JP2018128278A - Hammer sound inspector and hammer sound system - Google Patents

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文昭 上半
Fumiaki Johan
文昭 上半
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hammer sound inspector using a small unmanned aerial vehicle applicable to an inspection by means of hammering such as hammering test.SOLUTION: A hammer sound inspector 10 uses a small unmanned aerial vehicle for collecting hammering sounds generated when hammering the surface of a structure. The hammer sound inspector includes: a small unmanned aerial vehicle 1; electrically-driven tires 2, 2 which are provided to the side of the small unmanned aerial vehicle facing the surface of a structure; a hammering unit 3 attached to the small unmanned aerial vehicle at the side that the electrically-driven tires are attached; and a microphone 4 disposed close to the hammering unit for collecting hammering sounds.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、構造物の表面を打撃した際に発せられる打撃音などから、構造物の状態などを検査するための小型無人航空機を利用した打音検査装置及び打撃検査システムに関するものである。   The present invention relates to a hammering inspection apparatus and a hammering inspection system using a small unmanned aerial vehicle for inspecting the state of a structure from a hammering sound generated when the surface of the structure is hit.

特許文献1に開示されているように、コンクリート構造物の表面を打撃した際に発せられる打撃音を解析することにより、コンクリート構造物の空洞の有無や劣化などの変状を検査する方法が知られている。   As disclosed in Patent Document 1, there is known a method for inspecting deformation of a concrete structure, such as the presence or absence of a cavity, by analyzing a striking sound generated when the surface of the concrete structure is struck. It has been.

打撃音による検査では、検査対象となる構造物の表面を直接、打撃する必要があるため、橋梁の橋桁や高層建築物などの高所箇所を検査する場合には、予め足場を設置したり、高所作業車に作業員が乗って検査を行ったりしなければならなかった。   In the inspection by hitting sound, it is necessary to directly hit the surface of the structure to be inspected, so when inspecting high places such as bridge girders and high-rise buildings, a scaffold is installed in advance. Workers had to go on an aerial work vehicle for inspection.

一方、近年、ドローンなどと呼ばれる小型の無人航空機(UAV : Unmanned aerial vehicle)の技術が発達してきて、様々な分野で利用されるようになってきた。例えば特許文献2には、下水管路の内部に無人飛行体を飛行させることで、内面の画像を短時間で取得して、効率的に異常箇所と異常内容を把握することができる点検システムが開示されている。   On the other hand, in recent years, the technology of small unmanned aerial vehicles (UAVs) called drones has been developed and used in various fields. For example, Patent Document 2 discloses an inspection system that can acquire an image of an inner surface in a short time by efficiently flying an unmanned air vehicle inside a sewer pipe and efficiently grasp an abnormal location and an abnormal content. It is disclosed.

特許第3822802号公報Japanese Patent No. 3822802 特開2016−218813公報JP, 2006-218813, A

しかしながら無人航空機は姿勢制御が難しく、検査位置を正確に特定することが難しい。要するに、撮影などによって状態の傾向を把握することはできるが、一定の離隔から同じ条件で打撃するといったような位置関係を特定しなければならない検査には、適用しにくいのが現状であった。   However, it is difficult to control the attitude of an unmanned aerial vehicle, and it is difficult to accurately specify the inspection position. In short, although the tendency of the state can be grasped by photographing or the like, it has been difficult to apply to an inspection in which a positional relationship such as hitting under the same condition from a certain distance must be specified.

そこで、本発明は、打音検査などの打撃による検査に適用可能な小型無人航空機を利用した打音検査装置、及び打撃検査システムを提供することを目的としている。   Therefore, an object of the present invention is to provide a hammering inspection apparatus and a hammering inspection system that use a small unmanned aerial vehicle that can be applied to a hammering inspection such as a hammering inspection.

前記目的を達成するために、本発明の打音検査装置は、構造物の表面を打撃した際に発せられる打撃音を採取する小型無人航空機を利用した打音検査装置であって、小型無人航空機と、前記小型無人航空機の前記構造物の表面に対向させる側に設けられる移動機構と、前記小型無人航空機の前記移動機構側に設けられる打撃機構と、前記打撃機構に隣接して配置される前記打撃音の集音器とを備えたことを特徴とする。   In order to achieve the above object, the sound inspection device of the present invention is a sound inspection device using a small unmanned aerial vehicle that collects a sound generated when a surface of a structure is hit. A moving mechanism provided on the side of the small unmanned aircraft facing the surface of the structure, a striking mechanism provided on the moving mechanism side of the small unmanned aerial vehicle, and the striking mechanism disposed adjacent to the striking mechanism It is provided with a sound collector for the hitting sound.

また、打撃検査システムの発明は、構造物の表面を打撃することによって状態を検査するための小型無人航空機を利用した打撃検査システムであって、小型無人航空機と、前記小型無人航空機の前記構造物の表面に対向させる側に設けられる移動機構と、前記小型無人航空機の前記移動機構側に設けられる打撃機構とを有する打撃用飛行体と、前記打撃機構による打撃位置周辺の振動を測定するレーザドップラ振動計とを備えている。   The invention of the batting inspection system is a batting inspection system using a small unmanned aerial vehicle for inspecting a state by striking the surface of the structure, the small unmanned aircraft and the structure of the small unmanned aerial vehicle. A striking vehicle having a moving mechanism provided on the side facing the surface of the aircraft, a striking mechanism provided on the moving mechanism side of the small unmanned aerial vehicle, and a laser Doppler for measuring vibration around the striking position by the striking mechanism It has a vibration meter.

ここで、前記移動機構が、車輪又は無限軌道である構成とすることができる。また、前記打撃機構による前記構造物の表面の打撃位置に印を付けるマーキング機構を備えた構成とすることもできる。   Here, the moving mechanism may be a wheel or an endless track. Moreover, it can also be set as the structure provided with the marking mechanism which marks the striking position of the surface of the said structure by the said striking mechanism.

このように構成された本発明の打音検査装置は、小型無人航空機の構造物の表面に対向させる側に移動機構が設けられるとともに、同じ側に打撃機構と打撃音の集音器が設けられる。   The hitting sound inspection apparatus of the present invention thus configured is provided with the moving mechanism on the side facing the surface of the structure of the small unmanned aerial vehicle, and the hitting mechanism and the hitting sound collector on the same side. .

