JP2018100498A - 浮上式点検装置 - Google Patents

Abstract

【課題】飛行中の姿勢の安定化を図ることが可能で、検査対象の表面状況をより正確に把握できる、近接目視点検に適した浮上式点検装置を提案する。【解決手段】橋梁等の構造物の側面、下面等を検査対象としてその検査対象の表面状況を検査する点検装置を、複数のロータにより浮上、飛行および空中での静止を可能とする無人飛行モジュールと、該無人飛行モジュールのベースに設けられる撮影手段と、該無人飛行モジュールのベースに設けられ、該無人飛行モジュールの浮上、飛行および空中での静止を伴う動作にて該検査対象に押し当てられるとともにその状態を維持したまま該検査対象とともに該撮影手段にてその映像が撮影される比較物とで構成する。【選択図】図１

Description

本発明は、橋梁等の構造物の側面、下面等を検査対象として、その検査対象の表面状況（ひび割れ等）を近接目視点検するのに好適な浮上式点検装置に関するものである。

道路法施工規則の一部改正（平成２６年３月３１日公布、平成２６年７月１日施行）により、全国で約７０万箇所ある道路橋に対して、国が定める統一的な基準による５年に１回の近接目視点検が義務付けられている。

しかしながら、市町村では、予算不足や人手不足、技術力不足等の理由から、点検の確実な実施が困難なことが予測されている。

このような社会情勢に鑑み、点検のなされていない道路橋の撲滅と定められた点検サイクルの実施とが確実に担保された社会を実現するためには、橋梁下面（床板下面、桁外面、下部工外面、支承部等）の近接目視点検作業を支援する点検システムの開発が望まれている。

かかる点検システムとしては、カメラを搭載した無人浮上機を使用することが検討されており、改正航空法でいう、所謂、ドローン（無人航空機）のうち、複数のロータにより浮上、飛行および空中での静止が可能な、例えば、特許文献１のようなマルチコプタが知られている。

特開２０１３−０１０４９９号公報

マルチコプタは、一般に、マイクロコンピュータおよび、ＧＰＳ（全地球測位システム）や３軸ジャイロ、３軸加速度計などを搭載しており、自立飛行が可能であるとともに、無線通信機を搭載していてその通信機能により操作部での遠隔操縦が可能になっている。

ところで、この種のマルチコプタは、搭載されたカメラにより検査対象を撮影することは可能であるものの、飛行中の姿勢が不安定であり、検査対象の表面状況をより詳細に把握するのが困難であり、近接目視点検に向いているとはいえず、未だ改善の余地が残されている。

本発明の課題は、飛行中の姿勢の安定化を図るとともに、検査対象の表面状況をより正確に把握できる、近接目視点検に適した浮上式点検装置を提案するところにある。

本発明は、橋梁等の構造物の側面、下面等を検査対象としてその検査対象の表面状況の近接目視点検を可能とする点検装置であって、複数のロータにより浮上、飛行および空中での静止を可能とする無人飛行モジュールと、
該無人飛行モジュールのベースに設けられる撮影手段と、
該無人飛行モジュールのベースに設けられ、該無人飛行モジュールの浮上、飛行および空中での静止を伴う動作にて該検査対象に押し当てられるとともにその状態を維持したまま該検査対象とともに該撮影手段にてその映像の撮影を可能とする比較物とを有することを特徴とする浮上式点検装置である。

上記の構成からなる浮上式点検装置においては、前記無人飛行モジュールは、該無人飛行モジュールのベースに支持され、その先端部に前記比較物を保持する接地用アームを有し、該比較物は、該接地用アームに回動可能に保持されたものであること、
前記接地用アームは、その先端部に前記比較物が前記検査対象に押し当てられた際、該検査対象に接触して前記無人飛行モジュールの横回転を防止する横回転防止バーを有すること、
前記撮影手段は、前記無人飛行モジュールのベースに対して回動可能に支持され、その回動角度を任意に変更し得る回動機構を有すること、
前記接地用アームは、前記無人飛行モジュールのベースに対して回動可能に支持され、その回動角度を任意に変更し得る回動機構を有すること、
前記比較物が、ひび割れの幅、長さ、角度を計測するゲージであること、
前記撮影手段は、前記比較物の全面が前記検査対象に押し当てられた際に作動して該検査対象を該比較物とともに撮影する認識撮影機構を有すること、
前記無人飛行モジュールの浮上、飛行および空中での静止は、オペレータによって手動で操縦されるか、または、コンピュータ制御により自動操縦されるものであること、
が課題解決のための具体的手段として好ましい。

