JP6726885B2 - Inspection camera, inspection system including the same, and inspection method - Google Patents

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Description

本開示は、壁面等に発生したひび割れ等の検査を実施するために用いられる検査用カメラおよびこれを備えた検査システム、検査方法に関する。 The present disclosure relates to an inspection camera used for inspecting cracks and the like generated on a wall surface, an inspection system including the inspection camera, and an inspection method.

特許文献1および特許文献2は、水中で検査対象を撮影する遠隔制御ロボットを開示する。これらは、浮力体、推進装置、カメラ、照明等からなる本体と、本体を制御する制御装置等から構成される。これにより、従来の潜水士に代わって、人が水中に潜らずとも遠隔制御でダム等の水中を移動して検査対象を撮影することができる。 Patent document 1 and patent document 2 disclose a remote control robot for photographing an inspection target underwater. These are composed of a main body including a buoyant body, a propulsion device, a camera, lighting, and the like, a control device for controlling the main body, and the like. As a result, instead of the conventional diver, even if a person does not submerge in the water, the inspection target can be imaged by moving in the water such as a dam by remote control.

特開昭61−200089号公報Japanese Patent Laid-Open No. 61-200809 特公平7−74030号公報Japanese Patent Publication No. 7-74030

本開示は、撮像された画像を用いて高精度に測定対象物の寸法を検出することが可能な検査用カメラおよびこれを備えた検査システム、検査方法を提供する。 The present disclosure provides an inspection camera capable of detecting a dimension of a measurement object with high accuracy using a captured image, an inspection system including the inspection camera, and an inspection method.

本開示に係る検査用カメラは、筐体部と、撮像部と、複数のレーザ照射部と、を備え、筐体部は、撮像部とレーザ照射部とを内包しており、防水構造を有する。筐体部の姿勢は、前記撮像部により前記被写体を撮像するときは、前記撮像部と前記被写体との距離が同じになるように、水平方向における相対的な位置を一定に保持するよう自動姿勢制御される。撮像部は、筐体部に設置されており、第1方向において被写体を撮像する。複数のレーザ照射部は、筐体部における撮像部の周辺に配置されており、撮像部において撮像された画像における対象物の寸法を測定する際の基準となるレーザ光を第1方向に平行に、被写体に向かって照射する。

An inspection camera according to the present disclosure includes a housing section, an imaging section, and a plurality of laser irradiation sections . The housing section includes the imaging section and the laser irradiation section, and has a waterproof structure. you. The posture of the housing is such that when the subject is imaged by the image pickup unit, the posture is automatically set so that the relative position in the horizontal direction is kept constant so that the distance between the image pickup unit and the subject is the same. Controlled. The imaging unit is installed in the housing unit and images the subject in the first direction. The plurality of laser irradiation units are arranged around the image capturing unit in the housing unit, and the laser light that serves as a reference when measuring the dimensions of the object in the image captured by the image capturing unit is parallel to the first direction. , Illuminate the subject.

本開示に係る検査用カメラによれば、撮像された画像を用いて高精度に測定対象物の寸法を検出することができる。 According to the inspection camera of the present disclosure, it is possible to detect the dimension of the measurement object with high accuracy using the captured image.

本開示の一実施形態に係る水中用ロボットの構成を示す全体斜視図。The whole perspective view showing the composition of the underwater robot concerning one embodiment of this indication. 図1の水中用ロボットの上面図。The top view of the underwater robot of FIG. 図1の水中用ロボットの左側面図。The left side view of the underwater robot of FIG. 図1の水中用ロボットの正面図。The front view of the underwater robot of FIG. 図1の水中用ロボットの右側面図。The right view of the underwater robot of FIG. 図1の水中用ロボットの背面図。The rear view of the underwater robot of FIG. 図1の水中用ロボットを含む検査システムの構成を示す制御ブロック図。FIG. 2 is a control block diagram showing a configuration of an inspection system including the underwater robot of FIG. 1. 図1の水中用ロボットの構成に含まれる検査用カメラの構成を示す斜視図。FIG. 3 is a perspective view showing a configuration of an inspection camera included in the configuration of the underwater robot in FIG. 1. 図4の検査用カメラの構成を示す分解斜視図。The disassembled perspective view which shows the structure of the camera for inspection of FIG. 図4の検査用カメラの内部構成を示す正面図。The front view which shows the internal structure of the inspection camera of FIG. 図6のA−A線矢視断面図。FIG. 7 is a sectional view taken along the line AA of FIG. 6. 図1の水中用ロボットを用いてダムの壁面を検査する際の工程を示す模式図。The schematic diagram which shows the process at the time of inspecting the wall surface of a dam using the underwater robot of FIG. 図1の水中用ロボットを用いた検査方法において、ダムの壁面に照射された複数のレーザの重心位置を検出して壁面からの水中用ロボットの距離および傾きを算出する工程を説明するための図。In the inspection method using the underwater robot of FIG. 1, a diagram for explaining a step of calculating the distance and the inclination of the underwater robot from the wall surface by detecting the center of gravity of a plurality of lasers irradiated on the wall surface of the dam. .. 壁面からの距離0.5mで撮影した画像におけるレーザの照射位置の間隔を示す図。The figure which shows the space|interval of the irradiation position of the laser in the image imaged at the distance of 0.5 m from a wall surface. 壁面からの距離1.0mで撮影した画像におけるレーザの照射位置の間隔を示す図。The figure which shows the space|interval of the irradiation position of the laser in the image imaged at the distance of 1.0 m from the wall surface. ダムの壁面に生じた傷と4点のレーザ光の位置とを含む画像を示す図。The figure which shows the image containing the damage which arose on the wall surface of a dam, and the position of four laser beams. 図1の水中用ロボットを用いた壁面に生じた傷の大きさを算出する検査方法の流れを示すフローチャート。3 is a flowchart showing a flow of an inspection method for calculating the size of a scratch on a wall surface using the underwater robot of FIG. 1.

以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。ただし、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
なお、出願人は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
(実施形態1)
本開示の一実施形態に係る検査用カメラ13を搭載した水中用ロボット10およびこれを備えた検査システム、検査方法について、図1〜図12を用いて説明すれば以下の通りである。
Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. However, more detailed description than necessary may be omitted. For example, detailed description of well-known matters and duplicate description of substantially the same configuration may be omitted. This is for avoiding unnecessary redundancy in the following description and for facilitating understanding by those skilled in the art.
It is to be noted that the applicant provides the accompanying drawings and the following description for those skilled in the art to fully understand the present disclosure, and is not intended to limit the subject matter described in the claims by these. Absent.
(Embodiment 1)
An underwater robot 10 equipped with an inspection camera 13 according to an embodiment of the present disclosure, an inspection system including the underwater robot 10, and an inspection method will be described below with reference to FIGS. 1 to 12.

なお、本実施形態では、以下の説明において、上下・前後・左右の各方向を図1に示すように定義する。
すなわち、水中用ロボット10が水中において潜行している際の基本姿勢(直立姿勢)において、水面側を上、水底側を下と定義する。そして、円筒状の本体ユニット12の中心軸に沿って上下方向に伸びる仮想的な軸を上下軸(第2軸)とする。
この上下軸の方向に直交する平面において、後述する操作用カメラ12aおよび検査用カメラ13が撮影する方向を前と定義する。つまり、検査用カメラ13等の光軸に沿って被写体へ向かう方向(第1方向)を前とし、その反対を後とする。そして、検査用カメラ13の光軸と平行であって、前後方向に伸びる仮想的な軸を前後軸(第1軸)とする。
さらに、上下軸と前後軸とにそれぞれ直交する仮想的な軸を左右軸(第3軸)とする。
In this embodiment, the up/down/front/rear/left/right directions are defined as shown in FIG. 1 in the following description.
That is, in the basic posture (upright posture) when the underwater robot 10 is submerged in water, the water surface side is defined as up and the water bottom side is defined as down. An imaginary axis extending in the vertical direction along the central axis of the cylindrical main body unit 12 is referred to as the vertical axis (second axis).
In the plane orthogonal to the direction of the vertical axis, the direction taken by the operation camera 12a and the inspection camera 13 described later is defined as the front. That is, the direction (first direction) toward the subject along the optical axis of the inspection camera 13 or the like is the front, and the opposite direction is the rear. An imaginary axis that is parallel to the optical axis of the inspection camera 13 and extends in the front-rear direction is the front-rear axis (first axis).
Further, virtual axes orthogonal to the vertical axis and the front-rear axis are defined as the left-right axis (third axis).

従って、操縦者が操作用カメラ12aによって撮影された画面をコントローラ1のモニタ等で見ながら操作する場合には、浮上/潜航が上/下方向、前進/後進が前/後方向、左進(あるいは左旋回/反時計回り)/右進(あるいは右旋回/時計回り)が左/右方向に対応する。
また、以下の説明では、前後軸を中心とする回転の方向をロール方向、左右軸を中心とする回転の方向をピッチ方向、上下軸を中心とする回転の方向をヨー方向とする。
ここで、高速道路やダム等の社会インフラは、建設されて長い年月が経過したことによる老朽化が進んでいる。近年、これらの社会インフラにおける事故や災害等の発生を未然に防ぐために、点検・整備等が重要となっている。
例えば、ダムの点検は、水深の深い位置まで潜水して点検作業を行う必要があり、ダイバーによる点検作業ではリスクを伴うとともに高額な費用がかかってしまう。このため、人の代わりとして水中の様子を把握できるように、水中用ロボットが開発されている。しかしながら、従来の水中用ロボットは、ダムの壁面に対して相対的な位置・姿勢を任意の状態に制御したり、一定に保持したりすることが難しく、鮮明な画像を得ることが困難であった。本開示の水中用ロボット10は、このような課題に鑑みて、以下のような構成を備えたものである。
Therefore, when the operator operates while viewing the screen imaged by the operation camera 12a on the monitor of the controller 1 or the like, ascent/dive is up/down, forward/reverse is front/rear, and left ( Alternatively, left turn/counterclockwise)/rightward (or right turn/clockwise) corresponds to the left/right direction.
In the following description, the direction of rotation about the front-rear axis is the roll direction, the direction of rotation about the left-right axis is the pitch direction, and the direction of rotation about the vertical axis is the yaw direction.
Here, social infrastructures such as expressways and dams are aging due to the long years of construction. In recent years, inspection and maintenance have become important in order to prevent accidents and disasters from occurring in these social infrastructures.
For example, when inspecting a dam, it is necessary to dive to a deep water position for inspection work, and the inspection work by a diver is risky and expensive. For this reason, underwater robots have been developed so that the underwater state can be grasped instead of people. However, it is difficult for a conventional underwater robot to control the relative position/orientation with respect to the wall surface of the dam in an arbitrary state or to keep it constant, and it is difficult to obtain a clear image. It was In view of such a problem, the underwater robot 10 of the present disclosure has the following configuration.

<水中用ロボット10の説明>
本実施形態に係る水中用ロボット10は、例えば、ダムの壁面に生じた亀裂等の検査を実施するために、水中において潜行しながら検査対象となる壁面等の撮影を行う。そして、水中用ロボット10は、図1および図2A〜図2Eに示すように、バンパー(フレーム)11、本体ユニット12、検査用カメラ13、ソナー14、照明15、バッテリユニット16、固定浮力材17a,17b、推進器ユニット20、姿勢調整機構30を備えている。
また、水中用ロボット10は、図3に示すように、ケーブル2を介して、コントローラ1に有線接続されており、地上の操作者からコントローラ1を介して入力された操作内容に応じて、動作・姿勢等が制御される。
<Explanation of the underwater robot 10>
The underwater robot 10 according to the present embodiment takes an image of a wall surface or the like to be inspected while diving underwater in order to inspect a crack or the like generated on the wall surface of the dam, for example. Then, as shown in FIGS. 1 and 2A to 2E, the underwater robot 10 includes a bumper (frame) 11, a main body unit 12, an inspection camera 13, a sonar 14, an illumination 15, a battery unit 16, and a fixed buoyant member 17a. , 17b, a propulsion unit 20, and an attitude adjusting mechanism 30.
In addition, as shown in FIG. 3, the underwater robot 10 is wire-connected to the controller 1 via the cable 2 and operates according to the operation content input from the operator on the ground via the controller 1. -Attitude is controlled.

