JPH07329895A

JPH07329895A - 灯器保守装置

Info

Publication number: JPH07329895A
Application number: JP6123876A
Authority: JP
Inventors: Yuji Takiguchi; 口裕司瀧
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1994-06-06
Filing date: 1994-06-06
Publication date: 1995-12-19

Abstract

(57)【要約】【目的】作業環境を改善し、作業効率を向上させ、人
間の補助・代行ができる灯器保守装置を提供することを
目的とする。【構成】灯火用光線を射出するための射出窓（３）が
路上に表れるように路（６）に埋め込まれて配列された
複数の灯火用灯器（１）を保守するための灯器保守装置
であって、射出窓（３）を清掃する洗浄装置（２１）を
搭載した移動ロボット（１０）と、移動ロボット（１
０）に取り付けられた雲台（１１）に搭載され、灯火用
光線を検出し灯器（１）の画像を形成する画像検出手段
（１２）と、雲台（１１）の姿勢を制御し、雲台（１
１）の姿勢の情報に基づき移動ロボット（１０）の位置
を制御する移動ロボット位置制御手段（２４）と、を備
えることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、灯火用光線を射出する
ための射出窓が路上に表れるように路に埋め込まれて配
列された複数の灯火用灯器を保守するための灯器保守装
置に係り、特に滑走路上に埋め込まれた航空灯火用の灯
器の保守を行なう灯器保守装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１１乃至図１３に、道路や滑走路上等
に埋め込まれて運転者等に目印となる位置を認識させる
ために灯火用光線を射出する灯器１の概略構成を示す。
灯器１は灯火用光線を射出する光源２と、光源２から放
出された光線を射出するためのプリズム面３とを備えて
いる。灯器１は、プリズム面３が航空路４の路上に表れ
るように航空路４に埋め込まれ、ボルト５によって固定
されている。

【０００３】航空保安照明施設は、航空機の離陸・着陸
・走行を視覚的に援助し、航空の安全に重要な役割を果
たす施設であり、航空保安照明施設を維持・管理するた
めの灯器１のメンテナンスが極めて重要な業務となって
いる。

【０００４】特に滑走路における灯器のメンテナンス作
業環境は、例えば飛行運行の少ない深夜から早朝の決め
られた時間内に、数百の灯器を数人で膝まづき、ウエス
とへらで清掃する作業、あるいはトルクレンチで１灯器
４〜８個あるボルトを一つ一つ増し締めするという大変
な作業である。

【０００５】また、空港の拡大に伴い作業対象となる灯
器が大幅に増加し、作業員の増強あるいは作業効率の向
上、が必至の事態となってきている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のように従来の作
業では、ひざまづきながらの作業で作業環境が悪く、個
々の作業が全て人手に直接依存して行われていたため、
効率的でないという問題点があった。

【０００７】また、今後人手の確保が難しいことなどが
予想されるので、人手に全面的には依存しない効率的な
作業体系が求められていた。

【０００８】そこで本発明の目的は、作業環境が改善さ
れ、人手で行っていた作業を省力化して作業の効率を図
ることができる灯器保守装置を提供することができる。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明による灯器保守装置は、灯火用光線を射出
するための射出窓が路上に表れるように路に埋め込まれ
て配列された複数の灯火用灯器を保守するための灯器保
守装置であって、前記射出窓を清掃する洗浄装置を搭載
した移動ロボットと、前記移動ロボットに取り付けられ
た雲台に搭載され、前記灯火用光線を検出し前記灯器の
画像を形成する画像検出手段と、前記雲台の姿勢を制御
し、前記雲台の姿勢の情報に基づき前記移動ロボットの
位置を制御する移動ロボット位置制御手段と、を備える
ことを特徴とする。

【００１０】また、前記移動ロボット位置制御手段は、
着目する灯器の画像が前記画像形成手段の表示画面の所
定位置に形成されるように、前記移動ロボットの位置を
制御することを特徴とする。

