JP6746073B2

JP6746073B2 - 水中調査装置および方法

Info

Publication number: JP6746073B2
Application number: JP2016202217A
Authority: JP
Inventors: 晴喜谷口; 浩一朗山田; 信也泉; 泉　　信也; 宏飯田; 津久井　慎吾; 慎吾津久井
Original assignee: Toa Corp
Current assignee: Toa Corp
Priority date: 2016-10-14
Filing date: 2016-10-14
Publication date: 2020-08-26
Anticipated expiration: 2036-10-14
Also published as: JP2018062810A

Description

本発明は、水中調査装置および方法に関し、さらに詳しくは、濁水中の視界が悪い水域においても対象物の状態を、メンテナンス頻度を低くしつつ、より継続的に把握することができる水中調査装置および方法に関するものである。

水中にある構造体や海底等の水中地盤の状態を調査する場合には、例えば、水中カメラが使用される。ところが、その水域が濁っていて視界が悪い場合は、水中カメラを用いても対象物の明確な画像を撮影することができず、その状態を把握することができない。そこで、濁水中においても対象物を把握することができる水中観察装置が提案されている（特許文献１参照）。

特許文献１の水中観察装置では、水中カメラに水中カメラの撮影窓部を覆う透明な中空ケースを取り付け、この中空ケースの内部を透明液体で充填した状態にする。そして、中空ケースの先端面を水中の対象物に接触または近接させることによって、対象物を中空ケースの内部に充填された透明液体を通じて撮影するため、濁水中であっても対象物の状態を把握できる。しかしながら、この装置では、中空ケースの先端面を対象物と接触させることにより、先端面が損傷して先端面の透明度が低下することがある。そのため、対象物の状態を鮮明に継続的に撮影するためには、先端が損傷して透明度がある程度低下すると中空ケースの交換などのメンテナンスを行う必要があった。それ故、メンテナンスの頻度を低くしつつ、濁水中において対象物の状態をより継続的に鮮明に把握するには改善の余地があった。

特開２０１２−１７２４７２号公報

本発明の目的は濁水中の視界が悪い水域においても対象物の状態を、メンテナンス頻度を低くしつつ、より継続的に把握することができる水中調査装置および方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の水中調査装置は、一端に開口部を有する中空容器と、前記開口部の縁の表面を覆って取り付けられるシール部と、前記中空容器の内部に設置されるカメラと、このカメラにより撮影された画像を表示するモニタと、前記中空容器の内部と連通可能に接続される空気供給部と、前記中空容器の内部と連通可能に接続される清水供給部と、前記中空容器の内部と連通可能に接続される排水ポンプと、前記中空容器を移動させる移動機構と、前記中空容器を前記シール部を介して水中の対象物の表面に押圧する押圧機構とを備え、前記対象物の表面に押圧した前記中空容器の内部の水を前記排水ポンプにより外部に排出し、かつ、前記空気供給部と前記清水供給部とを選択的に作動させて、前記空気供給部を作動させた場合には、前記中空容器の内部に前記空気供給部により供給された空気を充填し、前記清水供給部を作動させた場合には、前記中空容器の内部に前記清水供給部により供給された清水を充填して、前記中空容器により覆われた前記対象物の表面を前記カメラによって撮影する構成にしたことを特徴とする。
本発明の別の水中調査装置は、一端に開口部を有する中空容器と、前記開口部の縁の表面を覆って取り付けられるシール部と、前記中空容器の内部に設置されるカメラと、このカメラにより撮影された画像を表示するモニタと、前記中空容器の内部と連通可能に接続される空気供給部と、前記中空容器の内部と連通可能に接続される排水ポンプと、前記中空容器を移動させる移動機構と、前記中空容器を前記シール部を介して水中の対象物の表面に押圧する押圧機構と、前記中空容器の内部に前記対象物を打撃するハンマ部と、このハンマ部で前記対象物を打撃した際の音を検知する音センサとを備え、前記対象物の表面に押圧した前記中空容器の内部の水を前記排水ポンプにより外部に排出し、かつ、前記中空容器の内部に前記空気供給部により供給された空気を充填して、前記中空容器により覆われた前記対象物の表面を前記カメラによって撮影する構成にしたことを特徴とする。
本発明のさらに別の水中調査装置は、一端に開口部を有する中空容器と、前記開口部の縁の表面を覆って取り付けられるシール部と、前記中空容器の内部に設置されるカメラと、このカメラにより撮影された画像を表示するモニタと、前記中空容器の内部と連通可能に接続される清水供給部と、前記中空容器の内部と連通可能に接続される排水ポンプと、前記中空容器を移動させる移動機構と、前記中空容器を前記シール部を介して水中の対象物の表面に押圧する押圧機構と、前記中空容器の内部に前記対象物を打撃するハンマ部と、このハンマ部で前記対象物を打撃した際の音を検知する音センサとを備え、前記対象物の表面に押圧した前記中空容器の内部の水を前記排水ポンプにより外部に排出し、かつ、前記中空容器の内部に前記清水供給部により供給された清水を充填して、前記中空容器により覆われた前記対象物の表面を前記カメラによって撮影する構成にしたことを特徴とする。
本発明のさらに別の水中調査装置は、一端に開口部を有する中空容器と、前記開口部の縁の表面を覆って取り付けられるシール部と、前記中空容器の内部に設置されるカメラと、このカメラにより撮影された画像を表示するモニタと、前記中空容器の内部と連通可能に接続される空気供給部と、前記中空容器の内部と連通可能に接続される排水ポンプと、前記中空容器を移動させる移動機構と、前記中空容器を前記シール部を介して水中の対象物の表面に押圧する押圧機構と、前記中空容器の内部に前記対象物の表面を研磨する研磨部とを備え、前記対象物の表面に押圧した前記中空容器の内部の水を前記排水ポンプにより外部に排出し、かつ、前記中空容器の内部に前記空気供給部により供給された空気を充填して、前記中空容器により覆われた前記対象物の表面を前記カメラによって撮影する構成にしたことを特徴とする。
本発明のさらに別の水中調査装置は、一端に開口部を有する中空容器と、前記開口部の縁の表面を覆って取り付けられるシール部と、前記中空容器の内部に設置されるカメラと、このカメラにより撮影された画像を表示するモニタと、前記中空容器の内部と連通可能に接続される清水供給部と、前記中空容器の内部と連通可能に接続される排水ポンプと、前記中空容器を移動させる移動機構と、前記中空容器を前記シール部を介して水中の対象物の表面に押圧する押圧機構と、前記中空容器の内部に前記対象物の表面を研磨する研磨部とを備え、前記対象物の表面に押圧した前記中空容器の内部の水を前記排水ポンプにより外部に排出し、かつ、前記中空容器の内部に前記清水供給部により供給された清水を充填して、前記中空容器により覆われた前記対象物の表面を前記カメラによって撮影する構成にしたことを特徴とする。

