JPWO2016139930A1 - 欠陥検査装置、欠陥検査方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

本発明の目的は、移動手段として飛翔体を用いた場合に、移動手段を検査構造物上で確実にガイドでき、検査構造物の打音等の欠陥検査が行える欠陥検査装置を提供することである。そのために本発明は、空間を自在に移動可能な移動部１１と、検査構造物の検査対象領域の壁面検査を行う検査部１２と、検査部１２が一端に取り付けられるアーム部１６と、アーム部１６を回動させて検査部１２の方向を制御する指向部１３と、検査構造物上での移動部１１の動きをガイドする車輪部２０とを備える。

Description

本発明は、トンネルや橋梁等の構造物の欠陥検査に用いて好適な欠陥検査装置、欠陥検査方法及びプログラムに関する。

移動体を用いてトンネルや橋梁等の検査構造物の壁面の欠陥検査を行う欠陥検査装置としては、特許文献１、特許文献２、及び特許文献３に記載されているようなものが知られている。特許文献１に記載されている欠陥検査装置は、車輌に移動装置が搭載され、ヘッドを検査面に追従させつつ所定の速度で軌陸車輌を移動させて叩打音を集音し、トンネルの状態を検査するものである。特許文献２に記載されている欠陥検査装置は、トラック等の一般車両にポストを搭載し、ポストの上端部のアームの端にハンマーを取り付け、トンネル覆工コンクリートの表面を打撃して、検査を行うものである。特許文献３に記載されている欠陥検査装置は、ロボット本体を移動台車により移動可能とし、移動台車にはアーム機構、検査機構部等が設けられ、検査機構部を壁面の所望位置に到達させて、検査を行うものである。

特開２００１−３４９８７６号公報 特開２００４−２０５２１６号公報 特開２００４−３０１６６５号公報 特開２０１２−１４５３４６号公報

しかしながら、特許文献１から特許文献３に開示される移動手段は地上を走行する車両を想定している。地上を走行する車両では、トンネルや橋梁の壁面を手軽に検査することは困難である。

また飛翔体の場合、空間を移動するため、検査装置を検査構造物の検査対象領域に確実に接触させ、打音検査等を実施することが困難である。そこで、検査装置にガイド車輪等を取り付けて、検査装置の移動を安定化させることが考えられる。ところが、多数のガイド車輪を搭載すると、重量が重くなり、飛翔体の浮上が困難になるという課題が生じてくる。特許文献３に開示される壁面検査ロボットでは、移動部と検査部の両方に案内車輪を有しており、車輪の数が多くなる。

本発明は上述の課題を解決することのできる欠陥検査装置、欠陥検査方法及びプログラムを提供することを目的とする。

上述の課題を解決するために、本発明の一態様に係る欠陥検査装置は、空間を自在に移動可能な移動手段と、検査構造物の検査対象領域の壁面検査を行う検査手段と、前記検査手段が一端に取り付けられるアーム手段と、前記アーム手段を回動させて前記検査手段の方向を制御する指向手段と、前記検査構造物上での前記移動手段の動きをガイドするガイド手段とを備えることを特徴とする。

本発明の一態様に係る欠陥検査方法は、空間を自在に移動可能な移動手段と、検査構造物の検査対象領域の壁面検査を行う検査手段と、前記検査手段が一端に取り付けられるアーム手段と、前記アーム手段を回動させて前記検査手段の方向を制御する指向手段と、前記検査構造物上での前記移動手段の動きをガイドするガイド手段とから欠陥検査装置を構成し、前記移動手段により検査手段を前記検査構造物の検査対象領域の近傍に移動させ、前記ガイド手段を前記検査構造物に接触させ、前記ガイド手段によりガイドして前記検査手段を前記検査構造物の検査対象領域に移動させ、前記検査手段により前記検査構造物の壁面検査を行うことを特徴とする。

本発明の一態様に係るプログラムは、空間を自在に移動可能な移動手段と、検査構造物の検査対象領域の壁面検査を行う検査手段と、前記検査手段が一端に取り付けられるアーム手段と、前記アーム手段を回動させて前記検査手段の方向を制御する指向手段と、前記検査構造物上での前記移動手段の動きをガイドするガイド手段とから構成された欠陥検査装置のコンピュータを、前記移動手段を制御して検査手段を前記検査構造物の検査対象領域の近傍に移動させる手段、前記ガイド手段が前記検査構造物に接触することにより前記ガイド手段によりガイドして前記検査手段を前記検査構造物の検査対象領域に移動させ、前記検査手段により前記検査構造物の壁面検査を行う手段、として機能させることを特徴とする。

