JP7022858B1 - 構造物表示装置、および、構造物表示方法 - Google Patents
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Abstract
Description
「風力発電設備点検システム1において、報告書作成装置6は、無人飛行体2に取り付けられたカメラ3により風力発電設備4に近接させて撮影された画像を取得し、無人飛行体2の飛行記録データから飛行位置情報を取得し、画像と飛行位置情報とを対応付けた収集データ73を生成する。また、損傷等の観察対象を含む画像が選択されると、選択された画像に対応付けられた飛行位置情報に基づき、損傷(観察対象)の位置情報である観察対象位置を求め、少なくとも画像と該画像に含まれる損傷(観察対象)の観察対象位置の情報とを含む点検報告書75を作成して、出力する。」
そのため、多くの撮影画像を整理し、ブレードの状態を効率的に把握させるための表示に活用することが求められる。
本発明は、構造物を複数の撮影範囲で分割して撮影した分割画像を表示する構造物表示装置であって、
それぞれの前記分割画像に識別情報を付与するとともに、前記識別情報に1つ以上の管理情報を対応付けて管理する記憶部と、
前記識別情報または前記識別情報と前記管理情報とを組み合わせた抽出条件の入力を受け、前記抽出条件に合致する前記分割画像を前記記憶部から抽出する抽出処理を実行し、その抽出処理の結果を表示部に表示する制御部とを有しており、
前記抽出処理は、
前記抽出条件に前記管理情報が含まれない場合には、前記抽出条件の前記識別情報に対応する前記分割画像を抽出し、
前記抽出条件に前記管理情報が含まれる場合には、前記抽出条件の前記識別情報および前記抽出条件の前記管理情報の双方に合致する前記分割画像を抽出することを特徴とする。
その他の手段は、後記する。
構造物表示装置100は、入力部10と、制御部20と、記憶部30と、表示部40とを有する。
記憶部30には、識別情報31と、管理情報32と、分割画像33とが格納される。表示部40は、識別情報31と、管理情報32とを参照して、構造物の分割画像33を表示する。管理情報32は、管理者から入力される情報であり、例えば、以下の情報である。
・構造情報32a(サイト情報と号機情報とを含む設置条件など)は、図11で後記する。
・撮影情報32b(撮影日時など)は、図12で後記する。
・点検情報32c(損傷レベル、損傷個所など)は、図13で後記する。
・順序情報32d(撮影順序など)は、図14で後記する。
分割画像入力部12は、分割画像33とその識別情報31との入力を受け付ける。分割画像33とは、1枚のブレード73を複数の撮影範囲(撮影位置、撮影面)に分割して撮影された個々の画像である。識別情報31とは、一つの画像情報(分割画像33の情報)に対して一対一に決まる情報であり、例えば、画像情報に連番で付与される。
抽出条件とは、記憶部30に格納された分割画像33の集合から、今回の表示対象となる分割画像33を抽出するための条件である。画面表示ルールとは、表示部40へブレード73を表示させる際のルールである。
なお、構造物表示装置100が備える入力部10を用いる代わりに、構造物表示装置100とネットワークを介して接続される外部装置から、構造物表示装置100は、抽出条件などの各種の入力情報を取得してもよい。
抽出部21は、記憶部30から分割画像33を抽出する。
データベース更新部22は、記憶部30に格納されたデータベースを更新する。
ルール設定部23は、表示部40へブレード73を表示させる際の画面表示ルールを設定する。
表示制御部24は、画面表示ルールに基づき、ブレード73の分割画像33などの表示部40への表示内容を制御する。
分割画像入力部12は、分割画像33とその撮影日時とを制御部20へ送信する(メッセージM1)。データベース更新部22は、分割画像33を含むメッセージM1を受信する(S11)。
ルール設定部23は、メッセージM1の分割画像33に対応する識別情報31および管理情報32を、ルール入力部11からメッセージM2として受信する(S12)。メッセージM2の管理情報32とは、例えば、図11の構造情報32a(サイト名、号機番号、ブレードNo.、撮影面)である。
例えば、Aサイトの1号機に設けられたブレードNo.1の撮影面aについて、撮影された10枚の分割画像33に該当する識別情報31を、構造情報32aに纏めて追記する。
