JP2019169863A - 構造物内壁面撮影システム - Google Patents

Abstract

【課題】中空部を有する長身の構造物における内壁面の、構造物に対する位置の特定がされた広い範囲の映像を容易に取得することを可能とする構造物内壁面撮影システムを提供する。【解決手段】構造物内壁面撮影システムは、揚力発生手段を備えた浮遊体と、浮遊体に搭載された複数の撮像手段と、浮遊体に搭載された姿勢制御手段と、線材を介して浮遊体を鉛直方向に移動させる高さ調整手段を備える。複数の撮像手段は、撮像手段の各々で取得される単独画像を連結して得られる連結画像が全周パノラマ画像となる配置とされる。姿勢制御手段は、浮遊体の水平姿勢を維持しながら浮遊体の鉛直方向を軸としたヨー角を制御し、撮像手段の各々の撮像対象に対する向きを固定する。【選択図】図１

Description

本発明は、距離の長いトンネルの天井上方に設けられる換気孔や燃焼室を有する建築物に設けられる煙突など、中空部を有する長身の構造物における内壁面の状態を検査するために好適な、構造物内壁面撮影システムに関するものである。

中空部を有する長身の構造物における内壁面の状態を検査するために、中空部の上部開口から撮像手段を吊り下げ、内壁面の映像を取得し、その映像に基づいて状態の判定を行う手法が広く採用されている。そして、内壁面の映像を取得するための様々な手段が提案されている。

例えば、特開２０１６−９２６５４には、紐状部材によって懸架したゴンドラを中空建造物内で上下動させ、且つ所定の位置に保持し、撮影手段の撮影と回転可能な回転雲台の回転を遠隔制御できる内面壁撮影装置が提案されている。

また、近年では、中空部の上部開口から吊り下げることなく、内壁面の映像を取得するための手段も提案されている。例えば、特開２０１７−１９３３２７には、。回転翼を有する飛翔機本体を支持するフレーム本体に、横幅方向と直交する方向に沿って離間する少なくとも二箇所で対象物に押し当てられる押し当て部を設け、フレームに固定された検出器（カメラ等）を備える飛翔機が提案されている。

特開２０１６−９２６５４ 特開２０１７−１９３３２７

構造物における内壁面の状態を検査するにあたり、その検査精度を高めるためには、検査対象領域全体の、構造物における位置の特定がされた映像を取得する必要がある。

しかしながら、中空部の上部開口から撮像手段を吊り下げる従来の手法では、長身の構造物が対象となる場合、撮像手段の構造物に対する向きがコリオリの力を受けて変化するため、構造物における位置の特定がされた映像を取得することが難しい。

一方、飛翔体を用いる従来の手法では、飛翔体の可載重量、飛行可能時間、飛行可能空間などの制約が多く、また、撮像対象に対し撮像に適切な距離を維持しながら飛行するためには高度な技術を要するため、広い範囲の映像を取得することが難しい場合がある。

そこで、本発明は、中空部を有する長身の構造物における内壁面の、構造物に対する位置の特定がされた広い範囲の映像を容易に取得することを可能とする構造物内壁面撮影システムを提供することを目的とする。

本発明にかかる構造物内壁面撮影システムは、揚力発生手段を備えた浮遊体と、前記浮遊体に搭載された複数の撮像手段と、前記浮遊体に搭載された姿勢制御手段と、線材を介して前記浮遊体を鉛直方向に移動させる高さ調整手段を備える。

前記複数の撮像手段は、前記撮像手段の各々で取得される単独画像を連結して得られる連結画像が全周パノラマ画像となる配置とされる。

前記姿勢制御手段は、前記浮遊体の水平姿勢を維持しながら前記浮遊体の鉛直方向を軸としたヨー角を制御し、前記撮像手段の各々の撮像対象に対する向きを固定する。

本発明にかかる構造物内壁面撮影システムは、前記撮像手段から送信される画像データを受信し画像を表示する画像表示手段を備えていてもよい。

本発明にかかる構造物内壁面撮影システムは、更に、前記撮像手段で取得された画像のデータを送信する送信手段と、前記送信手段から送信されたデータを受信する受信手段を備え、前記画像表示手段は、前記送信手段と前記受信手段を介し、前記画像データを受信するものであってもよい。

本発明に係る構造物内壁面撮影システムは、線材を介して浮遊体を鉛直方向に移動させる高さ調整手段を備えているため、浮遊体の制御に必要な揚力は、浮遊体の水平姿勢を維持しながら鉛直方向を軸としたヨー角を制御するためのもののみとなる。すなわち、飛行するための揚力を必要としない。そのため、浮遊体の可載重量が大きくなり、複数の撮像手段を搭載することが可能となる。

