TW202036028A - 無人航空機及檢查方法 - Google Patents

無人航空機及檢查方法 Download PDF

Info

Publication number
TW202036028A
TW202036028A TW109104161A TW109104161A TW202036028A TW 202036028 A TW202036028 A TW 202036028A TW 109104161 A TW109104161 A TW 109104161A TW 109104161 A TW109104161 A TW 109104161A TW 202036028 A TW202036028 A TW 202036028A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
unmanned aerial
aerial vehicle
distance
measurement
wave
Prior art date
Application number
TW109104161A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI798526B (zh
Inventor
本田雅幹
北村雅樹
江口和樹
橋本龍
Original Assignee
日商三菱日立電力系統股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日商三菱日立電力系統股份有限公司 filed Critical 日商三菱日立電力系統股份有限公司
Publication of TW202036028A publication Critical patent/TW202036028A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI798526B publication Critical patent/TWI798526B/zh

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/0094—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots involving pointing a payload, e.g. camera, weapon, sensor, towards a fixed or moving target
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D45/00—Aircraft indicators or protectors not otherwise provided for
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U10/00—Type of UAV
    • B64U10/10—Rotorcrafts
    • B64U10/13—Flying platforms
    • B64U10/14—Flying platforms with four distinct rotor axes, e.g. quadcopters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U50/00—Propulsion; Power supply
    • B64U50/10—Propulsion
    • B64U50/13—Propulsion using external fans or propellers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U50/00—Propulsion; Power supply
    • B64U50/10—Propulsion
    • B64U50/18—Thrust vectoring
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/93—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S17/933—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of aircraft or spacecraft
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U2101/00—UAVs specially adapted for particular uses or applications
    • B64U2101/30—UAVs specially adapted for particular uses or applications for imaging, photography or videography
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

無人航空機係被構成為在封閉空間內飛行的無人航空機，具備：機體；推力產生手段，其係被構成為產生用以使上述機體在空中飛行的推力；及測長手段，其係被搭載在上述機體，上述測長手段具有：發送部，其係被構成為發送測定波；接收部，其係被構成為接收上述測定部之反射波；距離算出部，其係被構成為根據在上述接收部被複數次接收的從上述發送部被發送後的上述測定波之上述反射波，算出與存在於上述封閉空間內之靜止物之間的距離。

