(57)【要約】      （修正有）【課題】通水路内の状態を三次元で把握することができ、通水路の歪みや窪みの深さ、通水路内に堆積した砂の量を適切に判断することが可能な浮体装置を提供する。【解決手段】浮体装置１００の構成は、通水路内を流されながら点検を行う浮体装置であって、通水路の水面に浮かぶ浮体１１０と、浮体１１０の進行方向に対して垂直方向に扇状にレーザーを照射するレーザー光照射装置１８０と、レーザーを照射された通水路の内面を撮影する外部カメラ１９０と、を備えることにより通水路内の状態を把握する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
通水路内を流されながら点検を行う浮体装置であって、
前記通水路の水面に浮かぶ浮体と、
前記浮体の進行方向に対して垂直方向に扇状にレーザーを照射するレーザー光照射装置と、
前記レーザーを照射された前記通水路の内面を撮影するカメラと、
を備えることを特徴とする浮体装置。
【請求項２】
前記レーザー光照射装置および前記カメラは、水面の上方および下方の両方それぞれに対となって配置されていることを特徴とする請求項１に記載の浮体装置。
【請求項３】
当該浮体装置の後方に向かって延長された棒状部材をさらに備え、
前記カメラは、前記棒状部材を介して前記浮体に接続されることを特徴とする請求項１または２に記載の浮体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通水路内を流されながら点検を行う浮体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電所等における通水路は、亀裂や汚損等の不具合の有無を定期的に点検する必要がある。通水路を点検する装置としては、例えば特許文献１に水路点検装置が開示されている。特許文献１の水路点検装置は、水流を受けるパラシュート状の水流受け部材、それに連結された支持枠、および支持枠に取り付けられる防水性を有する水中ビデオカメラを備える。
【０００３】
特許文献１によれば、水流受け部材が水路を流れる水流より推進力を受けて、水路内を移動しながら、撮影手段により水路内壁を撮影し、撮影手段により撮影された映像に基づき水路内を点検することができる。したがって、発電所を停止することなく水路内の点検を行うことができ、且つ撮影装置が比較的に単純な構成であるため廉価に製造することが可能となるとしている。
【０００４】
また他の装置としては、特許文献２に壁面自動追尾型水路トンネル撮影装置が開示されている。特許文献２では、撮影装置は、トンネル内の水面に浮遊しつつ流下する船体、船体に回転自在に保持された回転体ベース、および回転体ベースに設置される撮影用カメラを備える。特許文献２によれば、特許文献１の水路点検装置に比して、自律した姿勢制御を行うことが可能であるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−０１３６４３号公報
【特許文献２】特開２０１２−０１３５９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１および２の装置によれば、通水路を通水状態としたままで、通水路の内面のひびや、通水路内への砂の堆積の有無等、ある程度の点検を行うことができる。しかしながら、特許文献１や特許文献２の装置に搭載されたカメラの画像はあくまで二次元の画像であるため、通水路の窪みの深さ、通水路内に堆積した砂の量までを判断できるものではない。また通水路は経年の地盤の変化や近隣の工事など起因する土圧によって、全体的に歪みを生じる場合もある。このような歪みについても、従来の技術では計測することができない。このため、通水路のより詳細な情報を得るべく、更なる改良が求められていた。
【０００７】
本発明は、このような課題に鑑み、通水路内の状態を三次元で把握することができ、通水路の歪みや窪みの深さ、通水路内に堆積した砂の量を適切に判断することが可能な浮体装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明にかかる浮体装置の代表的な構成は、通水路内を流されながら点検を行う浮体装置であって、通水路の水面に浮かぶ浮体と、浮体の進行方向に対して垂直方向に扇状にレーザーを照射するレーザー光照射装置と、レーザーを照射された通水路の内面を撮影するカメラと、を備えることを特徴とする。
【０００９】