また、浮遊体の水平姿勢を維持しながら浮遊体の鉛直方向を軸としたヨー角を制御することにより、撮像手段の各々の撮像対象に対する向きが固定され、線材で吊り下げられた状態にある複数の撮像手段の構造物に対する向きがコリオリの力を受けて変化することを防ぐことができる。

更に、構造物に対する向きが固定されている複数の撮像手段により、構造物における位置が特定されている画像を、全周にわたって取得することができる。そして、高さ調整手段を利用して構造物における高さ位置を特定しながら、高さ方向の全長にわたって映像を取得することができる。

従って、中空部を有する長身の構造物における内壁面の、構造物に対する位置の特定がされた広い範囲の映像を容易に取得することが可能となる。

更にまた、撮像手段から送信される画像データを受信し画像を表示する画像表示手段を備えるものであれば、取得した画像を取得した時点で確認することが可能となる。

更にまた、撮像手段で取得された画像のデータを送信する送信手段と、送信手段から送信されたデータを受信する受信手段を備え、画像表示手段は、送信手段と受信手段を介し、画像データを受信するものであれば、通信ケーブルを利用したデータの送信が難しい場合にも、取得した画像を取得した時点で確認することが可能となる。

本発明に係る構造物内壁面撮影システムの実施形態のシステム構成図である。 複数の撮像手段が浮遊体に搭載された状態を示す写真である。 本発明に係る構造物内壁面撮影システムの他の実施形態のシステム構成図である。

図１〜２を参照しながら、本発明に係る構造物内壁面撮影システムの実施形態について説明する。なお、図１はシステム構成の概念を示すものであり、図２に示される具体的な装置構成における装置の数や相対位置と一致しない部分がある。

本実施形態の構造物内壁面撮影システムは、距離の長いトンネルの天井上方に設けられた換気孔の内壁面の検査に必要な、内壁面の映像を取得するために用いられられるものである。図１に示すように、揚力発生手段１１を備えた浮遊体１と、浮遊体１に搭載された複数の撮像手段２と、浮遊体１に搭載された姿勢制御手段１２と、線材３を介して浮遊体１を鉛直方向に移動させる高さ調整手段４を備える。

この実施形態では、浮遊体１として、ドローンと称される公知の小型飛翔体が採用されている。そして、その小型飛翔体の機体の四方に設けられたプロペラが本発明の揚力発生手段１１として、また、小型飛翔体に搭載された制御装置が本発明の姿勢制御手段１２として機能するものとなっている。

浮遊体１には、水平方向の移動と水平姿勢からの傾きを無くし、更に、撮像手段２の構造物に対する向きがコリオリの力を受けて変化すること無く固定されるための姿勢制御がなされる。そして、姿勢制御において必要となる水平方向の移動は加速度計で検知され、水平姿勢からの傾きはジャイロセンサで検知されるものとなっている。

撮像手段２の構造物に対する向きがコリオリの力を受けて変化すること無く固定されるための制御は、鉛直方向を軸としたヨー角の調整によりなされている。なお、ヨー角の調整方法に制限はなく、検査が実施される状況に応じ、適した手法を採用することができる。

例えば、コンパスを利用し、浮遊体１を同じ方位に向けるよう、浮遊体１を回転させてもよい。或いは、コリオリの力による、鉛直方向を軸とするヨー角の変化を、調査現場の緯度に基づき算出しておき、そのヨー角の変化が生じない方向に浮遊体１を回転させてもよい。

浮遊体１には、撮像手段２を固定するためのフレーム２０が取り付けられている。フレーム２０は、鉛直方向に間隔を空けて配置された二つの収容部２１、２１を備え、各収容部２１、２１には、撮像手段２が四台ずつ、すなわち、撮像手段２が合計で八台設置されている。更に、フレーム２０の二つの収容部２１、２１の間には、撮像対象となる内壁面を照らす照明装置２２が設置されている。

八台の撮像手段２は各々の撮像方向が異なる向きとされ、八台の各々で取得される単独画像を連結して得られる連結画像が、撮像対象となる内壁面の全周パノラマ画像となる状態で設置されている。なお、この実施形態では、撮像手段２として公知のＣＣＤビデオカメラが採用されているが、撮像対象となる内壁面の全周パノラマ画像を得ることができるものであれば、撮像手段２の型式や数に制限はない。ただし、その総重量は、浮遊体１の姿勢を変えるために必要な浮力を得ることができる範囲に収める必要がある。