このため、例えば構造物の下面であれば、小型無人航空機を浮上させて移動機構を下面に密着させることで、打撃機構と表面との間に一定の離隔を保持させることができる。そして、打撃機構で打撃した際に発せられる打撃音は、集音器で採取することができるので、作業員が近づけないような箇所でも打音検査を行うことができる。   For this reason, if it is the lower surface of a structure, for example, a small unmanned aerial vehicle is levitated and the moving mechanism is brought into close contact with the lower surface, whereby a certain distance can be maintained between the striking mechanism and the surface. And since the hitting sound emitted when hitting with the hitting mechanism can be collected by the sound collector, the hitting test can be performed even in a place where the worker cannot approach.

ここで、構造物の表面を走行させる移動機構は、車輪又はクローラやベルトなどの無限軌道によって簡単に構成することができる。また、打撃機構による打撃位置に印を付けるマーキング機構を備えていれば、検査位置を正確に把握することができるようになる。   Here, the moving mechanism that travels on the surface of the structure can be easily configured by an endless track such as a wheel or a crawler or a belt. In addition, if the marking mechanism for marking the striking position by the striking mechanism is provided, the inspection position can be accurately grasped.

さらに、本発明の打撃検査システムは、小型無人航空機に移動機構と打撃機構とを搭載した打撃用飛行体と、打撃機構による打撃位置周辺の振動を測定するレーザドップラ振動計とを備えている。   Furthermore, the impact inspection system of the present invention includes an impact flying vehicle in which a moving mechanism and an impact mechanism are mounted on a small unmanned aerial vehicle, and a laser Doppler vibrometer that measures vibration around the impact position by the impact mechanism.

このように打撃機構による打撃によって発生した振動を高精度なレーザドップラ振動計で測定する構成であれば、小型無人航空機の稼働音などのノイズの影響が少ない検査用のデータを収集することができる。   Thus, if it is the structure which measures the vibration which generate | occur | produced by the hit | damage by a hit | damage mechanism with a highly accurate laser Doppler vibrometer, the data for a test | inspection with little influence of noise, such as an operating sound of a small unmanned aerial vehicle, can be collected. .

本実施の形態の打音検査装置の構成を説明する斜視図である。It is a perspective view explaining the structure of the hammering inspection apparatus of this Embodiment. 打音検査に使用される構成を模式的に示した説明図である。It is explanatory drawing which showed typically the structure used for a hammering test | inspection. 打音検査装置を使用した打音検査方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the sound-inspection method using a sound-inspection apparatus. 打音検査結果と評価方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a hammering test result and an evaluation method. 打音検査装置によるマーキング動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the marking operation | movement by a hammering test | inspection apparatus. マーキングされた桁下面の状況を例示した図である。It is the figure which illustrated the condition of the underside of the marked girder. 実施例の打撃検査システムの構成を説明する斜視図である。It is a perspective view explaining the structure of the impact test | inspection system of an Example. 打撃検査システムを別の角度から見た斜視図である。It is the perspective view which looked at the batting inspection system from another angle. 打撃検査結果と評価方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a hit | inspection test result and an evaluation method.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は、本実施の形態の打音検査装置10の全体構成を説明するための斜視図である。まず、打音検査装置10の概要について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view for explaining the overall configuration of the sound inspection device 10 of the present embodiment. First, an outline of the sound hitting inspection apparatus 10 will be described.

この打音検査装置10は、構造物の表面を打撃した際に発せられる打撃音を採取する小型無人航空機1を利用した装置である。例えば、コンクリート構造物は、ハンマなどで表面を打撃した際に発せられる打撃音の違いから、内部に空洞があるか否か、浮きや剥離などの劣化や損傷が起きていないかなどを評価することができる。   This hammering sound inspection device 10 is a device using a small unmanned aerial vehicle 1 that collects a hammering sound emitted when a surface of a structure is hit. For example, concrete structures are evaluated for whether there is a cavity in the interior or whether deterioration or damage such as floating or peeling has occurred due to differences in the sound of hitting when the surface is hit with a hammer. be able to.

そして、小型無人航空機1を利用することで、足場のない高所箇所や作業員が近付きにくい箇所の検査が行えるようになる。例えば橋梁、建築物又は擁壁等の構造物の下面や側面などの表面に対して検査を行うことができる。以下では、図3に示すように、構造物である橋梁のコンクリート桁Mの桁下面M1を検査対象の表面として説明を行う。   Then, by using the small unmanned aerial vehicle 1, it becomes possible to inspect high places where there is no scaffold or places where workers are difficult to approach. For example, it is possible to inspect a surface such as a lower surface or a side surface of a structure such as a bridge, a building, or a retaining wall. In the following, as shown in FIG. 3, description will be made assuming that a girder lower surface M1 of a concrete girder M of a bridge as a structure is a surface to be inspected.

本実施の形態の打音検査装置10は、図1に示すように、小型無人航空機1と、小型無人航空機1の桁下面M1に対向させる側に設けられる移動機構(2)と、同じく移動機構側に設けられる打撃機構としての打撃装置3と、打撃装置3に隣接して配置される打撃音の集音器としてのマイク部4と、マーキング機構としてのマーキング部5とによって主に構成される。   As shown in FIG. 1, the hammering sound inspection apparatus 10 of the present embodiment includes a small unmanned aerial vehicle 1 and a moving mechanism (2) provided on the side facing the lower surface M1 of the small unmanned aerial vehicle 1, as well as the moving mechanism. It is mainly composed of a striking device 3 as a striking mechanism provided on the side, a microphone portion 4 as a sound collector for striking sound disposed adjacent to the striking device 3, and a marking portion 5 as a marking mechanism. .

小型無人航空機1は、胴体部11と、飛行手段となる複数のプロペラ12,・・・と、飛行制御部13とを備えている。本実施の形態の胴体部11は、平面視長方形状に形成されており、中央付近に凹状の収容室111が設けられている。   The small unmanned aerial vehicle 1 includes a fuselage unit 11, a plurality of propellers 12,... Serving as flight means, and a flight control unit 13. The body portion 11 of the present embodiment is formed in a rectangular shape in plan view, and a concave storage chamber 111 is provided near the center.