本発明のさらに別の水中調査装置は、一端に開口部を有する中空容器と、前記開口部の縁の表面を覆って取り付けられるシール部と、前記中空容器の内部に設置されるカメラと、このカメラにより撮影された画像を表示するモニタと、前記中空容器に接続された空気ホースを介して前記中空容器の内部と連通可能に接続される空気供給部と、前記中空容器に接続された排水ホースを介して前記中空容器の内部と連通可能に接続される排水ポンプと、前記中空容器を移動させる移動機構と、前記中空容器を前記シール部を介して水中の対象物の表面に押圧する押圧機構とを備え、前記シール部を前記対象物の表面に押圧して前記中空容器の内部と外部とを隔離した状態で、前記中空容器の内部の水を前記排水ポンプにより外部に排出し、かつ、前記中空容器の内部に前記空気供給部により供給された空気を充填して、前記中空容器により覆われた前記対象物の表面を前記カメラによって撮影する構成にしたことを特徴とする。
本発明のさらに別の水中調査装置は、一端に開口部を有する中空容器と、前記開口部の縁の表面を覆って取り付けられるシール部と、前記中空容器の内部に設置されるカメラと、このカメラにより撮影された画像を表示するモニタと、前記中空容器に接続された注水ホースを介して前記中空容器の内部と連通可能に接続される清水供給部と、前記中空容器に接続された排水ホースを介して前記中空容器の内部と連通可能に接続される排水ポンプと、前記中空容器を移動させる移動機構と、前記中空容器を前記シール部を介して水中の対象物の表面に押圧する押圧機構とを備え、前記シール部を前記対象物の表面に押圧して前記中空容器の内部と外部とを隔離した状態で、前記中空容器の内部の水を前記排水ポンプにより外部に排出し、かつ、前記中空容器の内部に前記清水供給部により供給された清水を充填して、前記中空容器により覆われた前記対象物の表面を前記カメラによって撮影する構成にしたことを特徴とする。

本発明の水中調査方法は、中空容器の一端に設けた開口部の縁の表面を覆ってシール部を取り付け、前記中空容器の内部にカメラを設置して、この中空容器を前記シール部を介して水中の対象物の表面に押圧して、前記中空容器の内部と外部とを隔離状態にし、次いで、この中空容器の内部の水をこの中空容器に接続された排水ホースを通じて外部に排出し、かつ、この中空容器の内部にこの中空容器に接続された空気ホースを通じて空気を充填した状態にして、この中空容器により覆われた前記対象物の表面を前記カメラによって撮影して、この撮影した画像をモニタに表示することを特徴とする。

本発明の別の水中調査方法は、中空容器の一端に設けた開口部の縁の表面を覆ってシール部を取り付け、前記中空容器の内部にカメラを設置して、この中空容器を前記シール部を介して水中の対象物の表面に押圧して、前記中空容器の内部と外部とを隔離状態にし、次いで、この中空容器の内部の水をこの中空容器に接続された排水ホースを通じて外部に排出し、かつ、この中空容器の内部にこの中空容器に接続された注水ホースを通じて清水を充填した状態にして、この中空容器により覆われた前記対象物の表面を前記カメラによって撮影して、この撮影した画像をモニタに表示することを特徴とする。

本発明の中空容器の内部に空気を充填する水中調査装置および方法によれば、前記対象物の表面に押圧した前記中空容器の内部の水を外部に排出し、かつ、中空容器の内部に空気を充填して、中空容器により覆われた対象物の表面を前記カメラによって撮影する。そのため、濁った水中にある対象物であっても濁りのない気中状態で撮影を行うことができるので、対象物の状態を鮮明に把握できる。また、カメラで撮影する際にカメラと対象物の表面との間には、対象物等と接触して損傷する介在部材がない。そのため、撮影に用いる機器のメンテナンス性が向上し、メンテナンスの頻度が低くても、濁水中において対象物の状態を継続的に鮮明に把握することができる。

本発明の中空容器の内部に清水を充填する水中調査装置および方法によれば、前記対象物の表面に押圧した前記中空容器の内部の水を外部に排出し、かつ、中空容器の内部に清水を充填して、中空容器により覆われた対象物の表面を前記カメラによって撮影する。そのため、濁った水中にある対象物であっても濁りの少ない清水の中で撮影を行うことができるので、対象物の状態を鮮明に把握できる。また、カメラで撮影する際にカメラと対象物の表面との間には、対象物等と接触して損傷する介在部材がない。そのため、撮影に用いる機器のメンテナンス性が向上しメンテナンスの頻度が低くても、濁水中において対象物の状態を継続的に鮮明に把握することができる。特に、対象物の表面の凹凸によってシール部をその表面に密着させることが難しい場合には、中空容器の内部に空気を充填することができなくなるので、本発明の中空容器の内部に空気を充填する水中調査装置および方法に代って有益な方法である。

前記中空容器の内部と連通可能に接続される前記空気供給部とともに、前記中空容器の内部と連通可能に接続される前記清水供給部を備える構成にすると、対象物の表面の凹凸具合によって、対象物の表面に押圧した中空容器の内部を空気で充填するか、清水で充填するかを選択することができるので汎用性が高い装置になる。また、カメラや対象物の表面が汚れている場合に、清水供給部から中空容器の内部に清水を注水することによってカメラや対象物の表面に付着した汚れを洗浄することができる。これにより、中空容器の内部に空気を充填して撮影をする場合であっても、対象物の表面を鮮明に把握するのに有利になる。