【００１１】また、着目する灯器の画像を前記移動ロボ
ットの底面を通して検出する下方監視カメラが前記移動
ロボットに搭載されており、前記移動ロボット位置制御
手段は、前記下方監視カメラにより検出した画像と予め
教示されている教示画像との比較照合結果に基づき前記
移動ロボットの位置を制御することを特徴とする。

【００１２】また、前記移動ロボット位置制御手段は、
静止衛星による位置測定システム（ＧＰＳ）を用いて検
出する前記移動ロボットの位置のデータと、予め記憶し
ておいた前記複数の灯火用灯器の配列関係のデータとか
ら、保守作業の進行状態を把握可能であることを特徴と
する。

【００１３】また、前記移動ロボットには、路面に立設
した複数のポールと前記移動ロボットとの距離を計測す
るための距離計が搭載されており、前記移動ロボット位
置制御手段は、前記距離計で計測して得たデータと予め
記憶しておいた前記複数の灯火用灯器の配列関係のデー
タとから、保守作業の進行状態を把握可能であることを
特徴とする。

【００１４】また、前記移動ロボットには、路面に対す
る前記移動ロボットの架台の傾斜度を検出するための傾
斜度検出手段が搭載されており、前記移動ロボット位置
制御手段は、前記傾斜度検出手段による検出結果に基づ
き前記洗浄装置の作業姿勢を修正可能であることを特徴
とする。

【００１５】埋め込み型灯器の保守作業には、主にプリ
ズム面清掃・固定ボルトの増し締め・灯器の性能の確認
などの作業があり、従来は人手によりひざまずきながら
行っていた。

【００１６】

【作用】移動ロボットに取り付けられた雲台に搭載され
た画像検出手段により、着目する灯器の画像を検出しよ
うとし、雲台の姿勢を制御する。雲台の姿勢に関する情
報は、着目する灯器と移動ロボットとの位置関係に関係
する。着目する灯器の所望の画像を得るように、雲台の
姿勢の情報に基づき移動ロボットの位置を移動ロボット
位置制御手段により制御する。

【００１７】着目する灯器の画像が画像形成手段の表示
画面の所定位置、例えば中心位置に形成されるように移
動ロボットの位置を制御することにより、移動ロボット
を保守しようとする灯器の位置へ移動させることができ
る。

【００１８】下方監視カメラを備えているので、雲台の
姿勢の情報を基にして移動ロボットを着目する灯器の位
置へ移動ロボットを概略的に移動させた後、下方監視カ
メラにより検出した着目する灯器の画像を予め教示され
ている教示画像と比較照合することにより、移動ロボッ
トの位置を微調整することができる。

【００１９】

【実施例】本発明に係る灯器保守装置の実施例を以下に
図面を参照して説明する。この発明に係る灯器保守装置
の概略構成を図１に示す。滑走路６上には約１２００灯
の灯器１がある。この灯器１に対し作業を行うために移
動ロボット１０には、洗浄装置２１、ボルト締め装置２
２、灯器検査装置２３の各機能を搭載している。

【００２０】洗浄装置２１は、航空機の離着陸時に発生
するタイヤ摩耗粉塵により灯器１の光量が低下すること
のないように光量維持のため用いる。その構造は灯器１
のプリズム面と称する発光面へのタイヤ粉あるいはオイ
ルミストの固着を自動的に取り除くため複数の自由度を
有するアームの先端に清掃具を配置したものである。こ
の清掃具にはプリズム面３へブラシを密着させて行う方
法や機械振動により付着物を取り除くことが可能であ
る。

【００２１】ボルト締め装置２２は、航空機が離着陸に
灯器１を乗り越えることで生ずる灯器１の接続ボルト５
の緩みを改善するものである。この構造は灯器固定ボル
ト５を締め付けるナットランナーを灯器１との位置を修
正しながら挿入できる機構を有している。

【００２２】灯器検査装置２３は、先の洗浄装置２１に
よる光量の改善状況や灯器用ランプ２の劣化状態を知る
ために配光測定を行うものである。その構造は灯器１よ
り一定距離毎の光量の分布を観察するためにアームを有
する。