上記構成では、レーザー光照射装置からレーザーが壁面直行方向に扇状に照射された通水路の断面形状を装置後方に設置されたカメラによって撮影する。これにより、撮影された画像におけるレーザーの湾曲度合や屈曲度合を参照することで、通水路内の状態を三次元で把握することができる。したがって、立体的な情報によって、通水路の歪みや窪みの深さ、通水路内に堆積した砂の量を適切に判断することが可能となる。
【００１０】
上記レーザー光照射装置およびカメラは、水面の上方および下方の両方それぞれに対となって配置されているとよい。かかる構成によれば、通水路の水面の上方および下方の両方の内面を点検することが可能となる。
【００１１】
当該浮体装置の後方に向かって延長された棒状部材をさらに備え、カメラは、棒状部材を介して浮体に接続されるとよい。かかる構成によれば、棒状部材が浮体装置のテールとして機能する。これにより、浮体装置の抵抗を増すことで、水流の流れ方向に対する傾斜、平面的な回転を抑制することができる。したがって、浮体の適切な姿勢を保つことができ、センサ機器による点検を好適に行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、通水路内の状態を三次元で把握することができ、通水路の歪みや窪みの深さ、通水路内に堆積した砂の量を適切に判断することが可能な浮体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態にかかる浮体装置の斜視図である。
【図２】通水路における浮体装置を観察した図である。
【図３】本実施形態の浮体装置の実施態様図である。
【図４】本実施形態の浮体装置による通水路の撮影を説明する模式図である。
【図５】浮体装置の他の例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１５】
図１は、本実施形態にかかる浮体装置１００の斜視図である。図２は、通水路１０における浮体装置１００を観察した図であり、図２（ａ）は、浮体装置１００を上方から観察した状態を例示していて、図２（ｂ）は、浮体装置１００を側方から観察した状態を例示している。
【００１６】
図１に示す本実施形態の浮体装置１００は、図２（ａ）および（ｂ）に示すように通水路１０内を流されながら移動し、かかる通水路１０の点検を行う装置である。図１に示すように、本実施形態の浮体装置１００は、浮体１１０、パラシュート１２０、およびセンサ機器である内部カメラ１４０を備える。内部カメラ１４０は、浮体の上側に３つ、浮体の下側に３つ、合計６つの内部カメラ１４０が備えられている。
【００１７】
また浮体装置１００は、図１に示すように、センサ機器であるカメラを収容する透明なカプセル（上側カプセル１６０ａおよび下側カプセル１６０ｂ）を備える。内部カメラ１４０は、上側カプセル１６０ａや下側カプセル１６０ｂによって保護されるため、浮体装置１００を通水路１０に投入したり、通水路１０から回収したりする際の壁面（通水路１０の内面）と内部カメラ１４０との衝突や損傷を好適に防ぐことができる。
【００１８】
浮体装置１００はトンネル敷を走行するものではなく、水面に浮いている。したがってトンネル敷の凹凸（主に洗掘によるもの）の影響を受けることなく、一定の速度で移動する。このため、浮体装置１００の位置を正確に把握することができる。
【００１９】
浮体１１０は、図２（ｂ）に示すように通水路１０の水面１０ａに浮かぶ浮きであり、具体的な材質としては例えば塩ビ管を用いることができる。パラシュート１２０は柔軟性のあるものでもよく、硬質のものでもよい。パラシュート１２０は、水から受ける抵抗が浮体１１０よりも大きい。
【００２０】
図２（ａ）に示すように、通水路１０は一般に幅方向の中央に向かうにしたがって流速が速くなる。このため、浮体装置１００が通水路１０を移動する際には、パラシュート１２０は水流によって通水路１０の幅方向の中心に流される。これにより、浮体１１０もパラシュート１２０に引っ張られて通水路１０の幅方向の中央に移動する。したがって、通水路１０の幅方向への浮体１１０の移動を抑制し、通水路１０の左右の壁面と浮体装置１００との距離をほぼ均等に維持することが可能となる。
【００２１】
また上述したように、本実施形態の浮体装置１００は、センサ機器として８つの内部カメラ１４０を備える。これにより、通水路１０の水面１０ａの上方（トンネルの天井面）、水面上の左右の壁面、水中の下方（トンネル敷）、水中の左右の壁面を好適に観察することが可能となる。なお、本実施形態では、６つの内部カメラ１４０、すなわち６つのセンサ機器を搭載する構成を例示したが、これに限定するものではなく、センサ機器の数は適宜変更することが可能である。