前記中空容器の内部に前記対象物を打撃する前記ハンマ部と、このハンマ部で対象物を打撃した際の音を検知する前記音センサとを備える構成にすると、打音調査による対象物の劣化診断を行うことができる。

前記中空容器の内部に前記対象物の表面を研磨する前記研磨部を備える構成にすると、対象物の表面に汚れや付着物がある場合であっても、汚れや付着物を研磨することにより除去することができるので、対象物の表面を鮮明に把握するのに有利になる。

前記移動機構および前記押圧機構を遠隔操作可能な自走式水中作業ロボットで構成することもできる。この構成にすると、前記中空容器を前記対象物まで移動させてから中空容器を水中の対象物の表面に押圧するまでの作業を精度よく行うことができる。

前記中空容器の現在位置を逐次検知する前記位置センサを備える構成にすることもできる。この構成にすると、前記中空容器を前記対象物まで正確に移動させることができる。また、調査を行った位置を正確に把握することができる。

本発明の第１の水中調査装置の実施形態を例示する説明図である。図１の中空容器付近を拡大した説明図である。図２の中空容器付近をさらに拡大した説明図である。本発明の第２の水中調査装置の実施形態を中空容器付近を拡大して断面視で例示する説明図である。本発明の水中調査装置の別の実施形態を例示する説明図である。図５の中空容器付近を拡大した説明図である。

以下、本発明の水中調査装置および方法を図に示した実施形態に基づいて説明する。

図１〜３に例示する本発明の第１の水中調査装置１は、一端に開口部２ａを有する中空容器２と、開口部２ａの縁の表面を覆って取り付けられるシール部３と、中空容器２の内部に設置されるカメラ４と、カメラ４により撮影された画像を表示するモニタ５とを備えている。尚、図１〜３では中空容器２の内部を断面視で示している。この水中調査装置１はさらに、中空容器２の内部と連通可能に接続される空気供給部６と、中空容器２の内部と連通可能に接続される排水ポンプ８と、中空容器２を移動させる移動機構９と、中空容器２をシール部３を介して水中の対象物Ｔの表面に押圧する押圧機構１０とを備えている。

さらに、この実施形態では、中空容器２の位置を逐次検知する位置センサ１３と、中空容器の内部の圧力（以下、内圧という）を逐次検知する内圧センサ１４と、中空容器の外部の圧力（以下、外圧という）を逐次検知する外圧センサ１５と、水中調査装置１の統合的な操作やデータ管理を行う制御部１６とを備えている。

中空容器２は、アクリル等の樹脂やステンレス鋼等の金属部材で構成される。この実施形態の中空容器２は、有底の略円筒形状に形成されている。中空容器２は他にも例えば、直方体形状や半球形状など様々な形状で形成することができる。中空容器２の開口部２ａの大きさや中空容器２の内部の容積は、撮影したい範囲や内部に設置するカメラ４の大きさ、耐圧性等に応じて適宜選択される。

シール部３は、中空容器２を対象物Ｔに押圧した際に中空容器２と対象物Ｔとの間に介在し、中空容器２と対象物Ｔとの密着性を高めるために設けられる部材である。シール部３は、シリコンゴムや他の各種ゴム等の弾性部材で形成される。この実施形態では、円形の開口部２ａの縁の表面を覆うように環状に形成されたゴム製のシール部３が取り付けられている。

カメラ４は、開口部２ａと対向する位置に設置される。カメラ４としては、静止画と動画の両方を撮影できるものが好ましいが、いずれか一方のみを撮影するカメラでもよく、防水性のカメラを採用するとよい。ライト等の光源をカメラ４と共に中空容器２の内部に設置するとよい。カメラ４として赤外線カメラや３Ｄカメラ等を採用することもできる。この実施形態では、カメラ４に可動部４ａを設けることにより、中空容器２の内部でカメラ４の対象物Ｔに対する距離や角度が変更できる構成になっている。可動部４ａを設けることは任意である。カメラ４は１台に限らず複数台設置することもできる。

空気供給部６は、中空容器２の内部に空気ａを供給する設備であり、例えばエアコンプレッサなどの空気供給機が用いられる。この実施形態の空気供給部６は、空気ホース６ａを介して中空容器２の内部に連通している。この実施形態では、空気供給部６は地上に配置されていて、中空容器２の移動に合わせて空気ホース６ａの長さを変更できる構成になっている。中空容器２に対して空気ａを供給する接続箇所は１ヶ所に限らず複数箇所にすることもできる。

排水ポンプ８は、中空容器２の内部の水（濁水ＭＷ）を中空容器２の外部に排出する設備である。この実施形態の排水ポンプ８は、中空容器２に取り付けられて直接中空容器２の内部に連通している。排水ポンプ８に接続された排水ホース８ａは地上まで延設されている。中空容器２の移動に合わせて排水ホース８ａの長さを変更できる構成になっている。排水ポンプ８を地上に配置して、この排水ポンプ８と中空容器２とを排水ホース８ａで接続した構成にすることもできる。この実施形態の排水ポンプ８は、中空容器２の内部から排出した水を排水ホース８ａを通じて地上に送る構成になっているが、排水ホース８ａを地上まで延設せずに中空容器２の内部から排水した水を中空容器２の外部の水中に流出させる構成にすることもできる。中空容器２に接続する排水ポンプ８は１台に限らず複数台にすることもできる。

中空容器２に対する空気ホース６ａの接続位置と排水ポンプ８の接続位置とは、できるだけ離反した位置にするとよい。具体的には、空気ホース６ａは開口部２ａから遠く中空容器２の上方（中空容器２を対象物Ｔの表面に押圧した状態で上方になる位置）の位置、換言するとカメラ４に近い位置に接続するとよい。排水ポンプ８は、開口部２ａに近い位置でできるだけ下方（中空容器２を対象物Ｔの表面に押圧した状態で下方になる位置）に接続するとよい。

