JP2019158793A - ひび割れ調査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】大掛かりな足場の設置等を行わなくても高分解能でひび割れ幅を測定することが可能になるひび割れ調査装置を提供する。【解決手段】構造物の表面に露出したひび割れを調査するためのひび割れ調査装置である。そして、小型無人航空機１と、小型無人航空機の構造物の表面に対向する側に設けられた移動機構２と、構造物の表面が撮影可能となるように小型無人航空機に設けられた広角カメラ１５と、小型無人航空機の移動機構側に設けられたマイクロスコープ部３と、広角カメラ及び前記マイクロスコープ部によって撮像された画像を表示させる表示部とを備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、鉄道構造物、道路構造物などの構造物の表面に露出したひび割れを調査するためのひび割れ調査装置に関するものである。

鉄筋コンクリートやプレストレストコンクリートなどのコンクリート構造物は、構築後年月を経ると、ひび割れ（クラック）などの劣化が発生することがある。コンクリート構造物の表面にひび割れが生じると、内部の鉄筋が酸化し易くなって劣化が促進され、構造物の強度を低下させる場合がある。

このため、鉄筋コンクリート構造物の表面にひび割れが発生していないかの検査が定期的に行われる。ところが、橋梁の桁など高所に構築された構造物の表面を調査しようとすると、通常は大掛かりな足場を設置しなければならないため、頻繁に行うことは難しい。

そこで、特許文献１に開示されているような小型の無人飛行体を使用した撮影システムが開発されている。この撮影システムを使えば、足場を設置しなくても、渓谷や高架橋など高所に架け渡された橋梁の桁の下面をカメラで撮影して、クラックマップを作成することができるようになる。

特開２０１７−３６９８８号公報

しかしながら、コンクリート構造物の表面に発生するひび割れは、0.1-0.2mm程度は許容されるが、それを上回る幅のひび割れは耐久性や防水性の観点から補修が必要になるため、細かい分解能での計測が要求される。これに対して特許文献１のカメラで広範囲を撮影した画像に基づいて作成されたクラックマップでは、ひび割れ幅を高分解能で判別することはできない。

そこで、本発明は、大掛かりな足場の設置等を行わなくても高分解能でひび割れ幅を測定することが可能になるひび割れ調査装置を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明のひび割れ調査装置は、構造物の表面に露出したひび割れを調査するためのひび割れ調査装置であって、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する側に設けられた移動機構と、前記構造物の表面が撮影可能となるように前記小型無人航空機に設けられた広範囲カメラ部と、前記小型無人航空機の前記移動機構側に設けられたマイクロスコープ部と、前記広範囲カメラ部及び前記マイクロスコープ部によって撮像された画像を表示させる表示部とを備えたことを特徴とする。

ここで、前記構造物の表面に対する前記マイクロスコープ部の撮影距離を一定にする定間隔部を前記小型無人航空機の前記移動機構側に設けることができる。また、前記マイクロスコープ部によって撮像された画像からひび割れ幅を測定する幅測定部を備えた構成とすることができる。さらに、前記幅測定部によって測定されたひび割れ幅と測定が行われた位置情報とを記憶する記憶部を備えた構成とすることもできる。

また、前記広範囲カメラ部によって撮像された画像によってひび割れが検出された際に、そのひび割れが前記マイクロスコープ部の撮影範囲に入るように前記移動機構を制御する走行制御部を備えた構成とすることができる。

さらに、前記マイクロスコープ部は、前記構造物の表面に向けて付勢する付勢力を付与する付勢機構を介して前記小型無人航空機に取り付けられている構成とすることができる。また、前記広範囲カメラ部及びマイクロスコープ部は、照明部を備えていることが好ましい。

このように構成された本発明のひび割れ調査装置は、小型無人航空機の構造物の表面に対向する側に設けられた移動機構と、構造物の表面が撮影可能となるように設けられた広範囲カメラ部及びマイクロスコープ部と、それらの撮像手段によって撮像された画像を表示させる表示部とを備えている。

