JP2018159648A - 飛翔型検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高所の気中開閉器等の検査対象物を短時間で且つ簡単に検査できるようにする。【解決手段】飛翔型検査装置１０は、空中を飛翔する飛翔体１１と、飛翔体１１に搭載され、高所の検査対象物３内の水量を測定する接触型の水量測定器５０と、を備える。更に、飛翔型検査装置１０は、飛翔体１１に搭載され、検査対象物３に吸着する吸着部３０と、飛翔体１１に搭載され、検査対象物３の有無を検出する有無検出器４０と、飛翔体１１に搭載された制御部６０と、を備える。有無検出器４０が検査対象物３を検出した場合に、制御部６０が吸着部３０を検査対象物３に吸着させ、飛翔体１１を停止させ、水量測定器５０に測定を実行させる。【選択図】図２

Description

本発明は、高所の検査対象物を検査する飛翔型検査装置に関する。

気中開閉器は電柱の上等の高所に設置される。気中開閉器の経年劣化に伴い、雨水が気中開閉器の内部に侵入する虞がある。浸水の初期の段階でその浸水を発見することができれば、気中開閉器の修理、保守或いは交換等の対策を行って、停電等の電気事故を未然に防げる。そこで、気中開閉器内の浸水量を測定する測定器（検出器）が開発されている（特許文献１参照）。

特開２０１０−２１７１０６号公報

特許文献１に記載の浸水量測定器は、気中開閉器に接触させることによって、気中開閉器内の浸水量を測定できる接触型の測定器である。そのため、浸水量の測定検査に際しては、作業者が電柱に昇って浸水量測定器を気中開閉器に設置したり、或いは作業用治具を用いて浸水量測定器を気中開閉器に設置したりする必要がある。それゆえ、作業時間が長くなる上、作業労力も多大なものとなってしまう。

そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものである。その発明の目的は、気中開閉器等のように地上上方の高所にある検査対象物の検査を省力化且つ短時間化することである。

以上の課題を解決するための主たる発明は、空中を飛翔する飛翔体と、前記飛翔体に搭載され、高所の検査対象物を検査する接触型の検査器と、を備える飛翔型検査装置である。

検査器が飛翔体に搭載されているので、飛翔体が高所の検査対象物まで飛翔すると、検査器が検査対象物に接触して、検査器によって検査対象物を検査することができる。それゆえ、作業者が高所で作業する必要もない上、治具等を用いて検査器を検査対象物に設置する必要もない。つまり、検査対象物の検査を省略化且つ短時間化することができる。

本発明によれば、検査対象物の検査を省力化且つ短時間化することができる。

図１は、飛翔型検査装置を用いて、柱上に設置された電気機器の浸水量を測定する様子を示した図面である。 図２は、飛翔型検査装置の斜視図である。 図３は、飛翔型検査装置のブロック図である。 図４は、飛翔型検査装置を用いて浸水量を測定する手順を示したフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。

１．電柱及び高所設置型電気機器
図１に示すように、電柱１が立設されている。電柱１の上部には、腕金２が固定されており、腕金２には、電気機器３が懸下した状態で設置されている。電気機器３は、例えば、高圧電路の開閉をする気中開閉器である。電気機器３のハウジング内に高圧電気素子が収容されている。

電気機器３は屋外に設置されている。そのため、電気機器３の経年劣化に伴い、雨水が電気機器３の内部に侵入する虞がある。そこで、電気機器３内の浸水量を飛翔型検査装置１０によって測定して、これにより電気機器３を検査する。この飛翔型検査装置１０は、飛翔することによって電気機器３の底面に接触して、電気機器３内の浸水量を測定する機器である。以下、飛翔型検査装置１０について詳細に説明する。

２．飛翔型検査装置の構成
図２は、飛翔型検査装置１０の斜視図である。図３は、飛翔型検査装置１０の電気的構成を示したブロック図である。

図２及び図３に示すように、飛翔型検査装置１０は、空中を飛翔する飛翔体１１及びそれを制御するフライトコントローラ１６を備えるとともに、飛翔体１１に搭載された筐体２０、吸着部３０、バキューム３１、駆動回路３２、有無検出器４０、浸水量測定器（検査機）５０、メインコントローラ（制御部）６０、送受信機６１及びバッテリー６２等を備える。

