JP2017223087A - 撮像装置及び撮像システム - Google Patents

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Abstract

【課題】橋梁の床版下面又は床版下鋼桁において近接目視検査同等の目視検査が簡易に低額でできる撮像装置及び撮像システムを提供する。【解決手段】橋梁20に架設されるワイヤ31a、31bに係合され、ワイヤ31a、31bに沿って移動可能な本体部2と、橋梁20の床版下面21b又は床版下鋼桁22を少なくとも撮像する撮像部3と、本体部2に設けられ、本体部2の上方向に向かって撮像部3を昇降可能な昇降部4と、昇降部4に設けられ、水平方向及び鉛直方向に撮像部3を回動可能な回動部5と、撮像部3と昇降部4と回動部5とを制御する制御部41と、を備える撮像装置1である。【選択図】図1A

Description

本発明は、橋梁の床版下面又は床版下鋼桁を撮像するための撮像装置及び撮像システムに関する。
従来、橋梁の床版下面又は床版下鋼桁の点検(近接目視検査と触診・打音検査と非破壊検査等を行う点検)は、床版下鋼桁に設けられた検査路を利用し、作業者が点検可能な位置で行っている。しかし、検査路がない場合には検査路から点検ができないため、例えば、橋梁点検車両を用いて、床版下面又は床版下鋼桁に作業者を移送し、作業者が点検をできるようにしている。すなわち、橋梁点検車両のブームに取り付けられたプラットフォームを、床版上部からフェンスや防音壁を乗り越えて床版下へ差し込み、床版下面又は床版下鋼桁の下に作業領域を確保し、作業者が点検をできるようにしている。ところが、この方法では、三車線道路の中分側張出床版までプラットフォームが届かない。また、橋梁点検車両を床版上面車線上に停止させるため、安全を期するために交通規制などをしなければならず、そのための諸経費が嵩み点検費用が高額となる。
また、橋梁点検車両を用いた方法では、橋梁が建設されている周辺環境や橋梁などの構造によって、プラットフォームを床版上部から床版下へ差し込むことができない場合がある。そのような場合には、橋脚の下から作業者が遠方目視検査と撮像検査を行う簡易な点検が行われている。しかし遠方目視検査では、床版下鋼桁を構成する部材や死角となる箇所が存在するため、床版下面又は床版下鋼桁のすべての箇所を目視及び撮像することができない。
更に、近年の法改正により遠方目視検査が認可されなくなり、近接目視検査が義務化されたため、近接目視検査と同等の検査方法の開発が急務となっている。
関連する技術として、例えば、特許文献1、2などが知られている。
特開2005−133471号公報 特開2010−209666号公報
本発明の一側面に係る目的は、橋梁の床版下面又は床版下鋼桁において近接目視検査同等の目視検査が簡易に低額でできる撮像装置及び撮像システムを提供することである。
本発明に係る一つの形態である撮像装置は、本体部、撮像部、昇降部、回動部、制御部を備える。
本体部は、橋梁に架設されるワイヤに係合され、ワイヤに沿って移動可能である。撮像部は、橋梁の床版下面又は床版下鋼桁を少なくとも撮像する。昇降部は、本体部に設けられ、本体部の上方向に向かって撮像部を昇降させる。回動部は、昇降部に設けられ、水平方向及び鉛直方向に撮像部を回動させる。制御部は、撮像部と昇降部と回動部とを制御する。また、本体部の上方向にある障害物を検出する検出部を本体部に備え、制御部は、検出部が出力した検出情報に基づいて、昇降部の昇降を制御する。
本発明に係る他の形態である撮像システムは、撮像装置と操作装置とを有する。撮像装置は、本体部、撮像部、昇降部、回動部、撮像用の制御部を備える。操作装置は、出力部、操作部、操作装置の制御部を備える。
