JP7155114B2 - 無人航空機 - Google Patents
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Description
また、蛍光X線分析では、蛍光X線を発生する測定対象と蛍光X線検出器との間の距離が変動することによって、検出される蛍光X線のスペクトルの強度が変動するが、本発明では、測距手段を用いて測定対象と蛍光X線検出手段との間の距離を取得するので、蛍光X線分析により得られた蛍光X線のスペクトルの強度の変動を、取得した距離情報に基づいて補正することができる。さらには、取得した距離情報に基づいて、蛍光X線検出手段と測定対象との間の距離を一定に保つことができる。これにより正確な定量分析を行うことが可能になる。
10・・・・ドローン本体
12・・・・プロペラ
14・・・・制御装置
14a・・・距離取得部
14b・・・距離制御部
14c・・・位置情報取得部
14d・・・記憶部
20・・・・蛍光X線分析装置
22・・・・筐体
24・・・・X線管
26・・・・X線検出器
28・・・・分析部
30・・・・レーザー距離計
40・・・・連結部材
50・・・・着地用脚部
S・・・・GPS衛星
本実施形態に係る無人航空機100は、例えば、遠隔操作又は自律飛行によって、空中を移動して地質調査を行う現場に向かい、調査対象(または測定対象)である地表面に接近して蛍光X線分析を行うためのものである。
以下、各構成について説明する。
本実施形態のドローン本体10は、操縦者が手元のコントローラを操作して、無線を介して制御信号をドローン本体10に送信し、ドローン本体10の動きを遠隔操作して測定を行う遠隔操作モードと、制御装置14に予め組み込まれたプログラムに基づいて自律的に飛行して測定を行う自律飛行モードとを有しており、任意にモードを切り替えることが可能である。
図3に示すように、本実施形態では、レーザー距離計30は、蛍光X線分析装置20の筐体22の内部に設けられている。そして、筐体22の下面と測定対象たる地面とが略平行である場合に、レーザー距離計30から発射されるレーザーが地面の法線に対して略平行となり、かつX線管24による地面にX線が照射される範囲内の所定位置における、X線検出器26と地面との間の距離を測定できるように配置されている。
このように構成された本実施形態に係る無人航空機100によれば、空中を自在に移動することが可能なドローンに蛍光X線分析装置を取り付けているので、例えば標高が高い山の地表面であっても、当該無人航空機を接近させて容易に蛍光X線分析を行うことができる。また、当該無人航空機の使用者自身が調査現場へ接近する必要がないので、放射線量が高い地域における調査であっても、被曝による健康被害の恐れがない無人航空機を接近させることで、使用者が調査現場へ接近した場合に生じる時間制限がなく、より精度の高い蛍光X線分析を行うことができる。
また、蛍光X線分析では、蛍光X線を発生する測定対象と蛍光X線検出手段との間の距離の変動に応じて、検出される蛍光X線のスペクトルの強度が変動するが、本発明では、測距手段を用いて測定対象と蛍光X線検出手段との間の距離を取得するので、蛍光X線分析により得られた蛍光X線のスペクトルの強度の変動を、取得した距離の情報に基づいて補正することができ、より正確な蛍光X線のスペクトルを得ることができる。さらには、取得した距離情報に基づいて、蛍光X線検出手段と測定対象との間の距離を一定に保つことができる。これにより正確な定量分析を行うことが可能になる。
なお本発明は、上述した実施形態に限られるものではない。
例えば、レーザー距離計30はドローン本体10に取り付けられてもよく、レーザー距離計30と地表面との間の距離を取得して換算することによって、蛍光X線分析装置20と地表面との間の距離を間接的に測定するものであってもよい。そして間接的に測定した距離情報に基づいて、連結部材40を伸縮して、蛍光X線分析装置20と地表面との間の距離が所定の範囲内になるように調整するように構成されていてもよい。
I=I0exp(-μair,E×ρair×x)/exp(-μair,E×ρair×x0) (1)
(ここで、I0:測定対象の表面でのスペクトル強度、I:観測したスペクトル強度、μair,E:エネルギーEのX線に対する空気の質量吸収係数、ρair:空気の密度、x:空気のパス長、x0:通常のパス長、である)