【００２３】移動ロボット１０を目標とする灯器１に接
近させるために、移動ロボット１０の頂部に雲台１１が
取り付けられ、雲台１１には前方監視カメラ１２が搭載
されている。この雲台１１は走行時に灯器１の追尾を行
い常に同一の灯器を捕捉するためのものである。

【００２４】また、移動ロボット１０の下部には下方監
視カメラ１３が配設されており、下方監視カメラ１３は
先の前方監視カメラ１０の雲台１１による灯器２の捕捉
限界に達したのち移動ロボット１を灯器２の作業位置へ
誘導するために用いるものである。さらに、精密位置決
めカメラ１４が設けられており、精密位置決めカメラ１
４は先のボルト締め装置２２のナットランナーの挿入管
理精度を±０．５ｍｍを確保するためのものであり、灯
器１に接近するための上下移動機構上に配置されてい
る。

【００２５】位置決め装置２４は、前方監視カメラ１
２、下方監視カメラ１３、精密位置決めカメラ１４の映
像が入力され移動ロボット１０を位置決めするためのも
のである。位置決め装置２４は、図４に示すように、前
方監視カメラ１２、下方監視カメラ１３、精密位置決め
カメラ１４の映像を処理する画像処理装置３１と、雲台
１１を制御する雲台制御装置３２と、移動ロボット１０
の位置を制御する走行制御装置３３とから構成される。

【００２６】また、移動ロボット１０の滑走路６上の位
置を演算する等の動作を管理する全体制御装置２０を有
する。

【００２７】具体例として、任意の位置にある移動ロボ
ット１０が、滑走路６面上から灯器１を発見して位置決
めする手順を詳しく述べる。

【００２８】図２に示すように、滑走路６上の灯器１は
滑走路６の中央と両サイドの一直線上に等間隔に複数配
置され、その間隔は約３０ｍであることは予め判ってい
る。この灯器１の放射光は方向性が強く、滑走路６の長
手方向から眺めるとその放射される光を見ることができ
るが、真横ではその光の帯が見えなくなってしまう特徴
がある。

【００２９】移動ロボット１０の移動に際して、雲台１
１を水平面内で旋回しあるいはさらに上下方向に曲げ動
作させ、図３（ａ）に示す灯器１の列がＣＲＴ３０の画
像面上で一直線上に並んだ複数の輝点として得られるま
で走査を繰り返す。

【００３０】複数の輝点が画像面上で一直線上に得られ
た後、例えばこの光列の内で移動ロボット１０に最も近
い灯器１を保守対象として着目する。図３（ｂ）に示す
ように、前方監視カメラ１２のＣＲＴ３０の端部に最初
ある画像を、以下のようにしてＣＲＴ３０の中心部で捕
らえられるようにする。すなわち、図４に示すように、
雲台１１のパン角が移動ロボット１の進行方向軸上に一
致するようにパン角部１１ａの制御を、画像の上下（垂
直）に対しては雲台１１のチルト角をチルト角部１１ｂ
の制御をすることにより画像位置を修正し、画像の左右
（水平）については移動ロボットの操舵輪１０ａと雲台
１１のパン角を用いて制御する。

【００３１】本実施例の構成によれば、前方監視カメラ
１２の画像を常に中心で捕らえるように雲台１１と操舵
輪１０ａを制御するだけで、目的とする灯器１の位置に
対してをおおむね位置決めすることができる。

【００３２】次に、さらに移動ロボット１０を精密に位
置決めすることについて説明する。

【００３３】先の前方監視カメラ１２を用いた位置決め
により移動ロボット１０は灯器１のほぼ上部に位置する
が、作業を実施するためにはさらに精密に位置決めする
必要がある。

【００３４】そこで、図５に示すように、移動ロボット
１０の床面の中央部に設けた作業用開口部の上方に固定
設置された下方監視カメラ１３と、旋回と曲げの２自由
度を持つ機構を介して設置された精密位置決めカメラ１
４がある。