本発明によれば、移動手段が空間を自在に移動でき、トンネルや橋梁の壁を容易に検査できる。また、検査構造物上での移動手段の動きをガイドするガイド手段が設けられている。これにより、移動手段を検査構造物上で確実にガイドでき、検査構造物の打音等の欠陥検査が行える。

本発明の第１の実施形態に係る欠陥検査装置の全体の構成を示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る欠陥検査装置の構造の説明図である。 本発明の第１の実施形態に係る欠陥検査装置の内部構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態を用いた欠陥検査の動作を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施形態に係る欠陥検査装置の各部の配置位置の説明図である。 本発明の第１の実施形態に係る欠陥検査装置の変形例を示す斜視図である。 本発明の第２の実施形態に係る欠陥検査装置の構造の説明図である。 本発明の第２の実施形態における車輪配置の説明図である。 本発明の第２の実施形態における車輪配置の説明図である。 本発明の第２の実施形態に係る欠陥検査装置の変形例の説明図である。 本発明の第３の実施形態に係る欠陥検査装置の構造の説明図である。 本発明の第３の実施形態による位置決め精度の向上の効果を示す説明図である。 本発明の第３の実施形態による位置決め精度の向上の効果を示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る欠陥検査装置１の全体の構成を示す斜視図である。図２は、本発明の第１の実施形態に係る欠陥検査装置の構造の説明図である。図１及び図２に示すように、本発明の第１の実施形態に係る欠陥検査装置１は、移動部１１と、検査部１２と、指向部１３と、バランス調整部１４と、電源部１５と、アーム部１６と、バランス調整部１７と、車輪部２０とを備えている。

図１に示すように、移動部１１は、基台３０に複数の回転翼３１ａ〜３１ｄを配設することで、飛翔体として空間移動を可能としたものである。この例では、基台３０には、４個の回転翼３１ａ〜３１ｄが配設されている。回転翼３１ａ〜３１ｄを回転させると、揚力が発生し、欠陥検査装置１全体は飛翔体として浮揚する。また、各回転翼３１ａ〜３１ｄの回転数や回転方向を制御することで、欠陥検査装置１の飛翔する高さや方向、速度等を自在に制御できる。これにより、欠陥検査装置１全体をトンネルや橋梁等の検査構造物の検査対象の壁面に近づけることができる。なお、ここでは、基台３０には４つの回転翼３１ａ〜３１ｄが配設されているが、回転翼の数は、これに限定されるものではない。

移動部１１に指向部１３が取り付けられる。指向部１３は、例えばアジマス（ＡＺ）やエレベーション（ＥＬ）方向に回転するジンバルである。指向部１３の回転軸１３１には、アーム部１６が回動自在に取り付けられる。アーム部１６の一端には、検査部１２が取り付けられる。アーム部１６の他端には、バランス調整部１４が取り付けられる。

検査部１２は、検査構造物の検査対象領域の壁面検査を行う。この例では、検査部１２は、検査構造物の検査対象領域の壁面を打撃し、この打撃により発生する壁面からの音をモニタし、壁面の欠陥状態を検出する。指向部１３は、検査部１２が検査対象となる壁面に接触するように、検査部１２の方向や位置を設定するものである。アーム部１６は、その一端に取り付けられた検査部１２が検査対象に接触できるように、指向部１３の回転軸１３１から検査部１２の先端までの距離を確保するものである。

図２に示すように、指向部１３は、移動部１１の機体水平方向中心線１０よりいずれかの方向に偏倚して、移動部１１に取り付けられる。すなわち、図２において、例えば、左側を前側とすると、指向部１３は、移動部１１の機体水平方向中心線１０より前側の端に近づくように偏倚して、移動部１１に取り付けられる。なお指向部１３は、移動部１１の機体（基台３０）の重心位置を基準としてその位置よりも水平外側方向に偏倚して、移動部１１に取り付けられるようにしてもよい。また、アーム部１６は、検査部１２が移動部１１の先端から突出するように、指向部１３の回転軸１３１に取り付けられる。バランス調整部１４は、検査部１２、車輪２２、車輪支持部２４を取り付けた状態で、アーム部１６が指向部１３の回転軸１３１の位置でバランスを保つためのカウンタウェイトである。