このような構成にすることで、例えば高所にある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、作業員が近付けないような箇所でも、大掛かりな足場の設置等を行わなくても、その状態を撮影させることができる。また、広範囲カメラ部とマイクロスコープ部とを備えているので、広範囲カメラ部で測定対象となるひび割れを探してマイクロスコープ部によって高分解能でひび割れ幅を測定することができる。

ここで、構造物の表面に対するマイクロスコープ部の撮影距離を一定にする定間隔部を設けることで、マイクロスコープ部の画像における長さが一定になって、撮影されたひび割れの幅を容易に推定できるようになる。

また、マイクロスコープ部によって撮像された画像からひび割れ幅を測定する幅測定部を備えていれば、画像から自動的にひび割れ幅を検出させることができる。さらに、その検出結果は、位置情報とともに記憶部に記憶させることができる。

また、広範囲カメラ部によって撮像された画像からひび割れがマイクロスコープ部の撮影範囲に入るように移動機構を制御する走行制御部を備えることで、小型無人航空機を容易に測定箇所に移動させることができる。

さらに、マイクロスコープ部を構造物の表面に向けて付勢する付勢機構を備えていれば、構造物の表面に凹凸があっても追従させることができる。また、広範囲カメラ部及びマイクロスコープ部が照明部を備えていれば、構造物の下面側など暗所になりやすい場所でも、確実に測定を行うことができるようになる。

本実施の形態のひび割れ調査装置の構成を示す斜視図である。 本実施の形態のひび割れ調査装置の構成を示す上面図である。 本実施の形態のひび割れ調査装置の構成を示す正面図である。 広角カメラとマイクロスコープ部との撮影範囲の違いを説明する側面図である。 マイクロスコープ部の構成を示す説明図であって、（ａ）はマイクロスコープ部の詳細を示した斜視図、（ｂ）は架台部にセットされた状態を示した斜視図である。 本実施の形態のひび割れ調査装置による調査時の動作を説明するための概念図である。 本実施の形態のひび割れ調査装置の全体構成を示すブロック図である。 表示部の構成を示す説明図であって、（ａ）はマイクロスコープ部による撮影範囲を例示する図、（ｂ）は広角カメラによる撮影範囲を例示する図である。 広角カメラとマイクロスコープ部の撮影範囲を重ねて例示する説明図である。 マイクロスコープ部の撮影範囲をひび割れの位置に合わせる動作を説明する図であって、（ａ）はカメラ用モニタにおける操作イメージを例示する図、（ｂ）は桁下面における撮影範囲の移動イメージを例示する図である。 ひび割れ幅の測定時の表示の説明図であって、（ａ）はマイクロスコープ部によって撮像された画像を例示する図、（ｂ）はそのときに広角カメラによって撮像された画像を例示する図である。 本実施の形態のひび割れ調査装置を用いたひび割れの調査方法を説明するための図である。

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、本実施の形態のひび割れ調査装置１０の小型無人航空機１周辺の構成を説明するための斜視図、図２は同上面図、図３は同正面図、図４は同側面図である。まず、ひび割れ調査装置１０の概要について説明する。

このひび割れ調査装置１０は、広範囲カメラ部となる広角カメラ１５とマイクロスコープ部３との２台の撮像手段を搭載した小型無人航空機１を利用した装置である。広角カメラ１５によって調査対象物の比較的広い範囲の撮影を行い、マイクロスコープ部３によって高分解能の測定が行えるような細部の撮影を行う。

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調査を行うことができる。以下では、図４及び図６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を調査対象の表面として説明を行う。

本実施の形態のひび割れ調査装置１０は、図１−図４及び図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た移動機構２と、桁下面Ｍ１が撮影可能となるように小型無人航空機１に設けられた広角カメラ１５及びマイクロスコープ部３と、広角カメラ１５及びマイクロスコープ部３によって撮像された画像を表示させる表示部４４とによって主に構成される。

