特開 2024-98572 浮体装置

(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】P2024098572

(43)【公開日】2024-07-24

(54)【発明の名称】浮体装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/954 20060101AFI20240717BHJP

   B63C 11/48 20060101ALI20240717BHJP

   F16L 55/26 20060101ALI20240717BHJP

   E03F 7/00 20060101ALI20240717BHJP

   E02B 9/06 20060101ALI20240717BHJP

   F16L 101/30 20060101ALN20240717BHJP

【ＦＩ】

G01N21/954 A

B63C11/48 C

F16L55/26

E03F7/00

E02B9/06 Z

F16L101:30

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023002132

(22)【出願日】2023-01-11

(71)【出願人】

【識別番号】501091006

【氏名又は名称】株式会社東設土木コンサルタント

(74)【代理人】

【識別番号】100120400

【弁理士】

【氏名又は名称】飛田 高介

(74)【代理人】

【識別番号】100124110

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 大介

(72)【発明者】

【氏名】鶴田 滋

(72)【発明者】

【氏名】作中 隆之

(72)【発明者】

【氏名】徳 司

【テーマコード（参考）】

2D063

2G051

【Ｆターム（参考）】

2D063EA03

2G051AA82

2G051AB02

2G051AC17

2G051BA01

2G051BA20

2G051BB11

2G051CA04

(57)【要約】      （修正有）

【課題】装置が通水路の壁に近接した場合であっても、通水路の壁を適切に撮影することができ、通水路内の状態を正確に把握することが可能な浮体装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明にかかる浮体装置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円形の浮体１１０と、浮体１１０の縁１１０ａに配置され通水路内に光を照射する照明装置１２０と、浮体１１０の縁１１０ａに沿って円周方向に等間隔に配置された３つの全天球カメラ１３０ａ・１３０ｂ・１３０ｃと、を備えることを特徴とする。
【選択図】図１

【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円形の浮体と、
前記浮体の縁に配置され前記通水路内に光を照射する照明装置と、
前記浮体の縁に沿って円周方向に等間隔に配置された３つ以上の全天球カメラと、
を備えることを特徴とする浮体装置。

【請求項2】

前記照明装置は、前記浮体の縁に沿って円周方向に等間隔に３つ以上配置されていて、それぞれが浮体の中心方向に向けて光を照射す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】

前記照明装置は、前記浮体の表面に向かって傾けて配置されていて、該浮体の表面で拡散反射した光を前記通水路内に照射する間接照明として機能することを特徴とする請求項１または請求項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１の壁面自動追尾型水路トンネル撮影装置は、「水流のあるトンネル内の水面に浮遊しつつ流下する船体と、この船体に水平面で回転自在に保持された回転体ベースと、前記回転体ベースに設置されトンネル内を撮影するための撮影用カメラ」を備えている。

【0003】

また特許文献１の壁面自動追尾型水路トンネル撮影装置は「前記回転体ベースに設置されトンネル壁面までの距離を測定する少なくとも２つの距離測定装置と、前記距離測定装置の各測定結果を比較演算する演算装置と、前記船体側に取り付けられ前記演算装置の出力に基づいて前記回転体ベースの姿勢をトンネル内の水流方向に制御する回転用モータとを具備したこと」を特徴としている。特許文献１によれば、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】

【0004】

【特許文献1】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】

【0005】

特許文献１では、回転体ベースに３つの撮影カメラが設置されている。３つのカメラのうち、１つは上方に向かって設置されていて、トンネルの天井を撮影範囲としている。それ以外の２つは、トンネル壁面に向かって配置されていて、トンネルの両側面をそれぞれ撮影範囲としている。

【0006】

特許文献１の壁面自動追尾型水路トンネル撮影装置がトンネルの中央を通過している場合には、トンネルの壁面を好適に撮影することができる。しかしながら、特許文献１の壁面自動追尾型水路トンネル撮影装置のように自然流下式を採用している場合には、トンネル内の水流の方向によっては、撮影装置がトンネル壁面に向かって流され、壁面に近づいた状態となることがある。

