JP2016141239A

JP2016141239A - 水上観測装置及びそれを使用した構造物の点検方法

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Publication number: JP2016141239A
Application number: JP2015018207A
Authority: JP
Inventors: 貴洋酒井; Takahiro Sakai; 本山　昇; Noboru Motoyama; 昇本山
Original assignee: Penta Ocean Construction Co Ltd
Current assignee: Penta Ocean Construction Co Ltd
Priority date: 2015-02-02
Filing date: 2015-02-02
Publication date: 2016-08-08
Anticipated expiration: 2035-02-02
Also published as: JP6534093B2

Abstract

【課題】桟橋の下面側や斜杭部分等の有人船舶では接近又は出入りが困難な場所であっても安定した観測が可能であって、構造物の劣化状態を視覚的に把握するためのマーキングも可能な水上観測装置及びそれを使用した構造物の点検方法の提供。
【解決手段】観測用カメラ３及びマーキング手段５は、水上移動体２に揺動抑制型支持台２０を介して設置され、揺動抑制型支持台２０には、観測用カメラ３又はマーキング手段５を水平方向及び上下方向に回転可能に支持するジンバル機構と、ジンバル機構を制御するジンバル制御手段と、観測用カメラ３又はマーキング手段５の揺動を検知する揺動検知手段とを備え、ジンバル制御手段には、揺動検知手段の検知情報に基づき観測用カメラ３又はマーキング手段５の向きが所望の方向で維持されるようにジンバル機構を自動的に制御する補正制御手段を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、主に桟橋の下面側や斜杭部分等の有人船舶では出入りや接近が困難な場所で安定した観測が可能な水上観測装置及びそれを使用した構造物の点検方法に関する。

従来、桟橋等の港湾構造物を点検するには、専門知識を有する技術者が小型船舶に乗船し、技術者が船上から実際に目視するとともにハンマーによる打音検査によってひび割れの有無等の状態を判定するとともに、ひび割れ等の異常が生じている箇所をカメラによる撮影やスケッチによって記録していた。

しかしながら、このような技術者の目視による点検方法では、斜杭や前垂れ部分等のように狭隘で構造的に有人船舶の接近が困難な場所や桟橋上部工下面と海面との距離が狭く有人船舶が入り込めない場合であると、技術者の目視による確認が困難又は不可能であった。

そこで、近年では、遠隔操作が可能な小型のラジオコントロールボート（以下、ＲＣボートという）上に遠隔操作が可能なカメラを設置し、有人船舶では接近困難な場所への移動及び観測を可能とした無人水上観測装置も開発されている（例えば、特許文献１を参照）。

この無人水上観測装置は、カメラを水平及び上下方向に回転自在に支持するカメラ支持台をＲＣボート上に備え、カメラが所望の撮影方向を向くようにカメラ架台を遠隔操作できるようになっており、桟橋下等の狭隘な場所でもカメラの映像により点検対象から離れた場所から観測ができるようになっている。

特開２０１２−２２８９１９号公報

しかしながら、上述の如き従来の技術者の目視による点検では、専門知識を有する人員の確保が困難であることや、スケッチによる記録では見逃すことがあるとともに客観性に欠けるという問題があった。

また、従来の技術では、有人、無人の何れの場合であっても波浪や航跡波等によってボートが揺動するため、視点や映像が乱れてひび割れ等の異常箇所を判定する作業に影響が及ぶという問題があった。

更に、このような桟橋等の港湾施設の点検においては、定期的に観測を継続し、劣化の状況を経年的に把握する必要があるところ、カメラによる画像又は映像のみでは、その位置や劣化の進行状況を把握し難く、前回画像との比較が必要となるなど判定作業が煩雑で非効率的であるという問題があった。

そこで、本発明は、このような従来の問題に鑑み、桟橋の下面側や斜杭部分等の有人船舶では接近又は出入りが困難な場所であっても安定した観測が可能であって、構造物の劣化状態を視覚的に把握するためのマーキングも可能な水上観測装置及びそれを使用した構造物の点検方法の提供を目的としてなされたものである。

上述の如き従来の問題を解決するための請求項1に記載の発明の特徴は、水上を移動する水上移動体と、該水上移動体上から対象を撮影する観測用カメラと、該観測用カメラにより撮影された映像を遠隔地において受信して表示する表示手段と、該水上移動体上からマーキング材を発射するマーキング手段とを備えている水上観測装置であって、前記観測用カメラ及びマーキング手段は、前記水上移動体に揺動抑制型支持台を介して設置され、該揺動抑制型支持台には、前記観測用カメラ又はマーキング手段を水平方向及び上下方向に回転可能に支持するジンバル機構と、前記観測用カメラ又はマーキング手段が所望の方向に向くように前記ジンバル機構を制御するジンバル制御手段と、前記観測用カメラ又はマーキング手段の揺動を検知する揺動検知手段とを備え、前記ジンバル制御手段には、前記揺動検知手段の検知情報に基づき前記観測用カメラ又はマーキング手段の向きが前記所望の方向で維持されるようにジンバル機構を自動的に制御する補正制御手段を備えている水上観測装置にある。

