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<図1>
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-10-18
(45)【発行日】2023-10-26
(54)【発明の名称】監視システム、および、監視方法
(51)【国際特許分類】
   F03D 17/00 20160101AFI20231019BHJP
   B64C 13/18 20060101ALI20231019BHJP
   B64C 27/04 20060101ALI20231019BHJP
   B64C 39/02 20060101ALI20231019BHJP
   B64D 47/08 20060101ALI20231019BHJP
   F03D 1/04 20060101ALI20231019BHJP
   H04N 7/18 20060101ALI20231019BHJP
【FI】
F03D17/00
B64C13/18 Z
B64C27/04
B64C39/02
B64D47/08
F03D1/04 Z
H04N7/18 D
【請求項の数】 9
(21)【出願番号】P 2021083458
(22)【出願日】2021-05-17
(65)【公開番号】P2022176821
(43)【公開日】2022-11-30
【審査請求日】2021-05-17
【審判番号】
【審判請求日】2022-07-26
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】000233044
【氏名又は名称】株式会社日立パワーソリューションズ
(74)【代理人】
【識別番号】110001807
【氏名又は名称】弁理士法人磯野国際特許商標事務所
(72)【発明者】
【氏名】小村 昭義
(72)【発明者】
【氏名】白濱 幸弘
(72)【発明者】
【氏名】恒川 誠
(72)【発明者】
【氏名】高橋 浩一郎
(72)【発明者】
【氏名】宮部 昇三
【合議体】
【審判長】中村 則夫
【審判官】藤井 昇
【審判官】八木 誠
(56)【参考文献】
【文献】特開2018-181235(JP,A)
【文献】特開2019-70631(JP,A)
【文献】米国特許出願公開第2016/0017866(US,A1)
【文献】米国特許出願公開第2018/0149138(US,A1)
【文献】特開平9-305764(JP,A)
【文献】特開2016-136105(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B64C 39/02
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
風力発電設備を撮影した画像情報に基づき、前記風力発電設備を点検する監視システムであって、
前記風力発電設備を構成するブレードの前記画像情報を撮影する撮影装置と、前記撮影装置に前記画像情報を撮影させるように制御するとともに撮影した前記画像情報およびその画像情報に対する診断処理の結果を記憶部に記憶する制御装置と、前記診断処理の結果を表示する表示部とを備え、
前記制御装置は、
前記ブレードの前記画像情報を撮影するときの、前記ブレードの長手方向であるR軸に対して垂直な平面をR断面とした際に、R断面上における前記撮影装置から前記ブレードまでの距離である所定の離間距離と、前記撮影装置から前記ブレードに向けて撮影するときの撮影面及び画角とを含む撮影パラメータ情報を前記撮影装置に指示することで、前記所定の離間距離と前記撮影面と前記画角とに合う撮影位置に基づいて前記撮影装置を自律的に移動させて、前記ブレードの前記画像情報を前記撮影装置に撮影させ、
あらかじめ前記記憶部に記憶した前記ブレードの正常状態を示す正常画像情報と、今回の点検で撮影した前記画像情報とを比較し、双方が異なるときに今回の点検で撮影した前記画像情報を異常とする前記診断処理を行い、前記診断処理の結果として前記画像情報ごとに正常であるか異常であるかを区別し、かつ、異常であるときには前記ブレードの摩耗状態または前記ブレードの剥離状態に損傷種類を分類して、その分類結果を第1の画面表示として前記表示部に表示させ、
前記診断処理の結果として異常とした前記画像情報について同じ撮影位置のものを時系列で前記記憶部に記憶し、その時系列で記憶した同じ撮影位置の前記画像情報を比較することで損傷状態である前記損傷種類の進行度合いを算出するとともに、その進行度合いを第2の画面表示として前記表示部に表示させ、
前記風力発電設備が有する複数枚の前記ブレードそれぞれに割り当てられたブレード番号と、各ブレードの撮影位置とを各前記画像情報に対して付与して前記記憶部に記憶し、前記診断処理において同じ撮影位置として対応し異なる前記ブレード番号が付された前記画像情報同士を比較するとともに、その比較結果を第3の画面表示として前記表示部に表示させ、
前記表示部は、前記第1の画面表示と、前記第2の画面表示と、前記第3の画面表示とを一画面で同時に表示することを特徴とする
監視システム。
【請求項2】
前記撮影装置は、撮影位置に移動して指示された画角で前記ブレードを撮影する工程について、第1の画像情報と第2の画像情報とを続けて撮影するときに、第1の撮影範囲と第2の撮影範囲との間において前記ブレードの未撮部分を作らないような撮影位置まで移動することを特徴とする
