WO2017145202A1 - 検査システム、検査方法および検査プログラム - Google Patents

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WO2017145202A1
WO2017145202A1 PCT/JP2016/004309 JP2016004309W WO2017145202A1 WO 2017145202 A1 WO2017145202 A1 WO 2017145202A1 JP 2016004309 W JP2016004309 W JP 2016004309W WO 2017145202 A1 WO2017145202 A1 WO 2017145202A1
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WO
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inspection
unit
camera
inspection object
pressure
Prior art date
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PCT/JP2016/004309
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English (en)
French (fr)
Inventor
智大 関口
武史 島本
Original Assignee
パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B7/00—Barrages or weirs; Layout, construction, methods of, or devices for, making same
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination

Definitions

  • This disclosure relates to an inspection system, an inspection method, and an inspection program that are used in water in order to inspect, for example, cracks generated on a wall surface.
  • Patent Document 1 discloses an inspection apparatus that inspects a wall surface or the like using a camera and a light source.
  • Patent Document 2 discloses a water-resistant structure for a waterproof camera.
  • JP 2007-10346 A Japanese Patent Laid-Open No. 11-15058
  • An object of the present disclosure is to provide an inspection system, an inspection method, and an inspection program capable of reducing the influence of pressure applied from the outside and suppressing a decrease in inspection accuracy.
  • An inspection system is an inspection system that inspects an inspection object under an environment in which pressure is applied from the outside, and includes a housing unit, a pressure sensor, a camera, a plurality of laser irradiation units, A position detection unit and an inspection object measurement unit are provided.
  • the pressure sensor detects a pressure applied from the outside to the casing.
  • the camera is provided in the housing unit and images the inspection object.
  • the plurality of laser irradiation units are arranged around the camera in the housing unit, and direct the plurality of laser beams serving as a reference for measuring the dimensions of the inspection target in the image data captured by the camera toward the inspection target. Irradiate.
  • the position detection unit detects the positions of a plurality of laser beams in the image data.
  • the inspection object measurement unit measures the dimensions of the inspection object based on the intervals between the plurality of laser beams in the image data detected by the position detection unit and the pressure information detected by the pressure sensor.
  • the inspection system it is possible to reduce the influence due to the pressure applied from the outside and suppress the decrease in the accuracy of the inspection.
  • FIG. 1 is an overall perspective view illustrating a configuration of an underwater robot included in an underwater inspection system according to an embodiment of the present disclosure.
  • the top view of the underwater robot of FIG. The left view of the underwater robot of FIG.
  • the front view of the underwater robot of FIG. The right view of the underwater robot of FIG.
  • the rear view of the underwater robot of FIG. The control block diagram of the underwater inspection system containing the underwater robot of FIG.
  • FIG. 5 is an exploded perspective view of the inspection camera in FIG. 4.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 6.
  • the perspective view which shows the structure of the front case which comprises the inspection camera of FIG. The perspective view which shows the structure of the case which comprises the camera for an inspection of FIG.
  • the perspective view which shows the structure of the case which comprises the camera for an inspection of FIG. The figure for demonstrating the process of detecting the gravity center position of the some laser irradiated to the wall surface of a dam, and calculating the distance and inclination of the underwater robot from a wall surface in the inspection method using the underwater robot of FIG. .
  • a virtual axis extending in the vertical direction along the central axis of the cylindrical body unit 12 is defined as the vertical axis (second axis).
  • the direction in which the operation camera 12a and the inspection camera 13 described later capture an image is defined as the front. That is, the direction (first direction) toward the subject along the optical axis of the inspection camera 13 or the like is set as the front, and the opposite is set as the back.
  • a virtual axis that is parallel to the optical axis of the inspection camera 13 and extends in the front-rear direction is defined as a front-rear axis (first axis).
  • a virtual axis that is orthogonal to the vertical axis and the front-rear axis is a left-right axis (third axis). Therefore, when the operator operates the screen shot by the operation camera 12a while looking at the monitor of the controller 1 or the like, the ascent / submarine is up / down, the forward / reverse is forward / backward, and the left ( Alternatively, left turn / counterclockwise) / right turn (or right turn / clockwise) corresponds to the left / right direction.
  • the direction of rotation about the front-rear axis is the roll direction
  • the direction of rotation about the left-right axis is the pitch direction
  • the direction of rotation about the vertical axis is the yaw direction.
  • the underwater inspection system 100 of the present disclosure has the following configuration in view of such a problem.
  • the underwater inspection system 100 includes an underwater robot 10 that inspects an inspection object such as a wall surface of a dam in water, and a controller 1 as an inspection device that remotely operates the underwater robot 10 on the ground.
  • the underwater robot 10 photographs a wall surface to be inspected while submerging in water in order to inspect a crack or the like generated on the wall surface of the dam.
  • the underwater robot 10 includes a bumper 11, a body unit 12, an inspection camera 13, a sonar 14, a lighting 15, a battery unit 16, fixed buoyancy members 17a and 17b, A propulsion unit 20 and a posture adjustment mechanism 30 are provided.
  • the underwater robot 10 is wired to a controller (inspection device) 1 via a cable 2, and the operation content input from the operator on the ground via the controller 1 is used. Accordingly, the movement / posture is controlled.
  • the controller 1 includes, for example, a monitor that displays various information transmitted from the underwater robot 10, an input unit 1 a for operating the underwater robot 10, and the like. Then, the controller 1 controls the propulsion unit 20 including a plurality of thrusters so as to keep the relative position and posture relative to the inspection object such as the wall surface of the dam, etc. Controls the shooting operation.
  • the controller 1 includes an input unit 1a, a position detection unit 1b, a distance measurement unit 1c, an attitude detection unit 1d, a correction unit 1e, an inspection object measurement unit 1f, and a memory (storage unit) 1g. ing.
  • the controller 1 operates as these functional blocks when the CPU reads and executes various programs stored in the memory 1g.
  • the input unit 1a receives information such as an image (moving image, still image) captured by the inspection camera 13 (imaging unit 13a), a detection result of water pressure transmitted from the pressure sensor 18, and the like.
  • the position detection unit 1b detects the position of the center of gravity in the image for each of laser spots P1 to P4 (see FIG. 10 and the like) irradiated from four laser irradiation units 13ba to 13bd, which will be described later, and reflected in the image.
  • the distance measuring unit 1c calculates the distance between the barycentric positions of the laser spots P1 to P4 detected by the position detecting unit 1b and the optical axis X of the imaging unit 13a in the image. Further, the distance measuring unit 1c calculates the distance from each of the four laser irradiation units 13ba to 13bd to the wall surface based on the barycentric positions of the laser spots P1 to P4 detected by the position detection unit 1b.
  • the posture detection unit 1d calculates the inclination (posture) of the underwater robot 10 (inspection camera 13) with respect to the wall surface from the distances to the respective wall surfaces of the four laser irradiation units 13ba to 13bd.
  • the correction unit 1e corrects the image according to the inclination of the underwater robot 10 (inspection camera 13) detected by the posture detection unit 1d. Further, the correction unit 1e corrects the distance between the inspection camera 13 and the wall surface of the dam based on the water pressure data detected by the pressure sensor 18.
  • the inspection target measuring unit 1f measures the size (width) of the scratches D1, D2 (see FIG. 12) and the like generated on the wall surface to be inspected using the image corrected by the correction unit 1e.
  • the memory 1g is a table (graph of FIG. 16) showing the relationship between the coefficient C and the water pressure used for correction to eliminate the influence of the water pressure described later in addition to the underwater inspection program for causing the computer to execute the underwater inspection method. Is saved.
  • the information transmitted from the underwater robot 10 to the controller 1 includes, for example, images acquired by the underwater robot 10 and values acquired from various sensors such as the pressure sensor 18 mounted on the underwater robot 10. There are state values of each thruster included in the propulsion unit 20.
  • the controller 1 may include a recording device for recording information transmitted from the underwater robot 10. Further, the controller 1 may include an image processing unit that performs image processing for sharpening an underwater image captured by the underwater robot 10.
  • the cable 2 connecting the underwater robot 10 and the controller 1 is configured to include a signal line and a mooring line.
  • the signal line enables communication between the underwater robot 10 and the controller 1 by an electric signal or an optical signal.
  • the mooring line moores the underwater robot 10 and the controller 1.
  • the mooring wire is formed of at least one of a metal and a resin, but the material is not limited to these.
  • the signal line and the mooring line are integrally formed.
  • a so-called cab having a structure in which a mooring wire is hollow and a signal wire is passed through the hollow portion, a signal wire and a mooring wire are twisted to form a twisted wire, and a wire or reinforcing material is provided in a protective tube.
  • a tire cable or the like can be used. Thereby, the risk that a plurality of wires are tangled in water is reduced, and the cable can be easily routed.
  • the structure which does not include a mooring line may be sufficient as the structure which a signal line serves as a mooring line.
  • a winder (not shown) for winding the cable 2 may be provided between the underwater robot 10 and the controller 1.
  • the underwater robot 10 and the winder may be connected by a mooring line, and the winder and the controller 1 may be connected only by a communication line.
  • a winder what winds the cable 2 around a winding core and can be accommodated, and what is called a winch, a reel, and line winding can be utilized.
  • the underwater robot 10 includes the bumper (frame) 11, the main unit 12, the inspection camera 13, the sonar 14, the illumination 15, the battery unit 16, the fixed buoyancy materials 17a and 17b, the pressure sensor 18, and the propulsion unit. 20 and an attitude adjustment mechanism 30 (see FIGS. 1 and 2A to 2E).
  • the bumper 11 has two octagonal pipe-shaped members that constitute an upper surface and a lower surface, and rises from the four corners of these octagonal members along the vertical direction (second axial direction).
  • the four pipe-shaped members provided are combined and fixed using bolts or the like.
  • the body unit 12, the inspection camera 13, the sonar 14, the illumination 15, the battery unit 16, the pressure sensor 18, and the like are fixed to the bumper 11.
  • the bumper 11 has a center frame 11a disposed along the front-rear direction (first axial direction) and a center frame 11b disposed along the vertical direction (second axial direction). is doing.
  • the center frame 11a is disposed along the front-rear direction (first axial direction) at the central portion in the left-right direction (third axial direction) on the upper surface of the underwater robot 10. .
  • the center frame 11a is used as a guide shaft for guiding the moving direction of the movable weight unit 31 of the posture adjusting mechanism 30 described later.
  • the center frame 11b is disposed along the vertical direction (second axis direction) at the center portion in the left-right direction (third axis direction) on the back surface of the underwater robot 10. .
  • the center frame 11b is used as a guide shaft for guiding the moving direction of the movable buoyancy material unit 35 of the posture adjusting mechanism 30 described later.
  • the main unit 12 is a transparent cylindrical container in which an operation camera 12a and an output unit 12b are installed.
  • the main unit 12 forms a waterproof structure in which water does not enter inside by sealing the contents such as the operation camera 12a with lids provided at both ends thereof.
  • the main unit 12 is fixed to the substantially central portion of the bumper 11 so that the axis of the cylindrical container is arranged along the vertical direction (second axial direction).
  • the operation camera 12a is an imaging device that captures a moving image or a still image when the underwater robot 10 is operated underwater. 1 and 2C, the operation camera 12a is fixed to the bumper 11 so that the optical axis of the camera is arranged along the front-rear direction (first axis direction) of the underwater robot 10. ing.
  • the operation camera 12a is installed in a direction in which the forward direction of the underwater robot 10 is a shooting area.
  • the operation camera 12 a captures a moving image or a still image from a transparent window portion formed in a cylindrical container constituting the main unit 12.
  • the output unit 12 b transmits image data obtained by capturing a moving image or a still image when the underwater robot 10 is operated underwater, and a detection result of the pressure sensor 18 to the input unit 1 a of the controller 1.
  • the inspection camera 13 is an imaging device for photographing a wall surface of a dam to be inspected, and can capture a high-resolution moving image or still image as compared with the operation camera 12a. As shown in FIGS. 1 and 2B to 2D, the inspection camera 13 has the optical axis of the camera arranged along the front-rear direction (first axis direction) of the underwater robot 10 as in the case of the operation camera. As shown in the figure, it is fixed to the lower part of the bumper 11. The inspection camera 13 is installed in a direction in which the forward direction of the underwater robot 10 is the imaging region.
  • the inspection camera 13 of the present embodiment includes a case (housing part) 41, a transparent plate 42, and a front case (housing part) 43. Further, as shown in FIG. 5, the inspection camera 13 includes an imaging unit (camera) 13a and four laser irradiation units 13ba to 13bd.
  • the case 41 is a cylindrical member that forms a housing part opposite to the subject side (first direction) of the inspection camera 13, and includes the imaging unit 13a and the four laser irradiation units 13ba to 13bd. .
  • the case 41 is formed as a metal (aluminum) housing, similar to the front case 43 described later.
  • the case 41 has a cylindrical portion 41a into which the rear end portion of the imaging portion 13a is inserted.
  • the transparent plate 42 is attached so as to cover the front surface of the front case 43 on the subject side, and is formed of a transparent resin.
  • the transparent plate 42 is attached to the front surface of the front case 43 so as to form a waterproof structure that does not allow water to enter the inspection camera 13.
  • the transparent plate 42 may be formed of a material that transmits light so that the imaging by the inspection camera 13 and the laser irradiation by the laser irradiation units 13ba to 13bd can be performed.
  • the transparent plate 42 may be formed of glass, for example.
  • the front case 43 is a member that constitutes the casing of the inspection camera 13 together with the case 41, and is formed as a metal (aluminum) casing having a sufficiently large yield point. For this reason, when pressure (water pressure) is applied to the front case 43 from the outside, the front case 43 is always elastically deformed in the elastic deformation region. Accordingly, since the deformation amount of the front case 43 and the value of the water pressure correspond to each other, the deformation amount (correction coefficient C) of the front case 43 can be estimated using the detection result of the water pressure ( (See the graph in FIG. 16).
  • the front case 43 holds the imaging unit 13a in the holding unit 43a and the four laser irradiation units 13ba to 13bd in the holding unit 43b.
  • the holding portion 43a is a cylindrical through hole formed in the central portion of the circular front surface of the front case 43, and the cylindrical imaging portion 13a is inserted as shown in FIG. Is done.
  • the holding portion 43b is a cylindrical through-hole arranged at intervals of 90 degrees on the circumference around the holding portion 43a. 13ba to 13bd are respectively inserted.