図２に示すように、飛翔体１１は、ホバリングが可能な回転翼機であり、より具体的には複数体（図面では、４体）の回転翼（ローター）１５を有するマルチコプターである。つまり、飛翔体１１は、中央部から放射状に延びた複数の支持腕１３を有する機体１２と、回転出力軸を上方に向けて状態で各支持腕１３の先端に設けられたモータ１４と、各モータ１４の回転出力軸に連結された回転翼１５と、を備える。なお、飛翔体１１はメイン回転翼とテール回転翼を有するヘリコプター型の飛翔体であってもよい。

機体１２の中央部には筐体２０が設けられ、筐体２０内にはＬＳＩ（大規模集積回路）からなるフライトコントローラ１６（図３参照）が設けられている。このフライトコントローラ１６がモータ駆動回路（例えば、Electronic Speed Controller）を介してモータ１４に接続されている。フライトコントローラ１６には、飛翔体１１の向き、姿勢、傾き、速度、緯度、経度及び高度等を検知する各種のセンサが内蔵されている。フライトコントローラ１６が各種のセンサの検知結果に基づいて各モータ１４の回転速度を制御することによって、飛翔体１１の揚力及び推進力が発生するとともに、飛翔体１１の姿勢が制御される。

ここで、フライトコントローラ１６には受信器が内蔵されている。飛翔体１１を遠隔操作可能な無線操縦機９１（図１及び図３参照）が上昇、下降又は推進等の指令を無線によってフライトコントローラ１６に送信すると、フライトコントローラ１６がその指令に基づいて各モータ１４の回転速度を制御することによって、飛翔体１１が指令に従って上昇、下降又は推進等するよう飛翔する。

図２に示すように、筐体２０の上面には、吸着部３０が上方に向けられた状態で設けられており、筐体２０内には、バキューム３１及び駆動回路３２（図３参照）が設けられている。吸着部３０は吸着ノズルである。駆動回路３２がバキューム３１を駆動して、バキューム３１が吸着部３０からエアを吸引することによって吸着部３０に負圧を発生させる。そのため、吸着部３０が電気機器３に接触していると（図１参照）、吸着部３０が負圧によって電気機器３に吸着する。なお、吸着部３０は、空気圧によって接触体に吸着する吸着ノズルでなくもよく、例えば磁力により接触体に吸着する電磁石であってもよい。

図２に示すように、筐体２０の上面の各角部には、有無検出器４０が設けられている。有無検出器４０は例えば圧力センサ、接触センサ、近接センサ、光センサ、磁気センサ、モーメンタリ動作型プッシュスイッチ、リミットスイッチその他のスイッチである。有無検出器４０は、有無検出器４０に近接又は接触した物体の有無を検出して、近接又は接触した物体の有無を表す信号をメインコントローラ６０（図３参照）に出力する。

図２に示すように、筐体２０の上面には、浸水量測定器５０の一部５１が電気機器３に接触可能なように設けられ、筐体２０の内部には、浸水量測定器５０の他の一部５２が保護のために設けられている。浸水量測定器５０は、浸水量測定器５０に接触した電気機器３内の浸水量を測定して、その測定値を出力するものである。

浸水量測定器５０のうち筐体２０の上面に設けられた部分５１は面状ヒータ５３及び温度センサ５４を有し、筐体２０内に設けられた部分５２は測定回路５５（図３参照）を有する。

図２に示すように、面状ヒータ５３及び温度センサ５４は弾性体（例えば、ばね、ゴム板等）５６を介して筐体２０の上面に設けられている。吸着部３０が電気機器３に吸着した場合、面状ヒータ５３及び温度センサ５４が電気機器３に突き当てられて、それにより弾性変形した弾性体５６が弾性力によって面状ヒータ５３及び温度センサ５４を電気機器３に押し付ける。

面状ヒータ５３は電気エネルギーによって発熱する抵抗発熱体である。なお、面状ヒータ５３は誘導加熱体、誘電加熱体、ヒートポンプ又はペルチェ素子であってもよい。
温度センサ５４は、サーミスタ、測温抵抗体、熱電対その他の感温素子である。温度センサ５４は、温度を測定して、その測定温度を電気信号に変換する。

