JP2018179819A - Nondestructive inspection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転翼無人航空機を用いて、建造物の劣化状態を空中で検査する非破壊検査装置に関する。 The present invention relates to a nondestructive inspection apparatus for inspecting the deterioration state of a building in the air using a rotary unmanned aerial vehicle.
トンネル、橋梁、ビル等の建造物は、建設後にこれらの構造の劣化を検査し続ける必要がある。見た目では建造物の劣化がわからないため、高所作業車や検査のために設置した足場などを使用して、ハンマー等の検査具で人が建造物を直接叩いて検査するのが一般的である。しかしながら、検査具で人が建造物を直接叩く検査では、高所作業の危険性や足場の設置コスト等が問題となる。また、検査具で人がトンネルの内壁を直接叩く検査では、検査期間中の車両や電車等の通行規制が必要となる。さらに、人が近づけないような場所で、建造物を叩打検査しなければならないこともある。 Structures such as tunnels, bridges and buildings need to continue to be inspected for deterioration of these structures after construction. It is common for people to directly hit and inspect a building with a test tool such as a hammer, using an aerial work vehicle or a scaffold installed for inspection, because the appearance of the building can not be understood in appearance . However, in the inspection in which a person directly strikes a building with an inspection tool, the danger of work at a high place, the installation cost of a scaffold, and the like become problems. In addition, in the inspection in which a person directly strikes the inner wall of the tunnel with the inspection tool, traffic restrictions on vehicles, trains, etc. during the inspection period are required. In addition, it may be necessary to bang and inspect structures in places where people are not accessible.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、建造物の高所や人が近づけないような場所にある建造物を、空中で検査できる非破壊検査装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and it is an object of the present invention to provide a nondestructive inspection apparatus capable of inspecting in the air a structure located in a high place of a structure or a place where people can not approach. Do.
本発明の非破壊検査装置は、基体と、基体に接続されたアームと、アームに保持され、アームの作動によって被検査体を叩いて検査する検査部とを備える検査体と、基体を飛行させる回転翼と、被検査体に接触して、基体と被検査体の距離を所定値に保つ距離保持体とを有している。本発明の非破壊検査装置において、アームが、基体に回動可能に接続された第一アーム部材と、検査部を保持するとともに、第一アーム部材に対して回動可能に接続された第二アーム部材とを備えることが好ましい。 The nondestructive inspection apparatus according to the present invention causes a test object including a base, an arm connected to the base, and an inspection unit held by the arm and testing the object to be inspected by the operation of the arm, and a base It has a rotary wing and a distance holding body which is in contact with the inspection object and keeps the distance between the base and the inspection object at a predetermined value. In the nondestructive inspection device of the present invention, the arm holds the inspection unit and the first arm member rotatably connected to the base, and the second arm rotatably connected to the first arm member Preferably, an arm member is provided.
また、本発明の非破壊検査装置において、距離保持体が被検査体に接触する少なくとも二つの接触部を備え、二つの接触部の間でアームが作動することが好ましい。また、本発明の非破壊検査装置において、距離保持体が、基体に設けられた車軸と、車軸の両側に回動自在に設けられた車輪とを備えることが好ましい。また、本発明の非破壊検査装置において、基体を被検査体方向に移動させる補助回転翼をさらに有していてもよい。この補助回転翼は、停止と所定の回転数での回転の二段階の切り替えで作動してもよい。また、本発明の非破壊検査装置において、検査部が被検査体を叩いたときの衝撃力の時間変化に基づいて被検査体の劣化を判定してもよい。 Further, in the nondestructive inspection device of the present invention, it is preferable that the distance holding body includes at least two contact portions contacting the object to be inspected, and the arm operates between the two contact portions. Further, in the nondestructive inspection device of the present invention, it is preferable that the distance holder includes an axle provided on the base and wheels provided rotatably on both sides of the axle. The nondestructive inspection apparatus of the present invention may further include an auxiliary rotary blade for moving the base toward the inspection object. The auxiliary rotor may operate with a two-step switch between stop and rotation at a predetermined speed. In the nondestructive inspection device of the present invention, the deterioration of the object to be inspected may be determined based on the time change of the impact force when the inspection unit strikes the object to be inspected.
本発明の非破壊検査装置によれば、被検査体との距離を所定値に保った状態で、検査部で被検査体を叩いて検査できる。このため、人が検査具で建造物を直接叩いたときと同等の精度で、建造物の劣化状態が判定できる。 According to the nondestructive inspection device of the present invention, it is possible to inspect the inspection object by tapping the inspection object in a state where the distance to the inspection object is maintained at a predetermined value. Therefore, the deterioration state of the building can be determined with the same accuracy as when a person directly hits the building with the inspection tool.