【0007】

特許文献１の撮影カメラは従来からある通常のカメラであるため、設置方向の前方を撮影する。そのため、撮影装置がトンネル壁面に近づくと、撮影距離が極端に短くなる。すると、焦点がぼけてしまったり、撮影領域が狭くなってしまったりすることで、トンネルの壁面を適切に撮影できなくなる。このため特許文献１の技術は、更なる改善の余地があった。

【0008】

本発明は、このような課題に鑑み、装置が通水路の壁に近接した場合であっても、通水路の壁を適切に撮影することができ、通水路内の状態を正確に把握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】

【0009】

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円形の浮体と、浮体の縁に配置され通水路内に光を照射する照明装置と、浮体の縁に沿って円周方向に等間隔に配置された３つ以上の全天球カメラと、を備えることを特徴とする。

【0010】

上記照明装置は、浮体の縁に沿って円周方向に等間隔に３つ以上配置されていて、それぞれが浮体の中心方向に向けて光を照射するとよい。

【0011】

上記照明装置は、浮体の表面に向かって傾けて配置されていて、浮体の表面で拡散反射した光を通水路内に照射する間接照明として機能するとよい。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、装置が通水路の壁に近接した場合であっても、水路の壁を適切に撮影することができ、通水路内の状態を正確に把握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全体斜視図である。

【図2】マンホールへの浮体装置の投入について説明する図である。

【図3】図１の全天球カメラを説明する図である。

【図4】比較例の浮体装置について説明する図である。

【図5】図１の照明装置について説明する図である。

【図6】本実施形態の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の全体斜視図である。図１（ａ）は、本実施形態の浮体装置１００の正面斜視図である。図１（ｂ）は、本実施形態の浮体装置１００の背面斜視図である。図２は、マンホール１０への浮体装置１００の投入について説明する図である。

【0016】

本実施形態の浮体装置１００は、通水路内を流されながら点検を行う装置である。図１（ａ）および（ｂ）に示すように本実施形態の浮体装置１００は、浮体１１０、照明装置１２０、および３つの全天球カメラ１３０ａ・１３０ｂ・１３０ｃを含んで構成される。

【0017】

浮体１１０は、円形状の部材であり、通水路の水面に浮かぶ浮力を有する。浮体１１０は、例えば発泡スチロールをアルミニウム板で挟んだボード（いわゆるアルミ複合板）を切り出して構成することができる。本実施形態の浮体１１０は、半円状の２つの分割浮体１１２・１１４によって構成される。２つの分割浮体１１２・１１４はそれぞれ、円弧部１１２ａ・１１４ａおよび直線部１１２ｂ・１１４ｂを有する。

【0018】

図１（ｂ）に示すように２つの分割浮体１１２・１１４は、それぞれの直線部１１２ｂ・１１４ｂにおいてヒンジ１１６で連結されている。これにより、分割浮体１１２・１１４を折り畳んで浮体１１０を小型化することができる。したがって、図２に示すように水路に連結されているマンホール１０の径Ｄ２が、浮体１１０の直径Ｄ１（図１参照）よりも小さい場合であっても、マンホール１０に浮体装置１００を容易に投入することができる。

【0019】

浮体１１０の縁１１０ａは、２つの分割浮体１１２・１１４の円弧部１１２ａ・１１４ａが合わさって（繋がって）構成されている。浮体１１０の表面１１０ｂには、その縁１１０ａに沿って円周方向に等間隔に３つの全天球カメラ１３０ａ・１３０ｂ・１３０ｃが配置されている。

【0020】

また浮体１１０の裏面１１０ｃにも、同様に３つの全天球カメラ１３０ａ・１３０ｂ・１３０ｃが配置されている。このように浮体１１０の表面１１０ｂおよび裏面１１０ｃの両方それぞれに対となるように全天球カメラ１３０ａ・１３０ｂ・１３０ｃを配置することにより、通水路の水面の上方および下方の両方の画像を撮影することができる。

