特許 7377592 点検監視システム

(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】2023-11-01

(45)【発行日】2023-11-10

(54)【発明の名称】点検監視システム

(51)【国際特許分類】

   G05D 1/12 20060101AFI20231102BHJP

   G05D 1/10 20060101ALI20231102BHJP

【ＦＩ】

G05D1/12 B

G05D1/10

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2020130414

(22)【出願日】2020-07-31

(65)【公開番号】P2022026793

(43)【公開日】2022-02-10

【審査請求日】2022-08-09

(73)【特許権者】

【識別番号】501137636

【氏名又は名称】東芝三菱電機産業システム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100108062

【弁理士】

【氏名又は名称】日向寺 雅彦

(74)【代理人】

【識別番号】100168332

【弁理士】

【氏名又は名称】小崎 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100146592

【弁理士】

【氏名又は名称】市川 浩

(74)【代理人】

【識別番号】100172188

【弁理士】

【氏名又は名称】内田 敬人

(72)【発明者】

【氏名】甲木 義人

【審査官】藤崎 詔夫

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１９／１７６７１０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平０７－０５６６３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／００３４７９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平１０－１７１５３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０７１６１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０９１５８０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０５Ｄ １／１２

Ｇ０５Ｄ １／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

プラントの一方の側に設けられた光源と、
前記プラントの他方の側に配置される無人飛行体と、
を備え、
前記無人飛行体は、
前記光源から放射される直進光を受光する受光部と、
前記直進光が前記受光部に照射するように姿勢を制御する制御部と、
前記プラントの環境情報を取得するセンサと、
を含み、
前記センサは、前記無人飛行体が前記直進光の光路に沿って飛行する間に前記プラントの環境情報を取得し、
前記制御部は、取得された前記環境情報を記憶し、
前記無人飛行体の前方飛行のために前記一方の側に設けられた第１ターゲットと、
前記無人飛行体が前方飛行時の姿勢のまま後方飛行するために前記他方の側に設けられた第２ターゲットと、
をさらに備え、
前記無人飛行体は、
前記第１ターゲットに接近したときに第１信号を出力する第１近接センサと、
前記第２ターゲットに接近したときに第２信号を出力する第２近接センサと、
を含み、
前記制御部は、
前記第１信号を検出した場合には、前方飛行を停止して後方飛行に切り替え、
前記第２信号を検出した場合には、後方飛行を停止し、
前記第１ターゲットは、前記一方の側に離間して２つ設けられ、
前記第１近接センサは、前記２つの第１ターゲットに対向するように設けられ、
前記制御部は、２つの前記第１信号を検出した場合に前記無人飛行体の飛行を停止して後方飛行に切り替え、２つの前記第１信号のうち１つの前記第１信号を検出した場合に前記無人飛行体の飛行の方向を修正する点検監視システム。

【請求項2】

前記受光部は、
前記直進光の照射を検出可能な第１受光領域と、
前記第１受光領域を取り囲んで設けられ、前記直進光の照射を検出可能な第２受光領域と、
を含み、
前記制御部は、前記直進光の照射位置が前記第２受光領域であることを検出した場合には、前記直進光の照射位置が前記第１受光領域となるように、前記無人飛行体の姿勢を補正する請求項１記載の点検監視システム。

【請求項3】

前記センサは、カメラと、前記プラントの環境データを取得する環境センサと、を含み、
前記制御部は、
前記カメラで取得した画像データを、前記画像データを取得した時刻に関連付けて記憶し、
前記時刻に同期して前記環境センサで環境データを取得して記憶する請求項１または２に記載の点検監視システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、抄紙機設備の点検を自動的に行うことを可能にする点検監視システムに関する。

【背景技術】

【0002】

プラントに設置された装置や機器等の点検や設置環境の調査等のため、定期、不定期の点検が行われる。点検のための人材確保の困難性や自動データ収集のためのセンシングシステム等の導入による費用増大の抑制、点検もれの防止等のために、簡素で自動化された点検システムの導入が求められている。

