JP2017037008A - 構造物の状態検査方法 - Google Patents
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特許文献2は、撮像カメラとレーザ投光器に三次元位置と方向を検出できる三次元磁気センサを取り付け、撮像カメラとレーザ投光器をそれぞれ独立して動作させながら被測定対象物全体を計測すると共に、レーザ投光器をスポット光に切り替えて、被測定対象物に存在する亀裂を計測ことにより、形状と亀裂の両方をリアルタイムに計測し、且つ同一画面上に合成して表示することが可能な三次元計測装置を提案している。
特許文献3は、単一のGPS位置検出装置を利用して、而も衛星からの電波が遮られる陰の部分でも継続して位置測定を実行でき、位置測定が中断されることがないようにし、連続した又大量の3次元データ及び3次元データを有する画像の取得を可能とする三次元データ作成装置を提案している。
特許文献4は、特徴を強調する印やラインを直接対象物に付けたり、書いたりすることなく完全な非接触計測によって処理できる三次元形状データ処理装置を提案している。
特許文献5は、波長の異なる複数のレーザ光を計測対象の同一箇所に同時に照射しつつ計測対象を走査するレーザ走査手段と、計測対象からの複数の反射レーザ光の合成光信号を検出する光検出手段と、この光検出手段の出力信号を処理して計測対象の三次元形状を求める信号処理手段とを備えたレーザレーダ三次元形状計測装置を提案している。
特許文献6は、GPS装置及び撮像部を搭載した複数の飛行体による航空写真測定方法が提案され、複数の撮影ポイントが設定されると共に各撮影ポイントを中心に撮影ポイントエリアがそれぞれ設定される工程と、GPS装置により飛行体の位置を測定する工程と、飛行体がそれぞれ対応する撮影ポイントエリアに到達し、該撮影ポイントエリアの位置を維持する工程と、撮影ポイントエリアに飛行体が最後に到達した時刻が取得される工程と、最後に到達した時刻から所定時間後にシャッタタイミング時刻を設定する工程と、該シャッタタイミング時刻で複数の飛行体により航空写真が撮影される工程を備えている。
特許文献7は、遠隔操縦可能な飛行体と、飛行体にジンバルを介して任意の方向に傾斜自在に支持されたカメラと、カメラと一体に傾斜し、カメラと既知の関係に設けられ、測定対象としての再帰反射体と、再帰反射体を追尾し、再帰反射体の位置を測定するトータルステーションを具備する航空写真システムが提案されている。
特許文献8は、ジンバルを介して任意の方向に傾斜自在に支持されたシャフトと、シャフトの上端に設けられたGPSアンテナを有するGPS装置と、シャフトの下端に設けられた写真装置本体と、撮像部の撮像を制御する制御装置とを有し、制御装置は撮像部で静止画像を取得するよう、撮像部を制御すると共にGPS装置により撮像時の撮像位置を取得する写真測量用カメラを提案している。
特許文献9および特許文献10は、小型無人飛行体による航空写真撮像方法を提案している。
特許文献11は、撮影画像から、鉄塔における締結用ボルトなどの検査対象部品の異常度を自動で算出する検査補助装置を提案している。
特許文献12は、鉄塔を映像で撮影して目視によりボルト検査を行う際の検査負担を低減する検査補助装置を提案している。
しかし、構造物の三次元形状データから無人航空機の経路を決定し、この経路に沿って無人航空機で撮影画像を取得することは提案されていない。
請求項2記載の本発明は、請求項1に記載の構造物の状態検査方法において、前記追尾装置として、少なくとも第1追尾装置と第2追尾装置とを用い、前記飛行経路を、前記第1追尾装置で追尾できる第1飛行経路と、前記第2追尾装置で追尾できる第2飛行経路と、前記第1追尾装置と前記第2追尾装置とで追尾できる第3飛行経路とに区分し、前記位置検出ステップでは、前記無人航空機が前記第1飛行経路を移動している間は、前記無人航空機の前記位置を前記第1追尾装置で検出し、前記無人航空機が前記第3飛行経路を移動している間に、前記無人航空機の前記位置の検出を前記第1追尾装置から前記第2追尾装置に切り替え、前記無人航空機が前記第2飛行経路を移動している間は、前記無人航空機の前記位置を前記第2追尾装置で検出することを特徴とする。
