産総研とCORE技研、ドローン空撮による橋梁のたわみ計測技術を開発

主要な道路インフラである橋梁は、その老朽化対策が急務となっており、老朽化した橋梁の健全性を評価する一手法として、たわみ計測が実施されている。

たわみ計測においては、設置に手間がかかる従来の変位センサの代わりに、ドローンカメラで行うことができれば、山間部や海峡、河川に架かるアクセスの困難な橋梁などにおいても、効率的な点検が可能になる。しかし、ドローンなどの空撮では、画像ぶれの発生により、ミリメートルオーダのたわみ計測が困難であった。

こうした中、国立研究開発法人産業技術総合研究所（以下、産総研）の非破壊計測研究グループと、株式会社CORE技術研究所（以下、CORE技研）は連携し、ドローン空撮による橋梁インフラのたわみ計測法を開発した。

今回両社は、規則性模様を有する基準マーカを導入して、そのマーカ模様の位相情報を活用した人間のバランス感覚に近い画像ぶれ補正技術を開発することで、従来の変位センサと同様に、ドローン空撮でも橋梁の健全性評価に必要とされるミリメートルオーダの微小変位を計測することに成功した。

画像ぶれ補正技術は、人間が内耳が備えている前庭系システムである「前庭」と「三半規管（平衡覚）」によって走りながら遠くにある看板の文字を読むことができるように、3次元空間における平行移動や傾きの回転を感知するセンサの役割を果たしている。

つまり、人間が耳で感知した平衡覚の情報に基づいて、無意識に素早く目の視点と向きを常に調整しているバランス感覚を、今回のドローン空撮に応用している。

橋梁の両端の桁に固定された二つの基準マーカ（2次元規則模様）は、人間の耳の役割を果たしている。この二つの基準マーカを結ぶ基準線はバランス感覚に相当し、ドローン空撮で得られた撮影画像に対して、常にぶれないように補正することで、安定したたわみ計測ができるようになった。

また、産総研は、CORE技研との共同研究および京都大学インフラ先端技術コンソーシアムの活動の一環として、全長110mのドゥルックバンド橋のたわみ計測の検証実験を実施した。

この実証実験では、規則模様のピッチが0.2mで、大きさが1メートル四方のマーカを使用。時速20km/hで8トンの試験車両が対象橋を通過した際に発生したたわみを、橋梁から約100m離れた空中でドローン空撮を行い、計測した。

その結果、得られた画像から橋梁のミリメートルオーダの微小たわみを計測することができた。

また、福島ロボットテストフィールドでの模擬橋梁を利用した精度検証実験では、1mmから5mmまでの既知の変位量に対して、計6回の計測結果の平均誤差はわずか0.2 mmであった。

両社は、今回開発されたドローン空撮によるたわみ計測技術によって、カメラを固定する必要がなくなることから、従来法では困難であった場所での計測も可能になり、より多くの橋梁の健全性を効率的に評価することが可能になるとしている。

なお、民間企業による今回の技術を活用した橋梁点検サービスがすでに事業化されており、今後、全国各地の橋梁に適用されることが期待されている。将来的には、ドローンの自律飛行による計測サービスの実現を目指す。

IoTNEWS編集部

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