移動機構９は、調査を行う対象物Ｔの位置まで中空容器２を移動させる設備である。この実施形態の移動機構９は、遠隔操作可能な自走式水中作業ロボット９ａで構成されている。自走式水中作業ロボット９ａは、接地面に対して任意の角度に変更できる機構のクローラ装置を装備しており、走行地形や走路上の障害物に応じて基体姿勢を任意に調整できる構成になっている。この実施形態の自走式水中作業ロボット９ａは、ケーブルを接続して有線で操作する構成になっている。ロボットによっては無線で陸上から操作する構成にすることもできる。

この実施形態の押圧機構１０は、自走式水中作業ロボット９ａに装備されたアーム部１０ａで構成されており、アーム部１０ａには中空容器２が接続されている。アーム部１０ａには複数の関節部が設けられており、中空容器２を任意の角度で任意の位置に移動させることができる構成になっている。

位置センサ１３は、中空容器２の外面に設置された送信機１３ａと、地上に近い水中に設置された受信機１３ｂとで構成されている。この実施形態では、送信機１３ａと受信機１３ｂとの相対的な位置関係を測位して得られる位置データと、ＧＰＳ（全地球測位システム）で測位した受信機１３ｂの絶対的な位置データとを組み合わせることによって、送信機１３ａ（中空容器２）の絶対的な位置を検知する構成になっている。

内圧センサ１４は、中空容器２の内部に設置され、外圧センサ１５は、中空容器２の外部に設置されている。内圧センサ１４と外圧センサ１５を設けることにより、中空容器２の内圧と外圧をそれぞれ把握できる構成になっている。

制御部１６は、水中調査装置１を構成するカメラ４（ピントの調整等）、空気供給部６、排水ポンプ８、移動機構９（自走式水中作業ロボット９ａ）、押圧機構１０（アーム部１０ａ）の制御を一括して管理する設備である。さらに、位置センサ１３、内圧センサ１４、外圧センサ１５の取得したそれぞれの検知データは制御部１６に逐次送信され、これらのデータは制御部１６の制御画面に表示されるようになっている。

次に、この水中調査装置１を用いて水中（濁水ＭＷ中）にある対象物Ｔの調査を行う方法を以下に説明する。この実施形態では、視界が悪い濁水ＭＷ中の岸壁の一部を対象物Ｔとした場合の水中調査方法の一例を示す。

第１工程では、移動機構９によって中空容器２を対象物Ｔの調査範囲に移動させる。この実施形態では、位置センサ１３が検知する位置データを基に、制御部１６によって自走式水中作業ロボット９ａを操作して中空容器２および中空容器２に接続されて一体となっている設備（カメラ４等）を調査範囲に移動させる。中空容器２を移動させる際には、中空容器２が岸壁に接触して損傷しないようにアーム部１０ａを操作して中空容器２と岸壁とを離反させておく。

次の第２工程では、押圧機構１０によって中空容器２をシール部３を介して対象物Ｔの表面に押圧する。対象物Ｔの表面の凹凸の状況によっては、シール部３と対象物Ｔの表面との間にすき間が生じてしまう場合があるが、できる限りこのすき間が最小限になるように押圧する。この実施形態では、アーム部１０ａを操作して中空容器２をシール部３を介して対象物Ｔの表面に押圧している。

第２工程を行なうことにより、中空容器２の内部と外部とを隔離状態にする。第２工程終了時点では、中空容器２の内部は、中空容器２の外部と同様に濁水ＭＷで満たされた状態になっている。

次の第３工程では、中空容器２の内部にある濁水ＭＷを排水ポンプ８により中空容器２の外部に排出し、かつ、中空容器２の内部に空気供給部６により供給された空気ａを充填させる。換言すると、中空容器２の内部にあった濁水ＭＷを空気ａに入れ替えることにより、中空容器２の内部を気中状態にする。尚、中空容器２の内部の濁水ＭＷを外部に排出させた後に空気ａを中空容器２の内部に供給することも、濁水ＭＷの排出をしつつ、空気ａを中空容器２の内部に供給することもできる。

次の第４工程では、中空容器２の内部が空気ａで充填された状態で対象物Ｔの表面をカメラ４によって撮影する。カメラ４によって撮影された画像はモニタ５に表示され、位置センサ１３で検知した撮影位置（対象物Ｔ）の検知データは制御部１６に送信される。

第４工程を終えた後には、押圧機構１０による中空容器２の対象物Ｔの表面に対する押圧を止め、シール部３と対象物Ｔの表面とを離反させる。この実施形態では、アーム部１０ａを操作してシール部３を対象物Ｔの表面から離反させる。そして、他の位置の対象物Ｔの調査を継続する場合には、上述した第１〜４工程と同様の作業手順で水中調査を行う。水中調査を終了する場合には移動機構９によって中空容器２を地上まで移動させ、中空容器２および中空容器２に接続されて一体となっている設備を回収する。

上述した第３工程では、例えば、以下で示す作業手順で行うとよい。

まず、シール部３と対象物Ｔの表面との間にすき間が生じているかどうかを把握する。具体的には、排水ポンプ８のみを短時間（例えば、３〜１０秒程度）稼働させた後に停止させる。そして、この状態で中空容器２の内圧の変化を内圧センサ１４で検知する。ある程度時間を経過しても中空容器２の内圧が変化しない場合には、中空容器２の外部の濁水ＭＷが中空容器２の内部に入り込んでいないと考えられるため、すき間が生じていないと判断できる。一方、中空容器２の内圧が変化した場合には、中空容器２の外部の濁水ＭＷがすき間から入り込んでいると考えられるため、すき間が生じていると判断できる。

前述した作業により、すき間が生じていないと判断した場合には、中空容器２の内圧を外圧に対して低くなるように空気ａの供給と濁水ＭＷの排出とを行う。中空容器２の内圧を外圧に対して低くすることにより、中空容器２（シール部３）と対象物Ｔの表面との密着性が高まり、中空容器２の内部の気密性がより高くなる。そして、すき間が生じていない場合には、中空容器２の内部が空気ａで満たされた状態になった時点で空気供給部６と排水ポンプ８とを停止させ、カメラ４によって撮影を行う。

