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公開番号2025017768
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-06
出願番号2023120998
出願日2023-07-25
発明の名称充填材の高さ計測システム及び充填材の高さ計測方法
出願人大和ハウス工業株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類B64U 10/13 20230101AFI20250130BHJP(航空機;飛行;宇宙工学)
要約【課題】鋼管内に充填される充填材の天端の高さを計測する作業を効率良く行う充填材の高さ計測システムを提供する。
【解決手段】高さ計測システムSは、建物Bを構成する鋼管B1の内部に充填材B2(コンクリート)を充填する際に用いられ、鋼管内に充填される充填材の天端の高さを計測する。当該システムSは、計測センサ20を搭載し、鋼管B1の内部を飛行する無人飛行体1と、無人飛行体と通信によって接続され、計測センサによって計測された計測結果をもとに得られる充填材B2の天端の高さHの情報を取得する情報処理装置200と、を備えている。無人飛行体1は、鋼管B1内において鋼管内に充填される充填材B2よりも上方位置を飛行しながら、計測センサ20を用いて無人飛行体と充填材の上下方向の距離L1を計測する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
建物を構成する鋼管の内部に充填材を充填する際に用いられ、前記鋼管内に充填される前記充填材の天端の高さを計測する高さ計測システムであって、
計測センサを搭載し、前記鋼管の内部を飛行する無人飛行体と、
前記無人飛行体と通信によって接続され、前記計測センサによって計測された計測結果をもとに得られる前記充填材の天端の高さの情報を取得する情報処理装置と、を備え、
前記無人飛行体は、前記鋼管内において該鋼管内に充填される前記充填材よりも上方位置を飛行しながら、前記計測センサを用いて前記無人飛行体と前記充填材の上下方向の距離を計測することを特徴とする充填材の高さ計測システム。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記無人飛行体は、飛行体本体と、前記飛行体本体に取り付けられ、前記飛行体本体から下方に延びている錘と、を備え、
前記無人飛行体は、前記錘が前記充填材の天端に接した状態で飛行しながら、前記計測センサを用いて前記距離を計測することを特徴とする請求項１に記載の充填材の高さ計測システム。
【請求項３】
前記錘は、前記飛行体本体の下方部分に取り付けられ、前記飛行体本体から下方に延びている下方延出部と、前記下方延出部の延出端部に設けられる錘本体部と、を有し、
前記下方延出部は、前記飛行体本体よりも水平方向において幅狭となるように形成され、前記飛行体本体の上下方向の長さよりも長尺に延びており、
前記錘本体部は、前記飛行体本体よりも水平方向において幅広となる接触面を有し、
前記無人飛行体は、前記接触面が前記充填材の天端に接した状態で飛行しながら、前記計測センサを用いて前記距離を計測することを特徴とする請求項２に記載の充填材の高さ計測システム。
【請求項４】
前記無人飛行体は、飛行体本体と、前記飛行体本体に取り付けられ、前記飛行体本体を上方から覆う保護ガードを備え、
前記保護ガードは、前記飛行体本体の上方部分に取り付けられ、前記飛行体本体から上方に延びている上方延出部と、前記上方延出部の延出端部から水平方向に広がって前記飛行体本体を上方から覆うガード本体部と、を有し、
前記ガード本体部は、前記上方延出部の延出端部から水平方向に広がりながら下方に延びていることを特徴とする請求項１に記載の充填材の高さ計測システム。
【請求項５】
前記無人飛行体と通信によって接続され、前記鋼管の上方部又は上方部周辺に設けられ、前記計測センサによって計測された計測結果データを取得するデータロガーを備え、
前記情報処理装置は、
前記データロガーを介して前記無人飛行体と通信によって接続され、
前記データロガーに対する前記無人飛行体の相対位置情報と、前記無人飛行体によって計測された該無人飛行体及び前記充填材の上下方向の距離の情報とをもとに得られる前記充填材の天端の高さの情報を取得することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の充填材の高さ計測システム。
【請求項６】
前記高さ計測システムは、
前記計測センサによって検出された検出結果をもとに又は前記無人飛行体に搭載された検出センサによって検出された検出結果をもとに、前記鋼管内において検出された対象物の種別を判定する対象物判定部と、