移動部１１の裏面には、電源部１５が設けられる。電源部１５は、例えばバッテリや地上の発電機や家庭用コンセントからの有線給電である。また、電源部１５の部分は、制御部や送受信部等の各種の回路基板を配置することができる。電源部１５は、マスバランスに影響を与えないように、移動部１１の重心位置に配置される。

バランス調整部１７は、移動部１１の水平方向の中心（または重心）でマスバランスを保つためのカウンタウェイトである。すなわち、本実施形態では、移動部１１の前側に、車輪２１ａ及び２１ｂ、車輪支持部２３ａ及び２３ｂ、車輪２２、車輪支持部２４、検査部１２、アーム部１６、指向部１３、バランス調整部１４が設けられている。このため、前側の重量が重くなる。そこで、欠陥検査装置１の水平方向の中心（または重心）でマスバランスを保つために、移動部１１の後側に、バランス調整部１７が配置される。

なお、この例では、移動部１１の後側に１つのバランス調整部１７を配置しているが、その他、移動部１１の前後左右に、移動部１１の水平方向の中心（または重心）でマスバランスを保つためのバランス調整部を配置しても良い。

また、この例では、マスバランスに影響を与えないように、電源部１５は移動部１１の中心に搭載されているが、電源部１５は移動部１１の中心に搭載しなくても良い。その場合には、電源部１５を含めて、欠陥検査装置１の水平方向の中心でマスバランスを保つように、バランス調整部１７の位置や重量が決定される。

車輪部２０は、検査構造物上での移動部１１の動きをガイドする。この例では、車輪部２０は、車輪２１ａ及び２１ｂと、車輪２２とからなる。車輪２１ａ及び２１ｂは、車輪支持部２３ａ及び２３ｂを介して、移動部１１の前端に取り付けられている。車輪２１ａ及び２１ｂは、例えばオムニホイールであり、任意の方向に移動可能である。車輪２２は、車輪支持部２４を介して、検査部１２に取り付けられている。車輪２２は、例えばオムニホイールであり、任意の方向に移動可能である。移動部１１の前側に搭載された２個の車輪２１ａ及び２１ｂと、検査部１２に搭載された１個の車輪２２とは、三角形の平面を形成するように配置される。

なお、検査部１２に搭載されたハンマーは、車輪２２よりも突出できる構造になっている。このため、車輪２２が検査対象の壁面に接触してガイドしていても、検査部１２はハンマーで壁面を打音できる。また、車輪２２は、ハンマーの壁面への打撃動作と干渉しないように、検査部１２の先端に上下又は左右方向にオフセットを有するように搭載されている。

図３は、本発明の第１の実施形態に係る欠陥検査装置１の内部構成を示すブロック図である。なお図面中の矢印の向きは、一例を示すものであり、ブロック間の信号の向きを限定するものではない。図３において、リモコン送受信部５０は、リモコン５１との間で、操作信号の送受を行う。リモコン５１は、オペレータが欠陥検査装置１を無線で遠隔操作するものである。リモコン５１には、ディスプレイ５９と操作部６０とが設けられる。リモコン５１としては、専用のリモコンを設けても良いし、汎用の携帯端末に専用のアプリケーションをインストールして、リモコンとして使用できるようにしても良い。また、リモコン５１に、各腫の解析装置やモニタを付加するようにしても良い。制御部５２は、欠陥検査装置１の全体の動作の制御を行う。制御部５２としては、ＣＰＵ(Central Processing Unit)と、各種メモリとが一体化されたものを用いることができる。なお、この例では、欠陥検査装置１をリモコン５１により無線で遠隔操作させるようにしているが、欠陥検査装置１を有線で操作させるようにしても良い。

回転翼駆動部５３は、回転翼モータ５４ａ〜５４ｄを駆動する。回転翼モータ５４ａ〜５４ｄは、回転翼３１ａ〜３１ｄを回転させるモータである。回転翼モータ５４ａ〜５４ｄには、制御部５２から回転翼駆動部５３を介して駆動信号が供給される。

