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技術 構造物検査装置及び構造物検査方法

出願人 株式会社新日本コンサルタント株式会社フルテック公立大学法人富山県立大学富山県
発明者 勝俣徹平野圭一古村崇伊藤始金森直希
出願日 2015年7月16日 (5年4ヶ月経過) 出願番号 2015-141956
公開日 2017年2月2日 (3年9ヶ月経過) 公開番号 2017-025485
状態 特許登録済
技術分野 下水 橋または陸橋
主要キーワード 狭小空間 字状アーム LEDライト 略半球形状 水中カメラ 疲労状態 下水道管路 外部コントローラ
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年2月2日)のものです。
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図面 (5)

課題

インフラ構造物の表面を容易に撮影することができ、特に作業者が入れない狭小空間での検査に適した構造物検査装置及び構造物検査方法を提供する。

解決手段

水に浮かぶフロート部16と、フロート部16上に設けられ、橋梁12の表面を下方から撮影するカメラ18と、カメラ18の動作を制御する制御部20とを備える。カメラ18は、ブレ補正装置26を備え、フロート部16の上側の平坦面16a上を移動可能に設けられた走行装置22に取り付けられている。制御部20は、カメラ18及び走行装置22の動作を制御し、カメラ18を走行装置22により移動させ、インフラ構造物を撮影する。フロート部16にロープ21を取り付け、ロープ21を操作して、フロート部16をインフラ構造物の下方に対面させ、カメラ18により撮影する。

概要

背景

従来、橋梁等の劣化や損傷の状態を検査するための構造物検査装置として、例えば特許文献1に開示されているように、橋梁の下面を撮影するためのカメラと、先端部に前記カメラが取り付けられ、カメラを橋梁の下方に配置するL字状アームと、前記L字状アームの基端部を支持すると共に橋梁上の路面を走行可能な台車とを備えた橋梁設備点検装置があった。

また、特許文献2に開示されているように、橋梁の下面を撮影するためのCCDカメラと、前記CCDカメラが搭載され、橋梁の橋桁の下面に設置された案内レールを移動自在な移動装置とを備えた塗膜劣化診断システムがあった(特許文献2の実施の形態1)。また、実施の形態3には、上記のCCDカメラを飛行船に搭載し、飛行船の操縦及びCCDカメラの制御を遠隔地の管理者が無線で行う形態も開示されている。

概要

インフラ構造物の表面を容易に撮影することができ、特に作業者が入れない狭小空間での検査に適した構造物検査装置及び構造物検査方法を提供する。水に浮かぶフロート部16と、フロート部16上に設けられ、橋梁12の表面を下方から撮影するカメラ18と、カメラ18の動作を制御する制御部20とを備える。カメラ18は、ブレ補正装置26を備え、フロート部16の上側の平坦面16a上を移動可能に設けられた走行装置22に取り付けられている。制御部20は、カメラ18及び走行装置22の動作を制御し、カメラ18を走行装置22により移動させ、インフラ構造物を撮影する。フロート部16にロープ21を取り付け、ロープ21を操作して、フロート部16をインフラ構造物の下方に対面させ、カメラ18により撮影する。

目的

本発明は、上記背景技術に鑑みて成されたものであり、インフラ構造物の表面を容易に撮影することができ、特に作業者が入れない狭小空間での検査に適した構造物検査装置及び構造物検査方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

インフラ構造物の状態を検査する構造物検査装置において、水に浮かぶフロート部と、前記フロート部上に設けられ、前記インフラ構造物の表面を下方から撮影するカメラと、前記カメラの動作を制御する制御部とを備えることを特徴とする構造物検査装置。

請求項2

前記カメラは、ブレ補正装置を備えている請求項1記載の構造物検査装置。

請求項3

前記カメラは、前記フロート部の上側の平坦面上を移動可能に設けられた走行装置に取り付けられ、前記制御部は、前記カメラ及び前記走行装置の動作を制御する請求項1又は2記載の構造物検査装置。

請求項4

前記制御部は、前記カメラ及び前記走行装置の動作を外部制御するための外部コントローラを備えている請求項3記載の構造物検査装置。

請求項5

前記走行装置は、前記平坦面上を一方向に往復可能であり、前記走行装置には、前記一方向と直角方向に複数の前記カメラが取り付けられている請求項3又は4記載の構造物検査装置。