また、プロペラ12,・・・は、胴体部11の両側のそれぞれ前後2箇所から張り出されたアーム部14,・・・の先端に取り付けられる。プロペラ12は、モータ部121の駆動によって回転し、モータ部121には、駆動電源部23から電力が供給される。駆動電源部23は、バッテリーの他にコンバータなどを備えている。   Further, the propellers 12,... Are attached to the distal ends of the arm portions 14,. The propeller 12 is rotated by driving the motor unit 121, and electric power is supplied to the motor unit 121 from the drive power supply unit 23. The drive power supply unit 23 includes a converter in addition to the battery.

小型無人航空機1の浮上や進行などの飛行は、飛行制御部13によって制御される。飛行制御部13に予め航路などの飛行データを記憶させておくこともできるが、操縦用受信機131を介して地上から操作することもできる。飛行制御部13では、プロペラ12の回転数などの制御に加えて、移動機構の制御も行われる。   The flight of the small unmanned aerial vehicle 1 is controlled by the flight control unit 13. Flight data such as a route can be stored in advance in the flight control unit 13, but can also be operated from the ground via the steering receiver 131. In the flight control unit 13, in addition to the control of the rotation speed of the propeller 12, the movement mechanism is also controlled.

移動機構は、小型無人航空機1の上面側に設けられる。詳細には後部側のプロペラ12,12の回転中心上に車輪である電動タイヤ2,2が設けられ、前部側のプロペラ12,12の回転中心上に車輪である補助輪22,22が設けられる。   The moving mechanism is provided on the upper surface side of the small unmanned aerial vehicle 1. Specifically, the electric tires 2 and 2 are provided on the rotation center of the propellers 12 and 12 on the rear side, and the auxiliary wheels 22 and 22 are provided on the rotation center of the propellers 12 and 12 on the front side. It is done.

電動タイヤ2は、ギヤダウンモータ21によって回転駆動する。このギヤダウンモータ21にも、駆動電源部23から電力が供給される。回転センサ等によって電動タイヤ2の回転量を計測することで、移動距離のデータを得ることができる。   The electric tire 2 is rotationally driven by a gear down motor 21. Electric power is also supplied to the gear down motor 21 from the drive power supply unit 23. By measuring the amount of rotation of the electric tire 2 with a rotation sensor or the like, data of the movement distance can be obtained.

電動タイヤ2の表面は、摩擦係数が高くなるように形成される。すなわち、小型無人航空機1の浮力で桁下面M1に押し付けられた打音検査装置10を、電動タイヤ2,2の回転駆動で走行させようとすれば、ある程度の摩擦抵抗が必要になる。電動タイヤ2の表面は、ゴム、微細な吸盤構造、超微細毛構造(ファンデルワールス力利用)など、吸着性能の高い構造にすることができる。   The surface of the electric tire 2 is formed so as to have a high friction coefficient. That is, if the hammering test apparatus 10 pressed against the underside of the beam M1 by the buoyancy of the small unmanned aerial vehicle 1 is driven to rotate by the electric tires 2 and 2, a certain amount of frictional resistance is required. The surface of the electric tire 2 can have a structure with high adsorption performance such as rubber, a fine sucker structure, and an ultrafine hair structure (using van der Waals force).

一方、補助輪22は、電動タイヤ2の直径よりも小さい直径の車輪で、図5Aに示すように、電動タイヤ2,2による走行時は、走行抵抗とならないように桁下面M1から僅かに離れた状態になる。   On the other hand, the auxiliary wheel 22 is a wheel having a diameter smaller than the diameter of the electric tire 2 and is slightly separated from the underside of the girder M1 so as not to become a running resistance when the electric tires 2 and 2 are driven as shown in FIG. 5A. It becomes a state.

打撃装置3は、小型無人航空機1の胴体部11の収容室111に配置される。この収容室111は、小型無人航空機1の上面側が開放されており、打撃装置3は上方に向けて飛び出せる構成となっている。   The striking device 3 is disposed in the accommodation chamber 111 of the body portion 11 of the small unmanned aerial vehicle 1. The accommodation room 111 is configured such that the upper surface side of the small unmanned aerial vehicle 1 is opened, and the striking device 3 can jump out upward.

詳細には、図2に示すように、打撃装置3は、ソレノイド部32と、ソレノイド部32の作動によって発射されるハンマ部31とによって主に構成される。ハンマ部31は、例えば鋼球を半分にして形成される。   Specifically, as shown in FIG. 2, the striking device 3 is mainly configured by a solenoid portion 32 and a hammer portion 31 that is launched by the operation of the solenoid portion 32. The hammer part 31 is formed, for example, by halving a steel ball.

ソレノイド部32は、電磁石を応用した作動機構で、制御部61によって発射、収納などの制御が行われる。そして、打撃装置3のハンマ部31に隣接してマイク部4が配置される。   The solenoid unit 32 is an operation mechanism that applies an electromagnet, and is controlled by the control unit 61 such as firing and storage. And the microphone part 4 is arrange | positioned adjacent to the hammer part 31 of the striking device 3.

マイク部4は、指向性のマイクロフォンで、打撃位置周辺の音を最もよく採取できる構成に設定される。マイク部4で採取された打撃音は、A/D変換されて録音部62に記憶される。この録音部62は、制御部61を介して打撃装置3と連動しており、ハンマ部31が発射されたタイミングで録音が開始される。   The microphone unit 4 is a directional microphone, and is set to a configuration that can best collect sound around the hitting position. The hitting sound collected by the microphone unit 4 is A / D converted and stored in the recording unit 62. The recording unit 62 is interlocked with the striking device 3 via the control unit 61, and recording is started at the timing when the hammer unit 31 is fired.

制御部61及び録音部62は、演算処理部63、無線通信部64及び電源部65に接続される。これらの構成の全部又は一部は、図1に示した計測制御装置6に組み込まれる。計測制御装置6には、小型コンピュータなどが使用できる。   The control unit 61 and the recording unit 62 are connected to the arithmetic processing unit 63, the wireless communication unit 64, and the power supply unit 65. All or part of these configurations are incorporated into the measurement control device 6 shown in FIG. A small computer or the like can be used for the measurement control device 6.