Description

無人航空機及檢查方法
本揭示係關於封閉空間的檢查技術，尤其關於使用無人航空機的檢查技術。
例如在火力發電廠中被使用的鍋爐等之燃燒爐係在運轉開始後定期性地停止運轉，需要以作業員進入至內部等來進行保守檢查。雖然在該保守檢查時，需要使爐內中之檢查處之位置(檢查位置)明確，但是燃燒爐之容量大，難以目視正確地掌握檢查位置。於是，自以往，有藉由捲尺等測定檢查處之高度位置及左右位置，進行標記，依此掌握檢查位置之方法，但是在該方法中，需要架設作業員之鷹架或設置纜車，需要成本及檢修期間。
另一方面，在對屋外之構造物進行的檢查中，也有藉由使用無人機及GPS(Global Positioning System)，可以不需要架設鷹架的無人檢修技術。但是，即使將該方法適用於鍋爐或煙囪等之構造物之內部的檢修，因來自衛星的電波無法到達，故無法藉由GPS掌握飛行位置，無法進行穩定的操作。依此，難以將如此之檢修技術適用於構造物之內部的檢修。
對於如此之課題，在例如專利文獻1中，揭示有具有例如螺旋槳等之漂浮手段的無人漂浮機(無人航空機)，其搭載有測量與鍋爐(鍋爐火爐)等之構造物之內壁面的距離的距離測量部(例如，雷射掃描器、超音波感測器等)、攝像構造物之側壁面之構造體(例如，配管、接頭等)的攝像部等。而且，可以根據距離測量部之資訊(訊號)等獲得攝像部之攝像位置的資訊，能夠對構造物之內部進行無人的檢修。
另外，在專利文獻2，揭示有能夠適當地檢測存在於成為雜波源之物體之背後的監視對象物的掃描式測距裝置之訊號處理裝置。再者，在非專利文獻1揭示可以以單一方向之雷射光測量複數反射光的多重回波感測器。在該非專利文獻1中，揭示著在以往的測距感測器中，係從最初返回的回波算出距離值，對此，因在多重回波感測器中，於複數回波(反射波)返回時，可以對每個回波獲得距離值，故有不太受到由於光穿透物質或物體之分界、雨或露、雪等所導致之雜波影響的特徵之內容。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2016-15628號公報 [專利文獻2]日本特開2012-242189號公報 [非專利文獻]
[非專利文獻1]佐藤功太，其他一名著作，「與能夠取得多重回波之測距感測器之性質有關的研究」，2012年5月27日
[發明所欲解決之問題]
但是，於運轉開始後對例如燃燒爐之內部般，無法從外部利用GPS等之位置捕捉用手段之空間(以下，記載為封閉空間)進行保守檢查之時，在燃燒爐等之內部，堆積藉由至此運轉所產生的燃燒灰等之煤塵。在使用具有螺旋槳等之無人航空機進行如此的封閉空間之保守檢查之情況，藉由螺旋槳等所產生的氣流使得堆積的煤塵揚起。因此，在以不存在如此煤塵(反射源)為前提之測距感測器中，新發現由於在封閉空間內浮游的無數煤塵所導致的反射波之影響，無法適當地測量無人航空機和爐壁之內壁面之間的距離。再者，雖然也可考慮藉由事前灑水等以使堆積的煤塵不會由於無人航空機之飛行而飛散，來抑制堆積物之飛散，但是變成需要如此的事前作業。
鑑於上述情事，本發明之至少一實施型態係以提供即使在封閉空間存在有煤塵等之反射物之情況，亦能夠精度佳地測量與靜止物之間的距離之無人航空機為目的。 [用以解決問題之技術手段]
(1)本發明之至少一實施型態所涉及的無人航空機係 被構成為在封閉空間內飛行的無人航空機，具備： 機體； 推力產生手段，其係被構成為產生用以使上述機體在空中飛行的推力；及 測長手段，其係被搭載在上述機體， 上述測長手段具有： 發送部，其係被構成為發送測定波； 接收部，其係被構成為接收上述測定波之反射波；及 距離算出部，其係被構成為根據在上述接收部被複數次接收的從上述發送部被發送後的上述測定波之上述反射波，算出與存在於上述封閉空間內之靜止物之間的距離。
若藉由上述(1)之構成時，例如無人飛行載具等之無人航空機根據從發送部發送的例如脈衝雷射、毫米波等之測定波之反射波，測量成為形成例如鍋爐等之燃燒爐或煙囪等之壁面等的靜止物(內壁面)之間之距離的測長手段。該測長手段能夠根據相對於發送後的測定波(脈衝)而被接收的複數反射波，測量與靜止物之間的距離。如此一來，藉由根據複數反射波測量與靜止物之間的距離，即使在測長手段(接收部)和靜止物之間存在燃燒灰等之煤塵之情況，亦可以精度佳地測量與靜止物之間的距離，可以實現無人航空機所致的封閉空間內之檢查。
即是，於其運轉後對例如燃燒爐等之內部空間(封閉空間)進行保守檢查之情況，因堆積於封閉空間之燃燒灰等之煤塵由於無人航空機飛行而揚起，故成為在測長手段和靜止物之間存在浮游的無數煤塵。因此，從發送部發送的測定波除了靜止物之外，也從在與該靜止物之間浮游的煤塵反射，故接收部在各種位置接收(檢測)反射後的複數反射。然而，當以在與靜止物之間不存在煤塵，而接收僅來自靜止物之反射波為前提而測定距離時，故無法正確地測定與靜止物之間的距離。但是，如上述般，藉由測長手段根據複數反射波測定與靜止物之間的距離，可以精度佳地測量與靜止物之間的距離。
再者，若根據藉由測長手段而測定到的距離，求出在封閉空間內的無人航空機之位置時，因可以精度佳地算出其位置，故能夠精度佳地求出檢查位置，或沿著事先設定等的飛行軌道而使無人航空機自律性地飛行。因此，也可以使藉由無人航空機的封閉空間內之檢查成為效率化。
(2)在幾個實施型態中，在上述(1)之構成中， 上述測長手段係至少測量水平方向上的至上述靜止物為止的距離。 若藉由上述(2)之構成時，藉由測長手段測量與至少存在於水平方向之靜止物之間的距離。依此，可以提供能夠以無人檢查封閉空間的無人航空機。另外，針對垂直方向之距離(高度)，即使使用例如氣壓計等之其他手段亦可。