請求項1に記載の監視システム。
【請求項3】
前記制御装置は、複数の前記撮影面を前記撮影パラメータ情報に含めて前記撮影装置に指示し、
前記撮影装置は、前記ブレードの第1端部から対向する第2端部までを前記R軸方向に沿って移動しながら続けて第1の撮影面を撮影し、その後に、前記ブレードの第2端部から第1端部までを前記R軸方向に沿って移動しながら続けて第2の撮影面を撮影することを特徴とする
請求項1に記載の監視システム。
【請求項4】
前記制御装置は、前記ブレードの第1端部から第2端部までの前記R軸方向の位置情報を示す撮影位置と、撮影順序ごとに採番した識別情報とを各前記画像情報に対して付与して前記記憶部に記憶することを特徴とする
請求項3に記載の監視システム。
【請求項5】
前記制御装置は、複数の前記撮影面を前記撮影パラメータ情報に含めて前記撮影装置に指示し、
前記撮影装置は、前記R断面上で前記ブレードの周囲を旋回しながら複数の前記撮影面を連続して撮影しつつ、前記ブレードの前記R軸方向に向かって移動するらせん状の飛行ルートに沿って移動しながら撮影することを特徴とする
請求項1に記載の監視システム。
【請求項6】
前記制御装置は、複数の前記撮影面を前記撮影パラメータ情報に含めて前記撮影装置に指示し、
前記制御装置は、前記R断面上で前記ブレードの回転方向の範囲外に、複数の前記撮影面を撮影するための各撮影位置を設定することを特徴とする
請求項1に記載の監視システム。
【請求項7】
前記制御装置は、点検結果が正常な前記画像情報を過去の所定期間に取得して統計的手法に基づいて学習することで、前記風力発電設備の健全性を評価するための前記正常画像情報を生成することを特徴とする
請求項1に記載の監視システム。
【請求項8】
前記撮影装置および伝送装置は無人飛行体に搭載されており、
前記無人飛行体が飛行状態において前記撮影装置が前記ブレードを撮影した前記画像情報を、前記伝送装置から前記制御装置に伝送することを特徴とする
請求項1に記載の監視システム。
【請求項9】
風力発電設備を撮影した画像情報に基づき、前記風力発電設備を点検する監視方法であって、
監視システムは、撮影装置と、制御装置と、表示部とを備えており、
前記撮影装置は、前記風力発電設備を構成するブレードの前記画像情報を撮影し、
前記制御装置は、
前記撮影装置に前記画像情報を撮影させるように制御するとともに撮影した前記画像情報およびその画像情報に対する診断処理の結果を記憶部に記憶し、
前記ブレードの前記画像情報を撮影するときの、前記ブレードの長手方向であるR軸に対して垂直な平面をR断面とした際に、R断面上における前記撮影装置から前記ブレードまでの距離である所定の離間距離と、前記撮影装置から前記ブレードに向けて撮影するときの撮影面及び画角とを含む撮影パラメータ情報を前記撮影装置に指示することで、前記所定の離間距離と前記撮影面と前記画角とに合う撮影位置に基づいて前記撮影装置を自律的に移動させて、前記ブレードの前記画像情報を前記撮影装置に撮影させ、
あらかじめ前記記憶部に記憶した前記ブレードの正常状態を示す正常画像情報と、今回の点検で撮影した前記画像情報とを比較し、双方が異なるときに今回の点検で撮影した前記画像情報を異常とする前記診断処理を行い、前記診断処理の結果として前記画像情報ごとに正常であるか異常であるかを区別し、かつ、異常であるときには前記ブレードの摩耗状態または前記ブレードの剥離状態に損傷種類を分類して、その分類結果を第1の画面表示として前記表示部に表示させ、
前記診断処理の結果として異常とした前記画像情報について同じ撮影位置のものを時系列で前記記憶部に記憶し、その時系列で記憶した同じ撮影位置の前記画像情報を比較することで損傷状態である前記損傷種類の進行度合いを算出するとともに、その進行度合いを第2の画面表示として前記表示部に表示させ、
前記風力発電設備が有する複数枚の前記ブレードそれぞれに割り当てられたブレード番号と、各ブレードの撮影位置とを各前記画像情報に対して付与して前記記憶部に記憶し、前記診断処理において同じ撮影位置として対応し異なる前記ブレード番号が付された前記画像情報同士を比較するとともに、その比較結果を第3の画面表示として前記表示部に表示させ、
前記表示部は、前記第1の画面表示と、前記第2の画面表示と、前記第3の画面表示とを一画面で同時に表示することを特徴とする
監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、監視システム、および、監視方法に関わる。
【背景技術】
【0002】
特許文献1は、風力発電設備の点検報告書の作成業務を効率よく行うことが可能な報告書作成装置を開示する。また、特許文献1の段落0027には、以下の記載がある。
「無人飛行体2は上述したように遠隔操作により飛行制御されるが、その飛行制御システムとして、無人飛行体2と衝突回避センサにより検出した構造物との距離を算出し、強風の環境下でも点検対象物に衝突しないよう必要な離隔距離をとりつつ、点検対象物の損傷等を観察可能な写真を撮影できるよう、十分に近接した飛行を行うよう制御する機能を有することが好ましい。」
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開2018-181235号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