請求項２に記載の発明の特徴は、請求項１の構成に加え、前記マーキング手段には、レーザー光を照射するレーザー照準器を備えていることにある。

請求項３に記載の発明の特徴は、請求項１又は２の構成に加え、前記マーキング手段には、色又はマーキングサイズの異なる複数のマーキング材を備え、該マーキング材の何れか一を適宜選択して発射できるようにしていることにある。

請求項４に記載の発明の特徴は、請求項１〜３の何れか１に記載の水上観測装置を使用した構造物の点検方法において、前記観測用カメラの映像を基に構造物の状態を判定し、該判定時に異常を発見した際には、前記観測用カメラの映像を基に前記異常個所に照準を合わせて前記マーキング手段からマーキング材を発射することにある。

本発明に係る水上観測装置は、上述したように、水上を移動する水上移動体と、該水上移動体上から対象を撮影する観測用カメラと、該観測用カメラにより撮影された映像を遠隔地において受信して表示する表示手段と、該水上移動体上からマーキング材を発射するマーキング手段とを備えている水上観測装置であって、前記観測用カメラ及びマーキング手段は、前記水上移動体に揺動抑制型支持台を介して設置され、該揺動抑制型支持台には、前記観測用カメラ又はマーキング手段を水平方向及び上下方向に回転可能に支持するジンバル機構と、前記観測用カメラ又はマーキング手段が所望の方向に向くように前記ジンバル機構を制御するジンバル制御手段と、前記観測用カメラ又はマーキング手段の揺動を検知する揺動検知手段とを備え、前記ジンバル制御手段には、前記揺動検知手段の検知情報に基づき前記観測用カメラ又はマーキング手段の向きが前記所望の方向で維持されるようにジンバル機構を自動的に制御する補正制御手段を備えていることにより、主に桟橋の上部工下面側や斜杭部分等の有人船舶では接近又は入り込むことが困難な場所で、波浪や航跡波等によってＲＣボート等の水上移動体が揺動しても、観測用カメラの視点及びマーキング手段の発射軸の揺動が抑えられ、安定した撮影画像が得られるとともに、その画像を基に的確な位置にマーキングを施すことができる。

また、本発明において、前記マーキング手段には、レーザー光を照射するレーザー照準器を備えていることにより、観測用カメラの画像でレーザー光の位置を確認し易く的確にマーキング手段の照準を合わせることができる。

更に、本発明において、前記マーキング手段には、色又はマーキングサイズの異なる複数のマーキング材を備え、該マーキング材の何れか一を適宜選択して発射できるようにしていることにより、劣化の度合や観測時期等に応じてマーキング材の色を変えることができ、劣化の推移を視覚的に把握することができるようになる。

また、請求項１〜３の何れか１に記載の水上観測装置を使用した構造物の点検方法においては、前記観測用カメラの映像を基に構造物の状態を判定し、該判定時に異常を発見した際には、前記観測用カメラの映像を基に前記異常個所に照準を合わせて前記マーキング手段からマーキング材を発射することにより、観測と同時に異常箇所等にマーキングを施すことができる。

本発明に係る水上観測装置の概略を示す側面図である。（ａ）は図１中のマーキング手段部分を示す部分拡大正面図、（ｂ）は同部分拡大側面図である。本発明に係る構造物の点検方法の手順を示すフローチャートである。同上のマーキング時の状態を示す側面図である。

次に、本発明に係る水上観測装置の実施態様を図１、図２に示した実施例に基づいて説明する。

この水上観測装置１は、水上を移動する水上移動体２と、水上移動体２上に設置された観測用カメラ３と、観測用カメラ３により撮影された映像を遠隔地Ａにおいて受信して表示する表示手段４と、水上移動体２に設置されたマーキング手段５とを備え、観測用カメラ３で撮影された映像を基に構造物等を観測できるとともに、必要に応じて対象にマーキングを施すことができるようになっている。