本発明の浮上式点検装置によれば、無人飛行モジュールに比較物（クラックゲージ等）と撮影手段（カメラ等）を設け、該無人飛行モジュールの動作にて該比較物を検査対象に押し当ててその状態を維持したまま該検査対象物、該比較物を撮影手段で撮影するようにしたため、無人飛行モジュールの飛行中の姿勢が安定するとともに、比較物との比較により検査対象の表面状況をより正確に把握することができる。

また、本発明によれば、無人飛行モジュールのベースに支持される接地用アームを設け、その接地用アームの先端部に比較物を回動可能に保持することにより、比較物の、検査対象への押し当てを確実に行うことが可能になる。

また、接地用アームの先端部に検査対象に接触する横回転防止バーを設けることにより無人飛行モジュールの横回転が防止され、飛行中の姿勢が安定化する。

接地用アーム、撮影手段を、無人飛行モジュールのベースに対して回動可能に支持し、その回動角度を任意に変更し得る回動機構を設けることにより、検査対象が垂直面、水平面である場合に限らず、任意の角度をもった検査対象に対して検査（近接目視点検）が可能となる。

撮影手段に、比較物が検査対象に押し当てられた際に作動して該検査対象を該比較物とともに撮影する認識撮影機構を設けることにより、検査対象の表面状況の迅速な撮影が行える。

本発明にしたがう浮上式点検装置の実施の形態を模式的に示した外観斜視図である。 図１に示した浮上式点検装置の平面図である。 図１に示した浮上式点検装置の側面図である。 図１に示した浮上式点検装置の正面図である。 図１に示した浮上式点検装置の要部拡大図である。 検査対象の近接目視点検の状況を要部について示した図である。 図１に示した浮上式点検装置の使用例を示した図である。 図６に示した浮上式点検装置の平面図である。 図６に示した浮上式点検装置の側面図である。 図６に示した浮上式点検装置の正面図である。 検査対象の近接目視点検の状況を要部について示した図である。 検査対象の近接目視点検の状況を要部について示した図である。

以下、図面を参照して本発明をより具体的に説明する。
図１は、本発明にしたがう浮上式点検装置の実施の形態を模式的に示した外観斜視図であり、図２は、その平面を示した図であり、図３はその側面を示した図であり、そして、図４はその正面を示した図である。

図１〜４における符号１は、浮上式点検装置の本体部分を構成する無人飛行モジュール（マルチコプタを利用したもの）である。この無人飛行モジュール１は、モータで回転駆動させる４つのロータ１ａ〜１ｄを備えたものを例として示してあり、そのベース１ｅには、図示はしないが３軸加速度センサおよび３軸ジャイロを含む自機情報取得手段と、少なくともその自機情報取得手段からの加速度および姿勢情報に基づき、少なくとも自機の位置および姿勢を安定させる制御を行うマイクロコンピュータとが組み込まれた制御ボックスが搭載されている。

また、無人飛行モジュール１のベース１ｅには、カメラ、シャッター等の制御用ボックス１ｆや無線通信機（図示せず）も併せて搭載されており、その無線通信機により、例えば、通常のデジタルプロポーショナル型の操縦装置によるオペレータの無線操縦にてロータ１ａ〜１ｄを適宜、回転駆動させることが可能であって、これにより、その浮上、飛行および空中での静止を行うことができるようになっている。なお、この無人飛行モジュール１は、具体的な構成については図示はしないが、予めプログラミングされた飛行ルートにしたがいコンピュータ制御により自動操縦されるものを適用することもできる。

