JP3240629U

JP3240629U - 橋梁点検装置

Info

Publication number: JP3240629U
Application number: JP2022003888U
Authority: JP
Inventors: 徹原
Original assignee: 金川典代
Priority date: 2022-11-24
Filing date: 2022-11-24
Publication date: 2023-01-24
Anticipated expiration: 2032-11-24

Abstract

【課題】点検用カメラを機体に搭載した無人飛行体が、安定した位置状態を維持でき、精度の高いコンクリート床板の裏面の画像を効率的に取得できる橋梁点検用装置の提供。【解決手段】無人飛行体１の機体上部に点検用カメラ１０を搭載した橋梁点検用装置において、機体は、上方を照らす複数のＬＥＤ照明具１５と、機体の前側左右位置と後側左右位置とに立設された二対の支柱部７ａ～７ｄと、支柱部の先端に水平方向に互いにヘ機構に横架された同じ長さの二本の案内ロッド８ｒ、８ｆとを備え、点検用カメラは、二本の案内ロッドが橋梁の最下面に当接された状態での予め定められた点検用カメラから検査対象までの距離と撮影範囲に基づく画角から決定される焦点距離に応じて選択されたレンズ１１が交換可能に装着されており、無線通信を介したカメラ制御用コントローラ３０による遠隔制御によってシャッター機能が駆動されて検査対象の静止画像が取得される。【選択図】図１

Description

本考案は例えば、Ｉ型桁を有する鈑桁橋であってもコンクリート床板の裏面を良好に撮影して簡便に点検できる無人飛行体を備えた橋梁点検装置に関するものである。

通常、橋梁は、定期的な外観点検による検査が行われている。その中で、橋梁下面側の検査は、コンクリート床板の裏面側の欠陥を検出するために重要であるが、例えば双眼鏡等を用いた地上からの目視検査では、コンクリート床板の裏面の浮きや剥離の指標となるクラックを確認するのは限界がある。特に、川幅が広い橋梁においては、川辺から離れた位置の確認は困難である。

この場合、クレーン車を利用して撮影する方法、また小型船を利用して船上から指示棒付きカメラで撮影する方法等が採られることもあった。しかしながら、クレーン車の利用は、コストがかかると共にクレーン車の設置場所の確保が困難な場合がある。しかも、橋梁下面の全面に対応できないこともあるため、実際的な検査方法とは言い難い。また船を利用した撮影方法は、船上という不安定な作業状態のため、鮮明な画像を効率的に撮影することは困難であり、且つ転落の危険性もあることから、適切な検査方法ではない。

そこで、例えば橋梁上から橋梁下面を撮影する撮影装置も開発されている（特許文献１を参照。）。この撮影装置は、略鉛直に配置したロッドに片方を角度可変に接続され、もう片方を２重反転ローターの推力により支持されたレールに沿ってモータで移動できるカメラを用いて橋梁下面を撮影するレールカメラ装置である。

また、カメラを搭載した無人飛行体、一般的にはドローンを利用した検査装置も開発されている（特許文献２を参照。）。一般的にドローンは、送信機（プロポ）と呼ばれる操縦用の機器（コントローラ）を用いて操作されるものであり、この操縦用コントローラは、ドローンの機体の受信器に向けて、指令信号を通信用の電波で発信する。また、ドローンは、一般的には４つの、それぞれモータで駆動されるプロペラが機体の外周方向に略等角度間隔で且つ対角線上に互いに回転方向逆向きのものが延在配置されており、全プロペラの回転数を上げれば機体を上昇させることができ、下げれば機体を下降させることができる。また、相対的に右側のプロペラの回転数を左側のプロペラの回転数より下げれば右方向へ、回転数の上げ下げを逆転させれば左方向へ進行方向が転換される。したがって、対応するパターンで各プロペラの回転数を制御する指令信号によって、上昇・下降、前進・後退、左右移動、左右旋回等の操縦制御が、実行される。

一方、機体内には、フライトコントローラと呼ばれる制御基板と、アンプ、ＧＰＳやジャイロセンサ、加速度センサ、さらには地磁気センサ、気圧センサなどの各種センサが搭載されている。操縦用コントローラからの指令信号に受信したフライトコントローラは、各センサからの信号と、指令信号とに基づいて、各プロペラの適切な回転数を演算し、その回転数指示信号をアンプを介して各プロペラのモータへ出力し、モータの回転数が制御される。

最近のドローンでは、画像送信機付きの小型カメラを機体全面に搭載することによって、進行方向周辺を撮影した映像を操縦用コントローラで確認することができるものが多い。また、比較的大型のドローンで、長時間飛行が想定されるものでは、機体にバッテリーも搭載されている。

従って、このようなドローンの機体の上部に、撮影方向を上方に設定した点検用カメラを搭載し、橋梁下面の下方を飛行させながら上方を撮影すれば、コンクリート床板の裏面の画像を取得し、検査に利用できる。

特開２０２１－１７７９５号公報特開２０２０－１６５７２７号公報

なお、検査対象の橋梁が鈑桁橋である場合、図６に示すように、その橋梁下面１００は、桁構造として、橋全長にわたって断面がＩ字型で壁状の桁（以降、Ｉ字型桁と記す）１０１が複数列並び、Ｉ字型桁１０１同士の間に横桁１１０が渡されて支持構造を構成している。従って、コンクリート床板の裏面１０２の点検撮影は、Ｉ字型桁１０１同士の間を検査対象領域Ｓとして行わなければならない。

しかしながら、橋梁上からロッドを下げてその先端のレールカメラを用いて橋梁下面１００を撮影する従来のレールカメラ装置では、更に下方に延びるＩ字型桁１０１を超えなければならないため、ロッドは非常に長いものが必要になる。それと同時に、カメラレールも鈑桁橋の幅に対応する長さが必要となるため、装置の全体構成が大型化すると共に、非常に長くなるロッドとレールの重量も非常に増大するため、取扱いが困難で、実際的な装置としての使用は無理となる。