本体部は、橋梁に架設されるワイヤに係合され、ワイヤに沿って移動可能である。撮像部は、橋梁の床版下面又は床版下鋼桁を少なくとも撮像する。昇降部は、本体部に設けられ、本体部の上方向に向かって撮像部を昇降させる。回動部は、昇降部に設けられ、水平方向及び鉛直方向に撮像部を回動させる。撮像装置の制御部は、操作装置から指示情報を取得し、指示情報に基づいて撮像部と昇降部と回動部とを制御する。
操作部は、作業者が撮像装置を操作するためのインターフェースである。操作装置の制御部は、操作部の操作に基づいて、撮像部と昇降部と回動部とを制御するための指示情報を生成する。出力部は、撮像部が撮像した画像情報を取得し、画像情報に基づいて生成される画像を出力する。また、撮像装置は、本体部の上方向にある障害物を検出する検出部を備え、撮像装置の制御部は、検出部が出力した検出情報に基づいて、昇降部の昇降を制御する。
橋梁の床版下面又は床版下鋼桁において近接目視検査同等の目視検査が簡易に低額でできる。
撮像装置の一実施例を示す斜視図である。 撮像装置の一実施例を示す正面図である。 撮像装置の一実施例を示す側面図である。 橋梁の一実施例を示す断面図である。 床版下面又は床版下鋼桁の下面を示す図である。 撮像装置の設置方法の一実施例を示す図である。 撮像システムの一実施例を示す図である。
以下図面に基づいて実施形態について詳細を説明する。
図1Aは、撮像装置1の一実施例を示す斜視図である。図1Bは、撮像装置1の一実施例を示す正面図である。図1Cは、撮像装置1の一実施例を示す側面図である。X、Y、Zの座標は、各図の相対関係を示すための座標である。Xが道路の幅方向、Yが道路の進行方向、Zが鉛直方向(下方向が重力方向)に相当する。図1A、図1B、図1Cに示す撮像装置1は、本体部2(筐体2a、係合部2b1、係合部2b2、係合部2b3、係合部2b4、滑車2c1、滑車2c2、滑車2c3、滑車2c4、支持棒孔2d、ガイド棒孔2e1、ガイド棒孔2e2、ガイド棒孔2e3、ガイド棒孔2e4)、撮像部3(カメラ3a、照明部3b)、昇降部4(支持棒4a、ガイド棒4b1、ガイド棒4b2、ガイド棒4b3、ガイド棒4b4、雲台4c、昇降駆動部4d)、回動部5(支持部5a、水平軸駆動部5b、垂直軸駆動部5c)などを備えている。係合部2b1〜係合部2b4を、まとめて係合部2bと呼ぶ。また、滑車2c1〜滑車2c4をまとめて滑車2cと呼ぶ。また、ガイド棒孔2e1〜ガイド棒孔2e4を、まとめてガイド棒孔2eとも呼ぶ。また、ガイド棒4b1〜ガイド棒4b4を、まとめてガイド棒4bとも呼ぶ。また、撮像装置1は、図2A、図2Bに示す橋梁20の少なくとも床版下面21b及び/又は床版下鋼桁22などを撮像する装置である。
ここで、橋梁20の構造について図2A、図2Bを用いて説明をする。図2Aは、橋梁20の一実施例を示す断面図である。図2Aは、橋梁をY方向から見た断面図である。図2Bは、図2Aの橋梁20をZ1方向から見た図であって、床版下面21b又は床版下鋼桁22の下面を示す図である。つまり、図2Bは、床版下面21b又は床版下鋼桁22を下から見上げたような図ある。
橋梁20は、床版21(床版上面21a、床版下面21b)、床版下鋼桁22(主桁23(上フランジ23a、下フランジ23b)、対傾構24(床版下面側対傾構24a、対傾構24b、橋脚側対傾構24c)、ガセットプレート25、検査路26、横構27、橋脚28などの部材により構築されている。
撮像装置1について説明する。
図1A、図1B、図1Cに示す本体部2は、床版下鋼桁22に架設されるワイヤ31a、31bに係合され、そのワイヤ31a、31bに沿って移動可能である。また、本体部2には、撮像部3と昇降部4と回動部5とを制御する、後述する撮像装置1の制御部が設けられている。
