(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を出射する光源と、
物体から反射された前記レーザ光を受光する光検出器と、
前記光源と前記光検出器を１つの軸回りに一体的に回転させる回転部と、
前記回転部を支持する支持部材と、
前記支持部材に設置され、前記回転部による一部の回転範囲において前記光源から出射された前記レーザ光を反射するミラーと、
前記光検出器から出力される信号に基づいて、前記レーザ光が照射された位置における前記物体の壁面について、前記壁面までの距離および傾きをそれぞれ算出する演算処理部と、を備え、
前記回転部の回転に伴い前記物体が互いに異なる複数の走査経路で走査されるように、前記ミラーが構成され、
前記演算処理部は、前記複数の走査経路に沿って前記物体までの距離を計測して得た３次元の座標点群に整合する平面を、前記物体の壁面として取得する、
ことを特徴とする壁面計測装置。
【請求項２】
前記回転部を囲むように３つの前記ミラーが配置され、
前記光源から出射された前記レーザ光の光軸を前記３つのミラーで折り曲げることにより、各ミラーに対応する３つの走査経路で前記物体が走査される、請求項１に記載の壁面計測装置。
【請求項３】
前記回転部を挟むように２つの前記ミラーが配置され、
前記光源から出射された前記レーザ光の光軸を前記２つのミラーで折り曲げることにより、各ミラーに対応する２つの走査経路を含む複数の走査経路で前記物体が走査される、請求項１に記載の壁面計測装置。
【請求項４】
前記２つのミラーの間の隙間を前記レーザ光が通過することにより生じる走査経路と、前記２つのミラーにより前記レーザ光が反射されることにより生じる２つの走査経路で、前記物体が走査されるように、前記２つのミラーが配置されている、請求項３に記載の壁面計測装置。
【請求項５】
前記回転部の周囲に１つの前記ミラーが配置され、
前記ミラーが配置されていない領域を前記レーザ光が通過することにより生じる走査経路と、前記ミラーにより前記レーザ光が反射されることにより生じる走査経路で、前記物体が走査されるように、前記ミラーが配置されている、請求項１に記載の壁面計測装置。
【請求項６】
前記複数の走査経路は、当該壁面計測装置に正対向する平面において三角形の各辺に略沿うように設定されている、請求項１ないし５の何れか一項に記載の壁面計測装置。
【請求項７】
前記ミラーの反射面は、平面、且つ、一方向に長い形状を有し、
前記回転部の回転に伴い前記レーザ光の光軸が前記反射面の長手方向に移動するように、前記ミラーが配置されている、請求項１ないし６の何れか一項に記載の壁面計測装置。
【請求項８】
前記演算処理部は、平面までの距離および平面の傾きを変化させてその平面に含まれる前記座標点群の数を計数し、計数した数が最も多い平面を、前記物体の前記壁面として取得する、請求項１ないし７の何れか一項に記載の壁面計測装置。
【請求項９】
請求項１ないし８の何れか一項に記載の壁面計測装置と、
前記壁面を撮像する撮像装置と、
静止可能に飛行するためのプロペラ駆動部と、
前記壁面計測装置による計測結果に基づいて飛行姿勢を制御する制御部と、を備える飛行ロボット。
【請求項１０】
請求項９に記載の飛行ロボットと、
前記撮像装置により撮像された画像を処理して前記壁面の状況を評価する情報処理装置と、を備える壁面検査システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光を用いて壁面の距離および傾きを計測する壁面計測装置、当該壁面計測装置を搭載した飛行ロボット、および、当該飛行ロボットを用いた壁面検査システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
橋脚等の構造物は、時間の経過とともに老朽化する。このため、この種の構造物では、定期的に壁面の状況が点検され、適宜、修復等の措置が採られる。この場合、たとえば、カメラを用いて壁面の状況が検査される。カメラで撮像した画像を解析することにより、たとえば、橋脚等の表面に生じた亀裂が確認される。
【０００３】
以下の特許文献１には、レーザ光を用いて壁面の距離および傾きを計測する壁面検出手段が記載されている。特許文献１の構成では、自動車に搭載されたレーザスキャナによりレーザ光を水平方向および垂直方向に走査させて、三次元の座標点群のデータが取得される。こうして取得された座標点群データに基づいて、道路の付属物の壁面や道路付近の建物、塀等の壁面が検出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−５４５２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
橋脚等の構造物は、高さが非常に高い場合がしばしばある。また、橋脚が、河川に架けられた橋の橋脚である場合、点検を行う作業者が橋脚付近に近づくことが極めて困難な場合がある。このような場合、空中で停止可能な飛行ロボットにカメラを搭載して構造物の表面を撮像することが有効である。
【０００６】
飛行ロボットにカメラを搭載する場合、カメラの撮像方向が構造物の壁面に対して略垂直となるように、飛行ロボットの姿勢を制御する必要がある。この制御のため、飛行ロボットには、構造物の壁面までの距離および傾きを計測する壁面計測装置が搭載され得る。この場合、飛行ロボットの負荷を軽減するため、搭載される壁面計測装置は、なるべく質量が小さいことが好ましい。これに対し、自動車に搭載されるレーザスキャナは、通常、レーザ光を水平方向および垂直方向にそれぞれ個別に走査させるための２つのアクチュエータが設けられるため、壁面計測装置の質量が大きくなってしまう。
【０００７】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、質量をなるべく小さくすることが可能な壁面計測装置、当該壁面計測装置を搭載した飛行ロボット、および、当該飛行ロボット用いた壁面検査システム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】
【０００８】
本発明の第１の態様は、壁面計測装置に関する。この態様に係る壁面計測装置は、レーザ光を出射する光源と、物体から反射された前記レーザ光を受光する光検出器と、前記光源と前記光検出器を１つの軸回りに一体的に回転させる回転部と、前記回転部を支持する支持部材と、前記支持部材に設置され、前記回転部による一部の回転範囲において前記光源から出射された前記レーザ光を反射するミラーと、前記光検出器から出力される信号に基づいて、前記レーザ光が照射された位置における前記物体の壁面について、前記壁面までの距離および傾きをそれぞれ算出する演算処理部と、を備える。前記回転部の回転に伴い前記物体が互いに異なる複数の走査経路で走査されるように、前記ミラーが構成される。また、前記演算処理部は、前記複数の走査経路に沿って前記物体までの距離を計測して得た３次元の座標点群に整合する平面を、前記物体の壁面として取得する。