また、1つのサイトあたり、5台の風車があり、1台の風車に3枚のブレードがあり、1つのブレードあたり4方向の撮影面からそれぞれ10分割して撮影する場合には、5×3×4×10=600枚の分割画像33が撮影される。その場合、識別情報31の個数は、600通りとなる。
ルール設定部23は、記憶部30に格納されている分割画像33の集合から、今回の表示対象となる分割画像33を抽出するための抽出条件を、ルール入力部11からメッセージM4として受け付ける。抽出条件には、以下のいずれかの内容が含まれる。
・表示対象の識別情報31が単独で指定されている。
・表示対象の識別情報31に加え、絞り込み条件(AND条件)となる管理情報32(例えば、サイト名、号機番号)が指定されている。なお、管理情報32の選択は、例えばプルダウンメニューに候補を表示し、ユーザから候補のいずれかを選択する入力方法が例示される。
・表示対象の管理情報32が単独で指定されている。
・管理情報32の構造情報32aから、「サイト名=Aサイト」、「号機番号=1号機」、「ブレードNo.=No.1」の指定
・管理情報32の撮影情報32bから、「撮影日時=2017年6月10日」の指定
ルール設定部23は、指定された抽出条件を検索キーにして、記憶部30から該当する識別情報31(の分割画像33)を読み出すよう、抽出部21へ抽出条件を送信する。
表示制御部24は、抽出部21からメッセージM6として受信した分割画像33を表示画像とする画面を生成する(S22)。そして、表示制御部24は、ルール入力部11から別途入力された画面表示ルールに従い、抽出された分割画像33を表示部40にメッセージM7として表示させる。
また、以下の説明のために、ナセル72の根本からブレード73の先端に向かうブレード73の長手方向に沿ったR軸を定義する。
「R軸」は、図5で説明したようにブレード73の長手方向に沿った軸である。回転方向θがどの方向を向いていても(上空向きでも、水平向きでも、地面向きでも)、R軸は回転方向θに追従して定義される。
「R断面」とは、R軸に垂直な平面であり、便宜上その1軸をX軸とし、もう1軸をY軸とする。
例えば、図6では、Y軸プラス方向に画角を向けてブレード73を撮影する撮影面aと、X軸マイナス方向に画角を向けてブレード73を撮影する撮影面bと、X軸プラス方向の撮影面c(撮影面a,bの背後に隠れたので図示省略)と、Y軸マイナス方向の撮影面d(撮影面a,bの背後に隠れたので図示省略)とで、合計4面の撮影面を例示した。
なお、ブレード周囲の撮影面は、図6に示すように4つ設けても良いし、5つなどの4つに限定せずに設けても良い。いずれにしても、ブレード73を複数方向から撮影することで、未撮影の箇所が発生しないようにする。
なお、1枚の分割画像33に対して、2つの情報(No.1,r=1など)が付加される。まず、第1付加情報(No.1,No.2,…No.20)は、その撮影位置で撮影される画像ごとにユニークな識別情報31である。つまり、識別情報31は画像の撮影順序に従って採番された情報ともいえる。
つまり、同じ撮影位置r=1であっても、飛行ルートF1に従い撮影面aを撮影するときには識別情報31(No.1)が付され、飛行ルートF2に従い撮影面bを撮影するときには識別情報31(No.20)が付される。
ブレード73の回転方向θ(点Pu,P0,Pdを通過する直線)に対して、ブレード断面(点Px,P0,Pyを通過する直線)が垂直に位置しており、無人飛行体は、回転方向θと対称な位置(点P1とP2とが線対称、点P3とP4とが線対称)からブレードを撮影する。
なお、ブレード73の表面を位置P1,P2で撮影する代わりに、位置Puで撮影してもよい。同様に、ブレード73の裏面を位置P3,P4で撮影する代わりに、位置Pdで撮影してもよい。これにより、撮影回数を4回から2回に削減できる。
通常、点検作業時はブレード73の回転方向θを油圧ブレーキで固定することで、ブレード73が回転しないようにできる。しかし、油圧ブレーキの給電が電源消失時に断たれてしまうと、ブレード73の意図しない回転を抑止できない場合もある。
これにより、仮にブレード73の現在位置がP0から、PuやPdに移動してしまっても、ブレード73の撮影位置での衝突を回避できる。