請求項3記載の本発明は、請求項1または請求項2に記載の構造物の状態検査方法において、前記飛行経路決定ステップでは、前記三次元形状データを元に、複数の撮影面を決定する検査位置決定ステップと、前記検査位置決定ステップで決定されたそれぞれの前記撮影面に対して、前記撮影面から前記撮影装置までの撮影距離と、前記撮影面と前記撮影装置との角度、とから前記撮影位置を決定する撮影位置決定ステップと、前記撮影位置決定ステップで決定されたそれぞれの前記撮影位置を移動するための前記飛行経路を決定する経路決定ステップとを有し、前記構造物に対する最低近接距離内を飛行禁止区域としてあらかじめ設定し、前記経路決定ステップでは、前記飛行経路を前記飛行禁止区域外となるように決定することを特徴とする。
請求項4記載の本発明は、請求項1から請求項3のいずれかに記載の構造物の状態検査方法において、前記構造物に対する安全離間距離外を待機区域としてあらかじめ設定し、前記位置検出ステップにおいて、前記無人航空機の前記位置が前記飛行経路から所定距離以上離れたことを検出すると、前記移動指示ステップでは、前記飛行経路の指示に代えて前記待機区域への移動を指示することを特徴とする。
請求項5記載の本発明は、請求項1から請求項3のいずれかに記載の構造物の状態検査方法において、複数の着陸区域をあらかじめ設定し、前記位置検出ステップにおいて、前記無人航空機の前記位置が前記飛行経路から所定距離以上離れたことを検出すると、前記移動指示ステップでは、検出された前記位置から複数の前記着陸区域の中から一つの前記着陸区域を決定し、前記飛行経路の指示に代えて決定した前記着陸区域への移動を指示することを特徴とする。
請求項6記載の本発明は、請求項1から請求項3のいずれかに記載の構造物の状態検査方法において、前記構造物に対する安全離間距離を待機区域としてあらかじめ設定し、前記位置検出ステップにおいて、前記無人航空機の前記位置が前記飛行経路から所定距離以上離れたことを検出すると、前記移動指示ステップでは、前記飛行経路の指示に代えて前記待機区域への移動を指示し、前記待機区域内で、指示した前記位置から前記無人航空機が所定距離以上離れたことを検出すると着陸区域への移動を指示することを特徴とする。
図1は本実施例による構造物の状態検査方法を実現するための装置を示すブロック図、図2は2台の追尾装置での追尾を示す概念図、図3は同構造物の状態検査方法の処理流れを示すフローチャートである。
形状計測装置11には、例えばレーザスキャナが適しており、この種のレーザスキャナとしては例えば株式会社トプコン社製のGLS−2000を用いることができる。
飛行経路決定装置12は、形状計測装置11で取得した三次元形状データおよび必要に応じて構造物1の周辺環境2の三次元形状データから構造物1の撮影位置と飛行経路とを決定する。
コントロール装置13は無人航空機14の飛行をコントロールする。無人航空機14には撮影装置15が取り付けられている。
無人航空機14は、ドローンとも呼ばれる航空機であり、無人航空機14には、複数の回転翼を備えたマルチコプタータイプのヘリコプターが適している。
撮影装置15は、静止画像を撮影するものでも、動画像を撮影するものでもよい。
追尾装置16は、無人航空機14を追尾し、検出した無人航空機14の位置をコントロール装置13に出力する。
追尾装置16には、無人航空機14に取り付けたマーカを追尾する方法によって、例えばライカジオシステムズ株式会社製のライカTS50のモニタリングセンサーを用いることができる。
検査装置17は、撮影装置15で撮影した撮影データを分析して構造物1の異常状態を検査する。
飛行経路決定装置12で決定する飛行経路は、第1追尾装置16aで追尾できる第1飛行経路12aと、第2追尾装置16bで追尾できる第2飛行経路12bと、第1追尾装置16aと第2追尾装置16bとで追尾できる第3飛行経路12cとに区分している。
無人航空機14が第1飛行経路12aを移動している間は、無人航空機14の位置は第1追尾装置16aで検出する。
また、無人航空機14が第2飛行経路12bを移動している間は、無人航空機14の位置は第2追尾装置16bで検出する。
無人航空機14が第3飛行経路12cを移動している間に、無人航空機14の位置の検出を、第1追尾装置16aから第2追尾装置16bに、または第2追尾装置16bから第1追尾装置16aに切り替える。
このように、複数台の追尾装置16a、16bを用いることで、死角を無くし、複数台の追尾装置16a、16bがともに追尾できる第3飛行経路12cを設けることで、追尾装置16a、16bの切り替えをスムーズに行わせることができる。
