自動走行ロボットによる下水管形状計測技術の確立

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下水管の管軸方向のロボット走行距離を計測するために地面に接するローラを取り付けエンコーダにより走行距離を読み取る装置を設置した.レーザスキャナから得られる断面形状データに計測された走行距離を組み合わせ,下水管の三次元形状を復元した.ロボットの光源として,赤色レーザ,緑色レーザおよびLED光源装置を用いた.これらの光源の点滅を,CCDカメラのビデオ信号と同期させ,それぞれの光源が投光されている時の画像を時系列的に切り出すことにより分離させることを行った.ロボットの管軸に対する傾きは,投光する2つのレーザリング軌跡のずれから検出すると共に,重力方向に対するロボットの傾きを傾斜角センサの信号をもとに検出することを試みた.2つのリングレーザ軌跡のずれから算出した管軸に対するロボット本体の傾きを計測データに考慮し,三次元的に再構築することを実現した.しかしながら,ロボット本体の地軸に対する傾きを検出するために設けた傾斜角センサは本体の各速度を検出するタイプであるため,振動などの外乱に弱く今後の課題となる.また,下水管1断面当たり約200点の計測データを数mm間隔で取り込むため,データ量が膨大になる.画像の取り込みと共に2値化およびレーザ中心線算出を行うことでデータサイズを縮小することを行った.計測精度を向上するには,カメラとレーザ投光部の間隔を広げる必要があるが,間隔を広げるとロボットが長くなるので径が小さい下水管を走行させる場合に不都合が生じる.最適な計測を行うために,カメラとレーザ投光部の間隔と計測誤差の関係を検証した.また,検査の実用化を考え,形状計測と共に下水管表面のテクスチャーを撮影し,復元された三次元形状にマッピングするアルゴリズムを追加することで,数値結果のみならず管の状態を視覚的にも把握できる仕様とした.