WO2016139930A1 - 欠陥検査装置、欠陥検査方法及びプログラム - Google Patents

欠陥検査装置、欠陥検査方法及びプログラム Download PDF

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WO2016139930A1
WO2016139930A1 PCT/JP2016/001097 JP2016001097W WO2016139930A1 WO 2016139930 A1 WO2016139930 A1 WO 2016139930A1 JP 2016001097 W JP2016001097 W JP 2016001097W WO 2016139930 A1 WO2016139930 A1 WO 2016139930A1
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inspection
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moving
guide
defect
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PCT/JP2016/001097
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Inventor
大晃 清水
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日本電気株式会社
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    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04—Analysing solids
    • G01N29/045—Analysing solids by imparting shocks to the workpiece and detecting the vibrations or the acoustic waves caused by the shocks
    • G—PHYSICS
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    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
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    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/26—Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor
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    • G01N2291/023—Solids
    • G01N2291/0232—Glass, ceramics, concrete or stone

Definitions

  • the present invention relates to a defect inspection apparatus, a defect inspection method, and a program suitable for use in defect inspection of structures such as tunnels and bridges.
  • Patent Document 1 As a defect inspection apparatus that performs a defect inspection of a wall surface of an inspection structure such as a tunnel or a bridge using a moving body, those described in Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3 are known. Yes.
  • the defect inspection apparatus described in Patent Document 1 has a moving device mounted on a vehicle, moves the rail vehicle at a predetermined speed while following the inspection surface, collects a tapping sound, and sets the tunnel state. It is to be inspected.
  • the defect inspection apparatus described in Patent Document 2 mounts a post on a general vehicle such as a truck, attaches a hammer to the end of the arm at the upper end of the post, hits the surface of the tunnel lining concrete, and inspects it. Is what you do.
  • the robot body can be moved by a moving carriage, and the moving carriage is provided with an arm mechanism, an inspection mechanism section, and the like, and the inspection mechanism section reaches a desired position on the wall surface. , To inspect.
  • Patent Document 1 to Patent Document 3 are assumed to be vehicles traveling on the ground. It is difficult for a vehicle traveling on the ground to easily inspect the walls of tunnels and bridges.
  • a defect inspection apparatus includes a moving unit that can freely move in a space, an inspection unit that inspects a wall surface of an inspection target region of an inspection structure, and the inspection.
  • Arm means having means attached to one end; directing means for controlling the direction of the inspection means by rotating the arm means; and guide means for guiding the movement of the moving means on the inspection structure. It is characterized by that.
  • a defect inspection method includes a moving unit that can freely move in a space, an inspection unit that inspects a wall surface of an inspection target region of an inspection structure, and an arm unit that is attached to one end of the inspection unit.
  • a defect inspection apparatus comprising a directing means for rotating the arm means to control the direction of the inspection means, and a guide means for guiding the movement of the moving means on the inspection structure, and the moving means.
  • the inspection means is moved to the vicinity of the inspection target area of the inspection structure, the guide means is brought into contact with the inspection structure, and the inspection means is guided to the inspection target area of the inspection structure by the guide means. It is made to move, and the wall surface inspection of the said inspection structure is performed by the said inspection means.
  • a program includes a moving unit that can freely move in a space, an inspection unit that performs a wall surface inspection of an inspection target region of an inspection structure, an arm unit that is attached to one end of the inspection unit,
  • a computer for a defect inspection apparatus comprising a directing means for controlling the direction of the inspection means by rotating an arm means, and a guide means for guiding the movement of the moving means on the inspection structure.
  • Means for controlling the means to move the inspection means to the vicinity of the inspection target region of the inspection structure, and the guide means is guided by the guide means when contacting the inspection structure, and the inspection means is moved to the inspection structure. It moves to the inspection object area
  • the moving means can freely move in the space, and the walls of tunnels and bridges can be easily inspected. Further, guide means for guiding the movement of the moving means on the inspection structure is provided. Thereby, a moving means can be reliably guided on an inspection structure, and defect inspections, such as a hit sound of an inspection structure, can be performed.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the overall configuration of the defect inspection apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of the structure of the defect inspection apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • the defect inspection apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention includes a moving unit 11, an inspection unit 12, a directing unit 13, a balance adjusting unit 14, and a power supply unit 15. And an arm portion 16, a balance adjusting portion 17, and a wheel portion 20.