一方、マーキング部5は、打撃装置3による桁下面M1の打撃位置に印を付ける装置である。マーキング部5は、ソレノイド部52と、ソレノイド部52の作動によって発射されるスタンパ部51とによって主に構成される。   On the other hand, the marking unit 5 is a device that marks the striking position of the lower surface M1 of the girder by the striking device 3. The marking unit 5 is mainly configured by a solenoid unit 52 and a stamper unit 51 that is launched by the operation of the solenoid unit 52.

スタンパ部51が桁下面M1に接触すると、インクが付着して印(マーク)が付けられる。例えば図5Bに示すように、2種類(2色)のマークC1,C2を任意に切り替えて付けられるようにする。マークC1,C2の色の切り替えは、制御部61によって制御される。   When the stamper portion 51 comes into contact with the lower surface M1 of the girder, ink adheres and is marked. For example, as shown in FIG. 5B, two types (two colors) of marks C1 and C2 can be arbitrarily switched and attached. Switching of the colors of the marks C1 and C2 is controlled by the control unit 61.

次に、本実施の形態の打音検査装置10を使用した打音検査方法について、図3、図4及び図5A,5Bを参照しながら説明する。
まず、図3に示すように、検査対象とする橋梁のコンクリート桁Mの桁下面M1に向けて打音検査装置10を浮上させる。
Next, a hammering test method using the hammering test apparatus 10 of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 3, 4, 5 </ b> A, and 5 </ b> B.
First, as shown in FIG. 3, the hammering test apparatus 10 is levitated toward the bottom face M1 of the concrete girder M of the bridge to be inspected.

小型無人航空機1のプロペラ12,・・・の回転駆動によって得られる浮力で打音検査装置10を桁下面M1に押し付けると、電動タイヤ2,2が桁下面M1に接触して、打音検査装置10は安定した姿勢となる。   When the hammering test device 10 is pressed against the lower surface M1 with the buoyancy obtained by the rotational drive of the propellers 12,... Of the small unmanned aerial vehicle 1, the electric tires 2, 2 come into contact with the lower surface M1 and the hammering test device. 10 is a stable posture.

飛行中の打音検査装置10と地上側制御装置7とは、無線W1,W2によって交信した状態となっている。地上側制御装置7からは、小型無人航空機1の操縦信号、打撃装置3の打撃信号などが無線W1で送信される。   The in-flight sounding inspection device 10 and the ground side control device 7 are in a state of communicating with each other by radio W1 and W2. From the ground-side control device 7, a control signal of the small unmanned aerial vehicle 1, a batting signal of the batting device 3, and the like are transmitted by radio W1.

打音検査の開始に際しては、地上側制御装置7からマーキング部5の作動信号を送り、図5Bに示すような始点のマークCSを桁下面M1に付けさせる。そして、電動タイヤ2,2を駆動させて、検査箇所まで移動させる。打音検査装置10には、図示していないが小型カメラが搭載されており、小型カメラが撮影した映像を地上側制御装置7に接続されたモニタで確認しながら、始点や検査箇所を決めることができる。   At the start of the hammering test, an operation signal for the marking unit 5 is sent from the ground side control device 7, and a starting point mark CS as shown in FIG. Then, the electric tires 2 and 2 are driven to move to the inspection location. The hammering inspection device 10 is equipped with a small camera (not shown), and the starting point and the inspection location are determined while checking the video photographed by the small camera on a monitor connected to the ground side control device 7. Can do.

検査箇所は、電動タイヤ2,2の走行方向にマークCSから間隔を置いた位置になる。この電動タイヤ2,2の走行方向が測線Lとなり、マークCSに隣接するマークC1位置が最初の検査箇所となる。なお、この時点では、まだマークC1は付けられていない。最初の検査箇所までの移動距離は、電動タイヤ2の回転量を指定する信号を送信することで、特定することができる。また、始動後は、等間隔で停止するように予め設定しておくこともできる。   The inspection location is a position spaced from the mark CS in the traveling direction of the electric tires 2 and 2. The traveling direction of the electric tires 2 and 2 is the measurement line L, and the position of the mark C1 adjacent to the mark CS is the first inspection location. At this time, the mark C1 is not yet attached. The movement distance to the first inspection location can be specified by transmitting a signal designating the rotation amount of the electric tire 2. Moreover, after starting, it can also set beforehand so that it may stop at equal intervals.

検査箇所では、打撃装置3を動作させることによって、桁下面M1を打撃して打撃音を発生させる。この打撃は、桁下面M1に接触する電動タイヤ2,2によって離隔が一定となった条件下で行われるので、いずれの検査箇所においても均一な力で打撃を行うことができる。   At the inspection location, the striking device 3 is operated to strike the girder lower surface M1 to generate a striking sound. Since this striking is performed under the condition that the separation is constant by the electric tires 2 and 2 that are in contact with the lower surface M1, the striking can be performed with a uniform force at any inspection location.

マイク部4で採取された打撃音は、図3に示すように、音声データとなって無線W2で地上側制御装置7に送信される。また、回転センサで検出された電動タイヤ2の回転量を、位置データとして無線W2で送信させる。このように位置データを収集することで、実際の移動距離を正確に把握することができる。   As shown in FIG. 3, the impact sound collected by the microphone unit 4 is transmitted as audio data to the ground-side control device 7 by wireless W2. Further, the rotation amount of the electric tire 2 detected by the rotation sensor is transmitted as position data by the wireless W2. By collecting the position data in this way, the actual moving distance can be accurately grasped.

地上側制御装置7に送信された音声データは、記憶媒体に記憶されるとともに、波形解析装置によってFFT(高速フーリエ変換 : Fast Fourier Transform)解析される。このFFT解析によって得られたスペクトルの卓越周波数に着目して、コンクリート桁Mの変状(コンクリートの浮きや空洞の有無など)の評価を行う。   The sound data transmitted to the ground side control device 7 is stored in a storage medium and analyzed by FFT (Fast Fourier Transform) by the waveform analysis device. Focusing on the dominant frequency of the spectrum obtained by this FFT analysis, the deformation of the concrete beam M (such as the presence of concrete floats and cavities) is evaluated.

