示Ｍ２をクリックしたりタッチすると、整備要件を示す電子整備マニュアル１７の該当箇所が表示されるように構成することもできる。

整備履歴データは、情報処理装置１２から外部の記憶装置（例えば、サーバーの記憶装置）に転送して保存することができる。同じ航空機を整備するために複数の情報処理装置１２が用いられる場合は、外部の記憶装置において整備履歴データを一元管理し、各情報処理装置１２において同一の整備履歴データを共有することが望まれる。

本実施形態によれば、上述のように、機体上の損傷位置Ｂと電子整備マニュアル１７の画像１７１の位置とが自動演算により正確かつ迅速に対応付けられるので、画像１７１における損傷位置Ｂの位置特定に手間や時間を費やすことなく、損傷位置Ｂの整備にすぐ取り掛かり、早期に整備を完了させることができる。したがって、航空機の運行を早急に復帰させることができる。

上記では、垂直尾翼の桁間の損傷を例にとり説明したが、機体における他の部位に損傷が見つかった場合は、その部位に設定された第１〜第３基準点（空間座標）を用いる。
航空機の機体は、第１〜第３基準点のいずれにもレーザーが到達するように、例えば、主翼の上部、主翼の下部、胴体の前側、胴体の後側、水平尾翼などの複数の部位に区分することができる。
そして、各部位にそれぞれ対応する複数組の第１〜第３基準点を定めておくことで、いずれの部位に損傷が生じても、その損傷位置と電子整備マニュアル１７の画像１７１の位置とを対応付けられる。

〔第１実施形態の変形例〕
上記の第１実施形態では、損傷位置Ｂから３つの基準点Ａ１〜Ａ３までの距離を測定するが、公知の後方交会法により、損傷位置Ｂから任意の２つの基準点までの距離および方位角の測定値を用いることにより、損傷位置Ｂの空間座標を求めることもできる。
また、４つ以上の基準点を用いることもできる。それにより、母数が多いために偶然誤差の類が平均化されてバラツキが減少すると、測定誤差を抑えるのに有利である。

さらに、第１実施形態とは逆に、損傷位置Ｂにターゲットを設け、第１〜第３基準点Ａ１〜Ａ３にレーザー距離計１１を配置し、図５に示すように、第１〜第３基準点Ａ１〜Ａ３の各々から損傷位置Ｂまでの距離Ｄ１〜Ｄ３を測定することによっても、第１実施形態と同様の演算で損傷位置Ｂの空間座標を求めることができる。
また、三角測量の手法により、２つの基準点の間の距離と、２つの基準点の各々の内角とを測定することによって三角形を確定し、損傷位置Ｂの空間座標を求めることもできる。

〔第２実施形態〕
次に、図６を参照し、本発明の第２実施形態について説明する。
第２実施形態では、損傷位置Ｂと第１〜第３基準点Ａ１〜Ａ３とを含む範囲を撮影することによって得られた画像のデータを用いて画像処理を行うことにより、航空機の機体の損傷位置Ｂと電子整備マニュアル１７の位置とを対応付ける。

以下、第１実施形態との相違点を中心に説明する。第１実施形態と同様の構成には同じ符号を付している。
第２実施形態の整備支援システム３０は、カメラ３１と、カメラ３１により撮影された画像のデータを取り込んで画像処理に供する情報処理装置１２とを備える。

カメラ３１は、ディジタルカメラであり、機体の損傷位置Ｂと、第１〜第３基準点Ａ１〜Ａ３を含む範囲を撮影し、画像データを生成する。
情報処理装置１２は、カメラ３１と情報処理装置１２との間の有線・無線通信により、あるいは、画像データを記憶するメモリカードを介して、カメラ３１の画像データを取り込む。
本実施形態では、損傷位置Ｂと第１〜第３基準点とを含む範囲をカメラ３１によって異なる撮影位置から撮影し、２枚の画像を取得する。
なお、３枚以上の画像を取得することで、偶然誤差の類が平均化されてバラツキが減少すると、測定誤差を抑えるのに有利である。

