こんにちは。昨今では、建物の外壁や屋上の調査にドローンを活用することは珍しくなくなりました。従来の調査方法よりも効率化になる反面、安全面では細心の注意を払う必要があり、安定した飛行にはGPSなどの電波環境も重要になってきます。
本日は非GPSの環境であっても建物の内部の床面を自動撮影できるドローン技術と、コンクリートのひび割れを自動解析する技術で構成されたシステムをご紹介。
コンクリート床ひび割れ自動計測システムが開発される
本日ご紹介するのは「西松建設」と「株式会社自律制御システム研究所（ACSL）」が共同で開発した物で、コンクリート床のひび割れを自動計測できるというシステム。
このシステムは、非GPS環境の建物内を自律飛行して床面の写真を自動撮影するUAV（無人航空機）とコンクリートのひび割れを検出する画像解析技術で構成されています。
従来のコンクリート床ひび割れ図の作成方法に比べ、検査者の負担の低減や時間短縮などの省力化、ひび割れ検査の品質を向上させることができます。
開発の背景
従来のコンクリート床のひび割れ図の作成は検査者の目視による手書きスケッチや、クラックスケールによる計測が行われており、大型物流倉庫などの床面積が広い建物の場合、これらの作業は膨大な時間と手間が必要とされ、省力化が求められていたそうです。
一方、近年ではコンクリートのひび割れを検出技術にAIを活用することで、AIがひび割れを認識しひび割れの幅や長さを自動で計測できるタイプの画像解析ツールが実用化されています。
この技術を活用してコンクリート床のひび割れ図作成の省力化を図るためには、床面を効率よく分割撮影することが必要となり、ドローンによる自動撮影が有力な手段の１つとして考えられました。
しかし、非GPS環境である屋内では自己位置を正確に把握することが困難であり、ドローンによる自動撮影が行えないという状況だったそうです。
システムの概要
システムを構成するUAV（ドローン）は、大型物流倉庫等の環境に適した飛行制御技術とし、LiDARやToFセンサー等の各種センサーを融合させ、自己位置の推定、地図作成及び飛行制御を行うことで、建物内の柱・壁・床などを認識し非GPS環境においても、自律飛行を可能としています。
出典：西松建設
自律飛行では、あらかじめフライトプランを作成し、撮影ポイントの移動と床面の分割撮影を自動で行うことが可能。また、カメラ部分はデジタル一眼カメラを採用。ひび割れを検出する画像解析技術によって、0.1mm幅のコンクリートひび割れを計測することができるとのこと。
出典：西松建設
撮影された写真には、ドローンと同期した撮影時間が記録され、フライト記録との比較によって撮影位置情報も付与することもできるそうです。
ドローンの特徴
・LiDARやToFセンサー等のセンサーを融合し、自己位置の推定、地図作成及び飛行制御実現
・非GPS環境下での自律飛行によるひび割れの写真撮影
・万一、障害物があった場合、１ｍ手前で衝突を自動回避
期待される効果
①分割撮影の自動化
・撮影ポイントへすばやく正確に移動し、床面の分割撮影を自動で行なえます。
②写真合成作業の効率化
・分割撮影された写真には位置情報が付与され、写真合成を効率よく行えます。
③ひび割れ図作成の省力化
・ドローンとひび割れ検出技術を組み合わせることで、ひび割れ図作成作業の多くが自動化され、検査者の負担低減や時間短縮などの省力化が期待できます。
出典：西松建設
まとめ
物流倉庫などの床の調査用に、自動ではなく手押し式の調査ロボットが出てきたというのを以前にご紹介したことがありました。
上記のものも解析はAIですが、作業自体は自動ではなく作業員による手押しです。しかし規模によりこちらの方が良い場合もありそうですね。
大型倉庫の場合は当然ながらドローン自律飛行が最も効率が良いでしょう。
今回ご紹介したシステムですが、当面の間は西松建設の現場にて適用し、実運用を通じて現場環境に応じた最適な撮影条件の蓄積や検査計画から報告書等の成果物までのスキームの確立を進めていくとのことです。
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