風力発電設備(サイト)を点検する工程では、風車のブレードに近づいて撮影し、その撮影画像から損傷箇所を検査する。各サイトには、多くの風車が稼働していることから、風車のブレードの撮影を効率化することで、点検に要する時間を短縮することが望まれる。
風車のブレードはタワー上の高所に存在するため、ドローンはブレードに近づくように飛行して撮影する。ここで、ドローンとブレードとの衝突が問題となる。
【0005】
まず、操縦者が目視でドローンを手動操縦しながらブレードを撮影する場合、ブレードへの衝突を回避しながら撮影する必要があるため、撮影に時間を要する。
一方、特許文献1に記載のように、ドローンに衝突回避センサを設けると、ブレードへの衝突は回避される一方で、ドローンの制御が複雑になる。
【0006】
そこで、本発明は、風力発電設備のブレードとの衝突を回避しながら点検可能な監視システムを提供することを主な課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記の課題を解決するため、本発明の監視システムは以下の特徴を有する。
本発明は、風力発電設備を撮影した画像情報に基づき、前記風力発電設備を点検する監視システムであって、
前記風力発電設備を構成するブレードの前記画像情報を撮影する撮影装置と、前記撮影装置に前記画像情報を撮影させるように制御するとともに撮影した前記画像情報およびその画像情報に対する診断処理の結果を記憶部に記憶する制御装置と、前記診断処理の結果を表示する表示部とを備え、
前記制御装置が、
前記ブレードの前記画像情報を撮影するときの、前記ブレードの長手方向であるR軸に対して垂直な平面をR断面とした際に、R断面上における前記撮影装置から前記ブレードまでの距離である所定の離間距離と、前記撮影装置から前記ブレードに向けて撮影するときの撮影面及び画角とを含む撮影パラメータ情報を前記撮影装置に指示することで、前記所定の離間距離と前記撮影面と前記画角とに合う撮影位置に基づいて前記撮影装置を自律的に移動させて、前記ブレードの前記画像情報を前記撮影装置に撮影させ、
あらかじめ前記記憶部に記憶した前記ブレードの正常状態を示す正常画像情報と、今回の点検で撮影した前記画像情報とを比較し、双方が異なるときに今回の点検で撮影した前記画像情報を異常とする前記診断処理を行い、前記診断処理の結果として前記画像情報ごとに正常であるか異常であるかを区別し、かつ、異常であるときには前記ブレードの摩耗状態または前記ブレードの剥離状態に損傷種類を分類して、その分類結果を第1の画面表示として前記表示部に表示させ、
前記診断処理の結果として異常とした前記画像情報について同じ撮影位置のものを時系列で前記記憶部に記憶し、その時系列で記憶した同じ撮影位置の前記画像情報を比較することで損傷状態である前記損傷種類の進行度合いを算出するとともに、その進行度合いを第2の画面表示として前記表示部に表示させ、
前記風力発電設備が有する複数枚の前記ブレードそれぞれに割り当てられたブレード番号と、各ブレードの撮影位置とを各前記画像情報に対して付与して前記記憶部に記憶し、前記診断処理において同じ撮影位置として対応し異なる前記ブレード番号が付された前記画像情報同士を比較するとともに、その比較結果を第3の画面表示として前記表示部に表示させ、
前記表示部は、前記第1の画面表示と、前記第2の画面表示と、前記第3の画面表示とを一画面で同時に表示することを特徴とする。
その他の手段は、後記する。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、風力発電設備のブレードとの衝突を回避しながら点検可能な監視システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
図1】実施例1に関する監視システムを示す構成図である。
図2】実施例1に関する点検対象となる風車を示す立体図である。
図3】実施例1に関するブレードを中心に定義する座標系を示す立体図である。
図4】実施例1に関する無人飛行体の設置場所を示す側面図である。
図5】実施例1に関するブレードのR軸に沿った飛行ルートの移動を示す立体図である。
図6】実施例1に関する図5の側面図である。
図7】実施例1に関する図3のR断面図である。
図8】実施例1に関する図7のR断面図の変形例である。
図9】実施例1に関するらせん状の飛行ルートFを示す立体図である。
図10】実施例1に関する撮影方法を示す側面図である。
図11】実施例1に関する図10の無人飛行体が移動する場合の側面図である。
図12】実施例1に関する画像情報に付与された識別情報に対応する管理情報の一例を示すテーブルである。
図13】実施例2に関する監視システムを示す構成図である。
図14】実施例2に関する第1の画面表示ルールを指定した場合の表示画面図である。
図15】実施例2に関する第2の画面表示ルールを指定した場合の表示画面図である。
図16】実施例2に関する第3の画面表示ルールを指定した場合の表示画面図である。
図17】実施例2に関する点検結果として正常であるか異常であるか区別した場合の表示画面図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明の各実施例を、図面を用いて説明する。
【実施例1】
【0011】
図1は、実施例1の監視システム100を示す構成図である。