一方、ドローンと呼ばれる無人飛行体を利用した場合、機体をＩ字型桁１０１の下方に位置させて、搭載したカメラでその上方のコンクリート床板の裏面１０２の検査対象領域Ｓを撮影することはできる。しかし、橋梁の下面では風に流されやすく、また機体がＧＰＳ信号を受信できないことも多いため、一定の高度を左右にブレずに維持するのは非常に困難となる。従って、このように機体が高さ及び左右方向で安定しない状態での点検用カメラによる撮影は、画像の精度も不安定となる。

さらに、従来のドローン搭載の点検用カメラによる撮影は通常オートフォーカスで行われているが、上記のような橋梁下方での不安定な状態では特に横桁１１０等の対象外のものに焦点が合いやすく、コンクリート床板の裏面に焦点を合わせることは困難であり、多くが検査対象領域のぼけた画像となってしまう。

本考案の目的は、上記問題点に鑑み、点検用カメラを機体に搭載した無人飛行体が、橋梁下面にＩ字型桁を備えた鈑桁橋のコンクリート床板を検査対象として場合であっても、安定した位置状態を維持でき、精度の高いコンクリート床板の裏面の画像を効率的に取得することができる橋梁点検用装置を提供することにある。

本考案に係る橋梁点検用装置は、機体と該機体の外周方向に延在して下向きに設けられた複数のプロペラとを有する無人飛行体と、前記機体の前部に搭載されて機体進行方向を撮影方向に設定された位置確認用カメラと、前記位置確認用カメラからの映像が確認可能で前記無人飛行体に対して遠隔操縦が行われる操縦用コントローラと、前記機体の上部に搭載されて検査対象を撮影するために撮影方向を上方に設定された点検用カメラと、を備えた橋梁点検用装置であって、
無線通信を介して前記点検用カメラに接続されて信号の送受信により前記点検用カメラによって撮影されているライブ映像の情報信号が受信されると共に前記点検用カメラの遠隔制御が行われるカメラ制御用コントローラを更に備え、
前記機体は、
前記点検用カメラの周囲に設けられて上方を照らす複数のＬＥＤ照明具と、機体前側の左右位置と機体後側の左右位置とにそれぞれ前記点検用カメラの上端より上方の高さまで立設された二対の支柱部と、
各対の左右の前記支柱部の先端に水平方向に横架して取り付けられた互いに平行で予め定められた同じ長さを有し、前記撮影の際に前記検査対象の橋梁の最下面に当接される二本の案内ロッドと、を備え、
前記点検用カメラは、前記二本の案内ロッドが前記橋梁の最下面に当接された状態での予め定められた前記点検用カメラから前記検査対象までの距離と撮影範囲に基づく画角から決定される焦点距離に応じて選択されたレンズが交換可能に装着されており、
前記カメラ制御用コントローラは、前記点検用カメラに対して、そのシャッター機能を駆動させて前記検査対象の静止画像を取得させるシャッター指令信号の送信が行われるものであり、前記点検用カメラからの前記情報信号に基づいて前記ライブ映像及び前記静止画像が表示される表示部と、前記ライブ映像及び前記静止画像が格納される記憶部と、を有していることを特徴とするものである。

上記構成により、本考案の橋梁点検用装置においては、２人の操作者によって制御されるものである。まず、第１の操作者が操縦用コントローラを用いて操縦制御する無人飛行体は、検査対象である鈑桁橋の橋梁下面側でＩ字型桁同士の間の実際の検査対象領域の下方まで移動した後、機体の左右方向に延びる前後二本の案内ロッドを、隣合うＩ字型桁の両下端面に対して当接させた状態で位置決めすることによって、無人飛行体は橋梁下面に対してほぼ制止状態となり、カメラと橋梁下面の検査対象領域、すなわち被撮影面との距離が固定された安定状態が得られる。

そして、対象橋梁の設計に基づいて、Ｉ字型桁の下端面から被撮影面であるコンクリート床板の裏面までの垂直方向距離と、点検用カメラから案内ロッド上端までの垂直方向距離とから、点検用カメラから被撮影面までの距離が予めわかるため、その点検用カメラから被撮影面までの距離と所定の撮影範囲とから逆算される画角によって被撮影面に対する焦点距離、即ち被撮影面にピントを合わせた際のレンズの中心から撮像素子（イメージセンサ）までの距離が決定される。ここでいう、点検用カメラからの距離とは、カメラ本体の撮像素子を起点とすることを意味する。カメラ本体の撮像素子から被写体までの撮影距離は焦点距離によって決定されるため、その撮影距離として本考案における点検用カメラから被撮影面までの距離を当てはめれば、焦点距離が決定されるので、この焦点距離に適合したレンズを選択して点検用カメラに装着しておく。これによって、無人飛行体を操縦してＩ字型桁の両下端面に二本の案内ロッドが当接された位置へ付けてその姿勢を安定させれば、そこで点検用カメラによて撮影される映像はおのずとピントが合ったものとなる。第２の操作者は、カメラ制御用コントローラにて、ピントの合った被撮影領域のライブ映像を確認した時点でシャッター機能を駆動させる操作を行えば、その操作に応じた指令信号が点検用カメラに送信され、その信号に従って点検用カメラはシャッターが切られて静止画像を取得する。無人飛行体の姿勢が安定した状態で得られる画像は高精度にピントが合ったものであるため、その後の画像分析におけるクラック抽出も高精度となる。

実際は、多くの場合、所望の焦点距離に最も近い焦点距離を有する単焦点レンズを選択して装着することになるため、レンズの焦点距離と所望の焦点距離とに若干の差があることも考えられるが、事前設定においてこの差を包含できる絞りｆ値に設定しておけば対応できる。絞りｆ値を大きくするほど被写界深度は深くなり、被写体の奥行き方向でピントの合う距離が大きくなるため、事前設定時にて、被撮影面に対してピントの合う距離に余裕を持たせる被写界深度となる絞りｆ値に設定する。なお、単焦点レンズに限らす焦点距離を変更できるズームレンズを用いることも可能である。この場合、所望の焦点距離を含む焦点距離範囲を有するレンズを選択し、事前設定でピント微調整を行えば良い。ただし、ズームレンズは、単焦点レンズに比べてレンズ構成の枚数が多くなり、その分、大型化して重くなるため、無人飛行体への搭載負荷を抑えるためには、単焦点レンズを用いるのが好ましい。

