JP6728088B2

JP6728088B2 - 損傷箇所特定装置、それを備えた損傷箇所特定システム、及び損傷箇所特定方法並びにプログラム

Info

Publication number: JP6728088B2
Application number: JP2017035025A
Authority: JP
Inventors: 孝志鎗; 齋藤　望; 望齋藤; 樋口　暢浩; 暢浩樋口
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2017-02-27
Filing date: 2017-02-27
Publication date: 2020-07-22
Anticipated expiration: 2037-02-27
Also published as: JP2018140679A; US20190382127A1; WO2018155534A1; CA3054275C; CA3054275A1

Description

本発明は、損傷箇所特定装置、それを備えた損傷箇所特定システム、及び損傷箇所特定方法並びにプログラムに関するものである。

従来、航空機の構造の点検と修理は一連の作業として行っており、点検で損傷箇所を認識し、修理方法を設定後、同じ箇所で修理が行われている。定期点検であれば、定期的な期間や定期的なフライト数のタイミングで、航空機の内装品を取り外した上で部品１つ１つに対して超音波検査等をしながら点検が実施されている。
下記特許文献１では、航空機の組み立て時やメンテナンス時の作業場所を表示する方法が記載されている。

特開２０１４−２０１３０７号公報

ところで、従来の点検では、定期点検のタイミングで航空機の内装品を全て除去してから点検を開始し、点検結果に応じて修理方法を設定し、作業員による修理が実施され、修理完了後に内装品が復元されている。そのため、航空機内の内装品の除去から復元までの期間が機体のダウンタイムとなっていた。
そこで、機体のダウンタイムを低減する方法として、航空機の構造健全性を診断するにあたり構造ヘルスモニタリング（ＳｔｒｕｃｔｕｒａｌＨｅａｌｔｈＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇ；以下「ＳＨＭ」ともいう）技術を適用することが考えられる。ＳＨＭ技術を適用すると、損傷箇所に該当する修理箇所近傍を点検対象とするため航空機全体の内装品を取り外す必要はなくなり、修理箇所近傍に配置される内装品だけを取り外すことにより修理が実施できるようになる。

ＳＨＭ技術により得られた損傷箇所の情報は、部品のパーツナンバー或いは座標で示されることが想定される。しかしながら、民間航空機の胴体部分のように類似形状が続く構造物の場合には、パーツナンバー或いは座標で示された損傷箇所を機体上で特定するのに時間がかかるという課題がある。
しかしながら、上記特許文献１の方法では、構造ヘルスモニタリング装置から出力される損傷情報を用いることは記載されていないので、構造ヘルスモニタリング装置から出力される損傷情報を用いた場合には、機体上の位置を特定するのに時間がかかるという課題を解決できない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、損傷箇所の修理にかかる機体のダウンタイムを低減することができる損傷箇所特定装置、それを備えた損傷箇所特定システム、及び損傷箇所特定方法並びにプログラムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、航空機の機体の損傷箇所を識別する損傷識別手段と、前記航空機の機内における基準位置を識別する位置識別手段と、前記基準位置において前記航空機の機内の状態を撮像装置により撮像した撮像結果と、前記航空機の内部構造を示す内部構造データと、前記基準位置に対する前記損傷箇所の位置情報とを重ね合わせて提示する損傷箇所提示手段と、を具備する損傷箇所特定装置を提供する。

本発明の構成によれば、航空機の機体の損傷箇所が識別されると、航空機の機内の基準位置において、航空機の機内の状態を撮像した撮像結果と航空機の内部構造データと損傷箇所とが重ね合わせて提示される。
これにより、航空機の損傷箇所を修理する作業員は、損傷箇所提示手段により提示された内容に基づいて、航空機の内部構造上の損傷箇所を容易に特定できる。損傷箇所を容易に特定できることにより、機内に設けられる内装部品の除去作業が、損傷箇所に関連する箇所だけ済むので、全ての内装部品を除去していた従来と比較して、修理時間を短縮することができる。
また、機内の内装部品の除去前に、内部構造及び損傷箇所を確認できることにより、作業員が位置を誤ることを防ぐ。

上記損傷箇所特定装置は、前記損傷箇所提示手段により提示された前記損傷箇所に誘導対象を誘導する誘導手段を具備してもよい。
損傷箇所まで誘導されることにより、損傷箇所を修理する作業員は、損傷箇所まで容易に到達できる。

上記損傷箇所特定装置は、前記航空機の前記損傷箇所に対する修理方法に関する修理情報を格納する記憶手段と、前記修理情報に基づいて、前記損傷箇所提示手段によって提示される前記損傷箇所に対する修理方法を提示する修理方法提示手段とを具備してもよい。
修理方法が提示されることで、予め修理作業に必要な事前の段取りをつけることができ、修理全体に係る工程を短縮できる。