(3)在幾個實施型態中，在上述(1)~(2)之構成中， 上述推力產生手段包含螺旋槳， 上述發送部包含被構成為朝水平方向發送上述測定波的水平發送部， 上述接收部包含被構成為接收從上述水平發送部被發送後的上述測定波之上述反射波的水平接收部， 上述水平發送部及上述水平接收部被設置在較上述螺旋槳更上方。
若藉由上述(3)之構成，無人航空機係將螺旋槳設為推力產生手段的例如無人飛行載具等。再者，測長手段具有測量與在水平方向的靜止物之間之距離的發送部(水平發送部)及接收部(水平接收部)，同時該水平發送部及水平接收部係以位於無人航空機之機體中之螺旋槳之上方之方式被設置在機體。本發明者們發現藉由螺旋槳之旋轉而浮游的煤塵主要在螺旋槳之下方浮游之情形。依此，藉由使測量在水平方向之靜止物之間的距離的測長手段位於螺旋槳之上方，可以在與靜止物之間浮游的煤塵更少的環境，測量與位於水平方向之靜止物之間的距離。依此，可以謀求提升在水平方向之上述距離的測量精度。
(4)在幾個實施型態中，在上述(1)~(3)之構成中， 上述發送部包含被構成為朝垂直方向之下方發送上述測定波的垂直發送部， 上述接收部包含被構成為接收從上述垂直發送部被發送後的上述測定波之上述反射波的垂直接收部。
若藉由上述(4)之構成時，測長手段具有用以測量與在垂直方向之靜止物之間的距離(高度)的發送部(垂直發送部)及接收部(垂直接收部)。依此，可以測量在垂直方向之上述距離。
(5)在幾個實施型態中，在上述(4)之構成中， 上述推力產生手段包含螺旋槳， 上述垂直發送部及上述垂直接收部被設置在較上述螺旋槳更下方。
若藉由上述(5)之構成，無人航空機係將螺旋槳設為推力產生手段的例如無人飛行載具等。再者，測長手段具有用以測量在垂直方向的靜止物之間的距離(高度)之發送部(垂直發送部)及接收部(垂直接收部)，同時該垂直發送部及垂直接收部係以位於較螺旋槳更下方之方式被設置在機體。依此，在與位於垂直方向之靜止物之間的距離之測量中，可以成為不會受到來自螺旋槳之反射波的影響。依此，可以謀求提升在垂直方向之上述距離的測量精度。
(6)在幾個實施型態中，在上述(1)~(5)之構成中， 進一步具備被構成為根據上述距離，算出上述無人航空機之位置的位置算出部。 若藉由上述(6)之構成時，無人航空機係根據與靜止物之間的距離，算出飛行中之位置。如此一來，藉由根據上述距離L求出飛行中之無人航空機之位置，可以精度佳地求出根據攝像手段進行攝影時的位置。依此，需要通過根據畫像的檢查進行實際的保守作業之情況，可以迅速地特定與其畫像之攝影位置對應的應進行保守作業的封閉空間內之位置，進行存取。再者，藉由程式編輯等，可以沿著事先設定的飛行路線，使無人航空機自律性地飛行。依此，不用人從遠處操縱無人航空機而可以進行檢查作業(沿著飛行路線之飛行或畫像之攝影等)，可以謀求檢查作業之容易化及效率化。
(7)在幾個實施型態中，在上述(1)~(6)之構成中， 進一步具備被搭載於上述機體的攝像手段。 若藉由上述(7)之構成時，無人航空機具備攝像機等之攝像手段。依此，可以取得檢查對象之攝影畫像。再者，若與攝影畫像同時取得位置資訊時，在從畫像確認檢查對象之破損等之故障之情況，可以容易特定產生故障之位置，可以謀求根據檢查之保守作業的容易化。
(8)在幾個實施型態中，在上述(1)~(7)之構成中， 上述靜止物係形成燃燒爐之內部空間亦即上述封閉空間的壁部。 若藉由上述(8)之構成時，可以藉由無人航空機容易進行藉由運轉堆積燃燒灰等之燃燒爐之爐內的保守檢查。因可以不需要例如鷹架或架設，故也可以實現刪減為此所產生的勞力、成本、檢修期間。
(9)本發明之至少一實施型態所涉及的檢查方法係 使用無人航空機的封閉空間內之檢查方法具備： 飛行步驟，其係在上述封閉空間內使上述無人航空機飛行；和 測長步驟，其係在上述無人航空機之飛行中，測量上述無人航空機和存在於上述封閉空間內之靜止物之間的距離； 上述測長步驟具有： 發送步驟，其係發送測定波的步驟； 接收步驟，其係接收上述測定波之反射波；及 距離算出步驟，其係根據在上述接收步驟被複數次接收的在上述發送步驟中被發送後的上述測定波之上述反射波，算出與上述靜止物之間的距離。 若藉由上述(9)之構成，可以達到與上述(1)相同的效果。
(10)在幾個實施型態中，在上述(9)之構成中， 進一步具備被構成為根據上述距離，算出上述無人航空機之位置的位置算出部。 若藉由上述(10)之構成，可以達到與上述(6)相同的效果。
(11)在幾個實施型態中，在上述(9)~(10)之構成中， 進一步具備攝影步驟，其係攝影存在於上述封閉空間內之檢查對象物中之至少一處。 若藉由上述(11)之構成，可以達到與上述(7)相同的效果。 [發明之效果]
若藉由本發明之至少一實施型態時，提供即使在封閉空間內存在煤塵等之反射物之情況，亦能夠精度佳地測量與靜止物之間的距離之無人航空機。
以下，參照附件圖面針對本發明之幾個實施型態予以說明。但是，作為實施型態被記載或表示於圖面的構成零件之尺寸、材質、形狀、其相對性配置等並非將本發明之範圍限定於此的意旨，此僅不過係說明例。 例如「在某方向」、「沿著某方向」、「平行」、「正交」、「中心」、「同心」或「同軸」等之表示相對性或絕對性之配置的表現，不僅嚴格地表示如此的配置，也表示持有公差，或能獲得相同功能之程度的角度或距離而做相對性地移動的狀態。 例如，表示「相同」、「相等」及「均質」等之事物相等之狀態的表現不僅嚴格地表示相等之狀態，也表示存在公差，或能獲得相同功能之程度的差之狀態。 例如，表示四角形狀或圓筒形狀等之形狀的表現不僅表示在幾何學上嚴格地定義的四角形狀或圓筒形狀等之形狀，亦表示在能獲得相同效果之範圍，包含凹凸部或倒角部等之形狀。 另一方面，以「備有」、「具有」、「具備」、「包含」或「持有」一個構成要素之表現，並非排除其他構成要素之存在的排他性表現。