  • the imaging unit 13a is a camera that captures an image for inspection such as a wall surface of a dam. As shown in FIGS. 6 and 7, the imaging unit 13a has an inside of a holding unit 43a formed at the center of the circular front surface of the front case 43. Is held in the inserted state.
  • the imaging unit 13a is covered with a transparent plate 42 on the subject side in the optical axis X direction. Thereby, it is possible to perform photographing in the subject direction while preventing the transparent plate 42 from entering water into the inspection camera 13.
  • the four laser irradiation units 13ba to 13bd irradiate the laser in parallel with the optical axis X of the imaging unit 13a toward the subject side in the optical axis X direction. That is, when an external pressure such as water pressure is not applied to the front case 43, the front case 43 is not elastically deformed, so that the optical axes of the four laser irradiation units 13ba to 13bd and the optical axis X of the imaging unit 13a Are parallel to each other. Further, as shown in FIG. 6, the laser irradiation units 13ba to 13bd are arranged at intervals of 90 degrees on the circumference centering on the imaging unit 13a.
  • the four laser irradiation units 13ba to 13bd are arranged on two axes on a plane orthogonal to the optical axis X of the imaging unit 13a along a circumference centered on the optical axis X of the imaging unit 13a. Has been.
  • the laser beams irradiated from the four laser irradiation units 13ba to 13bd are irradiated to the wall surface of the dam along a direction parallel to the optical axis X of the imaging unit 13a, thereby forming four spots P1 to P4.
  • the interval between the spots serves as a reference when measuring the size of the scratch on the wall surface. Note that a method for inspecting a flaw on the wall surface of the dam using the inspection camera 13 of the present embodiment will be described in detail later.
  • the sonar 14 has a sound wave transmitter and a sound wave detector in order to detect a distance from an inspection object such as a wall surface of a dam.
  • the sonar 14 is arranged at the four corners on the front side of the bumper 11 in front view as shown in FIGS. 1 and 2C in order to be able to detect the distance from the object in front of the underwater robot 10. Yes.
  • the object to be inspected is a flat surface such as a dam wall, etc., diagonally such as upper left and lower right, upper right and lower left on the front surface of the bumper 11, as in this embodiment. It is preferable to provide in two places respectively. This makes it possible to perform wall surface photography while maintaining a stable relative posture with the inspection object such as the dam wall surface of the dam, so that an image suitable for image processing is obtained as an image of the inspection object. Data can be easily acquired.
  • the illumination 15 irradiates the inspection object with light for ensuring illuminance that can be photographed by the inspection camera 13. Moreover, the illumination 15 is being fixed to the upper center of the front surface in the bumper 11, as shown to FIG. 1 and FIG. 2C. Thereby, the front of the operation camera 12a and the inspection camera 13 in the optical axis direction can be maintained so that the illuminance can be taken.
  • the illumination 15 when the illumination 15 is one, it is preferable to utilize the illumination which can illuminate a test subject uniformly. Further, when a plurality of illuminations 15 are provided, positions where each illumination is attached so that the illuminance within the screen or the range used for the image processing is uniform so that the image processing is not affected by the overlapping of both illuminations. It is preferable to adjust the direction.
  • the illumination 15 may be configured such that the illuminance and the like are controlled by the controller 1.
  • the battery unit 16 As shown in FIG. 3, the battery unit 16 is connected to the main unit 12 (operation camera 12 a), and through the electric circuit in the main unit 12, the inspection camera 13, the sonar 14, the illumination 15, and the propulsion. Electric power is supplied to the container unit 20 and the posture adjustment mechanism 30. As shown in FIGS. 1 and 2C, the battery unit 16 is fixed to the lower portion of the bumper 11, in particular, to the lower end surface using a binding band or a screw.
  • the gravity center position of the underwater robot 10 can be set to a low position, the underwater posture of the underwater robot 10 can be stabilized.
  • work which takes out the battery in the battery unit 16 or a rechargeable battery can be implemented more easily.
  • the battery unit 16 is detachably connected to the main body unit 12 and the illumination 15 that are sealed containers using a waterproof connector or the like.
  • the fixed buoyancy members 17a and 17b are buoyancy members provided for imparting buoyancy to the underwater robot 10, and are fixedly disposed at positions closer to the rear on the upper surface of the bumper 11, as shown in FIGS. Has been. Further, in order to avoid the fixed buoyancy members 17a and 17b from becoming a barrier to the propulsive force of the upper and lower thrusters 22c and 22d provided below the upper and lower thrusters 22c and 22d in a plan view, as shown in FIG. 2A. It has a shape in which the overlapping part is cut out.
  • the pressure sensor 18 is a sensor for detecting the water pressure related to the inspection camera 13, and is provided in the vicinity of the inspection camera 13. Specifically, the pressure sensor 18 is provided at the lower end of the main unit 12 as shown in FIGS. 2B and 2D. Then, the pressure sensor 18 transmits the detected measurement data of the water pressure to the input unit 1a of the controller 1 via the output unit 12b.
  • the water pressure data detected by the pressure sensor 18 is used to measure the depth of water submerged by the underwater robot 10 and to correct the inspection result of the inspection object (wall surface of the dam) described later. Is done.
  • the propulsion unit 20 is a mechanism that generates a propulsive force when the underwater robot 10 moves in water, and is configured by combining a screw (also called a propeller) and a motor (electric motor) that rotates the screw. It is comprised by the thruster.
  • the propulsion unit 20 is controlled in the front / rear, left / right, and up / down directions (first to third axis directions) by controlling the rotational speed of the motor of each thruster by instruction input from the controller 1 or automatic attitude control. Propulsion is controlled. Thereby, the movement, posture, etc. of the underwater robot 10 in water can be controlled.
  • the propulsion unit 20 includes front and rear thrusters (first thrusters) 21a and 21b, upper and lower thrusters (second thrusters) 22a to 22d, and left and right thrusters (first thrusters). 3 propulsion units) 23a and 23b.
  • the front and rear thrusters 21a and 21b, the upper and lower thrusters 22a to 22d, and the left and right thrusters 23a and 23b are each translated in the direction of each axis of the underwater robot 10 and each axis in three orthogonal directions (first to third axes). It is possible to rotate around.
  • the front and rear thrusters 21a and 21b, the upper and lower thrusters 22a to 22d, and the left and right thrusters 23a and 23b are fixed to the bumper 11, respectively.
  • the front and rear thrusters 21a and 21b, the upper and lower thrusters 22a to 22d, and the left and right thrusters 23a and 23b are controlled independently.
  • the direction of the thruster refers to the direction parallel to the rotation axis of the screw included in each thruster, that is, the direction of the thrust generated by each thruster.
  • first thrusters the two front and rear thrusters (first thrusters) 21a and 21b generate a propulsive force in water in the front and rear direction (first axial direction). It is fixed at the right front and rear left positions.
  • the front and rear thrusters 21a and 21b are fixed to the bumper 11 at a position slightly below the center in the vertical direction (second axis direction).
  • the front and rear thrusters 21a and 21b are arranged so that the rotation axes of the thrusters are parallel to each other in the front and rear direction (first axis direction).
  • the front and rear thrusters 21a and 21b indicate the center of gravity position g1 (see FIG. 2A) in the upright posture of the underwater robot 10 in plan view. It is arranged at a symmetrical position as the center. Accordingly, by changing the output of the propulsive force of each of the front and rear thrusters 21a and 21b, the underwater robot 10 is moved in the front-rear direction in a stable state, or tilted with respect to the first axis along the front-rear direction. can do. That is, the underwater robot 10 can be moved in the front-rear direction or rotated in the yaw direction.
  • the four vertical thrusters (second propulsion units) 22a to 22d generate a propulsive force in water in the vertical direction (second axial direction), as shown in FIGS. 1 and 2B to 2E in plan view. Near the four corners of the bumper 11.
  • the upper and lower thrusters 22a to 22d are provided at positions slightly above the center of the bumper 11 in the vertical direction. Further, the upper and lower thrusters 22a to 22d require a large driving force when the underwater robot 10 dives. For this reason, as the upper and lower thrusters 22a to 22d, thrusters capable of generating a larger propulsive force than other thrusters (front and rear thrusters 21a and 21b and left and right thrusters 23a and 23b) are used.
  • the size of the blades of the screws of the upper and lower thrusters 22a to 22d, the output of the motor, the rotational speed, etc. may be adjusted so as to be larger than those of other thrusters.
  • the four vertical thrusters 22a to 22d are fixed to the bumper 11 so as to face the vertical direction (second axis direction). That is, the upper and lower thrusters 22a to 22d are arranged so that the rotation axes of the thrusters are parallel to each other in the vertical direction.
  • the upper and lower thrusters 22a to 22d are arranged in the vicinity of the four corners of a rectangle centering on the gravity center position g1 of the underwater robot 10 in plan view on the same plane orthogonal to the respective rotation axes. Accordingly, by changing the propulsive force output of the four vertical thrusters 22a to 22d, the underwater robot 10 can be moved in the vertical direction or tilted with respect to the vertical direction (second axis direction). . That is, the underwater robot 10 can be moved in the vertical direction or rotated (forward tilt / back tilt) in the roll direction and the pitch direction.
  • the battery unit 16 that is heavier than other components is disposed on the lower end surface of the bumper 11. For this reason, when the underwater robot 10 is moved up and down in the water, the posture can be stabilized.
  • the two left and right thrusters (third propellers) 23a and 23b generate a propulsive force in water in the left and right direction (third axial direction). It is fixed at the front left and back right positions.
  • the left and right thrusters 23a and 23b are fixed to the bumper 11 at a position slightly lower than the center in the vertical direction (second axis direction), that is, at a height position substantially the same as the front and rear thrusters 21a and 21b.
  • the left and right thrusters 23a and 23b are arranged so that the rotation axes of the thrusters are parallel to each other in the left and right direction (third axis direction).
  • the left and right thrusters 23a and 23b are positioned in the center of gravity g1 of the underwater robot 10 in an upright position in plan view (see FIG. 2A). Are arranged at symmetrical positions with respect to the center.
  • the underwater robot 10 can be moved in the left-right direction or tilted with respect to the third axis along the left-right direction. can do. That is, the underwater robot 10 can be moved in the left-right direction or rotated in the yaw direction.
  • the arrangement and direction of each thruster described above is a standard arrangement, and the position and direction may be adjusted in view of the position of the center of gravity of the underwater robot 10 and the behavior due to water resistance during underwater propulsion. .
  • the posture adjustment mechanism 30 is a mechanism for rotating the underwater robot 10 to a forward tilt posture by rotating about the third axis along the left-right direction, and moves the center of gravity position and the floating position of the underwater robot 10. It is provided to make it. That is, as shown in FIGS. 1 and 2A to 2E, the posture adjusting mechanism 30 includes a movable weight unit 31, a first feed screw 32, a movable buoyancy material unit 35, a second feed screw 36, and a gear. And a box 37.
  • the position close to the gear box 37 is set as the initial position of the movable weight unit 31.
  • the movable weight unit 31 is moved to a position separated from the gear box 37 as shown in FIG. That is, when the underwater robot 10 moves underwater in an upright posture (see FIG. 1 and the like), the movable weight unit 31 is in the initial position of the rear end in the front-rear direction.
  • the movable weight unit 31 moves to the position of the front end in the front-rear direction in conjunction with the movement of the movable buoyancy material unit 35 in the vertical direction. Thereby, the gravity center position of the underwater robot 10 can be moved to the front position in the front-rear direction.
  • the first feed screw 32 is disposed along the front-rear direction (first axial direction) as shown in FIGS.
  • the first feed screw 32 has a feed groove and a stop groove formed on the outer peripheral surface, and moves the movable weight unit 31 in the front-rear direction by rotating.
  • the first feed screw 32 and the second feed screw 36 described later have substantially the same configuration although the pitch of the feed grooves is different.
  • the feed groove is formed as one groove that is continuously formed along the front-rear direction obliquely to the axial direction of the cylindrical first feed screw 32.
  • the movable weight unit 31 can move in the front-rear direction by rotating the first feed screw 32 in a state where a part of the movable weight unit 31 is locked in the feed groove.
  • the stop groove is an annular groove formed along a plane perpendicular to the axial direction of the cylindrical first feed screw 32, and is formed at both ends of the feed groove.
  • the movable buoyancy material unit 35 In order to move the buoyancy position of the underwater robot 10 in the vertical direction (second axis direction), the movable buoyancy material unit 35 moves up and down as the second feed screw 36 arranged along the vertical direction rotates. Move back and forth in the direction. In the underwater robot 10 of the present embodiment, the position close to the gear box 37 is set as the initial position of the movable buoyancy material unit 35, similarly to the movable weight unit 31. When the underwater robot 10 is shifted to the forward tilt posture, the movable buoyancy material unit 35 is moved to a position away from the gear box 37.
  • the movable buoyancy material unit 35 when the underwater robot 10 moves underwater in an upright posture (see FIG. 1 and the like), the movable buoyancy material unit 35 is in the initial position of the upper end in the vertical direction.
  • the movable buoyancy material unit 35 moves to the lower end position in the vertical direction in conjunction with the movement of the movable weight unit 31 in the front-rear direction. Thereby, the floating position of the underwater robot 10 can be moved to a downward position in the vertical direction.
  • the second feed screw 36 is disposed along the vertical direction (second axial direction). Similarly to the first feed screw 32, the second feed screw 36 has a feed groove and a stop groove formed on the outer peripheral surface thereof, and moves the movable buoyancy material unit 35 in the vertical direction by rotating.
  • the feed groove is formed as a single groove that is continuously formed along the front-rear direction, obliquely with respect to the axial direction of the cylindrical second feed screw 36.
  • the movable buoyancy material unit 35 can move in the vertical direction by rotating the second feed screw 36 in a state where a part of the movable buoyancy material unit 35 is locked in the feed groove.
  • the moving distance of the movable buoyancy material unit 35 in the vertical direction is longer than the moving distance of the movable weight unit 31 in the front-rear direction
  • the pitch of the feed groove of the second feed screw 36 is the first feed. It is set to be larger than the pitch of the feed groove of the screw 32.
  • the stop groove is an annular groove formed along a plane perpendicular to the axial direction of the cylindrical second feed screw 36, and is formed at both ends of the feed groove.