請求項6

前記カメラは、上半球の任意の角度を撮影するためのカメラ角度可変装置を備えている請求項1または2記載の構造物検査装置。

請求項7

前記制御部は、前記カメラの動作をワイヤレスで外部制御するための外部コントローラを備えている請求項1乃至6のいずれか記載の構造物検査装置。

請求項8

インフラ構造物の状態を検査する構造物検査方法において、水に浮かぶフロート部上に、前記インフラ構造物の表面を下方から撮影するカメラを設置し、前記カメラにより前記インフラ構造物を撮影して、その撮影画像を基に前記インフラ構造物の状態を検査することを特徴とする構造物検査方法。

請求項9

前記カメラを前記フロート部の上側平坦面上で走行装置により移動させ、前記インフラ構造物の撮影を行う請求項8記載の構造物検査方法。

請求項10

前記フロート部にロープを取り付け、前記ロープを操作して前記フロート部を前記インフラ構造物の下方に対面させ、所定の撮影位置に移動して、前記カメラによる撮影を行う請求項8記載の構造物検査方法。

技術分野

0001

本発明は、河川水路上に架設された橋梁等のインフラ構造物の状態を検査するための構造物検査装置及び構造物検査方法に関する。

背景技術

0002

従来、橋梁等の劣化や損傷の状態を検査するための構造物検査装置として、例えば特許文献1に開示されているように、橋梁の下面を撮影するためのカメラと、先端部に前記カメラが取り付けられ、カメラを橋梁の下方に配置するL字状アームと、前記L字状アームの基端部を支持すると共に橋梁上の路面を走行可能な台車とを備えた橋梁設備点検装置があった。

0003

また、特許文献2に開示されているように、橋梁の下面を撮影するためのCCDカメラと、前記CCDカメラが搭載され、橋梁の橋桁の下面に設置された案内レールを移動自在な移動装置とを備えた塗膜劣化診断システムがあった(特許文献2の実施の形態1)。また、実施の形態3には、上記のCCDカメラを飛行船に搭載し、飛行船の操縦及びCCDカメラの制御を遠隔地の管理者が無線で行う形態も開示されている。

先行技術

0004

特開2005−90072号公報
特開2005−283519号公報

発明が解決しようとする課題

0005

検査対象のインフラ構造物である橋梁は、川幅が広い一級河川等に架設された大規模橋梁(例えば、橋長が数十m以上の橋梁)や、川幅が狭い河川や用水路等に架設された小規模橋梁(例えば、橋長が10m以下の橋梁)があり、設置数は小規模橋梁の方が圧倒的に多い。その他のインフラ構造物として、例えば、地中埋設された下水管路があり、直径が数m以上の大型のものや、直径が1〜2m以下の小型のものがある。

0006

特許文献1の橋梁設備点検装置は、大規模橋梁の検査に使用できるが、小規模橋梁の検査には適さない場合がある。例えば、橋脚の高さが水面から数十cm程度の小型の橋梁は、橋梁下の空間が狭いため、L字状アームでカメラ位置を自由に移動させるのは難しいからである。また、この橋梁設備点検装置の構造は、地中に埋設された小型の下水管路の検査には使用できないものである。

0007

特許文献2の塗膜劣化診断システムの実施の形態1は、小規模橋梁の下や小型下水道管路の内側の狭い空間にも設置可能であるが、専用の案内レール及び移動装置をインフラ構造物ごとに固定的に設置しなければならない。したがって、インフラ構造物ごとに設置するのに手間が掛かり、設置費用も高額になってしまう。また、特許文献2の実施の形態3は、狭い空間に飛行船を飛ばすのが難しいため、小規模橋梁や小型下水道管の検査に適用することはできない。

0008

本発明は、上記背景技術に鑑みて成されたものであり、インフラ構造物の表面を容易に撮影することができ、特に作業者が入れない狭小空間での検査に適した構造物検査装置及び構造物検査方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0009

本発明は、インフラ構造物の状態を検査する構造物検査装置であって、水に浮かぶフロート部と、前記フロート部上に設けられ、前記インフラ構造物の表面を下方から撮影するカメラと、前記カメラの動作を制御する制御部とを備える構造物検査装置である。

0010

前記カメラは、ブレ補正装置を備えていることが好ましい。前記カメラは、前記フロート部の上側の平坦面上を移動可能に設けられた走行装置に取り付けられ、前記制御部は、前記カメラ及び前記走行装置の動作を制御する構成にしてもよい。この場合、前記制御部は、前記カメラ及び前記走行装置の動作を外部制御するための外部コントローラを備えていてもよい。