測定回路５５（図３参照）は面状ヒータ５３を制御する。これにより面状ヒータ５３が電気機器３を加熱する。
また、測定回路５５は温度センサ５４を制御する。これにより温度センサ５４が電気機器３を測定して、その測定温度を表す信号を測定回路５５に出力する。

測定回路５５は、温度センサ５４から入力した測定温度を監視し、測定温度の変化量から浸水量を算出する。ここで、面状ヒータ５３による加熱に伴う電気機器３の温度の変化量（例えば、加熱前の温度と加熱後の温度の差）は電気機器３内の浸水量に依存するので（例えば特開２０１０−２１７１０６号公報参照）、測定回路５５はこの依存性を利用して測定温度の変化量を浸水量に変換する。

図２に示す筐体２０内には、メインコントローラ６０及び送受信機６１（図３参照）が設けられている。メインコントローラ６０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及び補助記憶装置等を有する。メインコントローラ６０には、バスやハードウェアインターフェース等を介してフライトコントローラ１６、駆動回路３２、有無検出器４０、測定回路５５及び送受信機６１が接続されている。メインコントローラ６０がフライトコントローラ１６、駆動回路３２及び測定回路５５に指令を出力することによって、フライトコントローラ１６、駆動回路３２及び測定回路５５が指令に従って動作する。また、メインコントローラ６０が送受信機６１に指令を出力することによって、送受信機６１がメインコントローラ６０の指令に従ってコンピュータ９２と無線通信を行う。

図２に示すように、筐体２０内には、バッテリー６２が設けられている。バッテリー６２は、モータ１４、フライトコントローラ１６、バキューム３１、駆動回路３２、有無検出器４０、ヒータ５３、温度センサ５４、測定回路５５及び送受信機６１に電力を供給する。

３．電気機器の検査方法及び飛翔型検査装置の動作
図４のフローチャートを参照して、飛翔型検査装置１０を用いて電気機器３内への浸水量を測定して、電気機器３を検査する方法について説明する。

まず、飛翔型検査装置１０、無線操縦機９１及びコンピュータ９２の電源を入れる。そして、作業者が無線操縦機９１を用いて飛翔型検査装置１０の飛翔体１１を無線操縦して、飛翔型検査装置１０を地上から電気機器３近傍の下にまで飛翔させる（ステップＳ１）。なお、飛翔体１１を無線操縦するのではなく、飛翔体１１を自律制御してもよい。つまり、メインコントローラ６０が予め定められたプログラムに従ってフライトコントローラ１６に指令をすることによって、フライトコントローラ１６がその指令に基づいて各モータ１４の回転速度を制御し、これにより飛翔体１１が地上から電気機器３近傍の下にまで飛翔する。

次に、飛翔体１１を無線操縦又は自律制御することによって、飛翔型検査装置１０を上昇させる。これにより、飛翔型検査装置１０の吸着部３０、面状ヒータ５３、温度センサ５４及び有無検出器４０を電気機器３の底面に接触させる（ステップＳ２）。そうすると、有無検出器４０が電気機器３を検出して、その旨の信号をメインコントローラ６０に出力する（ステップＳ３）。メインコントローラ６０は、その信号を有無検出器４０から入力すると、駆動回路３２を作動させる。

駆動回路３２が作動してバキューム３１を駆動すると、バキューム３１が吸着部３０からエアを吸引する。これにより、吸着部３０に負圧が発生して、吸着部３０が電気機器３の底面を吸着する（ステップＳ４）。これにより、飛翔型検査装置１０が電気機器３に支持される。

次に、メインコントローラ６０がフライトコントローラ１６に停止指令を出力し、これによりフライトコントローラ１６がモータ１４を停止させる（ステップＳ５）。飛翔体１１の揚力が解消されても、飛翔型検査装置１０が吸着部３０によって電気機器３から懸下した状態に維持される。また、モータ１４の停止によってバッテリー６２の消費電力量を抑制できる。