【0003】

たとえば、水処理プラントにおける巡回点検の事例がある（たとえば、特許文献１等）。この事例では、無線やＧＰＳを利用するドローンに赤外線カメラを含むカメラを搭載し、環境の監視やプラント各機器のセンサデータの確認を実施する。そして、収集したデータをデータサーバ等に無線送信し、データ解析装置によって、解析可能に構築されたシステムとされている。このため、人が巡回する必要がなくなることで、人的コストの削減や、ドローンの巡回によって、オンライン計器の役割を担うことができ、高価なオンライン計器導入コストの削減を実現している。

【0004】

また、他の事例では、ボイラ等の煙突の内部点検を、ドローンにカメラを搭載して映像で確認できるようにして、ゴンドラを用いて人の目で実施していた点検作業を部分的に自動化するものがある（たとえば、特許文献２等）。この例では、ドローンを線状のガイドに沿って操作することによって、ＧＰＳ等の無線通信環境によらず、ドローンの操作を可能にしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】国際公開第２０１９／１７６７１０号

【文献】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】

【0006】

製紙プラントでは、定点カメラによる管理や人による目視が困難な箇所が多い。たとえば、連窯やボイラの内部検査においては、内部が酸欠となる危険もあり、人間が立ち入って点検することは困難である。

【0007】

抄紙機設備の中でも、ドライヤ設備は、湿った紙を温度の高い円筒に押し付け、乾燥させる設備で、抄紙機設備の中でも最もエネルギーコストが高く、かつ増産時のボトルネックになりやすい。そのため、このようなドライヤ設備では、設備能力・健全性が特に重視される。したがって、ドライヤ設備の構成機器の点検・監視はとても重要である。一方で、ドライヤ設備では、高温多湿であり、かつ操業時にはフード（囲い）がされており、人による目視確認が困難である。また、構成機器が大型のため、設備が長期間止まる定修時に人手をかけて点検を行っている。

【0008】

定点カメラやセンサでのデータ収集を実施しようにも、大型のドライヤ設備になると、フード内は高さ１０ｍ、幅１０ｍ、長さ５０ｍ以上もあるため、計測点が多く、定点計測がセンサ等の数量・コスト的にも困難である。また、建屋のコンクリートや多数の設備の干渉により、屋内でのＧＰＳやＷｉＦｉ等の無線通信を使用することが難しい箇所も多く、特許文献１のようにドローンを無線通信で飛行制御をすることが難しく、屋内設備への適用が困難な場合が多い。また、特許文献２の技術のように線状のガイドを常時設けるのは、操業上の妨げとなり、点検のたびに設けるのでは作業工数が増大するため、適用が困難な場合が多い。

【0009】

この発明の実施形態は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、カメラやセンサを搭載した無人飛行体にて、容易に設備の点検・監視ができる点検監視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】

【0010】

本発明の実施形態に係る点検監視システムは、プラントの一方の側に設けられた光源と、前記プラントの他方の側に配置される無人飛行体と、を備える。前記無人飛行体は、前記光源から放射される直進光を受光する受光部と、前記直進光が前記受光部に照射するように姿勢を制御する制御部と、前記プラントの環境情報を取得するセンサと、を含む。前記センサは、前記無人飛行体が前記直進光の光路に沿って飛行する間に前記プラントの環境情報を取得する。前記制御部は、取得された前記環境情報を記憶する。この点検監視システムは、前記無人飛行体の前方飛行のために前記一方の側に設けられた第１ターゲットと、前記無人飛行体が前方飛行時の姿勢のまま後方飛行するために前記他方の側に設けられた第２ターゲットと、をさらに備える。前記無人飛行体は、前記第１ターゲットに接近したときに第１信号を出力する第１近接センサと、前記第２ターゲットに接近したときに第２信号を出力する第２近接センサと、を含む。前記制御部は、前記第１信号を検出した場合には、前方飛行を停止して後方飛行に切り替え、前記第２信号を検出した場合には、後方飛行を停止する。前記第１ターゲットは、前記一方の側に離間して２つ設けられる。前記第１近接センサは、前記２つの第１ターゲットに対向するように設けられる。前記制御部は、２つの前記第１信号を検出した場合に前記無人飛行体の飛行を停止して後方飛行に切り替え、２つの前記第１信号のうち１つの前記第１信号を検出した場合に前記無人飛行体の飛行の方向を修正する。

