JP2019218779A - 検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構造物の検査を安全かつ効率良く行う検査装置１００を提供する。【解決手段】検査装置１００は、伸展動作可能な多段ブーム１１の先端部に取り付けられる先端治具２０と、ドローン３０と、先端治具２０とドローン３０とを繋ぐワイヤＷと、ドローン３０に保持されると共にドローン３０の飛行により構造物に近接して該構造物の状態に関する情報を取得する状態取得部４１を少なくとも含む検査機器４０と、を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、検査装置に関する。

本出願人らは、伸展動作可能な多段ブームを備えるコンクリートポンプ車を用いて、橋梁等の構造物の検査等を行うことを提案している。具体的には、特許文献１に開示されるように、多段ブームの先端部に先端治具を取り付け、その先端治具に検査用の機器を配置することを提案している。

特開２０１６−２２３０６９号公報

ここで、多段ブームの先端部に検査用の機器を配置する構成において、検査用の機器をスムーズに移動させ、検査を効率よく行うことが望まれる。なお、検査用の機器をドローンに保持させることで、検査用の機器をスムーズに移動させることは可能になるが、ドローンの落下等、安全性の問題が生じてしまう。

上記課題を鑑みて、本発明は、構造物の検査を安全かつ効率良く行うことを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る検査装置は、伸展動作可能な多段ブームの先端部に取り付けられる先端治具と、無人航空機と、前記先端治具と前記無人航空機とを、前記無人航空機が飛行可能に繋ぐと共に、前記無人航空機の飛行に伴い位置及び姿勢が変わる連結部材と、前記無人航空機に保持されると共に前記無人航空機の飛行により構造物に近接して該構造物の状態に関する情報を取得する状態取得部を少なくとも含む検査機器と、を有する。

また、本発明の一態様に係る検査装置は、前記先端治具は、前記無人航空機が発着する発着場を含む。

また、本発明の一態様に係る検査装置は、水平方向に対する前記発着場の傾きを検知する水平検知部と、前記無人航空機の飛行を制御する航空機制御部と、を有し、前記航空機制御部は、前記発着場の傾きに基づいて、前記無人航空機の前記発着場からの出発又は前記発着場への着地の可否を判定する。

また、本発明の一態様に係る検査装置は、前記先端治具には、前記発着場に前記無人航空機を固定する固定部が設けられる。

また、本発明の一態様に係る検査装置は、前記航空機制御部は、前記発着場の傾きに基づいて、前記固定部により固定された状態にある前記無人航空機の固定の解除の可否を判定する。

また、本発明の一態様に係る検査装置は、前記無人航空機の飛行位置に応じて、前記連結部材を伸縮可能に収容するリール部材を含む。

また、本発明の一態様に係る検査装置は、前記連結部材の長さを測定する測定部を有し、前記航空機制御部は、前記測定部に測定された前記連結部材の長さに基づいて、前記無人航空機の飛行を制御する。

また、本発明の一態様に係る検査装置は、前記連結部材は、ワイヤ、ロープ、チェーン、又は電線のいずれかである。

また、本発明の一態様に係る検査装置は、前記先端治具に配置される給電部を有し、前記連結部材は電線であり、前記給電部は、前記電線を通じて前記無人航空機に給電を行う。

また、本発明の一態様に係る検査装置は、前記多段ブームを備えるコンクリートポンプ車を含む。

本発明によれば、構造物の検査を安全かつ効率良く行うことができる。

本実施形態に係る検査装置の全体構成を示す側面図である。 本実施形態に係る検査装置のシステム構成を示すブロック図である。 本実施形態における先端治具及びその周辺の構成を示す側面図である。 本実施形態に係る検査装置の全体構成を示す側面図である。 本実施形態に係る検査装置の全体構成を示す側面図である。

以下に、本発明の実施形態（以下、本実施形態ともいう）について、図面を参照しつつ説明する。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。