監視システム100は、図2に示す風車(風力発電設備)70のブレード73を撮影する無人飛行体10(ドローン)と、無人飛行体10を制御する制御装置21と、制御装置21からの出力情報を記憶する記憶部30と、制御装置21からの出力情報を表示する表示部40とを備える。
無人飛行体10は、ブレード73を撮影する撮影装置11と、無人飛行体10に搭載されたモータの駆動制御を行うモータ駆動部13と、撮影装置11から出力された撮影画像である画像情報31を制御装置21へ送信する伝送装置12とを備えている。
図1では、撮影装置11が無人飛行体10に収容される例を示すが、撮影装置11に移動機能を備えるように構成してもよい。
【0012】
制御装置21は、無人飛行体10に以下の情報を送信することで、無人飛行体10の飛行制御(モータの駆動制御)および撮影制御を行う。
・後記する(ステップ1)~(ステップ4)の飛行ルート情報をモータ駆動部13に送信する。これにより、ブレード73を撮影するための離陸から着陸までの大まかな飛行ルートを指示できる。
・飛行ルートに沿った画像情報31の撮影位置(カメラのシャッターを切る位置)を、撮影装置11に送信する。
・撮影装置11の位置からブレード73の位置までのピント(焦点)が合った離間距離を、モータ駆動部13に送信する。この送信した離間距離を満たすように、撮影装置11は無人飛行体10を飛行制御する。
これにより、飛行中の撮影装置11の現在位置が、指定した離間距離を満たす位置(離間位置)に合致した時点で、画像情報31の取得位置として撮影装置11に撮影させることができる。
【0013】
無人飛行体10は、以下の(ステップ1)~(ステップ4)の順に飛行しつつ、ブレード73を撮影することで点検作業を支援する。
(ステップ1)離陸およびブレード73へ移動する工程。
(ステップ2)撮影開始地点まで移動する工程。
(ステップ3)ブレード73に接近して追従しながら撮影する工程。
(ステップ4)目標位置へ着陸する工程。
【0014】
制御装置21は、以下の情報などを記憶部30に記憶する。
・撮影装置11から出力され、伝送装置12を介して受信した撮影画像である画像情報31(詳細は図14
・制御装置21が画像情報31に付与したユニークな識別情報32(詳細は図5
・ブレード73の正常状態をあらかじめ撮影した画像情報31である正常画像情報33(詳細は図16
次に、図1に示す監視システム100を用いた、ブレード73の点検方法の詳細を順に説明する。
【0015】
図2は、点検対象となる風車70を示す立体図である。風車70は、タワー71上に設けられたナセル72と、ナセル72に固定されたブレード73で構成されている。各ブレード73は風力を受けて回転方向θに沿って回転し、この回転力を用いて発電が行われる。
また、以下の説明のために、ナセル72の根本からブレード73の先端に向かうブレード73の長手方向に沿ったR軸を定義する。
【0016】
図3は、ブレード73を中心に定義する座標系を示す立体図である。
「R軸」は、図2で説明したようにブレード73の長手方向に沿った軸である。回転方向θがどの方向を向いていても(上空向きでも、水平向きでも、地面向きでも)、R軸は回転方向θに追従して定義される。
「R断面」とは、R軸に垂直な平面であり、便宜上その1軸をX軸とし、もう1軸をY軸とする。
【0017】
「撮影面」とは、ブレード73をR断面のどの方向から撮影するかを規定する。
例えば、図3では、Y軸プラス方向に画角を向けてブレード73を撮影する撮影面aと、X軸マイナス方向に画角を向けてブレード73を撮影する撮影面bと、X軸プラス方向の撮影面c(撮影面a,bの背後に隠れたので図示省略)と、Y軸マイナス方向の撮影面d(撮影面a,bの背後に隠れたので図示省略)とで、合計4面の撮影面を例示した。
なお、ブレード周囲の撮影面は、図3に示すように4つ設けても良いし、5つなどの4つに限定せずに設けても良い。いずれにしても、ブレード73を複数方向から撮影することで、未撮影の箇所が発生しないようにする。
【0018】
図4は、無人飛行体10の設置場所を示す側面図である。
以下、(ステップ1)として、離陸およびブレード73へ移動する工程を説明する。
風車70の監視員は、風車70の正面から一定距離Wだけ離した場所に無人飛行体10を設置する。地表面から風車70のナセル72までの高さHは、風車70の機種によって一定である。そのため、事前に距離Wを決めておくことで、無人飛行体10は自動的に風車70のナセル72の近傍まで移動する。
【0019】
風車70の監視員は、無人飛行体10を風車70の正面に設置したのち、制御装置21へブレード73の点検を指示する。制御装置21は、無人飛行体10のモータ駆動部13に対して、飛行ルート情報を送信する。飛行ルート情報を受信した無人飛行体10は、ブレード73のナセル72の近傍まで移動する。
飛行ルート情報は、無人飛行体10を離陸させて撮影対象物(ブレード73)の撮影位置まで効率的かつ高速に接近させるための情報である。この飛行ルート情報の作成は、既存の技術を用いてよい。
【0020】
以下、(ステップ2)として、撮影開始地点までの移動工程を説明する。
図5は、ブレード73のR軸に沿った飛行ルート(往動時のF1,復動時のF2)の移動を示す立体図である。ナセル72の近傍まで移動した無人飛行体10は、ブレード73の第1端部であるナセル72の近傍の基準位置(r=1)に移動する。この基準位置が飛行ルートF1の始点である。