【発明の効果】

【0011】

本実施形態では、カメラやセンサを搭載した無人飛行体にて、容易に設備の点検・監視ができる点検監視システムが実現される。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】第１の実施形態に係る点検監視システムを例示する模式的な平面図である。

【図2】抄紙機の模式的な側面図である。

【図3】図３（ａ）は、第１の実施形態の点検監視システムの一部を例示する模式的な平面図である。図３（ｂ）は、第１の実施形態の点検監視システムの一部を例示する模式的な正面図である。

【図4】第１の実施形態の点検監視システムの一部を例示する模式的なブロック図である。

【図5】図５（ａ）は、第１の実施形態の点検監視システムの一部を例示する模式的な正面拡大図である。図５（ｂ）は、第１の実施形態の点検監視システムの動作を説明するための模式的な側面図である。

【図6】図６（ａ）および図６（ｂ）は、第１の実施形態の点検監視システムの動作を説明するための模式的な平面図である。

【図7】第１の実施形態の点検監視システムの動作を説明するためのブロック線図である。

【図8】第２の実施形態に係る点検監視システムを例示する模式的なの分散制御システムの動作を説明するための模式的な平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略する。

【0014】

（第１の実施形態）
図１は、本実施形態に係る点検監視システムを例示する模式的な平面図である。
図２は、抄紙機の模式的な側面図である。
図１に示すように、本実施形態の点検監視システム１００は、ドローン１０と、光源３０と、を備える。本実施形態の点検監視システム１００は、好ましくは、飛行ターゲット３２ａ，３２ｂ，３４ａ，３４ｂをさらに備える。

【0015】

本実施形態の点検監視システム１００では、ドローン（無人飛行体）１０は、カメラや各種センサを搭載し、抄紙機を構成するロール等の機器の間を飛行する間にロール等の機器の状態や機器設置箇所の環境等の情報を収集する。操作者は、ドローン１０を回収することによって、収集した情報を取得することができる。

【0016】

光源３０は、直進する光線（直進光）を発光し、直進光は、ロール等の機器の間に光路を形成する。ドローン１０は、直進光の光路に沿って機器の間を飛行し、各種情報を収集する。

【0017】

ドローン１０が飛行を開始する位置および飛行を終了または飛行方向を反転する位置には、飛行ターゲット３２ａ，３２ｂ，３４ａ，３４ｂが設けられている。ドローン１０は、飛行ターゲット３２ａ，３２ｂに接近すると、飛行を停止する。ドローン１０は、その後、飛行方向を反転して後退飛行する。後退飛行とは、ドローン１０の向きはそのままにして、逆方向に飛行することをいう。すなわち、後退飛行とは、ドローン１０が向きを変えずに光源から遠ざかるように飛行することをいう。

【0018】

この例では、ドライヤパートの点検監視の例が示されている。ドライヤパートでは、複数のロールが配置され、ロール間を乾燥する紙が搬送される。ドローン１０は、２つのロール１，２の間を光路に沿って飛行しながら、ロール１，２の間でロール１，２を含む設置機器等の状況を撮影し、搭載されたセンサに応じた環境情報に関するデータを収集する。

【0019】

図２に示すように、ドライヤパートのロール１～４は、所定の間隔で配置され、隣接するロール間を紙５が搬送される。ロール１～４に巻き付けられた紙５には、フェルト用ロール６ａ～６ｄが吸湿性のあるフェルト７，８を押し付けており、紙５の水分は、押し付けられたフェルト７，８によって吸い取られる。フェルト７，８は、フェルト用ロール６ａ～６ｄによって紙５とともに搬送される。

【0020】

この例では、光源３０は、ロール１，２の間であって、フェルト用ロール６ｂとロール３との間に光路を形成するように設けられている。

【0021】

図１に戻って説明を続ける。
飛行ターゲット３２ａ，３２ｂ（第１ターゲット）は、ドローン１０の飛行終了位置に設けられている。ドローン１０の飛行終了位置は、飛行方向を反転する位置でもある。この例では、飛行ターゲット３２ａ，３２ｂは、光源３０に隣接して配置され、光源３０は、飛行ターゲット３２ａ，３２ｂの間に配置されている。ドローン１０は、光源３０が発光する直進光による光路に沿って飛行し、飛行ターゲット３２ａ，３２ｂに近づくと、直進飛行を停止する。その後、ドローン１０は、光路に沿って後退飛行する。