ジンバル駆動部５５は、ジンバルモータ５６を駆動する。ジンバルモータ５６は、指向部１３のジンバルを回転させるモータである。ジンバルモータ５６には、制御部５２からジンバル駆動部５５を介して駆動信号が供給される。

ハンマー６１と、ソレノイド６２と、マイクロホン６３と、Ａ／Ｄ(Analog to Digital)コンバータ６４は、検査部１２を構成している。ハンマー６１は、検査対象部に衝撃を与えて打音検査を行う。ソレノイド６２は、ハンマー６１を検査対象の壁面に打撃し、また、ハンマー６１を元の位置に戻す力を与える。マイクロホン６３は、ハンマー６１による壁面への打撃時に発生する打撃音を集音する。ソレノイド６２には、制御部５２からの駆動信号が供給される。また、マイクロホン６３で集音された音は、Ａ／Ｄコンバータ６４を介して、制御部５２に入力され、制御部５２で処理される。この集音された音の情報は、制御部５２から、リモコン送受信部５０を介して、リモコン５１側に送ることができる。

次に本実施形態の欠陥検査装置１を用いた欠陥検査の動作について説明する。図４は、本発明の第１の実施形態を用いた欠陥検査の動作を示すフローチャートである。

まず、オペレータは、電源部１５をＯＮする（ステップＳ１）。そして、オペレータは、リモコン５１を操作し、移動部１１の飛行により、欠陥検査装置１を検査対象に接近させる（ステップＳ２）。そして、オペレータは、リモコン５１の操作により指向部１３を動かし、車輪部２０を検査対象に接触させる（ステップＳ３）。車輪部２０を検査対象に接触させたら、オペレータは、リモコン５１の操作により、車輪部２０により検査対象をガイドさせながら、 欠陥検査装置１を所望の位置まで移動させる。そのあと検査部１２のハンマー６１で検査対象を打撃し、そのときの音をマイクロホン６３で集音して、打音による欠陥検査を行う（ステップＳ４）。打音検査が終了したら、オペレータは、移動部１１の飛行により、欠陥検査装置１を検査対象から離脱させ、所定の位置に着陸させる（ステップＳ５）。そして、オペレータは、電源部１５をＯＦＦして検査終了する（ステップＳ６）。

以上説明したように、本発明の第１の実施形態では、基台３０に複数の回転翼３１ａ〜３１ｄを配設して移動部１１を構成し、この移動部１１に検査部１２を配設している。これにより、飛翔体による打音等の欠陥検査が実施でき、トンネルや橋梁等の壁面の欠陥検査を、低コストで、手軽に行うことができる。

また、本実施形態では、図２に示したように、指向部１３は移動部１１の機体水平方向中心線１０より前側に取り付けられる。このため、アーム部１６の長さを短くでき、アーム部１６を軽量化できる。

図５は、本発明に関連する欠陥検査装置の各部の配置位置の説明図である。移動部１１に指向部１３を配置する場合、マスバランスに影響を与えることがないように、図５に示すように、指向部１３を移動部１１の中心に配置することが考えられる。しかしながら、指向部１３を移動部１１の中心に配置すると、アーム部１６を長くしなければ、検査部１２を検査構造物の検査対象位置に接触させることができない。これに対して、本実施形態では、図２に示したように、指向部１３が移動部１１の機体水平方向中心線より前側に取り付けられているため、アーム部１６の長さを短くしても、検査部１２を検査構造物の検査対象位置に接触させることができる。

また、本実施形態では、軽量化されたアーム部１６を指向部１３に搭載するので、指向部１３の搭載重量が軽減され、指向部１３の構造強度を下げることができる。このため、アーム部１６と共に指向部１３の軽量化が可能である。アーム部１６の軽量化と指向部１３の軽量化により、移動部１１の搭載重量が軽減される。このため、移動部１１自体も構造強度を下げることができ、軽量化が可能である。これにより、移動部１１に打音等の検査を行う機材（車輪２１ａ及び２１ｂ、車輪支持部２３ａ及び２３ｂ、検査部１２、車輪２２、車輪支持部２４、指向部１３、電源部１５、バランス調整部１４、アーム部１６、バランス調整部１７）を搭載しても、移動部１１を、余裕をもって浮上させることができる。また、電源部１５にバッテリを搭載する場合、大型の大容量のバッテリを搭載しなくても、十分な飛行時間を確保して、欠陥検査を行うことができる。

