JP5956922B2 - 中継機を用いたレーザ照射システム - Google Patents
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Description
図1(a),(b)に示すように、本発明の実施の形態1に係るレーザ照射システム10Aは、車両12に搭載された照射機11と、無人中継機である照射用中継機21およびファイバ保持用中継機22と、照射機11および無人中継機の間に接続される光ファイバ30とを備えている。後述するように、無人中継機と照射機11とは、互いに通信可能に構成されており、照射機11からの制御指令により飛行制御される。
照射機11は、地上等に静止する目標物40に対してレーザビームを照射することが可能であれば、その構成は特に限定されないが、本実施の形態では、レーザビームとして高出力レーザを発することができるとともに、この高出力レーザとは別に、目標物40に対する照射用中継機21の照準を合わせるために、高出力レーザよりも低出力のガイドレーザを発することができるよう構成されている。
本実施の形態に係るレーザ照射システム10Aで用いられる無人中継機は、無人で飛行する飛行体(無人航空機,UAV)であり、飛行に関しては、高度を維持する機能、ホバリングができる機能、およびピッチングおよびローリングを制御できる機能を有している。本実施の形態では、無人中継機として、前記の通り、照射用中継機21およびファイバ保持用中継機22の2種類を備えている。これら無人中継機は、照射機11との間で通信を行うことにより飛行制御され、照射機11から発せられたレーザビームを目標物40まで中継する。
次に、前記構成のレーザ照射システム10Aによって、目標物40に対してレーザビームを照射する動作の一例について、図1(a),(b)に加えて、図6および図7に示すフローチャートに基づいて具体的に説明する。なお、図6および図7は、照射機11、照射用中継機21およびファイバ保持用中継機22の制御フローを2図に分けて記載したもので、図6および図7の間では、照射機11のフローがAのノード同士およびDのノード同士でつながっており、照射用中継機21のフローがBのノード同士でつながっており、ファイバ保持用中継機22がCのノード同士でつながっている。
本実施の形態に係るレーザ照射システム10Aは、静止している目標物40にレーザビームを照射できる用途に広く好適に用いることができるが、代表的な用途としては、(1)地上に存在する異物等の除去、(2)大型構造物等において人間の作業が困難な場所(高所または狭所等)における接合作業、除去作業(あるいはメンテナンス作業)、(3)人間が入り込めない事故現場または災害現場等におけるがれき等の除去、等が挙げられる。下記の説明では、レーザ照射システム10Aを(1)地上に存在する異物の除去に適用した場合を例に挙げる。
前述した構成のレーザ照射システム10Aは、図1(a),(b)または図8(a),(b)に示すように、無人中継機として、1機の照射用中継機21と2機のファイバ保持用中継機22とを備えている構成であるが、本発明はこれに限定されず、例えば、図9(a)に示すレーザ照射システム10A−1のように、無人中継機が1機の照射用中継機21のみであってもよい。つまり、使用環境によっては、照射機11から照射用中継機21に至るまで延伸される光ファイバ30を保持する上で、ファイバ保持用中継機22を必要としない状況があり得る。このような場合には、ファイバ保持用中継機22は使用しなくてもよい。
図10(a),(b)に示すように、本実施の形態2に係るレーザ照射システム10Bは、前記実施の形態1に係るレーザ照射システム10Aとほぼ同様の構成を有しているが、無人中継機である照射用中継機21およびファイバ保持用中継機22以外に探査機23を備えている点が異なっている。この探査機23は、目標物40の位置情報を取得して照射機11に通信するよう構成されるUAVである。
本実施の形態で用いられる探査機23は、図11(a)に示すように、基本的には、照射用中継機21またはファイバ保持用中継機22と同様の外観構成を有しており、図11(b)に示すように、ファイバ保持用中継機22と同様の制御構成を有している。具体的には、探査機23は、本体部210、操舵部220、および通信部230を備えており、本体部210内には、推進部211、カメラ部212、制御部213、およびセンサ部216等が設けられている。
次に、探査機23を含むレーザ照射システム10Bによって、目標物40に対してレーザビームを照射する動作の一例について、図10(a),(b)に加えて、図12ないし図14に示すフローチャートに基づいて具体的に説明する。
10B レーザ照射システム
11 照射機
12 車両
21 照射用中継機(無人中継機)
22 ファイバ保持用中継機(無人中継機)
23 探査機
30 光ファイバ
40 目標物
101 高出力レーザ照射部
102 ガイドレーザ照射部
103 通信部
104 センサ部
107 (照射機の)制御部
212 カメラ部(位置確認器)
213 (無人中継機、探査機の)制御部
214 高精度センサ部(位置確認器)
215 センサ部(位置確認器)
216 センサ部(位置確認器)
230 通信部
240 レーザヘッド
251 円筒状ファイバ保持部
252 円環状ファイバ保持部
HL 高出力レーザ(レーザビーム)
GL ガイドレーザ
Claims (7)
- 静止している目標物に対してレーザビームを照射するために用いられ、
前記レーザビームを発する照射機と、
無人で飛行する飛行体であって、前記照射機との間で通信を行うことにより飛行制御され、前記照射機から発せられたレーザビームを前記目標物まで中継する無人中継機と、
前記照射機と前記無人中継機との間に接続される光ファイバと、
を備え、
前記無人中継機には、前記光ファイバに接続されるレーザヘッドを備え、前記目標物に対して前記レーザビームを直接照射する照射用中継機が含まれ、
前記照射機は、前記照射用中継機を、前記目標物に対して前記レーザビームを照射可能な位置まで移動させてから、前記レーザビームを発することにより、前記光ファイバにより前記レーザビームを前記照射用中継機の前記レーザヘッドまで導光し、当該レーザヘッドから前記目標物に対して前記レーザビームを照射することを特徴とする、
レーザ照射システム。 - 前記無人中継機として、
さらに、前記照射機から照射された前記レーザビームを前記照射用中継機に中継するために、前記光ファイバを保持するファイバ保持用中継機が含まれていることを特徴とする、
請求項1に記載のレーザ照射システム。 - さらに、前記目標物の位置情報を取得して前記照射機に通信するよう構成されている、探査機を備え、
前記照射機は、前記探査機から取得した前記位置情報に基づいて、前記無人中継機を飛行制御することを特徴とする、
請求項1または2に記載のレーザ照射システム。 - 前記無人中継機は、前記照射機および前記目標物に対する自機の位置を確認する位置確認器を備えていることを特徴とする、
請求項1ないし3のいずれか1項に記載のレーザ照射システム。 - 前記無人中継機を複数備えている場合には、それぞれの無人中継機は、
前記照射機に加えて他の無人中継機に対しても通信可能に構成され、かつ、前記位置確認器によって、他の無人中継機に対する自機の位置も確認可能に構成されていることを特徴とする、
請求項4に記載のレーザ照射システム。 - 前記照射機は、前記レーザビームよりも低出力のガイドレーザを発するよう構成され、
前記光ファイバを介して前記目標物に対して前記ガイドレーザを照射することにより、前記無人中継機から前記目標物に対する前記レーザビームの照準を合わせることを特徴とする、
請求項1ないし5のいずれか1項に記載のレーザ照射システム。 - 前記照射機は、車両に搭載されていることを特徴とする、
請求項1ないし6のいずれか1項に記載のレーザ照射システム。
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