以下、本発明の非破壊検査装置について、実施形態に基づいて、図面を参照しながら説明する。なお、図面は、非破壊検査装置、非破壊検査装置の構成部材、および非破壊検査装置の周辺部材を模式的に表したものであり、これらの実物の寸法および寸法比は、図面上の寸法および寸法比と必ずしも一致していない。なお、重複説明は適宜省略し、同一部材には同一符号を付与することがある。 Hereinafter, the nondestructive inspection device of the present invention will be described based on embodiments with reference to the drawings. The drawings schematically represent the nondestructive inspection device, the components of the nondestructive inspection device, and the peripheral members of the nondestructive inspection device, and the dimensions and dimensional ratio of these actual products are the dimensions in the drawings. And do not necessarily match the dimensional ratio. In addition, duplication explanation may be omitted suitably and the same numerals may be given to the same member.
図1は、本発明の実施形態に係る非破壊検査装置10を示している。非破壊検査装置10は、空中で、すなわち地面や床面から離れた空間で、被検査体の劣化状態を非破壊で検査できる。非破壊検査装置10は、基体12と、検査体14と、回転翼16と、距離保持体18を備えている。非破壊検査装置10は、検査体14と距離保持体18を備えるドローンとも言える。
FIG. 1 shows a
基体12は、検査体14を保持している。検査体14は、アーム20と、検査部22を備えている。アーム20は基体12に接続されている。検査部22はアーム20に保持されている。検査部22は、アーム20の作動によって、被検査体を叩いて検査する。検査部22が被検査体を叩いたときの衝撃力変化や、検査部22が被検査体を叩いたときに発生する音等によって、被検査体の劣化状態を判断する。被検査体としては、例えば、トンネル、橋梁、ビル等の建造物のコンクリート部分が挙げられる。本実施形態では、アーム20は、基体12に回動可能に接続された第一アーム部材20aと、第一アーム部材20aに対して回動可能に接続された第二アーム部材20bを備えている。検査部22は第二アーム部材20bに保持されている。
The
より具体的には、基体12に設けられたサーボモータ24に、第一アーム部材20aの一端が取り付けられており、第一アーム部材20aの他端に設けられたサーボモータ26に、第二アーム部材20bの一端が取り付けられている。このため、基体12と第一アーム部材20aの角度、および第一アーム部材20aと第二アーム部材20bの角度が適宜調整できる。したがって、被検査体に対して所望の角度で、例えば垂直で、検査部22が接触するようにできる。また、後述するように、鉛直面だけでなく、水平下面である被検査体の非破壊検査が容易となる。
More specifically, one end of the
回転翼16は基体12を飛行させる。本実施形態では、4つの回転翼16が設けられているが、回転翼の数量、形状、配置、素材等は特に制限がない。回転翼16は、回転速度、回転面の角度、回転方向等が制御でき、基体12、つまり非破壊検査装置10の飛行方向を調整できる。すなわち、回転翼16によって、非破壊検査装置10は、鉛直上下方向、水平方向、水平に対する斜め上下方向に移動できる。また、回転翼16のそれぞれの回転状態を調整することによって、非破壊検査装置10はホバリングできる。なお、本実施形態では、非破壊検査装置10は補助回転翼28を備えている。補助回転翼28については後述する。
The
距離保持体18は、検査時に被検査体に接触して、基体12と被検査体の距離を所定値に保つ。距離保持体18は、基体12に設けられた車軸40と、車軸40の両側に回動自在に設けられた車輪42,44を備えている。したがって、非破壊検査装置10が被検査体に最も近づいた状態で非破壊検査装置10が多少動いても、車輪42,44が回転しながら基体12と被検査体の距離を一定に保てる。
The
なお、本実施形態の距離保持体18に代えて、被検査体に接触する少なくとも二つの接触部を備え、この二つの接触部の間でアーム20が作動するような距離保持体であってもよい。このような距離保持体としては、例えば、水平面がコ字形状やH字形状となるように棒状部材を組み合わせ、コ字の縦線に相当する棒状部材やH字の横線に相当する棒状部材を基体12に固定したものや、三本の棒状部材の一端を基体12に固定し、他端を斜め三方向に拡げ、これらの他端が三角形の頂点となるように被検査体に接触させるものが挙げられる。
It should be noted that, instead of the
検査部22は、ハンマーのような形状を備え、グリップ部分が第二アーム部材20bに保持されている。第二アーム部材20bの回動に伴って検査部22も回動し、検査部22が被検査体を叩打する。検査部22の叩打の結果に応じて、被検査体の劣化を判定する。本実施形態では、検査部22が被検査体を叩いたときの衝撃力の時間変化に基づいて被検査体の劣化を判定する。このため、叩いたときの音によって被検査体の劣化を判定する打音検査と異なり、回転翼16の回転音が激しく発生する環境下でも、被検査体の劣化を正確に判定できる。
The