上記損傷箇所特定装置の前記航空機は、少なくとも一つの内装品が取り付けられていてもよい。
運航時に取り付けられる内装品が配置されている航空機は、損傷箇所が内装品で隠されている状態となる。本発明によれば、撮像装置で機内の状態を撮像した撮像結果と航空機の内部構造を示す内部構造データとを重ね合わせるので、内装品が取り付けられた航空機であっても、損傷箇所を容易に特定できる。
なお、本発明は、全ての内装品が取り付けられた状態であっても、本発明は損傷箇所を特定できる。

本発明は、いずれかに記載の損傷箇所特定装置と航空機とを備えた損傷箇所特定システムを提供する。

本発明は、現在位置から航空機の損傷箇所に誘導する損傷箇所特定方法であって、前記航空機の機体の前記損傷箇所を識別する第１工程と、前記航空機の機内における基準位置を識別する第２工程と、前記基準位置において前記航空機の機内の状態を撮像装置により撮像した撮像結果と、前記航空機の内部構造を示す内部構造データと、前記基準位置に対する前記損傷箇所の位置情報とを重ね合わせて提示する第３工程と、前記第３工程により提示された前記損傷箇所に誘導対象を誘導する第４工程とを具備する損傷箇所特定方法を提供する。

本発明は、現在位置から航空機の損傷箇所に誘導する損傷箇所特定プログラムであって、前記航空機の機体の前記損傷箇所を識別する第１処理と、前記航空機の機内における基準位置を識別する第２処理と、前記基準位置において前記航空機の機内の状態を撮像装置により撮像した撮像結果と、前記航空機の内部構造を示す内部構造データと、前記基準位置に対する前記損傷箇所の位置情報とを重ね合わせて提示する第３処理と、前記第３処理により提示された前記損傷箇所に誘導対象を誘導する第４処理とをコンピュータに実行するための損傷箇所特定プログラムを提供する。

本発明は、損傷箇所に作業員が容易に到達でき、かつ、修理にかかる機体のダウンタイムを低減できるという効果を奏する。

本発明に係る航空機の斜視図である。本発明に係る損傷箇所特定システムの機能ブロック図である。本発明に係る損傷箇所特定システムの動作フローである。本発明に係る損傷箇所特定システムの表示装置の表示画面例である。修理箇所を表示装置に表示するときの流れが示されている。ナビゲーション機能によって表示装置を表示させるときの流れが示されている。本発明の変形例に係る損傷箇所特定システムの機能ブロック図である。

以下に、本発明にかかる損傷箇所特定装置、それを備えた損傷箇所特定システム、及び損傷箇所特定方法並びにプログラムの実施形態について、図面を参照して説明する。

図１は、検査対象となる航空機１の斜視図が示されており、航空機１の内側が見える状態を示している。本実施形態が対象とする航空機１は、内装品（図示略）が取り付けられた航空機であって、過去に１度でも運航したことのある航空機、或いは、既に運航できる状態となっている航空機である場合を例に挙げて説明するが、本発明は、これに限定されない。例えば、内装品が取り付けられていない航空機１であっても本発明を適用することができる。

図２は、損傷箇所特定システム１０が備える各種機能のうち、航空機の損傷箇所を提示する機能を主に展開して示した機能ブロック図である。損傷箇所特定システム１０は、損傷箇所特定装置２０と、記憶装置（記憶手段）３０と、表示装置４０とを備えている。
図２に示されるように損傷箇所特定装置２０は、例えば、コンピュータであり、ＣＰＵと、ＣＰＵが実行するプログラム等を記憶するためのＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）と、各プログラム実行時のワーク領域として機能するＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）等を備えている。後述の各種機能を実現するための一連の処理の過程は、プログラム（例えば、損傷箇所特定プログラム）の形式で記録媒体等に記録されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、後述の各種機能が実現される。

損傷箇所特定装置２０は、損傷識別部（損傷識別手段）２１と、位置識別部（位置識別手段）２２と、損傷箇所提示部（損傷箇所提示手段）２３と、誘導部（誘導手段）２４と、修理方法提示部（修理方法提示手段）２５とを備えている。
損傷識別部２１は、航空機１の機体の損傷箇所を識別する。例えば、損傷識別部２１は、航空機１（構造物）に加速度センサ等を設置し、航空機１を運航したときに加速度センサから得られる応答波形から構造性能を診断する構造ヘルスモニタリング（ＳＨＭ；ＳｔｒｕｃｔｕｒａｌＨｅａｌｔｈＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇ）によって得られたデータが入力されることにより、機体の損傷箇所の位置情報を識別する。
なお、損傷箇所の識別は、構造ヘルスモニタリングのデータに限定されず、損傷箇所が識別可能な情報であればよい。

