JP2017037008A - State inspection method for structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、鉄骨部材やコンクリート部材の表面に生じるクラック等を検査する構造物の状態検査方法に関する。 The present invention relates to a structure state inspection method for inspecting cracks and the like generated on the surface of a steel member or a concrete member.
特許文献１は、構築物の間を移動しながら撮像し、更に撮像した位置を検出し、撮像された撮像データと検出された位置データにより都市空間等に於ける構築物や構造物の３次元モデルを形成する為に空間データ収集を行うＧＰＳ付全方位カメラ及び空間データ収集装置に関する。
特許文献２は、撮像カメラとレーザ投光器に三次元位置と方向を検出できる三次元磁気センサを取り付け、撮像カメラとレーザ投光器をそれぞれ独立して動作させながら被測定対象物全体を計測すると共に、レーザ投光器をスポット光に切り替えて、被測定対象物に存在する亀裂を計測ことにより、形状と亀裂の両方をリアルタイムに計測し、且つ同一画面上に合成して表示することが可能な三次元計測装置を提案している。
特許文献３は、単一のＧＰＳ位置検出装置を利用して、而も衛星からの電波が遮られる陰の部分でも継続して位置測定を実行でき、位置測定が中断されることがないようにし、連続した又大量の３次元データ及び３次元データを有する画像の取得を可能とする三次元データ作成装置を提案している。
特許文献４は、特徴を強調する印やラインを直接対象物に付けたり、書いたりすることなく完全な非接触計測によって処理できる三次元形状データ処理装置を提案している。
特許文献５は、波長の異なる複数のレーザ光を計測対象の同一箇所に同時に照射しつつ計測対象を走査するレーザ走査手段と、計測対象からの複数の反射レーザ光の合成光信号を検出する光検出手段と、この光検出手段の出力信号を処理して計測対象の三次元形状を求める信号処理手段とを備えたレーザレーダ三次元形状計測装置を提案している。
特許文献６は、ＧＰＳ装置及び撮像部を搭載した複数の飛行体による航空写真測定方法が提案され、複数の撮影ポイントが設定されると共に各撮影ポイントを中心に撮影ポイントエリアがそれぞれ設定される工程と、ＧＰＳ装置により飛行体の位置を測定する工程と、飛行体がそれぞれ対応する撮影ポイントエリアに到達し、該撮影ポイントエリアの位置を維持する工程と、撮影ポイントエリアに飛行体が最後に到達した時刻が取得される工程と、最後に到達した時刻から所定時間後にシャッタタイミング時刻を設定する工程と、該シャッタタイミング時刻で複数の飛行体により航空写真が撮影される工程を備えている。
特許文献７は、遠隔操縦可能な飛行体と、飛行体にジンバルを介して任意の方向に傾斜自在に支持されたカメラと、カメラと一体に傾斜し、カメラと既知の関係に設けられ、測定対象としての再帰反射体と、再帰反射体を追尾し、再帰反射体の位置を測定するトータルステーションを具備する航空写真システムが提案されている。
特許文献８は、ジンバルを介して任意の方向に傾斜自在に支持されたシャフトと、シャフトの上端に設けられたＧＰＳアンテナを有するＧＰＳ装置と、シャフトの下端に設けられた写真装置本体と、撮像部の撮像を制御する制御装置とを有し、制御装置は撮像部で静止画像を取得するよう、撮像部を制御すると共にＧＰＳ装置により撮像時の撮像位置を取得する写真測量用カメラを提案している。
特許文献９および特許文献１０は、小型無人飛行体による航空写真撮像方法を提案している。
特許文献１１は、撮影画像から、鉄塔における締結用ボルトなどの検査対象部品の異常度を自動で算出する検査補助装置を提案している。
特許文献１２は、鉄塔を映像で撮影して目視によりボルト検査を行う際の検査負担を低減する検査補助装置を提案している。
Patent Document 1 picks up an image while moving between buildings, detects the picked-up position, and uses the picked-up image data and the detected position data to create a three-dimensional model of a structure or structure in an urban space or the like. The present invention relates to an omnidirectional camera with GPS and a spatial data collection device for collecting spatial data to form.
In Patent Document 2, a three-dimensional magnetic sensor capable of detecting a three-dimensional position and direction is attached to an imaging camera and a laser projector, and the entire object to be measured is measured while operating the imaging camera and the laser projector independently, and a laser. A three-dimensional measuring device that can measure both the shape and cracks in real time by switching the projector to spot light and measuring the cracks present in the object to be measured, and display them on the same screen. Has proposed.
Patent Document 3 uses a single GPS position detection device, so that position measurement can be continuously performed even in shaded areas where radio waves from the satellite are blocked, so that position measurement is not interrupted. In addition, a three-dimensional data creation apparatus that enables acquisition of continuous and large amounts of three-dimensional data and images having three-dimensional data is proposed.
Patent Document 4 proposes a three-dimensional shape data processing apparatus that can perform processing by complete non-contact measurement without directly attaching or writing marks or lines that emphasize features to an object.
Patent Document 5 discloses a laser scanning unit that scans a measurement target while simultaneously irradiating the same location of the measurement target with a plurality of laser beams having different wavelengths, and a light that detects a combined light signal of the plurality of reflected laser beams from the measurement target. A laser radar three-dimensional shape measuring apparatus has been proposed that includes a detecting means and a signal processing means for processing a signal output from the light detecting means to obtain a three-dimensional shape to be measured.
Patent Document 6 proposes an aerial photograph measurement method using a plurality of flying objects equipped with a GPS device and an imaging unit, in which a plurality of shooting points are set and a shooting point area is set around each shooting point. And the step of measuring the position of the flying object by the GPS device, the step of the flying object reaching the corresponding shooting point area and maintaining the position of the shooting point area, and the flying object finally reaching the shooting point area. And a step of setting a shutter timing time after a predetermined time from the last arrival time, and a step of taking aerial photographs with a plurality of flying objects at the shutter timing time.
Patent Document 7 discloses a vehicle that can be remotely controlled, a camera that is supported by the aircraft in a tiltable manner in any direction via a gimbal, and that is tilted integrally with the camera and provided in a known relationship with the camera. An aerial photography system including a retroreflector as an object and a total station that tracks the retroreflector and measures the position of the retroreflector has been proposed.