【0022】

飛行ターゲット３４ａ，３４ｂ（第２ターゲット）は、ドローン１０の飛行開始位置に配置されている。飛行ターゲット３４ａ，３４ｂは、直進光の光路に沿う方向で、飛行ターゲット３２ａ，３２ｂに対向する位置にそれぞれ配置されている。飛行方向を反転させたドローン１０は、飛行ターゲット３４ａ，３４ｂに近づくと、直進飛行を停止する。

【0023】

飛行開始位置は、点検開始のためにドローン１０を載置したり、点検終了したドローン１０から収集データを回収したりするために、たとえば、ドライヤパートの作業側（ワークサイド、ＷＳ）に設定される。この場合には、飛行終了位置は、機器側（ドライブサイド、ＤＳ）に設定される。

【0024】

ドローン１０は、上述の直進光の光路に沿った往復飛行を、あらかじめ設定された回数繰り返し、所望の環境情報等に関するデータを収集する。

【0025】

光源３０は、飛行終了位置または飛行終了位置よりも遠方に配置される。光源３０は、たとえば点状光を出力する。光源３０は、線状の光源であってもよい。後述する受光部１４の領域１４ａ，１４ｂ（図５（ａ））に照射された場合に、どの領域１４ａ，１４ｂに照射されているのか判定することができれば、照射時の形状は上述に限らない。

【0026】

光源３０は、設置された位置から、ドローン１０の飛行開始位置まで十分な強度で到達する能力を有していればよい。抄紙機の設置環境、たとえば高温高湿度の環境であって目視によって十分な視程が確保できない条件の場合には、十分な受光強度が得られるように、光の波長等が適切に選定される。

【0027】

図３（ａ）は、本実施形態の点検監視システムの一部を例示する模式的な平面図である。図３（ｂ）は、本実施形態の点検監視システムの一部を例示する模式的な正面図である。
図３（ａ）および図３（ｂ）は、本実施形態の点検監視システム１００のドローン１０の構成を示している。

【0028】

図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、ドローン１０は、胴体部１１と、飛行動力部１２ａ～１２ｄと、受光部１４と、近接センサ１５ａ～１５ｄと、カメラ１６と、環境センサ１８と、を含む。ドローン１０は、飛行姿勢、飛行方向等を自動的に制御して、自律的に飛行可能であれば、図の形状、形態に限らない。

【0029】

胴体部１１は、飛行動力部１２ａ～１２ｄ、受光部１４、近接センサ１５ａ～１５ｄ、カメラ１６および環境センサ１８を支持するとともに、後述する制御部を内蔵する。

【0030】

飛行動力部１２ａ～１２ｄは、飛行推進のためのプロペラやプロペラを駆動する電動機および電動機を制御する制御回路等を含んでいる。飛行動力部１２ａ～１２ｄは、支持腕を介して、胴体部１１の周囲四隅に設けられている。飛行動力部１２ａ～１２ｄは、それぞれの電動機および制御回路、ならびに、胴体部１１内に設けられた制御部および他の制御回路等によってドローン１０の飛行姿勢をあらかじめ設定した状態、たとえば床面に対してほぼ平行な状態になるように制御する。また、これらの制御部等によって飛行方向を決定し、制御する。

【0031】

受光部１４は、ドローン１０の正面に設けられている。受光部１４は、２次元平面を有する部材を有し、２次元平面で、光源３０から放射される直進光を受光する。受光部１４は、直進光を受光する場合には、その２次元平面が直進光にほぼ垂直になるようにドローン１０の正面に設けられている。

【0032】

近接センサ１５ａ～１５ｄは、ドローン１０の光源３０への進行方向の正面側の２箇所および光源３０からの後退方向の正面（背面）側の２箇所に設けられている。近接センサ１５ａ，１５ｂは、正面側の２箇所に設けられ、近接センサ１５ｃ，１５ｄは、背面側の２箇所に設けられている。この例では、近接センサ１５ａ～１５ｄは、飛行動力部１２ａ～１２ｄの下端にそれぞれ設けられている。近接センサ１５ａ，１５ｂは、飛行ターゲット３２ａ，３２ｂに近づくと、飛行ターゲット３２ａ，３２ｂとの距離に応じた信号を出力する。近接センサ１５ｃ，１５ｄは、飛行ターゲット３４ａ，３４ｂに近づくと、飛行ターゲット３４ａ，３４ｂとの距離に応じた信号を出力する。また、近接センサ１５ａ～１５ｄは、ドローン１０の飛行を妨げるような位置に存在する障害物等に近づくと、その距離に応じた信号を出力する。