【０００９】
本態様に係る壁面計測装置によれば、レーザ光を走査させるための構成として、１軸周りに回転する回転部と、レーザ光を反射するミラーを設けるのみでよい。このため、レーザ光を水平方向および垂直方向にそれぞれ個別に走査させるための２つのアクチュエータを設ける場合に比べて、壁面計測装置の質量を顕著に小さくできる。よって、壁面計測装置を飛行ロボットに搭載する場合に、飛行ロボットにかかる負荷を効果的に抑制できる。さらに、回転部とミラーを配置する構成であるため、壁面計測装置の簡素化および小型化を図ることができる。よって、この点からも、本態様に係る壁面計測装置は、飛行ロボットに搭載する場合に有利である。
【００１０】
第１の態様に係る壁面計測装置は、前記回転部を囲むように３つの前記ミラーが配置され、前記光源から出射された前記レーザ光の光軸を前記３つのミラーで折り曲げることにより、各ミラーに対応する３つの走査経路で前記物体が走査されるよう構成され得る。このように３つの走査経路で物体を走査することにより、物体の壁面を精度良く計測できる。
【００１１】
また、第１の態様に係る壁面計測装置は、前記回転部を挟むように２つの前記ミラーが配置され、前記光源から出射された前記レーザ光の光軸を前記２つのミラーで折り曲げることにより、各ミラーに対応する２つの走査経路を含む複数の走査経路で前記物体が走査されるよう構成され得る。この構成では、上記のように３つのミラーを用いる場合に比べて、ミラーを１つ削減でき、壁面計測装置の質量を抑制できる。
【００１２】
この場合、壁面計測装置は、前記２つのミラーの間の隙間を前記レーザ光が通過することにより生じる走査経路と、前記２つのミラーにより前記レーザ光が反射されることにより生じる２つの走査経路で、前記物体が走査されるように、前記２つのミラーが配置された構成とされ得る。こうすると、３つの走査経路で物体が走査されるため、物体の壁面を精度良く計測できる。
【００１３】
また、第１の態様に係る壁面計測装置は、前記回転部の周囲に１つの前記ミラーが配置され、前記ミラーが配置されていない領域を前記レーザ光が通過することにより生じる走査経路と、前記ミラーにより前記レーザ光が反射されることにより生じる走査経路で、前記物体が走査されるように、前記ミラーが配置された構成とされ得る。この構成では、走査に用いるミラーが１つであるため、壁面計測装置の質量をさらに抑制できる。
【００１４】
第１の態様に係る壁面計測装置において、前記複数の走査経路は、当該壁面計測装置に正対向する平面において三角形の各辺に略沿うように設定され得る。こうすると、測定により取得された壁面は、正規の壁面に対して、どの方向項においても傾きの誤差が生じにくくなる。よって、壁面の計測精度を高めることができる。
【００１５】
また、第１の態様に係る壁面計測装置は、前記ミラーの反射面が、平面、且つ、一方向に長い形状を有し、前記回転部の回転に伴い前記レーザ光の光軸が前記反射面の長手方向に移動するように、前記ミラーが配置された構成とされ得る。こうすると、簡素な構成のミラーを用いながら、物体における走査軌跡を３方向に設定できる。このため、物体壁面の計測精度を高めることができる。
【００１６】
第１の態様に係る壁面計測装置において、前記演算処理部は、平面までの距離および平面の傾きを変化させてその平面に含まれる前記座標点群の数を計数し、計数した数が最も多い平面を、前記物体の前記壁面として取得するよう構成され得る。こうすると、座標点群から円滑に、物体の壁面を取得できる。
【００１７】
本発明の第２の態様は、飛行ロボットに関する。この態様に係る飛行ロボットは、上記第１の態様に係る壁面計測装置と、前記壁面を撮像する撮像装置と、静止可能に飛行するためのプロペラ駆動部と、前記壁面計測装置による計測結果に基づいて飛行姿勢を制御する制御部と、を備える。
【００１８】
本態様に係る飛行ロボットによれば、上記のように質量が抑制された壁面計測装置が搭載されるため、飛行の際の負荷が軽減される。よって、円滑かつ安定的に目標の壁面位置へと飛行して壁面の撮像を行うことができる。
【００１９】
本発明の第３の態様は、壁面検査システムに関する。この態様に係る壁面検査システムは、第２の態様に係る飛行ロボットと、前記撮像装置により撮像された画像を処理して前記壁面の状況を評価する情報処理装置と、を備える。
【００２０】
本態様に係る壁面検査システムによれば、上記の飛行ロボットが用いられるため、円滑かつ安定的に壁面の撮像を行うことができ、壁面の検査を円滑に進めることができる。
【発明の効果】
【００２１】
以上のとおり本発明によれば、質量をなるべく小さくすることが可能な壁面計測装置、当該壁面計測装置を搭載した飛行ロボット、および、当該飛行ロボット用いた壁面検査システムを提供することができる。
【００２２】
本発明の特徴は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下の実施の形態は、あくまでも、本発明の一つの実施形態であって、本発明ないし各構成要件の用語の意義は、以下の実施の形態に記載されたものに制限されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、実施の形態に係る壁面検査システムの外観を示す斜視図である。
【図２】図２（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、実施の形態に係る走査検出部の構成を示す平面図および側面図である。図２（ｃ）は、実施の形態に係る回転部に保持された光学系の構成を示す図である。図２（ｄ）は、物体までの距離を計測する手法を説明するタイミングチャートである。
【図３】図３（ａ）は、実施の形態に係る走査経路を模式的に示す図、図３（ｂ）は、実施の形態に係る壁面の検出方法を説明するための図である。
【図４】図４は、実施の形態に係る飛行ロボットの構成を示すブロック図である。
【図５】図５（ａ）は、実施の形態に係る壁面計測装置の処理を示すフローチャートである。図５（ｂ）は、実施の形態に係る壁面計測処理を示すフローチャートである。
【図６】図６（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、変更例１に係る走査検出部の構成を示す平面図および側面図である。図６（ｃ）は、変更例１に係る走査経路を模式的に示す図である。