Patent Document 8 discloses a shaft supported in a tiltable manner in an arbitrary direction via a gimbal, a GPS device having a GPS antenna provided at the upper end of the shaft, a photographic device main body provided at the lower end of the shaft, and imaging. And a control device that controls the imaging of the imaging unit, and the control device proposes a photogrammetry camera that controls the imaging unit and acquires the imaging position at the time of imaging by the GPS device so that the imaging unit acquires a still image ing.
Patent Document 9 and Patent Document 10 propose an aerial photography imaging method using a small unmanned aerial vehicle.
Patent Document 11 proposes an inspection auxiliary device that automatically calculates the degree of abnormality of an inspection target component such as a fastening bolt in a steel tower from a photographed image.
Patent Document 12 proposes an inspection auxiliary device that reduces the inspection burden when a steel tower is photographed with a video and a bolt inspection is performed visually.
特許文献１から特許文献５では、構造物の三次元データを計測することが開示され、特許文献６から特許文献１０では、飛行体からポイントを特定して撮影することが開示され、特許文献１１および特許文献１２には、撮影画像を元に検査を行うことが開示されている。
しかし、構造物の三次元形状データから無人航空機の経路を決定し、この経路に沿って無人航空機で撮影画像を取得することは提案されていない。
Patent Documents 1 to 5 disclose that three-dimensional data of a structure is measured, and Patent Documents 6 to 10 disclose that a point is identified and photographed from a flying object. Patent Document 12 discloses that an inspection is performed based on a photographed image.
However, it has not been proposed to determine the route of the unmanned aerial vehicle from the three-dimensional shape data of the structure and acquire a photographed image with the unmanned aircraft along this route.
本発明は、構造物の三次元形状データから無人航空機の経路を決定して検査に必要な撮影データを得ることができ、安定した飛行を行わせることができる構造物の状態検査方法を提供することを目的とする。 The present invention provides a structure state inspection method capable of determining the route of an unmanned aerial vehicle from the three-dimensional shape data of a structure to obtain imaging data necessary for the inspection, and allowing a stable flight to be performed. For the purpose.
請求項１記載の本発明の構造物の状態検査方法は、構造物の外形の三次元形状データを取得する構造物形状取得ステップと、前記構造物形状取得ステップで取得した前記三次元形状データから撮影位置と飛行経路とを決定する飛行経路決定ステップと、無人航空機を追尾装置で追尾して前記無人航空機の位置を検出する位置検出ステップと、前記位置検出ステップで検出した前記無人航空機の前記位置と、前記飛行経路決定ステップで決定した前記飛行経路とから前記無人航空機に対して移動方向を指示する移動指示ステップと、前記位置検出ステップで検出した前記無人航空機の前記位置が前記飛行経路決定ステップで決定した前記撮影位置になった時に前記無人航空機に搭載した撮影装置で前記構造物を撮影する撮影ステップと、前記撮影ステップで撮影した撮影データを分析して前記構造物の異常状態を検査する検査ステップとを有することを特徴とする。
請求項２記載の本発明は、請求項１に記載の構造物の状態検査方法において、前記追尾装置として、少なくとも第１追尾装置と第２追尾装置とを用い、前記飛行経路を、前記第１追尾装置で追尾できる第１飛行経路と、前記第２追尾装置で追尾できる第２飛行経路と、前記第１追尾装置と前記第２追尾装置とで追尾できる第３飛行経路とに区分し、前記位置検出ステップでは、前記無人航空機が前記第１飛行経路を移動している間は、前記無人航空機の前記位置を前記第１追尾装置で検出し、前記無人航空機が前記第３飛行経路を移動している間に、前記無人航空機の前記位置の検出を前記第１追尾装置から前記第２追尾装置に切り替え、前記無人航空機が前記第２飛行経路を移動している間は、前記無人航空機の前記位置を前記第２追尾装置で検出することを特徴とする。
請求項３記載の本発明は、請求項１または請求項２に記載の構造物の状態検査方法において、前記飛行経路決定ステップでは、前記三次元形状データを元に、複数の撮影面を決定する検査位置決定ステップと、前記検査位置決定ステップで決定されたそれぞれの前記撮影面に対して、前記撮影面から前記撮影装置までの撮影距離と、前記撮影面と前記撮影装置との角度、とから前記撮影位置を決定する撮影位置決定ステップと、前記撮影位置決定ステップで決定されたそれぞれの前記撮影位置を移動するための前記飛行経路を決定する経路決定ステップとを有し、前記構造物に対する最低近接距離内を飛行禁止区域としてあらかじめ設定し、前記経路決定ステップでは、前記飛行経路を前記飛行禁止区域外となるように決定することを特徴とする。
請求項４記載の本発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の構造物の状態検査方法において、前記構造物に対する安全離間距離外を待機区域としてあらかじめ設定し、前記位置検出ステップにおいて、前記無人航空機の前記位置が前記飛行経路から所定距離以上離れたことを検出すると、前記移動指示ステップでは、前記飛行経路の指示に代えて前記待機区域への移動を指示することを特徴とする。
請求項５記載の本発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の構造物の状態検査方法において、複数の着陸区域をあらかじめ設定し、前記位置検出ステップにおいて、前記無人航空機の前記位置が前記飛行経路から所定距離以上離れたことを検出すると、前記移動指示ステップでは、検出された前記位置から複数の前記着陸区域の中から一つの前記着陸区域を決定し、前記飛行経路の指示に代えて決定した前記着陸区域への移動を指示することを特徴とする。
請求項６記載の本発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の構造物の状態検査方法において、前記構造物に対する安全離間距離を待機区域としてあらかじめ設定し、前記位置検出ステップにおいて、前記無人航空機の前記位置が前記飛行経路から所定距離以上離れたことを検出すると、前記移動指示ステップでは、前記飛行経路の指示に代えて前記待機区域への移動を指示し、前記待機区域内で、指示した前記位置から前記無人航空機が所定距離以上離れたことを検出すると着陸区域への移動を指示することを特徴とする。
The structure state inspection method according to the first aspect of the present invention includes a structure shape acquisition step of acquiring three-dimensional shape data of the outer shape of the structure, and the three-dimensional shape data acquired in the structure shape acquisition step. A flight path determination step for determining a shooting position and a flight path, a position detection step for detecting the position of the unmanned aircraft by tracking an unmanned aircraft with a tracking device, and the position of the unmanned aircraft detected by the position detection step And a movement instruction step for instructing the unmanned aircraft in the direction of movement from the flight route determined in the flight route determination step, and the position of the unmanned aircraft detected in the position detection step is the flight route determination step. A photographing step of photographing the structure with a photographing device mounted on the unmanned aerial vehicle when the photographing position determined in step S1 is reached; Analyzing the captured data captured in step and having an inspection step of inspecting an abnormal condition of the structure.