水中用ロボット10を操作するコントローラ1は、例えば、水中用ロボット10から送信される各種情報を表示するモニタ、水中用ロボット10を操縦するための入力部等を有している。そして、コントローラ1は、ダムの壁面等の検査対象物との相対的な位置および姿勢を一定に保持するように、複数のスラスタを含む推進器ユニット20を制御しながら、検査用カメラ13等の撮影動作を制御する。
ここで、コントローラ1としては、キーボード、マウス、およびモニタを含むノートパソコン等を利用することができる。あるいは、コントローラ1としては、ラジコン機器の操縦等で使用されるプロポーショナル方式のコントローラを利用してもよい。
そして、コントローラ1は、図3に示すように、画像取得部1a、位置検出部1b、距離測定部1c、姿勢検出部1d、補正部1e、検査対象測定部1fおよびメモリ1gを備えている。コントローラ1は、CPUがメモリ1gに保存された各種プログラムを読み込んで実行することにより、これらの機能ブロックとして動作する。
The controller 1 that operates the underwater robot 10 has, for example, a monitor that displays various kinds of information transmitted from the underwater robot 10, an input unit for operating the underwater robot 10, and the like. Then, the controller 1 controls the propulsion unit 20 including a plurality of thrusters so that the relative position and posture with respect to the inspection target such as the wall surface of the dam are kept constant, while the controller 1 such as the inspection camera 13 is controlled. Controls the shooting operation.
Here, as the controller 1, a notebook computer including a keyboard, a mouse, and a monitor can be used. Alternatively, as the controller 1, a proportional type controller used for controlling a radio controlled device or the like may be used.
Then, as shown in FIG. 3, the controller 1 includes an image acquisition unit 1a, a position detection unit 1b, a distance measurement unit 1c, a posture detection unit 1d, a correction unit 1e, an inspection target measurement unit 1f, and a memory 1g. The controller 1 operates as these functional blocks when the CPU reads and executes various programs stored in the memory 1g.

画像取得部1aは、検査用カメラ13(撮像部13a)において撮像された画像(動画、静止画)を取得する。
位置検出部1bは、後述する4つのレーザ照射部13ba〜13bdから照射され画像中に写りこんだレーザのスポットP1〜P4(図9等参照)の各々について、画像内における重心位置を検出する。
距離測定部1cは、画像における、位置検出部1bにおいて検出された各レーザのスポットP1〜P4の重心位置と、撮像部13aの光軸Xとの間の距離を算出する。また、距離測定部1cは、位置検出部1bにおいて検出された各レーザのスポットP1〜P4の重心位置に基づいて、4つのレーザ照射部13ba〜13bdのそれぞれから壁面までの距離を算出する。
The image acquisition unit 1a acquires an image (moving image, still image) captured by the inspection camera 13 (imaging unit 13a).
The position detection unit 1b detects the center of gravity position in the image for each of the laser spots P1 to P4 (see FIG. 9 and the like) that are emitted from the four laser emission units 13ba to 13bd described below and reflected in the image.
The distance measuring unit 1c calculates the distance between the center of gravity of each of the laser spots P1 to P4 detected by the position detecting unit 1b and the optical axis X of the imaging unit 13a in the image. Further, the distance measuring unit 1c calculates the distance from each of the four laser irradiation units 13ba to 13bd to the wall surface based on the center of gravity of the spots P1 to P4 of each laser detected by the position detection unit 1b.

姿勢検出部1dは、4つのレーザ照射部13ba〜13bdのそれぞれの壁面までの距離から、水中用ロボット10(検査用カメラ13)の壁面に対する傾き(姿勢)を算出する。
補正部1eは、姿勢検出部1dにおいて検出された水中用ロボット10(検査用カメラ13)の傾きに応じて、画像を補正する。
検査対象測定部1fは、補正部1eにおいて補正された画像を用いて、検査対象となる壁面に生じた傷D1,D2(図11参照)等の大きさ(幅)を測定する。
なお、コントローラ1によるダムの壁面等に生じた傷の大きさ(幅)の測定に関しては、後段にて詳述する。
なお、水中用ロボット10からコントローラ1へ送信される情報としては、例えば、水中用ロボット10において撮影された画像や、水中用ロボット10に登載された各種センサから取得した値、推進器ユニット20に含まれる各スラスタの状態値等がある。
The posture detection unit 1d calculates the inclination (posture) of the underwater robot 10 (inspection camera 13) with respect to the wall surface from the distances to the wall surfaces of the four laser irradiation units 13ba to 13bd.
The correction unit 1e corrects the image according to the tilt of the underwater robot 10 (inspection camera 13) detected by the posture detection unit 1d.
The inspection target measurement unit 1f measures the size (width) of the scratches D1, D2 (see FIG. 11) and the like generated on the wall surface to be inspected using the image corrected by the correction unit 1e.
Note that the measurement of the size (width) of the scratch generated on the wall surface of the dam by the controller 1 will be described later in detail.
The information transmitted from the underwater robot 10 to the controller 1 includes, for example, images taken by the underwater robot 10, values obtained from various sensors mounted on the underwater robot 10, and the propulsion unit 20. There is a state value of each thruster included.

また、コントローラ1は、水中用ロボット10から送信される情報を記録するための記録装置を備えていてもよい。さらに、コントローラ1は、水中用ロボット10において撮影された水中の画像を鮮明化する画像処理を行う画像処理部を備えていてもよい。
水中用ロボット10とコントローラ1との間を接続するケーブル2は、信号線と係留線とを含むように構成されている。
信号線は、電気信号あるいは光信号によって、水中用ロボット10とコントローラ1との間の通信を可能とする。係留線は、水中用ロボット10とコントローラ1とを係留する。
ここで、係留線は、少なくとも、金属および樹脂のいずれかの素材によって形成されているが、材質としてはこれらに限定されるものではない。
Further, the controller 1 may include a recording device for recording the information transmitted from the underwater robot 10. Furthermore, the controller 1 may include an image processing unit that performs image processing for sharpening an underwater image captured by the underwater robot 10.
The cable 2 that connects the underwater robot 10 and the controller 1 is configured to include a signal line and a mooring line.
The signal line enables communication between the underwater robot 10 and the controller 1 by an electric signal or an optical signal. The mooring line moors the underwater robot 10 and the controller 1.
Here, the mooring line is formed of at least one of metal and resin, but the material is not limited to these.

また、信号線と係留線とは、一体的に形成されていることが好ましい。例えば、係留線を中空としてその中空部に信号線を通したものや、信号線と係留線をねじり合わせて撚り線としたもの、線材や補強材を保護チューブ内に設けた構成とするいわゆるキャブタイヤケーブル等を用いることができる。
これにより、水中で複数の線同士が絡まってしまうリスクが低減され、ケーブルの取り回しが容易になる。
なお、信号線のみで係留に十分な強度が得られる場合には、信号線が係留線を兼ねる構成とし、係留線を含まない構成であってもよい。
また、水中用ロボット10とコントローラ1との間には、ケーブル2を巻き取るための巻き取り器(図示せず)が設けられていてもよい。
Further, it is preferable that the signal line and the mooring line are integrally formed. For example, a so-called cab in which a mooring wire is hollow and a signal wire is passed through the hollow portion, a signal wire and a mooring wire are twisted to form a stranded wire, and a wire rod and a reinforcing material are provided in a protective tube. A tire cable or the like can be used.
As a result, the risk of entanglement of a plurality of wires in water is reduced, and the cable is easily routed.
In addition, when sufficient strength for mooring can be obtained only with the signal line, the signal line may also serve as the mooring line, and the mooring line may not be included.
A winder (not shown) for winding the cable 2 may be provided between the underwater robot 10 and the controller 1.

この場合には、水中用ロボット10と巻き取り器との間は係留線によって接続し、巻き取り器とコントローラ1との間は通信線のみで接続してもよい。なお、巻き取り器としては、巻き芯にケーブル2を巻き取って収納可能とするものであって、いわゆるウインチやリール、ライン巻きと呼ばれるものを利用することができる。
<水中用ロボット10の構成>
水中用ロボット10は、上述したように、バンパー(フレーム)11、本体ユニット12、検査用カメラ13、ソナー14、照明15、バッテリユニット16、固定浮力材17a,17b、推進器ユニット20、姿勢調整機構30を備えている(図1および図2A〜図2E参照)。
In this case, the underwater robot 10 and the winder may be connected by a mooring line, and the winder and the controller 1 may be connected only by a communication line. In addition, as the winding device, a so-called winch, reel, or line winding device that can store the cable 2 by winding the cable 2 around the winding core can be used.
<Configuration of underwater robot 10>
As described above, the underwater robot 10 includes the bumper (frame) 11, the main body unit 12, the inspection camera 13, the sonar 14, the lighting 15, the battery unit 16, the fixed buoyancy members 17a and 17b, the propulsion unit 20, and the attitude adjustment. The mechanism 30 is provided (see FIGS. 1 and 2A to 2E).

(バンパー11)
バンパー(フレーム)11は、図1等に示すように、上面と下面を構成する2つの八角形のパイプ状部材と、これらの八角形の部材の4隅から上下方向(第2軸方向)に沿って立設された4本のパイプ状部材とを組み合わせた状態で、ボルト等を用いて固定して構成されている。そして、バンパー11には、上述した本体ユニット12、検査用カメラ13、ソナー14、照明15、バッテリユニット16等が固定される。また、バンパー11は、図1に示すように、前後方向(第1軸方向)に沿って配置されたセンターフレーム11a、上下方向(第2軸方向)に沿って配置されたセンターフレーム11bを有している。
センターフレーム11aは、図1および図2Aに示すように、水中用ロボット10の上面における左右方向(第3軸方向)の中央部分において、前後方向(第1軸方向)に沿って配置されている。そして、センターフレーム11aは、後述する姿勢調整機構30の可動おもりユニット31の移動方向を誘導するガイド軸として使用される。
センターフレーム11bは、図1および図2Eに示すように、水中用ロボット10の背面における左右方向(第3軸方向)の中央部分において、上下方向(第2軸方向)に沿って配置されている。そして、センターフレーム11bは、後述する姿勢調整機構30の可動浮力材ユニット35の移動方向を誘導するガイド軸として使用される。
(Bumper 11)
As shown in FIG. 1 and the like, the bumper (frame) 11 includes two octagonal pipe-shaped members that form an upper surface and a lower surface, and the four corners of these octagonal members in the vertical direction (second axis direction). It is configured to be fixed by using bolts or the like in a state of being combined with four pipe-shaped members that are erected along the line. Then, the body unit 12, the inspection camera 13, the sonar 14, the illumination 15, the battery unit 16 and the like described above are fixed to the bumper 11. Further, as shown in FIG. 1, the bumper 11 has a center frame 11a arranged along the front-rear direction (first axis direction) and a center frame 11b arranged along the up-down direction (second axis direction). doing.
As shown in FIGS. 1 and 2A, the center frame 11a is arranged along the front-rear direction (first axis direction) in the central portion of the upper surface of the underwater robot 10 in the left-right direction (third axis direction). .. The center frame 11a is used as a guide shaft that guides the moving direction of the movable weight unit 31 of the attitude adjusting mechanism 30, which will be described later.
As shown in FIGS. 1 and 2E, the center frame 11b is arranged along the up-down direction (second axis direction) at the central portion of the back surface of the underwater robot 10 in the left-right direction (third axis direction). .. The center frame 11b is used as a guide shaft that guides the moving direction of the movable buoyancy material unit 35 of the attitude adjusting mechanism 30 described later.