小型無人航空機１は、本体部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。本実施の形態の本体部１１は、幅方向（図２において上下方向）に架設された一対の横梁部１１ａ，１１ａと、これら横梁部１１ａ，１１ａ間を連結する長尺板状の支持部１１ｂと、この支持部１１ｂの下部に連結された脚部１１ｃとを有する。

プロペラ１２は、本体部１１の一対の横梁部１１ａ，１１ａの左右にそれぞれ一対、合計４箇所に設けられている。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（図示省略）から電力が供給される。駆動電源部は、バッテリーの他にコンバータなどを備えている。

飛行制御部１３は、個々のプロペラ１２の回転数を制御することで、この小型無人航空機１の浮上や進行などの飛行を制御する。飛行制御部１３はジャイロ等を有し、このジャイロ等により小型無人航空機１の姿勢を検出して飛行制御に利用する。また、本実施の形態である小型無人航空機１はＧＰＳアンテナ１４を有しており、このＧＰＳアンテナ１４を介して受信したＧＰＳ通信衛星Ｓ（図６及び図７参照）からの情報に基づいて飛行制御部１３は小型無人航空機１の姿勢制御及び飛行制御を行う。さらに、飛行制御部１３は無線通信部１３ａを有し（図７参照）、後述する地上側に配置された地上側制御装置４０との間で無線通信を行い、種々の情報の送受信を行う。また、図示していないが、小型無人航空機１を操縦するコントローラが地上側制御装置４０には備えられている。

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、上述した地上側制御装置４０を介して地上からコントローラなどで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２の制御も行われる。

移動機構２は、小型無人航空機１の上面側の図１及び図３において左右両端にそれぞれ設けられている。移動機構２は、無限軌道であるベルト２１と、このベルト２１が架け回された４個のプーリ２２，・・・と、これらプーリ２２，・・・のうちの一つ（図４において右端）のプーリ２２に設けられたプーリ２２を回転駆動させるモータ及びギアボックス（いずれも図示省略）とを有する。

そして、ベルト２１の表面が桁下面Ｍ１に接触した状態でプーリ２２が回転駆動されることで、このプーリ２２に架け回されているベルト２１が移動し、これにより小型無人航空機１をベルト２１の長さ方向に沿って移動させることができる。この際、回転センサ等によってプーリ２２の回転量を計測することで、小型無人航空機１の移動距離のデータを得ることができる。

ベルト２１の表面は、摩擦係数が高くなるように形成されている。すなわち、浮力で桁下面Ｍ１に押し付けられた小型無人航空機１をベルト２１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。ベルト２１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。移動機構２は、左右のベルト２１の移動速度（すなわち回転駆動するプーリ２２の回転速度）を変えることで、任意の方向に小型無人航空機１を向けることができる。

小型無人航空機１の前端部（図２及び図４において左端部）には、構造物の表面（本実施の形態では桁下面Ｍ１）を広範囲で撮影するための広角カメラ１５（広範囲カメラ部）が設けられている。この広角カメラ１５により撮像された画像は、飛行制御部１３を介して地上側制御装置４０に送信される。なお、広範囲カメラ部は、所望する範囲の撮影が行えればよいので、広角レンズが装着されたデジタルカメラに限定されるものではなく、標準レンズが装着されていてもよい。

この広角カメラ１５は、図４に示すように、回動の起点が本体部１１に設けられたアーム１５１の先端に取り付けられる。すなわち、アーム１５１の仰俯角を調整することで、撮影範囲Ｒ１を広げたり狭くしたりすることができる。このように広角カメラ１５の撮影範囲Ｒ１は、アーム１５１を回動させることで容易に変更できるので、例えば数平方メートルの範囲の撮影を行うことができるようになる。この広角カメラ１５は、アーム１５１の動作によって撮影範囲Ｒ１を調整することができるので、短焦点レンズであってもよい。また、ズームレンズを搭載することもできる。

アーム１５１には、暗所においても広角カメラ１５による鮮明な撮影が行えるように、照明部としてのＬＥＤライト１５２が広角カメラ１５に近接した位置に取り付けられる。ＬＥＤライト１５２は、複数の発光ダイオード（light emitting diode）によって構成されており、広角カメラ１５の撮影範囲Ｒ１を照らすことができる。