情報処理装置１２には、整備用ソフトウェアＳＷ２が導入される。整備用ソフトウェアＳＷ２のコンピュータプログラムは、演算処理装置１３に読み込まれて実行される。
整備用ソフトウェアＳＷ２は、電子整備マニュアル１７と、画像処理部３２と、座標変換部１９と、位置特定部２０と、整備履歴保存部２１と、整備履歴表示部２２とを含んで構成される。

画像処理部３２は、カメラ３１から取り込まれた画像のデータを演算により画像処理することで、損傷位置Ｂの空間座標（対象座標）を算出する。

本実施形態の整備支援システム３０を用いる整備方法について説明する。
本実施形態においても、垂直尾翼の桁間の損傷（図２（ｂ））を例にとり、その損傷の位置（損傷位置Ｂ）を電子整備マニュアル１７の画像１７１の位置と対応させる処理について、図７を参照しながら説明する。

事前準備として、機体上において、損傷位置Ｂと、損傷位置Ｂの対象座標の算出に用いる３つの基準点である第１基準点Ａ１、第２基準点Ａ２、および第３基準点Ａ３とにそれぞれマーキングを施す（機体マーキングステップＳ２１）。
第１〜第３基準点Ａ１〜Ａ３はいずれも、損傷位置Ｂと同時に１つの画像に撮影可能な範囲内に位置する。
マーキングは、例えば、機体にシールを貼り付けることで行うことができる。
また、損傷位置Ｂ、第１〜第３基準点Ａ１〜Ａ３の各々に施されるマーキングは、個別に識別できるように、数字や記号、バーコード等の一次元コード、ＱＲコード（登録商標）等の二次元コード、色分けなどによってコード化される。

航空機の外観上で問題がなければ、塗料でペイントすることなどによってマーキングを施すことができる。または、塗料でマーキングし、後で除去することも許容される。
構造物の端部（エッジ）、機体に描かれた絵やロゴ等の所定位置が他の位置と識別可能であれば、マーキングに代えてそれら特徴部を用いることもできる。

次に、図８に示すように、損傷位置Ｂおよび第１〜第３基準点Ａ１〜Ａ３を含む範囲をカメラ３１によって撮影する（撮影ステップＳ２２）。
このとき、撮影位置Ｃ１，Ｃ２を変えて異なるアングルからカメラ３１で撮影することにより、２枚の画像Ｐ１，Ｐ２を得る。各画像Ｐ１，Ｐ２には、損傷位置Ｂ、第１基準点Ａ１、第２基準点Ａ２、および第３基準点Ａ３の一式を収める。
撮影位置Ｃ１，Ｃ２の間の距離、およびカメラ３１の向きは予め定めてあり、既知である。
撮影された画像Ｐ１，Ｐ２のデータは、情報処理装置１２に取り込まれる。

次に、画像処理部３２は、各画像Ｐ１，Ｐ２のデータ、第１〜第３基準点Ａ１〜Ａ３の各々の空間座標、カメラ３１の位置およびカメラ３１の焦点距離、カメラ３１，３１の視差などを適宜用いて損傷位置Ｂの空間座標（対象座標）を算出する（座標算出ステップＳ２３）。
そのために、画像処理部３２は、各画像Ｐ１，Ｐ２に示された第１〜第３基準点Ａ１〜Ａ３および損傷位置Ｂを相互に幾何学的に関連付け、三角測量や公知の画像処理の手法を導入して演算する。
画像処理部３２は、第１〜第３基準点Ａ１〜Ａ３の任意の２点の既知座標を計算して得られる二者間の距離に基づいて、第１〜第３基準点の空間座標系に対する画像データの縮尺を取得する。

画像処理部３２により損傷位置Ｂの対象座標が得られたならば、第１実施形態と同様のステップＳ１４〜Ｓ１８を行うことができる。
具体的に、座標変換部１９は、損傷位置Ｂの対象座標を電子整備マニュアル１７の画像１７１に与えられた座標系の参照座標に変換する（座標変換ステップＳ１４）。
次に、位置特定部２０は、画像１７１の画像データを取り込み、画像１７１において参照座標に対応する位置にマーク表示Ｍ１を合成して、画像表示装置１６の画面１６１に表示する（マーク画像表示ステップＳ１５）。
そして、マーク表示Ｍ１を目視することにより、損傷位置Ｂが属するゾーンＺ１を特定する（ゾーン特定ステップＳ１６）。
続いて、例えば、損傷の状態と、損傷のサイズと、ゾーンＺ１〜Ｚ４等の区分とによって定められた、修理の要否、適合する修理方法などの整備情報にアクセスし（整備情報アクセスステップＳ１７）、整備情報に基づいて適切な処置を行う（整備ステップＳ１８）。