  • the moving unit 11 is configured such that a plurality of rotary blades 31a to 31d are arranged on a base 30 so that a space can be moved as a flying object.
  • the base 30 is provided with four rotating blades 31a to 31d.
  • the rotor blades 31a to 31d are rotated, lift is generated, and the entire defect inspection apparatus 1 is levitated as a flying object.
  • the height, direction, speed and the like of the defect inspection apparatus 1 can be freely controlled by controlling the rotation speed and rotation direction of each of the rotor blades 31a to 31d. Thereby, the whole defect inspection apparatus 1 can be brought close to the wall surface to be inspected of an inspection structure such as a tunnel or a bridge.
  • four rotor blades 31a to 31d are disposed on the base 30, but the number of rotor blades is not limited to this.
  • the directional unit 13 is attached to the moving unit 11.
  • the directing unit 13 is, for example, a gimbal that rotates in the azimuth (AZ) or elevation (EL) direction.
  • the arm portion 16 is rotatably attached to the rotation shaft 131 of the directing portion 13.
  • the inspection unit 12 is attached to one end of the arm unit 16.
  • a balance adjusting unit 14 is attached to the other end of the arm unit 16.
  • the inspection unit 12 performs wall surface inspection of the inspection target area of the inspection structure.
  • the inspection unit 12 hits the wall surface of the inspection target area of the inspection structure, monitors the sound from the wall surface generated by this hitting, and detects the defect state of the wall surface.
  • the directing unit 13 sets the direction and position of the inspection unit 12 so that the inspection unit 12 contacts the wall surface to be inspected.
  • the arm portion 16 secures a distance from the rotation shaft 131 of the directing portion 13 to the tip of the inspection portion 12 so that the inspection portion 12 attached to one end thereof can contact the inspection object.
  • the directing unit 13 is attached to the moving unit 11 while being biased in any direction from the center line 10 in the horizontal direction of the body of the moving unit 11. That is, in FIG. 2, for example, when the left side is the front side, the directing unit 13 is attached to the moving unit 11 while being biased so as to approach the front end of the moving unit 11 from the center line 10 in the body horizontal direction.
  • the directing unit 13 may be attached to the moving unit 11 while being biased in the horizontal outer direction with respect to the position of the center of gravity of the body (base 30) of the moving unit 11 as a reference.
  • the arm portion 16 is attached to the rotation shaft 131 of the directing portion 13 so that the inspection portion 12 protrudes from the tip of the moving portion 11.
  • the balance adjustment unit 14 is a counterweight for keeping the balance at the position of the rotation shaft 131 of the directing unit 13 with the inspection unit 12, the wheel 22, and the wheel support unit 24 attached.
  • a power supply unit 15 is provided on the back surface of the moving unit 11.
  • the power supply unit 15 is, for example, wired power supply from a battery, a ground generator, or a household outlet.
  • various circuit boards such as a control unit and a transmission / reception unit can be arranged.
  • the power supply unit 15 is arranged at the center of gravity of the moving unit 11 so as not to affect the mass balance.
  • the balance adjusting unit 17 is a counterweight for maintaining mass balance at the horizontal center (or center of gravity) of the moving unit 11. That is, in this embodiment, on the front side of the moving unit 11, the wheels 21a and 21b, the wheel support units 23a and 23b, the wheel 22, the wheel support unit 24, the inspection unit 12, the arm unit 16, the directing unit 13, and the balance adjustment unit 14 are provided. Is provided. For this reason, the weight of the front side becomes heavy. Therefore, in order to maintain mass balance at the center (or center of gravity) of the defect inspection apparatus 1 in the horizontal direction, the balance adjustment unit 17 is disposed on the rear side of the moving unit 11.
  • one balance adjusting unit 17 is arranged on the rear side of the moving unit 11, but in addition to the front, rear, left, and right sides of the moving unit 11, the mass is measured at the horizontal center (or center of gravity) of the moving unit 11. You may arrange
  • the power supply unit 15 is mounted at the center of the moving unit 11 so as not to affect the mass balance, but the power supply unit 15 may not be mounted at the center of the moving unit 11. In that case, the position and weight of the balance adjusting unit 17 are determined so as to maintain the mass balance at the center in the horizontal direction of the defect inspection apparatus 1 including the power supply unit 15.