【0033】

近接センサ１５ａ～１５ｄは、たとえば磁気センサや静電センサ等である。音響センサ、光学センサ、マイクロ波を用いたセンサ等を用いてもよい。接近する対象物の材料に応じて、適切な種類のセンサを用いることができる。互いに干渉するセンサを用いる場合には、動作期間を分割することによって混在させることができる。

【0034】

カメラ１６は、胴体部１１に設けられている。カメラ１６は、ドローン１０が飛行している周囲の環境を撮影する。カメラ１６は、ドローン１０の上下左右をそれぞれ撮影するように複数台設けてもよいし、広角撮影用レンズを有するカメラを設けるようにしてもよい。カメラ１６は、可視光に限らず、赤外線や所望の波長の光を撮影できるようにしてもよい。カメラ１６は、点検する環境に応じて適切なものとすることができる。カメラ１６よって動画を撮影するようにしてもよく、撮影された画像データから、機器の振動のデータを得ることもできる。

【0035】

環境センサ１８は、ドローン１０が飛行している周囲の環境の諸元のデータを取得する。環境センサ１８は、複数種類のデータを取得するために取得するデータに応じたセンサを１つまたは複数個設けることができる。取得するデータは、点検する環境に応じて適切に設定することができ、たとえば、温度、湿度、有毒ガスを含む各種ガスの有無、濃度等とすることができ、これらに適応するセンサが選定される。近赤外線分光センサを用いることによって、機器等に付着した付着物の成分分析が可能になり、点検対象物の劣化診断に利用することができる。

【0036】

ドローン１０は、カメラ１６および環境センサ１８によって、あらかじめ設定された周期、タイミングで所望の画像データおよび環境諸元のデータを取得し、保存する。保存されたデータは、ドローン１０の飛行終了後に回収される。

【0037】

収集されたデータは、後述するセンサデータ収集・記憶部２６（図４）に、データの種別ごとに記録されるが、カメラ１６での撮影時刻に同期するように環境センサ１８によるデータを取得するようにしてもよい。これによって、画像データおよび各環境データは、時刻で同期されるので、環境データの取得位置あるいは場所を推定することができ、データ解析用等に利用することができる。

【0038】

図４は、本実施形態の点検監視システムの一部を例示する模式的なブロック図である。
図４に示すように、ドローン１０は、制御部２０を含む。制御部２０は、たとえば胴体部１１の内部に設けられる。制御部２０は、受光検知部２２と、障害物センサ検知部２４と、センサデータ収集・記憶部２６と、飛行出力制御演算部２８と、含む。

【0039】

受光検知部２２は、受光部１４に接続されている。受光検知部２２は、受光部１４で受光している直進光の照射位置を判定する。これにより、ドローン１０は、光路に沿って飛行しているか否かを判断することができる。

【0040】

図５（ａ）は、本実施形態の点検監視システムの一部を例示する模式的な正面拡大図である。図５（ｂ）は、本実施形態の点検監視システムの動作を説明するための模式的な側面図である。
図５（ａ）に示すように、受光部１４は、２次元平面に複数の領域１４ａ，１４ｂを含んでいる。複数の領域１４ａ，１４ｂは、光が当たると、その領域に対応する信号が生成され、出力される。領域１４ａ（第１受光領域）は、受光部１４の中心を含む領域である。領域１４ｂ（第２受光領域）は、領域１４ａの周囲を取り囲む領域である。

【0041】

図５（ｂ）に示すように、光源３０は、直進光を発光し、出射された直進光は、受光部１４に照射される。各領域１４ａ，１４ｂを含む受光部１４は、直進光にほぼ垂直に配置される。ドローン１０が直進光に沿って直進する場合には、直進光は、中央の領域１４ａを照射する。ドローン１０が直進光の光路から外れると、直進光は、中央の領域１４ａから周囲の領域１４ｂを照射するようになる。受光検知部２２は、いずれの領域で直進光の照射を受けているかを検出し、照射を受けた領域から信号を出力する。制御部２０は、信号が出力された領域を判定することによって、直進光に沿って飛行しているか否かを判定することができる。