0011

また、前記走行装置は、前記平坦面上を一方向に往復可能であり、前記走行装置には、前記一方向と直角方向に複数の前記カメラが取り付けられている構成にしてもよい。

0012

また、前記カメラは、上半球の任意の角度を撮影するためのカメラ角度可変装置を備えている構成にしてもよい。

0013

前記制御部は、前記カメラの動作をワイヤレスで外部制御するための外部コントローラを備えているものでもよい。

0014

また本発明は、インフラ構造物の状態を検査する構造物検査方法であって、水に浮かぶフロート部上に、前記インフラ構造物の表面を下方から撮影するカメラを設置し、前記カメラにより前記インフラ構造物を撮影して、その撮影画像を基に前記インフラ構造物の状態を検査する構造物検査方法である。

0015

前記カメラを前記フロート部の上側平坦面上で走行装置により移動させ、前記インフラ構造物の撮影を行うものである。

0016

さらに、前記フロート部にロープを取り付け、前記ロープを操作して前記フロート部を前記インフラ構造物の下方に対面させ、所定の撮影位置に移動して、前記カメラによる撮影を行うものである。

発明の効果

0017

本発明の構造物検査装置及び構造物検査方法は、インフラ構造物の表面を容易に撮影することができ、例えば、小規模橋梁の下や小型下水道管路の内側等の作業者が入れない狭小空間でも検査が可能である。特に、水面等と構造物とのクリアランスが小さい場合も、広範囲構図物表面の画像を取得することができ、効率よく正確な構造物の検査を可能にする。

0018

また、この構造物検査装置及び構造物検査方法は、インフラ構造物ごとに固定的に設置する必要がなく、コストもかからない。しかも、構造がシンプルかつコンパクトなので、1つのインフラ構造物の検査が終了すると、次の現場に容易に移送して検査を行うことができる。したがって、検査対象のインフラ構造物の数が多い場合でも、順番に効率よく検査することができ、検査のための費用も最小限に抑えることができる。

図面の簡単な説明

0019

本発明の構造物検査装置の第一の実施形態を示す平面図(a)、A−A断面図(b)、カメラ及び走行装置の部分を拡大した図(c)である。
第一の実施形態の構造物検査装置を使用し、水路上に架設された小規模橋梁の検査を行う様子を示す図である。
本発明の構造物検査装置の第二の実施形態を示す平面図(a)、正面図(b)である。
第二の実施形態の構造物検査装置を使用し、地中の小型下水道管路の検査を行う様子を示す図(a)、B−B断面図(b)である。

実施例

0020

以下、本発明の構造物検査装置及び構造物検査方法の第一の実施形態について、図1図2に基づいて説明する。この実施形態の構造物検査装置10は、インフラ構造物の中で、特に、幅が狭い河川や水路等に架設された小規模な橋梁等の検査に好適な装置である。

0021

構造物検査装置10は、図1に示すように、河川や水路を流れる水14に浮かぶフロート部16、フロート部16上に設けられ、橋梁12の下面の静止画像を撮影する複数のカメラ18と、カメラ18等の動作を制御する制御部20とを備えている。

0022

フロート部16は、水14に浮く樹脂発泡体等で成る略長方形の板であり、その上側に、広い平坦面16aが形成され、平坦面16aの周縁部に側壁16bが立設されている。ここでは、フロート部16の長辺の長さが橋梁12の橋幅に対して、例えば数分の一以下の短いもので良く、短辺の長さは長辺の約1/3程度に設定されている。また、フロート部16の片方の短辺の両端部に2つのロープ21(1)が一対に取り付けられ、他方の短辺の両端部にも2つのロープ21(2)が一対に取り付けられている。

0023

カメラ18及び制御部20は、装置本体22aの両側に車輪が設けられた走行装置22に取り付けられている。走行装置22は、フロート部16の平坦面16a上を長手方向に往復移動可能であり、側壁16bを乗り越えて移動することはできない。走行装置22の動作は、装置本体22a上に搭載された制御部20により制御される。

0024

複数のカメラ18は、フロート部16の短辺より僅かに短い横フレーム24に均等間隔に配され上向きに固定され、横フレーム24及びブレ補正装置26を介して装置本体22a上に取り付けられている。カメラ18の数は例えば5つであり、各カメラ18の視野範囲が隣のカメラ18の視野範囲と重なるように設定されている。ブレ補正装置26は、横フレーム24をフロート部16の短辺とほぼ平行な向きに支持し、撮影時に、内蔵する振動ジャイロ等の制御機構により横フレーム24の振動を検出し、各カメラ18のブレ補正する働きをする。なお、フラッシュ機能を備えていないカメラ18を使用する場合は、フロート部16又は横フレーム24に図示しないLEDライトを設置する。カメラ18やブレ補正装置26の動作は、装置本体22a上に搭載された制御部20により制御される。