以上の操作過程を、各Ｉ字型桁同士の間で、両Ｉ字型桁の下端面に二本の案内ロッドを沿わせて無人飛行体を移動させながら繰り返すことによって、コンクリート床板の裏面に対する高精度な静止画像の連続撮影が安定して効率的に進められる。そして取得された高精度な全静止画像に対して、適切な解析を行うことで、クラックの有無を高精度に検出でき、より確実にコンクリートの浮きや剥離の有無を確認することができる。

なお、本考案においては、前後二本の案内ロッドが隣合うＩ字型桁同士の下端面に当接されることによって、無人飛行体の位置及び姿勢が安定的に維持されるものであるため、各案内ロッドの長さは、ロッド左右両端領域が隣合うＩ字型桁の両下端面に同時に当接できる長さであればよく、例えば、隣合うＩ字型桁同士の対向する壁面の間の内幅寸法より長ければ十分である。

また、検査対象領域であるＩ字型桁同士の間の被撮影面は、自然光が届きにくく撮影のための露光が不十分であるが、本考案においては、機体の点検用カメラの周囲に上方を照らすＬＥＤ照明具を搭載しているため、これらの照明によって撮影は良好に行える。このＬＥＤ照明具によって、曇っている場合や、夕方になって日か陰ってしまってより暗くなった条件においても、良好に撮影を続けることができる。

また、無人飛行体をＩ字型桁同士の間で位置決めする際に、前後二本の案内ロッドが両側のＩ字型桁の下端面に当接されるが、所定撮影位置での静止画像取得後に次の撮影位置へ移動する際にも、これら案内ロッドがＩ字型桁の下端面に沿うように移動されることもある。そこで、各案内ロッドの上部の左右両端近くにローラを前後方向に回転自在に装着することによって、そのような移動の際の摩擦が軽減され、無人飛行体をよりスムーズに移動させることができる。この場合、焦点距離を決定する際に用いるカメラから案内ロッドの上端までの距離としては、案内ロッドの実質的な上端として、ローラの上端までを規定すればよい。なお本考案における前後方向とは、無人飛行体の正面側、前進方向を前方とし、背面側、後退方向を後方とする。

また、本考案において機体に搭載される点検用カメラとしては、決定された焦点距離に適合したレンズが交換可能に装着され、手動による事前ピント設定が可能なマニュアルタイプ、あるいはオートフォーカスモードから選択的に切り換えることができるマニュアルモードを備えたものであれば利用可能である。ただし、検査対象であるコンクリート床板の裏面における比較的小さいクラックが撮影できる性能のものとする。例えば、幅０．１～０．２ｍｍのクラックの陰を黒い線として区別可能な画像が撮影できる性能（以降、クラック抽出精度と記す）を備えたものであれば十分である。例えば、少なくとも６０００×４０００ピクセル等の２４００万画素数を備えたデジタルカメラで良い。

なお、本考案における無人飛行体及び操縦用コントローラは、既存の装置を基にして構成することができる。即ち、既存の機体として、プロペラが下向きのものを基本として、支柱部と案内ロッドを取り付ければ良い。ただし、無人飛行体の水平バランス姿勢をより安定に維持できるように、各プロペラは、機体の水平接地状態におけるそれぞれの回転軸方向Ｐが、鉛直方向Ｘに対して機体の外周方向に２～３度傾斜させる構成とするのが望ましい。この傾斜により、風による外乱に対して復元性が発揮され、直ちに水平バランスが取られる。なお、このような傾斜したプロペラの推進力ベクトルは水平方向と垂直方向に分けることができ、後方位置のプロペラの回転速度を上げれば、無人飛行体は前進できるが、接触抵抗が大きくなることも考えられるため、機体には前方への推力を付加する推進用プロペラが更に備えられていることが望ましい。

また、カメラ制御用コントローラとしては、タブレット端末やノートパソコンを用いることができ、点検用カメラとの無線通信には、無人飛行体と操縦用コントローラとの間の操縦のための無線通信とは別に、Ｗｉ－Ｆｉ通信を利用するのが簡便である。この場合、点検用カメラとしては、カメラ本体がＷｉ－Ｆｉ通信によるリモートコントロールに対応している機種のものを適宜選択して機体上部に搭載し、カメラ制御用コントローラには、その機種のリモートコントロール用のアプリケーションソフトをインストールすれば、点検用カメラのリモートコントロールシステムの構築は容易に成される。

また、無人飛行体に搭載された各モータやその他電力を必要する全部材に対する電力供給は、機体に搭載されたバッテリーによって行う構成とすれば、操作者から離れた領域での点検作業も比較的長時間にわたって続けることが可能である。しかし、検査対象領域が岸辺の陸上で操作者の近くである場合には、地上から有線で電力を供給する構成が機体への負担が小さくて効率的である。従って、本考案においては、バッテリー搭載と有線による地上からの電力供給との両方を選択でき、いずれの形態でも飛行可能な無人飛行体とするのが望ましい。

なお、本考案による橋梁点検装置は、上記のようにＩ字型桁を有する鈑桁橋のコンクリート床板の裏面の点検において、検査対象領域の良好な撮影が行えるが、Ｉ字型桁を持たない橋梁に対しても有効であることは言うまでもない。Ｉ字型桁等の突出部がなくコンクリート床板の裏面が下方に露呈されている橋梁の場合には、その橋梁下面に直接案内ロッドを当接して撮影すれば済む。この場合、カメラから検査対象領域の被撮影面までの撮影距離は、カメラから案内ロッド上端までの距離に相当するため、予めこの分かっている撮影距離と撮影範囲とに基づく画角から焦点距離を決定して、点検撮影開始前に適合したレンズを装着し、必要に応じて絞りｆ値等の事前設定を行っておけば良い。