According to a second aspect of the present invention, in the structure state inspection method according to the first aspect, at least a first tracking device and a second tracking device are used as the tracking device, and the flight path is defined as the first tracking device. A first flight path that can be tracked by a tracking device, a second flight path that can be tracked by the second tracking device, and a third flight path that can be tracked by the first tracking device and the second tracking device; In the position detecting step, while the unmanned aircraft is moving along the first flight path, the position of the unmanned aircraft is detected by the first tracking device, and the unmanned aircraft moves along the third flight path. While detecting the position of the unmanned aircraft from the first tracking device to the second tracking device, and while the unmanned aircraft is moving on the second flight path, Position the second tracking device And detecting in.
According to a third aspect of the present invention, in the structural state inspection method according to the first or second aspect, in the flight path determination step, a plurality of imaging planes are determined based on the three-dimensional shape data. From the inspection position determination step, the imaging distance from the imaging surface to the imaging device, and the angle between the imaging surface and the imaging device, for each of the imaging surfaces determined in the inspection position determination step A shooting position determining step for determining the shooting position; and a path determining step for determining the flight path for moving each of the shooting positions determined in the shooting position determining step. A close distance is set in advance as a no-fly zone, and in the route determination step, the flight route is determined to be outside the no-fly zone. That.
According to a fourth aspect of the present invention, in the method for inspecting a state of a structure according to any one of the first to third aspects, the outside of the safe separation distance with respect to the structure is set in advance as a standby area, and the position detecting step When the position of the unmanned aircraft is detected to be away from the flight path by a predetermined distance or more, the movement instruction step instructs to move to the standby area instead of the flight path instruction. To do.
According to a fifth aspect of the present invention, in the structural state inspection method according to any one of the first to third aspects, a plurality of landing areas are set in advance, and in the position detecting step, the unmanned aircraft When it is detected that the position is more than a predetermined distance from the flight path, the movement instruction step determines one landing area from a plurality of the landing areas from the detected position, and indicates the flight path instruction. The movement to the landing area determined instead of is instructed.
According to a sixth aspect of the present invention, in the method for inspecting a state of a structure according to any one of the first to third aspects, a safe separation distance with respect to the structure is set in advance as a standby area, and the position detecting step And detecting that the position of the unmanned aircraft is more than a predetermined distance from the flight path, the movement instruction step instructs to move to the standby area instead of the instruction of the flight path, Then, when it is detected that the unmanned aircraft is more than a predetermined distance away from the indicated position, the movement to the landing area is instructed.
本発明の構造物の状態検査方法によれば、構造物の三次元形状データから無人航空機の経路を決定することでヒトの手による操作に依ることなく検査に必要な撮影データを得ることができ、追尾装置を用いて無人航空機の位置を検出して移動方向を指示することで安定した飛行を行わせることができる。 According to the structure state inspection method of the present invention, it is possible to obtain imaging data necessary for inspection without depending on the operation by human hands by determining the route of the unmanned aircraft from the three-dimensional shape data of the structure. The stable flight can be performed by detecting the position of the unmanned aircraft using the tracking device and instructing the moving direction.
本発明の第１の実施の形態による構造物の状態検査方法は、構造物の外形の三次元形状データを取得する構造物形状取得ステップと、構造物形状取得ステップで取得した三次元形状データから撮影位置と飛行経路とを決定する飛行経路決定ステップと、無人航空機を追尾装置で追尾して無人航空機の位置を検出する位置検出ステップと、位置検出ステップで検出した無人航空機の位置と、飛行経路決定ステップで決定した飛行経路とから無人航空機に対して移動方向を指示する移動指示ステップと、位置検出ステップで検出した無人航空機の位置が飛行経路決定ステップで決定した撮影位置になった時に無人航空機に搭載した撮影装置で構造物を撮影する撮影ステップと、撮影ステップで撮影した撮影データを分析して構造物の異常状態を検査する検査ステップとを有するものである。本実施の形態によれば、構造物の三次元形状データから無人航空機の経路を決定することでヒトの手による操作に依ることなく検査に必要な撮影データを得ることができる。また、追尾装置を用いて無人航空機の位置を検出して移動方向を指示するため、例えばＧＰＳが使えないかＧＰＳの精度が落ちる場所で用いることができ、安定した飛行を行わせることができる。 The structure state inspection method according to the first embodiment of the present invention includes a structure shape acquisition step for acquiring the three-dimensional shape data of the outer shape of the structure, and the three-dimensional shape data acquired in the structure shape acquisition step. A flight path determination step for determining a shooting position and a flight path, a position detection step for detecting the position of the unmanned aircraft by tracking the unmanned aircraft with a tracking device, a position of the unmanned aircraft detected in the position detection step, and a flight path The movement instruction step for instructing the direction of movement to the unmanned aircraft from the flight path determined in the determination step, and the unmanned aircraft when the position of the unmanned aircraft detected in the position detection step becomes the shooting position determined in the flight path determination step The imaging step to shoot the structure with the imaging device installed in the camera and the imaging data captured in the imaging step are analyzed to detect the abnormal state of the structure. Those having an inspection step for. According to the present embodiment, by determining the route of the unmanned aerial vehicle from the three-dimensional shape data of the structure, it is possible to obtain imaging data necessary for the inspection without depending on an operation by a human hand. Further, since the position of the unmanned aircraft is detected by using the tracking device and the moving direction is indicated, it can be used, for example, in a place where GPS cannot be used or where the accuracy of GPS is lowered, and stable flight can be performed.
