記事のポイント
・NEDO（国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構）が進める「規制の精緻化に向けたデジタル技術の開発、ドローン等を活用した建築物の外壁の定期調査に係る技術開発」において、ドローンの飛行時に風などの影響下でも高い性能を維持する装置と、安全な外壁調査を可能にするシステムが開発された。
・システムの開発は日本建築防災協会、日本建築ドローン協会、神戸大学、日本アビオニクス株式会社、株式会社コンステックの共同によるものとなる。
地上からの赤外線調査と同等の診断性能
今回開発されたというシステムは、ドローン飛行時の風などの影響下でも高い性能を維持する「小型赤外線装置」と、これを搭載し安全な外壁調査を可能にするという「近接調査用ドローンシステム」の２種となる。
ドローンシステムは、ドローンの飛行時にGNSSが安定しない場合、シームレスに自動でVisual SLAMに切り替わる機能を備えたドローンと、物理的な安全飛行を可能にする2点係留装置で構成されている。
実際に外壁の浮きや剥離を検出する精度を検証したところ、地上からの外壁調査診断に用いる赤外線装置と同等の性能を持つことが確認されたという。
出典：NEDO
１．ドローン飛行時の風などの影響による性能低下が起きにくい小型赤外線装置の開発
従来のドローンに搭載されている赤外線カメラは、ドローン飛行時のダウンウォッシュなどの風の影響で赤外線カメラの性能が低下してしまうという例が確認されていた。このため事業ではハードウェアの設計見直しとソフトウェアの追加を行ったという。また、小型・軽量かつ低消費電力で動作するよう工夫しドローンへの搭載を可能にしている。
出典：NEDO
２．人口集中地区、GNSS補足困難な場合でも安全・安定的に飛行可能な近接調査用ドローンシステム
従来の赤外線調査ドローンは、建築物に接近した状態や人口密集地区、GNSS位置情報が不安定な環境下では安全かつ安定した飛行が難しいとされている。それに対応すべく開発されたのが「近接調査用ドローンシステム」で、GNSSによる位置情報以外にVisual SLAMやOptical Flow、LiDAR、Range Finderなどのセンサを搭載。
特にGNSSの位置情報が不安点な環境でも安全に安定した飛行を可能にするため、飛行中に自動でVisual SLAMに切り替わる技術を開発している。これによって事前に設定した飛行ルートに従って距離を維持しながら安全・安定的に垂直飛行することが可能になるという。
また、人口集中地区において2点係留装置による飛行制御を選択することで、物理的にも安全飛行が可能とのこと。システムは小型赤外線装置とドローンのフライトコントローラーが連動しており、制御指示や撮影時のドローン飛行情報を撮影画像に自動付加し保存できるそうだ。
出典：NEDO
３．SLAM情報を利用した赤外線画像のポスト処理による診断作業支援プログラム
赤外線での壁面調査では、太陽光や周辺建物の映り込みによる検査の障害になる場合がある。移動しながら撮影を行うドローンでは、撮影された画像をつなぎ合わせる作業が必要だ。対して今回開発されたSLAM情報を利用した赤外線画像のポスト処理プログラムでは、SLAM情報を活用し画像を自動で繋ぎ合わせることで、診断作業の支援を行う。
さらに連続して撮影した赤外線画像からSLAM情報を利用して重複領域を算出、平均化処理を行い、診断制度に影響を及ぼすノイズ成分を低減する処理プログラムも開発したという。これらポスト処理プログラムは、赤外線画像を用いた外壁診断の信頼性向上に寄与する基本技術と期待されている。
出典：NEDO
４．小型赤外線装置における外壁の浮きや剥離を検出する性能検証
（1）従来の赤外線装置との比較検証
モデル試験体での精度を検証した結果、得られたラインプロファイルから開発した小型赤外線装置と従来の赤外線装置でほぼ同じ変化を示している。
出典：NEDO
（2）打診法との比較検証
定期調査で用いられる打診法との比較は、近接調査用ドローンに搭載した小型赤外線装置で以下の課題を整理する必要があると判明した。
・赤外線装置法と打診法の特性の違いの精査
・タイルの表面反射（光沢）などのタイル種類の特性への対応
・周辺建物の反射などの影響を排除した運用方法
今回開発された「外壁調査に適した赤外線装置と近接調査用ドローンシステム」は、これまでの技術的課題を解決するものであるが、「近接調査用ドローンシステム」は、将来的には外壁調査だけでなくGNSSによる位置情報が不安定とされる幅広い分野での活用が見込まれている他、「小型赤外線装置」も、赤外線画像に加えて4K可視画像も同時記録できることから、例えば橋梁などのインフラ点検や化学プラント設備の状態監視、さらにSLAMによる位置情報を活用することで、長大な構造物などさまざまな構造物を安全かつ効率的に調査できると見込まれている。
□NEDO（国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構）
ドローンによる安全な外壁調査を実現するシステムを開発
―地上からの赤外線調査と同等の診断性能を確認―
リリース記事：https://www.nedo.go.jp/news/press/AA5_101421.html