  • the gear box (drive mechanism) 37 is provided at the rear end of the upper surface of the bumper 11 in order to drive the movable weight unit 31 and the movable buoyancy material unit 35 in the front-rear direction and the vertical direction, respectively.
  • the gear box 37 is configured by combining a single drive source (motor) (not shown) provided therein and a plurality of gears.
  • a single drive source (motor) in the gear box 37 has a plurality of gears, a rear end of the first feed screw 32 disposed along the front-rear direction, and a second feed disposed along the vertical direction.
  • the upper ends of the screws 36 are connected to each other.
  • the gear box 37 applies a rotational driving force to the first feed screw 32 and the second feed screw 36, respectively.
  • the rotational driving force applied from the gear box 37 is such that when the movable weight unit 31 moves in the forward direction, the movable buoyancy material unit 35 moves downward in conjunction with this. It is transmitted to the first feed screw 32 and the second feed screw 36.
  • the direction which rotates the 1st feed screw 32 and the 2nd feed screw 36 should just be set according to the direction in which each feed groove was formed. For example, when viewed from the gear box 37, the first feed screw 32 and the second feed screw 36 may be rotated in the same direction or may be rotated in opposite directions.
  • the underwater robot 10 of the present embodiment for example, the wall surfaces 51a and 51b of the dam body 50 shown in FIG. Specifically, as shown in FIG. 17, the underwater robot 10 is submerged at a position L1 close to the water surface based on the operation input from the controller 1, and the wall surface of the dam body 50 to be inspected. It approaches 51a.
  • the underwater robot 10 approaches the wall surface 51a while maintaining the upright posture by controlling the propulsive force in the three-axis directions by the thrusters of the propulsion unit 20.
  • the underwater robot 10 moves forward using the propulsive force of the front and rear thrusters 21a and 21b while maintaining the upright posture using the propulsive force of the vertical thrusters 22a to 22d and the left and right thrusters 23a and 23b.
  • the controller 1 moves in the target direction while confirming the video acquired by the operation camera 12a on the monitor screen.
  • the underwater robot 10 moves to a position L2 that is a distance ds between the front surface (for example, the inspection camera 13) and the wall surface 51a. At this position L2, the underwater robot 10 activates the inspection camera 13 and starts photographing the wall surface 51a. Next, the underwater robot 10 moves while repeating the horizontal movement and the descent while maintaining the distance ds to the wall surface 51a while maintaining the upright posture.
  • the vertical thrusters 22a to 22d are maintained while using the propulsive force of the front and rear thrusters 21a and 21b, the vertical thrusters 22a to 22d and the left and right thrusters 23a and 23b. Move up and down using the propulsive force of.
  • the underwater robot 10 moves in the left-right direction, the underwater robot 10 maintains the upright posture by using the propulsive force of the front and rear thrusters 21a, 21b, the upper and lower thrusters 22a-22d and the left and right thrusters 23a, 23b, and the left and right thrusters 23a, 23b. Use the thrust to move left and right.
  • the inspection camera 13 can acquire an image for inspection of the wall surface 51a arranged along the substantially vertical direction.
  • the image acquired by the inspection camera 13 may be a moving image or a still image.
  • the underwater robot 10 moves from the wall surface 51a to be inspected to a position L2 at a distance ds. Thereafter, the underwater robot 10 starts imaging at a desired timing and continuously performs imaging until the position L3 at the boundary between the wall surface 51a and the wall surface 51b is reached.
  • the underwater robot 10 moves from the wall surface 51a to be inspected to a position L2 at a distance ds. Thereafter, the underwater robot 10 moves while confirming the state of the wall surface 51a by the operation camera 12a, and takes a still image at a desired timing at a position where an abnormality such as a scratch is seen. Next, when the underwater robot 10 reaches the position L3 of the boundary portion between the wall surface 51a and the wall surface 51b, the underwater robot 10 takes a forward tilt posture in accordance with the angle of the inclined wall surface 51b to be inspected next. Can be switched.
  • the movable weight unit 31 and the movable buoyancy material unit 35 are moved in a predetermined direction in synchronization by the posture adjusting mechanism 30 described above at a position L3 shown in FIG.
  • the position of the center of gravity moves and the buoyancy position moves, whereby the underwater robot 10 can be tilted (tilted forward) in the pitch direction (position L4).
  • the forward tilt angle at the position L4 that is, the moving distance between the movable weight unit 31 and the movable buoyancy material unit 35 is set to be parallel to the angle of the wall surface 51b to be inspected.
  • design data such as a dam may be input in advance.
  • the inclination angle of the wall surface 51b may be obtained by measuring the distance to the wall surface 51b in the upright posture using the operation camera 12a, the inspection camera 13, the sonar 14, and the like.
  • the underwater robot 10 moves while repeating the movement in the left-right direction and the movement in the diagonally downward direction while maintaining the distance ds to the wall surface 51b while maintaining the forward tilt posture.
  • the vertical thruster 22a is maintained while maintaining a forward tilting posture using the propulsive force of the front and rear thrusters 21a and 21b, the vertical thrusters 22a to 22d and the left and right thrusters 23a and 23b. Move diagonally downward using the propulsive force of ⁇ 22d.
  • the left and right thrusters 23a, 23b are maintained in a forward tilted posture using the propulsive force of the front and rear thrusters 21a, 21b, the upper and lower thrusters 22a-22d and the left and right thrusters 23a, 23b. Move left and right using the propulsive force of Thereby, the inspection image of the wall surface 51b formed as an inclined surface can be acquired by the inspection camera 13.
  • the size of a scratch generated on the wall surface is calculated based on an image acquired using the underwater robot 10 shown in FIG.
  • the controller 1 such as a PC remotely operates the underwater robot 10, and the image including the flaws D1 and D2 generated on the wall surface is photographed by the imaging unit 13a of the inspection camera 13.
  • the input unit 1 a of the controller 1 acquires the captured image from the underwater robot 10.
  • the controller 1 calculates the size of the scratch generated on the wall surface based on the acquired image. Specifically, the size (width) of the scratches D1 and D2 (see FIG. 12) generated on the wall surfaces 51a and 51b of the dam is measured along the flow of the flowchart shown in FIG.
  • the distance measuring unit 1c calculates the distance from the intersection C1 to the gravity center position of each spot. An intersection C1 between a straight line connecting the spot P1 and the spot P3 and a straight line connecting the spot P2 and the spot P4 is obtained. The distance measuring unit 1c calculates the position of the intersection C1 in the image in units of pixels.
  • the distance measuring unit 1c calculates the distance from the intersection C1 to the barycentric position of each spot in units of pixels. Let rpi be the distance in the image from the intersection C1 to the center of gravity of the spot Pi.
  • step S13 from the measurement result of the water pressure detected by the pressure sensor 18, the value of the water pressure (water depth) at the time when the underwater robot 10 takes an image is acquired from the memory 1g.
  • step S14 the distance measuring unit 1c calculates the distance from the front surface of each of the laser irradiation units 13ba to 13bd to the corresponding spot on the wall surface using the water pressure (water depth) value acquired in step S13. .
  • di is obtained as follows. First, two or more reference images are taken in advance in a state where an external pressure such as water pressure is not applied to the front case 43 and the front case 43 is not elastically deformed.
  • the reference image has a plane perpendicular to the optical axis X of the inspection camera 13 as a subject, and the subject is photographed from different known distances.
  • FIG. 11A is a diagram illustrating an example of an image obtained when shooting is performed with the shooting distance, that is, the distance from the inspection camera 13 to the subject being 0.5 m.
  • FIG. 11B is a diagram illustrating an example of an image obtained when the shooting distance is set to 1.0 m.
  • Axpi, Ayppi, Bxpi and Bypi are all constants.
  • the above (Formula 1) and (Formula 2) can be derived as follows.
  • the distance di from the photographing side end surface to the wall surface of the imaging unit 13a in the inspection camera 13 and the distance Awxi from the optical axis X of the imaging unit 13a to the central axis of the laser irradiation units 13ba to 13bd The inclination Bwxi of the irradiation direction of the laser light emitted from the laser irradiation units 13ba to 13bd with respect to the optical axis X, the distance xwi from the position of the spot formed on the wall surface to the intersection of the optical axis X and the wall surface, To do.
  • the distance Awyi, the slope Bwyi, and the distance ywi are similarly defined.
  • Xwi and ywi are spot coordinates on the wall of the dam (wall position)
  • xpi and ypi means a coordinate (pixel position) of the spot on the screen
  • Awxi, Bwxi, K 0 is A constant determined by the imaging unit 13a (camera).
  • xwi and ywi can be expressed by the following relational expressions (A) and (B).
  • xwi Bwxi ⁇ di + Awxi (A)
  • ywi Bwyi ⁇ di + Awyi (B)
  • Axpi Awxi / K 0 (H)
  • Bxpi Bwxi / K 0 (J)
  • Aypi Awyi / K 0 (K)
  • Bypi Bwyi / K 0 (L)
  • Awxi, Bwxi, Awyi, Bwyi since K 0 is a constant, Axpi, Bxpi, Aypi, Bypi also constant.
  • di is equal to the shooting distance, and xpi and ypi can be calculated from the reference image. Since eight relational expressions are obtained from one reference image, 16 relational expressions are obtained if two reference images are obtained. Therefore, Axpi, Aypi, Bxpi, and Bypi can all be calculated from these relational expressions. Axpi, Aypi, Bxpi, and Bypi thus obtained are stored in advance in the memory 1g.
  • the distance measuring unit 1c obtains di by substituting the center of gravity position Ppi (xpi, ypi) of each spot obtained from the image to be inspected and these stored constants into Equation 1 and Equation 2. be able to.
  • the front case 43 and the case 41 storing the imaging unit 13a and the like are stored as the water depth increases.
  • water pressure is applied.
  • the subject-side surface of the front case 43 is deformed into a concave shape under water pressure as shown in FIG.
  • the laser irradiation units 13ba to 13bd the laser irradiation direction is shifted inward due to the deformation of the front case 43 shown in FIG.
  • the laser light spots P1 to P4 irradiated from the laser irradiation units 13ba to 13bd are moved to the positions of the spots P11 to P14 by the deformation of the front case 43 that receives water pressure, as shown in FIG. It will move.
  • the front case 43 is formed as an aluminum casing as described above, and is elastically deformed by receiving water pressure.
  • the distance measuring unit 1c erroneously recognizes that the distance to the wall surface is a distance away from the actual distance. That is, as shown in FIGS. 11A and 11B, the interval between the spots P1 to P4 becomes narrower as the distance from the wall surface of the dam that is the inspection object increases. For this reason, as shown in FIG. 14, when the positions of the spots P1 to P4 are moved to the positions of the spots P11 to P14 due to the deformation of the front case 43, the distance between the spots becomes small, so that it is smaller than the actual distance. May be mistaken for being far away.
  • correction is performed by the following procedure so as to eliminate the influence of the deformation of the front case 43 caused by the water pressure. That is, if the center of gravity position Ppi (xpi, ypi) of each spot in the image and the center of gravity position Pwi (xwi, ywi) of each spot on the wall surface are determined, the relationship between the distance to the wall surface and the center of gravity position of each spot is determined.
  • Axwi, Bxwi, Aywi, Bywi, Axpi, Bxpi, Aypi, Bypi ⁇ 4 laser irradiation units 13ba to 13bd 32 pieces of data are acquired in advance.
  • the correction coefficient C gradually becomes smaller than 1.0 as the water pressure increases, and becomes a substantially constant value when the water pressure exceeds a predetermined water pressure.
  • the distance di from each laser irradiation part 13ba-13bd to a wall surface can be calculated
  • the distance di from each laser irradiation unit 13ba to 13bd to the wall surface depends on the water pressure. It can be accurately obtained by eliminating the influence.
  • step S15 the posture detection unit 1d determines the inclination of the inspection camera 13 relative to the wall surface (underwater) based on the distance di from the front surface of each of the laser irradiation units 13ba to 13bd calculated in step S14 to the spot Pi.
  • the posture of the robot 10) is calculated.
  • the relative angle (yaw angle ⁇ , pitch angle ⁇ ) of the optical axis X of the inspection camera 13 with respect to the wall surface is obtained by the following equation.
  • step S16 the correction unit 1e performs a process of correcting the inclination of the image according to the inclination (posture) calculated in step S14.
  • the correction unit 1e uses the yaw angle ⁇ and the pitch angle ⁇ to capture the original image from the direction perpendicular to the wall surface, that is, the direction in which the optical axis X of the imaging unit 13a is perpendicular to the wall surface. Conversion (correction) is performed so as to correspond to the image.
  • step S17 the inspection object measuring section 1f calculates the length per pixel in the corrected image by comparing with the actual position intervals of the spots P1 to P4 stored in advance.
  • step S18 the inspection object measuring unit 1f calculates the actual width (actual size) of the scratches D1 and D2 included in the corrected image.
  • the inspection object measuring unit 1f specifies the scratches D1 and D2 included in the corrected image.
  • the inspection object measuring unit 1f detects the scratches D1 and D2 by analyzing the image. Then, the inspection object measuring unit 1f calculates the width of the scratches D1 and D2 in the image in units of pixels. In addition, instead of calculating the widths of the scratches D1 and D2, the inspection target measuring unit 1f may acquire the widths of the scratches D1 and D2 from the outside.
  • the inspection object measuring unit 1f converts the widths of the scratches D1 and D2 in units of pixels into actual sizes.
  • the inspection object measuring unit 1f calculates the width (actual size) of the scratches D1 and D2 by multiplying the width of the scratches D1 and D2 by the actual length corresponding to one pixel obtained in step S18.
  • the coefficient that the correction unit 1e changes in accordance with the magnitude of the water pressure.
  • the distance di is corrected using the value of C.
  • the correct distance di is obtained by obtaining the coefficient C and correcting the distance di in order to suppress errors caused by the deformation. Can be measured. As a result, the inspection of the wall surface of the dam can be performed with higher accuracy using the underwater robot 10.
  • the underwater inspection system 100 has been described with an example in which the inspection method is performed according to the flowchart illustrated in FIG. 15.
  • the present disclosure is not limited to this.
  • the contents of the present disclosure may be realized as an inspection program that causes a computer to execute the inspection method illustrated in FIG.
  • the contents of the present disclosure may be realized as a recording medium storing the inspection program.
  • the inspection system which implements the inspection of the wall surface of a dam in water was mentioned as an example, and was demonstrated.