図１〜図３を参照して、本実施形態に係る検査装置１００について説明する。図１は、本実施形態に係る検査装置の全体構成を示す側面図である。図２は、本実施形態に係る検査装置のシステム構成を示すブロック図である。図３は、本実施形態における先端治具及びその周辺の構成を示す側面図である。

検査装置１００は、橋梁等の構造物１の状態を検査する装置である。検査対象である構造物１の状態は、例えば、構造物１の表面の劣化状態等である。検査としては、例えば、カメラなどによる構造物表面の変状確認や、打音検査や、構造物１の表面への付着物の量の測定等が挙げられる。

検査装置１００は、伸展動作可能な多段ブーム１１を備えるコンクリートポンプ車１０と、多段ブーム１１の先端部に取り付けられる先端治具２０と、先端治具２０にワイヤＷで繋がれるドローン３０と、検査機器４０とを含んで構成される。

コンクリートポンプ車１０は、フレッシュコンクリートを輸送し、圧送するための車両である。多段ブーム１１は、第１ブーム１１ａ、第２ブーム１１ｂ、第３ブーム１１ｃ、第４ブーム１１ｄがこの順で互いに回動可能に連結して構成される。ただし、ブームの数は４に限られるものではなく、例えば、３であってもよいし、５以上であってもよい。

多段ブーム１１は、ユーザがブームコントローラ１３を操作することにより、伸展動作する。多段ブーム１１を伸展動作させることにより、先端治具２０を、検査対象となる構造物１の表面へ近接させることができる。

多段ブーム１１の伸展動作は、第２ブーム１１ｂ、第３ブーム１１ｃ、第４ブーム１１ｄのそれぞれに取り付けられるカメラ９０ｂ、９０ｃ、９０ｄで撮影した画像をユーザがモニタ等を通じて確認しながら行われるものであってもよいし、または、ユーザが多段ブーム１１を目視により確認しながら行われるものであってもよい。なお、ブームコントローラ１３による多段ブーム１１の伸展動作の制御は無線により遠隔で行われるとよい。

なお、図示の例においては、多段ブーム１１は、折りたたみ式であるが、これに限られるものではなく、伸縮式であっても構わない。

なお、図１等においては、コンクリートポンプ等、本発明を説明する上で必要のない構成については適宜省略して図示したが、コンクリートポンプ車１０は、特に特殊な機能等を有するものである必要はなく、工事現場において一般的に使用されており、有資格者も多数存在する汎用のコンクリートポンプ車であるとよい。また、検査装置１００は、コンクリートポンプ車を含むものに限られるものではない。ただし、多段ブームを上方のみに伸ばすことが可能な高所作業車等ではなく、多段ブームを上方及び下方に伸ばすことが可能なコンクリートポンプ車の方が、橋梁等の構造物１を多方向から検査できるという点においてより好ましいといえる。

先端治具２０は、継手６０、旋回部材７０を介して、多段ブーム１１の第４ブーム１１ｄの先端部に旋回可能に取り付けられる。先端治具２０は、ユーザが先端治具コントローラ２３を操作することにより、旋回部材７０の図３中Ｒ１方向及びＲ２方向における旋回動作に伴い、旋回動作するとよい。なお、旋回部材７０は、各種ギア、モータ、回転軸等を含んで構成されるとよいが、その構成の詳細な説明については省略する。

なお、先端治具２０は、コンクリートポンプ車１０に対して別途取り付けられる器具であって、多段ブーム１１の先端部に対して他の部材を介して着脱可能に取り付けられるものであってもよいし、多段ブーム１１の先端部に対して直接着脱可能に取り付けられものであってもよい。