本考案による橋梁点検装置においては、以上に説明した通り、無人飛行体の前後位置の上方で水平に延びる二本の案内ロッドを備えたものであるため、検査対象が鈑桁橋である場合に、これら各案内ロッドの左右両端領域を隣合うＩ字型桁の各下端面に同時に当接させて無人飛行体を位置決めすることによって、無人飛行体は橋梁下面に対してほぼ制止状態となり、カメラから橋梁下面の検査対象領域としての被撮影面までの距離が固定された安定状態が得られる。従って、この安定状態にて、予めその距離を撮影距離として決定された焦点距離に適合したレンズが装着された点検用カメラによって、従来困難であったＩ字型桁同士間の検査対象領域でもピントの合った高精度な静止画像を効率的に取得することが可能となり、取得された画像に基づくコンクリートクラックの検出精度の向上に寄与するという効果がある。

本考案による一実施形態としての橋梁点検装置の概略構成図であり、（ａ）は全体構成図であり、無人飛行体については水平着地状態を背面側からの斜視図で示したものであり、（ｂ）は無人飛行体のみの概略右側面図である。本考案による実施形態の橋梁点検装置による橋梁点検作業の状態を示す模式図である。図１の橋梁点検装置における無人飛行体の案内ロッドが橋梁下面に当接された撮影時の状態を示す模式図であり、（ａ）はＩ字型桁を有する橋梁下面に対する場合、（ｂ）はＩ字型桁のない橋梁下面に対する場合をそれぞれ示す。本考案による別の実施形態としての橋梁点検装置を操縦用コントローラ及びカメラ操作用コントローラを省略して示したの概略構成図であり、（ａ）は無人飛行体の右側面図、（ｂ）は無人飛行体の平面図、（ｃ）は二本の案内ロッドの上部にローラが取り付けられた状態を示す部分斜視図である。図４の橋梁点検装置における無人飛行体の案内ロッドが橋梁下面に当接された撮影時の状態を示す模式図であり、（ａ）はＩ字型桁を有する橋梁下面に対する場合、（ｂ）はＩ字型桁のない橋梁下面に対する場合をそれぞれ示す。検査対象としての鈑桁橋の橋梁下面のＩ字型桁構造の例を示す概略模式図である。

本考案の一実施形態として、橋梁下面にＩ字型桁を有する鈑桁橋のコンクリート床板の裏面の検査が可能な橋梁点検装置を図１の概略構成図で示す。図１（ａ）は全体構成図であり、無人飛行体については水平着地状態を背面側からの斜視図で示したものであり、図１（ｂ）は無人飛行体のみの概略右側面図である。また、図２に、本実施形態の橋梁点検装置による橋梁点検作業の状態を示す。

本実施形態による橋梁点検装置は、無人飛行体１と、無人飛行体１に対して遠隔操縦を行うための操縦用コントローラ２０と、無人飛行体１の機体２の上部に搭載された点検用カメラ１０のリモートコントロールを行うためのカメラ制御用コントローラとしてのタブレット端末３０とで主に構成されている。

本実施形態においては、機体２から外周方向の四方へ延在するアーム（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）の先端にそれぞれモータ（不図示）によって回転駆動される下向きのプロペラ（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ）が取り付けられている。これら４つのプロペラ（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ）は、隣合うもの同士で逆向きの回転方向であり、対角線上のもの同士が同一の回転方向に設定されている。また、本実施形態では、各プロペラ（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ）の回転軸方向Ｐは、機体２の水平接地状態における鉛直方向Ｘに対して外周方向に３度傾斜している。これにより無人飛行体１の撮影時の制止姿勢をより安定に保持できる。さらに、機体２から後方へ延びる後方アーム１４の先端部に、推進用プロペラ１３を別途設けた。これにより、無人飛行体１を前進させるために、後方のプロペラ（３ｃ，３ｄ）の回転速度を大きく上げる必要はなくなり、接触抵抗を大きくしてしまう負担が軽減される。

本実施形態における、操縦用コントローラ２０による無人飛行体１に対する遠隔操縦のシステムは、従来と同様の無線通信を介した指令信号の発信による各プロペラ（モータ）の回転数制御機構を採用したものである。また、機体２の前部には、小型カメラ（不図示）が搭載されており、進行方向周辺を撮影し、その映像の情報信号を操縦用コントローラ２０へ送信してモニター２１に映像を表示させる構成とした。従って、第１の操作者２００は、無人飛行体１の進行方向周辺の映像をモニター２１で確認しながら、即ち、無人飛行体１の大まかな現在位置を確認しながら操作部２２で操縦することができる。なお、本実施形態では、機体２の下部にバッテリー５を搭載し、無人飛行体１の飛行と点検用カメラ１０の駆動に必要とされる全ての電力が供給される構成とした。

点検用カメラ１０は、カメラ本体１２に交換可能なレンズ１１が装着されて構成されるが、そのカメラ本体１２が機体２上部の支持構体６にクランプ固定されることで機体２に搭載されている。このとき、点検用カメラ１０による撮影方向が無人飛行体１の水平着地状態における垂直方向の上向きになるように、レンズ１１の中心軸が鉛直方向に沿う位置付けとなっている。この固定状態において、カメラ本体１２に装着されたレンズ１１の絞りｆ値を手動により設定可能となっている。また点検用カメラ１０には、Ｗｉ－Ｆｉ通信用の送受信器も搭載されており、対象領域を撮影した映像の情報信号をタブレット端末３０へ送信する。