本発明の第２の実施の形態は、第１の実施の形態による構造物の状態検査方法において、追尾装置として、少なくとも第１追尾装置と第２追尾装置とを用い、飛行経路を、第１追尾装置で追尾できる第１飛行経路と、第２追尾装置で追尾できる第２飛行経路と、第１追尾装置と第２追尾装置とで追尾できる第３飛行経路とに区分し、位置検出ステップでは、無人航空機が第１飛行経路を移動している間は、無人航空機の位置を第１追尾装置で検出し、無人航空機が第３飛行経路を移動している間に、無人航空機の位置の検出を第１追尾装置から第２追尾装置に切り替え、無人航空機が第２飛行経路を移動している間は、無人航空機の位置を第２追尾装置で検出するものである。本実施の形態によれば、複数台の追尾装置を用いることで、死角を無くし、複数台の追尾装置がともに追尾できる第３飛行経路を設けることで、追尾装置の切り替えをスムーズに行わせることができる。 According to a second embodiment of the present invention, in the structure state inspection method according to the first embodiment, at least a first tracking device and a second tracking device are used as tracking devices, and a flight path is set to the first. It is divided into a first flight path that can be tracked by the tracking device, a second flight path that can be tracked by the second tracking device, and a third flight path that can be tracked by the first tracking device and the second tracking device. The position of the unmanned aircraft is detected by the first tracking device while the unmanned aircraft is moving along the first flight path, and the position of the unmanned aircraft is detected while the unmanned aircraft is moving along the third flight path. Is switched from the first tracking device to the second tracking device, and the position of the unmanned aircraft is detected by the second tracking device while the unmanned aircraft is moving along the second flight path. According to the present embodiment, by using a plurality of tracking devices, a blind spot is eliminated, and the third flight path that can be tracked together by the plurality of tracking devices is provided, so that the tracking devices can be switched smoothly. Can do.
本発明の第３の実施の形態は、第１または第２の実施の形態による構造物の状態検査方法において、飛行経路決定ステップでは、三次元形状データを元に、複数の撮影面を決定する検査位置決定ステップと、検査位置決定ステップで決定されたそれぞれの撮影面に対して、撮影面から前記撮影装置までの撮影距離と、撮影面と前記撮影装置との角度、とから撮影位置を決定する撮影位置決定ステップと、撮影位置決定ステップで決定されたそれぞれの撮影位置を移動するための飛行経路を決定する経路決定ステップとを有し、構造物に対する最低近接距離内を飛行禁止区域としてあらかじめ設定し、経路決定ステップでは、飛行経路を飛行禁止区域外となるように決定するものである。本実施の形態によれば、構造物への衝突を回避することができる。 According to the third embodiment of the present invention, in the structure state inspection method according to the first or second embodiment, the flight path determination step determines a plurality of imaging planes based on the three-dimensional shape data. The shooting position is determined from the shooting position determination step, the shooting distance from the shooting surface to the shooting device, and the angle between the shooting surface and the shooting device for each shooting plane determined in the checking position determination step. A shooting position determination step for determining a flight path for moving each of the shooting positions determined in the shooting position determination step, and a flight prohibition area within a minimum proximity distance to the structure In the route determination step, the flight route is determined so as to be out of the prohibited flight area. According to the present embodiment, it is possible to avoid a collision with a structure.
本発明の第４の実施の形態は、第１から第３のいずれかの実施の形態による構造物の状態検査方法において、構造物に対する安全離間距離外を待機区域としてあらかじめ設定し、位置検出ステップにおいて、無人航空機の位置が飛行経路から所定距離以上離れたことを検出すると、移動指示ステップでは、飛行経路の指示に代えて待機区域への移動を指示するものである。本実施の形態によれば、例えば風の影響を受けて無人航空機が流されるような場合には、待機区域に移動させることで構造物への衝突の心配がない。 According to a fourth embodiment of the present invention, in the structure state inspection method according to any one of the first to third embodiments, a position outside the safe separation distance with respect to the structure is set in advance as a standby area, and a position detection step is performed. When the position of the unmanned aircraft is detected to be more than a predetermined distance from the flight path, the movement instruction step instructs to move to the standby area instead of the flight path instruction. According to this embodiment, for example, when an unmanned aerial vehicle is swept under the influence of wind, there is no fear of a collision with a structure by moving it to a waiting area.
本発明の第５の実施の形態は、第１から第３のいずれかの実施の形態による構造物の状態検査方法において、複数の着陸区域をあらかじめ設定し、位置検出ステップにおいて、無人航空機の位置が飛行経路から所定距離以上離れたことを検出すると、移動指示ステップでは、検出された位置から複数の着陸区域の中から一つの着陸区域を決定し、飛行経路の指示に代えて決定した着陸区域への移動を指示するものである。本実施の形態によれば、例えば風の影響を受けて無人航空機が流されるような場合には、速やかに最寄りの着陸区域に導くことで構造物への衝突や墜落の心配がない。 According to a fifth embodiment of the present invention, in the structure state inspection method according to any one of the first to third embodiments, a plurality of landing areas are set in advance, and the position of the unmanned aircraft is determined in the position detection step. When it is detected that the distance from the flight path is more than a predetermined distance, in the movement instruction step, one landing area is determined from a plurality of landing areas from the detected position, and the landing area determined instead of the flight path instruction is determined. To move to. According to this embodiment, for example, when an unmanned aerial vehicle is swept under the influence of wind, there is no risk of collision with the structure or a crash by promptly leading to the nearest landing area.
本発明の第６の実施の形態は、第１から第３のいずれかの実施の形態による構造物の状態検査方法において、構造物に対する安全離間距離を待機区域としてあらかじめ設定し、位置検出ステップにおいて、無人航空機の位置が飛行経路から所定距離以上離れたことを検出すると、移動指示ステップでは、飛行経路の指示に代えて待機区域への移動を指示し、待機区域内で、指示した位置から無人航空機が所定距離以上離れたことを検出すると着陸区域への移動を指示するものである。本実施の形態によれば、例えば風の影響を受けて無人航空機が流されるような場合には、待機区域に移動させることで構造物への衝突の心配がなく、更に風の影響が継続するような場合には着陸区域に導くことで構造物への衝突や墜落の心配がない。 According to a sixth embodiment of the present invention, in the structure state inspection method according to any one of the first to third embodiments, a safe separation distance from the structure is set in advance as a standby area, and the position detection step When it is detected that the position of the unmanned aircraft is more than a predetermined distance from the flight path, the movement instruction step instructs to move to the standby area instead of the instruction of the flight path. When it is detected that the aircraft is more than a predetermined distance, the movement to the landing area is instructed. According to the present embodiment, for example, when an unmanned aerial vehicle is swept under the influence of wind, there is no risk of collision with the structure by moving it to the standby area, and the influence of the wind continues. In such a case, there is no risk of collision with the structure or crash by guiding it to the landing area.