(本体ユニット12)
本体ユニット12は、図1および図2B等に示すように、内部に操作用カメラ12aが設置された透明の円筒形容器である。そして、本体ユニット12は、その両端に設けられた蓋によって操作用カメラ12a等の内容物を密閉することによって、水中において内部に水が浸入しない防水構造を形成する。そして、本体ユニット12は、円筒形容器の軸が上下方向(第2軸方向)に沿って配置されるように、バンパー11の略中央部分に固定されている。
操作用カメラ12aは、水中用ロボット10を水中で操作する際に動画または静止画を撮影してコントローラ1へ送信する撮像装置である。そして、操作用カメラ12aは、図1および図2Cに示すように、水中用ロボット10の前後方向(第1軸方向)に沿ってカメラの光軸が配置されるように、バンパー11へ固定されている。そして、操作用カメラ12aは、水中用ロボット10の前方向が撮影領域となる向きで設置されている。また、操作用カメラ12aは、本体ユニット12を構成する円筒形容器に形成された透明な窓部分から動画や静止画の撮影を行う。
(Main unit 12)
As shown in FIGS. 1 and 2B, etc., the main body unit 12 is a transparent cylindrical container in which an operation camera 12a is installed. Then, the main body unit 12 forms a waterproof structure in which water does not enter inside by sealing the contents such as the operation camera 12a with the lids provided at both ends thereof. The main body unit 12 is fixed to the substantially central portion of the bumper 11 so that the axis of the cylindrical container is arranged in the vertical direction (second axial direction).
The operation camera 12 a is an imaging device that captures a moving image or a still image and transmits it to the controller 1 when operating the underwater robot 10 underwater. Then, as shown in FIGS. 1 and 2C, the operation camera 12a is fixed to the bumper 11 such that the optical axis of the camera is arranged along the front-rear direction (first axis direction) of the underwater robot 10. ing. The operation camera 12a is installed so that the front direction of the underwater robot 10 is the shooting area. Further, the operation camera 12a captures a moving image or a still image through a transparent window portion formed in a cylindrical container that constitutes the main body unit 12.

(検査用カメラ13)
検査用カメラ13は、検査対象となるダムの壁面を撮影するための撮像装置であって、操作用カメラ12aと比較して、高解像度の動画や静止画の撮影が可能である。そして、検査用カメラ13は、図1および図2B〜図2Dに示すように、操作用カメラと同様に、水中用ロボット10の前後方向(第1軸方向)に沿ってカメラの光軸が配置されるように、バンパー11の下部へ固定されている。そして、検査用カメラ13は、水中用ロボット10の前方向が撮影領域となる向きで設置されている。
本実施形態の検査用カメラ13は、図4に示すように、ケース(筐体部)41、透明板42、フロントケース43を備えている。また、検査用カメラ13は、図5に示すように、内部に、撮像部13aと、4つのレーザ照射部13ba〜13bdとを備えている。
ケース41は、検査用カメラ13の被写体側(第1方向)とは反対側の筐体部分を形成する円筒状の部材であって、撮像部13a、4つのレーザ照射部13ba〜13bdを内包する。
透明板42は、フロントケース43の被写体側の前面を覆うように取り付けられており、透明な樹脂によって成形されている。そして、透明板42は、検査用カメラ13の内部に水が浸入しない防水構造を形成するように、フロントケース43の前面に取り付けられている。
(Camera 13 for inspection)
The inspection camera 13 is an imaging device for capturing the wall surface of the dam to be inspected, and is capable of capturing high-resolution moving images and still images as compared with the operation camera 12a. As shown in FIGS. 1 and 2B to 2D, the inspection camera 13 has the optical axis of the camera arranged along the front-rear direction (first axis direction) of the underwater robot 10 as in the case of the operation camera. As described above, it is fixed to the lower portion of the bumper 11. Then, the inspection camera 13 is installed so that the front direction of the underwater robot 10 becomes the imaging area.
As shown in FIG. 4, the inspection camera 13 of the present embodiment includes a case (housing part) 41, a transparent plate 42, and a front case 43. Further, as shown in FIG. 5, the inspection camera 13 is internally provided with an imaging unit 13a and four laser irradiation units 13ba to 13bd.
The case 41 is a cylindrical member that forms a housing portion on the side opposite to the subject side (first direction) of the inspection camera 13, and includes the imaging unit 13a and the four laser irradiation units 13ba to 13bd. ..
The transparent plate 42 is attached so as to cover the front surface of the front case 43 on the subject side, and is made of transparent resin. The transparent plate 42 is attached to the front surface of the front case 43 so as to form a waterproof structure in which water does not enter the inside of the inspection camera 13.

なお、透明板42は、検査用カメラ13による撮影とレーザ照射部13ba〜13bdによるレーザ光の照射が可能になるように、光を透過する材料で成形されていればよい。透明板42は、例えば、ガラスによって成形されていてもよい。
フロントケース43は、図5に示すように、保持部43aにおいて撮像部13aを、保持部43bにおいて4つのレーザ照射部13ba〜13bdをそれぞれ保持する。
保持部43aは、図6および図7に示すように、フロントケース43の円形の前面の中心部分に形成された円筒状の貫通穴であって、円筒状の撮像部13aが挿入される。
保持部43bは、図6および図7に示すように、保持部43aを中心とする円周上に、角度90度間隔で配置された円筒状の貫通孔であって、レーザ照射部13ba〜13bdがそれぞれ挿入される。
The transparent plate 42 may be formed of a material that transmits light so that the inspection camera 13 can perform imaging and the laser irradiation units 13ba to 13bd can irradiate laser light. The transparent plate 42 may be formed of glass, for example.
As shown in FIG. 5, the front case 43 holds the imaging unit 13a in the holding unit 43a and the four laser irradiation units 13ba to 13bd in the holding unit 43b.
As shown in FIGS. 6 and 7, the holding portion 43a is a cylindrical through hole formed in the central portion of the circular front surface of the front case 43, and the cylindrical imaging portion 13a is inserted therein.
As shown in FIG. 6 and FIG. 7, the holding portion 43b is a cylindrical through hole arranged at an angle of 90 degrees on a circumference centered on the holding portion 43a, and the laser irradiation portions 13ba to 13bd. Are inserted respectively.

撮像部13aは、ダムの壁面等の検査用の画像を撮像するカメラであって、図6および図7に示すように、フロントケース43の円形の前面の中心部分に形成された保持部43a内に挿入された状態で保持されている。そして、撮像部13aは、光軸X方向における被写体側を透明板42によって覆われている。これにより、透明板42によって検査用カメラ13内への水の浸入を防ぎつつ、被写体方向の撮影を行うことができる。
4つのレーザ照射部13ba〜13bdは、光軸X方向における被写体側に向かって、撮像部13aの光軸Xと平行にレーザを照射する。すなわち、4つのレーザ照射部13ba〜13bdの光軸と撮像部13aの光軸Xとは互いに平行である。そして、レーザ照射部13ba〜13bdは、図6に示すように、撮像部13aを中心とする円周上に、角度90度間隔で配置されている。換言すれば、4つのレーザ照射部13ba〜13bdは、撮像部13aの光軸Xに直交する平面上の2つの軸上に、撮像部13aの光軸Xを中心とする円周に沿って配置されている。
The image capturing unit 13a is a camera that captures an image for inspection of the wall surface of the dam, etc., and as shown in FIGS. 6 and 7, inside the holding unit 43a formed in the central portion of the circular front surface of the front case 43. It is held in the inserted state. The image capturing unit 13a is covered with the transparent plate 42 on the subject side in the optical axis X direction. As a result, the transparent plate 42 can prevent the entry of water into the inspection camera 13 and can capture an image in the direction of the subject.
The four laser irradiation units 13ba to 13bd irradiate the laser toward the subject side in the optical axis X direction in parallel with the optical axis X of the imaging unit 13a. That is, the optical axes of the four laser irradiation units 13ba to 13bd and the optical axis X of the imaging unit 13a are parallel to each other. Then, as shown in FIG. 6, the laser irradiation units 13ba to 13bd are arranged at intervals of 90 degrees on the circumference centered on the imaging unit 13a. In other words, the four laser irradiation units 13ba to 13bd are arranged on two axes on a plane orthogonal to the optical axis X of the image pickup unit 13a along the circumference centered on the optical axis X of the image pickup unit 13a. Has been done.

4つのレーザ照射部13ba〜13bdから照射されるレーザ光は、撮像部13aの光軸Xと平行な方向に沿ってダムの壁面に対して照射され、4つのスポットP1〜P4を形成する。各スポットの間隔は、壁面の傷の大きさの測定時の基準となる。
なお、本実施形態の検査用カメラ13を用いたダムの壁面の傷等を検査する方法については、後段にて詳述する。
Laser light emitted from the four laser irradiation units 13ba to 13bd is irradiated to the wall surface of the dam along a direction parallel to the optical axis X of the imaging unit 13a to form four spots P1 to P4. The interval between the spots serves as a reference when measuring the size of scratches on the wall surface.
The method of inspecting the dam on the wall surface of the dam using the inspection camera 13 of this embodiment will be described in detail later.

(ソナー14)
ソナー14は、ダムの壁面等の検査対象物との間の距離を検出するために、音波発信器と音波検出器とを有している。そして、ソナー14は、水中用ロボット10の前方の物体との距離を検知可能とするために、図1および図2Cに示すように、正面視において、バンパー11の前面側における四隅に配置されている。
なお、ダムの堤体壁面等のように、検査対象物が平面である場合には、本実施形態のように、バンパー11の前面における左上と右下、右上と左下のように、対角となる2箇所にそれぞれ設けることが好ましい。
これにより、ダムの堤体壁面等の検査対象物との相対姿勢を安定した状態で維持しながら壁面撮影を実施することができるため、検査対象物を撮影した画像として、画像処理に適した画像データを容易に取得することができる。
(Sonar 14)
The sonar 14 has a sound wave transmitter and a sound wave detector in order to detect the distance to the inspection object such as the wall surface of the dam. In order to detect the distance to the object in front of the underwater robot 10, the sonars 14 are arranged at four corners on the front side of the bumper 11 in a front view as shown in FIGS. 1 and 2C. There is.
When the inspection object is a flat surface, such as a dam wall surface, the diagonal corners of the front surface of the bumper 11 are the upper left and lower right, and the upper right and lower left, as in the present embodiment. It is preferable to provide each of the two locations.
As a result, wall surface photography can be performed while maintaining a stable relative posture with respect to the inspection object such as the dam wall surface of the dam, so an image suitable for image processing is taken as an image of the inspection object. Data can be acquired easily.

(照明15)
照明15は、検査用カメラ13によって撮影可能な照度を確保するための光を検査対象物に対して照射する。また、照明15は、図1および図2Cに示すように、バンパー11における前面の上部中央に固定されている。
これにより、操作用カメラ12aと検査用カメラ13の光軸方向前方を、撮影可能な照度になるように保つことができる。
なお、本実施形態のように、照明15が1つの場合には、検査対象物を一様に照らすことが可能な照明を利用することが好ましい。また、照明15を複数設ける場合には、双方の照明の重なりによって画像処理に影響が及ばないように、画面内あるいは画像処理に使用する範囲の照度が一様になるように各照明を取り付ける位置と向きを調整することが好ましい。
また、照明15は、コントローラ1から照度等を制御されるように構成されてもよい。
(Lighting 15)
The illumination 15 irradiates the inspection object with light for ensuring an illuminance that can be captured by the inspection camera 13. Further, the illumination 15 is fixed to the center of the upper part of the front surface of the bumper 11, as shown in FIGS. 1 and 2C.
As a result, it is possible to keep the illuminance at which imaging can be performed in front of the operation camera 12a and the inspection camera 13 in the optical axis direction.
When the number of the lights 15 is one as in the present embodiment, it is preferable to use the lights that can uniformly illuminate the inspection object. When a plurality of lights 15 are provided, the positions where the lights are attached so that the illuminance in the screen or in the range used for the image processing is uniform so that the image processing is not affected by the overlapping of the lights. It is preferable to adjust the direction.
Further, the illumination 15 may be configured so that the illuminance and the like are controlled by the controller 1.