一方、タブレット端末３０は、タッチパネル式のディスプレイ３１と、Ｗｉ－Ｆｉ通信用の送受信器が備えられていると共に、点検用カメラ１０の機種に対するリモートコントロール用のアプリケーションソフトがインストールされており、点検用カメラ１０による映像の情報信号を受信して、ディスプレイ３１上に立ち上げられた映像表示ウインドウ３２に当該映像を表示できるものである。さらに、タブレット端末３０は、ディスプレイ３１上に立ち上げられたカメラ操作パネルウインドウ３３上で、点検用カメラ１０に対する操作を行うことによって、その操作に対応する指令信号が送信される。

例えば、タブレット端末３０においてシャッター操作を行えば、その指令信号が送信され、点検用カメラ１０においてシャッターがきられる。なお、カメラ本体１２の機種によっては、リモートコントロール用のアプリケーションソフトで絞りｆ値やシャッタースピード等のカメラ設定の変更が行えるものもあるため、その場合、手動による事前設定だけでなく、検査飛行開始後の調整の可能となる。したがって、第２の操作者（カメラ操作者）は、映像表示ウインドウ３２に表示された検査対象領域に対するライブ映像を見ながら、所定の撮影範囲がその画角内に入った状態でピントが合っていれば、点検用カメラ１０に対して遠隔でシャッターを切らせる操作を行い、その操作に応じた指令信号に従って、点検用カメラ１０では検査対象領域の所定撮影範囲の静止画像が取得されることになる。

以上の検査対象領域に対する撮影作業は、無人飛行体１の制止状態が安定して維持された上で行われる。本実施形態においては、機体２の前側の左右位置と後側の左右位置として、各アーム（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）の先端付近上部に、それぞれ同じ長さの二対の支柱部（７ａ，７ｂ）、（７ｃ，７ｄ）が点検用カメラ１０の上端より上方の高さまで立設されており、前側で左右対の支柱部（７ａ，７ｂ）の先端には前側の案内ロッド８ｆが、後側で左右対の支柱部（７ｃ，７ｄ）の先端には後側の案内ロッド８ｒが、それぞれ水平方向に横架して取り付けられている。

これら前後二本の案内ロッド（８ｆ，８ｒ）は、水平状態の機体２に対して同じ高さ位置で互いに平行であり、且つ同じ長さＮを有しており、無人飛行体１の前進方向に沿った中心軸に対して左右両側へ水平方向に延びる距離が同じである。そして、これら二本の案内ロッド（８ｆ，８ｒ）の長さＮは、検査対象である鈑桁橋の隣合うＩ字型桁１０１の対向する壁面の間の内幅Ｌより大きい寸法に設定されている。従って、図３（ｂ）に示すように、無人飛行体１の水平状態にて隣合うＩ字型桁同士の両側下端面に各案内ロッド（８ｆ，８ｒ）がその左右両端領域で同時に当接される。

なお、鈑桁橋については、Ｉ字型桁構造は、強度等の条件が最適となる略同一の寸法設計が採用しており、前記内幅Ｌは約１ｍであることが多い。従って、本実施形態の二本の案内ロッド（８ｆ，８ｒ）は１ｍ＋１０ｃｍ程度とした。

このように、前後二本の案内ロッド（８ｆ，８ｒ）は、Ｉ字型桁１０１の対向する壁面同士の内幅寸法Ｌより大きい長さであるため、Ｉ字型桁１０１同士の間の検査対象領域Ｓの下方位置で、これら前後二本の案内ロッド（８ｆ，８ｒ）のそれぞれ左右両端領域が、両側のＩ字型桁１０１の下端面１０３に押し当てて当接される。この当接状態が維持されれば、無人飛行体１の上下方向の移動が規制され、水平方向のブレも抑えられるため、非常に安定した位置保持状態が得られる。

一方、検査対象の鈑桁橋の設計に基づいて、被撮影面となる橋梁のコンクリート床板の裏面１０２からＩ字型桁１０１の下端面１０３までの距離ｄｂは分かっており、また、本本実施形態による橋梁点検装置における点検用カメラ１０の撮像素子から二本の案内ロッド（８ｆ，８ｒ）の上端までの垂直方向の距離ｄｃも分かっていることから、点検用カメラ１０の撮像素子から被撮影面までの撮影距離Ｄは予め算出される。従って、撮影距離Ｄと被撮影面における所望の撮影範囲に応じた画角を逆算すれば、被撮影面にピントが合う焦点距離が決定できる。本実施形態においては、この予め決定された焦点距離に適合する単焦点型のレンズ１１がカメラ本体１２に装着されている。なお、前記決定された焦点距離と実際に用いられるレンズ１１の焦点距離とは若干の差があることが考えられるが、検査飛行前の事前設定によって、この差を包含するように被写界深度に余裕を持たせた絞りｆ値に調整済みである。従って、前後二本の案内ロッド（８ｆ，８ｒ）のそれぞれ左右両端領域が、両側のＩ字型桁１０１の下端面１０３に当接された状態においては、点検用カメラ１０による映像は、ピントが合ったものとなっている。

従って、二本の案内ロッド（８ｆ，８ｒ）のＩ字型桁の下端面１０３への当接による無人飛行体１の安定した位置保持状態においては、被撮影面に対する点検用カメラ１０のピントの合った状態も維持されるため、タブレット端末３０でこれを確認した第２の操作者３００は、シャッターをきるリモート操作を行うだけで、検査対象領域Ｓにおける所定の撮影範囲の高精度な静止画像を取得することができる。これらの操作を、第１の操作者２００による操作と連携して行い、無人飛行体１を移動させて撮影範囲をずらしながら、シャッターをきっていくだけで、検査対象領域Ｓの全長に渡って、連続的な静止画像を効率よく取得することができる。一連の検査対象領域Ｓの撮影が終了したら、順次、横の列の検査対象領域Ｓに移動して同様の撮影手順を繰り返せば、検査対象である鈑桁橋のコンクリート床板の裏面全体の撮影が従来より簡便で且つ短時間で完了できる。

また、本実施形態においては、機体２の上部で点検用カメラ１０の左右両側に一対のＬＥＤ照明具１５を、上方を照らすように搭載したため、検査対象領域Ｓが隣合うＩ字型桁１０１同士の間という自然光が届きにくい暗い環境においても、また日が落ちた時間帯であっても良好に撮影が行える。