以下本発明の実施例について図面とともに説明する。
図１は本実施例による構造物の状態検査方法を実現するための装置を示すブロック図、図２は２台の追尾装置での追尾を示す概念図、図３は同構造物の状態検査方法の処理流れを示すフローチャートである。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing an apparatus for realizing a structure state inspection method according to the present embodiment, FIG. 2 is a conceptual diagram showing tracking by two tracking devices, and FIG. 3 is a state inspection method for the structure. It is a flowchart which shows the processing flow.
図１に示すように、本実施例の構造物の状態検査方法には、構造物１の外形の三次元形状データおよび必要に応じて構造物１の周辺環境２の三次元形状データを取得する形状計測装置１１を用いる。
形状計測装置１１には、例えばレーザスキャナが適しており、この種のレーザスキャナとしては例えば株式会社トプコン社製のＧＬＳ−２０００を用いることができる。
飛行経路決定装置１２は、形状計測装置１１で取得した三次元形状データおよび必要に応じて構造物１の周辺環境２の三次元形状データから構造物１の撮影位置と飛行経路とを決定する。
コントロール装置１３は無人航空機１４の飛行をコントロールする。無人航空機１４には撮影装置１５が取り付けられている。
無人航空機１４は、ドローンとも呼ばれる航空機であり、無人航空機１４には、複数の回転翼を備えたマルチコプタータイプのヘリコプターが適している。
撮影装置１５は、静止画像を撮影するものでも、動画像を撮影するものでもよい。
追尾装置１６は、無人航空機１４を追尾し、検出した無人航空機１４の位置をコントロール装置１３に出力する。
追尾装置１６には、無人航空機１４に取り付けたマーカを追尾する方法によって、例えばライカジオシステムズ株式会社製のライカＴＳ５０のモニタリングセンサーを用いることができる。
検査装置１７は、撮影装置１５で撮影した撮影データを分析して構造物１の異常状態を検査する。
As shown in FIG. 1, in the structure state inspection method of the present embodiment, the three-dimensional shape data of the outer shape of the structure 1 and the three-dimensional shape data of the surrounding environment 2 of the structure 1 are acquired as necessary. The shape measuring device 11 is used.
For example, a laser scanner is suitable for the shape measuring device 11, and as this type of laser scanner, for example, GLS-2000 manufactured by Topcon Corporation can be used.
The flight path determination device 12 determines the imaging position and flight path of the structure 1 from the three-dimensional shape data acquired by the shape measurement device 11 and the three-dimensional shape data of the surrounding environment 2 of the structure 1 as necessary.
The control device 13 controls the flight of the unmanned aircraft 14. An imaging device 15 is attached to the unmanned aircraft 14.
The unmanned aerial vehicle 14 is an aircraft called a drone, and a multi-copter type helicopter having a plurality of rotor blades is suitable for the unmanned aerial vehicle 14.
The imaging device 15 may capture a still image or a moving image.
The tracking device 16 tracks the unmanned aircraft 14 and outputs the detected position of the unmanned aircraft 14 to the control device 13.
The tracking device 16 may be a Leica TS50 monitoring sensor manufactured by Leica Geosystems Co., Ltd., for example, by tracking a marker attached to the unmanned aircraft 14.
The inspection device 17 analyzes the imaging data captured by the imaging device 15 and inspects the abnormal state of the structure 1.
図２は、追尾装置１６として、少なくとも第１追尾装置１６ａと第２追尾装置１６ｂとを用いた場合の無人航空機１４の位置の検出方法を示している。
飛行経路決定装置１２で決定する飛行経路は、第１追尾装置１６ａで追尾できる第１飛行経路１２ａと、第２追尾装置１６ｂで追尾できる第２飛行経路１２ｂと、第１追尾装置１６ａと第２追尾装置１６ｂとで追尾できる第３飛行経路１２ｃとに区分している。
無人航空機１４が第１飛行経路１２ａを移動している間は、無人航空機１４の位置は第１追尾装置１６ａで検出する。
また、無人航空機１４が第２飛行経路１２ｂを移動している間は、無人航空機１４の位置は第２追尾装置１６ｂで検出する。
無人航空機１４が第３飛行経路１２ｃを移動している間に、無人航空機１４の位置の検出を、第１追尾装置１６ａから第２追尾装置１６ｂに、または第２追尾装置１６ｂから第１追尾装置１６ａに切り替える。
このように、複数台の追尾装置１６ａ、１６ｂを用いることで、死角を無くし、複数台の追尾装置１６ａ、１６ｂがともに追尾できる第３飛行経路１２ｃを設けることで、追尾装置１６ａ、１６ｂの切り替えをスムーズに行わせることができる。
FIG. 2 shows a method of detecting the position of the unmanned aircraft 14 when at least the first tracking device 16a and the second tracking device 16b are used as the tracking device 16.
The flight paths determined by the flight path determination device 12 are the first flight path 12a that can be tracked by the first tracking device 16a, the second flight path 12b that can be tracked by the second tracking device 16b, the first tracking device 16a, and the second tracking route. The third flight path 12c can be tracked with the tracking device 16b.
While the unmanned aircraft 14 is moving along the first flight path 12a, the position of the unmanned aircraft 14 is detected by the first tracking device 16a.
Further, while the unmanned aircraft 14 is moving on the second flight path 12b, the position of the unmanned aircraft 14 is detected by the second tracking device 16b.
While the unmanned aircraft 14 is moving on the third flight path 12c, the position of the unmanned aircraft 14 is detected from the first tracking device 16a to the second tracking device 16b or from the second tracking device 16b to the first tracking device. Switch to 16a.