【図７】図７（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、変更例２に係る走査検出部の構成を示す平面図および側面図である。図７（ｃ）は、変更例２に係る走査経路を模式的に示す図である。
【図８】図８（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、変更例３に係る走査検出部の構成を示す平面図および側面図である。図８（ｃ）は、変更例３に係る走査経路を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１は、実施の形態に係る壁面検査システム１の外観を示す斜視図である。図１には、便宜上、飛行ロボット１０の前後方向、左右方向および上下方向が実線矢印で示されている。
【００２５】
図１に示すように、壁面検査システム１は、飛行ロボット１０と、情報処理装置２０とを備える。
【００２６】
飛行ロボット１０は、６つのプロペラ１１を備える。飛行ロボット１０は、プロペラ１１を駆動して飛行し、また、プロペラ１１を制御して、所定の姿勢で空中に静止することが可能である。飛行ロボット１０は、着陸のための一対の脚部１２を備えている。
【００２７】
さらに、飛行ロボット１０は、前方向に直線状に延びる筒状のシャフト１３を備えている。シャフト１３の先端に回転可能に滑車１４が装着されている。滑車１４の回転軸は、左右方向に平行である。滑車１４の回転軸には、滑車１４の回転を検出するためのエンコーダ（図示せず）が配されている。エンコーダは、シャフト１３の内部を通る配線によって、飛行ロボット１０本体の回路部に接続されている。
【００２８】
橋脚等の壁面２を検査する際、飛行ロボット１０は、壁面２に滑車１４を接触させた状態で、上下方向に移動する。飛行ロボット１０は、この移動の際にエンコーダから出力される信号に基づいて、上下方向における壁面２の位置を取得する。滑車１４とエンコーダを用いた構成以外の構成により、上下方向の位置が検出されてもよい。たとえば、飛行ロボット１０にＧＰＳ（Global Positioning System）の機能を持たせることも可能である。しかし、橋脚では、橋に遮られてＧＰＳの機能が不能となることがある。また、ＧＰＳによる測位には所定の誤差がある。このことから、上下方向における壁面２の位置は、図１に示すような構成により、壁面２から直接取得することが好ましい。飛行ロボット１０は、さらに、気圧センサやジャイロセンサ等の高度検出用のセンサを備えていてもよい。飛行ロボット１０は、このセンサによって、高さ方向における壁面２の位置を取得するよう構成されてもよい。
【００２９】
飛行ロボット１０の下面には、棚１５が設けられている。この棚１５に壁面計測装置３０、撮像装置４０およびメモリドライブ５０が設置されている。壁面計測装置３０およびメモリドライブ５０は棚１５の上面に設置され、撮像装置４０は棚１５の下面に設置されている。
【００３０】
壁面計測装置３０は、前方向にレーザ光を出射し、壁面２からの反射光を受光して、壁面２までの距離および壁面２の傾きを算出する。壁面計測装置３０の構成および壁面計測の方法は、追って、図２（ａ）〜図３（ｂ）を参照して説明する。
【００３１】
撮像装置４０は、飛行ロボット１０の前方の領域を撮像する。撮像装置４０の撮像方向は、飛行ロボット１０の前方向に一致する。メモリドライブ５０は、壁面計測装置３０の後方に配置されている。メモリドライブ５０には、ＳＤカード等の記憶媒体が着脱可能である。メモリドライブ５０は、撮像装置４０によって撮像された画像を随時記憶媒体に書き込んでいく。
【００３２】
飛行ロボット１０は、壁面計測装置３０により算出された壁面２までの距離および壁面の傾きに基づいて、撮像装置４０の撮像方向が壁面２に対して略垂直となり、且つ、滑車１４が壁面２に接触するように、自身の位置および姿勢を制御する。この制御を行いつつ、飛行ロボット１０は、壁面２に沿って周方向に移動する。その間、撮像装置４０は、壁面２を撮像する。撮像された画像は、逐次、メモリドライブ５０の記憶媒体に書き込まれる。
【００３３】
飛行ロボット１０の飛行経路は、情報処理装置２０を介してユーザにより設定される。情報処理装置２０は、ケーブルによってリモートコントロール装置６０に接続されている。情報処理装置２０は、ユーザにより設定された飛行経路に沿って飛行ロボット１０を飛行させるための指令信号を、リモートコントロール装置６０を介して飛行ロボット１０に送信する。
【００３４】
飛行ロボット１０の自動位置制御機能は、主として後述する飛行ロボット１０の制御部８４（図４参照）が実行する。情報処理装置２０は、飛行経路となる次の目標位置および飛行動作を指示する指令信号を、リモートコントロール装置３０を介して飛行ロボット１０の制御部８４に送信する。たとえば、壁面２との距離を一定距離に保ちながら壁面２に沿って数メートル降下する旨の指令信号がリモートコントロール装置３０から飛行ロボット１０に送信される。この指令信号に基づき、飛行ロボット１０の制御部８４は、プロペラ１１を制御して、指令に応じた飛行動作を実行する。これにより、飛行ロボット１０は、設定された飛行経路に沿って、壁面２付近を飛行する。
【００３５】
飛行ロボット１０は、こうしてユーザが設定した飛行経路に沿って飛行しつつ、壁面計測装置３０により算出された壁面２までの距離および壁面２の傾きに基づいて、上記のように、自身の位置および姿勢を制御する。
【００３６】
飛行ロボット１０が飛行する間、滑車１４とエンコーダにより検出された飛行ロボット１０の位置情報が、随時、飛行ロボット１０からリモートコントロール装置６０に送信され、情報処理装置２０に提供される。情報処理装置２０は、受信した位置情報に基づいて、飛行ロボット１０が所期の飛行経路に沿って飛行するよう制御する。こうして、飛行ロボット１０は、ユーザが設定した飛行経路に沿って飛行する。
【００３７】
この他、ユーザがリモートコントロール装置６０を操作してマニュアルで飛行ロボット１０を壁面２付近で飛行させてもよい。この場合、撮像装置４０により取得された画像がリモートコントロール装置６０に随時送信され、リモートコントロール装置６０のモニタ６１に表示される。ユーザは、モニタ６１を参照しながら、リモートコントロール装置６０を操作して、飛行ロボット１０を壁面２に沿って移動させる。この場合も、飛行ロボット１０は、壁面計測装置３０により算出された壁面２までの距離および壁面２の傾きに基づいて、撮像装置４０の撮像方向が壁面２に対して略垂直となり、且つ、滑車１４が壁面２に接触するように、自身の位置および姿勢を制御する。
【００３８】