本実施形態による橋梁探検装置は、上記のようなＩ字型桁１０１を有する鈑桁橋のコンクリート床板の裏面１０２に対する点検に有効であるだけでなく、図３（ｂ）に示すようなＩ字型桁等の下方への突出部がなく、コンクリート床板の裏面１２０が下方に露呈している橋梁に対する点検においても適用できる。この場合、二本の案内ロッド（８ｆ，８ｒ）が直接、検査対象領域Ｓの被撮影面に当接されるものであるため、その撮影距離が、点検用カメラ１０の撮像素子から二本の案内ロッド（８ｆ，８ｒ）の上端までの垂直方向の距離ｄｃに一致する。したがって、焦点距離の決定に用いる撮影距離が鈑桁橋の場合より大幅に小さくなるだけであり、基本的に焦点距離の決定とレンズ１１の選択や絞りｆ値の事前設定など、行う作業手順に変わりない。

なお、本考案による橋梁点検装置の細部は、以上の実施形態の構成に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、無人飛行体が４つのプロペラを備えた場合を示したが、それ以上、例えば、６つあるいは８つのプロペラを備えた構成も可能である。

本考案による別の実施形態として、無人飛行体が６つのプロペラを備えたタイプの場合を操縦用コントローラ及びカメラ操作用コントローラを省略した状態で図４に示す。本実施形態による橋梁点検装置は、図１の橋梁用点検装置とは、主に無人飛行機５１の構成において相違するものである。

ただし、機体５２に内蔵される制御系、駆動系及び機体５２の上部に搭載される点検用カメラ６０とその周辺機器等については図１の機体２と基本的構成が共通するものとする。即ち、機体５２の上部には、点検用カメラ６０は、カメラ本体６２とカメラ本体５２に交換可能に装着されるレンズ６１とで構成され、その撮影方向が無人飛行体５１が水平着地状態にて鉛直方向の上方となるように、レンズ６１の中心軸が鉛直方向沿う位置付けとなっている。また点検用カメラ６０には、Ｗｉ－Ｆｉ通信用の送受信器も搭載されており、対象領域を撮影した映像の情報信号をタブレット端末３０へ送信する。また点検用カメラ６０の左右両側に一対のＬＥＤ照明具６５が、上方を照らすように搭載されている。

以下は、主に、図１の実施形態と異なる構成について説明する。まず、本実施形態による無人飛行体５１は、機体５２から外周方向の六方へ延在する六本のアーム（５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄ，５４ｅ，５４ｆ）の先端にそれぞれモータ（不図示）によって回転駆動される下向きのプロペラ５３が取り付けられている。これら６本のアームのうち、機体５２の前側の左右位置から外方へ延在する２本のアーム（５４ａ，５４ｂ）と後側の左右位置から外方へ延在する２本のアーム（５４ｃ，５４ｄ）の先端付近上部に、それぞれ同じ長さの二対の支柱部（５７ａ，５７ｂ）（５７ｃ，５７ｄ）が点検用カメラ６０の上端より上方の高さまで立設されており、前側で左右対の支柱部（５７ａ，５７ｂ）の先端には前側の案内ロッド５８ｆが、後側で左右対の支柱部（５７ｃ，５７ｄ）の先端には後側の案内ロッド５８ｒが、それぞれ水平方向に横架して取り付けられている。

これら前後二本の案内ロッド（５８ｆ，５８ｒ）は、図１の橋梁点検装置と同様に、水平状態の機体に対して同じ高さ位置で互いに平行であり、且つ同じ全長を有しており、無人飛行体１の前進方向に沿った中心軸に対して左右両側へ水平方向に延びる距離が同じである。これら二本の案内ロッド（５８ｆ，５８ｒ）の長さＮは、検査対象である鈑桁橋の隣合うＩ字型桁１０１の対向する壁面の間の内幅Ｌより大きい寸法に設定されている。従って、無人飛行体１の水平状態にて、隣合うＩ字型桁１０１同士の間の検査対象領域Ｓの下方で、両側下端面１０３に各案内ロッド（５８ｆ，５８ｒ）がその左右両端領域で同時に当接される長さとなっている。

さらに、本実施形態では、前方正面から見て右側の前後の支柱部（５７ａ，５７ｃ）からその中間のアーム５４ｅに対して、筋かい状に渡された補助支柱６４が設けられていると共に、前方正面から見て左側の前後の支柱部（５７ｂ，５７ｄ）からその中間のアーム５４ｆに対しても、筋かい状に渡された補助支柱６４が設けられている。本実施形態においては、ＧＰＳアンテナ７０をこれら補助支柱６４の内の２本に設置した。

そして、本実施形態においては、図４（ｄ）に示すように、二本の案内ロッド（５８ｆ，５８ｒ）の上部の左右端部近くに、無人飛行体５１の前後方向に回転自在に装着されたローラ５９が設けられている。したがって、これら４つのローラ５９によって、二本の案内ロッド（５８ｆ，５８ｒ）が隣合うＩ字型桁１０１の両側下端面１０３に当接される際には、図５（ａ）に示すように、まず各ローラ５９が対応する下端面１０３に接するため、二本の案内ロッド（５８ｆ，５８ｒ）が直接接することはない。そして、撮影範囲をずらしながら無人飛行体５１が前進移動するのに伴って、各ローラ５９が当該下端面１０３上を転動するため、摺動による摩擦へ軽減され、無人飛行体５１の移動はスムーズになる。

また、適合するレンズ６１を選択するに当たっては、図５（ａ）に示すように、その焦点距離を決定するための撮影距離Ｄ’を求める際の点検用カメラ６０の撮像素子から二本の案内ロッド（５８ｆ，５８ｒ）の上端までの垂直方向の実質的な距離ｄｃ’は、図３（ａ）に示す場合よりもローラ５９の高さｒの分だけ長くなるだけである。このようなローラ５９を備えた構成の無人飛行体５１は、図５（ｂ）に示すように、Ｉ字型桁等の下方への突出部がなく、コンクリート床板の裏面１０３が下方に露呈している橋梁に対する点検においても、無人飛行体５１の移動がスムーズになる点は同じである。