ワイヤ31a、31bの架設について図3を用いて説明する。図3は、撮像装置1の設置の一実施例を示す図である。例えば、図3に示すように、一方の床版下面側対傾構24aにスリングベルト33a、33bを巻き付け、対向する他方の床版下面側対傾構24aにスリングベルト33c、33dを巻き付け、スリングベルト33aとスリングベルト33dにワイヤ31aを接続し、スリングベルト33bとスリングベルト33dにワイヤ31bを接続する。ワイヤ31aは、一方の橋脚側対傾構24cに取り付けられる滑車32a及び他方の橋脚側対傾構24cに取り付けられる滑車32cとに係合させ、ワイヤ31bは、一方の橋脚側対傾構24cに取り付けられる滑車32b及び他方の橋脚側対傾構24dに取り付けられる滑車32dとに係合される。また、ワイヤ31a、31bは、不図示のレバーブロック(登録商標)などにより所定張力で固定される。
本体部2とワイヤ31a、31bとの係合は、例えば、図1Aに示すように筐体2aの四隅に備えられる各係合部2bが備える各滑車2cを用いて行われる。すなわち、係合部2b1の滑車2c1と係合部2b2の滑車2c2はワイヤ31aに係合され、係合部2b3の滑車2c3と係合部2b4の滑車2c4はワイヤ31bに係合される。また、係合部2bのいずれか一つには、本体部2が所定位置からワイヤ31a、31bに沿って移動した距離を計測するためのエンコーダ2f(距離計測部)が設けられている。
本体部2をワイヤ31a、31bに沿って移動させる方法は、例えば、図3に示す筐体2aに接続されている牽引ワイヤ34aあるいは牽引ワイヤ34bを牽引することにより、本体部2をY方向に移動させる。牽引には、例えば、ウインチなどのワイヤ牽引装置を用いることが考えられる。又は、本体部2を牽引ワイヤ34a、34bを用いて牽引しなくてもよく、本体部2に自走する機能を設け、ワイヤ31a、31bに沿って本体部2を移動させてもよい。
また、本体部2の筐体2aには昇降部4が取付可能で、図1B、図1Cに示すように筐体2aの支持棒孔2dに支持棒4aを挿入し、各ガイド棒孔2eに各ガイド棒4b1を挿入することで取り付けられる。支持棒4aは、筐体2a内部に設けられる昇降駆動部4dにより、床版下面21b方向あるいは橋脚28方向(Z方向)に移動して撮像部3を昇降させられる。
なお、筐体2aには、本体部2の床版下面21b方向にある障害物を検出するための検出部6a、検出部6b、検出部6c、検出部6d、検出部6e、検出部6fを設けてもよい。検出部6a〜検出部6fを、まとめて、検出部6とも呼ぶ。検出部6は、例えば、測距センサなどを用いることが考えられる。ただし、検出部6を設ける位置又は数量は、図1A、図1B、図1Cに示す位置又は数量に限定されるものではない。更に、筐体2aには撮像部3のカメラ3aとは別に本体部2の進行方向の状況を撮像するカメラ7を設けてもよい。ただし、カメラ7を設ける位置は図1A、図1B、図1Cに示す位置に限定されるものではない。
撮像部3は、回動部5の支持部5aに取り付けられて支持され、床版下面21b又は床版下鋼桁22を撮像する。撮像部3は、例えば、カメラ3aあるいはビデオカメラなどを備えている。ここで、カメラ3aあるいはビデオカメラの性能は、撮像して生成される画像情報を用いれば、作業者が近接目視検査を行った場合と同等の精度で目視検査ができる撮像性能を有していればよい。また、撮像部3には床版下面21b又は床版下鋼桁22を照明するための照明部3bを設けてもよい。なお、撮像部3は不図示の制振台に設けることが望ましい。制振台は、例えば、ジンバル機構を有しており、ジンバル機構で撮像部3を制振することで撮像ブレを抑制する。
昇降部4は、本体部2に設けられ、本体部2の上方向(Z方向)に向かって撮像部3及び回動部5を昇降させる。昇降部4は、例えば、図1A、図1B、図1Cに示すように支持棒4a、ガイド棒4b、雲台4c、昇降駆動部4dを備える。例えば、支持棒4aはラックであり、昇降駆動部4dはラックをZ方向に移動させる、モータにより回転するピニオンを備える装置である(ラック・アンド・ピニオン)。昇降駆動部4dは、ピニオンを回転制御することにより、カメラ3aを所定位置に移動させる。雲台4cは、支持棒4a、ガイド棒4bにより支持される。また、雲台4cには回動部5が取付可能である。なお、支持棒4a、ガイド棒4bは延伸可能な構成とする。例えば、支持棒4aに延伸用支持棒を継ぎ足すことで、更に昇降できる距離を延伸させる。また、ガイド棒4bについても同様に延伸用ガイド棒を継ぎ足すことで、延伸用支持棒により延伸された支持棒4aをガイドすることができる。