ここで、広角カメラ１５によって撮像された画像は、分解能やレンズ収差の影響で高精度の測定には利用しにくい。また、アーム１５１による移動やズームなどがされると、桁下面Ｍ１との位置関係が一定にならず、分解能の高い測定には利用しにくい。

一方、マイクロスコープ部３は、図１−図４に示すように、小型無人航空機１の本体部１１の上面側の略中央に、構造物の表面（桁下面Ｍ１）に対向するように配置される。図４に示すように、マイクロスコープ部３の撮影範囲Ｒ２は、広角カメラ１５の撮影範囲Ｒ１と比べて非常に視野の狭い範囲となる。

図５（ａ）は、マイクロスコープ部３の詳細構成を説明する斜視図である。このマイクロスコープ部３は、直径数cm程度の範囲を撮影するための照明部を備えた電子顕微鏡である。マイクロスコープ部３による接写でひび割れ幅を撮影すれば、撮像された画像からひび割れ幅を画素数（ピクセル数）で抽出して数値管理することができる。

このマイクロスコープ部３は、定間隔部となる間隔保持ローラ３１を介して長方形板状のベース板３ａに装着される。マイクロスコープ部３のコード３ｂは、無線通信部１３ａに接続されており、撮像された画像は無線Ｗ２によって地上側制御装置４０に送信され、表示部４４に表示される。

間隔保持ローラ３１は、構造物の表面（桁下面Ｍ１）に対するマイクロスコープ部３の撮影距離を一定にするために移動機構２側に設けられる。すなわち、間隔保持ローラ３１を表面に押し当てた場合、マイクロスコープ部３の撮影距離を常に一定にすることができる。マイクロスコープ部３の撮影距離が一定であれば、撮像された画像の画素数に対する長さが一定になり、容易にひび割れ幅に置き換えることができる。

マイクロスコープ部３は、４隅に間隔保持ローラ３１，・・・が装着された台車部３１１の略中央に取り付けられる。そして、この台車部３１１は、付勢機構となる一対のスプリング３２，３２を介してベース板３ａに支持される。このスプリング３２は、構造物の表面に向けてマイクロスコープ部３を付勢する付勢力を付与するために設けられる。要するにマイクロスコープ部３を常に表面側に押し出しておくことで、表面に凹凸があってもスプリング３２の伸縮によって追従させることできる。

マイクロスコープ部３が装着されたベース板３ａは、図５（ｂ）に示すように、架台部３３に取り付けられる。この架台部３３は、上下平行に間隔を置いて配置される上板３３１及び下板３３３と、上板３３１と下板３３３との間を繋ぐ一対の支柱３３２，３３２とによって主に構成される。

マイクロスコープ部３が装着された架台部３３は、図１に示すように本体部１１のほぼ中央に配置されるように、支持部１１ｂの上に固定される。すなわち、横梁部１１ａ，１１ａ間に架け渡される支持部１１ｂの上面に、架台部３３の下板３３３が載せられて固定される。

広角カメラ１５及びマイクロスコープ部３によって撮像された画像を地上側で表示させる表示部４４としては、例えば図８（ａ）に示すようなマイクロスコープ用モニタ４４２と、図８（ｂ）に示すようなカメラ用モニタ４４１とをそれぞれ設けることができる（図６参照）。

マイクロスコープ用モニタ４４２は、マイクロスコープ部３の撮影範囲Ｒ２の全域が丁度表示されるように設定される。また、カメラ用モニタ４４１は、広角カメラ１５の撮影範囲Ｒ１の全域又は一部が表示されるように設定される。カメラ用モニタ４４１は、操作によって表示を拡大したり縮小したりできるような構成にすることもできる。