【0021】

なお本実施形態では、浮体１１０の表面１１０ｂおよび裏面１１０ｃのそれぞれに３つの全天球カメラ１３０ａ・１３０ｂ・１３０ｃが配置される構成を例示したが、これに限定するものではなく、３つ以上であれば、４つや５つなど、その数は任意に変更してもよい。また以下の説明では、３つの全天球カメラ１３０ａ・１３０ｂ・１３０ｃを特に区別しない場合には、単に全天球カメラ１３０と称する。

【0022】

浮体１１０の縁１１０ａには、全天球カメラに加えて、通水路２０内（壁面、天井、床面）に光を照射する複数の照明装置１２０が配置されている。本実施形態では照明装置１２０として、複数のＬＥＤを光源として用いたＬＥＤパネルライトを例示しているが、これに限定するものではなく、ＣＯＢ－ＬＥＤ（chip-on-board）など、他の既知の照明機器を用いてもよい。なお照明装置１２０の配置等については、後に詳述する。

【0023】

図３は、図１の全天球カメラを説明する図である。図３（ａ）は、図１の全天球カメラ１３０ａ・１３０ｂ・１３０ｃの撮影範囲について説明する模式図である。図３（ｂ）は、水路２０における浮体装置１００の移動について説明する図である。なお、図３（ｂ）では理解を容易にするために、全天球カメラ１３０ａ・１３０ｂ・１３０ｃのそれぞれの軌跡を破線Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃで示し、３つの全天球カメラ１３０ａ・１３０ｂ・１３０ｃのうち、画像を採用する全天球カメラの軌跡を実線矢印Ｌｖｉｅｗで示している。また、図３では照明装置１２０の記載を省略している。

【0024】

図３（ａ）に示すように本実施形態の浮体装置１００では、上述したように浮体１１０の縁１１０ａに沿って等間隔（本実施形態では１２０度ごと）に３つの全天球カメラ１３０ａ・１３０ｂ・１３０ｃが配置されている。全天球カメラは、反対方向に向けられた、すなわち浮体１１０の中心側および浮体１１０の外側に向けられた２つの魚眼レンズ１３２を有し、周囲の３６０度の範囲の画像を撮影する。魚眼レンズ１３２によって撮影した画像に歪みが生じるが、画像を再生時にソフトウェアで歪みを補正することにより、任意方向の平面画像を取得することができる。すなわち全天球カメラ１３０の視野角は３６０°であり、視野角ｆ１として図示している。

【0025】

図３（ｂ）は、通水路２０を流れる浮体装置１００を上方から観察した状態を例示している。本実施形態の浮体装置１００は、通水路２０内を流されながら移動し、全天球カメラによって移動中の通水路２０内を撮影する。通水路２０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２０を移動する際には、基本的には水流によって通水路２０の幅方向の中心に寄って流される。

【0026】

しかしながら、通水路２０の水流が乱れている場合や、通水路２０が曲がっている場合などには、図３（ｂ）に示すように浮体装置１００は、回転しながら通水路２０の壁２２に沿って通水路２０を流れていく。このため、３つの全天球カメラ１３０ａ・１３０ｂ・１３０ｃも回転し、破線に示すように半円を繰り返すような軌跡Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃを描く。

【0027】

浮体１１０が通水路２０の最も上流側（図３（ｂ）の一番下）に位置するとき、全天球カメラ１３０ａは通水路２０の中央に位置し、全天球カメラ１３０ｂ・１３０ｃは壁２２の近くに位置する。浮体装置１００が通水路２０を進むと（図３（ｂ）の真ん中の位置）、浮体１１０が回転したことにより、全天球カメラ１３０ｂは通水路２０の中央に位置し、全天球カメラ１３０ａ・１３０ｃは壁２２の近くに位置する。浮体装置１００が通水路２０を更に進むと（図３（ｂ）の一番上）、浮体１１０が更に回転したことにより、全天球カメラ１３０ｃは通水路２０の中央に位置し、全天球カメラ１３０ａ・１３０ｂは壁２２の近くに位置する。