図9では、ブレード73の回転方向θに対して、ブレード断面が垂直からずれて位置している。また、無人飛行体は、回転方向θに対して非対称な位置からブレードを撮影する。
そのため、風車70の監視員は、ブレード73のナセル72に対する固定角度(点Px,P0,Pyを通過する線)を、図8の通常稼働時(回転方向θに直交)から少し右下がりになるように、点検前にずらしておく。そして、無人飛行体は、ブレード73の表面を位置P5で撮影し、ブレード73の裏面を位置P6で撮影する。
これにより、点検前後でブレード73の角度を調節する手間は発生してしまうが、無人飛行体とブレード73との撮影位置での衝突を回避でき、かつ、撮影枚数も4枚から2枚に削減できる。
無人飛行体は、ブレード73の周囲をらせん状に旋回しながら、ナセル72の根本からブレード73の先端までR軸を徐々に進行する飛行ルートFを移動してもよい。図8で説明したように、同じ撮影位置(r=3など)では、位置P1,P2,P3,P4の合計4回の撮影で4方向の撮影面の画像を取得する。
以上、図7~図10を参照して、R軸に沿って往復する飛行ルートと、R軸の周囲をらせん状に進行する飛行ルートとを説明した。以下、図11~図14を参照して、管理情報32を説明する。
例えば、ある風力発電所Xの敷地内には、5台の風車が存在し、その1台の風車ごとに3枚のブレードが備えられている。この場合の構造情報32aでは、サイト名=風力発電所X、号機番号=1号機~5号機、ブレード番号=1~3である。
データベース更新部22は、データベースの更新処理(図3のS14)において、例えば、Aサイトの1号機に設けられてブレードNo.1の撮影面aについて、撮影された10枚の分割画像33の識別情報31(00001~00010)を、構造情報32aの識別情報列にまとめて追記する。
図13は、点検情報32cを示すテーブルである。
点検情報32cは、識別情報31ごとに、その分割画像33に表示されている損傷の種類、損傷レベル、および、損傷個所を対応付ける情報である。
順序情報32dは、撮影面と、撮影順序(図7ではNo.1~No.20)と、撮影位置(図7ではr=1~r=10)とを対応付ける情報である。これにより、図7の飛行ルート(往動時のF1,復動時のF2)のように、ブレードの撮影面によって、同じ撮影位置でも飛行ルートの方向により撮影順序が異なる場合でも、撮影面a,bで同じ撮影位置の分割画像33を抽出し、正しい撮影順序で構造物を表示できる。
図15は、第1の表示画面図である。
画面200の抽出条件201では、管理情報32として、Aサイトにおける1号機のブレードNo.1を撮影日時「2017年6月10日」で撮影した画像集合が、表示対象として指定されている。この抽出条件201も画面200の内部に表示される。
画面200の画面表示ルールでは、画像集合の表示レイアウトとして以下が指定されている。X軸は横軸であり、Y軸は縦軸である。
・X軸:撮影面(X軸の表示間隔:15mm)
・Y軸:撮影位置(Y軸の表示間隔:0mm)
この画面200を閲覧した点検者は、ブレード全体の損傷度合いを容易に把握できる。
画面210の抽出条件211は、管理情報32として、各サイトにおける1号機のブレードNo.1の撮影位置r=1を撮影日時「2017年6月10日」で撮影した画像集合が、表示対象として指定されている。
画面210の画面表示ルールでは、画像集合の表示レイアウトとして、以下が指定されている。
・X軸:撮影面(X軸の表示間隔:15mm)
・Y軸:サイト(Y軸の表示間隔:10mm)
このような画面表示ルールにより、表示部40は、サイトごとに同じ撮影位置の画像情報を1つの画面内に分割して画面210に表示させている。これにより、風車の立地とブレード損傷状況の関係を、点検者が容易に確認できる。
画面220の抽出条件221は、管理情報32として、サイトAにおける1号機のブレードNo.1を撮影面aで撮影した画像集合が、表示対象として指定されている。
画面220の画面表示ルールでは、画像集合の表示レイアウトとして、以下が指定されている。
・X軸:撮影日時(X軸の表示間隔:15mm)
・Y軸:撮影位置(Y軸の表示間隔:0mm)
また、表示部40は、強調表示された損傷部223を有する分割画像33に対して、レベル2の損傷度合いなどの損傷の説明情報222を併せて表示してもよい。これにより、点検者は、損傷の影響を把握できる。