位置識別部２２は、航空機１の機内における基準位置Ｐ（図１参照）を識別する。例えば、位置識別部２２は、機内の所定位置から放出される光ビーコンや電波ビーコン等を受信し、受信したビーコンに基づいて作業員がいる位置を検出し、作業員がいる位置を基準位置Ｐとする。また、位置識別部２２は、作業員等によって入出力装置（図示略）を介して入力された航空機１に対する基準位置を識別してもよい。基準位置Ｐは、損傷箇所提示部２３で機内の状態を撮像するときの基準となる位置である。
損傷箇所提示部２３は、基準位置Ｐにおいて航空機１の機内の状態を撮像装置により撮像した撮像結果と、航空機１の内部構造を示す内部構造データと、基準位置Ｐに対する損傷箇所の位置情報とを重ね合わせて提示する。なお、損傷箇所提示部２３は、撮像結果を外部の撮像装置で取得したものを損傷箇所特定装置２０に入力させて得ても良いし、記憶装置３０に記憶している撮像結果を読み出して得てもよい。また、記憶装置３０に撮像結果を記憶させている場合には、撮像結果とともに基準位置Ｐの情報も合わせて記憶するとよい。

誘導部２４は、周知のナビゲーションシステムであり、損傷箇所提示部２３により提示された損傷箇所に誘導対象（例えば、作業員）を誘導するナビゲーション機能を有する。例えば、誘導部２４は、現在位置及び機体に対して作業員が向いている方向を識別し、機体に対する損傷箇所を作業員に指示する。なお、ナビゲーション機能は、加速度積算による位置同定をしてもよいし、ビーコンによる位置同定をしてもよく、特に限定されない。
ナビゲーション機能により、損傷箇所の機体に対する位置を作業者に指示することで、作業者が、容易に、かつ速やかに損傷箇所を特定することができる。

修理方法提示部２５は、記憶装置３０から読み出した修理情報に基づいて、損傷箇所提示部２３によって提示される損傷箇所に対する修理方法を提示する。

記憶装置３０は、航空機１の損傷箇所の損傷を修理する修理方法の情報が記憶されており、損傷箇所特定装置２０により修理方法の情報が適宜読み出される。また、記憶装置３０は、航空機１の内部構造を示す内部構造データ（例えば、３Ｄ−ＣＡＤデータ）を格納している。航空機１の内部構造は、内装品が設置されていると隠された状態になっている。
表示装置４０は、基準位置Ｐから機内の状態を撮像した撮像結果と、航空機１の内部構造データと、損傷箇所の位置情報とを重ね合わせて表示する。また、損傷箇所の損傷を修理する修理方法を、損傷箇所の情報と対応付けて表示する。

以下に本実施形態に係る損傷箇所特定システム１０の作用について図３から図６を用いて説明する。図３は、損傷箇所特定システムを用いて、機体上の損傷箇所を作業員に提示し、誘導し、修理を実施する一連の流れを説明するための図である。
構造ヘルスモニタリングにより取得されたＳＨＭデータを取得する（図３のステップＳＡ１）。ＳＨＭデータに基づいて識別された損傷箇所の情報が表示装置４０に提示される。損傷箇所が判別されると、その損傷箇所の損傷を修理する修理方法が決定（設定）される（図３のステップＳＡ２）。

作業員の現在位置が検出され、現在位置が基準位置Ｐとされる場合に、作業員は基準位置Ｐから機体の損傷箇所の方向に向き、機内に内装品が取り付けられた状態で（内装品の除去前に）基準位置Ｐにおいて撮像装置で撮像し、撮像結果を得る。撮像結果と、記憶装置３０から読み出した機体の内部構造データと、損傷箇所の情報とが重ね合わされて表示装置４０に表示され、修理箇所が指示される（図３のステップＳＡ３）。図４には、撮像結果と内部構造データと損傷箇所の情報とが重ねて表示された表示装置４０の表示例を示している。これにより、現在位置と損傷箇所（例えば、図４の星印参照）との位置関係が視覚的に表示される。また、吹き出しに記載されている内容によって、各損傷箇所に対する修理方法や、必要工具類のリストが表示されるようになっている。

また、図４では、ウィンドウ下部において、現在位置に対して損傷箇所が機体のどの位置にあるかを示す位置指示が表示され、数秒ごとに更新されるようになっているので、画像だけでなく文字列（説明）によっても提示されることにより、作業員は容易に損傷箇所に到達することができる。