  • the place where the inspection system performs the inspection is not limited to underwater.
  • an environment where pressure is applied from the outside such as in an environment where there is a difference from the internal pressure of the casing, such as in space. If it is below. Even in this case, the same effect as described above can be obtained.
  • the inspection camera 13 including the four laser irradiation units 13ba to 13bd is described as an example.
  • the present disclosure is not limited to this.
  • the number of laser irradiation units mounted on the inspection camera 13 may be three or two. Even in this case, if the interval of the position of the laser irradiation unit is stored in advance, by calculating how many pixels the interval of the spot in the image corresponds to, using the actual interval of the laser irradiation unit, It is possible to measure the size of an inspection object such as a flaw on a dam wall.
  • (D) In the above embodiment, four laser irradiation units 13ba to 13bd are arranged on the circumference centering on the optical axis X on two axes orthogonal to each other on a plane orthogonal to the optical axis X of the imaging unit 13a.
  • the inspection camera 13 has been described as an example. However, the present disclosure is not limited to this.
  • the arrangement of the laser irradiation units in the inspection camera may be any arrangement as long as the interval between the positions of the laser beams emitted from the respective laser irradiation units is set.
  • the wall surface of the dam was mentioned as an example and demonstrated as an inspection target object of the underwater inspection system 100 which concerns on this indication.
  • the present disclosure is not limited to this.
  • the inspection system of the present disclosure can be applied to various inspections and the like in an environment in which external pressure is applied to the casing of the inspection camera.
  • the inspection system according to the present disclosure has an effect of reducing the influence of pressure applied from the outside and suppressing a decrease in inspection accuracy, external pressure such as water is applied. Widely applicable to inspection systems used in the environment.

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Abstract

水中検査システム（１００）は、フロントケース（４３）、圧力センサ（１８）、撮像部（１３ａ）、複数のレーザ照射部（１３ｂａ～１３ｂｄ）、位置検出部（１ｂ）、検査対象測定部（１ｆ）を備えている。圧力センサ（１８）は、フロントケース（４３）に付与される外圧を検出する。撮像部（１３ａ）は、フロントケース（４３）に設けられ検査対象物を撮像する。レーザ照射部（１３ｂａ～１３ｂｄ）は、フロントケース（４３）における撮像部（１３ａ）周辺に配置され、画像データにおける検査対象物の寸法を測定する基準となる複数のレーザ光を照射する。位置検出部（１ｂ）は、画像データにおける複数のレーザ光の位置を検出する。検査対象測定部（１ｆ）は、位置検出部（１ｂ）で検出された画像データにおける複数のレーザ光の間隔と圧力情報とに基づいて、検査対象物の寸法を測定する。

Description

検査システム、検査方法および検査プログラム
　本開示は、例えば、壁面等に発生したひび割れ等の検査を実施するために水中で用いられる検査システム、検査方法および検査プログラムに関する。
　近年、ダム等の壁面を検査するために、水中で移動しながら壁面の撮影を行う検査装置が用いられている。
　例えば、特許文献１には、カメラと光源とを用いて壁面等の検査を行う検査装置について開示されている。また、特許文献２には、防水カメラの耐水構造について開示されている。
特開２００７－１０３４６号公報 特開平１１－１５０５８号公報
　しかしながら、上記従来の検査装置では、以下に示すような問題点を有している。
　すなわち、上記公報に開示された検査装置では、例えば、水深が深いダム等の検査において使用されると、水圧の影響を受けてカメラや光源を収納した筐体部が変形してしまい、検査の精度が低下してしまうおそれがある。
　本開示の課題は、外部から付与される圧力による影響を低減させて、検査の精度が低下することを抑制することが可能な検査システム、検査方法および検査プログラムを提供することにある。
　本開示に係る検査システムは、外部から圧力が付与される環境下において検査対象物の検査を行う検査システムであって、筐体部と、圧力センサと、カメラと、複数のレーザ照射部と、位置検出部と、検査対象測定部と、を備えている。圧力センサは、筐体部に対して外部から付与される圧力を検出する。カメラは、筐体部内に設けられており、検査対象物を撮像する。複数のレーザ照射部は、筐体部におけるカメラの周辺に配置されており、カメラにおいて撮像された画像データにおける検査対象物の寸法を測定する基準となる複数のレーザ光を、検査対象物に向かって照射する。位置検出部は、画像データにおける複数のレーザ光の位置を検出する。検査対象測定部は、位置検出部において検出された画像データにおける複数のレーザ光の間隔と、圧力センサにおいて検出された圧力情報とに基づいて、検査対象物の寸法を測定する。
　本開示に係る検査システムによれば、外部から付与される圧力による影響を低減させて、検査の精度が低下することを抑制することができる。
本開示の一実施形態に係る水中検査システムに含まれる水中用ロボットの構成を示す全体斜視図。 図１の水中用ロボットの上面図。 図１の水中用ロボットの左側面図。 図１の水中用ロボットの正面図。 図１の水中用ロボットの右側面図。 図１の水中用ロボットの背面図。 図１の水中用ロボットを含む水中検査システムの制御ブロック図。 図１の水中用ロボットに搭載された検査用カメラの構成を示す全体斜視図。 図４の検査用カメラの分解斜視図。 図４の検査用カメラの構成を示す正面図。 図６のＡ－Ａ線矢視断面図。 図４の検査用カメラを構成するフロントケースの構成を示す斜視図。 図４の検査用カメラを構成するフロントケースの構成を示す斜視図。 図４の検査用カメラを構成するケースの構成を示す斜視図。 図４の検査用カメラを構成するケースの構成を示す斜視図。 図１の水中用ロボットを用いた検査方法において、ダムの壁面に照射された複数のレーザの重心位置を検出して壁面からの水中用ロボットの距離および傾きを算出する工程を説明するための図。 壁面からの距離０．５ｍで撮影した画像におけるレーザの照射位置の間隔を示す図。 壁面からの距離１．０ｍで撮影した画像におけるレーザの照射位置の間隔を示す図。 ダムの壁面に生じた傷と４点のレーザ光の位置とを含む画像を示す図。 図１の水中ロボットを構成するフロントケースに水圧がかかった際のフロントケースの変形状態を示す模式図。 図１の水中用ロボットに搭載された検査用カメラに水圧がかかった際に生じるレーザ光の位置ずれを示す図。 図１の水中用ロボットを用いた壁面に生じた傷の大きさを算出する検査方法の流れを示すフローチャート。 図１４の検査方法において用いられる係数Ｃと水圧（水深）との関係を示すグラフ。 図１の水中用ロボットを用いてダムの壁面を検査する際の工程を示す模式図。 式１，２を導出するための説明図。
　以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。ただし、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
　なお、出願人は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
　（実施形態１）
　本開示の一実施形態に係る水中検査システム（検査システム）１００について、図１～図１７を用いて説明すれば以下の通りである。
　なお、本実施形態では、以下の説明において、上下・前後・左右の各方向を図１に示すように定義する。
　すなわち、水中検査システム１００に含まれる水中用ロボット（ROV：Remotely Operated Vehicle）（検査用カメラ装置）１０が水中において潜行している際の基本姿勢において、水面側を上、水底側を下と定義する。そして、円筒状の本体ユニット１２の中心軸に沿って上下方向に伸びる仮想的な軸を上下軸（第２軸）とする。
　この上下軸の方向に直交する平面において、後述する操作用カメラ１２ａおよび検査用カメラ１３が撮影する方向を前と定義する。つまり、検査用カメラ１３等の光軸に沿って被写体へ向かう方向（第１方向）を前とし、その反対を後とする。そして、検査用カメラ１３の光軸と平行であって、前後方向に伸びる仮想的な軸を前後軸（第１軸）とする。
　さらに、上下軸と前後軸とにそれぞれ直交する仮想的な軸を左右軸（第３軸）とする。
　従って、操縦者が操作用カメラ１２ａによって撮影された画面をコントローラ１のモニタ等で見ながら操作する場合には、浮上／潜航が上／下方向、前進／後進が前／後方向、左進（あるいは左旋回／反時計回り）／右進（あるいは右旋回／時計回り）が左／右方向に対応する。
　また、以下の説明では、前後軸を中心とする回転の方向をロール方向、左右軸を中心とする回転の方向をピッチ方向、上下軸を中心とする回転の方向をヨー方向とする。
　ここで、高速道路やダム等の社会インフラは、建設されて長い年月が経過したことによる老朽化が進んでいる。近年、これらの社会インフラにおける事故や災害等の発生を未然に防ぐために、点検・整備等が重要となっている。
　例えば、ダムの点検は、水深の深い位置まで潜水して点検作業を行う必要があり、ダイバーによる点検作業ではリスクを伴うとともに高額な費用がかかってしまう。このため、人の代わりとして水中の様子を把握できるように、水中用ロボットが開発されている。しかしながら、従来の水中用ロボットは、ダムの壁面に対して相対的な位置・姿勢を任意の状態に制御したり、一定に保持したりすることが難しく、鮮明な画像を得ることが困難であった。本開示の水中検査システム１００は、このような課題に鑑みて、以下のような構成を備えたものである。
　＜水中検査システム１００の説明＞
　水中検査システム１００は、水中においてダムの壁面等の検査対象物の検査を実施する水中用ロボット１０と、地上において水中用ロボット１０を遠隔操作する検査装置としてのコントローラ１とを備えている。
　水中用ロボット１０は、例えば、ダムの壁面に生じた亀裂等の検査を実施するために、水中において潜行しながら検査対象となる壁面等の撮影を行う。そして、水中用ロボット１０は、図１および図２Ａ～図２Ｅに示すように、バンパー１１、本体ユニット１２、検査用カメラ１３、ソナー１４、照明１５、バッテリユニット１６、固定浮力材１７ａ，１７ｂ、推進器ユニット２０、姿勢調整機構３０を備えている。
　また、水中用ロボット１０は、図３に示すように、ケーブル２を介して、コントローラ（検査装置）１に有線接続されており、地上の操作者からコントローラ１を介して入力された操作内容に応じて、動作・姿勢等が制御される。
　なお、水中用ロボット１０の詳細な構成については、後段にて詳述する。