【００３５】この下方監視カメラ１３によって直径約３
００ｍｍの円形をした灯器１を撮影し、この取り込み映
像が視野内より逸脱し不完全な形状となっている場合は
灯器１の全体画像が検出される方向に移動ロボット１０
を走行させ、下方監視カメラ１３より得られる映像が予
め教示されている灯器画像に一致するように制御する。

【００３６】具体的には図５に示すように、灯器１の特
徴点としてボルト５の頭部４点を認識する。次にその４
点の画面上での距離や角度を計測し、移動ロボット１０
と灯器１との相対的な角度関係を算出する。その後、予
め教示されている灯器画像上の４点間の距離と一致させ
るように、移動ロボット１０を動作させ、灯器１上に正
しく位置決めする。これらの操作の後、４点の中心を灯
器２の中央位置と定めその後の作業原点とする。また、
灯器プリズム面３と灯器１の上面部１ａと輝度差を利用
し灯器１の設置方向を算出する。

【００３７】また、先のボルト締め装置２２に必要な位
置精度を得るために、ボルト位置決め装置２２に精密位
置決めカメラ１４を同軸上に設置し、先のボルト５の頭
部をより精密に位置決めすることもできる。

【００３８】次に、移動ロボットをＧＰＳを利用した灯
器保守装置について説明する。図６は滑走路６上の２つ
の灯器１の間を走行している状態を示したもので、作業
エリア近傍に設置した固定ＧＰＳ５０と移動ロボット１
０に設置した移動ＧＰＳ５１とにより構成されている。

【００３９】本実施例の灯器保守装置の動作を図７のフ
ローチャートを用いて説明する。ＧＰＳ（Global Posit
ioning System ）は３つ以上の衛星から各々距離を測定
しその等距離曲面の交点が測定点になる原理を用いて３
次元の測位を可能とするものである。このＧＰＳによる
測位精度は通常約３０ｍ〜５０ｍであるが、意図的に測
位精度を落とす処理がなされることがあり、一般にはベ
ンチマーク局と呼ばれる校正用局を用いて精度を５ｍ〜
１０ｍに保つことができる。今回、このＧＰＳの測位結
果を用いて移動ロボット１０の滑走路６上での位置を把
握することに応用し、灯器１の作業進捗の管理を行うも
のである。

【００４０】まず、固定ＧＰＳ５０の位置情報を入力し
（Ａ２）、この固定ＧＰＳ５０を設置した位置とのズレ
を計測する（Ａ３）。

【００４１】次に、このズレ（差分）を移動ロボット１
０に設置した移動ＧＰＳ５１に送信し（Ａ４）、メンテ
ナンスを行う初期灯器位置の補正を行う（Ａ５）。

【００４２】次に、ロボットに搭載した移動ＧＰＳ５１
の位置情報を入力し（Ａ６）、この値より先の差分を引
き位置の真値を得る（Ａ７）。該当灯器での清掃・ボル
ト締め・配光測定のメンテナンス作業を実施した後（Ａ
８）、作業を実施した灯器が最終位置にあるかを判定し
（Ａ９）、未作業灯器がある場合は、次の灯器位置を設
定し（Ａ９）ロボットに搭載した移動ＧＰＳ５１の位置
情報を入力し（Ａ６）、最終灯器である場合は当該作業
を終了する（Ａ１１）。

【００４３】以上の結果より、本実施例によれば広範囲
に配置された灯器１のメンテナンス作業の進捗を把握し
ながら、作業を進めることができ、また、何らかの原因
にて作業を中止した場合にも、作業を継続して実行する
ことが可能となる。