次に、本実施の形態のひび割れ調査装置１０の全体構成について、図６及び図７を参照して説明する。
本実施の形態のひび割れ調査装置１０は、小型無人航空機１によって飛行させる構成と、地上に配置された地上側制御装置４０とを有する。地上側制御装置４０は、小型無人航空機１の飛行制御部１３の無線通信部１３ａと無線通信が可能な無線通信部４１と、広角カメラ１５及びマイクロスコープ部３による撮像等を受信して管理する地上側制御部４２と、撮像された画像や測定結果等が格納される記憶部４３と、広角カメラ１５及びマイクロスコープ部３によって撮像した画像や測定結果を表示する表示部４４とを有する。

また、地上側制御装置４０にはビデオカメラ４５が接続され、ビデオカメラ４５による撮像結果は入力インタフェース（Ｉ／Ｏ）４６を介して地上側制御部４２に入力され、適宜、表示部４４に表示される。このビデオカメラ４５の表示は、上述したカメラ用モニタ４４１及びマイクロスコープ用モニタ４４２とは別に設けることができる。

ビデオカメラ４５は、小型無人航空機１の位置を把握するためのカメラであり、このため、小型無人航空機１の好適な位置にトラッキングターゲット（図示省略）が設けられ、ビデオカメラ４５はこのトラッキングターゲットを追跡できる構成とすることが好ましい。

地上側制御部４２は、広角カメラ１５によって撮像した画像を解析することによってひび割れの有無を検出するひび割れ検出部４２０を備えている。すなわち、ひび割れが発生している箇所はその周辺と比べて暗く、輝度が低くなるため、例えば所定の輝度以下の画素が連続して延伸されている場合にひび割れとして検出させることができる。

また地上側制御部４２は、マイクロスコープ部３によって撮像した画像を解析することによってひび割れ幅の分解能の高い測定を行う幅測定部４２１を備えている。幅測定部４２１では、例えば輝度情報の差からひび割れ箇所とそうでない箇所を判別し、ひび割れ箇所と判定された一方向に並ぶ連続した画素数からひび割れ幅を推定することができる。幅測定部４２１によって測定されたひび割れ幅のデータは、ビデオカメラ４５やＧＰＳ通信衛星Ｓから得られた位置情報とともに、記憶部４３に記憶される。

さらに地上側制御部４２には、小型無人航空機１を所望する位置に移動させるための走行指示部４２２が設けられる。走行指示部４２２によって生成された信号が小型無人航空機１の飛行制御部１３に送信されることによって、小型無人航空機１を所望する位置に移動させることができる。広角カメラ１５によって捉えられたひび割れがマイクロスコープ部３の撮影範囲Ｒ２に入るように移動機構２を制御する走行制御部は、走行指示部４２２と飛行制御部１３とによって主に構成される。

次に、本実施の形態であるひび割れ調査装置１０を使用したひび割れの調査（測定）方法について、図６−図１２を参照して説明する。
橋梁の維持管理などにおいて、例えば定期的にコンクリート桁Ｍの桁下面Ｍ１の検査を行う際に、まず図６に示すように、調査対象とする桁下面Ｍ１に向けて小型無人航空機１を浮上させる。

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小型無人航空機１を桁下面Ｍ１に押し付けると、移動機構２のベルト２１が桁下面Ｍ１に接触して、小型無人航空機１は安定した姿勢となる。

飛行中の小型無人航空機１と地上側制御装置４０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４０からは、小型無人航空機１の操縦信号、撮影開始指示信号などが無線Ｗ１で送信される。

本実施の形態のひび割れ調査装置１０によって調査されるコンクリート桁Ｍにおいて、調査対象となるひび割れは桁下面Ｍ１のいずれの箇所にも発生する可能性がある。そこで、桁下面Ｍ１の全面を漏れなく広角カメラ１５で撮影できるように、図１２に示すような測線Ｌを設定する。

この測線Ｌは、広角カメラ１５の撮影範囲Ｒ１に合わせて設定され、例えば図１２の最下段の測線Ｌに沿って撮影された撮影範囲Ｒ１の上縁部は、中段の測線Ｌに沿って撮影された撮影範囲Ｒ１の下縁部と重なるように設定される。すなわち、直進と直角回転と直進とを繰り返す一筆書きの蛇行する測線Ｌ，・・・により桁下面Ｍ１の全面が検査できるように、予め小型無人航空機１の移動経路を設定しておく。