概略性表示本發明之一實施型態所涉及之無人航空機1的圖。無人航空機1係具備例如螺旋槳之無人飛行載具等，如被構成為在封閉空間S內飛行的無人航空機(UAV：Unmanned Aerial Vehicle)。上述密封空間S係被形成在構造物之內部的空間。具體而言，例如鍋爐或垃圾焚化爐等的燃燒爐或煙囪等之內部空間，堆積有燃燒灰等之煤塵d的空間。即使該密封空間S具有其一部分與其他連通的連通部亦可。例如，水平方向之剖面形狀雖然係矩形般的鍋爐(火爐)之內部空間係包含用以燃燒燃料之燃燒空間的空間，但是由被配置成上述剖面成為矩形之側壁部，和與該側壁部之上部相連的天井部，和側壁部之下方相連的底部形成，但是在例如側壁部之上部形成有用以與鍋爐之煙道連通的連通部。再者，雖然煙囪之內部空間為了形成排氣流通的流路而具有側壁部，但是上部與外部(大氣)連通，同時下部與連接於排氣處理裝置等之配管的內部連通。
而且，如圖1所示般，上述無人航空機1具備機體2、被構成為產生用以使該機體2在空間飛行的推力的推力產生手段3，和被搭載(設置)於機體2的測長手段4。並且，即使無人航空機1具備攝像手段7等之檢查資訊取得手段亦可。再者，即使無人航空機1具備位置算出部5亦可。
當詳細敘述時，機體2係被搭載在無人航空機1中之推力產生手段3，和測長手段4等之機體2的物體以外的部分。在圖1所示的實施型態中，機體2具備機體本體21、備設置成防護機體本體21之周圍的機體保護部22(前方側保護部22A、左側保護部22B、右側保護部22C、後方側保護部22D)。再者，推力產生手段3係螺旋槳(旋轉葉片)，分別被設置在機體保護部22之四角落之上面(合計四個)。另外，螺旋槳之數量不限定於本實施型態，即使為任意的數量亦可。
再者，在機體2搭載有為了檢查形成封閉空間S之壁部等之構造物(靜止物9)之內壁等的封閉空間S內所需的檢查資訊取得手段(物)。具體而言，如圖1所示般，即使在機體2設置能夠攝影構成靜止畫像或動畫像之各圖幀等之畫像G的攝像手段7亦可。在圖1所示之實施型態中，攝像手段7包含被設置在上述前方側保護部22A之一部分的第1攝影機7a，和經由支持部24設置在後方側保護部22D的第2攝影機7b。再者，成為第1攝影機7a攝影靜止畫，第2攝影機7b攝影動畫。
而且，依據取得藉由攝像手段7攝影位於靜止物9之內面側的配管或接頭等之畫像G，能夠進行根據其畫像G檢查靜止物9有無損傷的外觀檢查等的檢查。即使為了進行如此的檢查而被攝影的畫像G被記憶於搭載於攝像手段7或機體2的記憶媒體m亦可。即使該記憶媒體m為能夠拆裝地被搭載於攝像手段7等之快閃記憶體等亦可。此時，即使成為在記憶媒體m同時記憶畫像G和飛行位置P (後述)亦可。或是，即使藉由被送至設置在構造物之外部的電腦(無圖示)，朝無圖示之顯示器的畫面顯示或朝記憶裝置(無圖示)保存亦可。即使實行該些雙方亦可。
但是，本發明並不限定於本實施型態。在其他幾個實施型態中，即使機體2具備防護機體本體21之機體保護部22亦可。例如，即使以具有垂直方向成為長邊方向等的任意形狀的機體本體21為中心，在被設置成分別從機體本體21朝複數方向(例如4方向等)延伸的棒狀構件之前端側設置螺旋槳等之推力產生手段3亦可。此時，即使機體本體21具備用以使無人航空機1自立的腳部亦可。再者，即使推力產生手段3係進行噴射推進等，其他眾知的推力產生裝置亦可。即使攝像手段7具有一台以上之攝影機亦可，若各攝影機成為能夠攝影靜止畫或動畫之至少一方即可。
具備上述般之構成的無人航空機1之測長手段4係如圖2所示般，具有被構成為發送例如雷射或毫米波等的具有指向性的電磁波亦即測定波Ws的發送部41，和被構成為接收(檢測)該測定波Ws之反射波Wr的接收部42，和被構成為根據在接收部42被複數次接收的從發送部41被發送後的測定波Ws之反射波Wr，算出與存在於封閉空間S內之靜止物9之間的距離L的距離算出部43。換言之，上述距離L係與靜止物9之間的相對距離。即是，測長手段4係可以適當地檢測出成為雜訊源之存在物體之背後的監視對象物的掃描式測距裝置之訊號處理裝置(參照專利文獻2)，或不從最初返回的回波(反射波Wr)算出距離L，而係根據複數的回波算出距離L的多重回波感測器(參照非專利文獻1)。
藉由如此之測長手段4，即使燃燒灰等之煤塵d在封閉空間S內浮游，在測長手段4和靜止物9之間存在無數媒塵d，亦能夠精度佳地測定與靜止物9之間的距離L。即是，本發明者們發現當使無人航空機1在如堆積有燃燒灰等之煤塵d般的封閉空間S內飛行時，依據藉由螺旋槳等之推力產生手段3產生的氣流，封閉空間S成為無數煤塵d浮游的狀態。再者，發現在如此之狀態中，即使欲使用算出從最初返回的反射波Wr算出距離值的測距感測器而測量與靜止物9之間的距離L，亦成為藉由從存在於測長手段4和靜止物9之間的無數煤塵d被反射的測定波Ws之反射波Wr，算出距離值，無法測定至靜止物9的距離L。但是，確認到藉由使用上述測長手段4，無人航空機1和靜止物9之間的距離L可以精度佳地測量到在實用上毫無問題的程度。
若藉由上述之構成時，例如無人飛行載具等之無人航空機1係根據從發送部41發送的例如脈衝雷射、毫米波等之測定波Ws之反射波Wr，測量成為形成例如鍋爐等之燃燒爐或煙囪等之壁面等的靜止物9(內壁面)之間之距離L的測長手段4。該測長手段4能夠根據相對於發送後的測定波Ws(脈衝)而被接收的複數反射波Wr，測量與靜止物9之間的距離L。如此一來，藉由根據複數反射波Wr測量與靜止物9之間的距離L，即使在測長手段4(接收部42)和靜止物9之間存在燃燒灰等之煤塵d之情況，亦可以精度佳地測量與靜止物9之間的距離L，可以實現無人航空機所致的封閉空間內之檢查。