回動部5は、昇降部4の雲台4cに設けられ、水平方向(パン方向)及び垂直方向(チルト方向:鉛直方向)に撮像部3を回動させる。回動部5は、撮像部3を支持する支持部5aを備え、支持部5aは、軸Aを中心に水平方向に撮像部3を回動させる水平軸駆動部5bと、軸Bを中心に垂直方向に撮像部3を回動させる垂直軸駆動部5cを備える。水平軸駆動部5b及び垂直軸駆動部5cは、回転自在に撮像部3を撮像する方向(所望の角度)に向けることができる。
本体部2に設けられている図4に示す制御部41は、操作装置40で生成され送信される撮像装置1の撮像部3と昇降部4と回動部5とを操作するための指示情報を取得し、指示情報に基づいて撮像部3と昇降部4と回動部5とを制御する。
図4は、撮像システムの一実施例を示す図である。制御部41は、撮像部3のカメラ3a及び照明部3bを制御する撮像制御部42と、昇降部4の昇降駆動部4dを制御する昇降制御部43と、回動部5の水平軸駆動部5bと垂直軸駆動部5cを制御する回動制御部44とを有する。また、制御部41は、撮像装置1に設けられる通信部45と操作装置40に設けられる通信部46とを介して、操作装置40の制御部47と遣り取りをする。ここで、通信部45と通信部46との通信は有線又は無線などを用いる。なお、制御部41は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、マルチコアCPU、プログラマブルなデバイス(FPGA(Field Programmable Gate Array)やPLD(Programmable Logic Device)など)などを用いて構成される回路である。
撮像制御部42は、操作装置40から撮像要求を示す情報を含む指示情報を取得すると、カメラ3aに撮像指示をする。また、撮像制御部42は、カメラ3aにより撮像された画像情報を取得し、取得した画像情報を通信部45と通信部46を介して操作装置40に送信する。また、撮像制御部42は、操作装置40から発光要求を示す情報を含む指示情報を取得すると、指示情報に基づいて照明部3bの発光制御をする。
昇降制御部43は、操作装置40から昇降要求を示す情報を含む指示情報を取得すると、昇降指示に基づいて昇降駆動部4dを制御する。昇降要求を示す情報は、支持棒4aを所定位置からZ方向に移動させる移動量を示す情報(昇降移動情報)である。また、ラック・アンド・ピニオンを用いる場合、昇降要求を示す情報は、支持棒4aの移動量に対応したピニオンの回転数を示す情報を用いるとよい。
回動制御部44は、操作装置40から回動要求を示す情報を含む指示情報を取得すると、回動指示に基づいて水平軸駆動部5b及び垂直軸駆動部5cを制御する。回動要求を示す情報は、水平軸駆動部5bに送信される軸Aを中心に支持部5aを水平方向に回転させる角度を示す情報、及び、垂直軸駆動部5cに送信される軸Bを中心に支持部5aを垂直方向に回転させる角度を示す情報である(撮像角度情報)。
検出部6a、6b、6c、6d、6e、6fは、本体部2の上方向(床版下面21b方向)にある障害物との距離を示す検出情報を通信部45に送信する。該検出情報は、通信部45から通信部46を介して操作装置40の制御部47に送信される。また、カメラ7が撮影した画像情報は通信部45に送信され、該画像情報は通信部45から通信部46を介して操作装置40の制御部47に送信される。エンコーダ2fは、本体部2が所定位置からワイヤ31a、31bに沿って移動した距離を示す移動距離計測情報を通信部45に送信する。該移動距離計測情報は、通信部45から通信部46を介して操作装置40の制御部47に送信される。