また、本実施形態では、検査部１２を取り付けた状態で、アーム部１６が指向部１３の回転軸１３１の位置でマスバランスを保つように、バランス調整部１４が設けられる。このため、車輪２２、車輪支持部２４、検査部１２、アーム部１６、及びバランス調整部１４を一つの物体とみなした時の重心位置に、指向部１３の回転軸１３１が配置される。これにより、アーム部１６の回転による反トルクの発生をなくすことができ、移動部１１の姿勢角変動を軽減できる。

また、本実施形態では、移動部１１の前側に２個の車輪２１ａ及び２１ｂが搭載され、検査部１２に１個の車輪２２が搭載されている。このため、欠陥検査装置１を浮揚させながら、車輪２１ａ及び２１ｂ、車輪２２を検査対象の壁面に接触させ、車輪２１ａ及び２１ｂ、車輪２２で動きをガイドさせながら、欠陥検査装置１を移動させることができる。
この時、車輪が直線上に並んでいると、欠陥検査装置１が衝突する可能性がある。欠陥検査装置１の衝突を防ぐには、最低３個の車輪を平面上に配置するとよい。この例では、車輪部２０は、移動部１１の前側の２個の車輪２１ａ及び２１ｂと、検査部１２の１個の車輪２２とで三角形の平面を形成している。車輪２１ａ及び２１ｂと、車輪２２とで形成される三角形の平面内に移動部１１の前進推力と上昇下降推力の合力が入るよう移動部１１を制御することで、壁面に対して欠陥検査装置１が衝突するのを防止できる。このように、本実施形態では、少ない数（最低３個）の車輪で飛翔する移動体１１をガイドできるので、車輪を搭載しても移動部１１の重量が重くならず、移動部１１を余裕をもって浮上させることができる。

なお、上述の例では、移動部１１の前側の２個の車輪２１ａ及び２１ｂと、検査部１２の１個の車輪２２とで三角形の平面を形成しているが、合計３つの車輪で、三角形の平面を形成できれば、移動部１１と検査部１２とに、どのように車輪を配設しても良い。

図６は、本発明の第１の実施形態の変形例を示す斜視図である。図６の例では、移動部１１の前側に車輪支持部２３を介して１個の車輪２１を設け、検査部１２に車輪支持部２４を介して２個の車輪２２ａ及び２２ｂを設けている。この場合、移動部１１の前側の１個の車輪２１と、検査部１２の２個の車輪２２ａ及び２２ｂとで三角形の平面を形成している。

なお、本実施形態では検査部１２で壁面検査として打音検査を行う場合について説明したが、本発明は打音検査に限定されない。例えば、超音波パルスを用いた壁面内部のボイド検査（特開２００１−０２１５４１号公報）や、赤外線等の光を用いた壁面内部の欠陥検査（特開２００１−２０１４７４号公報）を用いてもよい。

また、本実施形態では、基台３０に複数の回転翼３１ａ〜３１ｄを配設して、移動部１１を空間移動可能としているが、移動部１１としては、回転翼を用いた構成に限らず、固定翼のものを用いても良い。回転翼のものを用いることで、移動とホバリングが可能となり、検査対象への移動とホバリングしての検査対象への打音等の欠陥検査が可能である。
一方、固定翼機ではホバリングは不可能だが高速飛行で検査対象に移動し、低速飛行により検査対象への打音等の欠陥検査が可能である。

＜第２の実施形態＞
図７は、本発明の第２の実施形態に係る欠陥検査装置の構造の説明図である。本発明の第２の実施形態に係る欠陥検査装置１０１は、移動部１１１と、検査部１１２と、指向部１１３と、バランス調整部１１４と、電源部１１５と、アーム部１１６と、バランス調整部１１７と、車輪部１２０とを備えている。車輪部１２０は、車輪１２１ａ及び１２１ｂと、車輪支持部１２３ａ及び１２３ｂと、車輪１２２と、車輪支持部１２４と、車輪１２５ａ及び１２５ｂと、車輪支持部１２６ａ及び１２６ｂとからなる。