【0028】

上述したように全天球カメラが浮体１１０の回転に伴って回転した際に、３つの全天球カメラのうち、１つは通水路２０の中央に位置し、２つは壁２２の近くに位置する。そこで本実施形態の浮体装置１００では、軌跡Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃのうち通水路２０の中央寄りの線（円弧）をつないだ軌跡Ｌｖｉｅｗを通る全天球カメラ１３０の画像を採用する。これにより、浮体装置１００が通水路２０の壁２２に近接した場合であっても離隔ｗ１を確保することができ、通水路２０の状態を正確に把握することが可能となる。

【0029】

図４は、比較例の浮体装置について説明する図である。図４（ａ）は、比較例１の浮体装置４０の模式図である。図４（ｂ）は、通水路２０における比較例１の浮体装置４０の移動について説明する図である。図４（ｃ）は、比較例２の浮体装置５０の模式図である。図４（ｄ）は、通水路２０における比較例２の浮体装置５０の移動について説明する図である。

【0030】

図４（ａ）に示すように比較例１の浮体装置４０は、浮体４２の中央寄りに、３つの通常のカメラ４４ａ・４４ｂ・４４ｃを３方向に向けて配置されている。通常のカメラ４４ａ・４４ｂ・４４ｃは、本実施形態の浮体装置１００において用いている全天球カメラとは異なり、レンズ固有の視野角ｆ２の画像を撮像する。

【0031】

図４（ｂ）に示すように比較例１の浮体装置４０が通水路２０を流れていく場合においても、浮体４２の回転に伴ってカメラ４４ａ・４４ｂ・４４ｃの位置も回転する。すると、通水路の壁２２を撮影するカメラは、当然に、その壁に向いているカメラ（最も近接しているカメラ）である。したがって壁２２とカメラ４４ａ・４４ｂ・４４ｃとの離隔ｗ２は浮体４２の直径の半分未満となり、十分な離隔を確保することができない。

【0032】

図４（ｃ）に示すように比較例２の浮体装置５０は、浮体５２の中心に全天球カメラ５４が配置されている。図４（ｄ）に示すように比較例２の浮体装置５０が通水路２０を流れていく場合においても浮体５２が回転するが、全天球カメラ５４と壁２２との離隔Ｗ３は変動しない。この離隔Ｗ３を図３（ｂ）の離隔Ｗ１と同等とするためには、浮体５２の直径を２倍近く大きくする必要があり、浮体装置５０の大型化を招いてしまう。

【0033】

すなわち本発明は、従来の浮体装置（トンネル撮影装置）のカメラを単に全天球カメラに置き換えたものではない。本実施形態の浮体装置１００のように浮体１１０の縁に沿って３つ以上の全天球カメラを配置することにより、浮体１１０を小型化しつつ、通水路２０の全体を適切に撮影可能となる効果を得ることができる。

【0034】

図５は、図１の照明装置１２０について説明する図である。図５（ａ）では理解を容易にするために１つの照明装置１２０のみの光路を示し、図５（ｂ）では全ての照明装置１２０の光路を合わせて示している。

【0035】

本実施形態の浮体装置１００では、照明装置１２０は、浮体１１０の縁１１０ａに沿って円周方向に等間隔に３つ以上配置される。具体的には照明装置１２０は、３つの全天球カメラ１３０ａ・１３０ｂ・１３０ｃの間に２つずつ、すなわち浮体１１０の表面１１０ｂに計６つ配置されている。また浮体１１０の裏面１１０ｃにも同様に６つの照明装置１２０が配置されている（図１（ｂ）参照）。したがって、浮体装置１００には表面１１０ｂおよび裏面１１０ｃ合わせて１２個の照明装置１２０が設けられている。

【0036】

特に本実施形態では複数の照明装置１２０は、浮体１１０の中心Ｃに向かって、かつ表面１１０ｂに向かって傾けて配置されている（浮体１１０の裏面１１０ｃに設けられている照明装置１２０は、裏面１１０ｃに向かって傾けられている）。図５（ａ）に示すように、照明装置１２０が浮体１１０の表面１１０ｂの中心Ｃ方向に向かって光を照射することにより、照射光の光路１２０ａが形成される。

【0037】

そして浮体１１０の中心Ｃの近傍面Ｓにおいて照射光が反射して拡散することで、反射光の光路１２０ｂが形成され、拡散した光が通水路２０内に照射される。これにより照明装置１２０を間接照明として機能させることができる。