一方、すき間が生じていると判断した場合には、空気ａの供給と濁水ＭＷの排出とを行っている間に、中空容器２の外部の濁水ＭＷがすき間から中空容器２の内部に入り込む可能性がある。そのため、中空容器２の内圧をできる限り高くなるように空気ａの供給と濁水ＭＷの排出とを行う。換言すると、空気ａの供給量を多くして、空気ａをすき間から中空容器２の外部に排出し続けることにより、中空容器２の外部の濁水ＭＷが中空容器２の内部に入り難くする。この際、中空容器２の内圧が高くなると、中空容器２と対象物Ｔとの間には離反する力が生じるので、シール部３が対象物Ｔから離反しないように押圧機構１０による押圧力を増大させる。

すき間が生じている場合には、中空容器２の内部が空気ａで満たされた状態になり、カメラ４によって対象物Ｔの表面の撮影を行っている間も、空気供給部６と排水ポンプ８とを停止させることなく、継続して空気ａの供給を行い、すき間から中空容器２の外部の濁水ＭＷが中空容器２の内部に入らないようにする。

予め中空容器２の耐圧性を把握しておき、空気ａの供給と濁水ＭＷの排出作業をする際には、内圧センサ１４と外圧センサ１５の検知データに基づいて行うとよい。これにより、中空容器２の内圧を外圧に対して過大に低下させて中空容器２が破損する不具合を回避できる。

上述したように、本発明の第１の水中調査装置１および方法によれば、対象物Ｔの表面を濁りのない気中状態で撮影を行うことができるので、対象物Ｔの状態を鮮明に把握できる。それ故、濁水ＭＷ中では発見できない微細な傷なども見逃さずに検知することができる。また、カメラ４で撮影する際にカメラ４と対象物Ｔの表面との間には、対象物Ｔ等と接触して損傷する介在部材がないので損傷した部材を頻繁に交換する必要がない。そして、シール部３は多少傷ついても十分に機能する。そのため、メンテナンスの頻度が低くても、視界が悪い濁水ＭＷ中において対象物Ｔの状態を継続的に鮮明に把握することができる。また、中空容器２の内部は気中状態になるので、水中にある対象物であるにもかかわらず、気中状態で調査することができる。

この実施形態では、移動機構９および押圧機構１０を遠隔操作可能な自走式水中作業ロボット９ａと自走式水中作業ロボット９ａに装備されているアーム部１０ａとで構成している。そのため、中空容器２を対象物Ｔまで移動させる際に障害物等がある場合でも容易かつ確実に対象物Ｔの位置まで移動させることができる。また、アーム部１０ａは任意の角度で任意の位置に移動させることができる構成になっているので、中空容器２を水中の対象物Ｔの表面に押圧する作業も精度よく行うことができる。

この実施形態の水中調査装置１は、中空容器２の現在位置を逐次検知する位置センサ１３を備えているので、中空容器２を対象物Ｔまで正確に移動させることができる。また、調査を行った位置を正確に把握することができる。

図１〜３で示した第１の水中調査装置１では、対象物Ｔの表面とシール部３との間のすき間が大きい場合においては、空気供給部６による空気ａの供給量を多くしても、すき間から中空容器２の外部の濁水ＭＷが入ることを防ぐことが不可能になる。

そこで、図４に示す本発明の第２の水中調査装置１では、図１〜３で示した第１の水中調査装置１における空気供給部６を清水供給部７に代替することにより、すき間が大きい場合においても対象物Ｔの状態を継続的に鮮明に把握することができる構成にしている。空気供給部６を清水供給部７に変更したこと以外の構成は、図１〜３で示した実施形態と同様である。

清水供給部７は、中空容器２の内部に清水ＣＷを注入する設備であり、例えば、給水ポンプなど給水設備が用いられる。清水供給部７は、中空容器２の内部と連通可能に接続される。この実施形態の清水供給部７は、注水ホース７ａを介して中空容器２の内部に連通している。この実施形態では、清水供給部７は地上に配置されていて、中空容器２の移動に合わせて注水ホース７ａの長さを変更できる構成になっている。中空容器２に対して清水ＣＷを供給する接続箇所は１ヶ所に限らず複数箇所にすることもできる。

中空容器２に対する注水ホース７ａの接続位置と排水ポンプ８の接続位置とは、できるだけ離反した位置にするとよい。具体的には、注水ホース７ａは開口部２ａから遠い位置、換言するとカメラ４に近い位置に接続するとよい。排水ポンプ８は、開口部２ａに近い位置の接続するとよい。

次に、この水中調査装置１を用いて水中にある対象物Ｔの調査を行う方法を以下に説明する。

この実施形態においても、図１〜３で示した実施形態における第１工程〜第２工程までの工程は同様である。そのため、ここでは、第３工程以降の工程に絞って説明する。

第３工程では、中空容器２の内部にある濁水ＭＷを排水ポンプ８により中空容器２の外部に排出し、かつ、中空容器２の内部に清水供給部７により供給された清水ＣＷを充填させる。換言すると、中空容器２の内部にあった濁水ＭＷを清水ＣＷに入れ替えることにより、中空容器２の内部の水の透明度を高める。尚、中空容器２の内部の濁水ＭＷを外部に排出させた後に清水ＣＷを中空容器２の内部に供給することも、濁水ＭＷの排出をしつつ、清水ＣＷを中空容器２の内部に供給することもできる。

次の第４工程では、中空容器２の内部が清水ＣＷで充填された状態、換言すると中空容器２の内部の水が撮影可能な透明度になった状態で対象物Ｔの表面をカメラ４によって撮影する。カメラ４によって撮影された画像はモニタ５に表示され、位置センサ１３で検知した撮影位置の検知データは制御部１６に送信される。第４工程を終えた後については、図１〜３で示した実施形態と同様である。