なお、1枚の画像情報31に対して、2つの情報(No.1,r=1など)が付加される。まず、第1付加情報(No.1,No.2,…No.100)は、その撮影位置で撮影される画像ごとにユニークな識別情報32である。つまり、識別情報32は画像の撮影順序に従って採番された情報ともいえる。
【0021】
一方、第2付加情報(r=1,2,…50)は、ブレード73の第1端部(r=1)から対向する第2端部(r=50)までのR軸に沿った撮影位置の特定情報である。rの値が小さいほどナセル72の近傍側の位置を示し、rの値が大きいほどブレード73の先端側の位置を示す。
つまり、同じ撮影位置r=1であっても、飛行ルートF1に従い撮影面aを撮影するときには識別情報32(No.1)が付され、飛行ルートF2に従い撮影面bを撮影するときには識別情報32(No.100)が付される。
【0022】
これにより、ブレードごとの撮影位置情報を画像情報31に付与することで、ドローンが往復動した場合にも、ブレード全体を正しく画面表示できる。例えば、撮影位置r=1が同じである2つの画像(識別情報32=No.1とNo.100)とを並べて表示するなど、点検に適した表示をしやすく画像情報31を管理できる。
【0023】
以下、(ステップ3)として、ブレード73に接近して追従しながら撮影する工程を説明する。
図6は、図5の側面図である。第1端部(r=1)まで移動した無人飛行体10は、往動時の飛行ルートF1に従い、R断面においてブレード73から所定の離間距離Dを保持しながら、第2端部(r=50)まで移動する。この移動時では、撮影装置11は、ブレード73の所定部位(撮影面a)を所定の等間隔(No.1,2,…,50まで50枚の撮影ができる間隔)で撮影する。
このとき、制御装置21は、モータ駆動部13に対して所定の離間距離Dを指定しているため、無人飛行体10はブレード73に接近しすぎて衝突したり、ブレード73から遠ざかりすぎて不明瞭な撮影画像を取得したりすることを予防できる。
【0024】
図5に戻って、ブレード73の先端に到達した無人飛行体10は、今まで撮影していた撮影面aとは別の撮影面bに対して、復動時の飛行ルートF2に沿って同様に撮影を開始する。つまり、無人飛行体10は、ブレード73から所定の離間距離Dを保持しながら、基準位置に遠い第2端部(ブレード73先端のNo.51)から第1端部(ナセル72の根本のNo.100)へ戻る方向に移動するとともに、所定の等間隔で撮影する。
【0025】
図7は、図3のR断面図である。
図5の説明では、第1端部(r=1)から第2端部(r=50)まで移動中に、同じ撮影面aを撮影し続ける飛行ルートF1を例示した。一方、図7では、同じR軸の撮影位置(例えばr=3)について、ブレード73の周囲をR断面に沿って旋回することで、4回の撮影で4方向の撮影面の画像を取得するらせん状の飛行ルートF(立体図は図9で後記)を示す。
つまり、撮影面aを撮影する位置P1→撮影面bを撮影する位置P2→撮影面cを撮影する位置P3→撮影面dを撮影する位置P4の順に、撮影が行われる。飛行ルートFは、ブレード73から所定の離間距離Dを保持しながら移動するので、R断面図では円周運動として表現される。
【0026】
R断面図では、ブレード73は表面と裏面とを有する流線形の板形状として近似される。よって、無人飛行体10は、ブレード73の表面を位置P1,P2で撮影し、ブレード73の裏面を位置P3,P4で撮影することで、両面を撮影できる。
なお、ブレード73の表面を位置P1,P2で撮影する代わりに、位置Puで撮影してもよい。同様に、ブレード73の裏面を位置P3,P4で撮影する代わりに、位置Pdで撮影してもよい。これにより、撮影回数を4回から2回に削減できる。
【0027】
しかし、位置Puに無人飛行体10を移動させてしまうと、その位置Puはブレード73の軌道上(円周方向θ上)なので、ブレード73の位置が現在のP0から位置Puに回転してしまうと、無人飛行体10と衝突することが懸念される。
通常、点検作業時はブレード73の回転方向θを油圧ブレーキで固定することで、ブレード73が回転しないようにできる。しかし、油圧ブレーキの給電が電源消失時に断たれてしまうと、ブレード73の意図しない回転を抑止できない場合もある。
【0028】
そこで、図7では、ブレード73の円周方向θ(点Pu,P0,Pdを通過する線)と、R断面図のブレード73面の長手方向(点Px,P0,Pyを通過する線)とが90°で直交しているとすると、その直交に対して約45°になるように撮影位置P1,P2,P3,P4を設定した。換言すると、制御装置21は、無人飛行体10の移動範囲(撮影位置)をブレード73の回転方向θの範囲外に設定した。
これにより、仮にブレード73の現在位置がP0から、PuやPdに移動してしまっても、ブレード73の撮影位置での衝突を回避できる。
【0029】
図8は、図7のR断面図の変形例である。
図8では、風車70の監視員は、ブレード73のナセル72に対する固定角度(点Px,P0,Pyを通過する線)を、図7の通常稼働時(円周方向θに直交)から少し右下がりになるように、点検前にずらしておく。そして、無人飛行体10は、ブレード73の表面を位置P5で撮影し、ブレード73の裏面を位置P6で撮影する。