【0042】

制御部２０は、受光部１４および受光検知部２２によって、直進光の照射位置が領域１４ａになるように、飛行方向を制御する。制御部２０は、照射位置が領域１４ｂとなった場合には、照射位置が領域１４ａに戻るように飛行方向を制御する。制御部２０は、照射位置が領域１４ｂとなった場合には、それまでとは逆方向に飛行方向を補正して、照射位置が領域１４ａに入るか試行する。所定時間試行しても照射位置が領域１４ａに入らない場合には、別の方向、たとえばそれまでの方向とは９０°異なる方向に飛行方向を補正して試行する。これを照射位置が領域１４ａに入るまで繰り返す。

【0043】

図４に戻って説明を続ける。
障害物センサ検知部２４は、近接センサ１５ａ～１５ｄに接続されている。近接センサ１５ａ～１５ｄは、飛行ターゲットや障害物に近づくと距離に応じた信号を生成し、出力する。そのため、障害物センサ検知部２４は、出力された信号によって、いずれの近接センサ１５ａ～１５ｄが飛行ターゲットあるいは障害物に接近しているかを検出することができる。

【0044】

本実施形態の点検監視システム１００では、ドローン１０が通過できない場所をドローン１０に飛行させることはなく、ドローン１０の飛行中の上下左右の空間は十分確保されている。しかしながら、なんらかの事情で、ドローン１０が点検中の場所に配置された機器等に接近した場合には、進行方向の２つのうちの１つの近接センサがその機器等に接近するので、障害物として認識することができる。

【0045】

図３において説明したように、ドローン１０は、飛行方向前方に２箇所、後退飛行方向に２箇所の近接センサ１５ａ～１５ｄを有している。ドローン１０は、これらのいずれが物体を検知するかによって、飛行の停止の判断または障害物の判断をすることができる。

【0046】

図６（ａ）および図６（ｂ）は、第１の実施形態の点検監視システムの動作を説明するための模式的な平面図である。
近接センサ１５ａ～１５ｄは、ドローン１０の飛行方向に応じて、アクティブとなるセンサが切り替わる。ドローン１０が光源３０に向かって飛行する場合には、近接センサ１５ａ，１５ｂがアクティブとされる。ドローン１０が光源３０から遠ざかる後退飛行をする場合には、近接センサ１５ｃ，１５ｄがアクティブとされる。

【0047】

図６（ａ）に示すように、飛行ターゲット３２ａ，３２ｂは、ドローン１０の飛行方向の前方に２箇所設けられている。ドローン１０の前方に設けられた２つの近接センサ１５ａ，１５ｂが飛行ターゲット３２ａ，３２ｂに接近した場合には、これら２つの近接センサ１５ａ，１５ｂから信号が出力される。図示しないが、ドローン１０が後退飛行する場合も同様に、２つの近接センサ１５ｃ，１５ｄが飛行ターゲット３４ａ，３４ｂに接近することによって信号が出力される。

【0048】

図６（ｂ）に示すように、ドローン１０は、障害物Ｏａ，Ｏｂの間を飛行している。ドローン１０は、近接センサ１５ａ，１５ｂを有しており、近接センサ１５ａの側に障害物Ｏａがあり、近接センサ１５ｂの側に障害物Ｏｂが存在している。

【0049】

近接センサ１５ｂが障害物Ｏｂに所定の距離よりも近づくと、その距離に応じた信号が生成され出力される。図示しないが、近接センサ１５ａが障害物Ｏａに所定の距離よりも近づくとその距離に応じた信号が生成される。

【0050】

このようにして、障害物センサ検知部２４は、近接センサが出力する信号の数を用いて、飛行終了（飛行方向反転）または障害物の接近のいずれの状況かを検出することができる。