  • the wheel unit 20 guides the movement of the moving unit 11 on the inspection structure.
  • the wheel unit 20 includes wheels 21 a and 21 b and a wheel 22.
  • the wheels 21a and 21b are attached to the front end of the moving unit 11 via wheel support portions 23a and 23b.
  • the wheels 21a and 21b are omni wheels, for example, and can move in any direction.
  • the wheel 22 is attached to the inspection unit 12 via a wheel support unit 24.
  • the wheel 22 is an omni wheel, for example, and can move in any direction.
  • the two wheels 21a and 21b mounted on the front side of the moving unit 11 and the one wheel 22 mounted on the inspection unit 12 are arranged so as to form a triangular plane.
  • the hammer mounted on the inspection unit 12 has a structure that can protrude from the wheel 22. For this reason, even if the wheel 22 is in contact with and guides the wall surface to be inspected, the inspection unit 12 can hit the wall surface with a hammer. Further, the wheel 22 is mounted at the tip of the inspection unit 12 so as to have an offset in the vertical and horizontal directions so as not to interfere with the hammering operation on the wall surface of the hammer.
  • FIG. 3 is a block diagram showing an internal configuration of the defect inspection apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention.
  • the direction of the arrow in a drawing shows an example and does not limit the direction of the signal between blocks.
  • the remote controller transmission / reception unit 50 transmits and receives operation signals to and from the remote controller 51.
  • the remote controller 51 is for an operator to remotely operate the defect inspection apparatus 1 wirelessly.
  • the remote controller 51 is provided with a display 59 and an operation unit 60.
  • a dedicated remote controller may be provided, or a dedicated application may be installed in a general-purpose portable terminal so that it can be used as a remote controller.
  • an analysis device or a monitor for each tumor may be added to the remote controller 51.
  • the control unit 52 controls the overall operation of the defect inspection apparatus 1.
  • a CPU Central Processing Unit
  • various memories can be used.
  • the defect inspection apparatus 1 is remotely operated wirelessly by the remote controller 51, but the defect inspection apparatus 1 may be operated by wire.
  • the rotary blade drive unit 53 drives the rotary blade motors 54a to 54d.
  • the rotor blade motors 54a to 54d are motors that rotate the rotor blades 31a to 31d.
  • a drive signal is supplied from the control unit 52 to the rotary blade motors 54a to 54d via the rotary blade drive unit 53.
  • the gimbal driving unit 55 drives the gimbal motor 56.
  • the gimbal motor 56 is a motor that rotates the gimbal of the directing unit 13.
  • a drive signal is supplied to the gimbal motor 56 from the control unit 52 via the gimbal drive unit 55.
  • the hammer 61, the solenoid 62, the microphone 63, and the A / D (Analog-to-Digital) converter 64 constitute the inspection unit 12.
  • the hammer 61 applies a shock to the inspection target portion and performs a hammering inspection.
  • the solenoid 62 strikes the hammer 61 against the wall surface to be inspected and gives a force to return the hammer 61 to its original position.
  • the microphone 63 collects an impact sound generated when the hammer 61 hits the wall surface.
  • a drive signal from the control unit 52 is supplied to the solenoid 62.
  • the sound collected by the microphone 63 is input to the control unit 52 via the A / D converter 64 and processed by the control unit 52.
  • the collected sound information can be sent from the control unit 52 to the remote control 51 side via the remote control transmission / reception unit 50.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the operation of defect inspection using the first embodiment of the present invention.
  • the operator turns on the power supply unit 15 (step S1). Then, the operator operates the remote controller 51 to bring the defect inspection apparatus 1 closer to the inspection target by flying the moving unit 11 (step S2). Then, the operator moves the directing unit 13 by operating the remote controller 51 to bring the wheel unit 20 into contact with the inspection target (step S3).
  • the operator moves the heel defect inspection apparatus 1 to a desired position while operating the remote control 51 to guide the inspection target with the wheel unit 20.