以上で説明した第２実施形態によれば、カメラ３１により撮影された複数の画像Ｐ１，Ｐ２を用いる画像処理に加えて、座標変換処理、マーキング表示処理を行うことにより、損傷位置Ｂを示すマーク表示Ｍ１が電子整備マニュアル１７の画像１７１に正確かつ迅速に対応付けられて表示される。したがって、適切な処置を迅速に行って航空機を運行に早急に復帰させることができる。

第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、整備履歴データに含まれる参照座標を基準とする所定範囲を示す履歴マーク表示Ｍ２が合成された画像データを画面１６１に表示することが好ましい（図４（ｂ））。

また、第２実施形態においても、航空機の各部位にそれぞれ対応する複数組の第１〜第３基準点を定めておく。
航空機の機体は、第１〜第３基準点を同時に１つの画像に収めることができるように、例えば、主翼の上部、主翼の下部、胴体の前側、胴体の後側、水平尾翼などの複数の部位に区分することができる。

〔第２実施形態の変形例〕
図９に示すように、異なる撮影位置Ｃ１，Ｃ２から撮影された画像Ｐ１，Ｐ２に機体の損傷位置Ｂが含まれていれば、各画像Ｐ１，Ｐ２の視線Ｖ１，Ｖ２の交点として損傷位置Ｂを決定することができる。
こうした二方向の撮影を行うステレオカメラの手法によれば、撮影位置Ｃ１，Ｃ２の間の距離Ｌおよび各画像Ｐ１，Ｐ２の視線Ｖ１，Ｖ２を用いて、三角測量の原理により、損傷位置Ｂの空間座標（対象座標）を求めることができる。
視線Ｖ１は、撮影位置Ｃ１，Ｃ２を結ぶ線（基準線）に対して、損傷位置Ｂと撮影位置Ｃ１を結ぶ線がなす角θ１を求めることで得られる。同様に、視線Ｖ２は、撮影位置Ｃ１，Ｃ２を結ぶ線（基準線）に対して、損傷位置Ｂと撮影位置Ｃ２を結ぶ線がなす角θ２を求めることで得られる。

また、損傷位置を含む範囲に光のパルスを投射し、光パルスが射出されてから対象物に反射されて戻って画像センサに受光されるまでの時間に基づいて、損傷位置までの距離を求めることにより、損傷位置の座標を取得することもできる。

上記以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記の各実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
電子整備マニュアル１７の画像１７１において損傷位置Ｂを特定する方法として、例えば、図１０（ａ）に示すように、損傷位置Ｂが属するゾーンＺ１を他のゾーンＺ２〜４とは異なる色や濃さ、パターンで表示することもできる。
そうすると、損傷位置Ｂが属するゾーンＺ１を画面１６１から確実に読み取ることができる。
さらに、同じく画面１６１に表示された表の中でゾーンＺ１に対応する整備情報１７２を他の情報とは異なる色やパターンで表示すると、整備情報１７２の読み取りの誤りをも防止することができる。
第１、第２実施形態のように、整備に必要な情報がゾーン毎に与えられていると、損傷位置Ｂが属するゾーンを上記のように特定すれば足りる。この観点からは、ゾーンを特定し、上述のマーク表示Ｍ１を表示しないことも許容される。
ゾーンを特定する方法としては、図１０（ｂ）に示すように、該当するゾーンの名称を文字情報１７３として画面１６１上に表示してもよい。

第１実施形態において、各基準点Ａ１〜Ａ３にターゲットを配置することは必ずしも必要ではない。例えば、構造物の端部（エッジ）、機体に描かれた絵やロゴ等の所定位置が他の位置と識別可能であれば、ターゲットを配置することなくその位置に直接レーザーを入射させることができる。