図2は、非破壊検査装置10を用いて、被検査体である建造物、例えばコンクリート製の橋脚の壁面W(コンクリート面)を検査する方法を示している。この検査方法は以下のように実施される。まず、回転翼16を水平面内で回転させて、鉛直上方に非破壊検査装置10を飛行させる。つぎに、補助回転翼28を鉛直面内で回転して、基体12を壁面Wの方向に移動させ、車輪42と車輪44(不図示)を壁面Wに接触させながら非破壊検査装置10を空中飛行させる。補助回転翼28は、回転翼16の回転開始と同じタイミングで回転開始してもよい。
FIG. 2 shows a method of inspecting a wall W (concrete surface) of a structure which is an inspection object, for example, a concrete-made bridge pier, using the
なお、補助回転翼28が設けられていない非破壊検査装置では、水平に対して斜めの面内で回転翼16を回転させることによって、車輪42,44を壁面Wに接触させながら空中飛行できる。しかし、本実施形態では補助回転翼28が設けられているため、回転翼16を水平面内で回転して、主に非破壊検査装置10の鉛直方向の飛行の維持に動力源であるエネルギーを使用できる。そして、回転翼16への供給源と別に設けられた動力源によって、補助回転翼28を鉛直面内で回転させ、車輪42,44の壁面Wへの接触維持を図れる。
In the nondestructive inspection device in which the auxiliary
このように、本実施形態では、別々に設けた回転翼16と補助回転翼28の動力源を効率的に使用できるため、長時間の飛行ができ、被検査体の広範囲の検査が可能となる。さらに、補助回転翼28を、停止と所定の回転数での回転の二段階の切り替えで作動する単純な構造にすれば、エネルギー消費量をより一層抑えられ、被検査体のさらなる広範囲の検査が可能となる。
As described above, in the present embodiment, since the power sources of the separately provided
そして、車輪42,44を壁面Wに接触しながら非破壊検査装置10が空中飛行している状態で、第二アーム部材20bを回動させて、加速度計を内蔵している検査部22で壁面Wを複数回、例えば10回叩く。検査部22は、壁面Wを叩いたときの衝撃力の時間変化を記憶している。検査部22の記憶媒体をコンピュータに接続し、この衝撃力の時間変化をコンピュータで処理して、壁面Wの劣化を判定する。例えば、衝撃力の時間変化を示すグラフの波形が左右対称の山型になれば、壁面Wは劣化していないと判定し、不規則な鋸波になれば、その波形に応じて、壁面Wは表面劣化している、または壁面Wに剥離面があると判定する。
Then, in a state where the
図3は、非破壊検査装置10を用いて、被検査体である建造物、例えばコンクリート製の橋梁の底面B(コンクリート面)を検査する方法を示している。この検査方法は、以下のように実施される。まず、第一アーム部材20aを回動して鉛直方向にする。つぎに、回転翼16を水平面内で回転させて、鉛直上方に非破壊検査装置10を飛行させ、車輪42と車輪44(不図示)を底面Bに接触させながら非破壊検査装置10を空中飛行させる。なお、補助回転翼28は、常時停止したままである。そして、壁面Wの検査方法と同様にして、車輪42,44を底面Bに接触させながら、第二アーム部材20bを回動させて、検査部22で底面Bを複数回叩き、底面Bの劣化を判定する。
FIG. 3 shows a method of inspecting the bottom surface B (concrete surface) of a structure which is an object to be inspected, for example, a concrete bridge, using the
図1に示すようなドローン型の非破壊検査装置を用いて、劣化していないコンクリートブロックの壁面を検査部で叩いたときの衝撃力と、検査部であるハンマーユニットのグリップ部を持って、劣化していないコンクリートブロックの壁面をハンマーの打撃面で人手で叩いたときの衝撃力を10回測定した。検査部はコンクリートテスター(日東建設株式会社、CTS−02V4)を使用した。なお、非破壊検査装置を用いた検査では、非破壊検査装置を地上に設置し、車輪をコンクリートブロックの壁面に接触させた状態で検査した。 Using the drone-type nondestructive inspection device as shown in FIG. 1, with the impact force when the wall of the undegraded concrete block is struck by the inspection part, and the grip part of the hammer unit which is the inspection part The impact force when manually striking the wall surface of a non-degraded concrete block with a hammer striking surface was measured 10 times. The inspection unit used a concrete tester (Nitto Construction Co., Ltd., CTS-02V4). In the inspection using the nondestructive inspection device, the nondestructive inspection device was installed on the ground, and the inspection was performed in a state where the wheels were in contact with the wall surface of the concrete block.