【００４４】次に、距離計５２やポール５３を用いた灯
器保守装置の実施例について説明する。図８は滑走路６
上の２つの灯器１の間を移動ロボット１０が走行してい
る状態を示したもので、本実施例では、作業エリア近傍
に設置した位置計測用のポール５３と移動ロボット１０
に設置してある距離計５２とが設けられている。距離計
５２には例えば、レーザ光をポール５３に反射させてそ
の到達位相の変化にて距離を測定するレーザ距離センサ
あるいは超音波を用いた伝達時間差により測距する超音
波距離センサを適用することかできる。

【００４５】本実施例の灯器保守装置の動作を図９のフ
ローチャートを用いながら説明する。この測距位原理は
移動ロボット１の滑走路６上での位置を、２つ以上のポ
ール５３までの距離データを測定する距離計５２を用い
て三角測量し同定するものである。

【００４６】まず、滑走路６上の既知の位置にポール５
３を設置し（Ｂ２）、計測可能距離以内であることを判
定して（Ｂ３）、範囲内である場合には各ポール５３ま
での距離を測定する（Ｂ４）。このポール５３までの距
離から移動ロボット１０の滑走路６上の位置を演算し
（Ｂ５）、目標とする灯器１へ移動する（Ｂ６）。当該
灯器１のメンテナンス作業後、全ての灯器１での作業を
終了したかを判定し（Ｂ７）、終了したならば作業完了
とする（Ｂ１２）。また、作業遂行途上の場合は次の灯
器位置を設定し（Ｂ８）、ステップＢ３を実行する。こ
のステップＢ３で距離計５２がポール５３までの距離を
測定できなくなった場合、移動ロボット１０を停止させ
た状態でポールを人手あるいは自動にて距離計５２が計
測できる範囲分移動させ再固定する（Ｂ９）。その後、
各ポール５３までの距離を測定し（Ｂ１０）、先に停止
状態にしていたロボット位置を基準としてポール５３の
設定基準位置をキャリブレーションし（Ｂ１１）、目標
灯器への移動を行う（Ｂ６）。図１０にステップＢ９の
ポール移動の一例を示す。

【００４７】本実施例によれば広範囲に配置された灯器
のメンテナンス作業の進捗を把握しながら、作業を進め
ることができ、また、何らかの原因にて作業を中止した
場合にも、作業を係属して実行することが可能となる。

【００４８】次に、他の実施例について説明する。滑走
路６には、施工時あるいは航空機離発着に伴い路面の凹
凸等の荒れが生じている。この環境下にて、灯器１の洗
浄・ボルト締め・灯器検査の各作業を灯器に対し同一の
位置関係を有しながら実施できるよう、移動ロボット１
０の前後左右の傾斜量を計測する傾斜角センサを設置す
る。

【００４９】本実施例によれば、路面の状態に関わらず
安定した自動作業を実施することが可能となる。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の構成によ
れば、移動ロボットに取り付けられた雲台に搭載された
画像検出手段により、着目する灯器の所望の画像を得る
ように、雲台の姿勢の情報に基づき移動ロボットの位置
を移動ロボット位置制御手段により制御し、着目する灯
器の画像が画像形成手段の表示画面の所定位置、例えば
中心位置に形成されるように移動ロボットの位置を制御
することにより、移動ロボットを保守しようとする灯器
の位置へ移動させることができる。この結果、人手で行
っていた作業の省力化、作業の効率向上を図りつつ、作
業環境の改善が可能となり、また、灯器の品質の維持に
よる航空機運行の安全確保が可能となる。

【００５１】また、下方監視カメラを備えているので、
雲台の姿勢の情報を基にして移動ロボットを着目する灯
器の位置へ移動ロボットを概略的に移動させた後、下方
監視カメラにより検出した着目する灯器の画像を予め教
示されている教示画像と比較照合することにより、移動
ロボットの位置を微調整することができる。

