１００ｍ先の数ミリメートルの変形計測　インフラ点検の未来

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開発内容

国立研究開発法人産業技術総合研究所分析計測標準研究部門非破壊計測研究グループは、株式会社CORE技術研究所と共同で、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ました。
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』が実施されています。
たわみの計測方法としては、トラックなどにより性的、動的に載荷し、変位計や光ファイバーセンサを用いて変位量を計測する方法と、衝撃加振装置を用いて振動特性を評価する方法等があります。

ここで設置に手間がかかる渋滞の変位センサーの代わりにドローンのカメラでたわみ計測ができれば、山間部や海峡、架線に架かるアクセスが困難な橋梁などにおいても、効率的な点検が可能になります。

ドローンを用いた計測

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ーのたわみ計測が困難とされていました。そこで「規則性模様」を有する基準マーカーを導入して、そのマーカー模様の位相情報を活用した人間のバランス感覚に近い高精度な画像ぶれ補正技術を開発することで、従来の変位センサーと同様に、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ーの微小変位側を計測することに成功しました。

産総研HPプレスリリースより引用

この技術は、老朽化したインフラ構造の効率的な維持管理に貢献し、将来的にはインフラ構造物の長期モニタリングの実現にもつながる技術として期待されています。
この技術の詳細は、２０２４年１月９日に「Nature Communications」にも掲載されました。

社会的背景

社会インフラの老朽化に関しては、現代社会が直面する大きな課題とされています。
特に主要な道路インフラである橋梁においてはその老朽化対策が急務となっており、建設後５０年以上が経過した橋梁の割合は日本及び米国において４０％以上にも達しています。今後、橋梁を含めた社会インフラの維持・更新に膨大なコストがかかることは避けられないものの、従来の不具合が生じてから対策を行う事後保全から、不具合が生じる前に定期点検などの対策を行う予防保全への転換によって、コストを大幅に縮減できることが見込まれています。

橋梁などのインフラ構造物の健全性を効率的に評価するために、構造物の変位を簡便かつ低コストで計測する方法が不可欠だ。しかし、従来の変位センサーやカメラによる計測法ではこれらのセンサーやカメラを構造物あるいは地面に固定する必要があるため、特にアクセスの困難な構造物の点検には手間とコストがかかっていました。

まとめ

老朽化したインフラの点検には様々なコストがかかりますが、ドローンを用いた定期的な点検・メンテナンスが実現すればより一層安全性を担保することが出来る技術となります。
日々研究開発されている中で、我々の生活を支えることができるドローンの技術に日々注目していきたいと考えました。

おわりに

株式会社協和産業”PR DRONE SHOW”では、『ドローンショーを身近な存在に』をテーマに、ドローンショーの展開を進めています。
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