まず、図１〜３で示した実施形態の場合と同様にシール部３と対象物Ｔの表面との間にすき間が生じているかどうかを把握する（中空容器２の内圧の変化を検知）。

そして、すき間が生じていないと判断した場合には、排水ポンプ８により中空容器２の内部の濁水ＭＷをできる限り排出した後に、清水供給部７による清水ＣＷの供給を開始する。このようにすると、中空容器２の内部にある濁水ＭＷがある程度排出されてから清水ＣＷが供給されるので、排水ポンプ８と清水供給部７とを同時に稼働させる場合に比して中空容器２の内部の水の透明度が高くなるまでの時間を短縮することができる。ただし、対象物Ｔが存在している水深が大きい場合は、中空容器２の内圧に対して外圧が過大になることを避けるために、濁水ＭＷを排出させつつ、清水ＣＷを供給するとよい。そして、中空容器２の内部の水の透明度が十分に高くなった時点で清水供給部７と排水ポンプ８とは停止させ、カメラ４によって撮影を行う。

一方、すき間が生じていると判断した場合には、中空容器２の内圧が外圧に比べて低くなると、中空容器２の外部の濁水ＭＷがすき間から中空容器２の内部に入り込むので、中空容器２の内圧が外圧に対して低くならないように清水ＣＷの供給と濁水ＭＷの排出とを行う。換言すると、排水ポンプ８の排出量に対して清水供給部７の供給量を多くする。そして、清水ＣＷをすき間から中空容器２の外部に排出し続けることにより、中空容器２の外部の濁水ＭＷが中空容器２の内部に入り難くする。この際、中空容器２の内圧が高くなると、中空容器２と対象物Ｔとの間には離反する力が生じるので、シール部３が対象物Ｔから離反しないように押圧機構１０による押圧力を増大させる。

すき間が生じている場合には、中空容器２の内部の水の透明度が十分に高くなり、カメラ４によって対象物Ｔの表面の撮影を行っている間も、清水供給部７と排水ポンプ８とを停止させることなく、継続して清水ＣＷの供給を行い、すき間から中空容器２の外部の濁水ＭＷが中空容器２の内部に入らないようにするとよい。

本発明の第２の水中調査装置１および方法によれば、濁りの少ない清水ＣＷの中で撮影を行うことができるので、対象物Ｔの状態を鮮明に把握できる。それ故、濁水ＭＷ中では発見できない微細な傷なども見逃さずに検出することができる。また、カメラ４で撮影する際にカメラ４と対象物Ｔの表面との間には、対象物Ｔ等と接触して損傷する介在部材がないので損傷した部材を頻繁に交換する必要がない。そして、シール部３は多少傷ついても十分に機能する。そのため、メンテナンスの頻度が低くても、濁水ＭＷ中において対象物Ｔの状態を継続的に鮮明に把握することができる。

さらに、本発明の第２の水中調査装置１および方法によれば、中空容器２の内部に清水ＣＷを供給して中空容器２の内部の水の透明度を向上させるので、対象物Ｔの表面の凹凸によってシール部３をその表面に密着させることが難しく、すき間が大きくあいてしまう場合には、有益な方法である。また、空気ａを供給する場合と異なり、中空容器２の内圧と外圧とがバランスするので中空容器２の耐圧性を低く設定することが可能になる。これに伴ない、中空容器２の容量を大きくするなど中空容器２の仕様を自由に設定し易くなる。

以上のように、図４で示した第２の水中調査装置１および方法は、シール部３と対象物Ｔの表面との間のすき間が大きい場合には特に有益な装置および方法である。一方で、第１の水中調査装置１および方法は、中空容器２を対象物Ｔの表面により小さな押圧力で密着させることができる等の利点もある。しかし、対象物Ｔの表面の凹凸状態が事前に把握できないこともある。

そこで、図５、６に示す実施形態の水中調査装置１では、本発明の第１および第２の水中調査装置１のそれぞれのメリットを兼ね備えた構成にしている。即ち、この実施形態の水中調査装置１は、空気供給部６とともに清水供給部７が中空容器２の内部と連通可能に接続されている。尚、図５、６では中空容器２の内部を断面視で示している。

この実施形態では、中空容器２の内部にハンマ部１１ａと音センサ１１ｂと研磨部１２とを備えている。ハンマ部１１ａおよび音センサ１１ｂは、打音調査を行うための設備である。この実施形態のハンマ部１１ａは、電動シリンダにより先端が伸縮する構成になっているが、他の構成にすることもできる。研磨部１２は、対象物Ｔの表面を研磨する設備であり、電動サンダや電動ブラシ、電動ドリル等が例示できる。この実施形態の研磨部１２は、複数の関節部を有するアームと、このアームの先端に接続された電動サンダで構成されている。

この実施形態では、空気供給部６と清水供給部７とタンク８ｂとが押圧機構１０を介して中空容器２に間接的に接続され、中空容器２と共に水中を移動する構成になっている。そして、清水供給部７とタンク８ｂとの間には、濾過部１７が設けられている。濾過部１７は、中空容器２の内部から排出されてタンク８ｂに回収された濁水ＭＷを濾過して清水ＣＷとし、その清水ＣＷを清水供給部７に供給する設備である。

この実施形態の移動機構９は、クレーン９ｂで構成され、押圧機構１０は、中空容器２に接続されるアクチュエータ１０ｂで構成されている。中空容器２を対象物Ｔの表面に押圧する際にはアクチュエータ１０ｂを伸長させ、中空容器２と対象物Ｔの表面とを離反する際にはアクチュエータ１０ｂを収縮させる。その他の構成は、図１〜３および図４で示した実施形態と同様である。

第１工程では、クレーン９ｂを操作して中空容器２および中空容器２に接続されて一体となっている設備を対象物Ｔの位置まで移動させる。中空容器２を移動させる際には、中空容器２が岸壁に接触して損傷しないようにアクチュエータ１０ｂを収縮させた状態にしておく。

次の第２工程では、アクチュエータ１０ｂを伸長させることより中空容器２をシール部３を介して対象物Ｔの表面に押圧する。そして、図１〜３および図４で示した実施形態と同様にシール部３と対象物Ｔの表面との間にすき間が生じているかどうか確認する。