ここで、ビデオカメラ４５により小型無人航空機１に設けられたトラッキングターゲットを撮影することで、地上側制御装置４０によって実際の小型無人航空機１の位置を把握し、実際に調査開始位置へ到達するように操縦信号を調整することができる。

小型無人航空機１の飛行制御部１３は、地上側制御装置４０からの操縦信号、及びＧＰＳ通信衛星Ｓ（図６、図７参照）から受信した情報に基づいて、小型無人航空機１が測線Ｌの始点に到達するようにプロペラ１２及びベルト２１の回転数を制御する。また、飛行制御部１３は、広角カメラ１５により撮像された桁下面Ｍ１の画像を無線Ｗ２で地上側制御装置４０に送信し、地上側制御装置４０では、この広角カメラ１５の画像を確認しながら、小型無人航空機１の位置制御及び調査位置の確認、決定を行うことができる。

個々の調査位置は、ベルト２１の回転量を指定する信号を地上側制御装置４０から送信することで設定することができる。また、移動機構２による走行距離も実際のベルト２１の回転量に基づいて測定することができる。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。

地上側制御装置４０に送信された各種データは、記憶部４３に一時的に格納されるとともに、適宜、表示部４４（４４１，４４２）に表示される。
まず、図８（ｂ）及び図９に例示したように、広角カメラ１５によって撮像された画像がカメラ用モニタ４４１に表示される。作業員は、このカメラ用モニタ４４１に表示された画像から、ひび割れＨ１，Ｈ２，Ｈ３を探すことができる。また、広角カメラ１５によって撮像された画像の輝度情報から、ひび割れ検出部４２０でひび割れＨ１−Ｈ３を自動的に検出させることもできる。

ひび割れは、0.1-0.2mm程度は許容されるが、それを上回る幅のひび割れは耐久性や防水性の観点から補修が必要となる場合がある。そこで、図８（ｂ）に表示されたように複数のひび割れＨ１−Ｈ３が表示又は検出された場合に、例えば最も幅が広いひび割れＨ１だけをマイクロスコープ部３によって高分解能（例えば0.1mm単位）で測定する。

例えば図１０（ａ）に示すように、広角カメラ１５の撮影範囲Ｒ１内で最も大きなひび割れＨ１の着目点Ｐをマイクロスコープ部３によって測定する場合について説明する。このカメラ用モニタ４４１に表示された画像においては、マイクロスコープ部３の撮影範囲Ｒ２は右端のひび割れのない箇所に位置する。そこで、この右端の撮影範囲Ｒ２を着目点Ｐまで移動させる信号を、走行指示部４２２で生成させる。

例えばカメラ用モニタ４４１上で右端の撮影範囲Ｒ２を始点として設定した後に、着目点Ｐを終点として設定する。この始点と終点の設定は、作業員がカメラ用モニタ４４１を見ながらタッチパネルやマウスで指示することができる。また、広角カメラ１５の画像の輝度情報から、ひび割れ検出部４２０で自動的に最大ひび割れ幅の位置を推定させ、着目点Ｐとして設定させることもできる。

ここで、広角カメラ１５によって撮像された画像のスケールが特定できていれば、相対的に撮影範囲Ｒ２から着目点Ｐまでの移動距離及び移動方向が特定できる。この移動距離及び移動方向の特定は、精度の高い特定でなくても良い。要するに、着目点Ｐがマイクロスコープ部３の撮影範囲Ｒ２に入ればよい。また、一度の移動で着目点Ｐと撮影範囲Ｒ２とが重ならなくてもよく、地上側制御装置４０のコントローラの操作などによる微調整によって、最終的にマイクロスコープ部３の撮影範囲Ｒ２内に着目点Ｐが収まればよい。図１０（ｂ）は、桁下面Ｍ１における撮影範囲Ｒ１，Ｒ２の移動イメージを例示する図である。