As described above, by using the plurality of tracking devices 16a and 16b, the blind spot is eliminated, and by providing the third flight path 12c that can be tracked together by the plurality of tracking devices 16a and 16b, the tracking devices 16a and 16b are switched. Can be performed smoothly.
図３に示すように、本実施例の構造物の状態検査方法は、構造物形状取得ステップ２０と、飛行経路決定ステップ３０と、位置検出ステップ４０と、移動指示ステップ５０と、撮影ステップ６０と、検査ステップ７０とを有する。
構造物形状取得ステップ２０では、形状計測装置１１によって、構造物１の外形の三次元形状データおよび必要に応じて構造物１の周辺環境２の三次元形状データを取得する。
飛行経路決定ステップ３０では、飛行経路決定装置１２によって、構造物形状取得ステップ２０で取得した三次元形状データおよび必要に応じて構造物１の周辺環境２の三次元形状データから撮影位置と飛行経路とを決定する。
位置検出ステップ４０では、追尾装置１６によって、無人航空機１４を追尾して無人航空機１４の位置を検出する。
移動指示ステップ５０では、コントロール装置１３によって、位置検出ステップ４０で検出した無人航空機１４の位置と、飛行経路決定ステップ３０で決定した飛行経路とから無人航空機１４に対して移動方向を指示する。
撮影ステップ６０では、位置検出ステップ４０で検出した無人航空機１４の位置が飛行経路決定ステップ３０で決定した撮影位置になった時に無人航空機１４に搭載した撮影装置１５で構造物１を撮影する。なお、撮影は、個別に位置を特定して静止画像データとしてもよいが、撮影の開始位置と終了位置を決定して動画像データとしてもよい。
検査ステップ７０では、撮影ステップ６０で撮影した撮影データを分析して構造物１の異常状態を検査する。
本実例によれば、構造物１の三次元形状データから無人航空機１４の経路を決定することでヒトの手による操作に依ることなく検査に必要な撮影データを得ることができる。また、追尾装置１６を用いて無人航空機１４の位置を検出して移動方向を指示するため、例えばＧＰＳが使えないかＧＰＳの精度が落ちる場所で用いることができ、安定した飛行を行わせることができる。
As shown in FIG. 3, the structure state inspection method of this embodiment includes a structure shape acquisition step 20, a flight path determination step 30, a position detection step 40, a movement instruction step 50, and an imaging step 60. And an inspection step 70.
In the structure shape acquisition step 20, the shape measuring device 11 acquires three-dimensional shape data of the outer shape of the structure 1 and three-dimensional shape data of the surrounding environment 2 of the structure 1 as necessary.
In the flight path determination step 30, the shooting position and the flight path are calculated from the three-dimensional shape data acquired in the structure shape acquisition step 20 by the flight path determination device 12 and the three-dimensional shape data of the surrounding environment 2 of the structure 1 as necessary. And decide.
In the position detection step 40, the tracking device 16 tracks the unmanned aircraft 14 to detect the position of the unmanned aircraft 14.
In the movement instruction step 50, the control device 13 instructs the movement direction to the unmanned aircraft 14 from the position of the unmanned aircraft 14 detected in the position detection step 40 and the flight path determined in the flight path determination step 30.
In the photographing step 60, the structure 1 is photographed by the photographing device 15 mounted on the unmanned aircraft 14 when the position of the unmanned aircraft 14 detected in the position detecting step 40 becomes the photographing position determined in the flight path determining step 30. Note that shooting may be performed as still image data by specifying a position individually, but moving image data may be determined by determining a shooting start position and an end position.
In the inspection step 70, the imaging data captured in the imaging step 60 is analyzed to inspect the abnormal state of the structure 1.
According to this example, by determining the route of the unmanned aerial vehicle 14 from the three-dimensional shape data of the structure 1, it is possible to obtain imaging data necessary for the inspection without depending on an operation by a human hand. Further, since the position of the unmanned aircraft 14 is detected by using the tracking device 16 and the moving direction is indicated, it can be used, for example, in a place where the GPS cannot be used or the accuracy of the GPS is lowered, and stable flight can be performed. it can.
飛行経路決定ステップ３０は、検査位置決定ステップ３１と、撮影位置決定ステップ３２と、離陸位置設定ステップ３３と、着陸区域設定ステップ３４と、待機区域設定ステップ３５と、飛行禁止区域設定ステップ３６と、経路決定ステップ３７とを有する。
検査位置決定ステップ３１は、構造物１の三次元形状データを元に、複数の撮影面を決定する。
撮影位置決定ステップ３２は、検査位置決定ステップ３１で決定されたそれぞれの撮影面に対して、撮影面から前記撮影装置までの撮影距離と、撮影面と前記撮影装置との角度、とから撮影位置を決定する。
離陸位置設定ステップ３３は、無人航空機１４の離陸位置を設定する。
着陸区域設定ステップ３４は、無人航空機１４の着陸区域または着陸位置をあらかじめ設定する。なお、無人航空機１４の着陸区域または着陸位置は複数設定しておくことが好ましい。無人航空機１４の着陸区域または着陸位置を複数設定しておくことで、例えば風の影響を受けて無人航空機１４が流されるような場合には、速やかに最寄りの着陸区域に導くことで構造物１への衝突や墜落の心配がない。
待機区域設定ステップ３５は、構造物１および必要に応じて構造物１の周辺環境２に対する安全離間距離外を待機区域としてあらかじめ設定する。
飛行禁止区域設定ステップ３６は、構造物１および必要に応じて構造物１の周辺環境２に対する最低近接距離内を飛行禁止区域としてあらかじめ設定する。
経路決定ステップ３７は、飛行経路が飛行禁止区域外となるように、撮影位置決定ステップ３２で決定されたそれぞれの撮影位置を移動するための飛行経路を決定する。
The flight path determination step 30 includes an inspection position determination step 31, an imaging position determination step 32, a take-off position setting step 33, a landing area setting step 34, a standby area setting step 35, a prohibited flight area setting step 36, A route determination step 37.
The inspection position determination step 31 determines a plurality of imaging surfaces based on the three-dimensional shape data of the structure 1.