図18の構造物表示装置100は、図1の構造物表示装置100に損傷判定部25を追加した。
損傷判定部25は、入力された分割画像33について損傷の有無や損傷の内容を判定し、その判定結果を点検情報32cに書き出す。そのため、損傷判定部25は、事前に記憶部30に登録されている構造物の正常画像(正常状態を示す基準画像)と、入力された分割画像33とを比較する。
この比較結果により、損傷判定部25は、損傷種類と損傷レベルと損傷部とを判定する。損傷部は、例えばナセル72の中心部からの距離(撮影位置r=1,2,…など)により特定する。
画面230の抽出条件231は、管理情報32として、サイトAにおける1号機のブレードNo.1を撮影面aで撮影した画像集合が、表示対象として指定されている。
画面220の画面表示ルールでは、画像集合の表示レイアウトとして、以下が指定されている。
・X軸:正常画像・撮像画像(X軸の表示間隔:50mm)
・Y軸:撮影位置(Y軸の表示間隔:0mm)
また、表示部40は、強調表示された損傷部233を有する分割画像33に対して、レベル2の損傷度合いなどの損傷の説明情報232を併せて表示してもよい。これにより、点検者は、損傷の影響を把握できる。
なお、損傷判定部25は、以下の手順のような機械学習やAIなどの手法で、画面240に表示する診断結果や損傷度合いを評価してもよい。
(手順1)損傷判定部25は、過去の画像情報(分割画像33)と、教師データとしての診断結果や損傷度合い(例えば、100%評価や5段階評価など)との組み合わせをあらかじめ判定器に機械学習しておく。
(手順2)損傷判定部25は、今回の判定対象となる分割画像33を受け、判定器に入力することにより、その分割画像33に対応する診断結果や損傷度合いを評価する。
ここでは、2018/4/1には正常であったブレード73が、2018/10/1には軽度の損傷241aが発生し、2019/4/1には重度の損傷241bへと損傷度合いが進行している。
ここでは、Aサイト1号機の損傷242aと、XサイトN号機の損傷242bとで、同様の損傷が発見されている。このように、第1表示241または第2表示242により、ブレード全体のうちの損傷箇所を容易に把握できる。
11 ルール入力部
12 分割画像入力部
20 制御部
21 抽出部
22 データベース更新部
23 ルール設定部
24 表示制御部
25 損傷判定部
30 記憶部
31 識別情報
32 管理情報
32a 構造情報
32b 撮影情報
32c 点検情報
32d 順序情報
33 分割画像
40 表示部
70 風車(風力発電設備)
71 タワー
72 ナセル
73 ブレード
100 構造物表示装置
Claims (14)
- 構造物を複数の撮影範囲で分割して撮影した分割画像を表示する構造物表示装置であって、
それぞれの前記分割画像に識別情報を付与するとともに、前記識別情報に1つ以上の管理情報を対応付けて管理する記憶部と、
前記識別情報または前記識別情報と前記管理情報とを組み合わせた抽出条件の入力を受け、前記抽出条件に合致する前記分割画像を前記記憶部から抽出する抽出処理を実行し、その抽出処理の結果を表示部に表示する制御部とを有しており、
前記抽出処理は、
前記抽出条件に前記管理情報が含まれない場合には、前記抽出条件の前記識別情報に対応する前記分割画像を抽出し、
前記抽出条件に前記管理情報が含まれる場合には、前記抽出条件の前記識別情報および前記抽出条件の前記管理情報の双方に合致する前記分割画像を抽出することを特徴とする
構造物表示装置。 - 前記管理情報には、前記分割画像の撮影順序および撮影位置を示す順序情報が含まれることを特徴とする
請求項1に記載の構造物表示装置。 - 前記管理情報は、前記構造物およびその構造物を撮像するときの撮影面を特定するための構造情報が含まれることを特徴とする
請求項2に記載の構造物表示装置。 - 前記制御部は、
前記抽出条件で指定された前記構造情報に合致する前記分割画像の集合を抽出し、
抽出した前記分割画像を表示画面に配置するための画面表示ルールを受け、抽出した前記分割画像を前記順序情報に従い前記画面表示ルールに沿って並べた表示画面とすることを特徴とする
請求項3に記載の構造物表示装置。 - 前記構造物は風力発電設備のブレードであって、前記分割画像は前記ブレードを複数の撮影面から撮影した画像であり、
前記制御部は、