　コントローラ１は、例えば、水中用ロボット１０から送信される各種情報を表示するモニタ、水中用ロボット１０を操縦するための入力部１ａ等を有している。そして、コントローラ１は、ダムの壁面等の検査対象物との相対的な位置および姿勢を一定に保持するように、複数のスラスタを含む推進器ユニット２０を制御しながら、検査用カメラ１３等の撮影動作を制御する。
　ここで、コントローラ１としては、キーボード、マウス、およびモニタを含むノートパソコン等を利用することができる。あるいは、コントローラ１としては、ラジコン機器の操縦等で使用されるプロポーショナル方式のコントローラを利用してもよい。
　そして、コントローラ１は、図３に示すように、入力部１ａ、位置検出部１ｂ、距離測定部１ｃ、姿勢検出部１ｄ、補正部１ｅ、検査対象測定部１ｆおよびメモリ（記憶部）１ｇを備えている。コントローラ１は、ＣＰＵがメモリ１ｇに保存された各種プログラムを読み込んで実行することにより、これらの機能ブロックとして動作する。
　入力部１ａは、検査用カメラ１３（撮像部１３ａ）において撮像された画像（動画、静止画）、圧力センサ１８から送信された水圧の検出結果等の情報が入力される。
　位置検出部１ｂは、後述する４つのレーザ照射部１３ｂａ～１３ｂｄから照射され画像中に写りこんだレーザのスポットＰ１～Ｐ４（図１０等参照）の各々について、画像内における重心位置を検出する。
　距離測定部１ｃは、画像における、位置検出部１ｂにおいて検出された各レーザのスポットＰ１～Ｐ４の重心位置と、撮像部１３ａの光軸Ｘとの間の距離を算出する。また、距離測定部１ｃは、位置検出部１ｂにおいて検出された各レーザのスポットＰ１～Ｐ４の重心位置に基づいて、４つのレーザ照射部１３ｂａ～１３ｂｄのそれぞれから壁面までの距離を算出する。
　姿勢検出部１ｄは、４つのレーザ照射部１３ｂａ～１３ｂｄのそれぞれの壁面までの距離から、水中用ロボット１０（検査用カメラ１３）の壁面に対する傾き（姿勢）を算出する。
　補正部１ｅは、姿勢検出部１ｄにおいて検出された水中用ロボット１０（検査用カメラ１３）の傾きに応じて、画像を補正する。また、補正部１ｅは、圧力センサ１８において検出された水圧のデータに基づいて、検査用カメラ１３とダムの壁面との距離を補正する。
　なお、補正部１ｅによる補正処理については、後段にて詳述する。
　検査対象測定部１ｆは、補正部１ｅにおいて補正された画像を用いて、検査対象となる壁面に生じた傷Ｄ１，Ｄ２（図１２参照）等の大きさ（幅）を測定する。
　メモリ１ｇは、水中検査方法をコンピュータに実行させる水中検査プログラムに加えて、後述する水圧による影響を排除するための補正に使用される係数Ｃと水圧との関係を示すテーブル（図１６のグラフ）を保存している。
　これにより、圧力センサ１８において検出される水圧の測定結果から、補正に使用される係数Ｃを求めることができる。
　なお、コントローラ１によるダムの壁面等に生じた傷の大きさ（幅）の測定および水圧の影響を排除するための補正に関しては、後段にて詳述する。
　なお、水中用ロボット１０からコントローラ１へ送信される情報としては、例えば、水中用ロボット１０において撮影された画像や、水中用ロボット１０に搭載された圧力センサ１８等の各種センサから取得した値、推進器ユニット２０に含まれる各スラスタの状態値等がある。
　また、コントローラ１は、水中用ロボット１０から送信される情報を記録するための記録装置を備えていてもよい。さらに、コントローラ１は、水中用ロボット１０において撮影された水中の画像を鮮明化する画像処理を行う画像処理部を備えていてもよい。
　水中用ロボット１０とコントローラ１との間を接続するケーブル２は、信号線と係留線とを含むように構成されている。
　信号線は、電気信号あるいは光信号によって、水中用ロボット１０とコントローラ１との間の通信を可能とする。係留線は、水中用ロボット１０とコントローラ１とを係留する。
　ここで、係留線は、少なくとも、金属および樹脂のいずれかの素材によって形成されているが、材質としてはこれらに限定されるものではない。
　また、信号線と係留線とは、一体的に形成されていることが好ましい。例えば、係留線を中空としてその中空部に信号線を通したものや、信号線と係留線をねじり合わせて撚り線としたもの、線材や補強材を保護チューブ内に設けた構成とするいわゆるキャブタイヤケーブル等を用いることができる。
　これにより、水中で複数の線同士が絡まってしまうリスクが低減され、ケーブルの取り回しが容易になる。
　なお、信号線のみで係留に十分な強度が得られる場合には、信号線が係留線を兼ねる構成とし、係留線を含まない構成であってもよい。
　また、水中用ロボット１０とコントローラ１との間には、ケーブル２を巻き取るための巻き取り器（図示せず）が設けられていてもよい。
　この場合には、水中用ロボット１０と巻き取り器との間は係留線によって接続し、巻き取り器とコントローラ１との間は通信線のみで接続してもよい。なお、巻き取り器としては、巻き芯にケーブル２を巻き取って収納可能とするものであって、いわゆるウインチやリール、ライン巻きと呼ばれるものを利用することができる。
　＜水中用ロボット１０の構成＞
　水中用ロボット１０は、上述したように、バンパー（フレーム）１１、本体ユニット１２、検査用カメラ１３、ソナー１４、照明１５、バッテリユニット１６、固定浮力材１７ａ，１７ｂ、圧力センサ１８、推進器ユニット２０、姿勢調整機構３０を備えている（図１および図２Ａ～図２Ｅ参照）。
　（バンパー１１）
　バンパー１１は、図１等に示すように、上面と下面を構成する２つの八角形のパイプ状部材と、これらの八角形の部材の４隅から上下方向（第２軸方向）に沿って立設された４本のパイプ状部材とを組み合わせた状態で、ボルト等を用いて固定して構成されている。そして、バンパー１１には、上述した本体ユニット１２、検査用カメラ１３、ソナー１４、照明１５、バッテリユニット１６、圧力センサ１８等が固定される。また、バンパー１１は、図１に示すように、前後方向（第１軸方向）に沿って配置されたセンターフレーム１１ａ、上下方向（第２軸方向）に沿って配置されたセンターフレーム１１ｂを有している。
　センターフレーム１１ａは、図１および図２Ａに示すように、水中用ロボット１０の上面における左右方向（第３軸方向）の中央部分において、前後方向（第１軸方向）に沿って配置されている。そして、センターフレーム１１ａは、後述する姿勢調整機構３０の可動おもりユニット３１の移動方向を誘導するガイド軸として使用される。
　センターフレーム１１ｂは、図１および図２Ｅに示すように、水中用ロボット１０の背面における左右方向（第３軸方向）の中央部分において、上下方向（第２軸方向）に沿って配置されている。そして、センターフレーム１１ｂは、後述する姿勢調整機構３０の可動浮力材ユニット３５の移動方向を誘導するガイド軸として使用される。
　（本体ユニット１２）
　本体ユニット１２は、図１および図２Ｂ等に示すように、内部に操作用カメラ１２ａ、出力部１２ｂが設置された透明の円筒形容器である。そして、本体ユニット１２は、その両端に設けられた蓋によって操作用カメラ１２ａ等の内容物を密閉することによって、水中において内部に水が浸入しない防水構造を形成する。そして、本体ユニット１２は、円筒形容器の軸が上下方向（第２軸方向）に沿って配置されるように、バンパー１１の略中央部分に固定されている。
　操作用カメラ１２ａは、水中用ロボット１０を水中で操作する際に動画または静止画を撮影する撮像装置である。そして、操作用カメラ１２ａは、図１および図２Ｃに示すように、水中用ロボット１０の前後方向（第１軸方向）に沿ってカメラの光軸が配置されるように、バンパー１１へ固定されている。そして、操作用カメラ１２ａは、水中用ロボット１０の前方向が撮影領域となる向きで設置されている。また、操作用カメラ１２ａは、本体ユニット１２を構成する円筒形容器に形成された透明な窓部分から動画や静止画の撮影を行う。
　出力部１２ｂは、水中用ロボット１０を水中で操作する際に動画または静止画を撮影した画像データ、および圧力センサ１８の検出結果を、コントローラ１の入力部１ａに送信する。
　（検査用カメラ１３）
　検査用カメラ１３は、検査対象となるダムの壁面を撮影するための撮像装置であって、操作用カメラ１２ａと比較して、高解像度の動画や静止画の撮影が可能である。そして、検査用カメラ１３は、図１および図２Ｂ～図２Ｄに示すように、操作用カメラと同様に、水中用ロボット１０の前後方向（第１軸方向）に沿ってカメラの光軸が配置されるように、バンパー１１の下部へ固定されている。そして、検査用カメラ１３は、水中用ロボット１０の前方向が撮影領域となる向きで設置されている。
　本実施形態の検査用カメラ１３は、図４に示すように、ケース（筐体部）４１、透明板４２、フロントケース（筐体部）４３を備えている。また、検査用カメラ１３は、図５に示すように、内部に、撮像部（カメラ）１３ａと、４つのレーザ照射部１３ｂａ～１３ｂｄとを備えている。
　ケース４１は、検査用カメラ１３の被写体側（第１方向）とは反対側の筐体部分を形成する円筒状の部材であって、撮像部１３ａ、４つのレーザ照射部１３ｂａ～１３ｂｄを内包する。そして、ケース４１は、後述するフロントケース４３と同様に、金属製（アルミ製）の筐体として形成されている。
　さらに、ケース４１は、図５、図７、図９Ａおよび図９Ｂに示すように、撮像部１３ａの後端部が挿入される円筒部４１ａを有している。
　透明板４２は、フロントケース４３の被写体側の前面を覆うように取り付けられており、透明な樹脂によって成形されている。そして、透明板４２は、検査用カメラ１３の内部に水が浸入しない防水構造を形成するように、フロントケース４３の前面に取り付けられている。
　なお、透明板４２は、検査用カメラ１３による撮影とレーザ照射部１３ｂａ～１３ｂｄによるレーザ光の照射が可能になるように、光を透過する材料で成形されていればよい。透明板４２は、例えば、ガラスによって成形されていてもよい。
　フロントケース４３は、ケース４１とともに検査用カメラ１３の筐体部を構成する部材であって、降伏点が十分に大きい金属製（アルミ製）の筐体として形成されている。このため、フロントケース４３に外部から圧力（水圧）が付与されると、フロントケース４３は常に弾性変形領域において弾性変形する。これにより、フロントケース４３の変形量と水圧の値とは１対１に対応するため、水圧の検出結果を用いてフロントケース４３の変形量（補正用の係数Ｃ）を推定することができる（図１６のグラフ参照）。
　そして、フロントケース４３は、図５、図６および図７に示すように、保持部４３ａにおいて撮像部１３ａを、保持部４３ｂにおいて４つのレーザ照射部１３ｂａ～１３ｂｄをそれぞれ保持する。
　保持部４３ａは、図８Ａに示すように、フロントケース４３の円形の前面の中心部分に形成された円筒状の貫通穴であって、図７に示すように、円筒状の撮像部１３ａが挿入される。
　保持部４３ｂは、図７、図８Ａおよび図８Ｂに示すように、保持部４３ａを中心とする円周上に、角度９０度間隔で配置された円筒状の貫通孔であって、レーザ照射部１３ｂａ～１３ｂｄがそれぞれ挿入される。
　撮像部１３ａは、ダムの壁面等の検査用の画像を撮像するカメラであって、図６および図７に示すように、フロントケース４３の円形の前面の中心部分に形成された保持部４３ａ内に挿入された状態で保持されている。そして、撮像部１３ａは、光軸Ｘ方向における被写体側を透明板４２によって覆われている。これにより、透明板４２によって検査用カメラ１３内への水の浸入を防ぎつつ、被写体方向の撮影を行うことができる。
　４つのレーザ照射部１３ｂａ～１３ｂｄは、光軸Ｘ方向における被写体側に向かって、撮像部１３ａの光軸Ｘと平行にレーザを照射する。すなわち、フロントケース４３に水圧等の外圧が付与されていない場合には、フロントケース４３は弾性変形していないため、４つのレーザ照射部１３ｂａ～１３ｂｄの光軸と撮像部１３ａの光軸Ｘとは互いに平行である。そして、レーザ照射部１３ｂａ～１３ｂｄは、図６に示すように、撮像部１３ａを中心とする円周上に、角度９０度間隔で配置されている。換言すれば、４つのレーザ照射部１３ｂａ～１３ｂｄは、撮像部１３ａの光軸Ｘに直交する平面上の２つの軸上に、撮像部１３ａの光軸Ｘを中心とする円周に沿って配置されている。
　４つのレーザ照射部１３ｂａ～１３ｂｄから照射されるレーザ光は、撮像部１３ａの光軸Ｘと平行な方向に沿ってダムの壁面に対して照射され、４つのスポットＰ１～Ｐ４を形成する。各スポットの間隔は、壁面の傷の大きさの測定時の基準となる。
　なお、本実施形態の検査用カメラ１３を用いたダムの壁面の傷等を検査する方法については、後段にて詳述する。
　（ソナー１４）
　ソナー１４は、ダムの壁面等の検査対象物との間の距離を検出するために、音波発信器と音波検出器とを有している。そして、ソナー１４は、水中用ロボット１０の前方の物体との距離を検知可能とするために、図１および図２Ｃに示すように、正面視において、バンパー１１の前面側における四隅に配置されている。
　なお、ダムの堤体壁面等のように、検査対象物が平面である場合には、本実施形態のように、バンパー１１の前面における左上と右下、右上と左下のように、対角となる２箇所にそれぞれ設けることが好ましい。
　これにより、ダムの堤体壁面等の検査対象物との相対姿勢を安定した状態で維持しながら壁面撮影を実施することができるため、検査対象物を撮影した画像として、画像処理に適した画像データを容易に取得することができる。
　（照明１５）
　照明１５は、検査用カメラ１３によって撮影可能な照度を確保するための光を検査対象物に対して照射する。また、照明１５は、図１および図２Ｃに示すように、バンパー１１における前面の上部中央に固定されている。
　これにより、操作用カメラ１２ａと検査用カメラ１３の光軸方向前方を、撮影可能な照度になるように保つことができる。
　なお、本実施形態のように、照明１５が１つの場合には、検査対象物を一様に照らすことが可能な照明を利用することが好ましい。また、照明１５を複数設ける場合には、双方の照明の重なりによって画像処理に影響が及ばないように、画面内あるいは画像処理に使用する範囲の照度が一様になるように各照明を取り付ける位置と向きを調整することが好ましい。
　また、照明１５は、コントローラ１から照度等を制御されるように構成されてもよい。