構造物形状取得ステップ20では、形状計測装置11によって、構造物1の外形の三次元形状データおよび必要に応じて構造物1の周辺環境2の三次元形状データを取得する。
飛行経路決定ステップ30では、飛行経路決定装置12によって、構造物形状取得ステップ20で取得した三次元形状データおよび必要に応じて構造物1の周辺環境2の三次元形状データから撮影位置と飛行経路とを決定する。
位置検出ステップ40では、追尾装置16によって、無人航空機14を追尾して無人航空機14の位置を検出する。
移動指示ステップ50では、コントロール装置13によって、位置検出ステップ40で検出した無人航空機14の位置と、飛行経路決定ステップ30で決定した飛行経路とから無人航空機14に対して移動方向を指示する。
撮影ステップ60では、位置検出ステップ40で検出した無人航空機14の位置が飛行経路決定ステップ30で決定した撮影位置になった時に無人航空機14に搭載した撮影装置15で構造物1を撮影する。なお、撮影は、個別に位置を特定して静止画像データとしてもよいが、撮影の開始位置と終了位置を決定して動画像データとしてもよい。
検査ステップ70では、撮影ステップ60で撮影した撮影データを分析して構造物1の異常状態を検査する。
本実例によれば、構造物1の三次元形状データから無人航空機14の経路を決定することでヒトの手による操作に依ることなく検査に必要な撮影データを得ることができる。また、追尾装置16を用いて無人航空機14の位置を検出して移動方向を指示するため、例えばGPSが使えないかGPSの精度が落ちる場所で用いることができ、安定した飛行を行わせることができる。
検査位置決定ステップ31は、構造物1の三次元形状データを元に、複数の撮影面を決定する。
撮影位置決定ステップ32は、検査位置決定ステップ31で決定されたそれぞれの撮影面に対して、撮影面から前記撮影装置までの撮影距離と、撮影面と前記撮影装置との角度、とから撮影位置を決定する。
離陸位置設定ステップ33は、無人航空機14の離陸位置を設定する。
着陸区域設定ステップ34は、無人航空機14の着陸区域または着陸位置をあらかじめ設定する。なお、無人航空機14の着陸区域または着陸位置は複数設定しておくことが好ましい。無人航空機14の着陸区域または着陸位置を複数設定しておくことで、例えば風の影響を受けて無人航空機14が流されるような場合には、速やかに最寄りの着陸区域に導くことで構造物1への衝突や墜落の心配がない。
待機区域設定ステップ35は、構造物1および必要に応じて構造物1の周辺環境2に対する安全離間距離外を待機区域としてあらかじめ設定する。
飛行禁止区域設定ステップ36は、構造物1および必要に応じて構造物1の周辺環境2に対する最低近接距離内を飛行禁止区域としてあらかじめ設定する。
経路決定ステップ37は、飛行経路が飛行禁止区域外となるように、撮影位置決定ステップ32で決定されたそれぞれの撮影位置を移動するための飛行経路を決定する。
またコントロール装置13は、位置検出ステップ40において無人航空機14の位置が飛行経路から所定距離以上離れたことを検出すると、移動指示ステップ50において、検出された位置から複数の着陸区域の中から一つの着陸区域を決定し、無人航空機14への飛行経路の指示に代えて、無人航空機14に決定した着陸区域へ移動するように指示する。本実施例によれば、例えば風の影響を受けて無人航空機14が流されるような場合には、速やかに最寄りの着陸区域に導くことができる。
またコントロール装置13では、位置検出ステップ40において無人航空機14の位置が飛行経路から所定距離以上離れたことを検出すると、移動指示ステップ50において、無人航空機14への飛行経路の指示に代えて、無人航空機14への待機区域へ移動するように指示し、待機区域内で、無人航空機14が指示した位置から所定距離以上離れたことを検出すると、無人航空機14に着陸区域へ移動するように指示する。本実施例によれば、例えば風の影響を受けて無人航空機14が流されるような場合には、待機区域に移動させることで構造物1への衝突の心配がなく、更に風の影響が継続するような場合には着陸区域に導くことで構造物1への衝突や墜落の心配がない。
2 周辺環境
11 形状計測装置
12 飛行経路決定装置
13 コントロール装置
14 無人航空機
15 撮影装置
16 追尾装置
17 検査装置
20 構造物形状取得ステップ
30 飛行経路決定ステップ
31 検査位置決定ステップ
32 撮影位置決定ステップ
33 離陸位置設定ステップ
34 着陸区域設定ステップ