The imaging position determination step 32 is based on the imaging distance from the imaging surface to the imaging device and the angle between the imaging surface and the imaging device for each imaging surface determined in the inspection position determination step 31. To decide.
The takeoff position setting step 33 sets the takeoff position of the unmanned aircraft 14.
In the landing area setting step 34, the landing area or landing position of the unmanned aircraft 14 is set in advance. Note that it is preferable to set a plurality of landing areas or landing positions of the unmanned aircraft 14. By setting a plurality of landing areas or landing positions of the unmanned aerial vehicle 14, for example, when the unmanned aerial vehicle 14 is caused to flow under the influence of wind, the structure 1 is quickly guided to the nearest landing area. There is no worry of collision or crash.
In the standby area setting step 35, the outside of the safe separation distance with respect to the structure 1 and, if necessary, the surrounding environment 2 of the structure 1 is set in advance as a standby area.
In the prohibited flight zone setting step 36, the minimum proximity distance to the structure 1 and, if necessary, the surrounding environment 2 of the structure 1 is set in advance as a prohibited flight zone.
The route determination step 37 determines a flight route for moving each imaging position determined in the imaging position determination step 32 so that the flight path is outside the prohibited flight area.
コントロール装置１３は、位置検出ステップ４０において無人航空機１４の位置が飛行経路から所定距離以上離れたことを検出すると、移動指示ステップ５０において、無人航空機１４への飛行経路の指示に代えて、無人航空機１４に待機区域へ移動するように指示する。本実施例によれば、例えば風の影響を受けて無人航空機１４が流されるような場合には、待機区域に移動させることで構造物１への衝突の心配がない。
またコントロール装置１３は、位置検出ステップ４０において無人航空機１４の位置が飛行経路から所定距離以上離れたことを検出すると、移動指示ステップ５０において、検出された位置から複数の着陸区域の中から一つの着陸区域を決定し、無人航空機１４への飛行経路の指示に代えて、無人航空機１４に決定した着陸区域へ移動するように指示する。本実施例によれば、例えば風の影響を受けて無人航空機１４が流されるような場合には、速やかに最寄りの着陸区域に導くことができる。
またコントロール装置１３では、位置検出ステップ４０において無人航空機１４の位置が飛行経路から所定距離以上離れたことを検出すると、移動指示ステップ５０において、無人航空機１４への飛行経路の指示に代えて、無人航空機１４への待機区域へ移動するように指示し、待機区域内で、無人航空機１４が指示した位置から所定距離以上離れたことを検出すると、無人航空機１４に着陸区域へ移動するように指示する。本実施例によれば、例えば風の影響を受けて無人航空機１４が流されるような場合には、待機区域に移動させることで構造物１への衝突の心配がなく、更に風の影響が継続するような場合には着陸区域に導くことで構造物１への衝突や墜落の心配がない。
When the control device 13 detects that the position of the unmanned aircraft 14 is more than the predetermined distance from the flight path in the position detection step 40, the control device 13 replaces the flight path instruction to the unmanned aircraft 14 in the movement instruction step 50. 14 is instructed to move to the waiting area. According to this embodiment, for example, when the unmanned aerial vehicle 14 is swept under the influence of wind, there is no fear of a collision with the structure 1 by moving it to the waiting area.
In addition, when the control device 13 detects that the position of the unmanned aircraft 14 is more than a predetermined distance from the flight path in the position detection step 40, the control device 13 selects one of a plurality of landing areas from the detected position in the movement instruction step 50. The landing area is determined, and instead of instructing the flight path to the unmanned aircraft 14, the unmanned aircraft 14 is instructed to move to the determined landing area. According to the present embodiment, for example, when the unmanned aerial vehicle 14 is swept under the influence of wind, it can be promptly guided to the nearest landing area.
When the control device 13 detects that the position of the unmanned aircraft 14 is more than a predetermined distance from the flight path in the position detection step 40, the control apparatus 13 replaces the flight path instruction to the unmanned aircraft 14 in the movement instruction step 50. The aircraft 14 is instructed to move to the waiting area, and when it is detected that the unmanned aircraft 14 is away from the designated position within a predetermined distance within the waiting area, the unmanned aircraft 14 is instructed to move to the landing area. . According to the present embodiment, for example, when the unmanned aircraft 14 is swept under the influence of the wind, there is no fear of a collision with the structure 1 by moving to the standby area, and the influence of the wind continues. In such a case, there is no risk of collision with the structure 1 or crash by guiding it to the landing area.
本発明は、鉄橋、鉄塔、またはビルなどの建造物の特に鉄骨部材やコンクリート部材の表面に生じるクラックの検査に適している。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is suitable for inspecting cracks generated on the surface of a steel member or a concrete member, particularly in a building such as an iron bridge, a steel tower, or a building.
１ 構造物
２ 周辺環境
１１ 形状計測装置
１２ 飛行経路決定装置
１３ コントロール装置
１４ 無人航空機
１５ 撮影装置
１６ 追尾装置
１７ 検査装置
２０ 構造物形状取得ステップ
３０ 飛行経路決定ステップ
３１ 検査位置決定ステップ
３２ 撮影位置決定ステップ
３３ 離陸位置設定ステップ
３４ 着陸区域設定ステップ
３５ 待機区域設定ステップ
３６ 飛行禁止区域設定ステップ
３７ 経路決定ステップ
４０ 位置検出ステップ
５０ 移動指示ステップ
６０ 撮影ステップ
７０ 検査ステップ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Structure 2 Surrounding environment 11 Shape measurement apparatus 12 Flight path determination apparatus 13 Control apparatus 14 Unmanned aircraft 15 Imaging apparatus 16 Tracking apparatus 17 Inspection apparatus 20 Structure shape acquisition step 30 Flight path determination step 31 Inspection position determination step 32 Imaging position determination Step 33 Take-off position setting step 34 Landing zone setting step 35 Standby zone setting step 36 Non-flying zone setting step 37 Route determination step 40 Position detection step 50 Movement instruction step 60 Imaging step 70 Inspection step
Claims (6)
前記構造物形状取得ステップで取得した前記三次元形状データから撮影位置と飛行経路とを決定する飛行経路決定ステップと、
無人航空機を追尾装置で追尾して前記無人航空機の位置を検出する位置検出ステップと、
前記位置検出ステップで検出した前記無人航空機の前記位置と、前記飛行経路決定ステップで決定した前記飛行経路とから前記無人航空機に対して移動方向を指示する移動指示ステップと、
前記位置検出ステップで検出した前記無人航空機の前記位置が前記飛行経路決定ステップで決定した前記撮影位置になった時に前記無人航空機に搭載した撮影装置で前記構造物を撮影する撮影ステップと、
前記撮影ステップで撮影した撮影データを分析して前記構造物の異常状態を検査する検査ステップと
を有することを特徴とする構造物の状態検査方法。 A structure shape acquisition step for acquiring three-dimensional shape data of the outer shape of the structure;
A flight path determination step for determining a shooting position and a flight path from the three-dimensional shape data acquired in the structure shape acquisition step;
A position detection step of tracking the unmanned aircraft with a tracking device and detecting the position of the unmanned aircraft;
A movement instruction step for instructing the unmanned aircraft in the direction of movement from the position of the unmanned aircraft detected in the position detection step and the flight path determined in the flight path determination step;
An imaging step of imaging the structure with an imaging device mounted on the unmanned aircraft when the position of the unmanned aircraft detected in the position detection step is the imaging position determined in the flight path determination step;
A structure state inspection method comprising: an inspection step of analyzing imaging data captured in the imaging step to inspect an abnormal state of the structure.