　（バッテリユニット１６）
　バッテリユニット１６は、図３に示すように、本体ユニット１２（操作用カメラ１２ａ）と接続されており、本体ユニット１２内の電気回路を介して、検査用カメラ１３、ソナー１４、照明１５、推進器ユニット２０、姿勢調整機構３０に対して電力を供給する。そして、バッテリユニット１６は、図１および図２Ｃに示すように、バンパー１１の下部、特に、下端面に、結束帯あるいはネジ等を用いて固定されている。
　これにより、水中用ロボット１０の重心位置を低い位置に設定することができるため、水中用ロボット１０の水中姿勢を安定化させることができる。
　なお、バッテリユニット１６のバンパー１１に対する固定部分には、バッテリユニット１６をバンパー１１に対して傾けることが可能なチルト機構を設けることがより好ましい。これにより、バッテリユニット１６内の電池あるいは充電池を取り出す作業をより容易に実施することができる。
　また、バッテリユニット１６は、防水コネクタ等を用いて、密閉容器である本体ユニット１２や照明１５と着脱可能な状態で接続されていることがより好ましい。
　（固定浮力材１７ａ，１７ｂ）
　固定浮力材１７ａ，１７ｂは、水中用ロボット１０に浮力を付与するために設けられた浮力材であって、図１および図２Ａに示すように、バンパー１１の上面における後ろ寄りの位置に固定配置されている。また、固定浮力材１７ａ，１７ｂは、その下方に設けられた上下スラスタ２２ｃ，２２ｄの推進力の障壁となることを回避するために、図２Ａに示すように、平面視において上下スラスタ２２ｃ，２２ｄと重なる部分が切り欠かれた形状を有している。
　（圧力センサ１８）
　圧力センサ１８は、検査用カメラ１３に係る水圧を検出するためのセンサであって、検査用カメラ１３の近傍に設けられている。具体的には、圧力センサ１８は、図２Ｂおよび図２Ｄに示すように、本体ユニット１２の下端部に設けられている。
　そして、圧力センサ１８は、検出した水圧の測定データを、出力部１２ｂを介して、コントローラ１の入力部１ａへ送信する。
　本実施形態では、圧力センサ１８において検出された水圧のデータは、水中用ロボット１０が潜水している水深の計測、および後述する検査対象物（ダムの壁面）の検査結果を補正するために使用される。
　（推進器ユニット２０）
　推進器ユニット２０は、水中用ロボット１０の水中における移動時の推進力を生じさせる機構であって、スクリュー（プロペラとも呼ぶ）とスクリューを回転させるモータ（電気モータ）とを組み合わせて構成される複数のスラスタによって構成されている。
　推進器ユニット２０は、コントローラ１からの指示入力や自動姿勢制御によって、各スラスタのモータの回転数が制御されることで、前後、左右、上下の各方向（第１～第３軸方向）における推進力が制御される。
　これにより、水中用ロボット１０の水中における移動、姿勢等を制御することができる。
　そして、推進器ユニット２０は、図１および図２Ａ～図２Ｅに示すように、前後スラスタ（第１推進器）２１ａ，２１ｂ、上下スラスタ（第２推進器）２２ａ～２２ｄ、および左右スラスタ（第３推進器）２３ａ，２３ｂを有している。
　前後スラスタ２１ａ，２１ｂ、上下スラスタ２２ａ～２２ｄ、および左右スラスタ２３ａ，２３ｂは、互いに直交する３つの軸（第１～第３軸）方向において、水中用ロボット１０の各軸方向における並進と各軸回りの回転とを可能とする。また、前後スラスタ２１ａ，２１ｂ、上下スラスタ２２ａ～２２ｄ、および左右スラスタ２３ａ，２３ｂは、それぞれバンパー１１に固定されている。そして、前後スラスタ２１ａ，２１ｂ、上下スラスタ２２ａ～２２ｄ、および左右スラスタ２３ａ，２３ｂは、それぞれが独立して制御される。
　なお、以下の説明においてスラスタの方向とは、各スラスタが備えるスクリューの回転軸に平行な方向、すなわち、各スラスタによって生じる推進力の方向を指すものとする。
　　（前後スラスタ２１ａ，２１ｂ）
　２つの前後スラスタ（第１推進器）２１ａ，２１ｂは、前後方向（第１軸方向）における水中での推進力を生じさせるために、図１および図２Ａ～図２Ｅに示すように、バンパー１１の右前と左後ろの位置に固定されている。また、前後スラスタ２１ａ，２１ｂは、上下方向（第２軸方向）における中央からやや下寄りの位置において、バンパー１１に固定されている。そして、前後スラスタ２１ａ，２１ｂは、各スラスタの回転軸が前後方向（第１軸方向）において互いに平行になるように配置されている。
　本実施形態の水中用ロボット１０では、図１および図２Ａ～図２Ｅに示すように、前後スラスタ２１ａ，２１ｂが、平面視において水中用ロボット１０の直立姿勢における重心位置ｇ１（図２Ａ参照）を中心として対称な位置に配置されている。
　これにより、前後スラスタ２１ａ，２１ｂのそれぞれの推進力の出力を変化させることで、水中用ロボット１０を安定した状態で、前後方向に移動させたり、前後方向に沿う第１軸に対して傾けたりすることができる。すなわち、水中用ロボット１０を、前後方向に移動させたり、ヨー方向において回転させたりすることが可能となる。
　　（上下スラスタ２２ａ～２２ｄ）
　４つの上下スラスタ（第２推進器）２２ａ～２２ｄは、上下方向（第２軸方向）における水中での推進力を生じさせるために、図１および図２Ｂ～図２Ｅに示すように、平面視におけるバンパー１１の四隅付近に設けられている。また、上下スラスタ２２ａ～２２ｄは、バンパー１１の上下方向における中央よりやや上寄りの位置に設けられている。さらに、上下スラスタ２２ａ～２２ｄは、水中用ロボット１０が潜水する際に大きな推進力を必要とする。このため、上下スラスタ２２ａ～２２ｄは、他のスラスタ（前後スラスタ２１ａ，２１ｂ、および左右スラスタ２３ａ，２３ｂ）と比較して、大きな推進力を生じさせることが可能なスラスタが用いられる。
　具体的には、上下スラスタ２２ａ～２２ｄのスクリューの羽根の大きさ、モータの出力、回転数等が他のスラスタよりも大きくなるように調整すればよい。
　また、４つの上下スラスタ２２ａ～２２ｄは、上下方向（第２軸方向）を向くように、バンパー１１に固定されている。すなわち、上下スラスタ２２ａ～２２ｄは、各スラスタの回転軸が、上下方向に対して互いに平行になるように配置される。
　また、上下スラスタ２２ａ～２２ｄは、それぞれの回転軸に直交する同一平面上に、平面視において水中用ロボット１０の重心位置ｇ１を中心とする長方形の四隅付近に配置されている。
　これにより、４つの上下スラスタ２２ａ～２２ｄの推進力の出力を変化させることで、水中用ロボット１０を上下方向に移動させたり、上下方向（第２軸方向）に対して傾けたりすることができる。すなわち、水中用ロボット１０を、上下方向に移動させたり、ロール方向およびピッチ方向において回転（前傾・後傾）させたりすることができる。
　また、本実施形態の水中用ロボット１０では、図２Ｂおよび図２Ｃに示すように、他の部品と比較して重量の大きいバッテリユニット１６がバンパー１１の下端面に配置されている。
　このため、水中用ロボット１０を水中で上下に移動させる際に、姿勢を安定化させることができる。
　　（左右スラスタ２３ａ，２３ｂ）
　２つの左右スラスタ（第３推進器）２３ａ，２３ｂは、左右方向（第３軸方向）における水中での推進力を生じさせるために、図１および図２Ａ～図２Ｅに示すように、バンパー１１の左前と右後ろの位置に固定されている。また、左右スラスタ２３ａ，２３ｂは、上下方向（第２軸方向）における中央からやや下寄りの位置、つまり前後スラスタ２１ａ，２１ｂと略同じ高さ位置において、バンパー１１に固定されている。そして、左右スラスタ２３ａ，２３ｂは、各スラスタの回転軸が左右方向（第３軸方向）において互いに平行になるように配置されている。
　本実施形態の水中用ロボット１０では、図１および図２Ａ～図２Ｅに示すように、左右スラスタ２３ａ，２３ｂが、平面視において、直立姿勢の水中用ロボット１０の重心位置ｇ１（図２Ａ参照）を中心として対称な位置に配置されている。
　これにより、左右スラスタ２３ａ，２３ｂのそれぞれの推進力の出力を変化させることで、水中用ロボット１０を安定した状態で、左右方向に移動させたり、左右方向に沿う第３軸に対して傾けたりすることができる。すなわち、水中用ロボット１０を、左右方向において移動させたり、ヨー方向において回転させたりすることが可能となる。
　ただし、上記の各スラスタの配置や方向は、標準的な配置であって、水中用ロボット１０の重心位置や水中推進時における水の抵抗による挙動等に鑑みて、位置や方向を調整すればよい。
　（姿勢調整機構３０）
　姿勢調整機構３０は、左右方向に沿った第３軸を中心として回転させて、水中用ロボット１０を前傾姿勢へ移行させる機構であって、水中用ロボット１０の重心位置および浮心位置を移動させるために設けられている。
　すなわち、姿勢調整機構３０は、図１、および図２Ａ～図２Ｅに示すように、可動おもりユニット３１と、第１送りねじ３２と、可動浮力材ユニット３５と、第２送りねじ３６と、ギアボックス３７と、を有している。
　（可動おもりユニット３１）
　可動おもりユニット３１は、水中用ロボット１０の重心位置を前後方向（第１軸方向）において移動させるために、前後方向に沿って配置された第１送りねじ３２の回転に伴って、前後方向において前後に移動する。
　本実施形態の水中用ロボット１０では、ギアボックス３７に近接した位置が、可動おもりユニット３１の初期位置として設定されている。そして、水中用ロボット１０を前傾姿勢に移行させる際には、図１等に示すように、ギアボックス３７から離間した位置まで可動おもりユニット３１を移動させる。
　すなわち、水中用ロボット１０が直立姿勢（図１等参照）で水中を移動する際には、可動おもりユニット３１は、前後方向における後端の初期位置にある。
　そして、水中用ロボット１０が前傾姿勢へ移行する際には、可動おもりユニット３１は、可動浮力材ユニット３５の上下方向における移動に連動して、前後方向における前端の位置まで移動する。
　これにより、水中用ロボット１０の重心位置を、前後方向における前寄りの位置へと移動させることができる。
　　（第１送りねじ３２）
　第１送りねじ３２は、図１および図２Ａ等に示すように、前後方向（第１軸方向）に沿って配置されている。そして、第１送りねじ３２は、外周面に送り溝と停止溝とが形成されており、回転することによって可動おもりユニット３１を前後方向において移動させる。
　なお、第１送りねじ３２と後述する第２送りねじ３６とは、送り溝のピッチが異なるものの、ほぼ同じ構成を有している。
　送り溝は、円柱状の第１送りねじ３２の軸方向に対して斜めに、前後方向に沿って連続的に形成された１本の溝として形成されている。
　可動おもりユニット３１は、この送り溝内にその一部が係止された状態で第１送りねじ３２が回転することで、前後方向において移動可能となる。
　停止溝は、円柱状の第１送りねじ３２の軸方向に対して垂直な平面に沿って形成された円環状の溝であって、送り溝の両端に形成されている。
　可動おもりユニット３１は、停止溝内にその一部が係止された状態になると、第１送りねじ３２を回転させても、前後方向において移動不能となる。よって、停止溝は、可動おもりユニット３１の前後方向の両端部におけるストッパとして機能する。
　　（可動浮力材ユニット３５）
　可動浮力材ユニット３５は、水中用ロボット１０の浮心位置を上下方向（第２軸方向）において移動させるために、上下方向に沿って配置された第２送りねじ３６の回転に伴って、上下方向において前後に移動する。
　本実施形態の水中用ロボット１０では、可動おもりユニット３１と同様に、ギアボックス３７に近接した位置が、可動浮力材ユニット３５の初期位置として設定されている。そして、水中用ロボット１０を前傾姿勢に移行させる際には、ギアボックス３７から離間した位置まで可動浮力材ユニット３５を移動させる。
　すなわち、水中用ロボット１０が直立姿勢（図１等参照）で水中を移動する際には、可動浮力材ユニット３５は、上下方向における上端の初期位置にある。
　そして、水中用ロボット１０が前傾姿勢へ移行する際には、可動浮力材ユニット３５は、可動おもりユニット３１の前後方向における移動に連動して、上下方向における下端の位置まで移動する。
　これにより、水中用ロボット１０の浮心位置を、鉛直方向における下向きの位置へと移動させることができる。
　　（第２送りねじ３６）
　第２送りねじ３６は、図１および図２Ｂ、図２Ｄ等に示すように、上下方向（第２軸方向）に沿って配置されている。そして、第２送りねじ３６は、第１送りねじ３２と同様に、外周面に送り溝と停止溝とが形成されており、回転することによって可動浮力材ユニット３５を上下方向において移動させる。
　送り溝は、円柱状の第２送りねじ３６の軸方向に対して斜めに、前後方向に沿って連続的に形成された１本の溝として形成されている。
　可動浮力材ユニット３５は、この送り溝内にその一部が係止された状態で第２送りねじ３６が回転することで、上下方向において移動可能となる。
　なお、本実施形態では、可動浮力材ユニット３５の上下方向における移動距離が、可動おもりユニット３１の前後方向における移動距離よりも長く、かつ第２送りねじ３６の送り溝のピッチは、第１送りねじ３２の送り溝のピッチよりも大きくなるように設定されている。これにより、第１送りねじ３２と第２送りねじ３６の長さが異なる場合でも、可動おもりユニット３１と可動浮力材ユニット３５とが、それぞれ第１・第２送りねじ３２，３６における両端へ到達するタイミングを一致させることができる。
　停止溝は、円柱状の第２送りねじ３６の軸方向に対して垂直な平面に沿って形成された円環状の溝であって、送り溝の両端に形成されている。
　可動浮力材ユニット３５は、その一部が停止溝内に係止された状態になると、第２送りねじ３６を回転させても、上下方向において移動不能となる。よって、停止溝は、可動浮力材ユニット３５の上下方向の両端部におけるストッパとして機能する。
　　（ギアボックス３７）
　ギアボックス（駆動機構）３７は、可動おもりユニット３１および可動浮力材ユニット３５を、それぞれ前後方向および上下方向において駆動するために、バンパー１１における上面の後端に設けられている。そして、ギアボックス３７は、内部に設けられた単一の駆動源（モータ）（図示せず）と、複数のギアとを組み合わせて構成されている。