人手で叩いたときの表面強度は40.09〜45.40〔N〕で、平均値は42.14〔N〕であった。また、叩いたときに壁面が押されている時間を、壁面が押し戻されている時間で割った数値である表面劣化の指標は、1.16〜1.42で、平均値は1.27であった。なお、この指標は0.85〜1.25が正常値である。一方、非破壊検査装置を用いたときの表面強度は36.97〜49.06〔N〕で、平均値は44.05〔N〕であった。また、表面劣化の指標は、1.09〜1.37で、平均値は1.23であった。以上より、非破壊検査装置を用いたときと、人手で叩いたときでは、表面強度と表面劣化の指標に大きな誤差がなかった。非破壊検査装置を用いたときに、距離保持体によって、被検査体と検査部の距離がほぼ一定に保てたからだと考えられる。 The surface strength when manually struck was 40.09 to 45.40 [N], and the average value was 42.14 [N]. In addition, the index of surface deterioration, which is a value obtained by dividing the time when the wall is pushed when hitting it, by the time when the wall is pushed back, is 1.16 to 1.42, and the average value is 1.27. there were. The index is normally 0.85 to 1.25. On the other hand, the surface strength was 36.97 to 49.06 [N] when using the nondestructive inspection device, and the average value was 44.05 [N]. Moreover, the index of surface deterioration was 1.09 to 1.37, and the average value was 1.23. From the above, there was no large error in the surface strength and the index of surface deterioration between when the nondestructive inspection device was used and when it was struck manually. It is considered that when the nondestructive inspection device is used, the distance holder keeps the distance between the object to be inspected and the inspection part substantially constant.
10 非破壊検査装置
12 基体
14 検査体
16 回転翼
18 距離保持体
20 アーム
20a 第一アーム部材
20b 第二アーム部材
22 検査部
24,26 サーボモータ
28 補助回転翼
40 車軸
42,44 車輪
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記基体に接続されたアームと、前記アームに保持され、前記アームの作動によって被検査体を叩いて検査する検査部とを備える検査体と、
前記基体を飛行させる回転翼と、
前記被検査体に接触して、前記基体と前記被検査体の距離を所定値に保つ距離保持体と、
を有する非破壊検査装置。 A substrate,
An inspection body comprising: an arm connected to the base; and an inspection unit held by the arm and striking the object under inspection by the operation of the arm.
A rotary wing for flying the substrate;
A distance holder for keeping the distance between the base and the inspection object at a predetermined value in contact with the inspection object;
Nondestructive inspection device.
前記アームが、前記基体に回動可能に接続された第一アーム部材と、前記検査部を保持するとともに、前記第一アーム部材に対して回動可能に接続された第二アーム部材とを備える非破壊検査装置。 In claim 1,
The arm includes a first arm member rotatably connected to the base, and a second arm member holding the inspection unit and rotatably connected to the first arm member. Nondestructive inspection device.
前記距離保持体が前記被検査体に接触する少なくとも二つの接触部を備え、
前記二つの接触部の間で前記アームが作動する非破壊検査装置。 In claim 1 or 2,
The distance holding body comprises at least two contact portions contacting the object to be inspected;
Nondestructive inspection device in which said arm operates between said two contact parts.
前記距離保持体が、前記基体に設けられた車軸と、前記車軸の両側に回動自在に設けられた車輪とを備える非破壊検査装置。 In claim 1 or 2,
The nondestructive inspection device, wherein the distance holder includes an axle provided on the base and wheels rotatably provided on both sides of the axle.
前記基体を前記被検査体方向に移動させる補助回転翼をさらに有する非破壊検査装置。 In any one of claims 1 to 4,
The nondestructive inspection device which further has an auxiliary rotary wing which moves the base in the direction of the inspection object.
前記補助回転翼が、停止と所定の回転数での回転の二段階の切り替えで作動する非破壊検査装置。 In claim 5,
The nondestructive inspection device in which the said auxiliary | assistant rotary blade operate | moves by two-step switching of rotation at the stop and predetermined rotation speed.
前記検査部が前記被検査体を叩いたときの衝撃力の時間変化に基づいて前記被検査体の劣化を判定する非破壊検査装置。 In any one of claims 1 to 6,
The nondestructive inspection apparatus which determines degradation of the said to-be-tested object based on the time change of the impact force when the said test | inspection part strikes the said to-be-tested object.
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