図4は、測定点1と測定点2の計測結果を例に、評価手法を説明する図である。まず、左側の測定点1の打音の時刻歴波形にFFT解析を施すと、中段に示したような打音のスペクトル(卓越周波数S1)が得られる。   FIG. 4 is a diagram for explaining the evaluation method using the measurement results at measurement points 1 and 2 as an example. First, when the FFT analysis is performed on the time history waveform of the hitting sound at the measurement point 1 on the left side, the hitting sound spectrum (dominant frequency S1) as shown in the middle row is obtained.

ここで、健全と変状との境界の周波数となる閾値BSは、予め設定されている。そして、閾値BSと卓越周波数S1とを比較すると、卓越周波数S1が健全側に存在するため、測定点1は「健全」と評価される。   Here, a threshold BS serving as a frequency at the boundary between soundness and deformation is set in advance. Then, when the threshold value BS and the dominant frequency S1 are compared, the measuring point 1 is evaluated as “sound” because the dominant frequency S1 exists on the healthy side.

他方、右側の測定点2の打音の時刻歴波形にFFT解析を施すと、中段に示したような打音のスペクトル(卓越周波数S2)が得られる。そして、閾値BSと卓越周波数S2とを比較すると、卓越周波数S2が変状側に存在するため、測定点2は「変状有り」と評価される。   On the other hand, when the FFT analysis is performed on the time history waveform of the hitting sound at the measurement point 2 on the right side, a hitting sound spectrum (dominant frequency S2) as shown in the middle row is obtained. When the threshold value BS and the dominant frequency S2 are compared, the measurement point 2 is evaluated as “deformed” because the dominant frequency S2 exists on the deformed side.

このような評価は、打撃直後に地上側制御装置7で行われる。そして、評価結果は、位置データとともに、地上側制御装置7に記憶される。また、評価結果に基づいたマーキング部5の作動信号が、無線W1によって打音検査装置10に送信される。   Such an evaluation is performed by the ground side control device 7 immediately after the impact. Then, the evaluation result is stored in the ground side control device 7 together with the position data. Further, an operation signal of the marking unit 5 based on the evaluation result is transmitted to the sound hitting inspection apparatus 10 by the wireless W1.

例えば、図5Bに示すように、評価が「健全」であった箇所には、白色のマークC1がマーキング部5によって付けられる。他方、評価が「変状有り」であった箇所には、黒色のマークC2がマーキング部5によって付けられる。   For example, as shown in FIG. 5B, a white mark C <b> 1 is attached by a marking unit 5 at a place where the evaluation is “sound”. On the other hand, a black mark C <b> 2 is attached by the marking portion 5 at a place where the evaluation is “deformed”.

このように電動タイヤ2,2を駆動して測線Lに沿って打音検査装置10を移動させながら、停止させた箇所で打音検査を行うことを繰り返す。そして、所定の範囲の検査が終了した時点で、終点のマークCEをマーキング部5によって付ける。検査終了後は、小型無人航空機1のプロペラ12,・・・によって、次の検査箇所又は地上側制御装置7に向けて飛行させる。   Thus, while driving the electric tires 2 and 2 and moving the hammering test apparatus 10 along the measurement line L, the hammering test is repeated at the stopped position. Then, when the inspection in the predetermined range is completed, the end point mark CE is attached by the marking unit 5. After the inspection is completed, the small unmanned aerial vehicle 1 is caused to fly toward the next inspection location or the ground side control device 7 by the propellers 12.

次に、本実施の形態の打音検査装置10の作用について説明する。
このように構成された本実施の形態の打音検査装置10は、小型無人航空機1の構造物(コンクリート桁M)の表面(桁下面M1)に対向させる側に移動機構となる電動タイヤ2,2が設けられるとともに、同じ側に打撃装置3と打撃音の集音器となるマイク部4が設けられる。
Next, the operation of the hammering test apparatus 10 of the present embodiment will be described.
The hitting sound inspection apparatus 10 of the present embodiment configured as described above is an electric tire 2 that serves as a moving mechanism on the side facing the surface (girder lower surface M1) of the structure (concrete girder M) of the small unmanned aerial vehicle 1. 2 and a microphone unit 4 serving as a sound collector for the impact sound 3 and the impact sound.

このため、例えば桁下面M1であれば、小型無人航空機1を浮上させて電動タイヤ2,2を桁下面M1に密着させることで、打撃装置3のハンマ部31と桁下面M1との間に一定の離隔を保持させることができる。   For this reason, for example, in the case of the underside of the girder M1, the small unmanned aerial vehicle 1 is levitated and the electric tires 2 and 2 are brought into close contact with the underside of the girder M1, so Can be maintained.

そして、打撃装置3で打撃した際に発せられる打撃音は、マイク部4で採取することができるので、作業員が近づけないような箇所でも打音検査を行うことができる。例えば、足場を設置することが大掛かりとなる高所や、立ち入りの難しい箇所の検査が短時間で簡単に行えるようになる。   And since the striking sound emitted when striking with the striking device 3 can be collected by the microphone section 4, it is possible to perform a striking sound inspection even at a place where the worker cannot approach. For example, it is possible to easily and quickly inspect high places where it is necessary to install a scaffold or places where entry is difficult.

また、打撃装置3による打撃位置に印(マークC1,C2)を付けるマーキング部5を備えていれば、検査位置及び検査結果を正確かつ視覚的に理解しやすい状態で記録することができるようになる。さらに、マーキング部5によるマークの種類は、上述したように2種類に限定されるものではなく、1種類や3種類以上にすることもできる。例えば、変状の状態(劣化の程度など)によって、マークを区別することができる。   Further, if the marking unit 5 for marking the striking position by the striking device 3 (marks C1, C2) is provided, the inspection position and the inspection result can be recorded in a state that is easy to understand accurately and visually. Become. Furthermore, the types of marks by the marking unit 5 are not limited to two types as described above, but may be one type or three or more types. For example, the mark can be distinguished according to the deformed state (such as the degree of deterioration).

以下、前記した実施の形態とは別の形態の打撃用飛行体10Aを使用した実施例の打撃検査システム100について、図6−図8を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については、同一用語又は同一符号を付して説明する。   Hereinafter, a batting inspection system 100 according to an embodiment using the batting aircraft 10A of a form different from the above embodiment will be described with reference to FIGS. The description of the same or equivalent parts as the contents described in the above embodiment will be described with the same terms or the same reference numerals.