なお、以上の実施形態で示した点検用カメラ（１０，６０）のカメラ本体（１２，６２）については、マニュアルフォーカスタイプ、あるいはマニュアルフォーカスモードを切換可能に備え、リモート操作によってシャッターをきることができるデジタルカメラであって、検査対象の被撮影面の高精度な静止画像が得られる焦点距離のレンズ（１１，６１）が交換可能に装着されるものであれば良い。

求められる画質としては、画像解析においてクラック精度が０．１～０．２ｍｍとなるものが望ましく、目安となる基準として、２４００万（６０００×４０００）画素数が挙げられる。従って、実際の撮影距離に応じて上記基準と同等以上の精度が得られるデジタルカメラを本考案のカメラ本体として適宜採用すればよい。

例えば、市販のデジタルカメラのうち一つとして、ソニー株式会社製のデジタル一眼カメラα７ＲIV例として、検証してみると、焦点距離が異なる２種（６００ｍｍ，１２００ｍｍ）の単焦点レンズによる撮影距離とクラック精度との関係は、以下の表１に示す通りである。なお、本カメラの仕様は、イメージセンササイズ：３５ｍｍ×２４ｍｍ，有効画素数：約６１００万（画素構成９６０４×６３３６），最高速シャッター：１／８０００，ＩＳＯ感度：１００－３２０００，である。

表１から分かるように、このカメラ本体は、６００ｍｍ単焦点レンズの装着において、撮像素子（イメージセンサ）から被撮影面までの距離が、上記撮影距離＝７．９ｍ相当であれば、得られた静止画像の分析において０．１ｍｍという高いクラック抽出精度が得られ、上記撮影距離＝１５．８ｍ相当であれば、得られる静止画像の分析おいて０．２ｍのクラック抽出精度が得られることになる。従って、このカメラ本体は、撮影距離に応じたレンズを選択することによって、高いクラック抽出精度で分析可能な制止画像が撮影でき、橋梁下面に対する良好な点検のための本考案に採用できる性能を備えたものと言える。このように、適切なカメラ本体に適宜選択されたレンズを装着することで、本考案による高精度な橋梁下面の点検撮影が、従来より簡便でありながら短時間で効率的に精度良く行える。

１，５１：無人飛行体
２，５２：機体
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，５３：プロペラ
４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄ，５４ｅ，５４ｆ：アーム
Ｐ：プロペラ回転軸方向
Ｘ：鉛直方向
５，５５：バッテリー
６，５６：支持構体
７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，５７ａ，５７ｂ，５７ｃ，５７ｄ：支柱部
８ｆ，８ｒ，５８ｆ，５８ｒ：案内ロッド
Ｎ：案内ロッドの長さ
５９：ローラ
Ｓ：検査対象領域
１０，６０：点検用カメラ
１１，６１：レンズ
１２，６２：カメラ本体
１３：推進用プロペラ
１４：後方アーム
６４：補助支柱
１５，６５：ＬＥＤ照明具
７０：ＧＰＳアンテナ
２０：操縦用コントローラ
２１：モニター
２２：操作部
３０：タブレット端末（カメラ制御用コントローラ）
３１：タッチパネル式ディスプレイ
３２：映像表示ウインドウ
３３：カメラ操作パネルウインドウ
１００：橋梁下面
１０１：Ｉ字型桁
Ｌ：Ｉ字型桁同士の対向する壁面の間の内幅
１０２：コンクリート床板の裏面
１０３：Ｉ字型桁の下端面
１１０：横桁
１２０：（Ｉ字型桁なし）橋梁下端面
２００：第１の操作者
３００：第２の操作者（カメラ操作者）