壁面２の検査が終了すると、ユーザは、飛行ロボット１０を回収し、メモリドライブ５０から記憶媒体を取り出す。ユーザは、取り出した記憶媒体を情報処理装置２０に装着する。情報処理装置２０は、たとえば、パーソナルコンピュータで構成される。情報処理装置２０は、ユーザからの操作に応じて、記憶媒体から画像情報を読み出し、読み出した画像情報を解析処理して、壁面２の状況を評価する。情報処理装置２０は、評価結果を画面に表示する。たとえば、解析処理により、壁面２に亀裂等が見つかると、情報処理装置２０は、ユーザにそのことを報知する画面を表示する。
【００３９】
図２（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、壁面計測装置３０に配された走査検出部３１の構成を示す平面図および側面図である。図２（ａ）、（ｂ）には、図１に示した飛行ロボット１０の前後、左右および上下の方向が示されている。また、図２（ａ）、（ｂ）には、走査検出部３１とともに演算処理部３２が示されている。演算処理部３２は、走査検出部３１から出力される信号に基づいて、壁面２までの距離および壁面２の傾きを算出する。
【００４０】
図２（ａ）、（ｂ）に示すように、走査検出部３１は、３つのミラー３１１、３１２、３１３と回転部３１４とを備える。３つのミラー３１１、３１２、３１３と回転部３１４は、支持部材３１５に設置されている。３つのミラー３１１、３１２、３１３は、回転部３１４を囲むように、所定の三角形の各辺に沿って配置されている。ミラー３１１、３１２、３１３は、それぞれ、板状の直方体形状を有し、回転部３１４側に反射面３１１ａ、３１２ａ、３１３ａを有する。反射面３１１ａ、３１２ａ、３１３ａは、それぞれ、平面である。ミラー３１１、３１２、３１３は、たとえば、樹脂等の軽量な素材からなる本体の側面に反射面３１１ａ、３１２ａ、３１３ａを塗布または蒸着により形成することによって構成される。
【００４１】
ミラー３１１は、平面視において、反射面３１１ａの長手方向が左右方向に平行となるように配置されている。ミラー３１２は、平面視において、反射面３１２ａの長手方向が上下方向に対して所定角度だけ右方向に傾くように配置されている。ミラー３１３は、平面視において、反射面３１３ａの長手方向が上下方向に対して所定角度だけ左方向に傾くように配置されている。ミラー３１２、３１３は、平面視において、上下方向に平行な対称軸について対称となる位置に配置され、この対称軸に、回転部３１４の回転軸が垂直に交差している。また、ミラー３１１は、平面視において、前記対称軸により２等分されるように配置されている。
【００４２】
なお、ミラー３１１、３１２、３１３の配置方法は、これに限られるものではない。後述のように、壁面２におけるレーザ光の３つの走査経路が三角形の各辺に略沿うように設定されれば、他の配置方法でミラー３１１、３１２、３１３が配置されてもよい。
【００４３】
回転部３１４は、飛行ロボット１０の前後方向に平行な軸を回転軸として回転する。平面視において回転部３１４は円形である。回転部３１４の回転軸は平面視において回転部３１４の中心に位置付けられている。回転部３１４は、その側面から、回転軸に垂直な方向にレーザ光を出射する。回転部３１４の回転に伴って、レーザ光が回転する。ミラー３１１、３１２、３１３は、反射面３１１ａ、３１２ａ、３１３ａが、それぞれ、回転部３１４から入射したレーザ光を、飛行ロボット１０の前方向に反射するように、配置されている。ミラー３１１、３１２、３１３は、上下左右に平行な平面に対して、反射面３１１ａ、３１２ａ、３１３ａが同じ角度で傾くように配置されている。なお、上下左右に平行な平面に対する反射面３１１ａ、３１２ａ、３１３ａの傾き角は、必ずしも互いに同じでなくてもよい。
【００４４】
図２（ｃ）は、回転部３１４に保持された光学系の構成を示す図である。
【００４５】
回転部３１４には、光源３１４ａと、ミラー３１４ｂと、コリメータレンズ３１４ｃと、集光レンズ３１４ｄと、フィルタ３１４ｅと、ミラー３１４ｆと、光検出器３１４ｇとが設置されている。光源３１４ａは、たとえば、所定波長のレーザ光を出射する半導体レーザである。光源３１４ａから出射されたレーザ光は、ミラー３１４ｂで反射された後、コリメータレンズ３１４ｃで平行光に変換される。こうして平行光に変換されたレーザ光が、図２（ａ）に破線矢印で示すように、回転部３１４の側面から出射される。その後、レーザ光は、ミラー３１１、３１２、３１３の何れかにより反射され、図１に示す壁面２に照射される。
【００４６】
壁面２で反射されたレーザ光は、集光レンズ３１４ｄによって集光される。フィルタ３１４ｅは、光源３１４ａから出射されるレーザ光の波長以外の波長の光をカットする。集光レンズ３１４ｄで集光されたレーザ光は、フィルタ３１４ｅを透過し、さらに、ミラー３１４ｆで反射されて、光検出器３１４ｇに収束する。光検出器３１４ｇは、受光したレーザ光の強度に応じた信号を、図２（ａ）、（ｂ）に示す演算処理部３２に出力する。
【００４７】
回転部３１４の側面は、たとえば、コリメータレンズ３１４ｃから壁面２に向かうレーザ光の通過位置と、壁面２から集光レンズ３１４ｄに向かうレーザ光の通過位置が開放されている。あるいは、回転部３１４の側面の全てが、光を透過可能なカバーによって覆われていてもよい。
【００４８】
壁面計測動作時、回転部３１４は、光源３１４ａを駆動した状態で回転する。これにより、図２（ｃ）の光学系と光源３１４ａおよび光検出器３１４ｇが一体的に回転する。こうして、上記のように、回転部３１４の側面から出射されるレーザ光が、回転部３１４の回転に伴い回転する。光源３１４ａは、一定周期でパルス状に発振される。演算処理部３２は、光源３１４ａから出射されるレーザ光と光検出器３１４ｇによって受光されるレーザ光との位相差により、壁面２までの距離を計測する。
【００４９】
図２（ｄ）は、物体までの距離を計測する手法を説明するタイミングチャートである。
【００５０】
図２（ｄ）の上段は、光源３１４ａを駆動する駆動信号（パルス列）を示し、図２（ｄ）の下段は、光検出器３１４ｇから出力される検出信号（パルス列）を示している。演算処理部３２は、駆動信号と検出信号との間の位相差Ｄ１に基づいて、タイミングｔ１で出射されたレーザ光が照射された壁面２の位置までの距離を計測する。具体的には、演算処理部３２は、位相差Ｄ１と光速とを乗算して距離を算出する。他のタイミングにおいても、同様に、壁面２までの距離が計測される。他のパルスのタイミングにおいても同様の処理により、壁面２までの距離が計測される。
【００５１】
なお、回転部３１４から壁面２に照射されるレーザ光は、必ずしも、パルスでなくてもよく、正弦波であってもよい。たとえば、走査経路上の各タイミングにおいて、正弦波のレーザ光を数周期分、壁面２に照射し、壁面２からの反射光の位相を検波回路で検知する、いわゆるチャープ式の距離計測方法を用いてもよい。レーザ光を用いた距離検出の手法として、従来周知の種々の手法を用いることができる。