操作装置40の構成について説明する。
操作装置40は通信部46と制御部47と操作部48と出力部49とを備える。
制御部47は撮像部3と昇降部4と回動部5とを制御するための指示情報を生成する。また、制御部47は通信部46と操作部48と出力部49とを制御する。制御部47は、例えば、CPU、マルチコアCPU、プログラマブルなデバイスなどを用いて構成される回路である。
通信部46は、制御部47が生成した指示情報を撮像装置1へ送信する。また、通信部46は、撮像装置1の通信部45から検出情報と画像情報と移動距離計測情報などを受信する。
操作部48は、作業者が撮像装置1を操作するためのインターフェースで、例えば、操作ボタン、キーボード、マウス、マイクロフォン、タッチパネルなどである。操作部48は、昇降部4を移動させる場合、昇降部4を移動させる操作に対応した昇降移動情報を生成する。また、操作部48は、回動部5を回動させる場合、回動部5を回動される操作に対応した撮像角度情報を生成する。なお、生成した昇降移動情報及び撮像角度情報は通信部46に送信され、通信部46から通信部45を介して撮像装置1の制御部41に送信される。
出力部49は、撮像装置1から画像情報を取得し、画像情報に基づいて画像処理を実行して生成される画像情報を出力する。出力部49は、例えば、モニタ又はプリンタなどである。画像処理は、例えば、パノラマ画像を生成する処理などが考えられる。
なお、操作部48を用いて昇降部4を昇降させる場合、制御部47が撮像装置1から取得した検出情報に基づいて障害物を検出すると、出力部49に障害物があることを出力する。又は、作業者が操作部48を用いて昇降部4を上昇させている際に、本体部2上の障害物に撮像部3が接触する虞がある場合、昇降部4の上昇を停止させるようにしてもよい。例えば、検出部6から検出情報を昇降制御部43が取得し、撮像部3と障害物との距離が所定距離範囲内であると昇降制御部43が判定すると、昇降制御部43は支持棒4aの移動を停止して撮像部3の上昇を停止させる。
なお、制御部47は、画像情報と、撮像場所情報、撮影日時情報、移動距離計測情報、昇降移動情報、撮像角度情報とを関連付けた情報を、操作装置40の制御部47が有する記憶部、あるいは、不図示のサーバなどに記憶する。なお、撮像場所情報は橋梁20の撮像装置1を設置した位置を示す情報である。撮影日時情報は、画像情報を生成する際に、カメラ3aが対象となる被写体を撮像した日時を示す情報である。
このように撮像装置1と操作装置40を用いることにより、遠方目視検査では死角となり目視及び撮像が困難な箇所の撮影が可能となる。すなわち、作業者は操作装置40の出力部49を確認しながら適切な位置に撮像部3を移動して撮像をすることができる。図3に示すように、床版下鋼桁22の下側に架設したワイヤ31a、31bに沿って撮像装置1の本体部2を移動させ、床版下鋼桁22内部に昇降部4を用いて撮像部3を移動させ、回動部5により回転自在に撮像部3を撮像する方向(所望の角度)に向けることができるので、遠方目視検査では死角となり目視及び撮像が困難な箇所であっても撮像ができる。特に、従来の方法では、撮像が困難である床版下鋼桁22のガセットプレート25付近の撮像が可能となる。
更に、撮像部3を被写体に近づけることができるため、近接目視検査と同等の精度の目視検査を行うことができる。
なお、ワイヤ31a、31bに沿って撮像装置1を移動させることができるため、従来のように交通規制をしなくてもよいため、簡易に低額で近接目視検査と同等の目視検査ができる。
また、本発明は、以上の実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。