　ギアボックス３７内の単一の駆動源（モータ）は、複数のギアを介して、前後方向に沿って配置された第１送りねじ３２の後端、上下方向に沿って配置された第２送りねじ３６の上端にそれぞれ連結されている。
　そして、ギアボックス３７は、第１送りねじ３２と第２送りねじ３６とに対して、それぞれ回転駆動力を付与する。
　具体的には、ギアボックス３７から付与される回転駆動力は、可動おもりユニット３１が前方向へ移動する際には、これに連動して可動浮力材ユニット３５が下方向へ移動するように、第１送りねじ３２、第２送りねじ３６に対して伝達される。
　なお、第１送りねじ３２と第２送りねじ３６とを回転させる方向は、それぞれの送り溝が形成された向きに応じて設定されていればよい。例えば、ギアボックス３７から見て、第１送りねじ３２と第２送りねじ３６とを同じ方向に回転させてもよいし、逆方向に回転させてもよい。
　＜ダムの壁面の検査時の動作＞
　本実施形態の水中用ロボット１０では、上述した構成によって、例えば、図１７に示すダムの堤体５０の壁面５１ａ，５１ｂの検査を実施する。
　具体的には、水中用ロボット１０は、コントローラ１から操作入力された内容に基づいて、図１７に示すように、水面に近い位置Ｌ１で潜行しながら検査対象であるダムの堤体５０の壁面５１ａへと近づいていく。
　このとき、水中用ロボット１０は、推進器ユニット２０の各スラスタによって、３軸方向における推進力を制御して、直立姿勢を維持した状態で壁面５１ａへと近づいていく。水中用ロボット１０では、このような水平移動時には、上下スラスタ２２ａ～２２ｄおよび左右スラスタ２３ａ，２３ｂによる推進力を使って直立姿勢を維持しつつ、前後スラスタ２１ａ，２１ｂによる推進力を使って前進する。また、コントローラ１では、操作用カメラ１２ａによって取得された映像をモニタ画面で確認しながら目標とする方向へ移動していく。
　次に、水中用ロボット１０は、その正面（例えば、検査用カメラ１３）と壁面５１ａまでの距離ｄｓになる位置Ｌ２まで移動する。
　この位置Ｌ２において、水中用ロボット１０は、検査用カメラ１３を起動して、壁面５１ａの撮影を開始する。
　次に、水中用ロボット１０は、直立姿勢を維持した状態で、壁面５１ａまでの距離ｄｓを維持したまま、水平移動と下降とを繰り返しながら移動して行く。
　このとき、水中用ロボット１０は、上下方向における移動時には、前後スラスタ２１ａ，２１ｂ、上下スラスタ２２ａ～２２ｄおよび左右スラスタ２３ａ，２３ｂによる推進力を使って直立姿勢を維持しつつ、上下スラスタ２２ａ～２２ｄによる推進力を使って上下に移動する。また、水中用ロボット１０は、左右方向における移動時には、前後スラスタ２１ａ，２１ｂ、上下スラスタ２２ａ～２２ｄおよび左右スラスタ２３ａ，２３ｂによる推進力を使って直立姿勢を維持しつつ、左右スラスタ２３ａ，２３ｂによる推進力を使って左右方向に移動する。
　これにより、略鉛直方向に沿うように配置された壁面５１ａの検査用の画像を、検査用カメラ１３によって取得することができる。なお、検査用カメラ１３によって取得される画像は、動画であってもよいし、静止画であってもよい。
　検査用カメラ１３によって動画を撮影する場合には、水中用ロボット１０は、検査対象となる壁面５１ａから距離ｄｓとなった位置Ｌ２に移動する。その後、水中用ロボット１０は、所望のタイミングで撮影を開始して、壁面５１ａと壁面５１ｂとの境界部分の位置Ｌ３に到達するまで連続的に撮影を行う。
　一方、検査用カメラ１３によって静止画を撮影する場合には、水中用ロボット１０は、検査対象となる壁面５１ａから距離ｄｓとなった位置Ｌ２に移動する。その後、水中用ロボット１０は、操作用カメラ１２ａによって壁面５１ａの状態を確認しながら移動し、傷等の異常が見られる位置において、所望のタイミングで静止画を撮影する。
　次に、水中用ロボット１０が壁面５１ａと壁面５１ｂとの境界部分の位置Ｌ３に到達すると、水中用ロボット１０は、次に検査対象となる傾斜した壁面５１ｂの角度に合わせて前傾姿勢へと切り替えられる。
　具体的には、水中用ロボット１０では、図１７に示す位置Ｌ３において、上述した姿勢調整機構３０によって可動おもりユニット３１と可動浮力材ユニット３５とが、同期して所定の方向へ移動する。
　これにより、水中用ロボット１０では、重心位置が移動し、かつ浮心位置が移動することで、水中用ロボット１０をピッチ方向において傾ける（前傾させる）ことができる（位置Ｌ４）。
　ここで、位置Ｌ４における前傾角度、つまり、可動おもりユニット３１と可動浮力材ユニット３５の移動距離は、検査対象である壁面５１ｂの角度に平行になるように設定される。壁面５１ｂの傾斜角度は、ダム等の設計データ等を予め入力しておいてもよい。あるいは、水中用ロボット１０において、操作用カメラ１２ａ、検査用カメラ１３、ソナー１４等を用いて直立姿勢時における壁面５１ｂまでの距離を計測して、壁面５１ｂの傾斜角度を求めてもよい。
　次に、水中用ロボット１０は、前傾姿勢を維持した状態で、壁面５１ｂまでの距離ｄｓを維持したまま、左右方向における移動と斜め下向きへの移動とを繰り返しながら移動して行く。
　このとき、水中用ロボット１０は、斜め下向きへの移動時には、前後スラスタ２１ａ，２１ｂ、上下スラスタ２２ａ～２２ｄおよび左右スラスタ２３ａ，２３ｂによる推進力を使って前傾姿勢を維持しつつ、上下スラスタ２２ａ～２２ｄによる推進力を使って斜め下向きに移動する。また、水中用ロボット１０は、左右方向における移動時には、前後スラスタ２１ａ，２１ｂ、上下スラスタ２２ａ～２２ｄおよび左右スラスタ２３ａ，２３ｂによる推進力を使って前傾姿勢を維持しつつ、左右スラスタ２３ａ，２３ｂによる推進力を使って左右方向に移動する。
　これにより、傾斜面として形成された壁面５１ｂの検査用の画像を、検査用カメラ１３によって取得することができる。
　＜検査用カメラ１３を用いた検査方法＞
　本実施形態の検査用カメラ１３を用いた検査方法では、図１等に示す水中用ロボット１０を用いて取得された画像に基づいて壁面に生じた傷の大きさを算出する。
　予め、ＰＣ等のコントローラ１が水中用ロボット１０を遠隔操作し、検査用カメラ１３の撮像部１３ａによって、壁面に生じた傷Ｄ１，Ｄ２を含む画像を撮影する。コントローラ１の入力部１ａは、撮影した画像を水中用ロボット１０から取得する。コントローラ１は、取得した画像に基づいて壁面に生じた傷の大きさを算出する。
　具体的には、図１５に示すフローチャートの流れに沿って、ダムの壁面５１ａ，５１ｂに生じた傷Ｄ１，Ｄ２（図１２参照）の大きさ（幅）を測定する。
　まず、ステップＳ１１において、位置検出部１ｂは、スポットＰ１～Ｐ４の重心位置を検出する。具体的には、位置検出部１ｂが、画像における４つのスポットの領域を検出し、画素を単位としてその重心位置を算出する。スポットＰｉ（ｉ＝１～４）の画像中の重心位置をＰｐｉ（ｘｐｉ，ｙｐｉ）とする。
　次に、ステップＳ１２において、距離測定部１ｃは、交点Ｃ１から各スポットの重心位置までの距離を算出する。スポットＰ１とスポットＰ３とを結んだ直線と、スポットＰ２とスポットＰ４とを結んだ直線との交点Ｃ１を求める。距離測定部１ｃは、交点Ｃ１の画像における位置を、画素を単位として算出する。次に、距離測定部１ｃは、交点Ｃ１から各スポットの重心位置までの距離を、画素を単位として算出する。交点Ｃ１からスポットＰｉの重心位置までの画像中の距離をｒｐｉとする。
　ここで、図１２に示すように交点Ｃ１から各スポットＰｉの重心位置までの距離ｒｐｉの値に差がある場合、水中用ロボット１０の検査用カメラ１３の光軸Ｘの角度が壁面に対して傾いていることを意味する。
　次に、ステップＳ１３において、圧力センサ１８において検出された水圧の測定結果から、水中用ロボット１０が画像を撮影した時点での水圧（水深）の値が、メモリ１ｇから取得される。
　次に、ステップＳ１４において、距離測定部１ｃは、ステップＳ１３において取得された水圧（水深）の値を用いて、各レーザ照射部１３ｂａ～１３ｂｄの前面から壁面の対応するスポットまでの距離を算出する。各レーザ照射部１３ｂａ～１３ｂｄの前面からスポットＰｉまでの実際の距離をｄｉとすると、ｄｉは次のように求められる。
　まず、フロントケース４３に水圧等の外圧が付与されておらずフロントケース４３が弾性変形していない状態において、予め基準となる画像を２枚以上撮影する。基準画像は、検査用カメラ１３の光軸Ｘと垂直な平面を被写体とし、この被写体を異なる既知の距離から撮影する。この被写体は、平面上に既知の寸法で格子が描かれたチャートであってもよい。図１１Ａは、撮影距離、すなわち検査用カメラ１３から被写体までの距離を０．５ｍとして撮影したときに得られた画像の一例を示す図である。また、図１１Ｂは、撮影距離を１．０ｍとして撮影したときに得られた画像の一例を示す図である。
　撮影した画像においては、次の関係が成り立つ。
　　　ｄｉ＝Ａｘｐｉ／（ｘｐｉ－Ｂｘｐｉ）　（ｉ＝１～４）　（式１）
　　　ｄｉ＝Ａｙｐｉ／（ｙｐｉ－Ｂｙｐｉ）　（ｉ＝１～４）　（式２）
　ただし、Ａｘｐｉ、Ａｙｐｉ、ＢｘｐｉおよびＢｙｐｉはいずれも定数である。
　上記（式１）および（式２）は、以下のようにして導出することができる。
　すなわち、図１８に示すように、検査用カメラ１３における撮像部１３ａによる撮影側の端面から壁面までの距離ｄｉ、撮像部１３ａの光軸Ｘからレーザ照射部１３ｂａ～１３ｂｄの中心軸までの距離Ａｗｘｉ、レーザ照射部１３ｂａ～１３ｂｄから照射されるレーザ光の照射方向の、光軸Ｘに対する傾きＢｗｘｉ、そのレーザ光が壁面に形成するスポットの位置から光軸Ｘと壁面との交点までの距離ｘｗｉとする。図示していないが、距離Ａｗｙｉ、傾きＢｗｙｉ、距離ｙｗｉについても同様に定義する。
　なお、傾きＢｗｘｉおよび傾きＢｗｙｉは、光軸Ｘとレーザ照射方向とが平行である場合には０になる。
　このとき、ｘｗｉおよびｙｗｉは、ダムの壁面上におけるスポットの座標（壁面位置）、ｘｐｉおよびｙｐｉは、画面上におけるスポットの座標（画素位置）を意味している（Ａｗｘｉ、Ｂｗｘｉ、Ｋ０は、撮像部１３ａ（カメラ）によって決まる定数。）。
　よって、ｘｗｉおよびｙｗｉは、以下の関係式（Ａ）、（Ｂ）によって表すことができる。
　　　ｘｗｉ＝Ｂｗｘｉ×ｄｉ＋Ａｗｘｉ　・・・・・（Ａ）
　　　ｙｗｉ＝Ｂｗｙｉ×ｄｉ＋Ａｗｙｉ　・・・・・（Ｂ）
　ただし、ｉは、スポット番号（ｉ＝１～４）である。
　ここで、撮像部１３ａのカメラ性能によって決まる単位距離（１ｍ）における１画素当たりの分解能をＫ０とすると、任意の距離ｄｉ（ｍ）における分解能Ｋ（m／画素）は、
　　　Ｋ＝Ｋ０×ｄｉ　・・・・・（Ｃ）
となる。
　次に、画素位置（ｘｐｉ，ｙｐｉ）と壁面位置（ｘｗｉ，ｙｗｉ）との間には、
　　　ｘｗｉ＝Ｋ×ｘｐｉ　・・・・・（Ｄ）
　　　ｙｗｉ＝Ｋ×ｙｐｉ　・・・・・（Ｅ）
の関係が成り立つ。
　よって、上記関係式（Ａ），（Ｂ）に、関係式（Ｃ），（Ｄ），（Ｅ）を代入すると、
　　　ｘｐｉ＝Ａｗｘｉ／（Ｋ０ｄｉ）＋Ｂｗｘｉ／Ｋ０　・・・・・（Ｆ）
　　　ｙｐｉ＝Ａｗｙｉ／（Ｋ０ｄｉ）＋Ｂｗｙｉ／Ｋ０　・・・・・（Ｇ）
という関係式（Ｆ），（Ｇ）を得ることができる。
　ここで、Ａｘｐｉ，Ｂｘｐｉ，Ａｙｐｉ，Ｂｙｐｉを、以下の関係式（Ｈ），（Ｊ），（Ｋ），（Ｌ）によって定義する。
　　　Ａｘｐｉ＝Ａｗｘｉ／Ｋ０　・・・・・（Ｈ）
　　　Ｂｘｐｉ＝Ｂｗｘｉ／Ｋ０　・・・・・（Ｊ）
　　　Ａｙｐｉ＝Ａｗｙｉ／Ｋ０　・・・・・（Ｋ）
　　　Ｂｙｐｉ＝Ｂｗｙｉ／Ｋ０　・・・・・（Ｌ）
　ここで、Ａｗｘｉ，Ｂｗｘｉ，Ａｗｙｉ，Ｂｗｙｉ，Ｋ０は定数であるから、Ａｘｐｉ，Ｂｘｐｉ，Ａｙｐｉ，Ｂｙｐｉも定数である。
　関係式（Ｆ），（Ｇ）に、上記関係式（Ｈ），（Ｊ），（Ｋ），（Ｌ）を代入すると、
　　　ｘｐｉ＝Ａｘｐｉ／ｄｉ＋Ｂｘｐｉ　・・・・・（Ｍ）
　　　ｙｐｉ＝Ａｙｐｉ／ｄｉ＋Ｂｙｐｉ　・・・・・（Ｎ）
　これらの関係式（Ｍ）、（Ｎ）から、ｄｉをそれぞれ求めると、
上記(式１)、（式２）を導出することができる。
　ここで、上記基準画像においては、ｄｉは撮影距離と等しく、また、ｘｐｉ、ｙｐｉは基準画像から算出可能である。１枚の基準画像からは８つの関係式が得られることから、２枚の基準画像が得られれば１６の関係式が得られる。したがって、これらの関係式からＡｘｐｉ、Ａｙｐｉ、ＢｘｐｉおよびＢｙｐｉをすべて算出することができる。
　このようにして求めたＡｘｐｉ、Ａｙｐｉ、ＢｘｐｉおよびＢｙｐｉは、予めメモリ１ｇに記憶されている。距離測定部１ｃは、検査対象である画像から求めた各スポットの重心位置Ｐｐｉ（ｘｐｉ，ｙｐｉ）と、記憶しているこれらの定数とを式１および式２に代入することにより、ｄｉを求めることができる。
　また、本実施形態では、図１７に示すように、水中用ロボット１０がダムの水中を潜行している際に、水深が大きくなるにつれて、撮像部１３ａ等を格納したフロントケース４３およびケース４１に対して水圧が掛かる。このとき、フロントケース４３の被写体側の面は、図１３に示すように、水圧を受けて凹状に変形する。
　このため、レーザ照射部１３ｂａ～１３ｂｄは、図１３に示すフロントケース４３の変形によって、レーザの照射方向が内側にずれてしまう。
　具体的には、各レーザ照射部１３ｂａ～１３ｂｄから照射されたレーザ光のスポットＰ１～Ｐ４は、図１４に示すように、水圧を受けたフロントケース４３の変形によって、スポットＰ１１～Ｐ１４の位置へ移動してしまう。
　また、フロントケース４３は、上述したようにアルミ製の筐体として形成されており、水圧を受けて弾性変形する。
　ここで、スポットＰ１～Ｐ４の位置がスポットＰ１１～Ｐ１４の位置へ移動した場合、距離測定部１ｃは、壁面までの距離が実際の距離よりも離れた距離であると誤って認識してしまう。
　すなわち、図１１Ａおよび図１１Ｂに示すように、スポットＰ１～Ｐ４の間隔は、検査対象物であるダムの壁面からの距離が離れるにつれて狭くなる。このため、図１４に示すように、フロントケース４３の変形によってスポットＰ１～Ｐ４の位置が、スポットＰ１１～Ｐ１４の位置へ移動した場合には、スポット間の間隔が小さくなるため、実際の距離よりも離れていると誤認識してしまうおそれがある。