【００５２】
図３（ａ）は、回転部３１４を回転させた際のレーザ光の走査経路を模式的に示す図である。図３（ａ）には、壁面計測装置３０の前後方向に垂直な壁面２を壁面計測装置３０の前側から壁面計測装置３０の後方に向かって透視した場合の走査経路が示されている。図３（ａ）にも、図１に示した飛行ロボット１０の左右および上下の方向が示されている。
【００５３】
走査経路Ｌ１は、回転部３１４から出射されるレーザ光が図２（ａ）の反射面３１１ａに入射する期間に、レーザ光が壁面２を移動する走査経路である。走査経路Ｌ２は、回転部３１４から出射されるレーザ光が図２（ａ）の反射面３１２ａに入射する期間に、レーザ光が壁面２を移動する走査経路である。走査経路Ｌ３は、回転部３１４から出射されるレーザ光が図２（ａ）の反射面３１３ａに入射する期間に、レーザ光が壁面２を移動する走査経路である。
【００５４】
図３（ａ）に示すように、本実施の形態では、図２（ａ）に示す３つのミラー３１１、３１２、３１３によって、壁面２に３つの走査経路Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３が設定される。壁面２が壁面計測装置３０の前後方向に垂直である場合、すなわち、壁面２が壁面計測装置３０に正対向する平面である場合、図３（ａ）に示すように、走査経路Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は、三角形の各辺に略沿うように設定される。
【００５５】
図２（ａ）、（ｂ）に示す演算処理部３２は、図２（ｃ）の光検出器３１４ｇからの検出信号に基づいて、図３（ａ）に示す走査経路Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３に沿って、所定間隔ごとに、壁面２までの距離を計測する。そして、演算処理部３２は、計測した距離と、そのタイミングにおけるレーザ光の走査位置とから、回転部３１４が１回転する間の３次元座標点群を取得し、取得した３次元の座標点群に整合する平面を、壁面２として取得する。
【００５６】
なお、３つのミラー３１１、３１２、３１３で反射されたレーザ光の距離計測の起点が光源３１４ａの鏡像位置になるため、ミラー３１１、３１２、３１３ごとに起点位置が異なることになる。このため、演算処理部３２は、ミラー３１１、３１２、３１３ごとの起点位置からの距離により、壁面２上の光点（レーザ光の照射点）の３次元位置を算出する。
【００５７】
図３（ｂ）は、壁面２の検出方法を説明するための図である。この検出方法は、ハフ変換に基づく壁面２の検出方法である。
【００５８】
図３（ｂ）において、点Ｏ（０，０，０）は、撮像装置４０の視点（第一主点）である。撮像装置４０の撮像方向は、図３（ｂ）のｙ軸方向である。この場合、点Ｏから所定の平面Ｈ上に下した垂線の足を点Ｐ（ｐｘ，ｐｙ、ｐｚ）、平面Ｈ上の点Ｐ以外の任意の点をＱ（ｑｘ，ｑｙ、ｑｚ）とすると、次式が成り立つ。
【００５９】
｛ｐｘ，ｐｙ，ｐｚ｝・｛（ｑｘ−ｐｘ），（ｑｙ−ｐｙ），（ｑｚ−ｐｙ）｝T＝０ … (1)
【００６０】
また、ＯＰの長さをρ、ＯＰの方向を図３（ｂ）に示す角度φ、θで表すと、以下の関係が成り立つ。
【００６１】
ｐｘ＝ρｃｏｓθ・ｃｏｓφ
ｐｙ＝ρｃｏｓθ・ｓｉｎφ
ｐｚ＝ρｓｉｎθ
【００６２】
投票による探索のために、Ｐ１≦ρ≦Ｐ２、φ１≦φ≦φ２、θ１≦θ≦θ２の範囲で一定のきざみで各変数を振って平面Ｈを変化させる３重ループを構成する。このループの内側において、上述の距離計測結果で得られた各３次元座標点Ｒ（ｒｘ，ｒｙ，ｒｚ）について、式（１）より、次式のｅが一定の値ε以下の場合に、その平面Ｈに１票を投じる。
【００６３】
ｅ＝ｐｘｒｘ＋ｐｙｒｙ＋ｐｚｒｚ−ρ2
【００６４】
すなわち、ρ、φ、θを上記範囲で変化させて得られる平面Ｈに、距離計測結果の各３次元座標点Ｒ（ｒｘ，ｒｙ，ｒｚ）が含まれると見做せる場合に、その平面に１票を投じる。この処理を、処理対象とされる全ての３次元座標点Ｒ（ｒｘ，ｒｙ，ｒｚ）について実行し、平面Ｈに対する投票数（点数）を求める。こうして、投票数が最も多かった平面Ｈを壁面２として取得する。
【００６５】
演算処理部３２は、図２（ｃ）の光検出器３１４ｇからの検出信号に基づく距離計測により得た３次元座標点群について、上記処理を実行し、３次元座標点群に整合する平面Ｈを、壁面２として取得する。そして、演算処理部３２は、壁面２として取得した平面Ｈにおける変数ρの値を壁面２までの距離として取得し、また、この平面Ｈの変数φ、θの値を壁面２の傾きとして取得する。
【００６６】
図４は、飛行ロボット１０の構成を示すブロック図である。
【００６７】
飛行ロボット１０は、位置検出部８１と、プロペラ駆動部８２と、無線通信部８３と、制御部８４と、インタフェース８５とを備える。
【００６８】
位置検出部８１は、図１に示すシャフト１３、滑車１４および滑車１４の回転軸に配置されたエンコーダを含む。プロペラ駆動部８２は、図１に示すプロペラ１１を駆動するモータを含む。無線通信部８３は、図１に示すリモートコントロール装置６０と通信を行う。制御部８４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の処理回路とＲＯＭ（Read OnlyMemory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリを備え、メモリに保持されたプログラムに従って各部を制御する。インタフェース８５は、壁面計測装置３０および撮像装置４０と通信を行うためのインタフェースである。
【００６９】
壁面計測装置３０は、図２（ａ）、（ｂ）に示す走査検出部３１および演算処理部３２に他に、制御部３３と、インタフェース３４とを備える。制御部３３は、ＣＰＵ等の処理回路とＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリを備え、メモリに保持されたプログラムに従って各部を制御する。インタフェース３４は、制御部８４と通信を行うためのインタフェースである。
【００７０】
撮像装置４０は、カメラ部４１と、画像処理部４２と、制御部４３と、インタフェース４４とを備える。カメラ部４１は、撮像レンズやイメージセンサ等の光学ブロックを含む。画像処理部４２は、カメラ部４１から入力される撮像データを所定の圧縮方式で圧縮し画像データを生成する。制御部４３は、ＣＰＵ等の処理回路とＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリを備え、メモリに保持されたプログラムに従って各部を制御する。インタフェース４４は、制御部８４およびメモリドライブ５０と通信を行うためのインタフェースである。