Claims

機体と該機体の外周方向に延在して下向きに設けられた複数のプロペラとを有する無人飛行体と、前記機体の前部に搭載されて機体進行方向を撮影方向に設定された位置確認用カメラと、前記位置確認用カメラからの映像が確認可能で前記無人飛行体に対して遠隔操縦が行われる操縦用コントローラと、前記機体の上部に搭載されて検査対象を撮影するために撮影方向を上方に設定された点検用カメラと、を備えた橋梁点検用装置であって、
無線通信を介して前記点検用カメラに接続されて信号の送受信により前記点検用カメラによって撮影されているライブ映像の情報信号が受信されると共に前記点検用カメラの遠隔制御が行われるカメラ制御用コントローラを更に備え、
前記機体は、
前記点検用カメラの周囲に設けられて上方を照らす複数のＬＥＤ照明具と、機体前側の左右位置と機体後側の左右位置とにそれぞれ前記点検用カメラの上端より上方の高さまで立設された二対の支柱部と、
各対の左右の前記支柱部の先端に水平方向に横架して取り付けられた互いに平行で予め定められた同じ長さを有し、前記撮影の際に前記検査対象の橋梁の最下面に当接される二本の案内ロッドと、を備え、
前記点検用カメラは、前記二本の案内ロッドが前記橋梁の最下面に当接された状態での予め定められた前記点検用カメラから前記検査対象までの距離と撮影範囲に基づく画角から決定される焦点距離に応じて選択されたレンズが交換可能に装着されており、
前記カメラ制御用コントローラは、前記点検用カメラに対して、そのシャッター機能を駆動させて前記検査対象の静止画像を取得させるシャッター指令信号の送信が行われるものであり、前記点検用カメラからの前記情報信号に基づいて前記ライブ映像及び前記静止画像が表示される表示部と、前記ライブ映像及び前記静止画像が格納される記憶部と、を有していることを特徴とする橋梁点検装置。
機体と該機体の外周方向に延在して下向きに設けられた複数のプロペラとを有する無人飛行体と、前記機体の前部に搭載されて機体進行方向を撮影方向に設定された位置確認用カメラと、前記位置確認用カメラからの映像が確認可能で前記無人飛行体に対して遠隔操縦が行われる操縦用コントローラと、前記機体の上部に搭載されて検査対象を撮影するために撮影方向を上方に設定された点検用カメラと、を備えた橋梁点検用装置であって、
無線通信を介して前記点検用カメラに接続されて信号の送受信により前記点検用カメラによって撮影されているライブ映像の情報信号が受信されると共に前記点検用カメラの遠隔制御が行われるカメラ制御用コントローラを更に備え、
前記機体は、
前記点検用カメラの周囲に設けられて上方を照らす複数のＬＥＤ照明具と、機体前側の左右位置と機体後側の左右位置とにそれぞれ前記点検用カメラの上端より上方の高さまで立設された二対の支柱部と、
各対の左右の前記支柱部の先端に水平方向に横架して取り付けられた互いに平行で予め定められた同じ長さを有し、前記撮影の際に前記検査対象の橋梁の最下面に当接される二本の案内ロッドと、を備え、
前記点検用カメラは、前記二本の案内ロッドが前記橋梁の最下面に当接された状態での予め定められた前記点検用カメラから前記検査対象までの距離と撮影範囲に基づく画角から決定される焦点距離に応じて選択されたレンズが交換可能に装着されており、
前記カメラ制御用コントローラは、前記点検用カメラに対して、そのシャッター機能を駆動させて前記検査対象の静止画像を取得させるシャッター指令信号の送信が行われるものであり、前記点検用カメラからの前記情報信号に基づいて前記ライブ映像及び前記静止画像が表示される表示部と、前記ライブ映像及び前記静止画像が格納される記憶部と、を有しており、
前記二本の案内ロッドは、それぞれの上部の左右両端近くに前後方向に回転自在に装着されたローラを有していることを特徴とする橋梁点検装置。
機体と該機体の外周方向に延在して下向きに設けられた複数のプロペラとを有する無人飛行体と、前記機体の前部に搭載されて機体進行方向を撮影方向に設定された位置確認用カメラと、前記位置確認用カメラからの映像が確認可能で前記無人飛行体に対して遠隔操縦が行われる操縦用コントローラと、前記機体の上部に搭載されて検査対象を撮影するために撮影方向を上方に設定された点検用カメラと、を備えた橋梁点検用装置であって、
無線通信を介して前記点検用カメラに接続されて信号の送受信により前記点検用カメラによって撮影されているライブ映像の情報信号が受信されると共に前記点検用カメラの遠隔制御が行われるカメラ制御用コントローラを更に備え、
前記機体は、
前記点検用カメラの周囲に設けられて上方を照らす複数のＬＥＤ照明具と、機体前側の左右位置と機体後側の左右位置とにそれぞれ前記点検用カメラの上端より上方の高さまで立設された二対の支柱部と、
各対の左右の前記支柱部の先端に水平方向に横架して取り付けられた互いに平行で予め定められた同じ長さを有し、前記撮影の際に前記検査対象の橋梁の最下面に当接される二本の案内ロッドと、を備え、
前記点検用カメラは、前記二本の案内ロッドが前記橋梁の最下面に当接された状態での予め定められた前記点検用カメラから前記検査対象までの距離と撮影範囲に基づく画角から決定される焦点距離に応じて選択されたレンズが交換可能に装着されており、
前記カメラ制御用コントローラは、前記点検用カメラに対して、そのシャッター機能を駆動させて前記検査対象の静止画像を取得させるシャッター指令信号の送信が行われるものであり、前記点検用カメラからの前記情報信号に基づいて前記ライブ映像及び前記静止画像が表示される表示部と、前記ライブ映像及び前記静止画像が格納される記憶部と、を有しており、
前記点検用カメラは、少なくとも２４００万画素数を有するデジタルカメラであることを特徴とする橋梁点検装置。
機体と該機体の外周方向に延在して下向きに設けられた複数のプロペラとを有する無人飛行体と、前記機体の前部に搭載されて機体進行方向を撮影方向に設定された位置確認用カメラと、前記位置確認用カメラからの映像が確認可能で前記無人飛行体に対して遠隔操縦が行われる操縦用コントローラと、前記機体の上部に搭載されて検査対象を撮影するために撮影方向を上方に設定された点検用カメラと、を備えた橋梁点検用装置であって、
無線通信を介して前記点検用カメラに接続されて信号の送受信により前記点検用カメラによって撮影されているライブ映像の情報信号が受信されると共に前記点検用カメラの遠隔制御が行われるカメラ制御用コントローラを更に備え、
前記機体は、
前記点検用カメラの周囲に設けられて上方を照らす複数のＬＥＤ照明具と、機体前側の左右位置と機体後側の左右位置とにそれぞれ前記点検用カメラの上端より上方の高さまで立設された二対の支柱部と、
各対の左右の前記支柱部の先端に水平方向に横架して取り付けられた互いに平行で予め定められた同じ長さを有し、前記撮影の際に前記検査対象の橋梁の最下面に当接される二本の案内ロッドと、を備え、
前記点検用カメラは、前記二本の案内ロッドが前記橋梁の最下面に当接された状態での予め定められた前記点検用カメラから前記検査対象までの距離と撮影範囲に基づく画角から決定される焦点距離に応じて選択されたレンズが交換可能に装着されており、
前記カメラ制御用コントローラは、前記点検用カメラに対して、そのシャッター機能を駆動させて前記検査対象の静止画像を取得させるシャッター指令信号の送信が行われるものであり、前記点検用カメラからの前記情報信号に基づいて前記ライブ映像及び前記静止画像が表示される表示部と、前記ライブ映像及び前記静止画像が格納される記憶部と、を有しており、
前記プロペラは、前記機体の水平接地状態におけるそれぞれの回転軸方向が、鉛直方向に対して前記機体の外周方向に２～５度の傾きを有していると共に、前記機体には前方への推力を付加する推進用プロペラが更に備えられていることを特徴とする橋梁点検装置。