(バッテリユニット16)
バッテリユニット16は、図3に示すように、本体ユニット12(操作用カメラ12a)と接続されており、本体ユニット12内の電気回路を介して、検査用カメラ13、ソナー14、照明15、推進器ユニット20、姿勢調整機構30に対して電力を供給する。そして、バッテリユニット16は、図1および図2Cに示すように、バンパー11の下部、特に、下端面に、結束帯あるいはネジ等を用いて固定さられている。
これにより、水中用ロボット10の重心位置を低い位置に設定することができるため、水中用ロボット10の水中姿勢を安定化させることができる。
なお、バッテリユニット16のバンパー11に対する固定部分には、バッテリユニット16をバンパー11に対して傾けることが可能なチルト機構を設けることがより好ましい。これにより、バッテリユニット16内の電池あるいは充電池を取り出す作業をより容易に実施することができる。
また、バッテリユニット16は、防水コネクタ等を用いて、密閉容器である本体ユニット12や照明15と着脱可能な状態で接続されていることがより好ましい。
(固定浮力材17a,17b)
固定浮力材17a,17bは、水中用ロボット10に浮力を付与するために設けられた浮力材であって、図1および図2Aに示すように、バンパー11の上面における後ろ寄りの位置に固定配置されている。また、固定浮力材17a,17bは、その下方に設けられた上下スラスタ22c,22dの推進力の障壁となることを回避するために、図2Aに示すように、平面視において上下スラスタ22c,22dと重なる部分が切り欠かれた形状を有している。
(Battery unit 16)
As shown in FIG. 3, the battery unit 16 is connected to the main body unit 12 (operation camera 12a), and the inspection camera 13, the sonar 14, the illumination 15, the propulsion are provided via an electric circuit in the main body unit 12. Power is supplied to the container unit 20 and the attitude adjusting mechanism 30. Then, as shown in FIGS. 1 and 2C, the battery unit 16 is fixed to the lower portion of the bumper 11, in particular, the lower end surface using a binding band, a screw, or the like.
As a result, the center of gravity of the underwater robot 10 can be set to a low position, so that the underwater posture of the underwater robot 10 can be stabilized.
It is more preferable to provide a tilt mechanism capable of inclining the battery unit 16 with respect to the bumper 11 at a portion where the battery unit 16 is fixed to the bumper 11. Thereby, the work of taking out the battery or the rechargeable battery in the battery unit 16 can be more easily performed.
Further, it is more preferable that the battery unit 16 is detachably connected to the main body unit 12 or the illuminator 15 which is an airtight container using a waterproof connector or the like.
(Fixed buoyancy material 17a, 17b)
The fixed buoyancy members 17a and 17b are buoyancy members provided to impart buoyancy to the underwater robot 10, and as shown in FIGS. 1 and 2A, the fixed buoyancy members 17a and 17b are fixedly arranged at positions near the rear of the upper surface of the bumper 11. Has been done. Further, in order to prevent the fixed buoyancy members 17a and 17b from becoming a barrier of the propulsive force of the upper and lower thrusters 22c and 22d provided below the fixed buoyancy members 17a and 17b, as shown in FIG. It has a shape in which a portion overlapping with is cut out.

(推進器ユニット20)
推進器ユニット20は、水中用ロボット10の水中における移動時の推進力を生じさせる機構であって、スクリュー(プロペラとも呼ぶ)とスクリューを回転させるモータとを組み合わせて構成される複数のスラスタによって構成されている。
推進器ユニット20は、コントローラ1からの指示入力や自動姿勢制御によって、各スラスタのモータの回転数が制御されることで、前後、左右、上下の各方向(第1〜第3軸方向)における推進力が制御される。
これにより、水中用ロボット10の水中における移動、姿勢等を制御することができる。
そして、推進器ユニット20は、図1および図2A〜図2Eに示すように、前後スラスタ(第1推進器)21a,21b、上下スラスタ(第2推進器)22a〜22d、左右スラスタ(第3推進器)23a,23bを有している。
前後スラスタ21a,21b、上下スラスタ22a〜22d、左右スラスタ23a,23bは、互いに直交する3つの軸(第1〜第3軸)方向において、水中用ロボット10の各軸方向における並進と各軸回りの回転とが可能になるように、それぞれバンパー11に固定される。そして、前後スラスタ21a,21b、上下スラスタ22a〜22d、左右スラスタ23a,23bは、それぞれが独立して制御される。
なお、以下の説明においてスラスタの方向とは、各スラスタが備えるスクリューの回転軸に平行な方向、すなわち、各スラスタによって生じる推進力の方向を指すものとする。
(Propulsion unit 20)
The propulsion unit 20 is a mechanism that generates a propulsive force when the underwater robot 10 moves in water, and is configured by a plurality of thrusters configured by combining a screw (also called a propeller) and a motor that rotates the screw. Has been done.
In the propulsion unit 20, the rotation speed of the motor of each thruster is controlled by the instruction input from the controller 1 or the automatic attitude control, so that the forward/backward, left/right, and up/down directions (first to third axis directions) are controlled. Propulsion is controlled.
As a result, the movement, posture, and the like of the underwater robot 10 in water can be controlled.
As shown in FIGS. 1 and 2A to 2E, the thruster unit 20 includes front and rear thrusters (first thrusters) 21a and 21b, vertical thrusters (second thrusters) 22a to 22d, and left and right thrusters (third thrusters). Propulsion device) 23a, 23b.
The front and rear thrusters 21a and 21b, the upper and lower thrusters 22a to 22d, and the left and right thrusters 23a and 23b are translated in the respective axial directions of the underwater robot 10 in the directions of three axes (first to third axes) which are orthogonal to each other and the rotation of the respective axes. Each is fixed to the bumper 11 so that it can rotate. The front and rear thrusters 21a and 21b, the upper and lower thrusters 22a to 22d, and the left and right thrusters 23a and 23b are independently controlled.
In the following description, the thruster direction means a direction parallel to the rotation axis of the screw of each thruster, that is, the direction of the propulsive force generated by each thruster.

(前後スラスタ21a,21b)
2つの前後スラスタ(第1推進器)21a,21bは、前後方向(第1軸方向)における水中での推進力を生じさせるために、図1および図2A〜図2Eに示すように、バンパー11の右前と左後ろの位置に固定されている。また、前後スラスタ21a,21bは、上下方向(第2軸方向)における中央からやや下寄りの位置において、バンパー11に固定されている。そして、前後スラスタ21a,21bは、各スラスタの回転軸が前後方向(第1軸方向)において互いに平行になるように配置されている。
本実施形態の水中用ロボット10では、図1および図2A〜図2Eに示すように、前後スラスタ21a,21bが、平面視において水中用ロボット10の直立姿勢における重心位置g1(図2A参照)を中心として対称な位置に配置されている。
これにより、前後スラスタ21a,21bのそれぞれの推進力の出力を変化させることで、水中用ロボット10を安定した状態で、前後方向に移動させたり、前後方向に沿う第1軸に対して傾けたりすることができる。すなわち、水中用ロボット10を、ピッチ方向およびヨー方向において回転させることが可能となる。
(Front and rear thrusters 21a, 21b)
As shown in FIGS. 1 and 2A to 2E, the two front and rear thrusters (first propulsion devices) 21a and 21b generate a propulsive force in water in the front-rear direction (first axial direction) as shown in FIGS. It is fixed at the front right and back left positions. The front and rear thrusters 21a and 21b are fixed to the bumper 11 at a position slightly lower than the center in the vertical direction (second axis direction). The front and rear thrusters 21a and 21b are arranged such that the rotation axes of the thrusters are parallel to each other in the front-rear direction (first axis direction).
In the underwater robot 10 of the present embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2A to 2E, the front and rear thrusters 21a and 21b indicate the center of gravity position g1 (see FIG. 2A) in the upright posture of the underwater robot 10 in plan view. It is arranged symmetrically as the center.
Accordingly, by changing the output of the propulsive force of each of the front and rear thrusters 21a and 21b, the underwater robot 10 can be moved in the front-rear direction in a stable state, or tilted with respect to the first axis along the front-rear direction. can do. That is, the underwater robot 10 can be rotated in the pitch direction and the yaw direction.

(上下スラスタ22a〜22d)
4つの上下スラスタ(第2推進器)22a〜22dは、上下方向(第2軸方向)における水中での推進力を生じさせるために、図1および図2B〜図2Eに示すように、平面視におけるバンパー11の四隅付近に設けられている。また、上下スラスタ22a〜22dは、バンパー11の上下方向における中央よりやや上寄りの位置に設けられている。さらに、上下スラスタ22a〜22dは、水中用ロボット10が潜水する際に大きな推進力を必要とするため、他のスラスタ(前後スラスタ21a,21b、および左右スラスタ23a,23b)と比較して、大きな推進力を生じさせることが可能なスラスタが配置されている。
(Upper and lower thrusters 22a to 22d)
The four upper and lower thrusters (second propulsion devices) 22a to 22d have a plan view as shown in FIGS. 1 and 2B to 2E in order to generate a propulsive force in water in the vertical direction (second axial direction). Are provided near the four corners of the bumper 11. The upper and lower thrusters 22a to 22d are provided at positions slightly above the center of the bumper 11 in the vertical direction. Further, since the upper and lower thrusters 22a to 22d require a large propulsive force when the underwater robot 10 dives, they are larger than other thrusters (the front and rear thrusters 21a and 21b and the left and right thrusters 23a and 23b). Thrusters capable of generating propulsion are arranged.

具体的には、上下スラスタ22a〜22dのスクリューの羽根の大きさ、モータの馬力、回転数等が他のスラスタよりも大きくなるように調整すればよい。
また、4つの上下スラスタ22a〜22dは、上下方向(第2軸方向)を向くように、バンパー11に固定されている。すなわち、上下スラスタ22a〜22dは、各スラスタの回転軸が、上下方向に対して互いに平行になるように配置される。
また、上下スラスタ22a〜22dは、それぞれの回転軸に直交する同一平面上に、平面視において水中用ロボット10の重心位置g1を中心とする長方形の四隅付近に配置されている。
これにより、4つの上下スラスタ22a〜22dの推進力の出力を変化させることで、水中用ロボット10を上下方向に移動させたり、上下方向(第2軸方向)に対して傾けたりすることができる。すなわち、水中用ロボット10を、ロール方向に移動させたり、ピッチ方向において回転(前傾・後傾)させたりすることができる。
また、本実施形態の水中用ロボット10では、図2Bおよび図2Cに示すように、他の部品と比較して重量の大きいバッテリユニット16がバンパー11の下端面に配置されている。
このため、水中用ロボット10を水中で上下に移動させる際に、姿勢を安定化させることができる。
Specifically, the sizes of the blades of the screws of the upper and lower thrusters 22a to 22d, the horsepower of the motor, the rotational speed, etc. may be adjusted to be larger than those of other thrusters.
Further, the four upper and lower thrusters 22a to 22d are fixed to the bumper 11 so as to face the vertical direction (the second axis direction). That is, the upper and lower thrusters 22a to 22d are arranged such that the rotation axes of the thrusters are parallel to each other in the vertical direction.
Further, the upper and lower thrusters 22a to 22d are arranged on the same plane orthogonal to their respective rotation axes in the vicinity of the four corners of a rectangle centered on the center of gravity g1 of the underwater robot 10 in plan view.
Accordingly, by changing the output of the propulsive force of the four upper and lower thrusters 22a to 22d, the underwater robot 10 can be moved in the vertical direction and tilted with respect to the vertical direction (second axis direction). .. That is, the underwater robot 10 can be moved in the roll direction and can be rotated (forward tilted/backward tilted) in the pitch direction.
Further, in the underwater robot 10 of the present embodiment, as shown in FIGS. 2B and 2C, the battery unit 16 that is heavier than other components is arranged on the lower end surface of the bumper 11.
Therefore, the posture can be stabilized when the underwater robot 10 is moved vertically in water.

(左右スラスタ23a,23b)
2つの左右スラスタ(第3推進器)23a,23bは、左右方向(第3軸方向)における水中での推進力を生じさせるために、図1および図2A〜図2Eに示すように、バンパー11の左前と右後ろの位置に固定されている。また、左右スラスタ23a,23bは、上下方向(第2軸方向)における中央からやや下寄りの位置、つまり前後スラスタ21a,21bと略同じ高さ位置において、バンパー11に固定されている。そして、左右スラスタ23a,23bは、各スラスタの回転軸が左右方向(第3軸方向)において互いに平行になるように配置されている。
(Left and right thrusters 23a, 23b)
As shown in FIGS. 1 and 2A to 2E, the two left and right thrusters (third propulsion devices) 23a and 23b generate a propulsive force in the water in the left and right direction (third axis direction) as shown in FIGS. 1 and 2A to 2E. It is fixed at the left front and right back positions. The left and right thrusters 23a and 23b are fixed to the bumper 11 at positions slightly lower than the center in the vertical direction (second axis direction), that is, at substantially the same height as the front and rear thrusters 21a and 21b. The left and right thrusters 23a and 23b are arranged such that the rotation axes of the thrusters are parallel to each other in the left-right direction (third axis direction).