また、２は、無人飛行モジュール１のベース１ｅに設けられた撮影手段（カメラ等）である。撮影手段２は、枢軸２ａを介して回動可能に保持されており、回動角度の範囲内で撮影する向きを任意に変更することができるようになっている。撮影手段２としては静止画や動画を撮影できるものを用いる。

３は、無人飛行モジュール１のベース１ｅに設けられた２本で一組になる棒状の接地用アームである。接地用アーム３も撮影手段２と同様、枢軸（図示せず）を介してベース１ｅに回動可能に保持されている。接地用アーム３は、２本で一組になるものを例として示したが、単一の棒状部材で構成してもよい。

撮影手段２、接地用アーム３には、それぞれ無線操縦によりそれらの枢軸（撮影手段２は枢軸２ａ、接地用アーム３は図示せず）を支点にして回動角度を適宜変更できる回動機構（サーボモータ、モータを駆動減とするリンク、歯車を組み合わせたもの等）が設けられている（図示せず）。撮影手段２の撮影適正距離は、該撮影手段２から接地用アーム３の先端部３ａに至るまでの直線距離Ｍに一致させてあり、接地用アーム３の回動角度の変更に併せて撮影手段２の回動角度が変更される。

また、４は、接地用アーム３の先端部３ａで後述する横回転防止バーに設けられた比較物である。比較物４としては例えば、基部４ａが弾性変形可能なクラックゲージ等が用いられる。比較物４は、ここでは、図３に示すように、接地用アーム３の軸芯Ｌに直交する直線Ｌ１を基準にしてその直線Ｌ１とのなす角度θが例えば、８０°程度の接地角度をもって片持ち状態で、かつ、押し曲げ可能に弾性支持されるものを例として示してある。

無人飛行モジュール１の浮上、飛行および空中での静止を伴う動作により比較物４が検査対象に押し当てられると、該比較物４は、その基部４ａを基点に直線Ｌ１に向けて押し曲げられ、該直線Ｌ１に合致したところで該比較物４の全面が検査対象に当接することとなり、この状態を維持したまま撮影手段２より検査対象を比較物４とともに撮影することで、比較物４と検査対象の対比が可能となり、その表面状況がどのような状態にあるか正確に把握することができる（クラックの幅や長さ等を近接目視検査により正確に把握し得る）。

比較物４としては、検査対象への押し付けにより押し曲げるものを例として説明したが、例えば、比較物４を接地用アーム３に枢軸を介して回動可能に連結し、その相互間にばねの如き弾性部材を配置して該弾性部材の付勢力に抗して比較物４を検査対象に押し当てる構成からなるもの適用してもよく、この点についてはとくに限定されない。なお、比較物４は、検査対象から離反するとその付勢力により元の位置に戻るものとする。

また、符号５は、接地用アーム３の先端部３ａに設けられた横回転防止バーである。この横回転防止バー５は、比較物４の全面が検査対象に押し当てられとき、それと同時に検査対象に当接するものである。横回転防止バー５が検査対象に当接することにより無人飛行モジュール１の飛行中における回転が防止され（飛行中の姿勢の安定化を図る）、検査対象の表面状況を正確に撮影することができる。

図示のものは、横回転防止バー５の長手方向の中央部に比較物４を固定した場合を例として示したが、横回転防止バー５の、検査対象への当接と、比較物４の、検査対象への押し当てを同時に行うことができれば、比較物４は接地用アーム３に直接設置することもできる。

図５は、比較物４の取り付け部分の要部を拡大して示した図である。例えば、横回転防止バー５に通電部分６を設け、比較物４の基部４ａに通電素子７を設けてこれら通電部分６と通電素子７により撮影手段２の認識撮影機構（スイッチ等）構成し、比較物４の全面が検査対象に押し当てられたところで、通電部分６と通電素子７とを接触させて撮影手段２を作動させることにより検査対象の迅速な撮影が行える。