そして、図１１（ａ）に示すように、マイクロスコープ用モニタ４４２にひび割れＨ１が表示されると、ひび割れ幅の高精度の測定を行うことができる。この測定は、幅測定部４２１によってひび割れと判定された画素数を算出させることによって、ひび割れ幅として数値化することができる。例えば、図１１（ａ）に図示した矢印間の画素数を算出して最大のひび割れ幅とする。

また、マイクロスコープ部３による撮影は、間隔保持ローラ３１によって一定の撮影距離で行われているため、マイクロスコープ用モニタ４４２の表示に合わせたスケールを使用することで、作業員が目視によってひび割れ幅を測定することもできる。

幅測定部４２１によって測定されたひび割れ幅のデータは、マイクロスコープ部３によって撮像された画像及びひび割れＨ１を捕捉した際の広角カメラ１５による画像とともに、記憶部４３に記憶される。また、このデータには、ビデオカメラ４５やＧＰＳ通信衛星Ｓから得られた位置情報も付加される。なお、作業員がマイクロスコープ用モニタ４４２を見て目視によってひび割れ幅を測定又は補正した場合は、キーボードなどの入力手段による入力情報を記憶部４３に併せて記憶させることができる。

着目点Ｐがマイクロスコープ用モニタ４４２に表示されると、カメラ用モニタ４４１の表示範囲は図１１（ｂ）に示すような表示になる。小型無人航空機１は、図１２に示すように測線Ｌに沿って基本的に移動するが、ひび割れＨ１が検出されて、その最大幅などを精密に測定する場合は、設定された測線Ｌの軌跡からは外れて、マイクロスコープ部３の撮影範囲Ｒ２を着目点Ｐまで移動させる。

この着目点Ｐまでの小型無人航空機１の移動は、移動機構２を桁下面Ｍ１に接触させた状態のままで行われる。すなわち、左右の移動機構２，２による走行速度を変えることで小型無人航空機１の向きを変えることができるので、測線Ｌに沿って真っ直ぐに走行させていた小型無人航空機１を測定のために旋回させて着目点Ｐに向けて移動させる。この際の走行制御は、走行指示部４２２及び飛行制御部１３によって行われる。

そして、ひび割れ幅の測定後は、元の測線Ｌの位置まで小型無人航空機１を戻し、再び測線Ｌに沿って移動させる。ひび割れ幅の測定は、例えば閾値以上の幅のひび割れＨ１，Ｈ４に対してのみ行われるように設定することができる。

このように構成された本実施の形態のひび割れ調査装置１０は、小型無人航空機１の桁下面Ｍ１に対向する側に設けられた移動機構２と、桁下面Ｍ１が撮影可能となるように設けられた広角カメラ１５及びマイクロスコープ部３と、それらの撮像手段によって撮像された画像をそれぞれ表示させるカメラ用モニタ４４１及びマイクロスコープ用モニタ４４２とを備えている。

このような構成にすることで、例えば桁下面Ｍ１のような高所にある構造物の下面であれば、小型無人航空機１を浮上させて移動機構２を下面に密着させることで、作業員が近付けないような箇所でも、大掛かりな足場の設置等を行わなくても、その状態を撮影させることができる。

また、広範囲が撮影できる広角カメラ１５と狭小範囲を精細に撮影できるマイクロスコープ部３とを備えているので、広角カメラ１５で測定対象となるひび割れＨ１，Ｈ４を探してマイクロスコープ部３によって高精度にひび割れ幅を測定することができる。

特に、構造物の表面に対するマイクロスコープ部３の撮影距離を一定にする間隔保持ローラ３１を備えていれば、マイクロスコープ部３の画像における長さが一定になって、撮影されたひび割れの幅が容易に推定できるようになる。

さらに、マイクロスコープ部３によって撮像された画像からひび割れ幅を測定する幅測定部４２１を備えていれば、画像から自動的にひび割れ幅を検出させることができる。そして、その検出結果は、位置情報とともに記憶部４３に記憶させることができる。