本実施例で説明する打撃検査システム100は、打音検査と同様に、構造物(例えばコンクリート桁M)の表面(桁下面M1)を打撃することによって状態(例えばコンクリートの浮きや空洞の有無など)を検査するための小型無人航空機1を利用した装置である。   In the impact inspection system 100 described in the present embodiment, the state (for example, the presence or absence of concrete floats or cavities, etc.) is obtained by striking the surface (the underside of the girder M1) of a structure (for example, the concrete girder M) in the same manner as the percussion inspection. ) Is a device that uses a small unmanned aerial vehicle 1 for inspecting.

そして、打撃検査システム100で測定されるのは、打撃音そのものではなく、打撃によって構造物の表面に発生する振動である。すなわち、打撃検査システム100は、打撃を行わせるための打撃用飛行体10Aと、打撃位置周辺の振動を測定するレーザドップラ振動計8とによって主に構成される。   What is measured by the impact inspection system 100 is not the impact sound itself but vibrations generated on the surface of the structure by impact. In other words, the batting inspection system 100 is mainly configured by the batting aircraft 10A for causing batting and the laser Doppler vibrometer 8 that measures vibration around the batting position.

本実施例の打撃用飛行体10Aは、図6,7に示すように、小型無人航空機1と、小型無人航空機1の桁下面M1に対向させる側に設けられる移動機構(電動タイヤ2,2)と、同じく移動機構側に設けられる打撃機構としての打撃装置3とによって主に構成される。すなわち、前記実施の形態で説明した打音検査装置10と比較して、集音器となるマイク部4を必要としない。一方、マーキング機構としてのマーキング部5は設けることができる。   As shown in FIGS. 6 and 7, the striking aircraft 10 </ b> A of this embodiment includes a small unmanned aerial vehicle 1 and a moving mechanism (electric tires 2, 2) provided on the side opposed to the lower surface M <b> 1 of the small unmanned aircraft 1. And a striking device 3 as a striking mechanism that is also provided on the moving mechanism side. That is, the microphone unit 4 serving as a sound collector is not required as compared with the sound hitting inspection apparatus 10 described in the above embodiment. On the other hand, the marking part 5 as a marking mechanism can be provided.

一方、地上側に設置されるレーザドップラ振動計8は、照射部81を含む本体と、本体が取り付けられる垂直回転枠部84及び水平回転台83と、レーザドップラ振動計8を据え付けるための三脚部82とによって主に構成される。   On the other hand, the laser Doppler vibrometer 8 installed on the ground side includes a main body including an irradiation unit 81, a vertical rotary frame 84 and a horizontal rotary base 83 to which the main body is attached, and a tripod part for installing the laser Doppler vibrometer 8. 82.

レーザドップラ振動計8は、照射部81のセンサヘッドからレーザ光D1を桁下面M1に照射し、反射されたレーザ光D1を受光素子で受光する装置である。桁下面M1が打撃装置3の打撃によって振動していれば、振動する桁下面M1から反射されたレーザ光D1はドップラーシフトしたレーザ光D1となっており、周波数(速度)の変化が電圧に変換されて振動現象として検出することができる。   The laser Doppler vibrometer 8 is a device that irradiates the lower surface M1 with the laser beam D1 from the sensor head of the irradiation unit 81 and receives the reflected laser beam D1 with a light receiving element. If the girder lower surface M1 is vibrated by striking the striking device 3, the laser beam D1 reflected from the vibrating girder lower surface M1 is a Doppler shifted laser beam D1, and the change in frequency (speed) is converted into voltage. It can be detected as a vibration phenomenon.

このレーザドップラ振動計8の照射部81は、垂直回転枠部84を介して水平回転台83に水平面内での回転が可能となるように取り付けられる。垂直回転枠部84は、水平回転台83上に一対の柱状に形成され、照射部81は垂直回転枠部84に垂直面内で回転可能に取り付けられる。   The irradiation unit 81 of the laser Doppler vibrometer 8 is attached to the horizontal rotating table 83 via the vertical rotating frame unit 84 so as to be rotatable in a horizontal plane. The vertical rotation frame portion 84 is formed in a pair of columns on the horizontal rotation table 83, and the irradiation unit 81 is attached to the vertical rotation frame portion 84 so as to be rotatable within a vertical plane.

水平回転台83及び垂直回転枠部84の内部には、モータとギアが組み込まれており、制御信号を受けて自動で指示された方向に水平回転及び垂直回転できる構成となっている。すなわち、水平回転台83及び垂直回転枠部84によって、自動的にターゲット方向に照射部81を向けることができる。   A motor and gears are incorporated in the horizontal rotary table 83 and the vertical rotary frame portion 84, and are configured to be able to rotate horizontally and vertically in a direction automatically designated by receiving a control signal. That is, the irradiation unit 81 can be automatically directed in the target direction by the horizontal rotary table 83 and the vertical rotary frame unit 84.

詳細には、打撃用飛行体10Aの例えば側面にプリズムが組み込まれた追尾用ターゲット15を設けておく。そして、水平回転台83から照射される追尾用のレーザ光D2を追尾用ターゲット15に向ける。こうしておくことで、打撃用飛行体10Aが移動しても、レーザドップラ振動計8のレーザ光D1を打撃位置の周辺に照射し続けることができる。   Specifically, a tracking target 15 in which a prism is incorporated on, for example, a side surface of the impacting aircraft 10A is provided. Then, the tracking laser beam D <b> 2 emitted from the horizontal turntable 83 is directed to the tracking target 15. By doing so, even if the impacting aircraft 10A moves, the laser beam D1 of the laser Doppler vibrometer 8 can be continuously irradiated around the impact position.

また、レーザドップラ振動計8には、測量機能を有するものを使用することができる。例えば、追尾用ターゲット15の座標を測量機能によって測定できれば、相対的な位置関係から、打撃位置又はその周辺の座標を求めることができる。   Moreover, what has a surveying function can be used for the laser Doppler vibrometer 8. For example, if the coordinates of the tracking target 15 can be measured by the surveying function, the striking position or its surrounding coordinates can be obtained from the relative positional relationship.