これにより、点検前後でブレード73の角度を調節する手間は発生してしまうが、無人飛行体10とブレード73との撮影位置での衝突を回避でき、かつ、撮影枚数も適切に削減できる。
【0030】
図9は、らせん状の飛行ルートFを示す立体図である。
無人飛行体10は、ブレード73の周囲をらせん状に旋回しながら、ナセル72の根本からブレード73の先端までR軸を徐々に進行する飛行ルートFを移動してもよい。図7で説明したように、同じ撮影位置(r=3など)では、位置P1,P2,P3,P4の合計4回の撮影で4方向の撮影面の画像を取得する。
【0031】
以上、図5図9を参照して、R軸に沿って往復する飛行ルートと、R軸の周囲をらせん状に進行する飛行ルートとを説明した。双方の飛行ルートに共通するのは、飛行ルート上のどの位置も、ブレード73から所定の離間距離Dを保っていることである。そのため、制御装置21は、所定の離間距離D、撮影面などの撮影パラメータ情報を無人飛行体10に指示する。所定の離間距離Dは、ブレード73の長手方向であるR軸に対して垂直な平面であるR断面上の撮影装置11から、同じR断面上のブレード73に向けて焦点が合う距離である。
【0032】
なお、離間距離Dの取りうる範囲は、ピント調節が可能な範囲となるので、撮影パラメータ情報のf値(絞り値)に依存する。ピント調節が可能な範囲を広く(被写界深度を深く)したい場合には、f値を大きくすればよい。ピント調節が可能な範囲を狭く(被写界深度を浅く)したい場合には、f値を小さくすればよい。
【0033】
図10は、R軸の撮影位置r=1における撮影方法を示す側面図である。この側面図では、横軸をR断面(X軸およびY軸)とし、縦軸をR軸とする。
無人飛行体10は、基準位置においてブレード73から離間距離Dを保持する。そのため、撮影位置101Qの無人飛行体10(撮影装置11)は、ブレード73を被写体としてオートフォーカス機能によりピントを調節することで、ブレード73までの現在の離間距離111を求める。
【0034】
現在の離間距離111が離間距離Dよりも接近している場合には、現在の離間距離111を広げる方向(図10の右方向)に無人飛行体10を移動させる。
現在の離間距離111が離間距離Dよりも離れている場合には、現在の離間距離111を狭める方向(図10の左方向)に無人飛行体10を移動させる。
現在の離間距離111が離間距離Dとほぼ一致する場合には、図10の横軸方向について、無人飛行体10の位置調整は完了する。これにより、カメラのピントが離間距離Dだけ離れたブレード73に合うので、両者の衝突を回避するとともに、ブレード73表面の鮮明な画像を取得することが可能である。
【0035】
なお、撮影装置11には、24mm広角レンズ、50mm標準レンズ、200mm望遠レンズなど、焦点距離が異なる複数のレンズから、所望の画角101Kを撮影できるレンズが装着される。画角101Kも撮影パラメータ情報の1つとして制御装置21が無人飛行体10に指定する。
それぞれの画角101Kをもとに、撮影中心101Pを含むR軸方向の撮影範囲101Dが決定される。なお、レンズには、焦点距離を所定範囲内で変更できるズームレンズと、焦点距離が固定された単焦点レンズとが存在する。
【0036】
よって、撮影装置11に24mm広角レンズなどを採用して1枚の撮影範囲101Dを広げることで、撮影枚数を削減して画像情報31のデータ量を削減できる。一方、撮影装置11に200mm望遠レンズなどを採用して1枚の撮影範囲101Dを狭めることで、撮影枚数は増えるものの画像情報31として鮮明な画像を撮影し、点検の精度を向上できる。
【0037】
図11は、図10の無人飛行体10が撮影位置r=1からr=2に移動する場合の側面図である。
無人飛行体10が撮影位置r=1からr=2に移動する際、撮影位置r=1での撮影範囲101Dと、撮影位置r=2での撮影中心102Pを含む撮影範囲102Dとの間の位置関係を検討する。
制御装置21は、以下の(撮影方針1)または(撮影方針2)に示すような撮影パラメータ情報を無人飛行体10に指定することで、適切な画像情報31(複数枚の撮影画像)を無人飛行体10に撮影させる。
【0038】
(撮影方針1)第1の撮影範囲101Dと第2の撮影範囲102Dとの間で重複箇所は許容するが、未撮部分は発生させないように指示する。これにより、ブレード73の撮影範囲が網羅されるので、点検漏れを予防できる。
(撮影方針2)第1の撮影範囲101Dと第2の撮影範囲102Dとの間で重複箇所を許容せず、未撮部分も発生させないように指示する。つまり、撮影範囲101Dの端部(図11では上端)と、撮影範囲102Dの端部(図11では下端)とが接するように撮影する。これにより、点検漏れを予防しつつ撮影枚数を削減できる。
【0039】
そのため、撮影パラメータ情報は、(撮影方針1)または(撮影方針2)を示す情報と、撮影範囲101D、102Dを示す情報(画角101K、102K)とを含む。なお、一般的には画角101K=画角102Kであるが、ズームレンズを用いて画角101K≠画角102Kとしてもよい。
このように、制御装置21は、あらかじめ指定した撮影装置11の撮影パラメータ情報(焦点距離と撮影画角との関係など)に合うように、無人飛行体10を自律的に移動させる。これにより、GPS(Global Positioning System)信号や衝突回避センサを用いずに、ブレード73に対する無人飛行体10の位置を簡易に決定できる。