また、広角カメラ１５によって撮像された画像からひび割れの着目点Ｐがマイクロスコープ部３の撮影範囲Ｒ２に入るように移動機構２を制御する走行制御部が走行指示部４２２と飛行制御部１３とによって構成されていれば、小型無人航空機１を容易に測定箇所に移動させることができる。

さらに、マイクロスコープ部３が桁下面Ｍ１に向けて付勢するスプリング３２を備えていれば、桁下面Ｍ１に不陸や浮き等の凹凸があった場合でも、この桁下面Ｍ１の凹凸に追従して密着させることができる。また、広角カメラ１５及びマイクロスコープ部３が照明部を備えていれば、桁下面Ｍ１など暗所になりやすい場所でも、確実に測定を行うことができる。

以上、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態に限らず、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。
例えば、上述した実施の形態では、構造物としてコンクリート構造物を例に説明したが、これに限定されるものではなく、鋼構造物など表面にひび割れが発生する構造物の調査又は測定に適用することができる。

また、前記実施の形態では、無限軌道タイプの移動機構２を備えた小型無人航空機１について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば車輪を有する移動機構であっても小型無人航空機を構造物の表面に沿って移動させることができる。

さらに、前記実施の形態では、橋梁の桁下面Ｍ１の調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調査する場合にも、ひび割れ調査装置１０を適用することができる。また、橋脚の側面、擁壁や建物などの壁面の調査を行う場合には、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。

さらに、前記実施の形態では、カメラ用モニタ４４１とマイクロスコープ用モニタ４４２をそれぞれ備えた構成について説明したが、これに限定されるものではなく、広角カメラ１５の画像とマイクロスコープ部３の画像を切り替えて表示させる表示部の構成であってもよい。

１０ ：ひび割れ調査装置
１ ：小型無人航空機
１５ ：広角カメラ（広範囲カメラ部）
１５２ ：ＬＥＤライト（照明部）
２ ：移動機構
３ ：マイクロスコープ部
３１ ：間隔保持ローラ（定間隔部）
３２ ：スプリング（付勢機構）
４２１ ：幅測定部
４２２ ：走行指示部
４３ ：記憶部
４４ ：表示部
４４１ ：カメラ用モニタ（表示部）
４４２ ：マイクロスコープ用モニタ（表示部）
Ｍ ：コンクリート桁（構造物）
Ｍ１ ：桁下面（表面）
Ｈ１−Ｈ４ ：ひび割れ

Claims (7)

1. 構造物の表面に露出したひび割れを調査するためのひび割れ調査装置であって、
   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する側に設けられた移動機構と、
   前記構造物の表面が撮影可能となるように前記小型無人航空機に設けられた広範囲カメラ部と、
   前記小型無人航空機の前記移動機構側に設けられたマイクロスコープ部と、
   前記広範囲カメラ部及び前記マイクロスコープ部によって撮像された画像を表示させる表示部とを備えたことを特徴とするひび割れ調査装置。
2. 前記構造物の表面に対する前記マイクロスコープ部の撮影距離を一定にする定間隔部を前記小型無人航空機の前記移動機構側に設けたことを特徴とする請求項１に記載のひび割れ調査装置。
3. 前記マイクロスコープ部によって撮像された画像からひび割れ幅を測定する幅測定部を備えたことを特徴とする請求項２に記載のひび割れ調査装置。
4. 前記幅測定部によって測定されたひび割れ幅と測定が行われた位置情報とを記憶する記憶部を備えたことを特徴とする請求項３に記載のひび割れ調査装置。
5. 前記広範囲カメラ部によって撮像された画像によってひび割れが検出された際に、そのひび割れが前記マイクロスコープ部の撮影範囲に入るように前記移動機構を制御する走行制御部を備えたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のひび割れ調査装置。
6. 前記マイクロスコープ部は、前記構造物の表面に向けて付勢する付勢力を付与する付勢機構を介して前記小型無人航空機に取り付けられていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のひび割れ調査装置。
7. 前記広範囲カメラ部及びマイクロスコープ部は、照明部を備えていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のひび割れ調査装置。