【0051】

飛行出力制御演算部２８は、受光検知部２２から出力される信号および障害物センサ検知部２４から出力される信号にもとづいて、飛行動力部１２ａ～１２ｄの出力を制御する。

【0052】

図７は、本実施形態の点検監視システムの動作を説明するためのブロック線図である。
図７に示すように、飛行出力制御演算部２８は、受光検知部２２および障害物センサ検知部２４に接続されている。受光検知部２２は、領域１４ａ，１４ｂの位置に応じた信号を出力して飛行出力制御演算部２８に供給する。

【0053】

飛行出力制御演算部２８は、受光検知部２２から入力された信号が、飛行出力制御演算部２８に領域１４ａ，１４ｂのいずれであるかを判定する（処理Ｐ１）。

【0054】

飛行出力制御演算部２８は、入力された信号が受光部１４の中心（領域１４ａ）からの信号であると判定する（処理Ｐ２）。この場合には、飛行出力制御演算部２８は、飛行動力部１２ａ～１２ｄに対して出力を維持するように指令する（処理Ｐ３）。

【0055】

飛行出力制御演算部２８は、入力された信号が受光部１４の周辺（領域１４ｂ）からの信号であると判定する（処理Ｐ４）。この場合には、飛行出力制御演算部２８は、飛行動力部１２ａ～１２ｄに対して出力を補正するように指令する（処理Ｐ５）。

【0056】

このようにして、ドローン１０は、直進光の光路に沿って飛行することができる。

【0057】

飛行出力制御演算部２８は、障害物センサ検知部２４から入力された信号がいくつあるか判定する（処理Ｐ１１）。

【0058】

飛行出力制御演算部２８は、入力された信号が１つであると判定する（処理Ｐ１２）。この場合には、飛行出力制御演算部２８は、障害物を検知したものと判定し（処理Ｐ１３）、処理Ｐ５を実行して、飛行動力部１２ａ～１２ｄの出力を補正する。

【0059】

飛行出力制御演算部２８は、入力された信号が２つであると判定する（処理Ｐ１４）。この場合には、飛行出力制御演算部２８は、飛行ターゲット３２ａ，３２ｂを検知したものと判定し、飛行動力部１２ａ～１２ｄにドローン１０を一旦停止させ、続いて、飛行方向を反転し、飛行ターゲット３２ａ，３２ｂから遠ざかるように後退飛行させるように指令する（処理Ｐ１５）。

【0060】

飛行出力制御演算部２８は、入力された信号がない場合には、検出動作を繰り返す。

【0061】

このようにして、ドローン１０は、障害物を回避しつつ、飛行反転位置を認識することができる。

【0062】

上述では、飛行反転や飛行終了の位置判定を飛行ターゲット３２ａ，３２ｂ，３４ａ，３４ｂと近接センサ１５ａ～１５ｄを用いることで実現したが、ドローンの飛行速度がほぼ一定にできる経路では、飛行距離、飛行時間および飛行速度を用いて、位置判定をすることができる。これにより、制御部の処理負担を軽減し、より簡便なシステムを構成することができる。

【0063】

センサデータ収集・記憶部２６は、カメラ１６および環境センサ１８に接続されている。センサデータ収集・記憶部２６では、カメラ１６によって撮影された画像データや環境センサ１８によって取得された各種データの収集開始タイミング、収集周期および収集終了タイミング等があらかじめ設定されている。

【0064】

データの収集開始タイミングは、たとえばドローン１０の飛行開始時刻から所定時間経過したタイミングとしてもよいし、飛行開始時刻と同時としてもよい。データの収集周期は、データを取得する設備やデータの種類等に応じて任意に設定される。データの収集周期は、往復飛行回数に応じて変えるようにしてもよい。たとえば、１往復目の周期よりも２往復目の周期を長く設定する等することができる。データの収集終了タイミングは、飛行終了と同時としてもよいし、飛行終了後所定期間経過後等としてもよい。

【0065】

上述したように、収集する各データまたは一部のデータにデータ取得時刻を関連付けて、センサデータ収集・記憶部２６に記録するようにしてもよい。

【0066】

このようにして、点検のための各種データを収集することができる。

【0067】

本実施形態の点検監視システム１００の効果について説明する。
本実施形態の点検監視システム１００では、ドローン１０は、受光部１４を備えており、受光部１４に照射される光の位置によって、ドローン１０の飛行姿勢や飛行方向のずれを検出することができる。このようなずれを適切に補正するよう制御することによって、ドローン１０は、光源３０から発光される直進光の光路に沿って飛行することができる。光源３０が発光する光が含む波長や強度等を適切に設定することによって、高温かつ高湿度の環境となる抄紙機のドライヤパート内の設備点検を自動的に行うことができる。