本実施形態の水中用ロボット10では、図1および図2A〜図2Eに示すように、左右スラスタ23a,23bが、平面視において、直立姿勢の水中用ロボット10の重心位置g1(図2A参照)を中心として対称な位置に配置されている。
これにより、左右スラスタ23a,23bのそれぞれの推進力の出力を変化させることで、水中用ロボット10を安定した状態で、左右方向に移動させたり、左右方向に沿う第3軸に対して傾けたりすることができる。すなわち、水中用ロボット10を、ヨー方向およびロール方向において回転させることが可能となる。
ただし、上記の各スラスタの配置や方向は、標準的な配置であって、水中用ロボット10の重心位置や水中推進時における水の抵抗による挙動等に鑑みて、位置や方向を調整すればよい。
In the underwater robot 10 of the present embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2A to 2E, the left and right thrusters 23a and 23b are the center of gravity position g1 of the underwater robot 10 in an upright posture in plan view (see FIG. 2A). Are arranged symmetrically with respect to.
As a result, by changing the output of the propulsive force of each of the left and right thrusters 23a and 23b, the underwater robot 10 can be moved in the horizontal direction in a stable state, or tilted with respect to the third axis along the horizontal direction. can do. That is, the underwater robot 10 can be rotated in the yaw direction and the roll direction.
However, the arrangement and direction of each thruster described above is a standard arrangement, and the position and direction may be adjusted in consideration of the position of the center of gravity of the underwater robot 10 and the behavior due to water resistance during underwater propulsion. ..

(姿勢調整機構30)
姿勢調整機構30は、左右方向に沿った第3軸を中心として回転させて、水中用ロボット10を前傾姿勢へ移行させる機構であって、水中用ロボット10の重心位置および浮心位置を移動させるために設けられている。
すなわち、姿勢調整機構30は、図1、および図2A〜図2Eに示すように、可動おもりユニット31と、第1送りねじ32と、可動浮力材ユニット35と、第2送りねじ36と、ギアボックス37と、を有している。
(Posture adjustment mechanism 30)
The attitude adjustment mechanism 30 is a mechanism that rotates the third axis along the left-right direction as a center to shift the underwater robot 10 to a forward leaning attitude, and moves the center of gravity position and the buoyancy position of the underwater robot 10. It is provided to let you.
That is, as shown in FIG. 1 and FIGS. 2A to 2E, the attitude adjusting mechanism 30 includes a movable weight unit 31, a first feed screw 32, a movable buoyancy member unit 35, a second feed screw 36, and a gear. And a box 37.

(可動おもりユニット31)
可動おもりユニット31は、水中用ロボット10の重心位置を前後方向(第1軸方向)において移動させるために、前後方向に沿って配置された第1送りねじ32の回転に伴って、前後方向において前後に移動する。
本実施形態の水中用ロボット10では、ギアボックス37に近接した位置が、可動おもりユニット31の初期位置として設定されている。そして、水中用ロボット10を前傾姿勢に移行させる際には、図1等に示すように、ギアボックス37から離間した位置まで可動おもりユニット31を移動させる。
すなわち、水中用ロボット10が直立姿勢(図1等参照)で水中を移動する際には、可動おもりユニット31は、前後方向における後端の初期位置にある。
そして、水中用ロボット10が前傾姿勢へ移行する際には、可動おもりユニット31は、可動浮力材ユニット35の上下方向における移動に連動して、前後方向における前端の位置まで移動する。
これにより、水中用ロボット10の重心位置を、前後方向における前寄りの位置へと移動させることができる。
(Movable weight unit 31)
In order to move the center of gravity of the underwater robot 10 in the front-rear direction (first axis direction), the movable weight unit 31 moves in the front-rear direction with the rotation of the first feed screw 32 arranged along the front-rear direction. Move back and forth.
In the underwater robot 10 of the present embodiment, the position close to the gear box 37 is set as the initial position of the movable weight unit 31. Then, when shifting the underwater robot 10 to the forward tilted posture, the movable weight unit 31 is moved to a position separated from the gear box 37, as shown in FIG. 1 and the like.
That is, when the underwater robot 10 moves in water in an upright posture (see FIG. 1 etc.), the movable weight unit 31 is at the initial position of the rear end in the front-rear direction.
Then, when the underwater robot 10 shifts to the forward leaning posture, the movable weight unit 31 moves to the position of the front end in the front-rear direction in conjunction with the movement of the movable buoyancy material unit 35 in the vertical direction.
As a result, the center of gravity of the underwater robot 10 can be moved to a position closer to the front in the front-rear direction.

(第1送りねじ32)
第1送りねじ32は、図1および図2A等に示すように、前後方向(第1軸方向)に沿って配置されている。そして、第1送りねじ32は、外周面に送り溝と停止溝とが形成されており、回転することによって可動おもりユニット31を前後方向において移動させる。
なお、第1送りねじ32と後述する第2送りねじ36とは、送り溝のピッチが異なるものの、ほぼ同じ構成を有している。
送り溝は、円柱状の第1送りねじ32の軸方向に対して斜めに、前後方向に沿って連続的に形成された1本の溝として形成されている。
可動おもりユニット31は、この送り溝内にその一部が係止された状態で第1送りねじ32が回転することで、前後方向において移動可能となる。
停止溝は、円柱状の第1送りねじ32の軸方向に対して垂直な平面に沿って形成された円環状の溝であって、送り溝の両端に形成されている。
可動おもりユニット31は、停止溝内にその一部が係止された状態になると、第1送りねじ32を回転させても、前後方向において移動不能となる。よって、停止溝は、可動おもりユニット31の前後方向の両端部におけるストッパとして機能する。
(First feed screw 32)
The 1st feed screw 32 is arrange|positioned along the front-back direction (1st axial direction), as shown to FIG. 1 and FIG. 2A. The first feed screw 32 has a feed groove and a stop groove formed on the outer peripheral surface thereof, and rotates to move the movable weight unit 31 in the front-rear direction.
The first feed screw 32 and the second feed screw 36, which will be described later, have substantially the same configuration although the feed groove pitch is different.
The feed groove is formed as one groove that is formed diagonally with respect to the axial direction of the cylindrical first feed screw 32 and that is continuously formed along the front-rear direction.
The movable weight unit 31 can be moved in the front-rear direction by rotating the first feed screw 32 while a part of the movable weight unit 31 is locked in the feed groove.
The stop groove is an annular groove formed along a plane perpendicular to the axial direction of the cylindrical first feed screw 32, and is formed at both ends of the feed groove.
When a part of the movable weight unit 31 is locked in the stop groove, the movable weight unit 31 cannot move in the front-rear direction even when the first feed screw 32 is rotated. Therefore, the stop groove functions as a stopper at both ends of the movable weight unit 31 in the front-rear direction.

(可動浮力材ユニット35)
可動浮力材ユニット35は、水中用ロボット10の浮心位置を上下方向(第2軸方向)において移動させるために、上下方向に沿って配置された第2送りねじ36の回転に伴って、上下方向において前後に移動する。
本実施形態の水中用ロボット10では、可動おもりユニット31と同様に、ギアボックス37に近接した位置が、可動浮力材ユニット35の初期位置として設定されている。そして、水中用ロボット10を前傾姿勢に移行させる際には、ギアボックス37から離間した位置まで可動浮力材ユニット35を移動させる。
すなわち、水中用ロボット10が直立姿勢(図1等参照)で水中を移動する際には、可動浮力材ユニット35は、上下方向における上端の初期位置にある。
そして、水中用ロボット10が前傾姿勢へ移行する際には、可動浮力材ユニット35は、可動おもりユニット31の前後方向における移動に連動して、上下方向における下端の位置まで移動する。
これにより、水中用ロボット10の浮心位置を、鉛直方向における下向きの位置へと移動させることができる。
(Movable buoyancy material unit 35)
The movable buoyancy material unit 35 moves up and down in accordance with the rotation of the second feed screw 36 arranged along the up-down direction in order to move the buoyancy position of the underwater robot 10 in the up-down direction (second axis direction). Move back and forth in the direction.
In the underwater robot 10 of the present embodiment, the position close to the gear box 37 is set as the initial position of the movable buoyancy material unit 35, as with the movable weight unit 31. When moving the underwater robot 10 to the forward tilted posture, the movable buoyancy material unit 35 is moved to a position separated from the gear box 37.
That is, when the underwater robot 10 moves in water in the upright posture (see FIG. 1 and the like), the movable buoyancy material unit 35 is at the initial position at the upper end in the vertical direction.
Then, when the underwater robot 10 shifts to the forward leaning posture, the movable buoyancy material unit 35 moves to the position of the lower end in the vertical direction in conjunction with the movement of the movable weight unit 31 in the front-back direction.
Thereby, the buoyancy position of the underwater robot 10 can be moved to a downward position in the vertical direction.

(第2送りねじ36)
第2送りねじ36は、図1および図2B、図2D等に示すように、上下方向(第2軸方向)に沿って配置されている。そして、第2送りねじ36は、第1送りねじ32と同様に、外周面に送り溝と停止溝とが形成されており、回転することによって可動浮力材ユニット35を上下方向において移動させる。
送り溝は、円柱状の第2送りねじ36の軸方向に対して斜めに、前後方向に沿って連続的に形成された1本の溝として形成されている。
可動浮力材ユニット35は、この送り溝内にその一部が係止された状態で第2送りねじ36が回転することで、上下方向において移動可能となる。
(Second feed screw 36)
The 2nd feed screw 36 is arrange|positioned along the up-down direction (2nd axial direction), as shown to FIG. 1, FIG. 2B, FIG. 2D, etc. Then, like the first feed screw 32, the second feed screw 36 has a feed groove and a stop groove formed on the outer peripheral surface thereof, and rotates to move the movable buoyancy material unit 35 in the vertical direction.
The feed groove is formed as a single groove that is formed diagonally with respect to the axial direction of the cylindrical second feed screw 36 and that is continuously formed along the front-rear direction.
The movable buoyancy material unit 35 can move in the vertical direction by the rotation of the second feed screw 36 with a part of the movable buoyancy material unit locked in the feed groove.

なお、第2送りねじ36の送り溝のピッチは、第1送りねじ32の送り溝のピッチよりも大きい。これは、可動浮力材ユニット35の上下方向における移動距離が、可動おもりユニット31の前後方向における移動距離よりも長く、かつ可動おもりユニット31と可動浮力材ユニット35とが、それぞれ第1・第2送りねじ32,36における両端へ到達するタイミングを一致させるためである。
停止溝は、円柱状の第2送りねじ36の軸方向に対して垂直な平面に沿って形成された円環状の溝であって、送り溝の両端に形成されている。
可動浮力材ユニット35は、その一部が停止溝内に係止された状態になると、第2送りねじ36を回転させても、上下方向において移動不能となる。よって、停止溝は、可動浮力材ユニット35の上下方向の両端部におけるストッパとして機能する。
The pitch of the feed groove of the second feed screw 36 is larger than the pitch of the feed groove of the first feed screw 32. This is because the moving distance of the movable buoyancy material unit 35 in the vertical direction is longer than the moving distance of the movable weight unit 31 in the front-rear direction, and the movable weight unit 31 and the movable buoyancy material unit 35 respectively have the first and second moving weight units. This is because the timings at which the feed screws 32 and 36 reach both ends are matched.
The stop groove is an annular groove formed along a plane perpendicular to the axial direction of the cylindrical second feed screw 36, and is formed at both ends of the feed groove.
When a part of the movable buoyancy material unit 35 is locked in the stop groove, the movable buoyancy material unit 35 cannot move in the vertical direction even if the second feed screw 36 is rotated. Therefore, the stop groove functions as a stopper at both ends in the vertical direction of the movable buoyancy material unit 35.