尚、精密機器である観測用カメラ３は、水飛沫等から保護するために透明なドーム型状のカメラ室６内に全方向撮影可能な状態で収容されている。

水上移動体２は、例えば、小型のラジオコントロールボート（以下、ＲＣボートという）等のように桟橋上等の遠隔地Ａから無線で遠隔操作ができる船体状になっており、桟橋の上部工下面側や斜杭部分等のように狭隘で有人のボートでは接近又は出入りが困難な場所へも水上移動できるようになっている。尚、図中符号７は水上移動体操縦用無線操縦機、符号８はＲＣボートの受信アンテナである。

この水上移動体２には、船体の前方にデジタルカメラからなる操縦用カメラ９が設置され、この操縦用カメラ９により撮影された映像が無線によって桟橋上等の遠隔地Ａにあるコンピュータ用モニタ等の操縦用モニタ１０に随時送信され、この映像を基に水上移動体操縦用無線操縦機７で遠隔操作できるようになっている。

また、水上移動体２には、船体の所望の箇所に複数の照明機器１１，１１を備え、桟橋の上部工Ｂ下面側等の暗い場所であっても、観測用カメラ３及び操縦用カメラ９の撮影方向前方を照らして鮮明な画像が撮影できるようにしている。

観測用カメラ３は、電気信号による操作が可能、且つ、映像（画像）を電気信号に変換可能なデジタルカメラ等により構成され、無線による遠隔操作で撮影動作、具体的にはズームイン、ズームアウト、撮影スイッチのオンオフ等を制御できるとともに、撮影された映像（画像）を無線で随時表示手段４に送信できるようになっている。尚、観測用カメラ３は、コンピュータ１２により遠隔操作ができるようになっている。

表示手段４には、例えば、コンピュータ１２のモニタを使用し、観測用カメラ３より送信された映像をリアルタイムに表示できるとともに、コンピュータ１２で受信した映像データを保存できるようになっている。

マーキング手段５は、油性塗料等からなるマーキング材が付着したプラスチック弾（以下、マーキング弾という）を発射する銃型のもの（以下、マーキングガンという）を使用し、プラスチック弾に乗せて銃身よりマーキング材を発射するようになっている。

このマーキング手段５には、色又はマーキング材の付着面積（以下、マーキングサイズという）の異なる複数のマーキング材、即ち、色の異なるマーキング材が付着した複数の弾丸径を有するマーキング弾を備え、このマーキング材の何れか一を適宜選択して発射できるようにしている。

マーキング材の選択手段は、特に限定されないが、例えば、互いに装填されるマーキング弾の色又は弾丸径が異なる複数のマーキングガンを備えるようにしてもよく、交換が可能な複数のカートリッジを有するマーキングガンを使用し、カートリッジの交換でマーキング材の色又はマーキングサイズを選択できるようにしたものであってもよい。

尚、マーキングガンは、発射動作の制御、即ち、引鉄を引く動作やカートリッジ交換動作等をコンピュータ１２によって無線で遠隔操作できるようになっている。

また、このマーキング手段５は、マーキング弾の発射軸に合わせてレーザー光１３ａを照射するレーザー照準器１３を一体的に備え、照射されたレーザー光１３ａによってマーキング弾（マーキング材）の着弾位置を照準（ターゲッティング）できるようになっている。

この観測用カメラ３及びマーキング手段５は、それぞれ水上移動体２に揺動抑制型支持台２０を介して水平及び上下に回動可能に設置されている。

揺動抑制型支持台２０は、観測用カメラ３又はマーキング手段５を少なくとも水平及び上下方向の２軸自由度で回転可能に支持するジンバル機構と、ジンバル機構を制御するジンバル制御手段と（図示せず）、観測用カメラ３又はマーキング手段５の揺動を検知するジャイロセンサ等の揺動検知手段（図示せず）とを備えている。

尚、各揺動抑制型支持台２０，２０は、それぞれ無線操縦機２１，２２を用いて独立して遠隔操作できるようになっており、図中符号２１ａ，２２ａは各無線操縦機２，２２の信号を受信する受信装置である。

ジンバル機構は、例えば、図２に示すように、水上移動体２上に固定された基軸部２３と、基軸部２３に支持軸２４を介して水平方向で回転可能に支持された外ジンバル２５と、外ジンバル２５に支持軸２６を介して上下方向で回転可能に支持された内ジンバル２７とを備え、内ジンバル２７に観測用カメラ３又はマーキング手段５が支持されている。

尚、図のジンバル機構は、便宜上、２軸自由度のものとして表現したが、内ジンバル２７に観測用カメラ３又はマーキング手段５を回転（ロール）可能に支持する３軸自由度のものであってもよい。

