特開 2022-190930 煙突内部点検方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022190930

(43)【公開日】2022-12-27

(54)【発明の名称】煙突内部点検方法

(51)【国際特許分類】

   F23J 13/02 20060101AFI20221220BHJP

   B64C 39/02 20060101ALI20221220BHJP

   B64C 27/04 20060101ALI20221220BHJP

   B64C 13/18 20060101ALI20221220BHJP

   G01B 11/24 20060101ALI20221220BHJP

   G01B 11/06 20060101ALI20221220BHJP

【ＦＩ】

F23J13/02

B64C39/02

B64C27/04

B64C13/18 Z

G01B11/24 B

G01B11/06 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021099472

(22)【出願日】2021-06-15

(71)【出願人】

【識別番号】309036221

【氏名又は名称】三菱重工機械システム株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000211307

【氏名又は名称】中国電力株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】518200282

【氏名又は名称】テクノドローン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】宿野 啓太

(72)【発明者】

【氏名】槇元 秀樹

(72)【発明者】

【氏名】関元 祐介

(72)【発明者】

【氏名】甲斐 英喜

(72)【発明者】

【氏名】杉本 望

【テーマコード（参考）】

2F065

3K070

【Ｆターム（参考）】

2F065AA30

2F065AA55

2F065AA60

2F065CC14

2F065FF41

2F065MM06

2F065PP22

3K070BA28

(57)【要約】

【課題】煙突の筒身内面の状態をより高精度に検出可能な煙突内部点検方法を提供する。
【解決手段】煙突内部点検方法は、光センサを搭載する飛行体を煙突の内部で飛行させ、飛行体を飛行させつつ光センサにより煙突の内周面までの距離を内周面の所定の測定対象範囲について測定し、測定結果に基づいて、内周面の測定対象範囲における凹凸の分布を示す分布図を生成する。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

光センサを搭載する飛行体を煙突の内部で飛行させ、
前記飛行体を飛行させつつ前記光センサにより前記煙突の内周面までの距離を前記内周面の所定の測定対象範囲について測定し、
測定結果に基づいて、前記内周面の前記測定対象範囲における凹凸の分布を示す分布図を生成する
煙突内部点検方法。

【請求項2】

前記煙突は、筒身内面にライニングが形成された構成であり、
生成した前記分布図に基づいて、前記筒身内面に形成される前記ライニングの厚さを算出する
請求項１に記載の煙突内部点検方法。

【請求項3】

前記内周面は、前記ライニングの表面及び前記筒身内面が露出した露出部分を含み、
前記筒身内面は、円筒状であり、
前記煙突の中心軸の位置を算出し、前記中心軸と前記筒身内面との距離である第１距離から、前記中心軸と前記内周面との距離である第２距離を差し引いた差分を前記ライニングの厚さとして算出する
請求項２に記載の煙突内部点検方法。

【請求項4】

前記内周面の任意の対象位置において前記ライニングの厚さを実測し、実測結果と前記対象位置における前記光センサの検出結果とを比較することで前記中心軸の位置を算出する
請求項３に記載の煙突内部点検方法。

【請求項5】

前記露出部分における前記光センサの検出結果に基づいて前記中心軸の位置を算出する
請求項３又は請求項４に記載の煙突内部点検方法。

【請求項6】

前記露出部分は、前記筒身内面の頂部に沿った部分及び前記煙突におけるマンホール形成部分の少なくとも１つを含む
請求項５に記載の煙突内部点検方法。

【請求項7】

前記飛行体を飛行させる際、前記光センサを用いて前記飛行体の姿勢を自律制御させる
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の煙突内部点検方法。

【請求項8】

前記煙突は、筒身内面にライニングが形成されない構成であり、
生成した分布図に基づいて、前記筒身内面を構成する鋼板の露出部の板厚を算出する
請求項１に記載の煙突内部点検方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、煙突内部点検方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ドローン等の飛行体を煙突の筒身の内部で飛行させて昇降移動させつつ撮像装置により内周面を撮像し、撮像した画像に基づいて点検を行う技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第６５０５９２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載の技術では、撮像した画像に基づいて内周面の外観については点検可能である。しかしながら、例えば煙突の筒身内面に形成されるライニング材の腐食による影響等については画像では十分に点検できず、実際にライニング材の厚さを測定する必要がある。このため、煙突の内周面の状態をより高精度に検出可能な手法が求められている。