【００７１】
壁面検査動作時において、壁面計測装置３０の制御部３３は、演算処理部３２により算出された壁面２までの距離および壁面２の傾きを、制御部８４に送信する。制御部８４は、壁面計測装置３０から受信した情報に基づいて、プロペラ駆動部８２を制御する。制御部８４は、演算処理部３２から受信した壁面２までの距離および壁面２の傾きに基づいて、撮像装置４０の撮像方向が壁面２に対して略垂直となり、且つ、滑車１４が壁面２に接触するように、自身の位置および姿勢を制御する。
【００７２】
また、壁面検査動作時において、撮像装置４０の制御部４３は、画像処理部４２により生成された画像データを随時、制御部８４に送信する。制御部８４は、受信した画像データを位置検出部８１により検出された壁面２の位置を示す位置データに対応付けて、メモリドライブ５０に保持された記憶媒体５１に書き込む。この際、飛行ロボット１０内の時計（図示せず）によって取得された時刻データが記憶媒体５１に併せて記憶される。飛行ロボット１０内の時計は、予め、情報処理装置２０の時計と時刻が合わされている。
【００７３】
なお、画像データは、撮像装置４０の制御部４３が直接、メモリドライブ５０の記憶媒体５１に書き込んでもよい。この場合、飛行ロボット１０本体側の制御部８４は、位置検出部８１によって検出された位置データを、随時、記憶媒体５１上の、画像データに対応するアドレスに書き込む。
【００７４】
図５（ａ）は、壁面計測動作時における壁面計測装置３０の処理を示すフローチャートである。
【００７５】
壁面計測装置３０の制御部３３は、図２（ｃ）の光源３１４ａを駆動した状態で、図２（ａ）、（ｂ）の回転部３１４を１回転させ、壁面２をレーザ光で走査する（Ｓ１１）。制御部３３は、この走査において所定の間隔で、壁面２までの距離を計測する処理を演算処理部３２に実行させ、３次元座標点群を取得させる（Ｓ１２）。さらに、制御部３３は、取得した３次元座標点群に基づいて、壁面２の傾きを計測する処理を演算処理部３２実行させる（Ｓ１３）。制御部３３は、演算処理部３２が計測した距離と傾きを、飛行ロボット１０本体側の制御部８４に送信する（Ｓ１４）。
【００７６】
その後、制御部３３は、壁面計測動作の終了が指示されたか否かを判定する（Ｓ１５）。壁面計測動作の終了指示がなされていない場合（Ｓ１５：ＮＯ）、制御部３３は、処理をステップＳ１１に戻して、壁面２の計測処理を継続する。壁面計測動作の終了指示がなされていると（Ｓ１５：ＮＯ）、制御部３３は、処理を終了する。
【００７７】
図５（ｂ）は、図５（ａ）のステップＳ１３において実行される壁面計測処理を示すフローチャートである。
【００７８】
演算処理部３２は、図３（ｂ）を参照して説明したように、変数ρ、φ、θに所定の値を与えて平面Ｈを設定する（Ｓ１０１）。演算処理部３２は、設定した平面Ｈに３次元座標点Ｒが含まれている場合（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、設定した平面Ｈに１点を加算する（Ｓ１０３）。設定した平面Ｈに３次元座標点Ｒが含まれていない場合（Ｓ１０２：ＮＯ）、演算処理部３２は、設定した平面Ｈに１点を加算しない。演算処理部３２は、ステップＳ１０２、Ｓ１０３の処理を全ての３次元座標点について実行し（Ｓ１０４）、当該平面Ｈに対する点数を決定する。
【００７９】
その後、演算処理部３２は、変数ρ、φ、θを変化させ得る範囲の全ての平面Ｈについて、ステップＳ１０２〜Ｓ１０４の処理が終了したか否かを判定する（Ｓ１０５）。全ての平面Ｈについて、ステップＳ１０２〜Ｓ１０４の処理が終了していない場合（Ｓ１０５：ＮＯ）、演算処理部３２は、変数ρ、φ、θに所定の値を与えて、新たに平面Ｈを設定する（Ｓ１０１）。そして、演算処理部３２は、新たに設定した平面Ｈに対して、ステップＳ１０２〜Ｓ１０４の処理を実行し、当該平面Ｈに対する点数を決定する。
【００８０】
こうして、全ての平面Ｈについて点数を決定した後（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、演算処理部３２は、点数が最も高い平面Ｈを、壁面２に設定する（Ｓ１０６）。そして、この平面Ｈまでの距離、すなわち、図３（ｂ）のρを壁面２までの距離として取得し、この平面Ｈの傾き、すなわち、図３（ｂ）のφ、θを壁面２の傾きとして取得する。これらの距離ρおよび傾きφ、θは、図５（ａ）のステップＳ１４の処理により、飛行ロボット１０本体側の制御部８４に送信される。これを受けて、飛行ロボット１０の制御部８４は、上記のように、自身の位置および姿勢を制御する。
【００８１】
なお、図５（ａ）のステップＳ１２で取得される３次元座標点群については、飛行ロボット１０に近すぎる座標点および飛行ロボット１０から遠すぎる座標点をステップＳ１３における処理対象から除外することが好ましい。たとえば、図１のシャフト１３および滑車１４により決定される壁面計測装置３０からの距離に対して、飛行ロボット１０に近づく方向と離れる方向とに距離の閾値を設定し、これら閾値間の範囲から外れる距離の座標点を処理対象から除外する。こうすると、演算処理に要する時間を短縮できる。なお、除外した座標点の数が多い場合は、壁面２の検査位置が壁面２の端付近にあると判定してもよく、あるいは、距離探索に異常があったと判定としてもよい。
【００８２】
また、図５（ａ）の工程が２回目以降において実行される場合、図５（ｂ）のステップＳ１０１において設定される壁面Ｈは、前回の工程によって算出された距離および傾きの壁面を基準として、所定の範囲でパラメータを振って、設定することが好ましい。こうすると、壁面Ｈを振るパラメータの範囲を極力小さくでき、ハフ変換に基づく壁面の探索処理を高速化できる。
【００８３】
なお、上記のように、図５（ａ）のステップＳ１２で取得される３次元座標点群について、飛行ロボット１０に近すぎる座標点および飛行ロボット１０から遠すぎる座標点をステップＳ１３における処理対象から除外する場合、全体の座標点に対して除外する座標点の比率が多い場合は、壁面２の検査位置が壁面２の端付近である可能性がある。この場合、壁面２の端に他の壁面が続くコーナー部分に検査位置が差し掛かりつつあることが想定され得る。したがって、このように除外する座標点の比率が多い場合は、２番目に点数が高い平面Ｈや、３番目に点数が高い平面Ｈが最も点数が高い平面Ｈに繋がる平面となり得るかを判定してもよい。そして、これらの平面Ｈが最も点数が高い平面Ｈに繋がる平面となり得ると判定できる場合は、最も点数が高い平面Ｈが飛行ロボット１０の正面にある検査対象の壁面Ｈの平面であると判定してもよい。