ここで、「自律的」な移動とは、制御装置21からの指示(撮影パラメータ情報)を受けた無人飛行体10が、その指示に合致するように移動することである。人間がリモコン等を介して操縦していないから無人飛行体10が自律的に移動するとも言える。
【0040】
以下、(ステップ4)として、目標位置へ着陸する工程を説明する。
無人飛行体10は、撮影完了となった場合や残り飛行時間が僅かな場合、強風により無人飛行体10の自律的な撮影飛行が困難となった場合、あるいは図示しない通信部を通じて監視員から帰還指令を受信した場合に、任意の地点へ着陸する。
着陸する地点は無人飛行体10が離陸した地点に加えて、離陸地点とは異なる着陸候補地点をあらかじめ複数設定しておいてもよい。これにより、バッテリー状態に応じた残り飛行時間や劣環境状態により適した地点を判断して着陸地点を適宜変更することができ、安全性を高めることもできる。
【0041】
このように撮影された画像情報31は、撮影装置11から伝送装置12を介して、制御装置21へ送信される。制御装置21では、基準位置に近い位置から順番にユニークな識別情報32を画像情報31に付与して(図5のNo.1,2,…50など)、記憶部30へ送信する。また、撮影装置11の復動時には、基準位置に遠い位置から順番に識別情報32を付与して(図5のNo.51,…99,100など)記憶部30に送信される。
【0042】
図12は、画像情報31に付与された識別情報32に対応する管理情報の一例を示すテーブルである。
このテーブルは、記憶部30に格納されており、第1列の識別情報32(No.)ごとに以下の情報を対応付ける。
・撮影日時(テーブル第4列)
・撮影対象(第2列のサイト名、第3列の号機番号、第5列のブレードNo)。
・撮影対象の撮影範囲(第6列のブレード撮影位置であるR軸のr=1,2,…と、第7列の撮影面a,b,c,d)
・撮影画像の点検結果である損傷状態(第8列の損傷種類、第9列の損傷レベル)
【0043】
例えば、テーブル1行目の管理情報は、2017年6月10日の撮影画像として、Aサイトの1号機のブレードNo.1を被写体として撮影位置r=1(基準位置)の撮影面aを撮影した画像に、識別情報32=No.1を割り当てたことを示す。そして、この撮影画像の点検結果で得られる損傷状態として、レベル2の摩耗状態が付加されている。
【0044】
なお、制御装置21は、風車70が有する複数枚のブレードのうちのブレードごとの特定情報(ブレードNo)を各画像情報31に対して付与して記憶部30に記憶する。記憶したブレードNoは、制御装置21の診断処理において同じブレードごとの特定情報が付された画像情報31同士を比較するときに参照される。
このように、ブレードごとに画像情報31を取得することで、ある号機のブレード(例えば、1号機のブレードNo.1)と、他の号機のブレード(2号機のブレードNo.1)とを容易に比較して診断処理に活用できる。
【0045】
また、点検結果を得るために、あらかじめ記憶部30には、ブレード73の正常状態を示す正常画像情報33が格納されている。そして、制御装置21は、同一の識別情報32ごとに、撮影装置11から取得した今回の点検で撮影した画像情報31と、事前に用意した正常画像情報33とを比較する。比較結果として両者が異なるときには、制御装置21は、今回の点検で撮影した画像情報31を異常と診断する診断処理を行う。そして、制御装置21は、図12のテーブルに対して、診断結果として損傷状態を追加する。
【0046】
以上説明した実施例1において、以下のような変形例としてもよい。
(変形例1)基準位置r=1をナセル72の近傍としたが(図10)、ブレード73の先端としてもよい。基準位置r=1をブレード73の先端とした場合、図5の飛行ルートF1を示す矢印と、飛行ルートF2を示す矢印とで、それぞれ矢印の向きが逆になる。つまり、往動時の飛行ルートF1はブレード73の先端からナセル72の近傍へ移動し、復動時はナセル72の近傍からブレード73の先端へ移動する。
【0047】
(変形例2)制御装置21は、点検結果が正常な画像情報31を過去の所定期間に取得して統計的手法に基づいて学習することで、風車70の健全性を評価するための正常画像情報33を生成してもよい。
統計的手法に基づいた学習とは、例えば同じ被写体の同じ撮影範囲を別々の撮影日時に撮影した画像集合に対して、それらの平均画像を学習結果として求める処理である。これにより、ユーザが制御装置21に正常画像情報33を与えなくても、過去の期間に取得した画像情報31から正常画像情報33を生成できる。
【実施例2】
【0048】
実施例2は、無人飛行体10が撮影した画像情報31を表示部40へ表示させるための構成である。
図13は、実施例2の監視システム100を示す構成図である。図1の監視システム100と同様の構成については、その説明を省略する。図13の監視システム100は、図1の構成から入力部22と、ルール設定部23と、表示制御部24とを追加した。
【0049】
入力部22は、ブレード73の画像情報31を表示部40へ表示させる際の画面表示ルールなどの各種情報を点検者に入力させる入力手段である。入力手段は、例えば、キーボード、マウス、タッチパネルなどである。
ルール設定部23は、入力部22から受けた画面表示ルールを表示制御部24に設定する。表示制御部24は、設定された画面表示ルールに基づき、ブレード73の画像情報31を表示部40に表示させる(詳細は図14図16)。