0025

さらに、制御部20は、例えば無線により制御する外部コントローラ20aに接続され、カメラ18及び走行装置22の動作を、ワイヤレスで制御できるよう構成されている。なお、外部コントローラ20aは、有線の装置でも良く、有線の場合、電力ケーブルとともに配線することにより、フロート部16に設置する各装置に供給する電源を省くことができる。

0026

構造物検査装置10を使用して検査を行うときは、まず、検査対象の橋梁12がある現場まで構造物検査装置10を搬送し、図2に示すように、フロート部16を水路内の水面14aに浮かべ、フロート部16の長手方向が橋梁12の幅方向と平行になるように配置する。そして、橋梁12上の複数の作業者M1が、橋梁12の川上側からロープ21(1)を、川下側からロープ21(2)をそれぞれ引き上げて保持し、フロート部16を水面14aに浮かせたまま、平坦面16aを橋梁12の下面12aに対向させる。

0027

次に、作業者M2が外部コントローラ20aを操作し、平坦面16a上の走行装置22を走らせ、複数のカメラ18で、カメラ18の橋桁方向の撮影可能範囲である下面12aの各部を撮影する。つまり、走行装置22が平坦面16aを長手方向の端から端まで1回移動させる間に、下面12aの橋桁方向幅でフロート部16が対面する画像データを取得することができる。次に、ロープ21(1),21(2)を操作して、フロート16をその長手方向長さ分だけ水面14a上で下流側又は上流側に移動させ、上記同様に平坦面16a上の走行装置22を走らせ、複数のカメラ18で、カメラ18の撮影可能範囲である下面12aの各部を撮影する。これを繰り返して、橋梁12の幅方向の一部の領域である下面12aの撮影を完了する。取得した画像データは、例えば、制御部20のメモリに格納される。

0028

下面12aの撮影が終わると、作業者M1がフロート部16を橋桁方向に移動させ、フロート部16の平坦面16aを下面12aに隣接する範囲の橋梁12の下面12bに対向させる。そして、上記と同様に走行装置22及びカメラ18を動作させ、下面12bの画像データを取得する。

0029

下面12bの撮影が終わると、同様に、フロート部16の平坦面16aを橋梁12のさらに隣接する領域の下面12cに対向させ、下面12cの画像データを取得する。橋桁方向に橋梁12の下面全体の画像データを取得すると、橋梁12についての検査画像の取得が終了する。この後、取得した橋梁12の下面の画像を解析し、ひび割れやその他疲労状態等を検査する。

0030

以上説明したように、構造物検査装置10及び構造物検査方法によれば、小規模な橋梁12下の作業者が入れない狭小空間での検査が可能であり、橋梁12の下面の画像データを容易に取得できる。また、フロート部16が水14に浮いているためカメラ18が揺れることが考えられるが、フロート部16がある程度広い面積を有することにより、水面の小さな揺れによる影響が抑えられ、さらにブレ補正装置26によりカメラ18のブレが補正され、鮮明な画像データを得ることができる。

0031

構造物検査装置10は、検査対象の橋梁が複数ある場合に、橋梁ごとに固定的に設置する必要がない。しかも、構造がシンプルかつコンパクトなので、1つの橋梁の検査が終了すると、次の現場に容易に移送して検査を行うことができる。したがって、検査対象の橋梁の数が多い場合でも、順番に効率よく検査することができ、検査のための費用も最小限に抑えることができる。

0032

次に、本発明の構造物検査装置及び構造物検査方法の第二の実施形態について、図3図4に基づいて説明する。この実施形態の構造物検査装置28は、インフラ構造物の中で、地中に埋設された小型の下水管路等の検査に好適な装置である。

0033

構造物検査装置28は、図3に示すように、下水管路30を流れる水32に浮かぶフロート部34、フロート部34上に設けられ、下水管路30の内壁面を下方から見た動画を撮影するカメラ36と、カメラ36等の動作を制御する制御部38とを備えている。

0034

フロート部34は、水32に浮く略半球形状の装置であり、筐体34aの頭頂部に複数のカメラ36が異なる方角の斜め上向きに取り付けられ、筐体34a内に制御部38が搭載され、筐体34aの側部3箇所にスクリュー40が設けられている。さらに、筐体34aの底部には、水32に浮かんだ時の水平性を確保するための重錘体42が設けられ、重錘体42の下端部に水中カメラ44が取り付けられている。スクリュー40は、それぞれ制御部38によって回転の速度や向きが制御され、フロート部34は、3つのスクリュー40が協働して発生させる推進力により、水面32aを任意の方向に移動することができる。カメラ36及び水中カメラ44は、図示しないブレ補正装置を備え、制御部38によって動作が制御される。