前述の第１の実施形態では、図１及び図２に示したように、移動部１１の前側に搭載した２個の車輪２１ａ及び２１ｂと、検査部１２に搭載した１個の車輪２２との二箇所に、三角形の平面を形成するように、車輪部２０が配設されている。これに対して、この第２の実施形態では、更に、移動部１１１の上側に向かって、車輪支持部１２６ａ及び１２６ｂを介して、車輪１２５ａ及び１２５ｂが搭載されている。

トンネルのような検査構造物では、水平方向だけでなく天井方向にも壁面が存在している。この場合、第１の実施形態における、移動部１１の前端に搭載した２個の車輪２１ａ及び２１ｂと、検査部１２に搭載した１個の車輪２２とだけでは、天井方向の壁面に接触することはできない。

そこで、この第２の実施形態では、移動部１１１の上方向に、車輪１２５ａ及び１２５ｂを設けるようにしている。車輪１２５ａ及び１２５ｂは、例えばオムニホイールであり、任意の方向に移動可能である。検査部１２に搭載した１個の車輪１２２と、天井方向に搭載した２個の車輪１２５ａ及び１２５ｂとを用いれば、天井方向の壁面に車輪を接触させることができる。また、欠陥検査装置１０１に搭載された車輪のうち最低３個を三角形となるように配置することで、壁面に対して欠陥検査装置が衝突するのを防止できる。この例では、移動部１１１の前側に搭載した２個の車輪１２１ａ及び１２１ｂと、検査部１１２に搭載した１個の車輪１２２と、移動部１１１の上側に搭載した２個の車輪１２５ａ及び１２５ｂとから、３個の車輪を選んでいる。選んだ３個の車輪が三角形の平面を形成すれば、壁面に対して欠陥検査装置１０１が衝突するのを防止できる。

図８Ａ、Ｂは、本発明の第２の実施形態における車輪配置の説明図である。全ての車輪の総個数Ｎから任意に抽出した３点で三角形を作ると、_ＮＣ_３個の三角形ができる（図８Ａ）。_ＮＣ_３個の三角形で塗りつぶされた面（図８Ｂ）の内側に、移動部１１１の前進推力と上昇下降推力の合力が入るよう移動部１１１を制御することで、壁面に対して欠陥検査装置１０１が衝突するのを防止できる。言い換えると、移動部１１１の前進推力と上昇下降推力の合力の取り得る全パターンが総個数Ｎの車輪から任意に抽出した３点で作成できる全三角形で塗りつぶされた面に包含されるように各車輪を配置する。このようにすれば壁面に対して欠陥検査装置１０１が衝突するのを防止できる。

なお、上述の例では、天井方向の壁面を移動できるように、移動部１１１の上方向に、車輪１２５ａ及び１２５ｂを設けるようにしている。図９は、本発明の第２の実施形態の変形例を示している。図９の例では、地面方向の壁面を移動できるように、移動部１１１に地面方向に向けた車輪１２７、車輪１２８ａ及び１２８ｂを搭載している。この例では、地面方向に向けた車輪１２７、車輪１２８ａ及び１２８ｂとにより、三角形の平面を形成し、地面方向の壁面に接触することができる。

＜第３の実施形態＞
次に本発明の第３の実施形態を説明する。図１０は、本発明の第３の実施形態に係る欠陥検査装置の構造の説明図である。図１０に示すように、本発明の第３の実施形態に係る欠陥検査装置２０１は、移動部２１１と、検査部２１２と、指向部２１３と、バランス調整部２１４と、電源部２１５と、アーム部２１６と、バランス調整部２１７と、指向部２１８と、車輪部２２０とを備えている。移動部２１１、検査部２１２、指向部２１３、バランス調整部２１４、電源部２１５、アーム部２１６、バランス調整部２１７、車輪部２２０は、前述の第１の実施形態における、移動部１１、検査部１２、指向部１３、バランス調整部１４、電源部１５、アーム部１６、バランス調整部１７、車輪部２０と同様に構成される。

前述の第１の実施形態では、図２に示したように、アーム部１６の一端に検査部１２及び車輪２２が取り付けられ、アーム部１６の他端にバランス調整部１４が取り付けられる。そして、アーム部１６が指向部１３の回転軸１３１に取り付けられる。