【００２２】
更に浮体装置１００には、図１に示すように、上側カプセル１６０ａおよび下側カプセル１６０ｂの外側に撮影用の光源１７０が取り付けられている。仮にカプセルの内側に光源１７０を配置すると、光がカプセルの内側で反射してしまって、画像に入り込んでしまう。光源をカプセルの外側に配置したことにより、暗所においても通水路１０内を良好に撮影することが可能となる。
【００２３】
なお本実施形態では、センサ機器として内部カメラ１４０を搭載する構成を例示したが、これにおいても限定するものではない。他のセンサ機器としては、例えば超音波センサやＩＣタグリーダ（不図示）を例示することができる。センサ機器としてＩＣタグリーダを搭載することにより、通水路１０の壁面に設けられたＩＣタグ（不図示）を読み込むことにより、浮体装置１００の位置、ひび割れ幅の変化、トンネルの変形を正確に把握することが可能となる。
【００２４】
浮体１１０の下側のセンサ機器である内部カメラ１４０は、柱体１５０を介して浮体１１０に接続されている。これにより、下側のセンサ機器が確実に所定の水深に配置される。また柱体１５０は浮力を生じるため周辺に錘を配置することが好ましい。これにより、浮体１１０の上下方向の重量バランスを取ることができ、転覆を防止することができる。
【００２５】
柱体１５０には、パラシュート１２０も接続される。換言すれば、パラシュート１２０は柱体１５０を介して浮体１１０に接続されている。これにより、パラシュート１２０は所定の水深に配置される。パラシュート１２０が水中に良好に配置されるため、姿勢制御の効果が確実に得られる。
【００２６】
再度、図１を参照する。本実施形態の特徴として、浮体装置１００は、レーザー照射装置（以下、照射装置１８０と称する）および外部カメラ１９０を更に備える。照射装置１８０は、浮体１１０の進行方向に対して垂直方向に扇状にレーザーＬを照射する。外部カメラ１９０は、照射装置１８０からのレーザーを照射された通水路１０の内面を撮影するカメラである。
【００２７】
浮体装置１００の上側の上側カプセル１６０ａに収納された照射装置１８０は、通水路１０の水上の内面にレーザーＬを照射する。浮体装置１００の上側に取り付けられた棒状部材１３０ａの先端には外部カメラ１９０が備えられており、通水路１０の水上の内面を撮影する。また水中の下側カプセル１６０ｂに収納された照射装置１８０は、通水路１０の水中の内面にレーザーＬを照射する。浮体装置１００の下側に取り付けられた棒状部材１３０ｂの先端には外部カメラ１９０が備えられており、通水路１０の水中の内面を撮影する。
【００２８】
図３は、本実施形態の浮体装置１００の実施態様図である。図４は、本実施形態の浮体装置１００による通水路１０の撮影を説明する模式図である。本実施形態では、浮体装置１００は、図３に示すように通水路１０の水面１０ａに浮上し、パラシュート１２０の推進力によって通水路１０を移動しながら点検を行う。このとき、浮体装置１００では、照射装置１８０によって垂直方向に扇状にレーザーＬを照射し、レーザーＬが照射された通水路１０の内面を外部カメラ１９０によって撮影する。
【００２９】
扇状に照射されたレーザーＬは、通水路１０の内面にあたって線状の光跡ＬＴを生じる。レーザーＬの扇状が進行方向に対して垂直方向であるから、光跡ＬＴは通水路１０の断面の輪郭を描き出す。外部カメラ１９０はこの輪郭を描く光跡ＬＴを連続的に撮影する。なお連続とは、動画を撮影してもよいし、静止画を所定時間ごとに撮影してもよい。
【００３０】
上述したようにレーザーが照射された通水路１０の内面を外部カメラ１９０によって撮影し、図３（ａ）に示すように光跡ＬＴを理想的な形状１０ｖと比較して、光跡ＬＴの湾曲度合や屈曲度合を参照する。光跡ＬＴはコンピューター処理によって画像から容易に輪郭抽出することができるから、点検作業を自動化することができる。これにより通水路１０の歪みや、内面における剥落１０ｂ、通水路１０の内面が削り崩された洗掘１０ｃを立体的に把握することができる。また本実施形態の浮体装置１００によれば、図３（ａ）に示す砂の堆積１０ｄの量を立体的に把握することができる。したがって、立体的すなわち三次元の情報によって、通水路１０の歪みや窪みの深さ、通水路内に堆積した砂の量を適切に判断することが可能となる。