【0005】

本開示は、上記に鑑みてなされたものであり、煙突の内部の状態を高精度に検出することが可能な煙突内部点検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】

【0006】

本開示に係る煙突内部点検方法は、光センサを搭載する飛行体を煙突の内部で飛行させ、前記飛行体を飛行させつつ前記光センサにより前記煙突の内周面までの距離を前記内周面の所定の測定対象範囲について測定し、測定結果に基づいて、前記内周面の前記測定対象範囲における凹凸の分布を示す分布図を生成する。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、煙突の筒身内面の状態をより高精度に検出可能な煙突内部点検方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、本実施形態に係る煙突内部点検方法に用いられる装置機器等の構成の一例を示す図である。

【図2】図２は、分布図の一例を示す図である。

【図3】図３は、図１に示す煙突のＡ－Ａ断面図である。

【図4】図４は、図１に示す煙突のＢ－Ｂ断面図である。

【図5】図５は、図１に示す煙突のＣ－Ｃ断面図である。

【図6】図６は、本実施形態に係る煙突内部点検方法の一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本開示に係る煙突内部点検方法の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

【0010】

図１は、本実施形態に係る煙突内部点検方法に用いられる装置機器等の構成の一例を示す図である。本実施形態に係る煙突内部点検方法は、例えば円筒状の煙突１００の筒身内面１０１に施されたライニング１０２について、剥離や亀裂、異物の堆積等の変状部分の有無を点検し、変状部分の範囲を撮影装置で撮影する。図１に示すように、煙突内部点検方法では、飛行体１０と、処理装置２０とが用いられる。

【0011】

飛行体１０は、煙突１００の内部の空中にて上下に飛行可能に構成される。飛行体１０としては、例えばドローン等が用いられる。飛行体１０は、本体部１１と、プロペラ１２と、プロペラ駆動部１３とを有する。プロペラ１２及びプロペラ駆動部１３は、本体部１１に設けられる。飛行体１０は、プロペラ駆動部１３によりプロペラ１２が回転することで、煙突１００の内部を昇降可能である。飛行体１０は、不図示の回転検出センサを有する。回転検出センサは、飛行体１０の水平方向における向きを検出する。

【0012】

本実施形態において、飛行体１０は、例えば操縦者の操縦に従って水平方向及び鉛直方向に移動する構成であるが、自立飛行が可能な構成であってもよい。飛行体１０は、煙突１００の底部に配置される発着台１０４において浮上及び着地を行う。発着台１０４は、煙突１００の中心軸ＡＸ上に配置される。したがって、飛行体１０は、中心軸ＡＸ上の位置から浮上し、中心軸ＡＸ上の位置に着地することになる。

【0013】

飛行体１０には、光センサ３０が搭載される。光センサ３０は、当該光センサ３０を中心として球体状に数十ｍ以下に存在する対象物に光を照射し、対象物で散乱された散乱光を検出することにより、対象物までの距離を測定する。光センサ３０の検出可能範囲は、光センサ３０を中心とした球面内の範囲とすることができる。当該球面は、中心軸ＡＸを中心とした内周面１０３の径よりも大きい範囲に設定される。光センサ３０は、対象物までの距離を三次元データとして測定可能である。

【0014】

本実施形態において、光センサ３０は、煙突１００の内周面１０３までの距離を測定する。内周面１０３は、ライニング１０２の表面１０２ａ及び筒身内面１０１が露出した露出部分１０１ａを含む。光センサ３０は、当該検出可能範囲内に含まれる内周面１０３の全体に亘って距離を三次元データとして測定する。検出可能範囲内の内周面１０３に凹凸が形成されている場合、光センサ３０は、凹部までの距離と凸部までの距離とをそれぞれ測定する。本実施形態において、光センサ３０は、例えば煙突１００の内周面１０３の周方向及び高さ方向について所定の測定対象範囲に亘って距離の三次元データを測定する。当該測定対象範囲は、内周面１０３の周方向及び高さ方向の一部であってもよいし全体であってもよい。