これに対して、この第３の実施形態では、検査部２１２とアーム部２１６との間に、指向部２１８が設けられる。すなわち、図１０に示すように、アーム部２１６の一端に指向部２１８が設けられ、検査部２１２は、アーム部２１６の一端の指向部２１８の回転軸２１８１に取り付けられる。車輪２２２は、車輪支持部２２４を介して、検査部２１２に取り付けられる。車輪２２１ａ及び２２１ｂは、車輪支持部２２３ａ及び２２３ｂを介して、移動部２１１の前端に取り付けられる。

指向部２１８は、例えばアジマス（ＡＺ）やエレベーション（ＥＬ）方向に回転するジンバルである。また、検査部２１２の重心位置に指向部２１８の回転軸２１８１を配置することで検査部２１２の回転による反トルクの発生をなくすことができ、移動部２１１の姿勢角変動を軽減できる。

バランス調整部２１４は、車輪２２２、車輪支持部２２４、検査部２１２、指向部２１８およびアーム部２１６の質量を指向部２１３の回転軸２１３１にてマスバランスを保つためのカウンタウェイトである。

このように、車輪２２２と、車輪支持部２２４と、検査部２１２と、指向部２１８と、アーム部２１６と、バランス調整部２１４を一つの物体とみなした時の重心位置に、指向部２１３の回転軸２１３１を配置する。その結果アーム部２１６の回転による反トルクの発生をなくすことができ、移動部２１１の姿勢角変動を軽減できる。

バランス調整部２１７は、車輪２２１ａ及び２２１ｂと、車輪支持部２２３ａ及び２２３ｂと、車輪２２２と、車輪支持部２２４と、検査部２１２と、指向部２１８と、アーム部２１６と、バランス調整部２１４と、指向部２１３と、電源部２１５の質量を、移動部２１１の水平方向の中心（または重心）にてマスバランスを保つためのカウンタウェイトである。

本発明の第３の実施形態では、アーム部２１６の一端に指向部２１８が設けられ、検査部２１２は、指向部２１８の回転軸２１８１に取り付けられる。これにより、検査部２１２の位置決め精度を向上させることができる。このことについて、以下、図１１Ａ、Ｂを用いて説明する。

図１１Ａ、Ｂは、指向部２１８による位置決め精度の向上の効果を示す説明図である。図１１Ａは、図２に示した第１の実施形態でトンネル等の曲面壁を検査する場合の各部の配置を示し、図１１Ｂは、図１０に示した第３の実施形態でトンネル等の曲面壁を検査する場合の各部の配置を示す。なお、この例では、説明に必要な検査部１２及び２１２と、アーム部１６及び２１６のみ表示し、他の構成についての説明は、省略する。

図１１Ａに示すように、図２に示した第１の実施形態では、トンネル等の曲面を有する検査構造物の曲面壁に検査部１２を垂直に押付ける場合、検査部１２とアーム部１６が直線上に並ぶ。したがって、検査部１２の先端から移動部１１への垂線の距離はＡとなる。

これに対して、図１１Ｂに示すように、図１０に示した第３の実施形態では、指向部２１８が設けられている。そのため、トンネル等の曲面を有する検査構造物の曲面壁に検査部２１２を垂直に押付ける場合、検査部２１２とアーム部２１６との間に角度を設けることができる。このため、検査部２１２の先端から移動部２１１への垂線の距離はＢとなり、第１の実施形態での距離Ａよりも短くすることができる。

飛翔体の場合、機体姿勢角変動があり、特に強風時には機体姿勢角変動が大きくなる。図１１Ａに示したように、指向部２１８がない構成では、移動部１１から検査部１２までの距離が長くなるので、機体姿勢角変動により検査部１２も揺れてしまい、検査部１２の先端の位置決め精度が劣化する。最悪の場合、曲面壁の検査を実施したい領域に対し検査部１２の位置決めができず打音等の検査を実施できない。

これに対して、図１１Ｂに示したように、指向部２１８を設けることで、移動部２１１から検査部２１２までの距離を短縮できる。これにより、機体姿勢角変動による揺れが生じても、検査部２１２の先端での揺れは小さくなり、機体姿勢角変動による位置決め精度の劣化を改善できる。