  • the inspection object is hit with the hammer 61 of the inspection unit 12, and the sound at that time is collected by the microphone 63, and the defect inspection by the hitting sound is performed (step S4).
  • step S5 the operator causes the defect inspection apparatus 1 to leave the inspection target by the flight of the moving unit 11 and land at a predetermined position. Then, the operator turns off the power supply unit 15 and ends the inspection (step S6).
  • a plurality of rotor blades 31 a to 31 d are arranged on the base 30 to form the moving unit 11, and the inspection unit 12 is arranged on the moving unit 11. is doing.
  • defect inspections such as a hitting sound by a flying object, can be performed, and defect inspections of wall surfaces such as tunnels and bridges can be easily performed at low cost.
  • the directing unit 13 is attached to the front side of the center line 10 in the horizontal direction of the moving unit 11. For this reason, the length of the arm part 16 can be shortened and the arm part 16 can be reduced in weight.
  • FIG. 5 is an explanatory view of the arrangement position of each part of the defect inspection apparatus related to the present invention.
  • the directional unit 13 When the directional unit 13 is arranged on the moving unit 11, it is conceivable to arrange the directional unit 13 at the center of the moving unit 11 as shown in FIG. 5 so as not to affect the mass balance.
  • the inspection portion 12 cannot be brought into contact with the inspection target position of the inspection structure unless the arm portion 16 is lengthened.
  • the inspection unit 12 can be brought into contact with the inspection target position of the inspection structure.
  • the mounting weight of the directing portion 13 is reduced, and the structural strength of the directing portion 13 can be reduced. For this reason, it is possible to reduce the weight of the directing portion 13 together with the arm portion 16.
  • the weight of the moving unit 11 is reduced by reducing the weight of the arm unit 16 and the directing unit 13.
  • the moving part 11 itself can also reduce the structural strength and can be reduced in weight.
  • the equipment (wheels 21a and 21b, wheel support parts 23a and 23b, inspection part 12, wheel 22, wheel support part 24, directing part 13, power supply part 15 and balance adjustment for inspecting the moving part 11 etc.
  • the moving part 11 can be levitated with a margin. Further, when a battery is mounted on the power supply unit 15, a sufficient flight time can be ensured and a defect inspection can be performed without mounting a large large-capacity battery.
  • the balance adjustment unit 14 is provided so that the arm unit 16 maintains mass balance at the position of the rotation shaft 131 of the directing unit 13 with the inspection unit 12 attached. For this reason, the rotating shaft 131 of the directing unit 13 is disposed at the position of the center of gravity when the wheel 22, the wheel support unit 24, the inspection unit 12, the arm unit 16, and the balance adjustment unit 14 are regarded as one object. Thereby, generation
  • two wheels 21 a and 21 b are mounted on the front side of the moving unit 11, and one wheel 22 is mounted on the inspection unit 12.
  • the wheels 21a and 21b and the wheel 22 are brought into contact with the wall to be inspected, and the movement is guided by the wheels 21a and 21b and the wheel 22 while the defect inspection apparatus 1 is moved. Can do.
  • the defect inspection apparatus 1 may collide.
  • the wheel unit 20 forms a triangular plane with the two wheels 21 a and 21 b on the front side of the moving unit 11 and the one wheel 22 of the inspection unit 12.
  • the defect inspection apparatus 1 for the wall surface Can be prevented from colliding.
  • the mobile body 11 which flies with a small number (minimum of 3) of wheels can be guided, the weight of the moving part 11 does not increase even if the wheels are mounted, and the moving part 11 has room. Can be raised.
  • the two wheels 21a and 21b on the front side of the moving unit 11 and the one wheel 22 of the inspection unit 12 form a triangular plane.
  • wheels may be arranged in the moving unit 11 and the inspection unit 12 in any manner.
  • FIG. 6 is a perspective view showing a modification of the first embodiment of the present invention.
  • one wheel 21 is provided on the front side of the moving unit 11 via the wheel support unit 23, and two wheels 22 a and 22 b are provided on the inspection unit 12 via the wheel support unit 24.
  • one wheel 21 on the front side of the moving unit 11 and the two wheels 22a and 22b of the inspection unit 12 form a triangular plane.