【0015】

飛行体１０は、光センサ３０の測定結果に基づいてプロペラ駆動部１３を制御することにより、内周面１０３と干渉しないように、煙突１００の内部における位置及び姿勢の自律制御を行うことが可能である。

【0016】

処理装置２０は、例えばパーソナルコンピュータ等の装置が用いられる。処理装置２０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等の処理装置と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）又はＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶装置を有する。処理装置２０は、光センサ３０で測定された三次元データを取得し、当該三次元データに基づいて、測定対象範囲における内周面１０３の凹凸の分布を算出する。

【0017】

処理装置２０は、測定対象範囲における凹凸の分布図を生成した後、当該分布図に基づいて、ライニング１０２の厚さｔを算出することができる。処理装置２０は、煙突１００の中心軸ＡＸの位置を算出し、中心軸ＡＸと筒身内面１０１との距離である第１距離Ｒ１から、中心軸ＡＸと内周面１０３との距離である第２距離Ｒ２を差し引いた差分をライニング１０２の厚さｔとして算出する。

【0018】

処理装置２０は、筒身内面１０１の露出部分１０１ａにおける光センサ３０の検出結果に基づいて中心軸ＡＸの位置を算出することができる。また、処理装置２０は、内周面１０３の任意の対象位置においてライニング１０２の厚さｔを実測し、実測結果と対象位置における光センサ３０の検出結果とを比較することで中心軸ＡＸの位置を算出することができる。本実施形態において、露出部分１０１ａは、例えば筒身内面１０１の頂部に沿った上縁部１０１ｂ及び煙突１００におけるマンホール形成部分１０５の少なくとも１つを含む。

【0019】

次に、本実施形態に係る煙突内部点検方法の一例を説明する。まず、光センサ３０を搭載する飛行体１０を煙突１００の内部で飛行させ、飛行体１０を飛行させつつ光センサ３０により煙突１００の内周面１０３までの距離を内周面１０３の所定の測定対象範囲について測定し、測定結果に基づいて、内周面１０３の測定対象範囲における凹凸の分布を示す分布図を生成する。

【0020】

飛行体１０における光センサ３０の検出可能範囲は、光センサ３０を中心として球体状に数十ｍ以下の範囲となる。飛行体１０を飛行させる際、操縦者は、発着台１０４の中心軸ＡＸ上の位置から飛行体１０を浮上させる。飛行体１０を中心に球体状の検出可能範囲の感知距離内に障害物がある場合には、回避しながら飛行体１０を飛行させることが可能となる。よって、操縦者は、中心軸ＡＸ上を飛行させるのみとなる。例えば、飛行体１０がライニング１０２に近づいた場合、光センサ３０によってライニング１０２が検出され、回避するように飛行するため、自動的に干渉が回避される。

【0021】

その後、操縦者は、中心軸ＡＸに沿って一定の速度で飛行体１０を上昇させる。この場合、光センサ３０により、煙突１００の内周面１０３の高さ方向の三次元データが取得される。

【0022】

処理装置２０は、光センサ３０が測定した三次元データに基づいて、凹凸の分布図を生成する。処理装置２０は、生成した分布図を不図示の表示部等に表示させることができる。

【0023】

図２は、分布図の一例を示す図である。図２に示すように、内周面１０３の高さ方向及び周方向の三次元データに基づく凹凸の分布図Ｆが形成される。例えば図２の分布図Ｆにおいて、白色から黒色のグラデーションが形成されており、白色に近づくほど凸状であり、黒色に近づくほど凹状であることを示している。図２において黒色に表示される領域Ｆ１は、上記したマンホール形成部１０５に対応する部分である。

【0024】

処理装置２０は、凹凸の分布図Ｆを生成した後、当該分布図Ｆに基づいて、ライニング１０２の厚さを算出することができる。図３から図５は、図１に示す煙突１００の横断面図である。図３はＡ－Ａ断面、図４はＢ－Ｂ断面、図５はＣ－Ｃ断面に沿った構成をそれぞれ示している。

【0025】

図３から図５に示すように、処理装置２０は、煙突１００の中心軸ＡＸの位置を算出し、中心軸ＡＸと筒身内面１０１との距離である第１距離Ｒ１から、中心軸ＡＸと内周面１０３との距離である第２距離Ｒ２を差し引いた差分をライニング１０２の厚さとして算出する。第１距離Ｒ１については、例えば筒身内面１０１の設計値等を用いることができる。