ナビゲーション機能によって、作業員が損傷箇所の位置まで誘導される。作業員は、撮像結果と内部構造データと損傷箇所の情報の重ね合わせ表示に基づいて損傷箇所の位置まで誘導されると、誘導先の位置において、損傷箇所の修理に必要な内装品の取り外し箇所となる機体上の実際の位置を特定できる。作業員により、取り外し箇所の内装品（機体の一部の内装品）が取り外される（図３のステップＳＡ４）。
表示装置４０には、修理方法が提示される（図３のステップＳＡ５）。なお、修理方法の提示は、修理個所が指示されるタイミング（図３のステップＳＡ３）でもよいし、一部の内装品を取り外した後のタイミングであってもよい。

表示装置４０に提示された修理方法に基づいて作業員によって修理箇所が修理される（図３のステップＳＡ６）。修理が完了すると、作業員によって取り外された一部の内装品が復元される（図３のステップＳＡ７）。
このように、本実施形態によれば図３のステップＳＡ４からステップＳＡ７の期間が航空機１の機体のダウンタイムとなる。従来は、機内の内装品を全て除去した後に、点検を行い、修理方法を設定して、修理を実施して、全ての内装品を復元するという流れであり、機内の内装品を全て除去してから復元するまでの長期間にわたって機体のダウンタイムが生じていた。本実施形態によれば、こうした従来の方法と比較して機体のダウンタイムを低減できる。

図５には、ナビゲーション機能を使用するときの表示装置の表示の流れが示されている。図５に示されるように、ＳＨＭ等の損傷検知システムにおいて、航空機１の損傷位置や損傷範囲の情報が含まれる損傷データが検出され、入力される（図５のステップＳＢ１）。また、周知のナビゲーション機能によって現在位置の情報が検出されるとともに、損傷データで示される損傷方向を判別した情報が入力される（図５のステップＳＢ２）。
損傷箇所特定装置２０側では、機体の損傷位置の情報が得られる（図５のステップＳＢ４）。また、記憶装置３０から修理マニュアルが読み出されることで、機体で発生している損傷を修理するのに必要な器材・資材の情報が抽出され（図５のステップＳＢ３）、損傷箇所特定装置２０側では、修理するのに必要な器材・資材の情報が表示される（図５のステップＳＢ４）。また、損傷位置までの経路をナビゲーション機能によりリアルタイムに表示装置４０に表示する。

図６には、修理箇所を表示装置で特定するときの作業の流れが示されている。
修理対象の領域が撮像装置で撮像される（図６のステップＳＣ１）。記憶部３０ａから修理マニュアルが読み出されるとともに、記憶部３０ｂから航空機１の内部構造データ（例えば、ＣＡＤデータ）が読み出される（図６のステップＳＣ２）。撮像装置から得られた撮像結果と、修理マニュアルと、内部構造データとを重ね合わせ（例えば、機体の内装品を撮像した画像の上に、内部構造データを重ね合わせて、あたかも内部構造が透過しているように表示させ）る画像を構築し（図６のステップＳＣ３）、表示装置に撮像画像と、内部構造データと、損傷箇所の修理方法を重ねて表示させる（図６のステップＳＣ４）。
なお、ここでは修理マニュアルを記憶させる記憶装置と構造データを記憶させる記憶装置を分けて図示していたが、本発明はこれに限定されず、１つの記憶装置に修理マニュアルと構造データをそれぞれ記憶させても良い。

以上説明してきたように、本実施形態に係る損傷箇所特定装置２０、それを備えた損傷箇所特定システム１０、及び損傷箇所特定方法並びにプログラムによれば、航空機１の機体の損傷箇所が識別されると、航空機１の機内の基準位置Ｐにおいて、航空機１の機内の状態を撮像した撮像結果と航空機１の内部構造データと損傷箇所とが重ね合わせて提示される。
これにより、航空機１の損傷箇所を修理する作業員は、損傷箇所提示部２３により提示された内容に基づいて、航空機１の内部構造上の損傷箇所を容易に特定できる。損傷箇所を容易に特定できることにより、機内に設けられる内装部品の除去作業が、損傷箇所に関連する箇所だけ済むので、全ての内装部品を除去していた従来と比較して、修理時間を短縮することができる。

また、機内の内装部品の除去前に、内部構造及び損傷箇所を確認できることにより、作業員が位置を誤ることを防ぐ。また、損傷箇所まで誘導するナビゲーション機能が設けられることにより、損傷箇所を修理する作業員は、損傷箇所まで容易に到達できる。
さらに、修理方法が提示されることで、予め修理作業に必要な事前の段取りをつけることができ、修理全体に係る工程を短縮できる。