また、距離によって立体角が減少することを考慮する場合には、例えば、以下の式(2)を用いて減衰量を算出して補正を行ってもよい。
I=I0exp(-μair,E×ρair×x)/exp(-μair,E×ρair×x0)×(x0 2/x2) (2)
Claims (11)
- 空中を移動して、所定の測定対象に対して蛍光X線分析を行うことができる無人航空機であって、
航空機本体と、
前記航空機本体に接続され、前記測定対象にX線を照射するX線照射手段と、前記X線の照射によって前記測定対象から発生する蛍光X線を検出する蛍光X線検出手段とを有する蛍光X線分析装置と、
前記測定対象と前記蛍光X線検出手段との間の距離を測定する測距手段とを備え、
当該測定した距離に基づき、前記測定対象から発生した蛍光X線の強度が前記蛍光X線検出手段により検出されるまでの間に減衰する減衰量を算出し、
当該算出した減衰量を用いて、前記蛍光X線検出手段により検出された前記蛍光X線のスペクトルを補正することを特徴とする無人航空機。 - 前記測距手段は、レーザー距離計又は超音波距離計である請求項1記載の無人航空機。
- 前記測距手段は、前記測定対象に接触可能な接触部を具備するものであり、前記接触部を前記測定対象に接触させることで前記測定対象と前記蛍光X線検出手段との間の距離を測定するものである請求項1記載の無人航空機。
- 前記蛍光X線分析装置が測定した蛍光X線のスペクトルを示す測定データと、前記測距手段が測定した距離を示す距離データとを対応付けて記憶する、請求項1記載の無人航空機。
- GPS受信手段をさらに有し、前記測定データと前記距離データと前記GPS受信手段によって取得された位置データとを対応付けて記憶する、請求項4記載の無人航空機。
- 前記測距手段が測定した距離に基づいて、前記蛍光X線検出手段と前記測定対象との間の距離を所定の範囲内に調整する距離調整手段をさらに有する請求項1記載の無人航空機。
- 前記距離調整手段は、前記航空機本体と前記蛍光X線分析装置とを距離可変に連結する連結部材を具備するものである請求項6記載の無人航空機。
- 前記距離調整手段は、前記航空機本体に設けられ、かつ前記航空機本体と前記測定対象との間の距離を調節可能な着地用脚部を具備するものである、請求項6記載の無人航空機。
- 前記距離調整手段は、前記蛍光X線検出手段と前記測定対象との間の距離を1cm以上10cm以下に調整する請求項6記載の無人航空機。
- 空中を移動して、所定の測定対象に対して蛍光X線分析を行うことができる無人航空機を用いた蛍光X線分析システムであって、
前記無人航空機が、
航空機本体と、
前記航空機本体に接続され、前記測定対象にX線を照射するX線照射手段と、前記X線の照射によって前記測定対象から発生する蛍光X線を検出する蛍光X線検出手段とを有する蛍光X線分析装置と、
前記測定対象と前記蛍光X線検出手段との間の距離を測定する測距手段とを備えるものであり、
前記測距手段により測定された距離に基づき、前記測定対象から発生した蛍光X線の強度が前記蛍光X線検出手段により検出されるまでの間に減衰する減衰量を算出し、
当該算出した減衰量を用いて、前記蛍光X線検出手段により検出された前記蛍光X線のスペクトルを補正することを特徴とする蛍光X線分析システム。 - 空中を移動して、所定の測定対象に対して蛍光X線分析を行うことができる無人航空機を用いた蛍光X線分析方法であって、
前記無人航空機が、
航空機本体と、
前記航空機本体に接続され、前記測定対象にX線を照射するX線照射手段と、前記X線の照射によって前記測定対象から発生する蛍光X線を検出する蛍光X線検出手段とを有する蛍光X線分析装置と、
前記測定対象と前記蛍光X線検出手段との間の距離を測定する測距手段とを備えるものであり、
前記測距手段により測定された距離に基づき、前記測定対象から発生した蛍光X線の強度が前記蛍光X線検出手段により検出されるまでの間に減衰する減衰量を算出し、
当該算出した減衰量を用いて、前記蛍光X線検出手段により検出された前記蛍光X線のスペクトルを補正することを特徴とする蛍光X線分析方法。
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