【００８４】
＜実施の形態の効果＞
本実施の形態によれば、以下の効果が奏され得る。
【００８５】
壁面計測装置３０は、レーザ光を走査させるための構成として、１軸周りに回転する回転部３１４と、レーザ光を反射するミラー３１１、３１２、３１３を設けるのみでよい。このため、レーザ光を水平方向および垂直方向にそれぞれ個別に走査させるための２つのアクチュエータを設ける場合に比べて、壁面計測装置３０の質量を顕著に小さくできる。よって、壁面計測装置３０を飛行ロボット１０に搭載する場合に、飛行ロボット１０にかかる負荷を効果的に抑制できる。また、回転部３１４とミラー３１１、３１２、３１３を配置する構成であるため、壁面計測装置３０の簡素化および小型化を図ることができる。よって、この点からも、壁面計測装置３０を飛行ロボット１０に円滑に搭載させ得る。
【００８６】
また、本実施の形態では、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、回転部３１４を囲むように配置された３つのミラー３１１、３１２、３１３によってレーザ光の光軸を折り曲げることにより、各ミラーに対応する３つの走査経路Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３で壁面２が走査される。このように、３つの走査経路Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３で壁面２を走査することにより、壁面２の探索に用いる３次元座標点群を分散させつつ座標点群の数を多くできる。よって、壁面２の探索精度を高めることができる。
【００８７】
また、本実施の形態では、図３（ａ）に示すように、三角形に略沿った３つの走査経路Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３でレーザ光を走査させて壁面２が探索される。このため、探索された壁面２は、正規の壁面に対して、どの方向においても傾きの誤差（ブレ）が生じにくい。よって、壁面２の計測精度を高めることができる。
【００８８】
また、本実施の形態では、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、ミラー３１１、３１２、３１３の反射面３１１ａ、３１２ａ、３１３ａが、平面、且つ、一方向に長い形状を有し、回転部３１４の回転に伴いレーザ光の光軸が反射面３１１ａ、３１２ａ、３１３ａの長手方向に移動するように、ミラー３１１、３１２、３１３が配置されている。これにより、簡素な構成のミラー３１１、３１２、３１３を用いながら、壁面２における走査軌跡Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を３方向に設定できる。このため、壁面２の計測精度を高めることができる。
【００８９】
また、本実施の形態において、演算処理部３２は、図３（ｂ）を参照して説明したように、平面Ｈまでの距離および平面Ｈの傾きを変化させてその平面Ｈに含まれる３次元座標点群の数を計数し、計数した数が最も多い平面Ｈを、壁面２として取得するよう構成されている。これにより、３次元座標点群から円滑かつ精度良く、壁面２が検出され得る。
【００９０】
また、飛行ロボット１０は、上記のように質量が抑制された壁面計測装置３０が搭載されるため、飛行の際の負荷が軽減される。よって、円滑かつ安定的に目標の壁面位置へと飛行して壁面２の撮像を行うことができる。さらに、壁面検査システム１は、このような構成の飛行ロボット１０を用いるため、円滑かつ安定的に壁面２の撮像を行うことができ、壁面２の検査を円滑に進めることができる。
【００９１】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施の形態によって制限されるものではなく、本発明の実施形態も、上記以外に種々の変更が可能である。
【００９２】
＜変更例１＞
上記実施の形態では、３つのミラー３１１、３１２、３１３を用いて壁面２に３つの走査経路Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３が設定された。これに対し、変更例１では、ミラー３１１が省略され、２つのミラー３１２、３１３を用いて壁面２に３つの走査経路Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３が設定される。
【００９３】
図６（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、変更例１に係る走査検出部３１の構成を示す平面図および側面図である。図６（ａ）、（ｂ）には、図１に示した飛行ロボット１０の前後、左右および上下の方向が示されている。また、図２（ａ）、（ｂ）には、走査検出部３１とともに演算処理部３２が示されている。演算処理部３２は、上記実施の形態と同様、走査検出部３１から出力される信号に基づいて、壁面２までの距離および壁面２の傾きを算出する。
【００９４】
図６（ａ）、（ｂ）に示すように、壁面計測装置３０の走査検出部３１は、回転部３１４を挟むように２つのミラー３１２、３１３が配置されている。そして、回転部３１４の側面から出射されたレーザ光の光軸をこれら２つのミラー３１２、３１３で折り曲げることにより、各ミラーに対応する２つの走査経路を含む３つの走査経路で壁面２が走査されるよう構成されている。回転部３１４の構成は、上記実施の形態と同様である。
【００９５】
なお、図６（ａ）、（ｂ）の前後方向および上下方向は、図２（ａ）、（ｂ）の前後方向および上下方向と異なっている。すなわち、変更例１では、反射面３１２ａ、３１３ａによってレーザ光が前方に反射されるように、上下左右に平行な平面に対する反射面３１２ａ、３１３ａの傾き角が、図２（ａ）、（ｂ）の場合に比べて、９０度に近づくように設定されている。より詳細には、前後方向に垂直な壁面２において、反射面３１２ａ、３１３ａによって前方向に反射されたレーザ光が、それぞれ、図６（ｃ）の走査経路Ｌ２、Ｌ３を辿るように、反射面３１２ａ、３１３ａの傾き角と配置が調整されている。なお、図６（ｃ）の走査経路Ｌ１は、ミラー３１２、３１３の前側の隙間をレーザ光が通過する期間に、壁面２に設定されるレーザ光の走査経路である。
【００９６】