〔変形例〕
上記実施形態においては、損傷箇所特定システム１０は、損傷箇所特定装置２０と記憶装置３０と表示装置４０とを備える構成として示していたが、本発明はこれに限定さない。例えば、図７に示されるように、損傷箇所特定システム１０’は、損傷箇所特定装置２０と、位置識別部２２’及び表示装置４０’を設けた可搬型装置６０と、記憶装置３０とを備える構成としてもよい。
損傷箇所特定装置２０は、図２で示した構成のうち位置識別部２２以外を備えている。損傷箇所特定装置２０と可搬型装置６０とはそれぞれ無線通信可能な通信媒体を設けており、損傷箇所特定装置２０と可搬型装置６０とで無線通信を介して情報の送受信をすることにより、上記実施形態と同様の機能を実現する。各部の役割は上述した実施形態と同様のため詳細は省略する。
このように、可搬型装置６０に位置識別部２２’と表示装置４０’とを設け、航空機１の損傷箇所を提示するのに必要最低限の構成を持ち運べるようにすることにより、持ち運ぶ物の重量が軽くなり、作業員の負担が軽減する。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、上記実施形態においては、位置識別部２２が識別する基準位置は、ビーコンによって作業員がいる位置を検出して基準位置Ｐとしていたが、これに限定されず、位置識別部２２は、航空機１において予め設定される位置を基準位置Ｐとして定め、作業員は予め設定された基準位置Ｐまで移動して、基準位置Ｐまで移動後に機内を撮像するようにしてもよい。このように、基準位置Ｐを予め所定位置に定めておくことにより、作業員の現在位置を検出する時間を短縮できる。

１航空機
１０、１０’ 損傷箇所特定システム
２０損傷箇所特定装置
２１損傷識別部（損傷識別手段）
２２、２２’ 位置識別部（位置識別手段）
２３損傷箇所提示部（損傷箇所提示手段）
２４誘導部（誘導手段）
２５修理方法提示部（修理方法提示手段）
３０記憶装置（記憶手段）
４０、４０’ 表示装置

Claims

航空機の機体の損傷箇所を識別する損傷識別手段と、
前記航空機の機内における基準位置を識別する位置識別手段と、
前記基準位置において前記航空機の機内の状態を撮像装置により撮像した撮像結果と、前記航空機の内部構造を示す内部構造データと、前記基準位置に対する前記損傷箇所の位置情報とを重ね合わせて提示する損傷箇所提示手段と、
を具備する損傷箇所特定装置。
前記損傷箇所提示手段により提示された前記損傷箇所に誘導対象を誘導する誘導手段を具備する請求項１に記載の損傷箇所特定装置。
前記航空機の前記損傷箇所に対する修理方法に関する修理情報を格納する記憶手段と、
前記修理情報に基づいて、前記損傷箇所提示手段によって提示される前記損傷箇所に対する修理方法を提示する修理方法提示手段と
を具備する請求項１または請求項２に記載の損傷箇所特定装置。
前記航空機は、少なくとも一つの内装品が取り付けられている請求項１から請求項３のいずれかに記載の損傷箇所特定装置。
請求項１から請求項４のいずれかに記載の損傷箇所特定装置と
航空機と
を備えた損傷箇所特定システム。
現在位置から航空機の損傷箇所に誘導する損傷箇所特定方法であって、
前記航空機の機体の前記損傷箇所を識別する第１工程と、
前記航空機の機内における基準位置を識別する第２工程と、
前記基準位置において前記航空機の機内の状態を撮像装置により撮像した撮像結果と、前記航空機の内部構造を示す内部構造データと、前記基準位置に対する前記損傷箇所の位置情報とを重ね合わせて提示する第３工程と、
前記第３工程により提示された前記損傷箇所に誘導対象を誘導する第４工程と
を具備する損傷箇所特定方法。
現在位置から航空機の損傷箇所に誘導する損傷箇所特定プログラムであって、
前記航空機の機体の前記損傷箇所を識別する第１処理と、
前記航空機の機内における基準位置を識別する第２処理と、
前記基準位置において前記航空機の機内の状態を撮像装置により撮像した撮像結果と、前記航空機の内部構造を示す内部構造データと、前記基準位置に対する前記損傷箇所の位置情報とを重ね合わせて提示する第３処理と、
前記第３処理により提示された前記損傷箇所に誘導対象を誘導する第４処理と
をコンピュータに実行するための損傷箇所特定プログラム。