前記抽出条件で指定された前記構造情報として、特定の前記風力発電設備が有する特定の前記ブレードに合致する前記分割画像の集合を抽出し、
抽出した前記分割画像を前記順序情報の撮影位置ごと、および、撮影面ごとに表示画面に配置するための前記画面表示ルールを受け、抽出した前記分割画像を前記画面表示ルールに沿って並べた表示画面とすることを特徴とする
請求項4に記載の構造物表示装置。 - 前記構造物は風力発電設備のブレードであって、前記分割画像は前記ブレードを複数の撮影面から撮影した画像であり、
前記制御部は、
前記抽出条件で指定された前記構造情報として、前記各風力発電設備が有する特定の前記ブレードに合致する前記分割画像の集合を抽出し、
抽出した前記分割画像を前記風力発電設備ごと、および、撮影面ごとに表示画面に配置するための前記画面表示ルールを受け、抽出した前記分割画像を前記画面表示ルールに沿って並べた表示画面とすることを特徴とする
請求項4に記載の構造物表示装置。 - 前記構造物は風力発電設備のブレードであって、
前記制御部は、
前記抽出条件で指定された前記構造情報として、特定の前記風力発電設備が有する特定の前記ブレードに合致する前記分割画像の集合を抽出し、
抽出した前記分割画像を前記順序情報の撮影位置ごと、および、撮影日時ごとに表示画面に配置するための前記画面表示ルールを受け、抽出した前記分割画像を前記画面表示ルールに沿って並べた表示画面とすることを特徴とする
請求項4に記載の構造物表示装置。 - 前記構造物は風力発電設備のブレードであって、前記記憶部には前記ブレードの正常状態を示す基準画像が記憶されており、
前記制御部は、
抽出した前記分割画像と前記基準画像とを前記順序情報の同じ撮影位置ごとに並べて表示画面に配置するための前記画面表示ルールを受け、抽出した前記分割画像を前記画面表示ルールに沿って並べた表示画面とすることを特徴とする
請求項4に記載の構造物表示装置。 - 前記構造物は風力発電設備のブレードであって、
前記制御部は、
過去の画像情報と損傷度合いとを用いた機械学習に基づき、前記分割画像の損傷度合いを評価して前記記憶部に記憶し、前記順序情報の同じ撮影位置ごとに並べて表示画面に配置するための前記画面表示ルールを受け、抽出した前記分割画像および前記損傷度合いを前記画面表示ルールに沿って並べた表示画面とすることを特徴とする
請求項4に記載の構造物表示装置。 - 前記構造物は風力発電設備のブレードであって、
前記制御部は、
診断結果として異常とした前記分割画像について同じ撮影位置のものを時系列で前記記憶部に記憶し、前記時系列で記憶した同じ撮影位置の前記分割画像を比較することで損傷状態の進行度合いを算出することを特徴とする
請求項4に記載の構造物表示装置。 - 前記制御部は、前記表示画面において損傷部を強調表示することを特徴とする
請求項5ないし請求項10のいずれか1項に記載の構造物表示装置。 - 前記制御部は、前記構造物表示装置が備える入力部、または、前記構造物表示装置とネットワークを介して接続される外部装置から前記抽出条件を取得することを特徴とする
請求項1に記載の構造物表示装置。 - 前記制御部は、前記分割画像およびその撮影日時の入力を受けるとともに、その前記分割画像の前記識別情報および前記管理情報の入力を受け、それらの入力された情報を対応付けて前記記憶部に格納することを特徴とする
請求項1に記載の構造物表示装置。 - 構造物を複数の撮影範囲で分割して撮影した分割画像を表示する構造物表示装置は、記憶部と、制御部とを有しており、
前記記憶部には、それぞれの前記分割画像に識別情報を付与するとともに、前記識別情報に1つ以上の管理情報を対応付けて管理されており、
前記制御部は、前記識別情報または前記識別情報と前記管理情報とを組み合わせた抽出条件の入力を受け、前記抽出条件に合致する前記分割画像を前記記憶部から抽出する抽出処理を実行し、その抽出処理の結果を表示部に表示し、
前記抽出処理は、
前記抽出条件に前記管理情報が含まれない場合には、前記抽出条件の前記識別情報に対応する前記分割画像を抽出し、
前記抽出条件に前記管理情報が含まれる場合には、前記抽出条件の前記識別情報および前記抽出条件の前記管理情報の双方に合致する前記分割画像を抽出することを特徴とする
構造物表示方法。
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