(ギアボックス37)
ギアボックス(駆動機構)37は、可動おもりユニット31および可動浮力材ユニット35を、それぞれ前後方向および上下方向において駆動するために、バンパー11における上面の後端に設けられている。そして、ギアボックス37は、内部に設けられた単一の駆動源(モータ)(図示せず)と、複数のギアとを組み合わせて構成されている。
ギアボックス37内の単一の駆動源(モータ)は、複数のギアを介して、前後方向に沿って配置された第1送りねじ32の後端、上下方向に沿って配置された第2送りねじ36の上端にそれぞれ連結されている。
(Gearbox 37)
The gear box (driving mechanism) 37 is provided at the rear end of the upper surface of the bumper 11 in order to drive the movable weight unit 31 and the movable buoyancy member unit 35 in the front-rear direction and the vertical direction, respectively. The gear box 37 is configured by combining a single drive source (motor) (not shown) provided inside and a plurality of gears.
A single drive source (motor) in the gearbox 37 is a rear end of the first feed screw 32 arranged in the front-rear direction and a second feed arranged in the up-down direction via a plurality of gears. The upper ends of the screws 36 are respectively connected.

そして、ギアボックス37は、第1送りねじ32と第2送りねじ36とに対して、それぞれ回転駆動力を付与する。
具体的には、ギアボックス37から付与される回転駆動力は、可動おもりユニット31が前方向へ移動する際には、これに連動して可動浮力材ユニット35が下方向へ移動するように、第1送りねじ32、第2送りねじ36に対して伝達される。
なお、第1送りねじ32と第2送りねじ36とを回転させる方向は、それぞれの送り溝が形成された向きに応じて設定されていればよい。例えば、ギアボックス37から見て、第1送りねじ32と第2送りねじ36とを同じ方向に回転させてもよいし、逆方向に回転させてもよい。
Then, the gear box 37 applies rotational driving force to each of the first feed screw 32 and the second feed screw 36.
Specifically, the rotational driving force applied from the gear box 37 is such that when the movable weight unit 31 moves in the forward direction, the movable buoyancy material unit 35 moves downward in conjunction with this, It is transmitted to the first feed screw 32 and the second feed screw 36.
The direction in which the first feed screw 32 and the second feed screw 36 are rotated may be set according to the direction in which the respective feed grooves are formed. For example, as viewed from the gear box 37, the first feed screw 32 and the second feed screw 36 may be rotated in the same direction or may be rotated in opposite directions.

<ダムの壁面の検査時の動作>
本実施形態の水中用ロボット10では、上述した構成によって、例えば、図8に示すダムの堤体50の壁面51a,51bの検査を実施する。
具体的には、水中用ロボット10は、コントローラ1から操作入力された内容に基づいて、図8に示すように、水面に近い位置L1で潜行しながら検査対象であるダムの堤体50の壁面51aへと近づいていく。
このとき、水中用ロボット10は、推進器ユニット20の各スラスタによって、3軸方向における推進力を制御して、直立姿勢を維持した状態で壁面51aへと近づいていく。水中用ロボット10では、このような水平移動時には、上下スラスタ22a〜22dおよび左右スラスタ23a,23bによる推進力を使って直立姿勢を維持しつつ、前後スラスタ21a,21bによる推進力を使って前進する。また、コントローラ1では、操作用カメラ12aによって取得された映像をモニタ画面で確認しながら目標とする方向へ移動していく。
<Operation during inspection of dam wall>
With the underwater robot 10 of the present embodiment, for example, the wall surfaces 51a and 51b of the dam bank 50 shown in FIG. 8 are inspected by the configuration described above.
Specifically, as shown in FIG. 8, the underwater robot 10 dives at the position L1 close to the water surface based on the contents input from the controller 1, and the wall surface of the dam body 50 of the dam to be inspected. Approaching 51a.
At this time, the underwater robot 10 controls the propulsive forces in the three axis directions by the thrusters of the propulsion unit 20, and approaches the wall surface 51a while maintaining the upright posture. In such a horizontal movement, the underwater robot 10 uses the propulsive force of the vertical thrusters 22a to 22d and the left and right thrusters 23a and 23b to maintain an upright posture while moving forward using the propulsive force of the front and rear thrusters 21a and 21b. .. Further, the controller 1 moves in the target direction while checking the image acquired by the operation camera 12a on the monitor screen.

次に、水中用ロボット10は、その正面(例えば、検査用カメラ13)と壁面51aまでの距離dsになる位置L2まで移動する。
この位置L2において、水中用ロボット10は、検査用カメラ13を起動して、壁面51aの撮影を開始する。
次に、水中用ロボット10は、直立姿勢を維持した状態で、壁面51aまでの距離dsを維持したまま、水平移動と下降とを繰り返しながら移動して行く。
このとき、水中用ロボット10は、上下方向における移動時には、前後スラスタ21a,21b、上下スラスタ22a〜22dおよび左右スラスタ23a,23bによる推進力を使って直立姿勢を維持しつつ、上下スラスタ22a〜22dによる推進力を使って上下に移動する。また、水中用ロボット10は、左右方向における移動時には、前後スラスタ21a,21b、上下スラスタ22a〜22dおよび左右スラスタ23a,23bによる推進力を使って直立姿勢を維持しつつ、左右スラスタ23a,23bによる推進力を使って左右方向に移動する。
Next, the underwater robot 10 moves to a position L2 where the distance ds between the front surface (for example, the inspection camera 13) and the wall surface 51a is reached.
At this position L2, the underwater robot 10 activates the inspection camera 13 to start photographing the wall surface 51a.
Next, the underwater robot 10 moves while repeating the horizontal movement and the descent while maintaining the upright posture and maintaining the distance ds to the wall surface 51a.
At this time, when the underwater robot 10 moves in the vertical direction, the vertical thrusters 22a to 22d are maintained while maintaining the upright posture by using the propulsive force of the front and rear thrusters 21a and 21b, the vertical thrusters 22a to 22d, and the left and right thrusters 23a and 23b. Move up and down using the propulsive force of. Further, when the underwater robot 10 moves in the left-right direction, the underwater thrusters 21a and 21b, the vertical thrusters 22a to 22d, and the left and right thrusters 23a and 23b are used to maintain the upright posture while the left and right thrusters 23a and 23b are used. Use propulsion to move left and right.

これにより、略鉛直方向に沿うように配置された壁面51aの検査用の画像を、検査用カメラ13によって取得することができる。なお、検査用カメラ13によって取得される画像は、動画であってもよいし、静止画であってもよい。
検査用カメラ13によって動画を撮影する場合には、検査対象となる壁面51aから距離dsとなった位置L2に移動した後、所望のタイミングで撮影を開始して、壁面51aと壁面51bとの境界部分の位置L3に到達するまで連続的に撮影を行えばよい。
一方、検査用カメラ13によって静止画を撮影する場合には、検査対象となる壁面51aから距離dsとなった位置L2に移動した後、操作用カメラ12aによって壁面51aの状態を確認しながら移動し、クラック等の異常が見られる位置において、所望のタイミングで静止画を撮影すればよい。
Accordingly, the inspection image of the wall surface 51a arranged along the substantially vertical direction can be acquired by the inspection camera 13. The image acquired by the inspection camera 13 may be a moving image or a still image.
When shooting a moving image with the inspection camera 13, after moving to the position L2 at a distance ds from the wall surface 51a to be inspected, shooting is started at a desired timing, and the boundary between the wall surface 51a and the wall surface 51b is started. Shooting may be continuously performed until the position L3 of the portion is reached.
On the other hand, when a still image is taken by the inspection camera 13, after moving to the position L2 at a distance ds from the wall surface 51a to be inspected, the operation camera 12a moves while checking the state of the wall surface 51a. A still image may be taken at a desired timing at a position where an abnormality such as a crack is seen.

次に、水中用ロボット10が壁面51aと壁面51bとの境界部分の位置L3に到達すると、水中用ロボット10は、次に検査対象となる傾斜した壁面51bの角度に合わせて前傾姿勢へと切り替えられる。
具体的には、水中用ロボット10では、図8に示す位置L3において、上述した姿勢調整機構30によって可動おもりユニット31と可動浮力材ユニット35とが、同期して所定の方向へ移動する。
これにより、水中用ロボット10では、重心位置が移動し、かつ浮心位置が移動することで、水中用ロボット10をピッチ方向において傾ける(前傾させる)ことができる(位置L4)。
ここで、位置L4における前傾角度、つまり、可動おもりユニット31と可動浮力材ユニット35の移動距離は、検査対象である壁面51bの角度に平行になるように設定される。壁面51bの傾斜角度は、ダム等の設計データ等を予め入力しておいてもよい。あるいは、水中用ロボット10において、操作用カメラ12a、検査用カメラ13、ソナー14等を用いて直立姿勢時における壁面51bまでの距離を計測して、壁面51bの傾斜角度を求めてもよい。
Next, when the underwater robot 10 reaches the position L3 at the boundary portion between the wall surface 51a and the wall surface 51b, the underwater robot 10 moves to the forward tilted posture in accordance with the angle of the inclined wall surface 51b to be inspected next. Can be switched.
Specifically, in the underwater robot 10, the movable weight unit 31 and the movable buoyancy material unit 35 synchronously move in a predetermined direction at the position L3 shown in FIG. 8 by the posture adjusting mechanism 30 described above.
As a result, in the underwater robot 10, the center of gravity moves and the buoyancy position moves, so that the underwater robot 10 can be tilted (tilted forward) in the pitch direction (position L4).
Here, the forward tilt angle at the position L4, that is, the moving distance between the movable weight unit 31 and the movable buoyancy member unit 35 is set to be parallel to the angle of the wall surface 51b to be inspected. For the inclination angle of the wall surface 51b, design data of the dam or the like may be input in advance. Alternatively, in the underwater robot 10, the inclination angle of the wall surface 51b may be obtained by measuring the distance to the wall surface 51b in the upright posture using the operation camera 12a, the inspection camera 13, the sonar 14, and the like.

次に、水中用ロボット10は、前傾姿勢を維持した状態で、壁面51bまでの距離dsを維持したまま、左右方向における移動と斜め下向きへの移動とを繰り返しながら移動して行く。
このとき、水中用ロボット10は、斜め下向きへの移動時には、前後スラスタ21a,21b、上下スラスタ22a〜22dおよび左右スラスタ23a,23bによる推進力を使って前傾姿勢を維持しつつ、上下スラスタ22a〜22dによる推進力を使って斜め下向きに移動する。また、水中用ロボット10は、左右方向における移動時には、前後スラスタ21a,21b、上下スラスタ22a〜22dおよび左右スラスタ23a,23bによる推進力を使って前傾姿勢を維持しつつ、左右スラスタ23a,23bによる推進力を使って左右方向に移動する。
これにより、傾斜面として形成された壁面51bの検査用の画像を、検査用カメラ13によって取得することができる。
Next, the underwater robot 10 moves while repeating the movement in the left-right direction and the movement in the oblique downward direction while maintaining the distance ds to the wall surface 51b while maintaining the forward leaning posture.
At this time, when the underwater robot 10 moves obliquely downward, the propulsive force of the front and rear thrusters 21a and 21b, the upper and lower thrusters 22a to 22d, and the left and right thrusters 23a and 23b is used to maintain the forward tilt posture while maintaining the forward and downward thrusters 22a. Move diagonally downward using the propulsive force of ~22d. Further, when the underwater robot 10 moves in the left-right direction, the left-right thrusters 23a, 23b are maintained while maintaining the forward leaning posture by using the propulsive force of the front-rear thrusters 21a, 21b, the upper-lower thrusters 22a-22d, and the left-right thrusters 23a, 23b. Use the propulsive force of to move to the left and right.
Thereby, the inspection image of the wall surface 51b formed as the inclined surface can be acquired by the inspection camera 13.

<検査用カメラ13を用いた検査方法>
本実施形態の検査用カメラ13を用いた検査方法では、図8に示す水中用ロボット10を用いて取得された画像に基づいて壁面に生じた傷の大きさを算出する。
予め、PC等のコントローラ1が水中用ロボット10を遠隔操作し、検査用カメラ13の撮像部13aによって、壁面に生じた傷D1,D2を含む画像を撮影する。コントローラ1の画像取得部1aは、撮影した画像を水中用ロボット10から取得する。コントローラ1は、取得した画像に基づいて壁面に生じた傷の大きさを算出する。
具体的には、図12に示すフローチャートの流れに沿って、ダムの壁面51a,51bに生じた傷D1,D2(図11参照)の大きさ(幅)を測定する。
<Inspection method using the inspection camera 13>
In the inspection method using the inspection camera 13 of the present embodiment, the size of the scratch on the wall surface is calculated based on the image acquired by using the underwater robot 10 shown in FIG.
In advance, the controller 1 such as a PC remotely operates the underwater robot 10, and the imaging unit 13a of the inspection camera 13 captures an image including the scratches D1 and D2 generated on the wall surface. The image acquisition unit 1 a of the controller 1 acquires the captured image from the underwater robot 10. The controller 1 calculates the size of the scratch on the wall surface based on the acquired image.
Specifically, the size (width) of the scratches D1 and D2 (see FIG. 11) generated on the wall surfaces 51a and 51b of the dam is measured along the flow of the flowchart shown in FIG.