再者，如後述般，若根據藉由測長手段4而測定到的距離L，求出在封閉空間S內的無人航空機1之位置時，因可以精度佳地算出其位置，故能夠精度佳地求出檢查位置，或沿著事先設定等的飛行軌道而使無人航空機1自律性地飛行。因此，也可以使藉由無人航空機1的封閉空間S內之檢查成為效率化。
在幾個實施型態中，上述測長手段4若根據上述般的被複數次接收的反射波Wr，若至少測量水平方向(例如，沿著水平面而設定的彼此正交的X方向及Y方向)上的至靜止物9為止的距離L即可。即是，在幾個實施型態中，即使如圖1~圖2所示般，測長手段4被構成為分別測量各位於水平方向及垂直方向(X方向及與Y方向正交之方向亦即Z方向)之至靜止物9為止的距離L(Lh、Lv)亦可。
在圖1~圖2所示之實施型態中，如圖1~圖2所示般，測長手段4具備用以測量與位於水平方向之靜止物9之間之距離Lh的水平測長手段4a，和用以測量位於垂直方向之靜止物9之間之距離Lv的垂直測長手段4b。 水平測長手段4a至少具有被構成為朝水平方向發送測定波Ws的水平發送部41a，和被構成為接收從水平發送部41a被發送後的測定波Ws之反射波Wr的水平接收部42a。 另一方面，垂直測長手段4b具有被構成為朝垂直方向之下方發送測定波Ws的垂直發送部41b，和被構成為接收從垂直發送部41b被發送後的測定波Ws之反射波Wr的垂直接收部42b。
另外，水平測長手段4a為了測長水平方向中的2方向(X方向、Y方向)，即使水平發送部41a及水平接收部42a被構成為一起旋轉等亦可。或是，即使水平測長手段4a具有用以分別測量在水平方向中的2方向的水平發送部41a及水平接收部42a亦可。再者，在圖2中，雖然水平測長手段4a及垂直測長手段4b之測長方向不同，但構成相同，因此在圖2中，省略垂直測長手段4b之詳細。
如圖2所示般，即使上述水平測長手段4a進一步具備水平距離算出部43a亦可，該水平距離算出部43a係被構成為根據在水平接收部42a被複數次接收的從水平發送部41a被發送後的測定波Ws之反射波Wr，算出與存在於封閉空間S內之靜止物9之間的距離Lh。再者，垂直測長手段4b即使具備垂直距離算出部43b亦可，該垂直距離算出部43b係被構成為根據在垂直接收部42b被複數次接收的從垂直發送部41b被發送後之測定波Ws之反射波Wr，算出與存在於封閉空間S內之靜止物9之間的距離Lv。或是，即使測長手段4具備的距離算出部43被構成為分別連接於水平距離算出部43a及垂直距離算出部43b，算出水平方向及垂直方向之雙方之距離L(Lh、Lv)亦可。
再者，在圖1所示之實施型態中，水平測長手段4a被配置在較螺旋槳(推力產生手段3)更上方。再者，垂直測長手段4b被配置在較螺旋槳更下方。
本發明者發現藉由螺旋槳之旋轉而浮游的煤塵d主要在螺旋槳之下方浮游之情形。依此，藉由使測量在水平方向之靜止物9之間的距離L(Lh)的測長手段4位於螺旋槳之上方，可以在與靜止物9之間浮游的煤塵d更少的環境，測量與位於水平方向之靜止物9之間的距離L。依此，可以謀求提升在水平方向之上述距離L(Lh)的測量精度。
再者，垂直發送部41b及垂直接收部42b係以位於較螺旋槳更下方之方式被配置在機體2，依此，在測量與位於垂直方向之靜止物9之間的距離L(Lv)時，能夠不受到來自螺旋槳之反射波Wr的影響。依此，可以謀求提升在垂直方向之上述距離L(Lv)的測量精度。
在其他幾個實施型態中，測長手段4被構成為僅測量與位於水平方向之靜止物9之間的距離Lh，針對與位於垂直方向之靜止物9之間的距離Lv，即使被構成為藉由例如氣壓計等之其他手段進行測量亦可。
若藉由上述之構成時，藉由測長手段4測量與至少存在於水平方向之靜止物9之間的距離L。依此，可以提供能夠以無人檢查封閉空間S的無人航空機1。
再者，在幾個實施型態中，如圖2所示般，無人航空機1即使進一步具備位置算出部5亦可，該位置算出部5係被構成為根據至藉由測長手段4所測量到的靜止物9之距離L，算出無人航空機1之距離L之測量時的位置(以下，飛行位置P)。依此，無人航空機1能夠取得飛行中之飛行位置P。另外，本發明者們確認出如此算出的飛行位置P可以精度佳地求出至在檢查上或實現自律性的飛行(後述)上毫無問題的程度。
在圖2所示的實施型態中，無人航空機1進一步具備輸出部6，該輸出部6係以使藉由攝像手段7所攝影到的畫像G，和藉由位置算出部5所算出的根據攝像手段7之攝影時的飛行位置P建立關聯性之方式，朝被設置在構造物之外部的上述電腦(無圖示)或記憶媒體m等輸出。藉由該輸出部6被連接於上述位置算出部5，成為求出在X方向、Y方向、Z方向之位置被特定的封閉空間S內之三次元的位置。另外，輸出部6若為朝記憶媒體m或上述電腦(無圖示)之至少一方輸出即可。
若藉由上述構成時，無人航空機1係根據與靜止物9之間的距離L，算出飛行中之位置。如此一來，藉由根據上述距離L求出飛行中之無人航空機1之位置，可以精度佳地求出根據攝像手段7進行攝影時的位置。依此，需要通過根據畫像G的檢查進行實際的保守作業之情況，可以迅速地特定與其畫像G之攝影位置對應的應進行保守作業的封閉空間S內之位置，進行存取。再者，藉由程式編輯等，可以沿著事先設定的飛行路線，使無人航空機1自律性地飛行。依此，不用人從遠處操縱無人航空機1而可以進行檢查作業(沿著飛行路線之飛行或畫像之攝影等)，可以謀求檢查作業之容易化及效率化。另外，即使從構造物之外部，一面觀看顯示於畫面的畫像G(動畫等)，一面由人以手動遠端操縱無人航空機1亦可。