【００３１】
また図３（ｂ）に示すように、浮体装置１００を通水路１０の内部で移動させ、レーザーが照射された通水路１０の内面を連続的に撮影することにより、全長が長い通水路１０であっても、その内部の状態を好適に把握することが可能となる。
【００３２】
また光跡ＬＴを連続的に撮影していることから、光跡ＬＴを数値化した後は、通水路１０の内面の３Ｄモデルを生成することができる。なお、３Ｄモデルの生成といえば、３Ｄレーザースキャナを用いて点群データから３Ｄモデルを生成することが想起される。しかしながら３Ｄレーザースキャナは定点測量であり、移動体から測量することはできない。絶えず移動し続ける浮体装置１００から測量して３Ｄモデルを生成できることは、３Ｄレーザースキャナでは不可能な、本発明の利点である。
【００３３】
更に本実施形態では、水中に配置される外部カメラ１９０は、棒状部材１３０ｂを介して浮体に接続される。棒状部材１３０ｂが浮体装置１００の後方に長く延長されていることにより、浮体装置１００のテール（尾ひれ）として機能する。
【００３４】
棒状部材１３０ｂは、水から受ける抵抗が浮体１１０よりも小さい。このため、図２（ｂ）の矢印に示すように浮体装置１００を通水路１０に配置した際、水から受ける推進力は、棒状部材１３０ｂ、浮体１１０、パラシュート１２０の順に高くなる。したがってパラシュート１２０が浮体１１０を下流側に牽き、棒状部材１３０ｂが浮体１１０を上流側に引くことになる（テールとしての機能）。これにより、水流の流れ方向に対する浮体１１０の傾斜、または平面的な回転を抑制し、浮体１１０の適切な姿勢を保つことができるため、センサ機器である内部カメラ１４０による点検を好適に行うことが可能となる。
【００３５】
また本実施形態では、水面の上方に配置される外部カメラ１９０においても、棒状部材１３０ａを介して浮体装置１００に接続される。これにより、棒状部材１３０ｂ・１３０ａによって、外部カメラ１９０と照射装置１８０とを離間させることができる。これにより、外部カメラ１９０と照射装置１８０との距離が短い場合に比して、光跡ＬＴの全体を画角に収めることができ、レーザーが照射された通水路１０の内面をより良好に撮影することが可能となる。
【００３６】
上記説明したように、図１に示す１００では、照射装置１８０および外部カメラ１９０は、水面１０ａの上方および下方の両方それぞれに対となって配置されている。これにより、通水路１０の水面１０ａの上方および下方の両方の内面を点検することが可能となる。ただし、図１に示す浮体装置１００の構成は、例示にすぎず、これに限定するものではない。
【００３７】
図５は、浮体装置の他の例を説明する図である。通水路１０の水中の点検が不要な場合には、例えば図５（ａ）に示すように、浮体１１０の上側すなわち水面１０ａの上方のみに内部カメラ１４０、照射装置１８０および外部カメラ１９０を搭載する構成とすればよい。なお、図５（ａ）に示す構成であると、テールとして機能する１３０ｂが存在しないこととなる。このような場合、棒状部材１３０ｂに替えてテール２００を設ける構成とすることが好ましい。
【００３８】
また通水路１０が暗渠ではなく開渠である場合など、水面１０ａの上方の空間の点検が不要な場合には、例えば図５（ｂ）に示すように、浮体１１０の下側すなわち水面１０ａの下方のみに内部カメラ１４０、照射装置１８０および外部カメラ１９０を搭載する構成とすればよい。これらによれば、浮体装置１００の軽量化と低コスト化を図ることが可能となる。
【００３９】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、通水路内を流されながら点検を行う浮体装置として利用することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１０…通水路、１０ａ…水面、１０ｂ…剥落、１０ｃ…洗掘、１０ｄ…堆積、１００…浮体装置、１１０…浮体、１２０…パラシュート、１３０ａ・１３０ｂ…棒状部材、１４０…内部カメラ、１５０…柱体、１６０ａ…上側カプセル、１６０ｂ…下側カプセル、１７０…光源、１８０…照射装置、１９０…外部カメラ、２００…テール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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