第１実施形態でレーザー距離計１１が演算処理装置を内蔵する場合には、その演算処理装置により上述の座標演算処理を行ってもよい。

第２実施形態において、画像処理部３２が基準点Ａ１〜Ａ３および損傷位置Ｂに施されたマーキングを個別に識別する公知の画像処理ロジックを備える場合、これらのマーキングを個別に識別する必要がない。
さらに言えば、画像処理により、撮影された画像Ｐ１，Ｐ２に共通して含まれる基準点Ａ１〜Ａ３を特定することができる場合、基準点Ａ１〜Ａ３にマーキングを施さなくてもよい。

航空機のように大型の構造物の場合は、上述のように、構造物の部位にそれぞれ対応する複数組の基準点Ａ１〜Ａ３一式（基準点の数は二以上）を定めるとよいが、本発明は、例えば、レーザー光を中継する反射部材を用いたり、視野角の大きいカメラを用いることなどにより、基準点一式を一組だけ定めることも許容する。
勿論、構造物の全体に亘りレーザーが到達し、また１つの画像に収まるサイズの構造物である場合は、一組の基準点で足りる。
ここで、複数の画像を連結する画像処理によれば、同じ対象位置の座標算出に用いられる複数の基準点を複数の画像の撮影範囲に亘り設定することも可能である。

整備対象の構造物の表面が平面であり、基準点に二次元の既知座標が与えられる場合は、座標演算部により、対象位置を示す二次元の対象座標が算出される。
その場合、対象座標から参照座標への変換は必ずしも必要ではない。
また、整備の際に参照される参照画像が、立体画像（三次元画像）である場合も、構造物の対象位置を示す対象座標から、三次元座標である参照座標への座標変換は、必ずしも必要ではない。
つまり、位置特定部２０は、参照画像１７１の対象座標に対応する位置を表示により特定すればよい。また、整備履歴保存部は、対象座標を参照画像１７１に関連付けた整備履歴データをメモリに保存し、整備履歴表示部は、参照画像１７１が参照される際に、関連する整備履歴データが存在すれば、整備履歴データに含まれる対象座標に対応する位置を参照画像１７１において特定すればよい。

本発明は、航空機以外の構造物一般に対する整備を支援するために広く用いることができる。

１０ 整備支援システム
１１ レーザー距離計（距離測定装置）
１２ 情報処理装置
１３ 演算処理装置
１４ 記憶装置
１５ コンピュータ
１６ 画像表示装置
１７ 電子整備マニュアル
１８ 損傷位置演算部
１９ 座標変換部
２０ 位置特定部
２１ 整備履歴保存部
２２ 整備履歴表示部
３０ 整備支援システム
３１ カメラ
３２ 画像処理部
１６１ 画面
１７１ 画像（参照画像）
１７２ 整備情報
Ａ１ 第１基準点
Ａ２ 第２基準点
Ａ３ 第３基準点
Ｂ 損傷位置（対象位置）
Ｃ１，Ｃ２ 撮影位置
Ｄ１〜Ｄ３ 距離
Ｌ 距離
Ｍ１ マーク表示
Ｍ２ 履歴マーク表示
Ｐ１，Ｐ２ 画像
Ｓ１１ 基準点設定ステップ
Ｓ１２ 距離測定ステップ
Ｓ１３ 座標算出ステップ
Ｓ１４ 座標変換ステップ
Ｓ１５ マーク画像表示ステップ
Ｓ１６ ゾーン特定ステップ
Ｓ１７ 整備情報アクセスステップ
Ｓ１８ 整備ステップ
Ｓ２１ 機体マーキングステップ
Ｓ２２ 撮影ステップ
Ｓ２３ 座標算出ステップ
ＳＷ１ 整備用ソフトウェア
ＳＷ２ 整備用ソフトウェア
Ｖ１，Ｖ２ 視線
Ｚ１〜Ｚ４ ゾーン（領域）
θ１ 角
θ２ 角

Claims (18)