次に、メインコントローラ６０が測定開始指令を測定回路５５に出力すると、測定回路５５が温度センサ５４を制御する。そうすると、温度センサ５４による電気機器３の温度測定が開始されて（ステップＳ６）、測定温度を表す信号が温度センサ５４から測定回路５５に出力され、測定回路５５が測定温度を監視して時系列で記憶する。また、メインコントローラ６０が測定温度を測定回路５５から送受信機６１に転送して、送受信機６１が無線によって測定温度をコンピュータ９２に送信し、コンピュータ９２が測定温度を監視して時系列で記憶する。

その後、測定回路５５が面状ヒータ５３をオンにして、面状ヒータ５３が発熱して、電気機器３が面状ヒータ５３によって加熱される（ステップＳ７）。そうすると、電気機器３が昇温して、温度センサ５４による測定温度も上昇する。面状ヒータ５３による加熱開始後も、測定回路５５及びコンピュータ９２が測定温度を監視して時系列で記憶する。

面状ヒータ５３による加熱開始から所定時間が経過したら、メインコントローラ６０が測定終了指令を測定回路５５に出力する。そうすると、測定回路５５が面状ヒータ５３をオフにするとともに、測定温度の監視を終了する（ステップＳ８）。その後、測定回路５５が測定温度の変化量（例えば、加熱前の測定温度と、加熱開始から所定時間経過後の測定温度との差）から浸水量を算出する（ステップＳ９）。測定回路５５は算出した浸水量をメインコントローラ６０に出力して、メインコントローラ６０はその浸水量を記憶する（ステップＳ９）。また、メインコントローラ６０が浸水量を測定回路５５から送受信機６１に転送して、送受信機６１が無線によって浸水量をコンピュータ９２に送信し（ステップＳ９）、コンピュータ９２がその浸水量を記憶する。なお、コンピュータ９２が時系列で記憶した測定温度の変化量から浸水量を算出してもよい。

次に、メインコントローラ６０がフライトコントローラ１６に始動指令を出力し、これによりフライトコントローラ１６がモータ１４を回転させる（ステップＳ１０）。そうすると、飛翔体１１の揚力が発生する。

次に、メインコントローラ６０が駆動回路３２に排気指令を出力して、駆動回路３２がバキューム３１を駆動すると、バキューム３１が吸着部３０にエアを送入する。これにより、吸着部３０が正圧になって電気機器３を解放する（ステップＳ１１）。

その後、飛翔体１１を無線操縦又は自律制御することによって、飛翔型検査装置１０を着陸させるか、電気機器３から次の電気機器まで飛翔させる。飛翔型検査装置１０を次の電気機器近傍の下にまで飛翔させたら、次の電気機器の浸水量を同様にして測定することができる。

４．効果
以上の実施の形態によれば、次のような効果が得られる。

（１） 浸水量測定器５０が飛翔体１１に搭載されているので、作業者が高所で作業せずとも、浸水量測定器５０を電気機器３に接触させることができる。それゆえ、電気機器３内の浸水量を短時間で測定することができるとともに、その測定作業を省力化することができる。

（２） 有無検出器４０が飛翔体１１に搭載されているので、浸水量測定器５０が電気機器３に接触したことを有無検出器４０によって把握することができる。更に、浸水量測定器５０が電気機器３に接触してから測定が終了するまでの飛翔型検査装置１０の動作を自動化することができる。

（３） 吸着部３０が飛翔体１１に搭載されているので、面状ヒータ５３及び温度センサ５４が電気機器３に接触した状態を維持することができる。それゆえ、浸水量測定器５０の測定中に面状ヒータ５３及び温度センサ５４が電気機器３から離間することによる測定ミスを防止できる。また、浸水量測定器５０の測定中にモータ１４を停止させることができ、バッテリー６２の電力消費を抑制できる。

（４） 送受信機６１が飛翔体１１に搭載されているので、浸水量測定器５０によって測定された浸水量や測定温度をコンピュータ９２に送信することができる。それゆえ、地上の作業者が測定結果をすぐに確認することができる。飛翔体１１を着陸させずとも、複数の電気機器を飛翔型検査装置１０によって順次検査して、これらの電気機器の浸水量を順次確認することもできる。更に、検査終了済みの電気機器内に浸水していることを確認したら、検査終了済みの電気機器の修理、保守又は交換を行いながら、他の電気機器の浸水量を測定することもできる。