揺動検知手段は、ジャイロセンサ等（図示せず）のセンサを備え、波浪や航跡波等の外的要因によって生じるジンバル機構の各支持軸２４，２６回りの変化（傾斜）を検知し、それを電気信号としてジンバル制御手段に出力するようになっている。

ジンバル制御手段には、特に図示しないが、無線で遠隔操作が可能な駆動用モータを備え、外ジンバル２５及び内ジンバル２７がモータ駆動によってそれぞれ所望の回転角度で支持軸２４，２６周りに回転し、外ジンバル２５と内ジンバル２７との回転角度の組み合わせにより内ジンバル２７に支持された観測用カメラ３又はマーキング手段５を所望の方向に向けることができるようになっている。

また、ジンバル制御手段には、揺動検知手段の検知情報に基づき観測用カメラ３及びマーキング手段５の向きが所望の方向で維持されるようにジンバル機構の駆動用モータを自動的に制御する補正制御手段を備えている。

尚、揺動抑制型支持台２０には、スポーツ中継等のカメラ撮影に使用されている揺動抑制機構を備えた汎用の２軸又は３軸のデジタルジンバル装置を用いることができる。

次に、上述した水上観測装置１を使用した構造物の点検方法について図３、図４に基づいて説明する。尚、図中符号Ｂは構造物である桟橋の上部工、符号３１は水面である。

まず、操縦用カメラ９からの映像等を基に水上移動体２を操作して構造物の点検対象位置、本実施例では、桟橋の上部工Ｂ下面側に移動させる（Ｓ１）。

その際、点検対象位置が桟橋の上部工Ｂ下面側等のように狭隘で有人船舶では出入り不能な場合であっても、水上移動体２が小型且つ遠隔操作可能であるので出入りすることができる。

次に、点検対象位置に到着したら、観測用カメラ３による撮影を開始し、その撮影映像を見ながら、無線でジンバル制御手段を操作し、外ジンバル２５及び内ジンバル２７をそれぞれ所望の回転角度で支持軸２４周りに回転させ、外ジンバル２５と内ジンバル２７との回転角度の組み合わせにより内ジンバル２７に支持された観測用カメラ３を所望の方向、即ち、点検対象に向ける（Ｓ２）。

この観測用カメラ３による点検対象の撮影にあっては、観測用カメラ３が揺動抑制型支持台２０に支持されているので、波浪や航跡波等によって水上移動体２が揺動した場合、それに伴う観測用カメラ３の揺動を揺動検知手段が検知し、ジンバル制御手段が揺動検知手段の検知情報を基に観測用カメラ３の向きが所望の方向で維持されるようにジンバル機構を自動的に補正制御する。

よって、観測用カメラ３で撮影された映像は、水上移動体２の揺動の影響を受けずに安定した状態で撮影でき、無線でコンピュータ１２に映像データが随時送信され、モニタ等の表示手段４に点検対象のぶれの無い映像がリアルタイムに表示されるとともに、映像データとしてコンピュータ１２に保存される。

そして、撮影された点検対象の映像を基にひび割れ等やコンクリートの剥離・錆汁の浮き出し等の異常箇所３２の有無やその数等を診断し、マーキングの必要性を判断する（Ｓ３〜Ｓ４）。

この診断においては、劣化の状態に応じて発射するマーキング材３３の色を適宜選択し、例えば、剥落・錆汁の浮出しについては赤、大きなひび割れについては黄、小さなひび割れについては緑、問題ない場合ついては青とし、診断された結果に基づき選択された色のマーキング材３３を選択する。

また、点検対象全体については、マーキングサイズを変更し、劣化の度合い（以下、劣化度という）によっても発射するマーキング材３３の色を適宜選択し、例えば、劣化度の高い順に赤、黄、緑、青とし診断された結果に基づき選択された色のマーキング材３３を選択する。

そして、マーキングが必要と判断された場合には、図４に示すように、観測用カメラ３による撮影を継続しつつ、この観測用カメラ３の映像を基に桟橋上部工Ｂ下面等の点検対象箇所又は異常箇所３２の近傍に照準を合わせてマーキング手段５からマーキング材３３を発射する（Ｓ５〜Ｓ６）。

このマーキング材３３を発射するには、レーザー照準器１３からレーザー光１３ａを照射しつつ、無線でジンバル制御手段を操作し、外ジンバル２５及び内ジンバル２７をそれぞれ所望の回転角度で支持軸２４，２６周りに回転させ、外ジンバル２５と内ジンバル２７との回転角度の組み合わせにより内ジンバル２７に支持されたレーザー照準器１３の方向を点検対象に向ける（Ｓ５）。