高さ調整手段４には、公知の可搬型ウィンチが採用されている。また、線材３として、公知のワイヤーロープが採用されている。線材３の一端は高さ調整手段４の巻き取り機構に固定され、他端に浮遊体１が取り付けられている。そして、高さ調整手段４によって送り出され或いは巻き取られた線材３の長さによって、浮遊体１の構造物における高さ方向の位置を特定することができるものとなっている。

このシステムを利用し、換気孔の内壁面の映像を取得する手順を以下に説明する。
まず、撮像手段２を録画開始状態とし、換気孔の開口における平面視中央位置に浮遊体１を吊り下げ配置する。なお、浮遊体１の吊り下げには、公知のクレーン装置を使用すればよい。そして、浮遊体１の水平方向の位置は、クレーン装置で調整すればよい。

浮遊体１の配置作業が完了したら、高さ調整手段４により、線材３を送り出し、浮遊体１を下方に移動させる。この際、線材３により吊り下げられた状態となっている浮遊体１は、姿勢制御手段１２により、水平姿勢を維持しながら鉛直方向を軸としたヨー角が制御されている。そして、撮像手段２の構造物に対する向きは固定されるものとなっている。

検査が必要となる範囲の最下地点まで浮遊体１を移動させたら、線材３を巻き上げ、浮遊体１を回収する。

作業終了後の撮像手段２の各々には、換気孔の開口から、浮遊体１が移動した最下地点までの内壁面の映像が収録されている。また、映像の中の各画像が取得された構造物の高さ方向の位置は、撮影された時点での線材３の送り出し長さにより特定することができる。また、撮像手段２の構造物に対する向きは固定されていたため、構造物の周方向の位置も特定されている。従って、撮像手段２の各々に収録されている映像を利用することにより、換気孔の開口から、浮遊体１が移動した最下地点まで、内壁面全体の検査を行うことができる。

図３を参照しながら、本発明に係る構造物内壁面撮影システムの他の実施形態について説明する。なお、図３において、図１〜２に示す実施形態と実質的に同じ部分には同符号を付し、その説明を省略又は簡略化する。

この実施形態における浮遊体１には、撮像手段２で取得された画像のデータを送信する送信手段５が搭載されている。また、高さ調整手段４が設置された場所に、画像表示手段７が設置されている。

画像表示手段７は、送信手段５から送信されたデータを受信する受信手段６に接続されている。そして、送信手段５と受信手段６を介し、撮像手段２の画像データを受信し表示する。

図１〜２に示す実施形態では、撮像手段２が備える記憶装置に収録された内壁面の映像は、浮遊体１の回収作業後に確認されることになる。これに対し、図３に示す実施形態によれば、取得した画像を取得した時点で確認することが可能となる。

１ 浮遊体
２ 撮像手段
３ 線材
４ 高さ調整手段
５ 送信手段
６ 受信手段
７ 画像表示手段
１１ 揚力発生手段
１２ 姿勢制御手段
２０ フレーム
２１ 収容部
２２ 照明装置

前記姿勢制御手段は、前記浮遊体の水平姿勢を維持しながら前記浮遊体の鉛直方向を軸としたヨー角を制御し、前記撮像手段の各々の撮像対象に対する向きを固定し、前記複数の撮像手段の構造物に対する向きがコリオリの力を受けて変化することを防ぐ。コンパスを利用し、前記浮遊体を回転させるものであってもよい。また、コリオリの力による、前記ヨー角の変化が、調査現場の緯度に基づき算出され、前記姿勢制御手段は、前記ヨー角の変化が生じない方向に前記浮遊体を回転させるものであってもよい。

Claims (3)

1. 揚力発生手段を備えた浮遊体と、前記浮遊体に搭載された複数の撮像手段と、前記浮遊体に搭載された姿勢制御手段と、線材を介して前記浮遊体を鉛直方向に移動させる高さ調整手段を備え、
   前記複数の撮像手段は、前記撮像手段の各々で取得される単独画像を連結して得られる連結画像が全周パノラマ画像となる配置とされ、
   前記姿勢制御手段は、前記浮遊体の水平姿勢を維持しながら前記浮遊体の鉛直方向を軸としたヨー角を制御し、前記撮像手段の各々の撮像対象に対する向きを固定することを特徴とする構造物内壁面撮影システム。
2. 前記撮像手段から送信される画像データを受信し画像を表示する画像表示手段を備える請求項１に記載の構造物内壁面撮影システム。
3. 前記撮像手段で取得された画像のデータを送信する送信手段と、前記送信手段から送信されたデータを受信する受信手段を備え、前記画像表示手段は、前記送信手段と前記受信手段を介し、前記画像データを受信する請求項２に記載の構造物内壁面撮影システム。