以下，針對使用上述無人航空機1之檢查方法，使用圖3予以說明。圖3係表示本發明之一實施型態所涉及之檢查方法的圖。 該檢查方法係使用無人航空機1之封閉空間S內的檢查方法。如圖3所示般，檢查方法具備在封閉空間S內使無人航空機1飛行的飛行步驟(S1)，和在無人航空機1之飛行中，測量無人航空機1和存在於封閉空間S內之上述靜止物9之間的距離L的測長步驟(S3)。再者，上述測長步驟(S3)具有發送上述測定波Ws的發送步驟(S31)，和接收測定波Ws之反射波Wr的接收步驟(S32)，和根據在上述接收步驟(S31)被複數次接收的在上述發送步驟(S32)被發送後的測定波Ws之反射波Wr，算出與靜止物9之間的距離L之距離算出步驟(S33)。
因上述測長步驟(S3)及該測長步驟(S3)具有的發送步驟、接收步驟、距離算出步驟分別與先前說明的測長手段4、發送部41、接收部42、距離算出部43實行的處理內容相同，故省略詳細說明。再者，飛行步驟(S1)係藉由使用先前說明的推力產生手段3而使機體2飛行。
在圖3所示之實施型態中，成為在步驟S1中實行飛行步驟。即使在例如事先設定的飛行路線飛行亦可。在步驟S2中，確認於沿著飛行路線飛行之時，是否到達至在飛行路線上設定的至少一個停止位置。而且，在到達至停止位置之情況，成為在使無人航空機1在空中停止之狀態，實行測長步驟(S3)。即是，在步驟S2中到達至停止位置之情況，在步驟S3中，在無人航空機1在空中停止之狀態，實行測長步驟(S3)。具體而言，在步驟S3中，實行上述發送步驟(S31)、接收步驟(S32)及距離算出步驟(S33)。如此一來，在測長步驟(S3)中，根據複數反射波Wr測量與靜止物9之間的距離L，即使在煤塵d存在之情況，亦能夠分別精度地測量水平方向之2方向(X方向、Y方向)、垂直方向(Z方向)中之距離L等。
在幾個實施型態中，如圖3所示般，檢查方法即使進一步具備位置算出步驟(S4)亦可，該位置算出步驟(S4)係根據上述距離L，算出無人航空機1之位置(飛行位置P)。因位置算出步驟(S4)與先前說明的位置算出部5實行的處理內容相同，故省略詳細說明。在圖3所示之實施型態中，成為在步驟S4中實行位置算出步驟。此時，成為記憶藉由位置算出步驟(S4)之實行而被算出的飛行位置P。
再者，在幾個實施型態中，如圖3所示般，檢查方法即使進一步具備攝影步驟(S5)亦可，該攝影步驟(S5)係攝影存在於封閉空間S內之檢查對象物中之至少一處。檢查對象物為例如上述靜止物9(內壁面)等。攝影步驟(S5)使用先前說明的無人航空機1具備的攝像手段7來進行。在圖3所示之實施型態中，成為在步驟S5中實行攝影步驟。此時，成為記憶藉由攝影步驟(S5)之實行而被攝影到的畫像G。
再者，在圖3所示的實施型態中，具備輸出步驟(S6)，該輸出步驟(S6)係於步驟S5之實行後，以使藉由位置算出步驟(S4)之實行而獲得的飛行位置P，和藉由攝影步驟(S5)之實行而獲得的畫像G建立關聯性之方式進行輸出。該輸出步驟(S6)在幾個實施型態中，即使朝上述記憶媒體m輸出，使畫像G和飛行位置P建立關聯性而予以記憶亦可。在其他幾個實施型態中，即使輸出步驟(S6)藉由無線通訊等之通訊朝封閉空間S外之電腦等輸出亦可。在此情況，即使飛行位置P和畫像G同時被輸出至相同的畫面上亦可。即使進行該些實施型態之雙方亦可。
之後，在步驟S7中，成為確認是否到達至在設定在飛行路線上的所有停止位置。而且，在所有的停止位置未完成停止之情況，在步驟S8中，成為再次開始藉由飛行的移動，返回至步驟S2之前(S1和S2之間)。另一方面，在所有的停止位置完成停止之情況，使飛行停止(著陸)等。之後，在步驟S9中，成為根據畫像G，使確認(檢查)檢查對象物有無破損等。此時，在存在有確認到破損等之畫像G之情況，因飛行位置P與其畫像G建立關聯性，故能夠根據攝影到畫像G的飛行位置P，特定封閉空間S內之實際位置，進行保守作業。
另外，在圖3所示之實施型態中，雖然於實行位置算出步驟(S4)後實行攝影步驟(S5)，但是該順序即使相反亦可。再者，即使在飛行中(步驟S7成為Yes之前，並行進行步驟S9亦可。
本發明不限定於上述實施型態，也包含在上述實施型態加上變形之型態，或適當組合該些型態的型態。
1:無人航空機 2:機體 21:機體本體 22:機體保護部 22A:前方側保護部 22B:左側保護部 22C:右側保護部 22D:後方側保護部 24:支持部 3:推力產生手段 4:測長手段 4a:水平測長手段 4b:垂直測長手段 41:發送部 41a:水平發送部 41b:垂直發送部 42:接收部 42a:水平接收部 42b:垂直接收部 43:距離算出部 43a:水平距離算出部 43b:垂直距離算出部 5:位置算出部 6:輸出部 7:攝像手段 7a:第1攝影機 7b:第2攝影機 9:靜止物 S:密封空間 L:距離 Lh:水平方向之距離 Lv:垂直方向之距離 Ws:測定波 Wr:反射波 P:飛行位置 m:記憶媒體 d:煤塵
[圖1]為概略性表示一實施型態所涉及之無人航空機的圖。 [圖2]為概略性表示一實施型態所涉及之測長手段之構成的圖。 [圖3]係表示本發明之一實施型態所涉及之檢查方法的圖。
1:無人航空機
2:機體
4:測長手段
4a:水平測長手段
4b:垂直測長手段
41:發送部
41a:水平發送部
41b:垂直發送部
42:接收部
42a:水平接收部
42b:垂直接收部
43:距離算出部
43a:水平距離算出部
43b:垂直距離算出部
5:位置算出部
6:輸出部
9:靜止物
S:密封空間
L:距離
Lh:水平方向之距離
Lv:垂直方向之距離
Ws:測定波
Wr:反射波
P:飛行位置
d:煤塵
G:畫像
m:記憶媒體