前記飛行経路を、
前記第１追尾装置で追尾できる第１飛行経路と、
前記第２追尾装置で追尾できる第２飛行経路と、
前記第１追尾装置と前記第２追尾装置とで追尾できる第３飛行経路と
に区分し、
前記位置検出ステップでは、
前記無人航空機が前記第１飛行経路を移動している間は、前記無人航空機の前記位置を前記第１追尾装置で検出し、
前記無人航空機が前記第３飛行経路を移動している間に、前記無人航空機の前記位置の検出を前記第１追尾装置から前記第２追尾装置に切り替え、
前記無人航空機が前記第２飛行経路を移動している間は、前記無人航空機の前記位置を前記第２追尾装置で検出する
ことを特徴とする請求項１に記載の構造物の状態検査方法。 As the tracking device, at least a first tracking device and a second tracking device are used,
The flight path,
A first flight path that can be tracked by the first tracking device;
A second flight path that can be tracked by the second tracking device;
A third flight path that can be tracked by the first tracking device and the second tracking device;
In the position detection step,
While the unmanned aircraft is moving on the first flight path, the position of the unmanned aircraft is detected by the first tracking device,
While the unmanned aircraft is moving along the third flight path, the detection of the position of the unmanned aircraft is switched from the first tracking device to the second tracking device,
2. The structure state inspection method according to claim 1, wherein the position of the unmanned aircraft is detected by the second tracking device while the unmanned aircraft is moving along the second flight path.
前記三次元形状データを元に、複数の撮影面を決定する検査位置決定ステップと、
前記検査位置決定ステップで決定されたそれぞれの前記撮影面に対して、前記撮影面から前記撮影装置までの撮影距離と、前記撮影面と前記撮影装置との角度、とから前記撮影位置を決定する撮影位置決定ステップと、
前記撮影位置決定ステップで決定されたそれぞれの前記撮影位置を移動するための前記飛行経路を決定する経路決定ステップと
を有し、
前記構造物に対する最低近接距離内を飛行禁止区域としてあらかじめ設定し、
前記経路決定ステップでは、前記飛行経路を前記飛行禁止区域外となるように決定する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の構造物の状態検査方法。 In the flight path determination step,
Based on the three-dimensional shape data, an inspection position determining step for determining a plurality of imaging surfaces;
For each of the imaging surfaces determined in the inspection position determination step, the imaging position is determined from an imaging distance from the imaging surface to the imaging device and an angle between the imaging surface and the imaging device. A shooting position determination step;
A path determining step for determining the flight path for moving each of the shooting positions determined in the shooting position determining step;
Pre-set within the minimum proximity distance to the structure as a no-fly zone,
3. The structure state inspection method according to claim 1, wherein, in the route determination step, the flight route is determined so as to be out of the prohibited flight area.
前記位置検出ステップにおいて、
前記無人航空機の前記位置が前記飛行経路から所定距離以上離れたことを検出すると、前記移動指示ステップでは、前記飛行経路の指示に代えて前記待機区域への移動を指示する
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の構造物の状態検査方法。 Outside the safe separation distance for the structure is set as a standby area in advance,
In the position detecting step,
When it is detected that the position of the unmanned aircraft is more than a predetermined distance from the flight path, in the movement instruction step, movement to the standby area is instructed instead of the instruction of the flight path. The state inspection method for a structure according to any one of claims 1 to 3.
前記位置検出ステップにおいて、
前記無人航空機の前記位置が前記飛行経路から所定距離以上離れたことを検出すると、前記移動指示ステップでは、検出された前記位置から複数の前記着陸区域の中から一つの前記着陸区域を決定し、前記飛行経路の指示に代えて決定した前記着陸区域への移動を指示する
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の構造物の状態検査方法。 Pre-set multiple landing areas,
In the position detecting step,
When detecting that the position of the unmanned aircraft is more than a predetermined distance from the flight path, the movement instruction step determines one landing area from a plurality of landing areas from the detected position, 4. The structure state inspection method according to claim 1, wherein a movement to the landing area determined instead of an instruction of the flight path is instructed.
前記位置検出ステップにおいて、
前記無人航空機の前記位置が前記飛行経路から所定距離以上離れたことを検出すると、前記移動指示ステップでは、前記飛行経路の指示に代えて前記待機区域への移動を指示し、
前記待機区域内で、指示した前記位置から前記無人航空機が所定距離以上離れたことを検出すると着陸区域への移動を指示する
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の構造物の状態検査方法。 Pre-set a safe separation distance for the structure as a waiting area,
In the position detecting step,
When detecting that the position of the unmanned aircraft is more than a predetermined distance from the flight path, the movement instruction step instructs to move to the waiting area instead of the instruction of the flight path,
4. The movement to the landing area is instructed when it is detected that the unmanned aircraft is more than a predetermined distance from the indicated position in the waiting area. 5. Structure inspection method.
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