そして、第３工程では、すき間が大きい場合には図４の実施形態で示した清水供給部７によって清水ＣＷを充填する方法を選択し、すき間がないあるいは小さい場合には図１〜３の実施形態で示した空気供給部６によって空気ａを充填する方法を選択する。この後の第３工程および第４工程の作業手順は図１〜３あるいは図４で示した実施形態と同様である。

この実施形態の第４工程では、例えば、対象物Ｔの表面に汚れや付着物があるが、汚れや付着物がない状態の対象物Ｔの表面を撮影したい場合には、その汚れや付着物を研磨部１２により除去する。また、対象物Ｔにおいて打音調査を行う場合には、ハンマ部１１ａにより対象物Ｔの表面を打撃し、その打撃した際の音を音センサ１１ｂによって検知する。

また、例えば、中空容器２の内部に空気ａを充填した際に、カメラ４や対象物Ｔの表面が濁水ＭＷ等の影響によって汚れている場合には、清水供給部７から中空容器２の内部に清水ＣＷを注水することにより、カメラ４や対象物Ｔの表面に付着した汚れを洗浄する。研磨部１２により対象物Ｔの表面を研磨してる際に、研磨により破片や粉塵が生じた場合には、清水供給部７から中空容器２の内部に清水ＣＷを注水して、破片や粉塵を清水ＣＷによって洗浄し、洗浄することにより汚れた水は排水ポンプ８によって中空容器２の外部に排出する。

第４工程を終えた後には、アクチュエータ１０ｂを収縮させてシール部３を対象物Ｔの表面から離反させる。そして、他の位置の対象物Ｔの調査を継続する場合には、上述した第１〜４工程と同様の作業手順で水中調査を行う。水中調査を終了する場合にはクレーン９ｂにより中空容器２を地上まで移動させ、水中で調査を行った設備を回収する。

この実施形態では、空気供給部６とともに、清水供給部７を備える構成にしているので、対象物Ｔの表面の凹凸具合、即ち、押圧した際のシール部３と対象物Ｔの表面との間のすき間の大きさによって、対象物Ｔの表面に押圧した中空容器２の内部を空気ａで充填するか、清水ＣＷで充填するかを選択することができる。そのため、汎用性が高い装置になる。

この実施形態では、ハンマ部１１ａと音センサ１１ｂとを備えているので、打音調査による対象物Ｔの劣化診断を行うことができる。尚、打音調査は、中空容器２の内部を空気ａで充填した場合、清水ＣＷで充填した場合のどちらの場合でも行うことができる。

また、研磨部１２を備えているので、対象物Ｔの表面に汚れや付着物がある場合であっても、汚れや付着物を研磨することにより除去することができるので、対象物Ｔの表面を鮮明に把握するのに有利になる。

さらに、この実施形態の水中調査装置１は、濾過部１７を備えているので、中空容器２の内部から排水ポンプ８により回収した濁水ＭＷを濾過して清水ＣＷとして清水供給部７に供給することができる。このことにより、清水供給部７の容量を小さくした場合においても継続して清水ＣＷを中空容器２の内部に供給することができる。そのため、清水供給部７や排水ポンプ８を中空容器２と共に水中を移動する構成にする際には水中調査装置１を小型化するのに有利になる。

上記の説明では、対象物Ｔが濁水ＭＷ中の視界が悪い水域にある場合を想定したが、本発明は、視界が悪い水域でなくとも使用することができる。例えば、視界が良好な水域の場合であっても、水中にある対象物Ｔを気中状態で撮影したい場合や、水流等の影響を受けない状態で調査したい場合などに使用することもできる。また、調査を行う対象物Ｔは、岸壁には限定されず、海底や人工構造物、船舶等様々なものを対象物Ｔとして調査をすることができる。移動機構９や押圧機構１０、位置センサ１３等の構成は上述した実施形態に限られない。

１水中調査装置
２中空容器
２ａ開口部
３シール部
４カメラ
４ａ可動部
５モニタ
６空気供給部
６ａ空気ホース
７清水供給部
７ａ注水ホース
８排水ポンプ
８ａ排水ホース
８ｂタンク
９移動機構
９ａ自走式水中作業ロボット
９ｂクレーン
１０押圧機構
１０ａアーム部
１０ｂアクチュエータ
１１ａハンマ部
１１ｂ音センサ
１２研磨部
１３位置センサ
１３ａ送信機
１３ｂ受信機
１４内圧センサ
１５外圧センサ
１６制御部
１７濾過部
Ｔ対象物
ａ空気
ＣＷ清水
ＭＷ濁水