Claims (11)

  1. 一種無人航空機，其係被構成為在封閉空間內飛行的無人航空機，具備： 機體； 推力產生手段，其係被構成為產生用以使上述機體在空中飛行的推力；及 測長手段，其係被搭載在上述機體， 上述測長手段具有： 發送部，其係被構成為發送測定波； 接收部，其係被構成為接收上述測定波之反射波；及 距離算出部，其係被構成為根據在上述接收部被複數次接收的從上述發送部被發送後的上述測定波之上述反射波，算出與存在於上述封閉空間內之靜止物之間的距離。
  2. 如請求項1之無人航空機，其中 上述測長手段係至少測量水平方向上的至上述靜止物為止的距離。
  3. 如請求項1或2之無人航空機，其中 上述推力產生手段包含螺旋槳， 上述發送部包含被構成為朝水平方向發送上述測定波的水平發送部， 上述接收部包含被構成為接收從上述水平發送部被發送後的上述測定波之上述反射波的水平接收部， 上述水平發送部及上述水平接收部被配置在較上述螺旋槳更上方。
  4. 如請求項1至3中之任一項之無人航空機，其中 上述發送部包含被構成為朝垂直方向之下方發送上述測定波的垂直發送部， 上述接收部包含被構成為接收從上述垂直發送部被發送後的上述測定波之上述反射波的垂直接收部。
  5. 如請求項4之無人航空機，其中 上述推力產生手段包含螺旋槳， 上述垂直發送部及上述垂直接收部被配置在較上述螺旋槳更下方。
  6. 如請求項1至5中之任一項之無人航空機，其中 進一步具備被搭載於上述機體之攝像手段。
  7. 如請求項1至6中之任一項之無人航空機，其中 進一步具備被構成為根據上述距離算出上述無人航空機之位置的位置算出部。
  8. 如請求項1至7中之任一項之無人航空機，其中 上述靜止物為形成燃燒爐之內部空間亦即上述封閉空間的壁部。
  9. 一種檢查方法，其係使用被構成為在封閉空間內飛行的無人航空機，該檢查方法具備： 飛行步驟，其係在上述封閉空間內使上述無人航空機飛行；和 測長步驟，其係在上述無人航空機飛行中，測量上述無人航空機和存在於上述封閉空間內之靜止物之間的距離； 上述測長步驟具有： 發送步驟，其係發送測定波； 接收步驟，其係接收上述測定波之反射波；及 距離算出步驟，其係根據在上述接收步驟被複數次接收的在上述發送步驟被發送後的上述測定波之上述反射波，算出與上述靜止物之間的距離。
  10. 如請求項9之檢查方法，其中 進一步具備攝影存在於上述封閉空間內之檢查對象物中之至少一處的攝影步驟。
  11. 如請求項9或10之檢查方法，其中 進一步具備根據與存在於上述封閉空間內之上述靜止物之間的距離，算出上述無人航空機之位置的位置算出步驟。
TW109104161A 2019-02-27 2020-02-11 無人航空機及檢查方法 TWI798526B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019033439A JP7213104B2 (ja) 2019-02-27 2019-02-27 無人航空機および検査方法
JP2019-033439 2019-02-27