  • this embodiment demonstrated the case where the inspection part 12 performed a hammering test as a wall surface inspection
  • this invention is not limited to a hammering test.
  • a void inspection inside the wall surface using ultrasonic pulses Japanese Patent Laid-Open No. 2001-021541
  • a defect inspection inside the wall surface using light such as infrared rays
  • Japanese Patent Laid-Open No. 2001-201447 may be used.
  • a plurality of rotor blades 31a to 31d are arranged on the base 30 so that the moving unit 11 can be moved in space.
  • the moving unit 11 is not limited to the configuration using the rotor blades.
  • a fixed wing may be used.
  • movement and hovering are possible, and movement to the inspection object and inspection of defects such as sound hitting the inspection object after hovering are possible.
  • hovering is impossible, but it moves to the inspection object by high-speed flight, and defect inspection such as sound hitting the inspection object is possible by low-speed flight.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram of the structure of the defect inspection apparatus according to the second embodiment of the present invention.
  • the defect inspection apparatus 101 according to the second embodiment of the present invention includes a moving unit 111, an inspection unit 112, a directing unit 113, a balance adjustment unit 114, a power supply unit 115, an arm unit 116, and a balance adjustment unit.
  • 117 and the wheel part 120 are provided.
  • the wheel unit 120 includes wheels 121a and 121b, wheel support units 123a and 123b, a wheel 122, a wheel support unit 124, wheels 125a and 125b, and wheel support units 126a and 126b.
  • two wheels 21 a and 21 b mounted on the front side of the moving unit 11 and one wheel 22 mounted on the inspection unit 12 are provided.
  • the wheel part 20 is arrange
  • the wheels 125a and 125b are further mounted on the upper side of the moving unit 111 via the wheel support portions 126a and 126b.
  • wall surfaces exist not only in the horizontal direction but also in the ceiling direction.
  • only the two wheels 21a and 21b mounted on the front end of the moving unit 11 and the one wheel 22 mounted on the inspection unit 12 are in contact with the wall surface in the ceiling direction. I can't.
  • the wheels 125a and 125b are provided above the moving unit 111.
  • the wheels 125a and 125b are omni wheels, for example, and can move in any direction. If one wheel 122 mounted on the inspection unit 12 and two wheels 125a and 125b mounted in the ceiling direction are used, the wheel can be brought into contact with the wall surface in the ceiling direction. Moreover, it can prevent that a defect inspection apparatus collides with a wall surface by arrange
  • FIG. 8A and 8B are explanatory diagrams of the wheel arrangement in the second embodiment of the present invention. If a triangle is formed with three points arbitrarily extracted from the total number N of all wheels, N C three triangles are formed (FIG. 8A). Inside the N C 3 amino filled faces a triangle (Fig. 8B), by controlling the moving unit 111 so that the resultant force from entering the forward thrust with increased downward thrust of the moving portion 111, a defect inspection device relative wall 101 can be prevented from colliding. In other words, all the patterns that can be taken by the combined force of the forward thrust and the upward / downward thrust of the moving unit 111 are included in a surface filled with all triangles that can be created with three points arbitrarily extracted from the total number N of wheels. Arrange the wheels. In this way, it is possible to prevent the defect inspection apparatus 101 from colliding with the wall surface.
  • FIG. 9 shows a modification of the second embodiment of the present invention.
  • wheels 127 and wheels 128 a and 128 b oriented in the ground direction are mounted on the moving unit 111 so that the wall surface in the ground direction can be moved.
  • a triangular plane can be formed by the wheels 127 and the wheels 128a and 128b facing the ground direction, and can contact the wall surface in the ground direction.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram of the structure of the defect inspection apparatus according to the third embodiment of the present invention.
  • a defect inspection apparatus 201 according to the third embodiment of the present invention includes a moving unit 211, an inspection unit 212, a directing unit 213, a balance adjusting unit 214, a power supply unit 215, and an arm.
  • the moving unit 211, the inspection unit 212, the directing unit 213, the balance adjusting unit 214, the power supply unit 215, the arm unit 216, the balance adjusting unit 217, and the wheel unit 220 are the moving unit 11, the inspection unit in the first embodiment described above. 12, the directivity unit 13, the balance adjustment unit 14, the power supply unit 15, the arm unit 16, the balance adjustment unit 17, and the wheel unit 20.