Claims

一端に開口部を有する中空容器と、前記開口部の縁の表面を覆って取り付けられるシール部と、前記中空容器の内部に設置されるカメラと、このカメラにより撮影された画像を表示するモニタと、前記中空容器の内部と連通可能に接続される空気供給部と、前記中空容器の内部と連通可能に接続される清水供給部と、前記中空容器の内部と連通可能に接続される排水ポンプと、前記中空容器を移動させる移動機構と、前記中空容器を前記シール部を介して水中の対象物の表面に押圧する押圧機構とを備え、
前記対象物の表面に押圧した前記中空容器の内部の水を前記排水ポンプにより外部に排出し、かつ、前記空気供給部と前記清水供給部とを選択的に作動させて、前記空気供給部を作動させた場合には、前記中空容器の内部に前記空気供給部により供給された空気を充填し、前記清水供給部を作動させた場合には、前記中空容器の内部に前記清水供給部により供給された清水を充填して、前記中空容器により覆われた前記対象物の表面を前記カメラによって撮影する構成にしたことを特徴とする水中調査装置。
一端に開口部を有する中空容器と、前記開口部の縁の表面を覆って取り付けられるシール部と、前記中空容器の内部に設置されるカメラと、このカメラにより撮影された画像を表示するモニタと、前記中空容器の内部と連通可能に接続される空気供給部と、前記中空容器の内部と連通可能に接続される排水ポンプと、前記中空容器を移動させる移動機構と、前記中空容器を前記シール部を介して水中の対象物の表面に押圧する押圧機構と、前記中空容器の内部に前記対象物を打撃するハンマ部と、このハンマ部で前記対象物を打撃した際の音を検知する音センサとを備え、
前記対象物の表面に押圧した前記中空容器の内部の水を前記排水ポンプにより外部に排出し、かつ、前記中空容器の内部に前記空気供給部により供給された空気を充填して、前記中空容器により覆われた前記対象物の表面を前記カメラによって撮影する構成にしたことを特徴とする水中調査装置。
一端に開口部を有する中空容器と、前記開口部の縁の表面を覆って取り付けられるシール部と、前記中空容器の内部に設置されるカメラと、このカメラにより撮影された画像を表示するモニタと、前記中空容器の内部と連通可能に接続される清水供給部と、前記中空容器の内部と連通可能に接続される排水ポンプと、前記中空容器を移動させる移動機構と、前記中空容器を前記シール部を介して水中の対象物の表面に押圧する押圧機構と、前記中空容器の内部に前記対象物を打撃するハンマ部と、このハンマ部で前記対象物を打撃した際の音を検知する音センサとを備え、
前記対象物の表面に押圧した前記中空容器の内部の水を前記排水ポンプにより外部に排出し、かつ、前記中空容器の内部に前記清水供給部により供給された清水を充填して、前記中空容器により覆われた前記対象物の表面を前記カメラによって撮影する構成にしたことを特徴とする水中調査装置。
一端に開口部を有する中空容器と、前記開口部の縁の表面を覆って取り付けられるシール部と、前記中空容器の内部に設置されるカメラと、このカメラにより撮影された画像を表示するモニタと、前記中空容器の内部と連通可能に接続される空気供給部と、前記中空容器の内部と連通可能に接続される排水ポンプと、前記中空容器を移動させる移動機構と、前記中空容器を前記シール部を介して水中の対象物の表面に押圧する押圧機構と、前記中空容器の内部に前記対象物の表面を研磨する研磨部とを備え、
前記対象物の表面に押圧した前記中空容器の内部の水を前記排水ポンプにより外部に排出し、かつ、前記中空容器の内部に前記空気供給部により供給された空気を充填して、前記中空容器により覆われた前記対象物の表面を前記カメラによって撮影する構成にしたことを特徴とする水中調査装置。
一端に開口部を有する中空容器と、前記開口部の縁の表面を覆って取り付けられるシール部と、前記中空容器の内部に設置されるカメラと、このカメラにより撮影された画像を表示するモニタと、前記中空容器の内部と連通可能に接続される清水供給部と、前記中空容器の内部と連通可能に接続される排水ポンプと、前記中空容器を移動させる移動機構と、前記中空容器を前記シール部を介して水中の対象物の表面に押圧する押圧機構と、前記中空容器の内部に前記対象物の表面を研磨する研磨部とを備え、
前記対象物の表面に押圧した前記中空容器の内部の水を前記排水ポンプにより外部に排出し、かつ、前記中空容器の内部に前記清水供給部により供給された清水を充填して、前記中空容器により覆われた前記対象物の表面を前記カメラによって撮影する構成にしたことを特徴とする水中調査装置。
一端に開口部を有する中空容器と、前記開口部の縁の表面を覆って取り付けられるシール部と、前記中空容器の内部に設置されるカメラと、このカメラにより撮影された画像を表示するモニタと、前記中空容器に接続された空気ホースを介して前記中空容器の内部と連通可能に接続される空気供給部と、前記中空容器に接続された排水ホースを介して前記中空容器の内部と連通可能に接続される排水ポンプと、前記中空容器を移動させる移動機構と、前記中空容器を前記シール部を介して水中の対象物の表面に押圧する押圧機構とを備え、
前記シール部を前記対象物の表面に押圧して前記中空容器の内部と外部とを隔離した状態で、前記中空容器の内部の水を前記排水ポンプにより外部に排出し、かつ、前記中空容器の内部に前記空気供給部により供給された空気を充填して、前記中空容器により覆われた前記対象物の表面を前記カメラによって撮影する構成にしたことを特徴とする水中調査装置。
一端に開口部を有する中空容器と、前記開口部の縁の表面を覆って取り付けられるシール部と、前記中空容器の内部に設置されるカメラと、このカメラにより撮影された画像を表示するモニタと、前記中空容器に接続された注水ホースを介して前記中空容器の内部と連通可能に接続される清水供給部と、前記中空容器に接続された排水ホースを介して前記中空容器の内部と連通可能に接続される排水ポンプと、前記中空容器を移動させる移動機構と、前記中空容器を前記シール部を介して水中の対象物の表面に押圧する押圧機構とを備え、
前記シール部を前記対象物の表面に押圧して前記中空容器の内部と外部とを隔離した状態で、前記中空容器の内部の水を前記排水ポンプにより外部に排出し、かつ、前記中空容器の内部に前記清水供給部により供給された清水を充填して、前記中空容器により覆われた前記対象物の表面を前記カメラによって撮影する構成にしたことを特徴とする水中調査装置。
中空容器の一端に設けた開口部の縁の表面を覆ってシール部を取り付け、前記中空容器の内部にカメラを設置して、この中空容器を前記シール部を介して水中の対象物の表面に押圧して、前記中空容器の内部と外部とを隔離状態にし、
次いで、この中空容器の内部の水をこの中空容器に接続された排水ホースを通じて外部に排出し、かつ、この中空容器の内部にこの中空容器に接続された空気ホースを通じて空気を充填した状態にして、この中空容器により覆われた前記対象物の表面を前記カメラによって撮影して、この撮影した画像をモニタに表示することを特徴とする水中調査方法。
中空容器の一端に設けた開口部の縁の表面を覆ってシール部を取り付け、前記中空容器の内部にカメラを設置して、この中空容器を前記シール部を介して水中の対象物の表面に押圧して、前記中空容器の内部と外部とを隔離状態にし、次いで、この中空容器の内部の水をこの中空容器に接続された排水ホースを通じて外部に排出し、かつ、この中空容器の内部にこの中空容器に接続された注水ホースを通じて清水を充填した状態にして、この中空容器により覆われた前記対象物の表面を前記カメラによって撮影して、この撮影した画像をモニタに表示することを特徴とする水中調査方法。