【0068】

ドローン１０および光源３０の組を複数組用意し、所望の箇所ごとにこれらの組を配置し、同時あるいは連続的にデータ収集をすることによって、抄紙機の点検箇所のうち、人手で点検不能な箇所のデータを短時間で効率よく収集することができる。

【0069】

本実施形態では、光路を用いてドローン１０を誘導するので、電波の届かないフード内や遮蔽された施設内等においても点検作業を行うことができる。光路は、直進光とするので、直線状の点検経路が確保できれば、ドローンのためのガイド部材を別に設置することなく、いつでも点検作業を実施することができる。

【0070】

ドローン１０は、光源３０からの出射光が受光部１４の適切な領域１４ａに常に照射されるように飛行姿勢、方向を修正して飛行するので、床面に水平に飛行する場合に限らず、高低差のある点検箇所でも容易に飛行することができる。

【0071】

ドローン１０は、近接センサ１５ａ～１５ｄを有することができるので、多少の障害物が存在する設備内であっても、無線に頼ることなく、ドローン１０を自動的に飛行させることができる。

【0072】

本実施形態では、ドローン１０は、スタンドアローンであり、センサ等の取得データ収集のための新たなネットワーク等のシステム構築をする必要がない。データの回収は、ドローン１０をＵＳＢ等のインタフェースで接続することによって、容易に行うことができる。

【0073】

（第２の実施形態）
第１の実施形態では、光源３０を別に用意したが、本実施形態では、ドローンが光源を搭載する。
図８は、本実施形態に係る点検監視システムを例示する模式的な平面図である。
図８に示すように、本実施形態の点検監視システム２００は、ドローン２１０と、測距用反射板２３０と、を備える。第１の実施形態の場合と同様に、飛行ターゲット３２ａ，３２ｂ，３４ａ，３４ｂをさらに備えるようにしてもよい。

【0074】

本実施形態では、ドローン２１０は、距離センサ２１４を有する。距離センサ２１４は、たとえばレーザ光のような波長のそろった光を発光する。距離センサ２１４が発光した光は、直進光となり、ドローン２１０の飛行方向に設けられた測距用反射板２３０に照射される。照射された光は、測距用反射板２３０によって反射され、距離センサ２１４で受光される。距離センサ２１４は、第１の実施形態と同様の区分された複数の領域を有しており、受光された領域に応じた信号を出力する。

【0075】

距離センサ２１４は、発光時の光の位相および反射された光の位相を用いて、ドローン２１０と測距用反射板２３０との距離を計算する。制御部では、距離センサ２１４によって計算された測距用反射板２３０との間の距離が所定値に達したことを検出したときに、ドローン２１０の飛行を停止する。

【0076】

本実施形態の点検監視システム２００では、光源を有する距離センサ２１４を有するドローン２１０を備えているので、別途光源のための電源を用意する必要がなく、より簡便にシステムを構築することができる。

【0077】

上述では、点検監視システム１００，２００について、主として抄紙機への適用例について説明したが、抄紙機に限らず、他のプラント、たとえばフィルム製造プラントや鉄鋼プラント等、各種プラントに適用できるのはいうまでもない。

【0078】

以上説明した実施形態によれば、カメラやセンサを搭載した無人飛行体にて、容易に設備の点検・監視ができる点検監視システムを実現することができる。

【0079】

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他のさまざまな形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明およびその等価物の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。

【符号の説明】

【0080】

１～４、６ａ～６ｄ ロール、５ 紙、７，８ フェルト、１０，２１０ ドローン、１２ａ～１２ｄ 飛行動力部、１４ 受光部、１５ａ～１５ｄ 近接センサ、１６ カメラ、１８ 環境センサ、２０ 制御部、２２ 受光検知部、２４ 障害物センサ検知部、２６ センサデータ収集・記録部、２８ 飛行出力制御演算部、３０ 光源、３２ａ，３２ｂ，３４ａ，３４ｂ 飛行ターゲット、１００，２００ 点検監視システム、２１４ 距離センサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】