また、先端治具２０は、ドローン３０が発着する発着場２５を含むとよい。先端治具２０は、平面形状が矩形であって、その中央部付近が発着場２５であるとよい。また、先端治具２０には各種機器を固定するためのボルト孔等が複数設けられるとよい。さらに、先端治具２０は、発着場２５の周辺に起立する支持棒５１、支持棒５１の先端に取り付けられるキャスター５２を有するとよい。多段ブーム１１を構造物１に近接させる際、キャスター５２を構造物１の表面に接触させることで、先端治具２０の姿勢を安定させることが可能となる。また、支持棒５１及びキャスター５２を設けることにより、先端治具２０上に配置される後述の給電部２８や検査機器４０の本体４１が、構造物１に干渉することを防止することができる。なお、支持棒５１及びそれに取り付けられるキャスター５２はそれぞれ４つ設けられるとよいが、図３においては、紙面奥側にある支持棒５１及びキャスター５２の図示については省略する。なお、多段ブーム１１の先端部付近の構成は、少なくとも先端治具２０が取り付けられるよう構成されていればよく、図３に示す構成に限られるものではない。

ドローン３０は、特にその機能等が限られるものではなく、市販の無人航空機であるとよい。ドローン３０は、ユーザが航空機制御部としてのドローンコントローラ３１を操作することにより、その飛行が制御されるものであるとよい。または、予め設定されたプログラムに基づいて自動操縦されるものであってもよい。例えば、ドローン３０に、ドローン３０の下方を撮像するようにカメラを保持させ、当該カメラにより発着場２５を画像認識し、ドローン３０が自動で発着場２５に戻ってくるよう構成してもよい。この場合、カメラをドローン３０の下方に保持させ、検査機器４０の状態取得部４２をドローン３０の上方に保持させるとよい。

本実施形態においては、ドローン３０は、連結部材としてのワイヤＷにより先端治具２０に繋がれている。このため、ドローン３０が何らかの不具合により動作不能となった場合であっても、地上に落下することが抑制され、安全性が確保される。なお、連結部材は、先端治具２０とドローン３０とを、ドローン３０が飛行可能に繋ぐと共に、ドローン３０の飛行に伴い位置及び姿勢が変わるものであればよい。すなわち、例えば、ワイヤＷの代わりに、ロープ、チェーン、電線等を用いてもよい。

検査機器４０は、本体４１と、構造物１の状態に関する情報を取得する状態取得部４２とを含む。検査機器４０においては、状態取得部４２により取得された構造物１の状態に関する情報が無線又は有線で本体４１へと送られ、その情報に基づいて構造物１の状態の検査結果を得ることができる。なお、状態取得部４２は、例えば、打診棒及び打音マイク、又は各種センサ等であるとよい。

検査機器４０は、ドローン３０により保持され、構造物１に近接して構造物１の状態に関する情報を取得する。ここで、ドローン３０が保持できる物の重量には制限があるため、本実施形態においては、検査機器４０のうち本体４１を先端治具２０上に設け、検査機器４０のうち状態取得部４２をドローン３０に保持させることとした。これにより、検査機器４０の総重量に関わらず、ドローン３０を用いた構造物１の状態の検査を行うことが可能となる。

ここで、検査装置１００においては、多段ブーム１１の各ブーム間の関節を回動させ、また、先端治具２０を旋回させることにより、先端治具２０を検査対象である構造物１に近接させる。この際、各ブームの回動及び先端治具２０の旋回により、発着場２５の姿勢は不安定となる。すなわち、発着場２５は水平方向に対して傾くこととなる。発着場２５が水平方向に対して傾いた状態においては、発着場２５上にあるドローン３０が落下してしまうおそれがある。

そこで、先端治具２０には、発着場２５にドローン３０を固定する固定部としてのロック機構２７（図３においては不図示）が設けられるとよい。なお、固定部は、発着場２５が水平方向に対して傾いた状態において、ドローン３０が落下することを抑制するものであればよく、例えば、電磁石であってもよい。すなわち、発着場２５が水平方向に対して傾いており、ドローン３０を固定する必要がある場合は、ドローン３０を発着場２５に対して磁力により固定し、発着場２５が水平方向に対して傾いていない場合は、磁力の発生を解除するとよい。なお、発着場２５の水平方向に対する傾きに関わらず、強風等によりドローン３０が発着場２５から落下してしまう可能性もあるところ、ロック機構２７を設けることにより、そのような可能性を低減することができる。