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202036028A true TW202036028A (zh) 2020-10-01
TWI798526B TWI798526B (zh) 2023-04-11

Family

ID=72239398

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW109104161A TWI798526B (zh) 2019-02-27 2020-02-11 無人航空機及檢查方法

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20220097845A1 (zh)
JP (1) JP7213104B2 (zh)
KR (1) KR102572904B1 (zh)
CN (1) CN112867670A (zh)
DE (1) DE112020000170T5 (zh)
PH (1) PH12021550861A1 (zh)
TW (1) TWI798526B (zh)
WO (1) WO2020175015A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US12012207B2 (en) * 2020-03-16 2024-06-18 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Inspection device, inspection method, and program
US20230121833A1 (en) * 2020-03-25 2023-04-20 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Unmanned aerial vehicle

Family Cites Families (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5080150A (zh) * 1973-11-13 1975-06-30
US9631964B2 (en) * 2011-03-11 2017-04-25 Intelligent Agricultural Solutions, Llc Acoustic material flow sensor
JP5900722B2 (ja) 2011-05-18 2016-04-06 北陽電機株式会社 走査式測距装置の信号処理装置、信号処理方法、及び走査式測距装置
US9574854B2 (en) * 2012-11-08 2017-02-21 Raytheon Company Directed energy beam power control system and method
US8874283B1 (en) * 2012-12-04 2014-10-28 United Dynamics Advanced Technologies Corporation Drone for inspection of enclosed space and method thereof
KR20150019771A (ko) * 2013-08-16 2015-02-25 한국항공우주연구원 무인 항공기의 착륙 방법 및 시스템
EP2957731A1 (en) * 2014-06-18 2015-12-23 Alstom Technology Ltd Method for increasing the power of a combined-cycle power plant, and combined-cycle power plant for conducting said method
JP6486024B2 (ja) * 2014-07-02 2019-03-20 三菱重工業株式会社 構造物の屋内監視システム及び方法
JP5775632B2 (ja) * 2014-09-16 2015-09-09 株式会社トプコン 飛行体の飛行制御システム
CN104199042A (zh) * 2014-09-23 2014-12-10 李亚锋 多回波激光测距方法及激光测距仪
US10012723B2 (en) * 2015-03-31 2018-07-03 Amazon Technologies, Inc. Modular LIDAR system
US10228695B2 (en) * 2016-01-20 2019-03-12 Alarm.Com Incorporated Drone control device
KR20170100789A (ko) * 2016-02-26 2017-09-05 유주원 적외선 충격센서를 장착한 드론
CN105890548B (zh) * 2016-05-03 2018-06-26 浙江农林大学 一种利用树干间孔隙估计森林参数的方法
KR20180025414A (ko) * 2016-08-30 2018-03-09 주식회사 나루이엠에스 비행 수단과 영상촬영부를 구비한 구조물 레이져 초음파 검사 장치
CN106442570B (zh) * 2016-11-23 2023-08-22 中国计量大学 管道内缺陷检测装置、检测方法和相机的开启设置方法
CN206378593U (zh) * 2016-12-29 2017-08-04 江苏新绿能科技有限公司 非接触式接触网高度检测装置
JP6811656B2 (ja) * 2017-03-14 2021-01-13 本田技研工業株式会社 レーザ式測距装置のノイズデータの特定方法
CN107247265A (zh) * 2017-06-14 2017-10-13 苏州豪米波技术有限公司 一种多天线模组无人机毫米波雷达系统
US10317905B2 (en) * 2017-08-10 2019-06-11 RavenOPS, Inc. Autonomous robotic technologies for industrial inspection
US10788428B2 (en) * 2017-09-25 2020-09-29 The Boeing Company Positioning system for aerial non-destructive inspection
US10532232B2 (en) * 2017-12-15 2020-01-14 Intel Corporation Systems, apparatus, and methods for safety equipment deployment from a drone
US20210061465A1 (en) * 2018-01-15 2021-03-04 Hongo Aerospace Inc. Information processing system
US20210129987A1 (en) * 2018-03-26 2021-05-06 Singapore University Of Technology And Design Aerial vehicles, methods of imaging a tunnel and methods of imaging a shaft
JP6923146B6 (ja) * 2018-04-10 2021-11-02 株式会社Ａｃｓｌ 無人航空機、無人航空機の飛行制御機構、及びこれらを用いる方法
CN109143251B (zh) * 2018-07-30 2023-04-25 南京理工大学 基于差分信号的脉冲激光测距时刻鉴别器
CN109030514B (zh) * 2018-08-15 2024-03-26 河海大学 水电站调压井缺陷检测装置
US11409291B2 (en) * 2019-03-21 2022-08-09 Performance Drone Works Llc Modular autonomous drone
US11307583B2 (en) * 2019-07-01 2022-04-19 Performance Drone Works Llc Drone with wide frontal field of view
US11340618B2 (en) * 2019-08-08 2022-05-24 Robotic Research Opco, Llc Drone based inspection system at railroad crossings
US11401047B2 (en) * 2020-01-30 2022-08-02 Performance Drone Works Llc Unmanned aerial vehicle with latched net assembly
WO2021241533A1 (ja) * 2020-05-29 2021-12-02 富士フイルム株式会社 撮影システム、撮影方法、撮影プログラム、及び情報取得方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP7213104B2 (ja) 2023-01-26
DE112020000170T5 (de) 2021-08-05
KR20210060577A (ko) 2021-05-26
KR102572904B1 (ko) 2023-08-30
CN112867670A (zh) 2021-05-28
WO2020175015A1 (ja) 2020-09-03
PH12021550861A1 (en) 2021-10-18
US20220097845A1 (en) 2022-03-31
JP2020138574A (ja) 2020-09-03
TWI798526B (zh) 2023-04-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI578132B (zh) The house surveillance system and method of the structure
JP6648971B2 (ja) 構造物の点検装置
US20220317546A1 (en) Method of determining a path along an object, system and method for automatically inspecting an object
JP2016111414A (ja) 飛行体の位置検出システム及び飛行体
TWI798526B (zh) 無人航空機及檢查方法
JP6039050B1 (ja) 無人機を用いた構造物等の検査方法
CN107202793A (zh) 一种检测建筑外墙质量缺陷的检测系统及方法
CN109781740B (zh) 遥控检查混凝土微裂缝的方法与装置
JP6802599B1 (ja) 検査システム
JP2006027331A (ja) 無人飛行体を利用した航空映像情報の収集方法
JP6581839B2 (ja) 構造物の状態検査方法
JP2011095112A (ja) 三次元位置測定装置、飛翔体のマッピングシステム、およびコンピュータプログラム
JP2017201757A (ja) 画像取得システム、画像取得方法、画像処理方法
WO2016024303A1 (ja) コンクリート構造物非破壊検査システム
JP2019191684A (ja) 被検査構造体の検査システム
Zhang et al. Reactive UAV-based automatic tunnel surface defect inspection with a field test
JP7324388B2 (ja) 無人航空機および無人航空機の制御方法
CN205354138U (zh) 无人飞行器
Narumi et al. Indoor visualization experiments at building construction site using high safety UAV
CN112650285A (zh) 联合巡检方法及系统
JP2021170283A (ja) 建築物検査装置
TWI759056B (zh) 演算裝置
JP7026272B1 (ja) 飛行体ユニットおよび点検システム
KR102504743B1 (ko) 시설물의 모델링을 기반으로 하는 점검 드론의 위치 보정장치 및 보정방법
CN219200426U (zh) 楼宇外墙裂缝检测无人机