【0038】

そして図５（ｂ）に示すように、浮体１１０の縁１１０ａに配置されたすべての照明装置１２０が浮体１１０の中心Ｃ方向に向けて光を照射すると、浮体１１０の外周の全方向に向かって、反射光の光路１２０ｂが形成される。すると通水路２０の壁、天井、床面をやわらかな間接光で万遍なく照らすことができ、輝度ムラを低減させることができるため、その内部の画像を好適に撮影することが可能となる。

【0039】

なお、上述した照明装置１２０の数は例示に過ぎず、浮体１１０の表面１１０ｂまたは裏面１１０ｃに対して３つ以上の照明装置１２０を設ければ上記と同様の効果を得ることができる。また上述したように照射光を浮体１１０において拡散反射させることを踏まえると、浮体１１０の色は白色系とすることが好ましい。これにより、浮体１１０における光の反射効率を高めることができ、通水路２０をより好適に撮影することが可能となる。

【0040】

図６は、本実施形態の浮体装置の他の例を説明する図である。なお、先に説明した浮体装置１００と共通の構成要素については、同一の符号を付すことにより重複説明を避ける。

【0041】

図６（ａ）に例示する浮体装置１００ａでは、全天球カメラ１３０ａ・１３０ｂ・１３０ｃのそれぞれの両側に、浮体１１０の中心に向けられた照明装置１２０、および浮体１１０の外側に向かって傾けられた照明装置１２２が１つずつ配置されている。これにより、中心に向けた照明装置１２０を間接照明として機能させつつ、外側に向けた照明装置１２２によって浮体装置１００ａの周辺の光量を十分に確保することができる。

【0042】

また浮体装置１００ａでは、浮体１１０の表面１１０ｂに、その中心Ｃから放射状に配置された６つの照明装置１２４が設けられている。照明装置１２４は、上方に向かって光を照射する。これにより、天井や床面に向かって更に多くの光量を確保することができ、全天球カメラによってより鮮明な画像を撮影することが可能となる。

【0043】

図６（ｂ）に例示する浮体装置１００ｂでは、全天球カメラ１３０ａ・１３０ｂ・１３０ｃの両側に浮体１１０の外側に向かって傾けられた照明装置１２２がそれぞれ配置されている。また浮体１１０の表面１１０ｂには、中心Ｃの近傍に照明装置１２４が２つ配置されている。かかる構成によれば、浮体１１０の外周の光量は照明装置１２２によって確保し、浮体１１０の中心Ｃの近傍の光量を照明装置１２４によって確保することができる。

【0044】

なお、浮体装置１００ａでは６つの照明装置１２４が、浮体装置１００ｂでは２つの照明装置１２４が浮体１１０の表面１１０ｂに設けられている構成を例示した。ただし、これらの数は例示に過ぎず、例えば浮体１１０の表面１１０ｂの中心Ｃ近傍において要する光量に応じて照明装置１２４の数を適宜変更してもよく、または照明装置１２４を設けない構成としてもよい。

【0045】

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】

【0046】

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】

【0047】

１０…マンホール、２０…通水路、２２…壁、４０…浮体装置、４２…浮体、４２ａ…縁、４４ａ…カメラ、４４ｂ…カメラ、４４ｃ…カメラ、５０…浮体装置、５２…浮体、５４…全天球カメラ、１００…浮体装置、１００ａ…浮体装置、１００ｂ…浮体装置、１１０…浮体、１１０ａ…縁、１１０ｂ…表面、１１０ｃ…裏面、１１２…分割浮体、１１２ａ…円弧部、１１２ｂ…直線部、１１４…分割浮体、１１４ａ…円弧部、１１４ｂ…直線部、１１６…ヒンジ、１２０…照明装置、１２０ａ…光路、１２０ｂ…光路、１２２…照明装置、１２４…照明装置、１３０ａ…全天球カメラ、１３０ｂ…全天球カメラ、１３０ｃ…全天球カメラ、１３２…魚眼レンズ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】