図６（ｃ）に示す走査経路Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は、前後方向に垂直な壁面２を壁面計測装置３０側から前方向に見たときの、当該壁面２上におけるレーザ光の走査経路である。ミラー３１２、３１３の前側の隙間をレーザ光が通過する範囲において回転部３１４が回転すると、壁面２が走査経路Ｌ１に沿ってレーザ光で走査される。また、ミラー３１２の反射面３１２ａにレーザ光が入射する範囲において回転部３１４が回転すると、壁面２が走査経路Ｌ２に沿ってレーザ光で走査され、ミラー３１３の反射面３１３ａにレーザ光が入射する範囲において回転部３１４が回転すると、壁面２が走査経路Ｌ３に沿ってレーザ光で走査される。
【００９７】
変更例１の走査検出部３１によっても、上記実施の形態と同様、壁面２に、三角形の各辺に略沿った走査経路Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を設定できる。よって、上記実施の形態と同様の精度で壁面２を検出することができる。
【００９８】
また、変更例２では、上記実施の形態に比べて、ミラー３１１が削減されるため、壁面計測装置３０の質量をさらに抑制できる。よって、飛行ロボット１０にかかる負荷をさらに軽減でき、飛行ロボット１０をより一層円滑かつ安定的に目標の壁面位置付近で飛行させることができる。
【００９９】
＜変更例２＞
図７（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、変更例２に係る走査検出部３１の構成を示す平面図および側面図である。図７（ｃ）は、変更例２に係る走査経路Ｌ１、Ｌ２を模式的に示す図である。
【０１００】
変更例２の走査検出部３１は、上記変更例１の走査検出部３１からミラー３１３を省略した構成となっている。このため、壁面２に設定される走査経路は、図６（ｃ）の走査経路Ｌ３が省略されて、走査経路Ｌ１、Ｌ２のみとなっている。演算処理部３２は、レーザ光が走査経路Ｌ１、Ｌ２を辿る期間において３次元座標点群を取得して壁面２を検出し、壁面２までの距離および壁面２の傾きを計測する。壁面２の検出処理は、上記実施の形態と同様である。
【０１０１】
変更例２によっても、壁面２を適正に検出できる。ただし、走査経路Ｌ３が省略されるため、壁面２の検出に用いる３次元座標点群の数が上記実施の形態および変更例１に比べて減少する。このため、本変更例では、上記実施の形態および変更例１に比べて、壁面２の検出精度がやや低下する。
【０１０２】
その一方、変更例２では、さらにミラー３１３が省略されるため、壁面計測装置３０の質量をさらに抑制できる。よって、飛行ロボット１０にかかる負荷を顕著に軽減できる。これにより、飛行ロボット１０を円滑かつ安定的に目標の壁面位置付近で飛行させることができる。
【０１０３】
＜変更例３＞
図８（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、変更例３に係る走査検出部３１の構成を示す平面図および側面図である。図８（ｃ）は、変更例３に係る走査経路Ｌ１、Ｌ２を模式的に示す図である。
【０１０４】
変更例３の走査検出部３１は、上記実施の形態の走査検出部３１からミラー３１１を省略した構成となっている。このため、壁面２に設定される走査経路は、図６（ｃ）の走査経路Ｌ１が省略されて、走査経路Ｌ２、Ｌ３のみとなっている。演算処理部３２は、レーザ光が走査経路Ｌ２、Ｌ３を辿る期間において３次元座標点群を取得して壁面２を検出し、壁面２までの距離および壁面２の傾きを計測する。壁面２の検出処理は、上記実施の形態と同様である。
【０１０５】
変更例３によっても、壁面２を適正に検出できる。ただし、走査経路Ｌ１が省略されるため、壁面２の検出に用いる３次元座標点群の数が上記実施の形態および変更例１に比べて減少する。このため、本変更例では、上記実施の形態および変更例１に比べて、壁面２の検出精度がやや低下する。
【０１０６】
＜その他の変更例＞
上記実施の形態および変更例１〜３では、三角形の３辺または２辺に略沿うようにレーザ光の走査経路が設定されたが、走査経路の設定方法はこれに限られるものではない。たとえば、曲率半径がある程度小さい円弧状の曲線に沿った一つの走査経路のみが設定されてもよい。走査経路に沿って取得された３次元座標点群が一つの平面を特定可能に３次元空間において分散する限りにおいて、走査経路は、適宜、変更可能である。
【０１０７】
また、上記実施の形態および変更例１〜３では、ハフ変換に基づく壁面２の検出手法を用いたが、壁面２の検出手法はこれに限られるものではない。たとえば、３次元座標点群から、それぞれの走査軌跡に対応する近似直線を最小二乗法により求め、求めた近似直線と、予め、壁面２の距離および傾きごとに保持した参照直線とを比較し、近似直線に最も整合する参照直線に対応する距離および傾きを、当該壁面２の距離および傾きとして取得してもよい。
【０１０８】
また、上記実施の形態および変更例１〜３では、ミラー３１１、３１２、３１３の反射面３１１ａ、３１２ａ、３１３ａが平面であったが、反射面３１１ａ、３１２ａ、３１３ａは必ずしも平面でなくてもよい。所望の走査経路が壁面２に設定されるように、反射面３１１ａ、３１２ａ、３１３ａの一部または全部が曲面となっていてもよい。
【０１０９】
さらに、上記実施の形態および変更例１〜３では、飛行ロボット１０にメモリドライブ５０を搭載し、メモリドライブ５０に装着された記憶媒体に壁面２の画像データおよび位置データを記憶するようにしたが、メモリドライブ５０を省略し、飛行ロボット１０から無線通信により、壁面２の画像データおよび位置データを情報処理装置２０に随時送信するようにしてもよい。あるいは、記憶媒体が着脱可能となるようにリモートコントロール装置６０を構成し、飛行ロボット１０から無線通信により、壁面２の画像データおよび位置データを、リモートコントロール装置６０に送信して、記憶媒体に記憶するようにしてもよい。
【０１１０】
この他、本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【０１１１】
１  …  壁面検査システム
１０  …  飛行ロボット
２０  …  情報処理装置
３０  …  壁面計測装置
３１  …  走査検出部
３２  …  演算処理部
３１１、３１２、３１３  …  ミラー
３１４  …  回転部
３１４ａ  …  光源
３１４ｈ  …  光検出器
４０  …  撮像装置
８２  …  プロペラ駆動部
【図１】
0006699019.tif 000002
【図２】
0006699019.tif 000003
【図３】
0006699019.tif 000004
【図４】
0006699019.tif 000005
【図５】
0006699019.tif 000006
【図６】
0006699019.tif 000007
【図７】
0006699019.tif 000008
【図８】
0006699019.tif 000009