【0026】

また、処理装置２０は、内周面１０３の任意の対象位置においてライニング１０２の厚さを実測し、実測結果と対象位置における光センサ３０の検出結果とを比較することで中心軸ＡＸの位置を算出することができる。例えば、煙突１００のうちマンホール形成部分１０５（図３参照）から近い底部近傍の対象位置のライニング１０２の厚さを実測することで、実測値を容易に取得することが可能となる。

【0027】

また、処理装置２０は、筒身内面１０１の露出部分１０１ａにおける光センサ３０の検出結果に基づいて中心軸ＡＸの位置を算出することができる。本実施形態において、露出部分１０１ａは、例えば筒身内面１０１の頂部に沿った部分（図５参照）、及び煙突１００におけるマンホール形成部分１０５（図３参照）の少なくとも１つを含む。図４に示す高さ位置においては、筒身内面１０１が露出する露出部分１０１ａが存在しない。このため、光センサ３０に露出部分１０１ａを含むようにすることで、中心軸ＡＸの位置を容易に算出することができる。例えば、図３に示すように煙突１００の底部近傍を含む高さ位置、図５に示すように煙突１００の頂部近傍を含む高さ位置を含むようにすればよい。また、筒身内面１０１での光センサ３０の検出結果と、光センサ３０を筒身の外側に持ち出して筒身外面の三次元データを検出し、筒身外面の三次元データの検出結果を任意の点で一致させることにより、中心軸ＡＸの位置を算出する。

【0028】

なお、光センサ３０で露出部分１０１ａを検出した結果は、分布図Ｆにおいて、筒身内面１０１の高さ位置に対応する。ライニング１０２の厚さは、露出部分１０１ａとの間の相対的な高さ位置であると考えることができる。処理装置２０は、凹凸の分布について、露出部分１０１ａの位置を基準とした場合の値を算出する。この算出結果は、露出部分１０１ａに対する高さ位置（厚さ）に相当する。したがって、処理装置２０は、この算出結果をライニング１０２の厚さとして算出してもよい。同様に、処理装置２０は、測定対象範囲ＡＲ全体の凹凸の分布について、対象位置における実測結果を基準とした場合の値を算出し、算出結果に基づいてライニング１０２の厚さを算出してもよい。

【0029】

図６は、本実施形態に係る煙突内部点検方法の一例を示すフローチャートである。図６に示すように、まず、操縦者の操縦により、煙突１００の内部に飛行体１０を飛行させる（ステップＳ１０）。飛行体１０を飛行させる間、光センサ３０は、煙突１００の内周面１０３までの距離に基づいて三次元データを作成する（ステップＳ２０）。操縦者が飛行体１０を煙突高さまで上昇飛行させることで、光センサ３０は、煙突１００の全体の高さ分の三次元データを作成する（ステップＳ３０）。

【0030】

処理装置２０は、光センサ３０の測定結果に基づいて、内周面１０３の凹凸の分布を示す分布図Ｆを生成する（ステップＳ４０）。処理装置２０は、分布図Ｆを生成した後、当該分布図に基づいて、筒身内面１０１に形成されるライニング１０２の厚さを算出する（ステップＳ５０）。

【0031】

以上のように、本実施形態に係る煙突内部点検方法は、光センサ３０を搭載する飛行体１０を煙突１００の内部で飛行させ、飛行体１０を飛行させつつ光センサ３０により煙突１００の内周面１０３までの距離を測定し、測定結果に基づいて、内周面１０３の凹凸の分布を示す分布図Ｆを生成する。

【0032】

この構成では、煙突１００の内周面１０３の凹凸の分布図Ｆを生成することで、内周面１０３の凹部、つまり腐食等による減肉部分を容易に把握することができる。これにより、内周面１０３を撮像した画像を点検する場合に比べて、煙突１００の内周面の状態を高精度に点検することが可能となる。

【0033】

本実施形態に係る煙突内部点検方法において、煙突１００は、筒身内面１０１にライニング１０２が形成された構成であり、生成した分布図Ｆに基づいて、筒身内面１０１に形成されるライニング１０２の厚さを算出する。したがって、煙突１００の筒身内面１０１に形成されるライニング１０２の厚さを高精度に検出することが可能となる。