その際、観測用カメラ３及びマーキング手段５がそれぞれ揺動抑制型支持台２０を介して水上移動体２に支持されているので、波浪や航跡波等によってボートが揺動した場合であっても、ジンバル制御手段が揺動検知手段の検知情報を基に観測用カメラ３及びマーキング手段５の向きが所望の方向で維持されるようにジンバル機構を自動的に制御する。

よって、観測用カメラ３の映像及びマーキング手段５の発射軸（照準軸）は、波浪や航跡波等による水上移動体２の揺動の影響を受けず、観測用カメラ３によって安定した映像が撮影できるとともに、その安定した映像を基にレーザー照準器１３よりレーザー光１３ａで正確に照準を合わせることができるのでマーキング材３３を所望の位置に発射することができる。

そして、マーキング弾が桟橋の上部工Ｂ下面に着弾することによって当該上部工Ｂ下面にマーキング材３３が付着し、異常箇所３２の近傍に所定の色のマーキング材３３によってマーキングがされる。

次に、マーキング材発射後の点検対象の状態を観測用カメラ３で撮影し、表示手段４でマーキングを確認し、その映像をコンピュータ１２に保存してデータベース化し、点検を継続する場合には、場所を変えて上述した一連の作業Ｓ１〜Ｓ６を繰り返す。

そして、この水上観測装置を使用した構造物の点検方法による点検を数年間隔で定期的に行い、前回撮影した映像との比較により構造物の状態を診断する。その際、異常箇所３２には、既にマーキングが施されているので、発見し易く、劣化の状態及びその進行度合いが色別に表示されているので視覚的に状況を把握し易く、効率的に診断を行うことができる。

尚、上述の実施例では、観測用カメラ３とマーキング手段５とをそれぞれ別の揺動抑制型支持台２０に支持させた例について説明したが、観測用カメラ３とマーキング手段５とを一つの揺動抑制型支持台２０に設置するようにしてもよい。

また、上述の実施例では、水上移動体２、観測用カメラ３、マーキング手段５及び各揺動抑制型支持台２０，２０を無線で遠隔操作する例について説明したが、本発明は、水上移動体２に作業者が搭乗し、観測用カメラ３、マーキング手段５及び各揺動抑制型支持台２０，２０を手動で操作する場合にも適用できる。

更に、水上移動体２には、観測用カメラ３及び操縦用カメラ９の他、船体下面に水中カメラを設置し、腐食の激しい鋼管杭の飛沫体部等を撮影できるようにしてもよい。

１水上観測装置
２水上移動体
３観測用カメラ
４表示手段
５マーキング手段
６カメラ室
７水上移動体操縦用無線操縦機
８受信アンテナ
９操縦用カメラ
１０操縦用モニタ
１１照明機器
１２コンピュータ
１３レーザー照準器
２０揺動抑制型支持台
２１，２２無線操縦機
２３基軸部
２４支持軸
２５外ジンバル
２６支持軸
２７内ジンバル
３１水面
３２異常箇所
３３マーキング材

Claims

水上を移動する水上移動体と、該水上移動体上から対象を撮影する観測用カメラと、該観測用カメラにより撮影された映像を遠隔地において受信して表示する表示手段と、該水上移動体上からマーキング材を発射するマーキング手段とを備えている水上観測装置であって、
前記観測用カメラ及びマーキング手段は、前記水上移動体に揺動抑制型支持台を介して設置され、
該揺動抑制型支持台には、前記観測用カメラ又はマーキング手段を水平方向及び上下方向に回転可能に支持するジンバル機構と、前記観測用カメラ又はマーキング手段が所望の方向に向くように前記ジンバル機構を制御するジンバル制御手段と、前記観測用カメラ又はマーキング手段の揺動を検知する揺動検知手段とを備え、前記ジンバル制御手段には、前記揺動検知手段の検知情報に基づき前記観測用カメラ又はマーキング手段の向きが前記所望の方向で維持されるようにジンバル機構を自動的に制御する補正制御手段を備えていることを特徴とする水上観測装置。
前記マーキング手段には、レーザー光を照射するレーザー照準器を備えている請求項１に記載の水上観測装置。
前記マーキング手段には、色又はマーキングサイズの異なる複数のマーキング材を備え、該マーキング材の何れか一を適宜選択して発射できるようにしている請求項１又は２に記載の水上観測装置。
請求項１〜３の何れか１に記載の水上観測装置を使用した構造物の点検方法において、
前記観測用カメラで撮影した映像を基に構造物の状態を判定し、
該判定結果に基づき、前記観測用カメラの映像を基に前記構造物に照準を合わせて前記マーキング手段からマーキング材を発射することを特徴とする構造物の点検方法。