  • the inspection unit 12 and the wheel 22 are attached to one end of the arm unit 16, and the balance adjustment unit 14 is attached to the other end of the arm unit 16.
  • the arm portion 16 is attached to the rotation shaft 131 of the directing portion 13.
  • the directing unit 218 is provided between the inspection unit 212 and the arm unit 216. That is, as shown in FIG. 10, the directing portion 218 is provided at one end of the arm portion 216, and the inspection portion 212 is attached to the rotation shaft 2181 of the directing portion 218 at one end of the arm portion 216.
  • the wheel 222 is attached to the inspection unit 212 via the wheel support unit 224.
  • the wheels 221a and 221b are attached to the front end of the moving unit 211 via the wheel support units 223a and 223b.
  • the directing unit 218 is, for example, a gimbal that rotates in the azimuth (AZ) or elevation (EL) direction. Further, by arranging the rotation shaft 2181 of the directing unit 218 at the center of gravity of the inspection unit 212, generation of counter torque due to the rotation of the inspection unit 212 can be eliminated, and the posture angle variation of the moving unit 211 can be reduced.
  • the balance adjusting unit 214 is a counterweight for maintaining the mass balance of the wheels 222, the wheel support unit 224, the inspection unit 212, the directing unit 218, and the arm unit 216 with the rotation shaft 2131 of the directing unit 213.
  • the wheel 222, the wheel support unit 224, the inspection unit 212, the directing unit 218, the arm unit 216, and the balance adjusting unit 214 are positioned at the center of gravity when regarded as one object.
  • a rotating shaft 2131 is disposed.
  • the balance adjustment unit 217 includes wheels 221a and 221b, wheel support units 223a and 223b, wheels 222, wheel support units 224, an inspection unit 212, a directing unit 218, an arm unit 216, and a balance adjustment unit 214.
  • This is a counterweight for maintaining the mass balance of the masses of the directing unit 213 and the power supply unit 215 at the center (or the center of gravity) of the moving unit 211 in the horizontal direction.
  • a directing part 218 is provided at one end of the arm part 216, and the inspection part 212 is attached to the rotating shaft 2181 of the directing part 218.
  • the positioning accuracy of the inspection unit 212 can be improved. This will be described below with reference to FIGS. 11A and 11B.
  • FIG. 11A and 11B are explanatory views showing the effect of improving positioning accuracy by the directing unit 218.
  • FIG. FIG. 11A shows an arrangement of each part when inspecting a curved wall such as a tunnel in the first embodiment shown in FIG. 2, and
  • FIG. 11B shows a curved surface such as a tunnel in the third embodiment shown in FIG. The arrangement of each part when inspecting a wall is shown.
  • the inspection units 12 and 212 and the arm units 16 and 216 necessary for explanation are displayed, and explanations of other configurations are omitted.
  • the inspection unit 12 when the inspection unit 12 is pressed vertically against the curved wall of the inspection structure having a curved surface such as a tunnel, the inspection unit 12 and the arm unit 16 are Line up on a straight line. Accordingly, the perpendicular distance from the tip of the inspection unit 12 to the moving unit 11 is A.
  • the directivity unit 218 is provided in the third embodiment shown in FIG. Therefore, when the inspection unit 212 is pressed vertically against the curved wall of the inspection structure having a curved surface such as a tunnel, an angle can be provided between the inspection unit 212 and the arm unit 216. For this reason, the distance of the perpendicular from the front-end
  • the distance from the moving unit 211 to the inspection unit 212 can be shortened.
  • the vibration at the tip of the inspection unit 212 is reduced, and the deterioration of positioning accuracy due to the airframe posture angle variation can be improved.
  • the basic configuration of the defect inspection apparatus according to the present embodiment is as shown in FIG. That is, the feature of the defect inspection apparatus according to the present embodiment is that the moving unit 11 that can move freely in the space, the inspection unit 12 that inspects the wall surface of the inspection target area of the inspection structure, and the inspection unit 12 are attached to one end. It is provided with the arm part 16, the directing part 13 which controls the direction of the test
  • the balance adjusting unit 17 is provided.