　そこで、本実施形態の水中検査システム１００では、以下のような手順により、水圧によって生じたフロントケース４３の変形による影響を排除するように補正を行う。
　すなわち、画像中における各スポットの重心位置Ｐｐｉ（ｘｐｉ，ｙｐｉ）、壁面上の各スポットの重心位置Ｐｗｉ（ｘｗｉ，ｙｗｉ）とすると、壁面までの距離と各スポットの重心位置との関係を決めるために、
　　　Ａｘｗｉ，Ｂｘｗｉ，Ａｙｗｉ，Ｂｙｗｉ，Ａｘｐｉ，Ｂｘｐｉ，Ａｙｐｉ，Ｂｙｐｉ×４つのレーザ照射部１３ｂａ～１３ｂｄ＝３２個
のデータを予め取得しておく。
　そして、各スポットの重心位置と水深との関係を示す補正係数として、
　　　Ｃｘｉ（ｄｅｐｔｈ），Ｃｙｉ（ｄｅｐｔｈ）×４つのレーザ照射部１３ｂａ～１３ｂｄ＝８個
のデータを予め取得しておく。
　なお、補正用の係数Ｃは、図１６に示すように、水圧が大きくなるにつれて、徐々に１．０よりも小さくなっていき、所定の水圧を超えるとほぼ一定値となる。
　これにより、各レーザ照射部１３ｂａ～１３ｂｄから壁面までの距離ｄｉは、以下の関係式３によって求めることができる。
　　　ｄｉ＝｛Ａｘｐｉ／（ｘｐｉ－Ｂｘｐｉ）｝×Ｃｘｉ（ｄｅｐｔｈ）
　　　　　＝｛Ａｙｐｉ／（ｙｐｉ－Ｂｙｐｉ）｝×Ｃｙｉ（ｄｅｐｔｈ）　　（式３）
　このように、本実施形態の水中検査システム１００では、水圧の大きさに応じて変化する補正用の係数Ｃを用いることで、各レーザ照射部１３ｂａ～１３ｂｄから壁面までの距離ｄｉを、水圧による影響を排除して正確に求めることができる。
　次に、ステップＳ１５において、姿勢検出部１ｄは、ステップＳ１４において算出された各レーザ照射部１３ｂａ～１３ｂｄの前面からスポットＰｉまでの距離ｄｉに基づいて、検査用カメラ１３の壁面に対する傾き（水中用ロボット１０の姿勢）を算出する。
　検査用カメラ１３の光軸Ｘの、壁面に対する相対角度（ヨー角θ、ピッチ角ψ）は、次式で求められる。
　　　θ＝ｔａｎ－１（（ｄ１－ｄ３）／Ｒｗ１＋Ｒｗ３））　　　（式４）
　　　ψ＝ｔａｎ－１（（ｄ２－ｄ４）／Ｒｗ２＋Ｒｗ４））　　　（式５）
　ただし、各レーザ照射部の光軸と撮像部１３ａの光軸Ｘとの距離をＲｗｉとする。
　ここで、各レーザ照射部の光軸と撮像部１３ａの光軸Ｘとは平行であるから、これらの距離Ｒｗｉは、対応するレーザ照射部と撮像部１３ａの光軸Ｘとの距離と等しい。すなわち、Ｒｗｉは既知である。Ｒｗｉは、予めメモリ１ｇに記憶されている。姿勢検出部１ｄは、すでに求めたｄｉと記憶されているＲｗｉとから、θおよびψを算出することができる。
　次に、ステップＳ１６において、補正部１ｅは、ステップＳ１４において算出された傾き（姿勢）の大きさに応じて、画像の傾きを補正する処理を実施する。
　補正部１ｅは、ヨー角θ、ピッチ角ψを用いて、元の画像を、壁面に垂直な方向から壁面を見た画像、すなわち撮像部１３ａの光軸Ｘが壁面と垂直となる方向から撮影した画像に相当するように変換（補正）する。
　次に、ステップＳ１７において、検査対象測定部１ｆは、予め記憶されている実際のスポットＰ１～Ｐ４の位置の間隔と比較して、補正後の画像における１画素当たりの長さを算出する。
　次に、ステップＳ１８において、検査対象測定部１ｆは、補正後の画像に含まれる傷Ｄ１，Ｄ２の実際の幅（実寸）を算出する。
　まず、検査対象測定部１ｆは、補正後の画像に含まれる傷Ｄ１、Ｄ２を特定する。検査対象測定部１ｆは、画像を解析することにより傷Ｄ１、Ｄ２を検出する。そして、検査対象測定部１ｆは、画像における傷Ｄ１，Ｄ２の幅を、画素を単位として算出する。なお、検査対象測定部１ｆは、傷Ｄ１，Ｄ２の幅を算出する代わりに、傷Ｄ１，Ｄ２の幅を外部から取得するようにしてもよい。
　次に検査対象測定部１ｆは、画素を単位とする傷Ｄ１，Ｄ２の幅を、実寸に変換する。検査対象測定部１ｆは、ステップＳ１８で求めた１画素に対応する実際の長さを、傷Ｄ１，Ｄ２の幅に乗じることにより、傷Ｄ１，Ｄ２の幅（実寸）を算出する。
　本実施形態の検査用カメラ１３を用いた検査方法では、以上のように、例えば、水圧を受けたフロントケース４３等が変形した場合でも、補正部１ｅが水圧の大きさに応じて変化する係数Ｃの値を用いて距離ｄｉを補正する。すなわち、フロントケース４３の変形によってレーザ照射部１３ｂａ～１３ｂｄからダムの壁面に照射されたレーザ光のスポットＰ１～Ｐ４の位置がずれてしまった場合でも、図１６に示すグラフ（テーブル）を用いて係数Ｃの値を設定する。
　これにより、撮像部１３ａ等を格納するフロントケース４３が水圧を受けて変形した場合でも、その変形によって生じる誤差を抑制するために、係数Ｃを求めて距離ｄｉを補正することで、正しい距離ｄｉを測定することができる。
　この結果、水中用ロボット１０を用いて、ダムの壁面の検査をさらに精度よく実施することができる。
　［他の実施形態］
　以上、本開示の一実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、開示の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
　（Ａ）
　上記実施形態では、本水中検査システム１００が、図１５に示すフローチャートに従って、検査方法を実施する例を挙げて説明した。しかし、本開示はこれに限定されるものではない。
　例えば、図１５に示す検査方法を、コンピュータに実行させる検査プログラムとして、本開示の内容が実現されてもよい。
　さらに、本検査プログラムを格納した記録媒体として、本開示の内容が実現されていてもよい。
　（Ｂ）
　上記実施形態では、水中においてダムの壁面の検査を実施する検査システムを例として挙げて説明した。しかし、本開示はこれに限定されるものではない。
　本検査システムが検査を実施する場所は、水中に限定されるものではなく、例えば、宇宙空間のように、筐体部の内圧との差が生じる環境下等、外部から圧力が付与される環境下であればよい。
　この場合でも、上記と同様の効果を得ることができる。
　（Ｃ）
　上記実施形態では、図５等に示すように、４つのレーザ照射部１３ｂａ～１３ｂｄを搭載した検査用カメラ１３を例として挙げて説明した。しかし、本開示はこれに限定されるものではない。
　例えば、検査用カメラ１３に搭載されたレーザ照射部の数は、３つ、あるいは２つであってもよい。
　この場合でも、レーザ照射部の位置の間隔が予め記憶されていれば、画像中のスポットの間隔が何画素分に相当するかを算出することで、実際のレーザ照射部の間隔を用いて、ダムの壁面等の傷等、検査対象物の大きさを測定することができる。
　（Ｄ）
　上記実施形態では、撮像部１３ａの光軸Ｘに直交する平面において、互いに直交する２つの軸上における光軸Ｘを中心とする円周上に、４つのレーザ照射部１３ｂａ～１３ｂｄが配置された検査用カメラ１３を例として挙げて説明した。しかし、本開示はこれに限定されるものではない。
　例えば、検査用カメラにおけるレーザ照射部の配置としては、各レーザ照射部から照射されたレーザの位置の間隔が設定されていればよいため、任意の配置であってもよい。
　（Ｅ）
　上記実施形態では、撮像部１３ａ、４つのレーザ照射部１３ｂａ～１３ｂｄが、共通のフロントケース４３に取り付けられている例を挙げて説明した。しかし、本開示はこれに限定されるものではない。
　例えば、撮像部１３ａ、４つのレーザ照射部１３ｂａ～１３ｂｄが、別々の部材に取り付けられていてもよい。
　（Ｆ）
　上記実施形態では、本開示に係る水中検査システム１００の検査対象物として、ダムの壁面を例として挙げて説明した。しかし、本開示はこれに限定されるものではない。
　例えば、検査用カメラの筐体部に対して外圧が付与されるような環境下における各種検査等に対しても、本開示の検査システムは適用可能である。
　本開示の検査システムは、外部から付与される圧力による影響を低減させて、検査の精度が低下することを抑制することができるという効果を奏することから、水中等のような外圧が付与される環境下において使用される検査システムに対して広く適用可能である。
　１　　　コントローラ（検査装置）
　１ａ　　入力部
　１ｂ　　位置検出部
　１ｃ　　距離測定部
　１ｄ　　姿勢検出部
　１ｅ　　補正部
　１ｆ　　検査対象測定部
　１ｇ　　メモリ
　２　　　ケーブル
１０　　　水中用ロボット（検査用カメラ装置）
１１　　　バンパー
１１ａ　　センターフレーム
１１ｂ　　センターフレーム
１２　　　本体ユニット
１２ａ　　操作用カメラ
１２ｂ　　出力部
１３　　　検査用カメラ
１３ａ　　撮像部（カメラ）
１３ｂａ～１３ｂｄ　レーザ照射部
１４　　　ソナー
１５　　　照明
１６　　　バッテリユニット
１７ａ，１７ｂ　固定浮力材
１８　　　圧力センサ
２０　　　推進器ユニット
２１ａ，２１ｂ　前後スラスタ
２２ａ～２２ｄ　上下スラスタ
２３ａ，２３ｂ　左右スラスタ
３０　　　姿勢調整機構
３１　　　可動おもりユニット
３２　　　第１送りねじ
３５　　　可動浮力材ユニット
３６　　　第２送りねじ
３７　　　ギアボックス
４１　　　ケース（筐体部）
４１ａ　　円筒部
４２　　　透明板
４３　　　フロントケース（筐体部）
４３ａ　　保持部
４３ｂ　　保持部
５０　　　堤体
５１ａ，５１ｂ　壁面（検査対象物）
１００　　水中検査システム（検査システム）
　ｄｓ　　距離
Ｌ１～Ｌ５　位置
Ｐ１～Ｐ４，Ｐ１１～Ｐ１４　スポット
　Ｘ　　　光軸

Claims (10)

  1. 　外部から圧力が付与される環境下において検査対象物の検査を行う検査システムであって、
    　筐体部と、
    　前記筐体部に対して外部から付与される圧力を検出する圧力センサと、
    　前記筐体部内に設けられており、検査対象物を撮像するカメラと、
    　前記筐体部における前記カメラの周辺に配置されており、前記カメラにおいて撮像された画像データにおける前記検査対象物の寸法を測定する基準となる複数のレーザ光を、前記検査対象物に向かって照射する複数のレーザ照射部と、
    　前記画像データにおける前記複数のレーザ光の位置を検出する位置検出部と、
    　前記位置検出部において検出された前記画像データにおける複数のレーザ光の間隔と、前記圧力センサにおいて検出された圧力情報とに基づいて、前記検査対象物の寸法を測定する検査対象測定部と、
    を備えている検査システム。
  2. 　前記検査対象測定部は、前記圧力情報を用いて、前記画像データにおける複数のレーザ光の間隔から求められる前記複数のレーザ照射部から前記検査対象物までの距離を補正する、
    請求項１に記載の検査システム。
  3. 　前記筐体部は、外部から付与される圧力によって弾性変形する部材によって構成されている、
    請求項１または２に記載の検査システム。
  4. 　前記圧力センサの検出結果と、記外部から付与される圧力によって弾性変形する前記筐体部の変形量との対応関係を示すテーブルを保存する記憶部を、さらに備えている、
    請求項３に記載の検査システム。
  5. 　前記筐体部は、金属製の部材によって構成されている、
    請求項３または４に記載の検査システム。
  6. 　前記筐体部と、前記圧力センサと、前記カメラと、前記複数のレーザ照射部とを有する検査用カメラ装置と、
    　前記位置検出部と、前記検査対象測定部とを有する検査装置と、
    を備えている、
    請求項１から５のいずれか１項に記載の検査システム。
  7. 　前記検査用カメラ装置は、前記圧力情報および前記画像データを出力する出力部を、さらに有しており、
    　前記検査装置は、前記出力部から出力された前記圧力情報および前記画像データが入力される入力部を、さらに有している、
    請求項６に記載の検査システム。
  8. 　前記圧力センサは、水圧を測定するとともに、
    　前記カメラは、水中の前記検査対象物を撮像し、
    　前記検査対象測定部は、水中の前記検査対象物の寸法を測定する、
    請求項１から７のいずれか１項に記載の検査システム。
  9. 　外部から圧力が付与される環境下において検査対象物の検査を行う検査方法であって、
    　筐体部に対して外部から付与される圧力を検出する圧力検出ステップと、
    　前記筐体部に設けられたカメラを用いて、検査対象物を撮像する撮影ステップと、
    　前記筐体部における前記カメラの周辺に配置された複数のレーザ照射部から、前記カメラにおいて撮像された画像データにおける前記検査対象物の寸法を測定する基準となる複数のレーザ光を、前記検査対象物に向かって照射するレーザ照射ステップと、
    　前記画像データにおける前記複数のレーザ光の位置を検出する位置検出ステップと、
    　前記位置検出ステップにおいて検出された前記画像データにおける複数のレーザ光の間隔と、前記圧力検出ステップにおいて検出された圧力情報とに基づいて、前記検査対象物の寸法を測定する検査対象測定ステップと、
    を備えている検査方法。
  10. 　外部から圧力が付与される環境下において検査対象物の検査を行う検査プログラムであって、
    　筐体部に対して外部から付与される圧力を検出する圧力検出ステップと、
    　前記筐体部に設けられたカメラを用いて、検査対象物を撮像する撮影ステップと、
    　前記筐体部における前記カメラの周辺に配置された複数のレーザ照射部から、前記カメラにおいて撮像された画像データにおける前記検査対象物の寸法を測定する基準となる複数のレーザ光を、前記検査対象物に向かって照射するレーザ照射ステップと、
    　前記画像データにおける前記複数のレーザ光の位置を検出する位置検出ステップと、
    　前記位置検出ステップにおいて検出された前記画像データにおける複数のレーザ光の間隔と、前記圧力検出ステップにおいて検出された圧力情報とに基づいて、前記検査対象物の寸法を測定する検査対象測定ステップと、
    を備えている検査方法を、コンピュータに実行させる検査プログラム。
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