次に、本実施例の打撃検査システム100を使用した検査方法について、図6−図8を参照しながら説明する。
まず、図6に示すように、橋梁のコンクリート桁Mの検査対象とする桁下面M1に対峙可能な位置に、レーザドップラ振動計8を設置する。そして、検査対象とする桁下面M1に向けて打撃用飛行体10Aを浮上させて、電動タイヤ2,2を桁下面M1に接触させる。
Next, an inspection method using the batting inspection system 100 of the present embodiment will be described with reference to FIGS.
First, as shown in FIG. 6, the laser Doppler vibrometer 8 is installed at a position where it can face the girder lower surface M <b> 1 to be inspected for the concrete girder M of the bridge. Then, the flying vehicle 10A is levitated toward the girder lower surface M1 to be inspected, and the electric tires 2 and 2 are brought into contact with the girder lower surface M1.

飛行中の打撃用飛行体10Aと地上側制御装置7Aとは、無線W4によって交信した状態となっている。地上側制御装置7Aからは、小型無人航空機1の操縦信号、打撃装置3の打撃信号などが無線W4で送信される。   The flying vehicle 10A in flight and the ground-side control device 7A are in communication with each other by the wireless W4. From the ground side control device 7A, a control signal of the small unmanned aerial vehicle 1, a batting signal of the batting device 3, and the like are transmitted by radio W4.

打撃用飛行体10Aには、図示していないが小型カメラが搭載されており、小型カメラが撮影した映像を地上側制御装置7Aに接続されたモニタで確認しながら、始点や検査箇所を決めることができる。   The impacting aircraft 10A is equipped with a small camera (not shown), and the starting point and inspection location are determined while confirming the image captured by the small camera on the monitor connected to the ground side control device 7A. Can do.

検査箇所では、打撃装置3を動作させることによって、桁下面M1を打撃して打撃音を発生させる。この打撃は、桁下面M1に接触する電動タイヤ2,2によって離隔が一定となった条件下で行われるので、いずれの検査箇所においても均一な力で打撃を行うことができる。   At the inspection location, the striking device 3 is operated to strike the girder lower surface M1 to generate a striking sound. Since this striking is performed under the condition that the separation is constant by the electric tires 2 and 2 that are in contact with the lower surface M1, the striking can be performed with a uniform force at any inspection location.

打撃装置3による打撃が行われると、打撃位置周辺の桁下面M1が振動し、その振動はレーザドップラ振動計8によって計測される。また、レーザドップラ振動計8に備えられた測量機能によって、打撃位置又は振動計測位置の位置データが取得される。このレーザドップラ振動計8による計測データは、無線W3によって地上側制御装置7Aに送信される。   When striking is performed by the striking device 3, the lower surface M <b> 1 around the striking position vibrates, and the vibration is measured by the laser Doppler vibrometer 8. Further, the position data of the striking position or the vibration measurement position is acquired by the surveying function provided in the laser Doppler vibrometer 8. The measurement data by the laser Doppler vibrometer 8 is transmitted to the ground side control device 7A by the wireless W3.

図8は、測定点1と測定点2の計測結果を例に、評価手法を説明する図である。まず、左側の測定点1の振動の時刻歴波形にFFT解析を施すと、中段に示したような振動のスペクトル(卓越周波数F1)が得られる。   FIG. 8 is a diagram for explaining the evaluation method using the measurement results at measurement point 1 and measurement point 2 as an example. First, when FFT analysis is performed on the vibration time history waveform at the measurement point 1 on the left side, a vibration spectrum (dominant frequency F1) as shown in the middle row is obtained.

ここで、健全と変状との境界の周波数となる閾値BVは、予め設定されている。そして、閾値BVと卓越周波数F1とを比較すると、卓越周波数F1が健全側に存在するため、測定点1は「健全」と評価される。   Here, a threshold value BV that is a frequency at the boundary between soundness and deformation is set in advance. Then, when the threshold BV and the dominant frequency F1 are compared, the measuring point 1 is evaluated as “sound” because the dominant frequency F1 exists on the healthy side.

他方、右側の測定点2の振動の時刻歴波形にFFT解析を施すと、中段に示したような振動のスペクトル(卓越周波数F2)が得られる。そして、閾値BVと卓越周波数F2とを比較すると、卓越周波数F2が変状側に存在するため、測定点2は「変状有り」と評価される。   On the other hand, when FFT analysis is performed on the vibration time history waveform at the measurement point 2 on the right side, a vibration spectrum (dominant frequency F2) as shown in the middle stage is obtained. When the threshold BV and the dominant frequency F2 are compared, the measuring point 2 is evaluated as “deformed” because the dominant frequency F2 exists on the deformed side.

この評価は、例えば打撃直後に地上側制御装置7Aで行わせることができる。そして、評価結果は、位置データとともに、地上側制御装置7Aに記憶される。また、評価結果に基づいたマーキング部5の作動信号が、無線W4によって打撃用飛行体10Aに送信されると、評価結果に基づいたマークC1,C2が桁下面M1にマーキングされる。   This evaluation can be performed by the ground side control device 7A immediately after the impact, for example. Then, the evaluation result is stored in the ground side control device 7A together with the position data. Further, when the operation signal of the marking unit 5 based on the evaluation result is transmitted to the striking aircraft 10A by the wireless W4, the marks C1 and C2 based on the evaluation result are marked on the lower surface M1.

次に、本実施例の打撃検査システム100の作用について説明する。
このように構成された本実施例の打撃検査システム100は、小型無人航空機1に移動機構(電動タイヤ2,2)と打撃装置3とを搭載した打撃用飛行体10Aと、打撃装置3による打撃位置周辺の振動を測定するレーザドップラ振動計8とを備えている。
Next, the operation of the batting inspection system 100 of this embodiment will be described.
The hit inspection system 100 according to the present embodiment configured as described above includes a hitting vehicle 10A in which a moving mechanism (electric tires 2 and 2) and a hitting device 3 are mounted on a small unmanned aerial vehicle 1, and hitting by the hitting device 3. And a laser Doppler vibrometer 8 for measuring vibration around the position.

このように打撃装置3による打撃によって発生した振動を高精度なレーザドップラ振動計8で測定する構成であれば、小型無人航空機1の稼働音などのノイズの影響が少ない検査用のデータを収集することができる。   Thus, if it is the structure which measures the vibration which generate | occur | produced by the hit | damage by the hit | damage apparatus 3 with the highly accurate laser Doppler vibrometer 8, the data for a test | inspection with little influence of noises, such as an operating sound of the small unmanned aircraft 1, will be collected. be able to.