【0034】

本実施形態に係る煙突内部点検方法において、内周面１０３は、ライニング１０２の表面１０２ａ及び筒身内面１０１が露出した露出部分１０１ａを含み、煙突１００の中心軸ＡＸの位置を算出し、中心軸ＡＸと筒身内面１０１との距離である第１距離Ｒ１から、中心軸ＡＸと内周面１０３との距離である第２距離Ｒ２を差し引いた差分をライニング１０２の厚さとして算出する。したがって、煙突１００が円筒である特性を利用して中心軸ＡＸの位置を算出し、算出した中心軸ＡＸの位置に基づいてライニング１０２の厚さを高精度に算出できる。

【0035】

本実施形態に係る煙突内部点検方法において、内周面１０３の任意の対象位置においてライニング１０２の厚さを実測し、実測結果と対象位置における光センサ３０の検出結果とを比較することで中心軸ＡＸの位置を算出する。したがって、煙突１００の内周面１０３の相対的な厚さ位置に対して実測値を与えることにより、実測値を基準としたライニング１０２の厚さを効率的に算出できる。

【0036】

本実施形態に係る煙突内部点検方法において、露出部分１０１ａにおける光センサ３０の検出結果に基づいて中心軸ＡＸの位置を算出する。中心軸ＡＸと露出部分１０１ａとの距離は、第１距離Ｒ１に相当する。したがって、測定対象範囲ＡＲに露出部分１０１ａを含む場合には、露出部分１０１ａにおける光センサ３０の検出結果に基づいて中心軸ＡＸの位置を容易に算出できる。

【0037】

本実施形態に係る煙突内部点検方法において、露出部分１０１ａは、筒身内面１０１の頂部に沿った部分及び煙突１００におけるマンホール形成部分の少なくとも１つを含む。したがって、測定対象範囲ＡＲに筒身内面１０１の頂部に沿った部分及び煙突１００におけるマンホール形成部分を含む場合、これらの部分の光センサ３０の検出結果に基づいて中心軸ＡＸの位置を容易に算出できる。

【0038】

本実施形態に係る煙突内部点検方法において、飛行体１０を飛行させる際、光センサ３０を用いて飛行体１０の姿勢を自律制御させる。したがって、安定した測定を行うことができる。

【0039】

本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。例えば、上記実施形態では、飛行体１０にカメラ等の撮像装置が設けられない構成を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、飛行体１０にカメラを設けた構成としてもよい。この場合、飛行体１０を飛行させつつ、上記の光センサ３０により測定及びカメラでの撮像を行うことにより、さらに高精度の点検を行うことが可能となる。

【0040】

また、上記実施形態では、煙突１００は、中心軸ＡＸが鉛直方向に沿うように設置された構成を例に挙げて説明したが、これに限定されない。煙突１００は、中心軸ＡＸが鉛直方向に対して傾いた状態で設定される場合においても、上記の説明を適用することができる。

【0041】

また、上記実施形態では、飛行体１０が自律制御を行う場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば煙突１００にガイドロープが設けられ、飛行体１０がガイドロープに沿って昇降等の移動を行う構成であってもよい。

【0042】

また、上記実施形態では、煙突１００の内部にライニング１０２が形成されている形態を例に挙げて説明したが、これに限定されない。煙突１００にライニングが形成されず、筒身内面１０１が露出する構成において、筒身内面１０１を構成する鋼板の腐食減肉の状況における板厚測定に対しても適用することができる。

【符号の説明】

【0043】

１０ 飛行体
１１ 本体部
１２ プロペラ
１３ プロペラ駆動部
２０ 処理装置
３０ 光センサ
１００ 煙突
１０１ 筒身内面
１０１ａ 露出部分
１０１ｂ 上縁部
１０２ ライニング
１０２ａ 表面
１０３ 内周面
１０４ 発着台
１０５ マンホール形成部分
ＡＲ 測定対象範囲
ＡＸ 中心軸
Ｆ 分布図
Ｆ１ 領域
Ｒ 検出可能範囲
Ｒ１ 第１距離
Ｒ２ 第２距離

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】