本実施形態による欠陥検査装置の基本構成は、図２に示したとおりである。すなわち、本実施形態による欠陥検査装置の特徴は、空間を自在に移動可能な移動部１１と、検査構造物の検査対象領域の壁面検査を行う検査部１２と、検査部１２が一端に取り付けられるアーム部１６と、アーム部１６を回動させて検査部１２の方向を制御する指向部１３と、検査構造物上での移動部１１の動きをガイドする車輪部２０とを備えることである。
なお、第１〜第３の実施形態では、バランス調整部１７を設けた。しかし移動部１１の重心が中央ではなく、中央を挟んで検査部１２と反対側に来るようにするか、撮像部１８をより移動部１１の端に設ける等すればバランス調整部１７は不要になる。またアーム部１６の検査部１２と反対側を長くするなどすれば、バランス調整部１４は不要になる。また第１の実施形態は電源部１５を設けたが、有線または無線で送電すれば、電源部１５を設けなくても良い。

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、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

以上、上述した実施形態を模範的な例として本発明を説明した。しかしながら、本発明は、上述した実施形態には限定されない。即ち、本発明は、本発明のスコープ内において、当業者が理解し得る様々な態様を適用することができる。

この出願は、２０１５年３月４日に出願された日本出願特願２０１５−０４２１７７を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

１：欠陥検査装置
１１：移動部
１２：検査部
１３：指向部
１４：バランス調整部
１５：電源部
１６：アーム部
１７：バランス調整部
２０：車輪部
２１：車輪
２２ａ，２２ｂ：車輪
３０：基台
３１ａ〜３１ｄ：回転翼

Claims (7)

1. 空間を自在に移動可能な移動手段と、
   前記移動手段上に設けられ検査構造物の検査対象領域の壁面検査を行う検査手段と、
   前記検査手段が一端に取り付けられるアーム手段と、
   前記アーム手段を回動させて前記検査手段の方向を制御する指向手段と、
   前記移動手段上に設けられ前記検査構造物上での前記移動手段の動きをガイドするガイド手段と
   を備えることを特徴とする欠陥検査装置。
2. 前記ガイド手段は、平面をなす三角形の各頂点の位置に配置された少なくとも３個の車輪からなることを特徴とする請求項１に記載の欠陥検査装置。
3. 前記ガイド手段は、前記移動手段の端と前記検査手段とに配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載の欠陥検査装置。
4. 前記ガイド手段は、更に、前記移動手段の上方又は下方に配置されることを特徴とする請求項３に記載の欠陥検査装置。
5. 前記移動手段の前進推力と上昇下降推力の合力の取り得る全パターンが前記ガイド手段の車輪の総個数Ｎから任意に抽出した３点で作成できる全三角形で塗りつぶされた面に包含されるように前記ガイド手段の各車輪を配置することを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載の欠陥検査装置。
6. 空間を自在に移動可能な移動手段と、検査構造物の検査対象領域の壁面検査を行う検査手段と、前記検査手段が一端に取り付けられるアーム手段と、前記アーム手段を回動させて前記検査手段の方向を制御する指向手段と、前記検査構造物上での前記移動手段の動きをガイドするガイド手段とから欠陥検査装置を構成し、
   前記移動手段により検査手段を前記検査構造物の検査対象領域の近傍に移動させ、
   前記ガイド手段を前記検査構造物に接触させ、前記ガイド手段によりガイドして前記検査手段を前記検査構造物の検査対象領域に移動させ、前記検査手段により前記検査構造物の壁面検査を行う
   ことを特徴とする欠陥検査方法。
7. 空間を自在に移動可能な移動手段と、検査構造物の検査対象領域の壁面検査を行う検査手段と、前記検査手段が一端に取り付けられるアーム手段と、前記アーム手段を回動させて前記検査手段の方向を制御する指向手段と、前記検査構造物上での前記移動手段の動きをガイドするガイド手段とから構成された欠陥検査装置のコンピュータを、
   前記移動手段を制御して検査手段を前記検査構造物の検査対象領域の近傍に移動させる手段、
   前記ガイド手段が前記検査構造物に接触することにより前記ガイド手段によりガイドして前記検査手段を前記検査構造物の検査対象領域に移動させ、前記検査手段により前記検査構造物の壁面検査を行う手段、
   として機能させることを特徴とするプログラムを記録した記録媒体。

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