なお、撮像装置1への電力供給は、電力線を用いて電力供給源か供給してもよいし、撮像装置1自身がバッテリを備えていてもよい。
また、撮像装置1はワイヤ31a、31bから落下しないように落下防止機構を備えていてもよい。例えば、本体部2とワイヤ31aあるいはワイヤ31bとを落下防止用ワイヤで接続しておくことで、係合部2b1〜係合部2b4がワイヤ31a、31bから脱線しても落下することを防止できる。
1 撮像装置
2 本体部
2a 筐体
2b1、2b2、2b3、2b4 係合部
2c1、2c2、2c3、2c4 滑車
2d 支持棒孔
2e1、2e2、2e3、2e4 ガイド棒孔
2f エンコーダ
3 撮像部
3a カメラ
3b 照明部
4 昇降部
4a 支持棒
4b1、4b2、4b3、4b4 ガイド棒
4c 雲台
4d 昇降駆動部
5 動部
5a 支持部
5b 水平軸駆動部
5c 垂直軸駆動部
6a、6b、6c、6d 検出部
7 カメラ
20 橋梁
21 床版
21a 床版上面
21b 床版下面
22 床版下鋼桁
23 主桁
23a 上フランジ
23b 下フランジ
24 対傾構
24a 床版下面側対傾構
24b 対傾構
24c 橋脚側対傾構
24d 橋脚側対傾構
25 ガセットプレート
26 検査路
27 横構
28 橋脚
31a、31b ワイヤ
32a、32b、32c、32d 滑車
33a、33b、33c、33d スリングベルト
34a、34b 牽引ワイヤ
40 操作装置
41 制御部
42 撮像制御部
43 昇降制御部
45、46 通信部
47 制御部
48 操作部
49 出力部

Claims (4)

  1. 橋梁に架設されるワイヤに係合され、前記ワイヤに沿って移動可能な本体部と、
    前記橋梁の床版下面又は床版下鋼桁を少なくとも撮像する撮像部と、
    前記本体部に設けられ、前記本体部の上方向に向かって前記撮像部を昇降させる昇降部と、
    前記昇降部に設けられ、水平方向及び鉛直方向に前記撮像部を回動させる回動部と、
    前記撮像部と前記昇降部と前記回動部とを制御する制御部と、
    を備えることを特徴とする撮像装置。
  2. 請求項1に記載の撮像装置であって、
    前記本体部の上方向にある障害物を検出する検出部を備え、
    前記制御部は、前記検出部が出力した検出情報に基づいて、前記昇降部の昇降を制御する、
    ことを特徴とする撮像装置。
  3. 撮像装置と操作装置とを有する撮像システムであって、
    前記撮像装置は、
    橋梁に架設されるワイヤに係合され、前記ワイヤに沿って移動可能な本体部と、
    前記橋梁の床版下面又は床版下鋼桁を少なくとも撮像する撮像部と、
    前記本体部に設けられ、前記本体部の上方向に向かって前記撮像部を昇降させる昇降部と、
    前記昇降部に設けられ、水平方向及び鉛直方向に前記撮像部を回動させる回動部と、
    前記操作装置から指示情報を取得し、前記指示情報に基づいて前記撮像部と前記昇降部と前記回動部とを制御する前記撮像装置の制御部と、を備え、
    前記操作装置は、
    作業者が前記撮像装置を操作するための操作部と、
    前記操作部の操作に基づいて、前記撮像部と前記昇降部と前記回動部とを制御するための前記指示情報を生成する前記操作装置の制御部と、
    前記撮像部が撮像した画像情報を取得し、前記画像情報に基づいて生成される画像を出力する出力部と、を備える、
    ことを特徴とする撮像システム。
  4. 請求項3に記載の撮像システムであって、
    前記撮像装置は、前記本体部の上方向にある障害物を検出する検出部を備え、
    前記撮像装置の制御部は、前記検出部が出力した検出情報に基づいて、前記昇降部の昇降を制御する、
    ことを特徴とする撮像システム。
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