【００５２】移動ロボットに搭載した監視カメラにて灯
器を捕捉し自動走行するので作業の省力化でき、所定の
作業位置近傍に到達した後、下部監視カメラにて灯器を
捕捉し自動的に作業するので作業効率を向上させること
ができ、また、ＧＰＳにて滑走路上の架台の位置を検出
し作業の進捗を把握できるので作業効率を向上させるこ
とができ、また、路面上のポールまでの距離を測定し滑
走路上の架台の位置を検出するので、移動ロボットの誘
導および作業の進捗を把握でき作業省力化することがで
き、また、架台の傾きを測定し作業冶具を正しく路面へ
設定できるので作業の自動化率を向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る灯器保守装置の一実施例の全体構
成を示す概略図。

【図２】灯器の滑走路上における配置を示す図。

【図３】本発明の実施例における前方監視カメラの動作
を説明する図。

【図４】本発明の実施例の制御関係を説明する図。

【図５】本発明の実施例における下方監視カメラの動作
を説明する図。

【図６】本発明の実施例における滑走路内での位置を把
握する方法を説明する図。

【図７】本発明の実施例における滑走路内での位置を把
握するためのフローチャート図。

【図８】本発明の実施例における滑走路内での位置を把
握する方法を説明する図。

【図９】本発明の実施例における滑走路内での位置を把
握するためのフローチャート図。

【図１０】本発明の実施例における滑走路内での位置決
めの方法を説明する図。

【図１１】灯器を示す斜視図。

【図１２】灯器を示す平面図。

【図１３】灯器を示す断面図。

【符号の説明】

１灯器３プリズム面５ボルト６滑走路１０移動ロボット１１雲台１２前方監視カメラ１３下方監視カメラ２１洗浄装置２４位置決め装置３１画像処理装置３３走行制御装置５０固定ＧＰＳ５１移動ロボットＧＰＳ５２距離計５３ポール

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０５Ｄ 1/02 Ｋ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】灯火用光線を射出するための射出窓が路上
に表れるように路に埋め込まれて配列された複数の灯火
用灯器を保守するための灯器保守装置であって、前記射出窓を清掃する洗浄装置を搭載した移動ロボット
と、前記移動ロボットに取り付けられた雲台に搭載され、前
記灯火用光線を検出し前記灯器の画像を形成する画像検
出手段と、前記雲台の姿勢を制御し、前記雲台の姿勢の情報に基づ
き前記移動ロボットの位置を制御する移動ロボット位置
制御手段と、を備えることを特徴とする灯器保守装置。
【請求項２】前記移動ロボット位置制御手段は、着目す
る灯器の画像が前記画像形成手段の表示画面の所定位置
に形成されるように、前記移動ロボットの位置を制御す
ることを特徴とする請求項１に記載の灯器保守装置。
【請求項３】着目する灯器の画像を前記移動ロボットの
底面を通して検出する下方監視カメラが前記移動ロボッ
トに搭載されており、前記移動ロボット位置制御手段
は、前記下方監視カメラにより検出した画像と予め教示
されている教示画像との比較照合結果に基づき前記移動
ロボットの位置を制御することを特徴とする請求項１に
記載の灯器保守装置。
【請求項４】前記移動ロボット位置制御手段は、静止衛
星による位置測定システム（ＧＰＳ）を用いて検出する
前記移動ロボットの位置のデータと、予め記憶しておい
た前記複数の灯火用灯器の配列関係のデータとから、保
守作業の進行状態を把握可能であることを特徴とする請
求項１に記載の灯器保守装置。
【請求項５】前記移動ロボットには、路面に立設した複
数のポールと前記移動ロボットとの距離を計測するため
の距離計が搭載されており、前記移動ロボット位置制御
手段は、前記距離計で計測して得たデータと予め記憶し
ておいた前記複数の灯火用灯器の配列関係のデータとか
ら、保守作業の進行状態を把握可能であることを特徴と
する請求項１に記載の灯器保守装置。
【請求項６】前記移動ロボットには、路面に対する前記
移動ロボットの架台の傾斜度を検出するための傾斜度検
出手段が搭載されており、前記移動ロボット位置制御手
段は、前記傾斜度検出手段による検出結果に基づき前記
洗浄装置の作業姿勢を修正可能であることを特徴とする
請求項１に記載の灯器保守装置。