上記のように水平方向に対する発着場２５の傾きを検知するために、検査装置１００は、水平検知部２６を含むとよい。また、ドローンコントローラ３１は、発着場２５の傾きに基づいて、ドローン３０の発着場２５からの出発又は発着場２５への着地の可否について判定するとよい。すなわち、水平検知部２６により発着場２５の水平状態が検知された場合、ドローン３０を発着場２５から出発させるためにロック機構２７によるロックを解除したり、ドローン３０を発着場２５への着地を許容したりするとよい。一方、水平検知部２６により発着場２５の水平状態が検知されない場合、ロック機構２７によるロックの解除を規制したり、ドローン３０が発着場２５へ着地することを規制したりするとよい。なお、水平状態とは、厳密に発着場２５が水平方向に対して傾きがない状態に限られるものではなく、発着場２５にあるドローン３０が滑り落ちたりしない程度、発着場２５が水平方向に対して傾いている状態を含んでいてもよい。

なお、ワイヤＷは、ドローン３０が何らかの不具合により動作不能となった場合において、ドローン３０が地上へ落下しない程度の長さであることが好ましい。また、図２、図３に示すように、検査装置１００は、ドローン３０の飛行位置に応じて、ワイヤＷを伸縮可能に収容するリール部材８０を有するとよい。さらに、検査装置１００は、リール部材８０に巻き取られたワイヤＷの長さ、又はリール部材８０から巻き出されたワイヤＷの長さを測定する測定部（不図示）を有してもよい。そして、ドローン３０の飛行は、測定部により測定されたワイヤＷの長さに基づいて、ドローンコントローラ３１により制御されるとよい。例えば、ドローン３０が先端治具２０から離れた位置にある場合は、リール部材８０に収容されるワイヤＷを短くし、ドローン３０が先端治具２０から近い位置にある場合は、リール部材８０に収容されるワイヤＷを長くするとよい。さらに、リール部材８０は、ワイヤＷを巻き取る速さを可変に構成されるとよい。例えば、ドローン３０が飛行状態から、発着場２５へ着地する際において、ドローン３０の速さよりも、リール部材８０がワイヤＷを巻き取る速さを遅く設定するとよい。このようなリール部材８０を用いることにより、ワイヤＷが絡まることによりドローン３０が落下してしまうことや、ワイヤＷが突っ張ることによりドローン３０が落下してしまうことを抑制することができる。

また、リール部材８０は、ドローン３０の飛行位置に応じて、ワイヤＷの巻出し又は巻き取りを規制するロック機構を備えてもよい。例えば、ドローン３０が発着場２５へ戻ってくる速さよりもワイヤＷの巻き取り速さが速くなりワイヤＷに大きな負荷がかかった場合、ロック機構は、ワイヤＷの巻き取りを規制するとよい。また、上記のように、水平検知部２６により発着場２５の水平状態が検知されない場合、先端治具２０に設けられる固定部としてのロック機構２７により直接的にドローン３０が発着場２５から出発することを規制するのではなく、リール部材８０のロック機構によりワイヤＷの巻き出しを規制することにより、間接的にドローン３０が発着場２５から出発することを規制してもよい。

また、リール部材８０は発着場２５の中心部に配置されるとよい。これにより、リール部材８０によるワイヤＷの巻き取りにより、ドローン３０を発着場２５の中心部に着地させることができる。

また、先端治具２０上に、ドローン３０へ電力を供給するための給電部２８を設けるとよい。先端治具２０上に給電部２８を設けることにより、ドローン３０を長時間飛行させることが可能となり、構造物１の検査を連続して行うことが可能となる。給電部２８からドローン３０への給電は無線で行ってもよいし、有線で行ってもよい。有線で給電を行う場合は、連結部材としてワイヤ２５の代わりに通電可能な電線を用い、電線を通じて給電部２８からドローン３０へ電力を供給するとよい。

また、先端治具２０上に、ドローン３０へ操縦信号を無線で送信可能な中継器（不図示）を配置してもよい。これにより、構造物１の下面側等にドローン３０が回り込むことによりユーザの視界からドローン３０が外れた場合においても、ドローン３０の飛行が安定し、落下等の可能性が低くなる。