まず、ステップS11において、位置検出部1bは、スポットP1〜P4の重心位置を検出する。具体的には、位置検出部1bが、画像における4つのスポットの領域を検出し、画素を単位としてその重心位置を算出する。スポットPi(i=1〜4)の画像中の重心位置をPpi(xpi,ypi)とする。
次に、ステップS12において、距離測定部1cは、交点C1から各スポットの重心位置までの距離を算出する。スポットP1とスポットP3とを結んだ直線と、スポットP2とスポットP4とを結んだ直線との交点C1を求める。距離測定部1cは、交点C1の画像における位置を画素を単位として算出する。次に距離測定部1cは、交点C1から各スポットの重心位置までの距離を、画素を単位として算出する。交点C1からスポットPiの重心位置までの画像中の距離をrpiとする。
First, in step S11, the position detector 1b detects the center of gravity of the spots P1 to P4. Specifically, the position detection unit 1b detects regions of four spots in the image and calculates the barycentric position of each pixel. The barycentric position in the image of the spot Pi (i=1 to 4) is defined as Ppi(xpi, ypi).
Next, in step S12, the distance measuring unit 1c calculates the distance from the intersection C1 to the barycentric position of each spot. An intersection C1 of a straight line connecting the spots P1 and P3 and a straight line connecting the spots P2 and P4 is obtained. The distance measuring unit 1c calculates the position of the intersection C1 in the image in pixels. Next, the distance measuring unit 1c calculates the distance from the intersection C1 to the barycentric position of each spot in pixels. The distance from the intersection C1 to the center of gravity of the spot Pi in the image is rpi.

ここで、図11に示すように交点C1から各スポットPiの重心位置までの距離rpiの値に差がある場合、水中用ロボット10の検査用カメラ13の光軸Xの角度が壁面に対して傾いていることを意味する。
次に、ステップS13において、距離測定部1cは、各レーザ照射部13ba〜13bdの前面から壁面の対応するスポットまでの距離を算出する。各レーザ照射部13ba〜13bdの前面からスポットPiまでの実際の距離をdiとすると、diは次のように求められる。
まず、予め基準となる画像を2枚以上撮影する。基準画像は、検査用カメラ13の光軸Xと垂直な平面を被写体とし、この被写体を異なる既知の距離から撮影する。この被写体は、平面上に既知の寸法で格子が描かれたチャートであってもよい。図10Aは、撮影距離、すなわち検査用カメラ13から被写体までの距離を0.5mとして撮影したときに得られた画像の一例を示す図である。また、図10Bは、撮影距離を1.0mとして撮影したときに得られた画像の一例を示す図である。
Here, as shown in FIG. 11, when there is a difference in the value of the distance rpi from the intersection C1 to the center of gravity of each spot Pi, the angle of the optical axis X of the inspection camera 13 of the underwater robot 10 with respect to the wall surface. It means leaning.
Next, in step S13, the distance measurement unit 1c calculates the distance from the front surface of each laser irradiation unit 13ba to 13bd to the corresponding spot on the wall surface. Assuming that the actual distance from the front surface of each of the laser irradiation units 13ba to 13bd to the spot Pi is di, di is calculated as follows.
First, two or more reference images are taken in advance. The reference image has a plane perpendicular to the optical axis X of the inspection camera 13 as a subject, and the subject is photographed from different known distances. The subject may be a chart in which a grid is drawn with known dimensions on a plane. FIG. 10A is a diagram showing an example of an image obtained when the shooting distance, that is, the distance from the inspection camera 13 to the subject is 0.5 m. Further, FIG. 10B is a diagram showing an example of an image obtained when shooting is performed with a shooting distance of 1.0 m.

撮影した画像においては、次の関係が成り立つ。
di=Axpi/(xpi−Bxpi) (i=1〜4) (式1)
di=Aypi/(ypi−Bypi) (i=1〜4) (式2)
ただし、Axpi、Aypi、BxpiおよびBypiはいずれも定数である。
ここで、上記基準画像においては、diは撮影距離と等しく、また、xpi、ypiは基準画像から算出可能である。1枚の基準画像からは8つの関係式が得られることから、2枚の基準画像が得られれば16の関係式が得られる。したがって、これらの関係式からAxpi、Aypi、BxpiおよびBypiをすべて算出することができる。
このようにして求めたAxpi、Aypi、BxpiおよびBypiは、予めメモリ1gに記憶されている。距離測定部1cは、検査対象である画像から求めた各スポットの重心位置Ppi(xpi,ypi)と、記憶しているこれらの定数とを式1および式2に代入することにより、diを求めることができる。
The following relationships are established in the captured image.
di=Axpi/(xpi-Bxpi) (i=1 to 4) (Equation 1)
di=Aypi/(ypi-Bypi) (i=1 to 4) (Equation 2)
However, Axpi, Aypi, Bxpi and Bypi are all constants.
Here, in the reference image, di is equal to the shooting distance, and xpi and ypi can be calculated from the reference image. Since eight relational expressions are obtained from one reference image, 16 relational expressions are obtained if two reference images are obtained. Therefore, Axpi, Aypi, Bxpi and Bypi can all be calculated from these relational expressions.
The Axpi, Aypi, Bxpi and Bypi thus obtained are stored in advance in the memory 1g. The distance measuring unit 1c obtains di by substituting the barycentric position Ppi (xpi, ypi) of each spot obtained from the image to be inspected and these stored constants into the equation 1 and the equation 2. be able to.

次に、ステップS14において、姿勢検出部1dは、ステップS13において算出された各レーザ照射部13ba〜13bdの前面からスポットPiまでの距離diに基づいて、検査用カメラ13の壁面に対する傾き(水中用ロボット10の姿勢)を算出する。
検査用カメラ13の光軸Xの、壁面に対する相対角度(ヨー角ψ、ピッチ角θ)は、次式で求められる。
θ=tan−1((d1−d3)/rw1+rw3)) (式3)
ψ=tan−1((d2−d4)/rw2+rw4)) (式4)
ただし、各レーザ照射部の光軸と撮像部13aの光軸Xとの距離をrwiとする。
ここで、各レーザ照射部の光軸と撮像部13aの光軸Xとは平行であるから、これらの距離rwiは、対応するレーザ照射部と撮像部13aの光軸Xとの距離と等しい。すなわち、rwiは既知である。rwiは、あらかじめメモリ1gに記憶されている。姿勢検出部1dは、すでに求めたdiと記憶されているrwiとから、θおよびψを算出することができる。
Next, in step S14, the posture detection unit 1d tilts the wall surface of the inspection camera 13 (for underwater use) based on the distance di from the front surface of each of the laser irradiation units 13ba to 13bd to the spot Pi calculated in step S13. The posture of the robot 10) is calculated.
The relative angle (yaw angle ψ, pitch angle θ) of the optical axis X of the inspection camera 13 to the wall surface is obtained by the following equation.
θ=tan −1 ((d1−d3)/rw1+rw3)) (Formula 3)
ψ=tan −1 ((d2-d4)/rw2+rw4)) (Equation 4)
However, the distance between the optical axis of each laser irradiation unit and the optical axis X of the imaging unit 13a is rwi.
Here, since the optical axis of each laser irradiation unit and the optical axis X of the imaging unit 13a are parallel, the distance rwi between them is equal to the distance between the corresponding laser irradiation unit and the optical axis X of the imaging unit 13a. That is, rwi is known. The rwi is stored in the memory 1g in advance. The posture detection unit 1d can calculate θ and ψ from the already obtained di and the stored rwi.

次に、ステップS15において、補正部1eは、ステップS14において算出された傾き(姿勢)の大きさに応じて、画像の傾きを補正する処理を実施する。
補正部1eはヨー角ψ、ピッチ角θを用いて、元の画像を、壁面に垂直な方向から壁面を見た画像、すなわち撮像部13aの光軸Xが壁面と垂直となる方向から撮影した画像に相当するように変換(補正)する。
次に、ステップS16において、検査対象測定部1fは、予め記憶されている実際のスポットP1〜P4の位置の間隔と比較して、補正後の画像における1画素当たりの長さを算出する。
検査対象測定部1fは、補正後の画像におけるスポットP1とスポットP3との画像における距離rp1+rp3を、画素を単位として算出する。一方、撮像部13aの光軸Xが壁面と垂直になる方向から撮影したときのスポットP1とスポットP3との実際の距離は、rw1+rw3である。したがって、検査対象測定部1fは、補正後の画像における1画素に対応する実際の長さを、(rw1+rw3)/(rp1+rp3)として求める。
Next, in step S15, the correction unit 1e performs a process of correcting the inclination of the image according to the magnitude of the inclination (posture) calculated in step S14.
The correction unit 1e uses the yaw angle ψ and the pitch angle θ to capture the original image from an image in which the wall surface is viewed from a direction perpendicular to the wall surface, that is, a direction in which the optical axis X of the imaging unit 13a is perpendicular to the wall surface. Convert (correct) to correspond to the image.
Next, in step S16, the inspection target measuring unit 1f calculates the length per pixel in the corrected image by comparing with the previously stored distances between the positions of the actual spots P1 to P4.
The inspection target measurement unit 1f calculates the distance rp1+rp3 in the image between the spot P1 and the spot P3 in the corrected image in units of pixels. On the other hand, the actual distance between the spot P1 and the spot P3 when the image is taken from the direction in which the optical axis X of the imaging unit 13a is perpendicular to the wall surface is rw1+rw3. Therefore, the inspection target measurement unit 1f obtains the actual length corresponding to one pixel in the corrected image as (rw1+rw3)/(rp1+rp3).

次に、ステップS17において、検査対象測定部1fは、補正後の画像に含まれる傷D1,D2の実際の幅(実寸)を算出する。
まず、検査対象測定部1fは、補正後の画像に含まれる傷D1、D2を特定する。検査対象測定部1fは、画像を解析することにより傷D1、D2を検出する。そして、検査対象測定部1fは、画像における傷D1,D2の幅を、画素を単位として算出する。なお、検査対象測定部1fは、傷D1,D2の幅を算出する代わりに、傷D1,D2の幅を外部から取得するようにしてもよい。
次に検査対象測定部1fは、画素を単位とする傷D1,D2の幅を、実寸に変換する。検査対象測定部1fは、ステップS18で求めた1画素に対応する実際の長さを、傷D1,D2の幅に乗じることにより、傷D1,D2の幅(実寸)を算出する。
Next, in step S17, the inspection target measurement unit 1f calculates the actual width (actual size) of the scratches D1 and D2 included in the corrected image.
First, the inspection target measurement unit 1f identifies the scratches D1 and D2 included in the corrected image. The inspection target measurement unit 1f detects the scratches D1 and D2 by analyzing the image. Then, the inspection target measurement unit 1f calculates the width of the scratches D1 and D2 in the image in units of pixels. The inspection target measurement unit 1f may acquire the widths of the scratches D1 and D2 from the outside, instead of calculating the widths of the scratches D1 and D2.
Next, the inspection target measurement unit 1f converts the widths of the scratches D1 and D2 in pixel units into actual sizes. The inspection target measuring unit 1f calculates the width (actual size) of the scratches D1 and D2 by multiplying the width of the scratches D1 and D2 by the actual length corresponding to one pixel obtained in step S18.