（５） 飛翔体１１が安定した姿勢で飛翔するマルチコプターであるので、浸水測定器５０を容易に電気機器３に接触させることができる。

５．変形例
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、上記実施形態は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。また、本発明はその趣旨を逸脱することなく変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。以上の実施形態からの変更点について以下に説明する。以下に述べる変更点は可能な限り組み合わせて適用してもよい。

（１） 上記実施形態では、飛翔体１１がマルチコプターであったが、メイン回転翼及びテール回転翼を有するヘリコプター型の飛翔体であってもよい。

（２） 上記実施形態では、測定回路５５が測定温度の変化量から浸水量を算出したが、メインコントローラ６０が測定温度の変化量から浸水量を算出してもよい。

（３） 上記実施形態では、メインコントローラ６０が予め定められたプログラムに従ってフライトコントローラ１６に指令をすることによって、飛翔体１１がフライトコントローラ１６によって自律制御されて、電気機器３まで飛翔した。それに対して、フライトコントローラ１６が予め定められたプログラムに従って飛翔体１１を自律制御することによって、飛翔体１１が電気機器３まで飛翔してもよい。

（４） 検査対象物として、電気機器３、つまり柱上気中開閉器を挙げたが、検査対象物は他の機器であってもよい。また、検査対象物の設置場所も高所であれば、電柱３に限らず、例えば鉄塔、高層ビル、高架橋、橋梁等であってもよい。

（５） 上記実施形態では、浸水量測定器５０が飛翔体１１に搭載され、電気機器３内の浸水量を浸水量測定器５０により測定することによって電気機器３の浸水の有無を検査する。測定する物理量が電気機器３の温度及び浸水量以外であってもよく、測定する物理量に従った検出器或いは測定器が飛翔体１１に搭載されてもよい。例えば、超音波ソナーが飛翔体１１に搭載され、超音波ソナーが電気機器３に接触して、超音波ソナーによって電気機器３に発せられた超音波による反射波の強度を超音波ソナーによって測定し、これにより電気機器３の検査（例えば、損傷有無の非破壊検査）をしてもよい。

３…電気機器（検査対象物）， １０…飛翔型検査装置， １１…飛翔体， ３０…吸着部， ４０…有無検出器， ５０…浸水量測定器（検査器）， ５３…ヒータ， ５４…温度センサ， ６０…メインコントローラ（制御部）， ６１…送受信機（送信機）

Claims (8)

1. 空中を飛翔する飛翔体と、
   前記飛翔体に搭載され、高所の検査対象物を検査する接触型の検査器と、
   を備える飛翔型検査装置。
2. 前記飛翔体に搭載され、前記検査対象物に吸着する吸着部
   を更に備える請求項１に記載の飛翔型検査装置。
3. 前記飛翔体に搭載され、前記検査対象物の有無を検出する有無検出器
   を更に備える請求項１又は２に記載の飛翔型検査装置。
4. 前記飛翔体に搭載され、前記検査対象物に吸着する吸着部と、
   前記飛翔体に搭載され、前記検査対象物の有無を検出する有無検出器と、
   前記飛翔体に搭載された制御部と、を備え、
   前記有無検出器が前記検査対象物を検出した場合に、前記制御部が前記吸着部を前記検査対象物に吸着させ、前記飛翔体を停止させ、前記検査器に検査を実行させる
   請求項１に記載の飛翔型検査装置。
5. 前記飛翔体に搭載された送信機を備え、
   前記制御部が、前記検査器による検査結果の送信を前記送信機に実行させる
   請求項４に記載の飛翔型検査装置。
6. 前記飛翔体が自律制御により前記検査対象物まで飛翔する
   請求項１から５の何れか一項に記載の飛翔型検査装置。
7. 前記飛翔体が遠隔操作により前記検査対象物まで飛翔する
   請求項１から５の何れか一項に記載の飛翔型検査装置。
8. 前記検査器が、
   前記検査対象物を加熱するヒータと、
   前記検査対象物を測温する温度センサと、
   前記温度センサによる測定温度の変化量から水量を算出する測定回路と、を有する
   請求項１から７の何れか一項に記載の飛翔型検査装置。

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