以上説明したように、本実施形態に係る検査装置１００においては、ドローン３０を用いることにより、構造物１の検査をスムーズに行うことができる。すなわち、多段ブーム１１に検査機器４０を直接取り付けて検査を行う場合と比較して、検査機器４０を自由かつ俊敏に移動させることが可能となり、構造物１の検査を効率よく行うことが可能となる。また、ドローン３０と先端治具２０とをワイヤＷで繋いでいるため、ドローン３０の落下を抑制し、安全性を保つことができる。また、ドローン３０をワイヤＷで繋ぐことにより飛行許可申請の手続きを省略できる場合があるという利点もある。

なお、図１においては、橋梁上から橋梁下へブームを伸ばして、橋梁の下面の検査を行う例について示したが、これに限られるものではない。例えば、図４に示すように、構造物としての橋梁１上から橋脚へブームを伸ばして、橋脚の側面の検査を行ってもよいし、図５に示すように、構造物としての建物１の高層部へブームを伸ばして、建物の側面の検査を行ってもよい。

１ 構造物
１０ コンクリートポンプ車
１１ 多段ブーム
１１ａ 第１ブーム
１１ｂ 第２ブーム
１１ｃ 第３ブーム
１１ｄ 第４ブーム
１３ ブームコントローラ
２０ 先端治具
２３ 先端治具コントローラ
２５ 発着場
２６ 水平検知部
２７ ロック機構
２８ 給電部
３０ ドローン
３１ ドローンコントローラ
４０ 検査機器
４１ 本体
４２ 状態取得部
５１ 支持棒
５２ キャスター
６０ 継手
７０ 旋回部材
８０ リール部材
９０ｂ，９０ｃ，９０ｄ カメラ
１００ 検査装置
Ｗ ワイヤ

Claims (10)

1. 伸展動作可能な多段ブームの先端部に取り付けられる先端治具と、
   無人航空機と、
   前記先端治具と前記無人航空機とを、前記無人航空機が飛行可能に繋ぐと共に、前記無人航空機の飛行に伴い位置及び姿勢が変わる連結部材と、
   前記無人航空機に保持されると共に前記無人航空機の飛行により構造物に近接して該構造物の状態に関する情報を取得する状態取得部を少なくとも含む検査機器と、
   を有する、
   検査装置。
2. 前記先端治具は、前記無人航空機が発着する発着場を含む、
   請求項１に記載の検査装置。
3. 水平方向に対する前記発着場の傾きを検知する水平検知部と、
   前記無人航空機の飛行を制御する航空機制御部と、
   を有し、
   前記航空機制御部は、前記発着場の傾きに基づいて、前記無人航空機の前記発着場からの出発又は前記発着場への着地の可否を判定する、
   請求項２に記載の検査装置。
4. 前記先端治具には、前記発着場に前記無人航空機を固定する固定部が設けられる、
   請求項３に記載の検査装置。
5. 前記航空機制御部は、前記発着場の傾きに基づいて、前記固定部により固定された状態にある前記無人航空機の固定の解除の可否を判定する、
   請求項４に記載の検査装置。
6. 前記無人航空機の飛行位置に応じて、前記連結部材を伸縮可能に収容するリール部材を含む、
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の検査装置。
7. 前記連結部材の長さを測定する測定部を有し、
   前記航空機制御部は、前記測定部に測定された前記連結部材の長さに基づいて、前記無人航空機の飛行を制御する、
   請求項６に記載の検査装置。
8. 前記連結部材は、ワイヤ、ロープ、チェーン、又は電線のいずれかである、
   請求項１〜７のいずれか１項に記載の検査装置。
9. 前記先端治具に配置される給電部を有し、
   前記連結部材は電線であり、
   前記給電部は、前記電線を通じて前記無人航空機に給電を行う、
   請求項１〜７のいずれか１項に記載の検査装置。
10. 前記多段ブームを備えるコンクリートポンプ車を含む、
    請求項１〜９のいずれか１項に記載の検査装置。

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