上掲図１〜４は、接地用アーム３を無人飛行モジュール１のベース１ｅの水平面１ｅ′に対して平行になるように横倒し姿勢に保持した場合（撮影手段２の撮影視野（光軸）は接地用アーム３の軸芯Ｌと平行になっている）を示した例であるが、接地用アーム３を横倒しの水平姿勢に保持することにより、比較物４を図６に示すような状態にして検査対象の撮影が可能となり、検査対象が構造物の垂直面（側壁）である場合の近接目視点検に容易に対応することができる。

図７〜１０は、図１〜４に示した浮上式点検装置につき、接地用アーム３を無人飛行モジュール１のベース１ｅの平面に対して直交するように起立させた例を示した図である。

回動機構により接地用アーム３を起立姿勢（垂直姿勢）に保持するとともに撮影手段２を接地用アーム３と同じ向きに回動させることにより、比較物４を図１１に示すような状態にして検査対象の撮影が可能となり、検査対象が構造物の下面（天井壁）である場合の近接目視点検に迅速に対応することができる。

検査対象が傾斜面である場合においては、例えば図１２に示すように、その傾斜面に比較物４の全面を押し付けることができるように回動機構により接地用アーム３、撮影手段２の回動角度をそれぞれ適宜変更すればよく、これにより、あらゆる検査対象の近接目視検査に対応し得る。

本発明によれば、飛行中の姿勢の安定化を図るとともに、検査対象の表面状況をより正確に把握し得る、近接目視点検に適した浮上式点検装置が提供できる。

１ 無人飛行モジュール
１ａ〜１ｄ ロータ
１ｅ ベース
１ｅ′ 水平面
１ｆ 制御ボックス
２ 撮影手段
２ａ 枢軸
３ 接地用アーム
４ 比較物
４ａ 基部
５ 横回転防止バー
６ 通電部分
７ 通電素子
Ｌ 軸芯
Ｌ１ 直線

Claims (8)

1. 橋梁等の構造物の側面、下面等を検査対象としてその検査対象の表面状況の近接目視点検を可能とする点検装置であって、
   複数のロータにより浮上、飛行および空中での静止を可能とする無人飛行モジュールと、
   該無人飛行モジュールのベースに設けられる撮影手段と、
   該無人飛行モジュールのベースに設けられ、該無人飛行モジュールの浮上、飛行および空中での静止を伴う動作にて該検査対象に押し当てられるとともにその状態を維持したまま該検査対象とともに該撮影手段にてその映像の撮影を可能とする比較物とを有することを特徴とする浮上式点検装置。
2. 前記無人飛行モジュールは、該無人飛行モジュールのベースに支持され、その先端部に前記比較物を保持する接地用アームを有し、
   該比較物は、該接地用アームに回動可能に保持されたものであることを特徴とする請求項１に記載した浮上式点検装置。
3. 前記接地用アームは、その先端部に前記比較物が前記検査対象に押し当てられた際、該検査対象に同時に接触して前記無人飛行モジュールの横回転を防止する横回転防止バーを有することを特徴とする請求項２に記載した浮上式点検装置。
4. 前記撮影手段は、前記無人飛行モジュールのベースに対して回動可能に支持され、その回動角度を任意に変更し得る回動機構を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載した浮上式点検装置。
5. 前記接地用アームは、前記無人飛行モジュールのベースに対して回動可能に支持され、その回動角度を任意に変更し得る回動機構を有することを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載した浮上式点検装置。
6. 前記比較物が、ひび割れの幅、長さ、角度を計測するゲージであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載した浮上式点検装置。
7. 前記撮影手段は、前記比較物の全面が前記検査対象に押し当てられた際に作動して該検査対象を該比較物とともに撮影する認識撮影機構を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載した浮上式点検装置。
8. 前記無人飛行モジュールの浮上、飛行および空中での静止は、オペレータによって手動で操縦されるか、または、コンピュータ制御により自動操縦されるものであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載した浮上式点検装置。

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