【0050】
図14は、第1の画面表示ルールを指定した場合の表示画面図である。
第1の画面表示ルール201では、Aサイトにおける1号機のブレードNo.1を撮影面aで撮影した画像集合が表示対象として指定されており、さらに、正常画像情報33との比較表示も指定されている。
表示制御部24は、第1の画面表示ルール201に合致した画像情報31を画像集合202として表示し、第1の画面表示ルール201に合致した正常画像情報33を画像集合203として、1つの画面200内の左右に分割して表示する。
【0051】
なお、画面200内の縦方向は撮影位置(r=1,2,…)を示し、横方向は画像集合202の撮影日時を示す。つまり、同じ撮影位置の画像情報31と、正常画像情報33とが左右の対応する位置に並べて表示される。
このように、同じ撮影面aの画像情報31および正常画像情報33を比較して表示させることで、その表示を閲覧した点検者は、ブレード73の損傷状態を容易に確認できる。また、制御装置21は、診断処理の結果として画像情報31ごとに正常であるか異常であるかを区別して、表示部40に表示させてもよい(図14では正常の結果を図示)。これにより、点検者は診断結果を画面200で分かりやすく把握できる。
【0052】
図15は、第2の画面表示ルールを指定した場合の表示画面図である。
第2の画面表示ルール211では、図12の管理情報の一部(撮影日時、サイト名、号機番号、ブレードNo)として、2017年6月10日に撮影された、Aサイトの1号機におけるブレードNo.1の画像集合が表示対象として指定されている。さらに、撮影面a~dごとの比較表示も指定されている。
表示制御部24は、第2の画面表示ルール211に合致した画像情報31を撮影面a~dごとに分けて、1つの画面210内に表示させる。具体的には、表示制御部24は、画面210内の横方向にそれぞれの撮影面a~dを並べ、画面210内の縦方向にブレード73の撮影位置をr=1(基準位置)から順に分割して表示させる。
【0053】
図16は、第3の画面表示ルールを指定した場合の表示画面図である。
第3の画面表示ルール221では、図12の管理情報の一部(サイト名、号機番号、ブレードNo)として、Aサイトの1号機におけるブレードNo.1を撮影した画像集合が表示対象として指定されている。さらに、撮影日時ごとの比較表示も指定されている。
【0054】
表示制御部24は、第3の画面表示ルール221に合致した画像情報31を撮影日時ごとに分けて、1つの画面220内に表示させる。具体的には、表示制御部24は、画面220内の横方向にそれぞれの撮影日時を並べ、画面220内の縦方向にブレード73の撮影位置をr=1(基準位置)から順に分割して表示させる。
このように、同じブレード73の画像情報31を時系列ごとに分割して表示させることで、ブレード73の損傷状況の過程を、点検者が容易に確認できる。
【0055】
図17は、点検結果として正常であるか異常であるか区別した場合の表示画面図である。
図15ではすべての表示画像が正常な場合を例示したが、一部の表示画像にだけ損傷が写っていることもある。その場合、表示制御部24は、識別情報32ごとの画像情報31に対して、損傷の説明情報を併せて表示してもよい。
【0056】
表示制御部24は、画面230内の第1表示231として、同じブレード73の同じ撮影位置を異なる時刻で撮影した画像情報31を横に並べて表示する。各表示画像の下には、2018/4/1などの撮影日と、正常または異常の診断結果とい、異常の場合の損傷度合い(1%~100%で数値が大きいほど損傷が深刻)とが表示される。ここでは、2018/4/1には正常であったブレード73が、2018/10/1には軽度の損傷231aが発生し、2019/4/1には重度の損傷231bへと損傷度合いが進行している。
そのため、制御装置21は、診断処理の結果として異常とした画像情報31について同じ撮影位置のものを時系列で記憶部30に記憶し、その時系列で記憶した同じ撮影位置の画像情報31を比較することで損傷状態の進行度合いを算出する。
【0057】
表示制御部24は、画面230内の第2表示232として、異なるブレード73の対応する撮影位置(例えばr=5)を同じ時刻に撮影した画像情報31を横に並べて表示する。
ここでは、Aサイト1号機の損傷232aと、XサイトN号機の損傷232bとで、同様の損傷が発見されている。このように、第1表示231または第2表示232により、ブレード全体のうちの損傷箇所を容易に把握できる。
【0058】
以上説明した実施例2において、同じブレード73の画像情報31を撮影位置(r=1,2,…)に沿って縦方向に並べて表示させる画面でも、横方向に有益な比較対象を並べて点検者に比較させる。これにより、損傷の発見などの点検を1つの画面内で効率的に実現できる。
【符号の説明】
【0059】
10 無人飛行体
11 撮影装置
12 伝送装置
13 モータ駆動部
21 制御装置
22 入力部
23 ルール設定部
24 表示制御部
30 記憶部
31 画像情報
32 識別情報
33 正常画像情報
40 表示部
70 風車(風力発電設備)
71 タワー
72 ナセル
73 ブレード
100 監視システム
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12
図13
図14
図15
図16
図17