35 待機区域設定ステップ
36 飛行禁止区域設定ステップ
37 経路決定ステップ
40 位置検出ステップ
50 移動指示ステップ
60 撮影ステップ
70 検査ステップ
Claims (6)
- 構造物の外形の三次元形状データを取得する構造物形状取得ステップと、
前記構造物形状取得ステップで取得した前記三次元形状データから撮影位置と飛行経路とを決定する飛行経路決定ステップと、
無人航空機を追尾装置で追尾して前記無人航空機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で検出した前記無人航空機の前記位置と、前記飛行経路決定ステップで決定した前記飛行経路とから前記無人航空機に対して移動方向を指示する移動指示ステップと、
前記位置検出ステップで検出した前記無人航空機の前記位置が前記飛行経路決定ステップで決定した前記撮影位置になった時に前記無人航空機に搭載した撮影装置で前記構造物を撮影する撮影ステップと、
前記撮影ステップで撮影した撮影データを分析して前記構造物の異常状態を検査する検査ステップと
を有することを特徴とする構造物の状態検査方法。 - 前記追尾装置として、少なくとも第1追尾装置と第2追尾装置とを用い、
前記飛行経路を、
前記第1追尾装置で追尾できる第1飛行経路と、
前記第2追尾装置で追尾できる第2飛行経路と、
前記第1追尾装置と前記第2追尾装置とで追尾できる第3飛行経路と
に区分し、
前記位置検出ステップでは、
前記無人航空機が前記第1飛行経路を移動している間は、前記無人航空機の前記位置を前記第1追尾装置で検出し、
前記無人航空機が前記第3飛行経路を移動している間に、前記無人航空機の前記位置の検出を前記第1追尾装置から前記第2追尾装置に切り替え、
前記無人航空機が前記第2飛行経路を移動している間は、前記無人航空機の前記位置を前記第2追尾装置で検出する
ことを特徴とする請求項1に記載の構造物の状態検査方法。 - 前記飛行経路決定ステップでは、
前記三次元形状データを元に、複数の撮影面を決定する検査位置決定ステップと、
前記検査位置決定ステップで決定されたそれぞれの前記撮影面に対して、前記撮影面から前記撮影装置までの撮影距離と、前記撮影面と前記撮影装置との角度、とから前記撮影位置を決定する撮影位置決定ステップと、
前記撮影位置決定ステップで決定されたそれぞれの前記撮影位置を移動するための前記飛行経路を決定する経路決定ステップと
を有し、
前記構造物に対する最低近接距離内を飛行禁止区域としてあらかじめ設定し、
前記経路決定ステップでは、前記飛行経路を前記飛行禁止区域外となるように決定する
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の構造物の状態検査方法。 - 前記構造物に対する安全離間距離外を待機区域としてあらかじめ設定し、
前記位置検出ステップにおいて、
前記無人航空機の前記位置が前記飛行経路から所定距離以上離れたことを検出すると、前記移動指示ステップでは、前記飛行経路の指示に代えて前記待機区域への移動を指示する
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の構造物の状態検査方法。 - 複数の着陸区域をあらかじめ設定し、
前記位置検出ステップにおいて、
前記無人航空機の前記位置が前記飛行経路から所定距離以上離れたことを検出すると、前記移動指示ステップでは、検出された前記位置から複数の前記着陸区域の中から一つの前記着陸区域を決定し、前記飛行経路の指示に代えて決定した前記着陸区域への移動を指示する
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の構造物の状態検査方法。 - 前記構造物に対する安全離間距離を待機区域としてあらかじめ設定し、
前記位置検出ステップにおいて、
前記無人航空機の前記位置が前記飛行経路から所定距離以上離れたことを検出すると、前記移動指示ステップでは、前記飛行経路の指示に代えて前記待機区域への移動を指示し、
前記待機区域内で、指示した前記位置から前記無人航空機が所定距離以上離れたことを検出すると着陸区域への移動を指示する
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の構造物の状態検査方法。
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