0035

また、制御部38には、フロート部34の側部から延びるケーブル46を介して外部コントローラ38aが設けられ、スクリュー40、カメラ36及び水中カメラ44の動作を外部制御できるよう構成されている。また、外部コントローラ38aには撮影した動画がリアルタイムに表示されるディスプレイが設けられている。

0036

構造物検査装置28を使用して検査を行うときは、まず、検査対象の下水管路30がある現場まで構造物検査装置28を搬送し、図4(a)、(b)に示すように、例えば上流側のマンホール48aを通じて構造物検査装置28を搬入し、下水管30a内の水32にフロート部34を浮かべる。そして、作業者M3が外部コントローラ38aを操作し、スクリュー40を駆動してフロート部34を任意の位置に移動させ、カメラ36で下水管30aの内壁面の各部を撮影する。作業者M3は、外部コントローラ38aのディスプレイに表示される動画を見ながら操作するので、各部を均等に撮影してもよいし、ひび割れや腐食が進行している特定の部分を重点的に撮影することも可能である。カメラ36で撮影された動画データは、例えば制御部38のメモリに格納される。水中カメラ44についても同様である。このときの構造物検査装置28の位置合わせ等の操作に、ケーブル46を利用しても良く、上記実施形態のロープ21と同様に、ケーブル46を操作して位置調整を行うことも可能である。

0037

下水管30aの撮影が終わると、作業者M3は、構造物検査装置28をマンホール48aから搬出し、下水管30aの終端にある下流側のマンホール48bを通じて構造物検査装置28を搬入し、隣の下水管30b内の水32にフロート部34を浮かべる。そして、上記と同様の動作を行って下水管30bの動画データを取得する。

0038

以上説明したように、構造物検査装置28及び構造物検査方法によれば、小型の下水管路30のように作業者が入れない狭小空間での検査が可能であり、水道管路30の内壁面の状態を作業者M3がリアルタイムに確認しながら、鮮明な動画データを容易に取得することができる。

0039

なお、本発明の構造物検査装置は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記の構造物検査装置10のフロート部16の構造は、水に浮く構造であれば良く、状の構造により水面に浮くものも含む。また、浮きや船を複数繋いで、連結部分で互いに若干の揺動許容する構造のフロート部を構成しても良い。さらに、ロープは、電力ケーブルや制御用のケーブルと兼用又は一緒束ねても良く、ケーブルがこの発明のロープとして機能する場合も含むものである。

0040

この他、例えば、平坦面16a上をXY軸方向に任意の位置に移動可能な走行装置を設け、その走行装置に1つのカメラを取り付けて、X軸方向及びY軸方向に駆動し、撮影する構成にしてもよい。あるいは、フロート部16上に、互いに直交するXY軸方向に駆動部が移動可能に設けられたステージ装置を設置し、1つのカメラ18を駆動部によりXY平面上の任意の位置に移動させる構成にしてもよい。また、検査時にフロート部26を橋梁12の下面に対向させるとき、引き上げたロープ21(1),21(2)を作業者M1が手で持って保持する方法に代えて、例えば、引き上げたロープ21(1),21(2)を橋梁12上に配置した台車等に固定する構成にして、台車を橋桁方向に移動させることによって橋梁12の異なる位置(下面12a,12b,12c)を検査するようにしてもよい。

0041

上記の構造物検査装置28は、複数のカメラ36を互いに異なる方角の斜め上向きに取り付けられているが、カメラ角度可変装置を備えた1つのカメラを設け、上半球の任意の位置を撮影できる構成にしてもよい。

0042

また、上記2つの実施形態は、いずれも制御部に外部コントローラが設けられ、作業者がカメラ等の動作を外部制御する構成であるが、あらかじめ制御部に移動や撮影用等の所定の検査プログラムインストールしておき、これを実行させることによって検査が自動的に行われるようにしてもよい。

0043

その他、上記構造物検査装置10は、水面に浮かべて用いるほか、水流のない箇所では、地面や草の上を滑らせて、橋梁検査を行っても良いものであり、使用方法は問わないものである。

0044

10,28構造物検査装置
12橋梁(インフラ構造物)
14,32 水
14a,32a 水面
16,34フロート部
16a平坦面
18,36カメラ
20,38 制御部
20a外部コントローラ
21(1),21(2)ロープ
22走行装置
26ブレ補正装置
30下水管路(インフラ構造物)
30a,30b 下水管

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