また、測量機能を備えたレーザドップラ振動計8を使用することで、検査箇所の正確な位置データを、検査結果と同時に取得することができるようになる。
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態と略同様であるので説明を省略する。
Further, by using the laser Doppler vibrometer 8 equipped with a surveying function, it is possible to acquire accurate position data of the inspection location simultaneously with the inspection result.
Other configurations and functions and effects are substantially the same as those in the above-described embodiment, and thus description thereof is omitted.

以上、図面を参照して、本発明の実施の形態及び実施例を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態及び実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。   The embodiments and examples of the present invention have been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to the embodiments and examples, and the gist of the present invention is not deviated. Design changes are included in the present invention.

例えば前記実施の形態及び実施例では、車輪タイプの移動機構について説明したが、これに限定されるものではない。例えばクローラや摩擦抵抗の高いベルトなどの無限軌道を移動機構にしても、打音検査装置又は打撃用飛行体を桁下面M1に沿って走行させることができる。   For example, in the above-described embodiments and examples, the wheel type moving mechanism has been described, but the present invention is not limited to this. For example, even if an endless track such as a crawler or a belt having a high frictional resistance is used as the moving mechanism, the sound inspection device or the flying vehicle can be run along the underside of the beam M1.

また、前記実施の形態及び実施例では、橋梁の桁下面M1の検査を例に説明したが、これに限定されるものではなく、高層建築物などの高所箇所を検査する場合にも、打音検査装置10又は打撃検査システム100を適用することができる。さらに、橋脚の側面、擁壁や建物などの壁面の検査を行う場合には、移動機構が設けられた胴体部の上半部が起立する構造の小型無人航空機を使用することで、本発明を適用することができるようになる。   Further, in the embodiment and the example described above, the inspection of the bridge girder lower surface M1 has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and it is not limited to this. The sound inspection apparatus 10 or the impact inspection system 100 can be applied. Furthermore, when inspecting the side surface of a pier, a retaining wall or a wall such as a building, the present invention is achieved by using a small unmanned aerial vehicle having a structure in which the upper half of a fuselage portion provided with a moving mechanism is raised. Will be able to apply.

また、前記実施の形態及び実施例では、コンクリート構造物を検査対象にして説明したが、これに限定されるものではなく、鋼構造物など打音検査が可能な構造物であればいずれの形態であっても適用できる。   Moreover, in the said embodiment and Example, although the concrete structure was demonstrated as an inspection object, it is not limited to this, Any form is possible as long as it is a structure that can be subjected to a hammering test such as a steel structure. Even applicable.

10 打音検査装置
1 小型無人航空機
2 電動タイヤ(車輪、移動機構)
22 補助輪(車輪、移動機構)
3 打撃装置(打撃機構)
4 マイク部(集音器)
5 マーキング部(マーキング機構)
100 打撃検査システム
10A 打撃用飛行体
8 レーザドップラ振動計
M コンクリート桁(構造物)
M1 桁下面(表面)
C1,C2 マーク(印)
10 Tapping sound inspection device 1 Small unmanned aerial vehicle 2 Electric tire (wheel, moving mechanism)
22 Auxiliary wheels (wheels, moving mechanism)
3 striking device (striking mechanism)
4 Microphone (sound collector)
5 Marking part (marking mechanism)
100 Impact Inspection System 10A Impact Aircraft 8 Laser Doppler Vibrometer M Concrete Girder (Structure)
M1 Girder underside (surface)
C1, C2 mark (mark)

Claims (6)

構造物の表面を打撃した際に発せられる打撃音を採取する小型無人航空機を利用した打音検査装置であって、
小型無人航空機と、
前記小型無人航空機の前記構造物の表面に対向させる側に設けられる移動機構と、
前記小型無人航空機の前記移動機構側に設けられる打撃機構と、
前記打撃機構に隣接して配置される前記打撃音の集音器とを備えたことを特徴とする打音検査装置。
A tapping sound inspection device using a small unmanned aerial vehicle that collects a striking sound emitted when striking the surface of a structure,
A small unmanned aerial vehicle,
A moving mechanism provided on a side facing the surface of the structure of the small unmanned aerial vehicle;
A striking mechanism provided on the moving mechanism side of the small unmanned aerial vehicle;
A sound-inspecting apparatus, comprising: a sound collector for the sound of hitting disposed adjacent to the hitting mechanism.
前記移動機構が、車輪又は無限軌道であることを特徴とする請求項1に記載の打音検査装置。   The sound inspection device according to claim 1, wherein the moving mechanism is a wheel or an endless track. 前記打撃機構による前記構造物の表面の打撃位置に印を付けるマーキング機構を備えたことを特徴とする請求項1又は2に記載の打音検査装置。   The hammering inspection apparatus according to claim 1, further comprising a marking mechanism that marks a hitting position on a surface of the structure by the hitting mechanism. 構造物の表面を打撃することによって状態を検査するための小型無人航空機を利用した打撃検査システムであって、
小型無人航空機と、前記小型無人航空機の前記構造物の表面に対向させる側に設けられる移動機構と、前記小型無人航空機の前記移動機構側に設けられる打撃機構とを有する打撃用飛行体と、
前記打撃機構による打撃位置周辺の振動を測定するレーザドップラ振動計とを備えたことを特徴とする打撃検査システム。
A striking inspection system using a small unmanned aerial vehicle for inspecting a state by striking the surface of a structure,
A small flying vehicle having a small unmanned aerial vehicle, a moving mechanism provided on the side of the small unmanned aircraft facing the surface of the structure, and a striking mechanism provided on the moving mechanism side of the small unmanned aircraft,
A batting inspection system comprising: a laser Doppler vibrometer for measuring vibration around a batting position by the batting mechanism.
前記移動機構が、車輪又は無限軌道であることを特徴とする請求項4に記載の打撃検査システム。   The impact inspection system according to claim 4, wherein the moving mechanism is a wheel or an endless track. 前記打撃機構による前記構造物の表面の打撃位置に印を付けるマーキング機構を備えたことを特徴とする請求項4又は5に記載の打撃検査システム。   The impact inspection system according to claim 4, further comprising a marking mechanism that marks the impact position on the surface of the structure by the impact mechanism.
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