  • the balance adjusting unit 17 becomes unnecessary. Become. Further, if the side opposite to the inspection unit 12 of the arm unit 16 is lengthened, the balance adjustment unit 14 becomes unnecessary.
  • the power supply unit 15 may not be provided if power is transmitted by wire or wirelessly.
  • Defect inspection device 11 Moving unit 12: Inspection unit 13: Directing unit 14: Balance adjusting unit 15: Power supply unit 16: Arm unit 17: Balance adjusting unit 20: Wheel unit 21: Wheels 22a, 22b: Wheel 30: Base Tables 31a to 31d: Rotor blades

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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

欠陥検査装置、欠陥検査方法及びプログラム
　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、ＮＣ３個の三角形ができる（図８Ａ）。ＮＣ３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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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018128278A (ja) * 2017-02-06 2018-08-16 公益財団法人鉄道総合技術研究所 打音検査装置及び打撃検査システム
JP2018128279A (ja) * 2017-02-06 2018-08-16 公益財団法人鉄道総合技術研究所 弾性波計測システム
WO2018181931A1 (ja) * 2017-03-31 2018-10-04 日本電気株式会社 点検装置、点検装置の制御方法及び制御プログラム
JP2018179819A (ja) * 2017-04-17 2018-11-15 サイトテック株式会社 非破壊検査装置
JP2020109395A (ja) * 2019-01-02 2020-07-16 ザ・ボーイング・カンパニーＴｈｅ Ｂｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ 無人航空ビークルを使用する非破壊検査
JP2021009167A (ja) * 2020-10-29 2021-01-28 日本電気株式会社 点検装置、点検装置の制御方法及び制御プログラム

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110949558A (zh) * 2019-12-13 2020-04-03 江南大学 一种旋翼多足混合式爬壁机器人

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012145346A (ja) * 2011-01-07 2012-08-02 Eda Tokushu Bosui Kogyo Kk 外壁浮き検知システム、外壁浮き検知方法並びに外壁浮き検知用移動飛行体

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004301665A (ja) * 2003-03-31 2004-10-28 Toshiba Plant Systems & Services Corp 壁面検査ロボットシステム及び壁面検査方法
CN101491898B (zh) * 2009-03-09 2011-01-05 北京航空航天大学 一种多旋翼腿轮式多功能空中机器人及其运动规划方法
JP2012220188A (ja) * 2011-04-03 2012-11-12 Kankyo Res Kk 外壁打撃装置、外壁診断装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012145346A (ja) * 2011-01-07 2012-08-02 Eda Tokushu Bosui Kogyo Kk 外壁浮き検知システム、外壁浮き検知方法並びに外壁浮き検知用移動飛行体

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018128278A (ja) * 2017-02-06 2018-08-16 公益財団法人鉄道総合技術研究所 打音検査装置及び打撃検査システム
JP2018128279A (ja) * 2017-02-06 2018-08-16 公益財団法人鉄道総合技術研究所 弾性波計測システム
WO2018181931A1 (ja) * 2017-03-31 2018-10-04 日本電気株式会社 点検装置、点検装置の制御方法及び制御プログラム
JP2018173390A (ja) * 2017-03-31 2018-11-08 日本電気株式会社 点検装置、点検装置の制御方法及び制御プログラム
US11486860B2 (en) 2017-03-31 2022-11-01 Nec Corporation Inspection apparatus, method and program of controlling inspection apparatus
JP2018179819A (ja) * 2017-04-17 2018-11-15 サイトテック株式会社 非破壊検査装置
JP7090306B2 (ja) 2017-04-17 2022-06-24 サイトテック株式会社 非破壊検査装置
JP2020109395A (ja) * 2019-01-02 2020-07-16 ザ・ボーイング・カンパニーＴｈｅ Ｂｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ 無人航空ビークルを使用する非破壊検査
JP2021009167A (ja) * 2020-10-29 2021-01-28 日本電気株式会社 点検装置、点検装置の制御方法及び制御プログラム
JP7207830B2 (ja) 2020-10-29 2023-01-18 日本電気株式会社 点検装置、点検装置の制御方法及び制御プログラム

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