橋梁維持管理部会

No.5

技術名称

全自動構造物劣化調査システム

副題

自律飛行型マルチコプター、空中超音波、カメラによる非破壊調査

技術概要

GPS 及び自己位置推定・マッピング技術(SLAM)を用い、自律飛行するマルチ

コプターを利用した調査技術。 本機にはデジタルカメラ及び光源、空中超音波

送受信機を搭載し、作業車でしか行えなかった目視点検、打音点検の代替とし

て、非接触での調査を行うことができる。また、調査した異常部データを、位置

データと共に保存することができ、超音波等のデータ保存の難しかった情報の

保存・経過監査を可能とする。

適用分野

 ■:対象

 □:非対象

橋梁維持管理
   □近接目視(鋼橋)         ■近接目視(コンクリート橋)  ■近接目視(床版)
   ■打音検査(鋼・コンクリート橋)  ■打音検査(床版)  □点検者の接近手段

技術特徴

・GPS による自律飛行可能なマルチコプターをベース機体として、GPS 信号

 の届かない非GPS 環境下(橋梁高架下やトンネル)においてもレーザース

 キャナーによる自己位置推定と周辺環境地図作成を同時に行うSLAM

 ( Simultaneous Localization and Mapping)技術により、自律飛行を

 可能としたマルチコプターを用いる。これにより、障害物に当たることなく、

 構造物から一定の距離を保ちながら飛行することが可能であり、高度な

 飛行技術を要することなく点検を行うことができる。

・目視点検はNETIS に登録されている技術を使用し、0.1mm 以上のひび

 割れを計測することが可能である。

・従来の打音検査の代わりに、接触媒体を必要としない超音波検査(空中伝

 搬超音波)を用い、構造物内の空隙を非接触にて探査可能とする。(開発中)

・検出した超音波データを図示し、点検調書作成の支援を可能とする。(開発中)

・目視、空中伝搬超音波共に撮影したカメラ画像の合成や、レーザースキャ

 ナーでの地図作成、基準点からのフライトデータ(時間など)を竣工時の図面

 と照合させ、異常部の位置特定を後処理にて導き出す(開発中)。

移動手法

(飛行系等)

飛行系。

ただし、機械による姿勢制御や距離制御などの自律制御を用い、高度な飛行

技術を要することのない操縦が可能。

操作手法

(遠隔、 自立、

 半自立)

 地上の基地局(制御パソコン)またはオペレーターのプロポから、遠隔操作を

行う。

 飛行中は基本的にSLAM 技術による自己位置推定を常に行い、姿勢(バラン

ス)の維持、上限高度、周囲障害物との距離保持は、機械が自律制御を行う。

その為、基地局やオペレーターによる指示は前進・後進などの簡易操作のみで

あり、熟練者でなくとも飛行が可能な、半自律飛行となる。

 今後は実験を繰り返し、自律化を目指す。

情報取得

方法

(複数カメラ、

広視野カメラ、

赤外線検出器、

打音検査機 等)

・目視点検代替

  搭載したカメラにて、構造物表層における異常を取得。点検対象の部位に

  よって、カメラの搭載位置を変更する。(機体上部または、機体側部)

  尚、機体周辺環境確認用サブカメラでの映像を機体の上部・前部・下部に

  搭載しており、それらの映像は制御パソコンへとリアルタイムでの動画配信

  (FPV システム)が可能である為、構造物表面の状況をその場で確認でき、

  点検飛行中に気になる箇所があれば、重点確認を行うことが可能。

 

・打音点検代替(開発中)

  空中から、非接触で超音波を構造物内に伝搬させ、その反射波の違いから

  空隙を探査する。

 

・位置情報取得(非GPS 環境下)

  下記の情報を統合し、事後処理により位置情報を取得する。

  ①構造物の図面

  ②目視点検用カメラにて撮影した画像や、飛行時の周辺環境確認用サブ

   カメラ(3基)にて取得した画像を合成したパノラマ写真。

  ③離陸地点を基点としたフライトデータ(SLAM での取得地図や、飛行距

   離など)。

   (開発中)

  ④空中伝搬超音波検査器における、取得情報の可視画像(開発中)。

取得情報の

整理・分析方法

(リアルタイム

動画、オルソ

画像、

3D データ 等)

・目視点検代替

  点検用カメラにて取得した画像は、正射影変換(真正面から見た画像へ

  と補正処理)を行う。その後、点検調書作成支援ソフトにてそれぞれの画

  像を分析。ひび割れ幅や延長などを解析する。解析処理した画像や情報

  は結合し、パノラマ画像とすることができる他、CAD 図面や数量一覧表と

  して出力することが可能である。

総合評価

[実用検証技術]

検証項目:[2]コンクリート橋において、桁の「ひび割れ、剥離・鉄筋露出、漏水 ・

                        遊離石灰、うき」について、点検要領に基づく近接目視の代替ま

                        たは支援ができる技術・システム

                 [3]鋼橋・コンクリート橋の床版において、「床版ひび割れ、剥離・鉄

                        筋露出、漏水・遊離石灰、抜け落ち、うき」について、点検要領に

                        基づく近接目視の代替または支援ができる技術・システム

 

検証場所:浜名大橋

 

 ・強風のため危険と判断し、飛行は断念された。

 ・検証していないため、評価できない。

応募者

三信建材工業 株式会社

共同開発者

株式会社自律制御システム研究所、ジャパンプローブ株式会社、

アイエムソフト有限会社

連絡先

三信建材工業株式会社 開発室  担当:主任・石田晃啓

愛知県豊橋市神野新田町字ニノ割35-1

TEL:0532-34-6066 、 FAX:0532-33-7155

 

【参考図 等】

【情報取得方法】

【取得情報の整理】

【静止画】

三信建材工業01
三信建材工業01

静止画ダウンロードはこちら 三信建材工業01


三信建材工業02
三信建材工業02

静止画ダウンロードはこちら 三信建材工業02


【動画】

動画ダウンロードはこちら ダウンロード(wmv)