1. 構造物の任意の対象位置を整備する際に参照される前記構造物の参照画像を表示する画像表示装置と、
   前記構造物の位置と前記参照画像の位置とを対応付けるための演算を行う演算処理装置と、を備え、
   前記演算処理装置は、
   複数の基準点の各々に与えられた既知座標を用いて、前記対象位置の座標である対象座標を算出する座標演算部と、
   前記参照画像の前記対象座標に対応する位置を前記画像表示装置への表示により特定する位置特定部と、を備える、
   ことを特徴とする整備支援システム。
2. 前記座標演算部は、
   前記既知座標に加えて、異なる位置から対象位置および複数の基準点を撮影することで得られた複数の撮影画像を用いて、前記対象座標を演算する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の整備支援システム。
3. 前記構造物において、前記対象位置および前記基準点の各々には、
   個別に識別可能なマーキングが施される、
   請求項２に記載の整備支援システム。
4. 前記座標演算部は、
   前記既知座標に加えて、複数の前記基準点の各々と前記対象位置との間のそれぞれの距離を用いて、前記対象座標を算出する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の整備支援システム。
5. 前記距離の測定には、
   光の反射を利用する距離測定装置が用いられる、
   ことを特徴とする請求項４に記載の整備支援システム。
6. 前記位置特定部は、
   前記参照画像において前記構造物を構成する部材に設定された複数の領域のうち、前記対象座標に対応する位置が属する領域を前記画像表示装置への表示により特定する、
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の整備支援システム。
7. 前記演算処理装置は、
   前記対象座標を前記参照画像に関連付けた整備履歴データをメモリに保存する整備履歴保存部と、
   前記参照画像が参照される際に、関連する前記整備履歴データが存在すれば、前記整備履歴データに含まれる前記対象座標に対応する位置を前記参照画像において特定する整備履歴表示部を備える、
   ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の整備支援システム。
8. 前記参照画像に与えられた座標系の座標で前記対象座標に対応する位置を示す参照座標に、前記対象座標を変換する座標変換部を備え、
   位置特定部は、
   前記参照画像の前記参照座標に対応する位置を前記画像表示装置への表示により特定する、
   ことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の整備支援システム。
9. 前記画像表示装置には、
   前記位置特定部により特定された位置に応じた整備情報が表示される、
   ことを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の整備支援システム。
10. 前記演算処理装置は、
    携行可能なコンピュータに備えられ、
    前記座標演算部、前記座標変換部、および前記位置特定部は、
    前記コンピュータに導入されるソフトウェアのプログラムに含まれる、
    ことを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の整備支援システム。
11. 前記ソフトウェアは、
    整備の際に必要な情報を与える電子整備マニュアルを含んで構成され、
    前記参照画像は、
    前記電子整備マニュアルに記載される、
    ことを特徴とする請求項１０に記載の整備支援システム。
12. 航空機の構造物に適用される、
    ことを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の整備支援システム。
13. 請求項１から１２のいずれか一項に記載の整備支援システムの前記座標演算部、前記座標変換部、および前記位置特定部を含む、
    ことを特徴とするコンピュータプログラム。
14. 構造物の任意の対象位置を整備する際に参照される前記構造物の参照画像の位置と前記構造物の位置とを対応付けるための演算を行う演算処理装置を用いて、
    複数の基準点の各々に与えられた既知座標を用いて前記対象位置の座標である対象座標を算出する座標演算ステップと、
    前記参照画像の前記対象座標に対応する位置を表示により特定する位置特定ステップと、を含む、
    ことを特徴とする整備支援方法。
15. 前記対象位置から出射された光が入射するターゲットを複数の前記基準点の各々に配置するターゲット配置ステップと、
    複数の前記基準点の各々と前記対象位置との間のそれぞれの距離を光の反射を利用して測定する距離測定ステップと、を含み、
    前記座標演算ステップでは、
    前記既知座標に加えて、前記距離を用いて前記対象座標を算出する、
    ことを特徴とする請求項１４に記載の整備支援方法。
16. 前記参照画像に与えられた座標系の座標である参照座標に、前記対象座標を変換する座標変換ステップを含み、
    前記位置特定ステップでは、
    前記参照画像の前記参照座標に対応する位置を表示により特定する、
    ことを特徴とする請求項１４または１５に記載の整備支援方法。
17. 航空機の構造物に適用される、
    ことを特徴とする請求項１４から１６のいずれか一項に記載の整備支援方法。
18. 請求項１４から１７のいずれか一項に記載の整備支援方法を備え、
    前記位置特定ステップにおいて特定された位置に応じた整備情報にアクセスする整備情報アクセスステップと、
    前記整備情報に基づいて処置を行う整備ステップと、を備える、
    ことを特徴とする整備方法。

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