本実施形態の検査用カメラ13を用いた検査方法では、以上のように、例えば、水中用ロボット10の姿勢によって、レーザ照射部13ba〜13bdから照射されるレーザが、壁面に対して傾いている場合でも、傾いた状態で撮影された画像を補正する。
これにより、水中用ロボット10の壁面に対する傾き等を考慮して、壁面に生じた傷D1,D2の大きさを補正後の画像に基づいて正確に測定することができる。
この結果、水中用ロボット10を用いて、ダムの壁面の検査をさらに精度よく実施することができる。
[他の実施形態]
以上、本開示の一実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、開示の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
In the inspection method using the inspection camera 13 of the present embodiment, as described above, for example, the laser emitted from the laser irradiation units 13ba to 13bd is inclined with respect to the wall surface depending on the posture of the underwater robot 10. Even in the case of correcting an image taken in a tilted state.
Accordingly, the size of the scratches D1 and D2 generated on the wall surface can be accurately measured based on the corrected image in consideration of the inclination of the underwater robot 10 with respect to the wall surface.
As a result, the underwater robot 10 can be used to more accurately inspect the wall surface of the dam.
[Other Embodiments]
Although one embodiment of the present disclosure has been described above, the present disclosure is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the disclosure.

(A)
上記実施形態では、図5等に示すように、4つのレーザ照射部13ba〜13bdを搭載した検査用カメラ13を例として挙げて説明した。しかし、本開示はこれに限定されるものではない。
例えば、検査用カメラ13に搭載されたレーザ照射部の数は、3つ、あるいは2つであってもよい。
この場合でも、レーザ照射部の位置の間隔が予め記憶されていれば、画像中のスポットの間隔が何画素分に相当するかを算出することで、実際のレーザ照射部の間隔を用いて、ダムの壁面等の傷等、検査対象物の大きさを測定することができる。
(B)
上記実施形態では、撮像部13aの光軸Xに直交する平面において、互いに直交する2つの軸上における光軸Xを中心とする円周上に、4つのレーザ照射部13ba〜13bdが配置された検査用カメラ13を例として挙げて説明した。しかし、本開示はこれに限定されるものではない。
例えば、検査用カメラにおけるレーザ照射部の配置としては、各レーザ照射部から照射されたレーザの位置の間隔が設定されていればよいため、任意の配置であってもよい。
(A)
In the above-described embodiment, as shown in FIG. 5 and the like, the inspection camera 13 equipped with the four laser irradiation units 13ba to 13bd has been described as an example. However, the present disclosure is not limited to this.
For example, the number of laser irradiation units mounted on the inspection camera 13 may be three or two.
Even in this case, if the distance between the positions of the laser irradiation units is stored in advance, by calculating how many pixels the distance between the spots in the image corresponds to, by using the actual distance of the laser irradiation unit, It is possible to measure the size of the inspection object such as scratches on the wall of the dam.
(B)
In the above embodiment, in the plane orthogonal to the optical axis X of the imaging unit 13a, the four laser irradiation units 13ba to 13bd are arranged on the circumference centered on the optical axis X on the two axes orthogonal to each other. The inspection camera 13 has been described as an example. However, the present disclosure is not limited to this.
For example, the arrangement of the laser irradiation units in the inspection camera may be arbitrary as long as the distance between the positions of the lasers emitted from the laser irradiation units is set.

(C)
上記実施形態では、撮像部13a、4つのレーザ照射部13ba〜13bdが、共通のフロントケース43に取り付けられている例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、撮像部13a、4つのレーザ照射部13ba〜13bdが、別々の部材に取り付けられていてもよい。
(C)
In the above embodiment, an example in which the imaging unit 13a and the four laser irradiation units 13ba to 13bd are attached to the common front case 43 has been described. However, the present invention is not limited to this.
For example, the imaging unit 13a and the four laser irradiation units 13ba to 13bd may be attached to separate members.

(D)
上記実施形態では、ダム等の壁面の検査を行う水中用ロボット10に搭載された検査用カメラ13に、本開示の内容を適用した例を挙げて説明した。しかし、本開示はこれに限定されるものではない。
例えば、本開示に係る検査用カメラは、水中における検査に限定されるものではなく、陸上における各種検査を行う検査用カメラに対しても適用可能である。
(D)
In the above embodiment, an example in which the content of the present disclosure is applied to the inspection camera 13 mounted on the underwater robot 10 that inspects the wall surface of a dam or the like has been described. However, the present disclosure is not limited to this.
For example, the inspection camera according to the present disclosure is not limited to the inspection underwater, and can be applied to the inspection camera that performs various inspections on land.

本開示の検査用カメラは、撮像された画像を用いて高精度に測定対象物の寸法を検出することができるという効果を奏することから、水中、地上に関わらず、リモートで測定対象物の寸法を測定する各種装置に対して広く適用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The inspection camera of the present disclosure has the effect of being able to detect the size of a measurement object with high accuracy using a captured image, and therefore, the size of the measurement object can be remotely measured regardless of whether it is underwater or on the ground. It is widely applicable to various devices for measuring.

1 コントローラ
1a 画像取得部
1b 位置検出部
1c 距離測定部
1d 姿勢検出部
1e 補正部
1f 検査対象測定部
1g メモリ
2 ケーブル
10 水中用ロボット
11 バンパー(フレーム)
11a センターフレーム
11b センターフレーム
12 本体ユニット
12a 操作用カメラ
13 検査用カメラ
13a 撮像部
13ba〜13bd レーザ照射部
14 ソナー
15 照明
16 バッテリユニット
17a,17b 固定浮力材
20 推進器ユニット
21a,21b 前後スラスタ(第1推進器)
22a〜22d 上下スラスタ(第2推進器)
23a,23b 左右スラスタ(第3推進器)
30 姿勢調整機構
31 可動おもりユニット
32 第1送りねじ
35 可動浮力材ユニット
36 第2送りねじ
37 ギアボックス
41 ケース(筐体部)
42 透明板
43 フロントケース
43a 保持部
43b 保持部
50 堤体
51a,51b 壁面(検査対象物)
ds 距離
L1〜L5 位置
X 光軸
1 controller 1a image acquisition unit 1b position detection unit 1c distance measurement unit 1d posture detection unit 1e correction unit 1f inspection target measurement unit 1g memory 2 cable 10 underwater robot 11 bumper (frame)
11a Center frame 11b Center frame 12 Main unit 12a Operation camera 13 Inspection camera 13a Imaging unit 13ba-13bd Laser irradiation unit 14 Sonar 15 Illumination 16 Battery units 17a, 17b Fixed buoyancy member 20 Propulsion unit 21a, 21b Front and rear thrusters (first 1 propulsion device)
22a-22d Upper and lower thrusters (second thruster)
23a, 23b Left and right thrusters (third thruster)
30 Posture adjusting mechanism 31 Movable weight unit 32 First feed screw 35 Movable buoyancy material unit 36 Second feed screw 37 Gear box 41 Case (case part)
42 transparent plate 43 front case 43a holding part 43b holding part 50 bank 51a, 51b wall surface (inspection object)
ds distance L1 to L5 position X optical axis

Claims (12)

筐体部と、
前記筐体部に設置されており、第1方向において被写体を撮像する撮像部と、
前記筐体部における前記撮像部の周辺に配置されており、前記撮像部において撮像された画像における対象物の寸法を測定する基準となるレーザ光を前記第1方向に平行に、被写体に向かって照射する複数のレーザ照射部と、
前記筐体部の姿勢を安定化させ、前記撮像部により前記被写体を撮像するときは、前記撮像部と前記被写体との距離が同じになるように、水平方向における相対的な位置を一定に保持するよう自動姿勢制御するコントローラと、を備え
前記筐体部は、前記撮像部と前記レーザ照射部とを内包しており、防水構造を有する、
検査用カメラ。
A housing part,
An image pickup unit which is installed in the housing unit and which picks up an image of a subject in a first direction;
A laser beam, which is arranged around the image pickup unit in the housing unit and serves as a reference for measuring the dimensions of an object in the image picked up by the image pickup unit, is directed parallel to the first direction toward the subject. A plurality of laser irradiation units for irradiation,
When the posture of the casing is stabilized and when the subject is imaged by the imaging unit, the relative position in the horizontal direction is kept constant so that the distance between the imaging unit and the subject is the same. And a controller for automatic posture control so that
The casing includes the image pickup unit and the laser irradiation unit, and has a waterproof structure,
Inspection camera.
前記筐体部は、前記撮像部と前記複数のレーザ照射部とを、前記第1方向における撮像側の端部において保持するフロントケースを有している、
請求項1に記載の検査用カメラ。
The housing section has a front case that holds the imaging section and the plurality of laser irradiation sections at an end section on the imaging side in the first direction,
The inspection camera according to claim 1.
前記複数のレーザ照射部は、前記撮像部の光軸に対して平行に照射する、
請求項1または2に記載の検査用カメラ。
The plurality of laser irradiation units irradiate in parallel to the optical axis of the imaging unit,
The inspection camera according to claim 1.
前記複数のレーザ照射部は、前記撮像部を中心とする円周上に配置されている、
請求項1から3のいずれか1項に記載の検査用カメラ。
The plurality of laser irradiation units are arranged on a circumference centered on the imaging unit,
The inspection camera according to any one of claims 1 to 3.
前記レーザ照射部は、前記第1方向に直交する第2方向および前記第1方向と前記第2方向にそれぞれ直交する第3方向に沿って4つ設けられている、
請求項4に記載の検査用カメラ。
Four laser irradiation units are provided along a second direction orthogonal to the first direction and a third direction orthogonal to the first direction and the second direction, respectively.
The inspection camera according to claim 4.
前記レーザ照射部は、3つ設けられている、
請求項4に記載の検査用カメラ。
The laser irradiation unit is provided in three,
The inspection camera according to claim 4.
請求項1からのいずれか1項に記載の検査用カメラと、
前記撮像部において第1方向における被写体の画像を取得する画像取得部と、
前記画像取得部において取得された画像における前記複数のレーザ照射部によって照射された複数のレーザ光の位置を検出する位置検出部と、
前記位置検出部において検出された前記画像における複数のレーザ光の間隔を基準にして、対象物の寸法を測定する検査対象測定部と、
を備えた検査システム。
An inspection camera according to any one of claims 1 to 6 ,
An image acquisition unit that acquires an image of the subject in the first direction in the imaging unit;
A position detection unit that detects the positions of the plurality of laser beams irradiated by the plurality of laser irradiation units in the image acquired by the image acquisition unit,
Based on the interval of a plurality of laser light in the image detected in the position detection unit, an inspection target measurement unit that measures the dimensions of the object,
Inspection system equipped with.
前記位置検出部における前記レーザ光の検出時において、撮像時における前記検査用カメラの姿勢を検出する姿勢検出部を、さらに備えている、
請求項に記載の検査システム。
When the position detection unit detects the laser light, the position detection unit further includes a posture detection unit that detects the posture of the inspection camera at the time of imaging.
The inspection system according to claim 7 .
前記姿勢検出部における検出結果に応じて、前記対象物の寸法を補正する補正部を、さらに備えている、
請求項に記載の検査システム。
A correction unit that corrects the dimensions of the target object according to the detection result of the posture detection unit;
The inspection system according to claim 8 .
請求項1からのいずれか1項に記載の検査用カメラを用いた検査方法であって、
前記撮像部において第1方向における被写体の画像を取得するステップと、
前記取得された画像における前記複数のレーザ照射部によって照射された複数のレーザ光の位置を検出するステップと、
前記画像における複数のレーザ光の間隔を基準にして、対象物の寸法を測定するステップと、
を備えた検査方法。
An inspection method using the inspection camera according to any one of claims 1 to 6,
Acquiring an image of a subject in a first direction in the imaging unit,
Detecting a position of a plurality of laser light emitted by the plurality of laser irradiation unit in the acquired image,
Measuring the dimensions of the object with reference to the spacing of the plurality of laser beams in the image;
Inspection method equipped with.
前記レーザ光の検出時において、撮像時における前記検査用カメラの姿勢を検出するステップを、さらに備えている、
請求項10に記載の検査方法。
When detecting the laser beam, the method further comprises the step of detecting the attitude of the inspection camera at the time of imaging.
The inspection method according to claim 10 .
前記検査用カメラの姿勢の検出結果に応じて、前記対象物の寸法を補正するステップを、さらに備えている、
請求項10または11に記載の検査方法。
Further comprising a step of correcting the dimension of the object according to the detection result of the posture of the inspection camera,
The inspection method according to claim 10 or 11 .
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