前記対象物判定部によって前記対象物が前記鋼管と判定されたとき、飛行体本体の姿勢を補正するように制御する姿勢制御部と、
前記対象物判定部によって前記対象物が前記充填材と判定されたとき、前記計測センサによって計測された前記無人飛行体と前記充填材の距離の情報を受信する通信部と、を備えていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の充填材の高さ計測システム。
【請求項７】
建物を構成する鋼管の内部に充填材を充填する際に用いられ、前記鋼管内に充填される前記充填材の天端の高さを計測する高さ計測方法であって、
前記鋼管の内部に前記充填材を充填することと、
計測センサを搭載する無人飛行体を前記鋼管内において前記充填材よりも上方位置で飛行させることと、
前記計測センサによって計測された計測結果をもとに前記充填材の天端の高さの情報を得ることと、を含むことを特徴とする充填材の高さ計測方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、充填材の高さ計測システム及び充填材の高さ計測方法に係り、特に、建物を構成する鋼管内に充填される充填材の高さ計測システム及び充填材の高さ計測方法に関する。
続きを表示（約 3,100 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、建物の躯体を構成する鋼管（柱）の内部に充填材（コンクリート）を充填する際に用いられ、鋼管内に充填される充填材の天端の高さを計測する高さ計測システムが知られている。
具体的には、所定の高さ位置にレーザー距離計を設置し、レーザー距離計から照射するレーザー光を用いて、鋼管内に充填されたコンクリートの天端までの距離を測定する。そうすることで、コンクリートの充填高さ（圧入レベル）を確認することができる。
なお、コンクリート充填鋼管構造は、ＣＦＴ構造（ＣｏｎｃｒｅｔｅＦｉｌｌｅｄＴｕｂｅ）とも称され、角形又は円形の鋼管の内部にコンクリートを圧入することで鋼管とコンクリートを一体化させる構造である。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載のコンクリートの高さ計測システムでは、レーザー距離計（計測センサ）を支持する治具が正しく設置されたか否かを判断し、当該判断結果に基づいて計測センサによるコンクリート天端の高さを計測することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２３－８１１６号公報
特開２０２２－１９０９３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１のような高さ計測システムでは、計測センサを設置する準備や、撮像装置（撮像カメラ）を設置する準備に手間がかかり、また計測センサによって計測を行う作業に人手を要していた。そのため、充填コンクリートの高さを計測する作業を効率良く行うことが可能な技術が求められていた。
なお、特許文献２には、充填コンクリートの高さを計測する作業とは異なる技術ではあるが、無人飛行体（ドローン）を用いて煙突内部の状態を点検する技術が開示されている。
【０００６】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、鋼管内に充填される充填材の天端の高さを計測する作業を効率良く行うことが可能な充填材の高さ計測システム及び充填材の高さ計測方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、無人飛行体を用いて充填材の天端の高さをより精度良く計測することが可能な充填材の高さ計測システム及び充填材の高さ計測方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題は、本発明の充填材の高さ計測システムによれば、建物を構成する鋼管の内部に充填材を充填する際に用いられ、前記鋼管内に充填される前記充填材の天端の高さを計測する高さ計測システムであって、計測センサを搭載し、前記鋼管の内部を飛行する無人飛行体と、前記無人飛行体と通信によって接続され、前記計測センサによって計測された計測結果をもとに得られる前記充填材の天端の高さの情報を取得する情報処理装置と、を備え、前記無人飛行体は、前記鋼管内において該鋼管内に充填される前記充填材よりも上方位置を飛行しながら、前記計測センサを用いて前記無人飛行体と前記充填材の上下方向の距離を計測すること、により解決される。
上記構成により、鋼管内に充填される充填材の天端の高さを計測する作業を効率良く行うことが可能な高さ計測システムを実現できる。
詳しく述べると、上記高さ計測システムでは、計測センサを搭載する無人飛行体が、鋼管内において当該鋼管内に充填される充填材よりも上方位置を飛行しながら、計測センサを用いて無人飛行体と充填材の上下方向の距離を計測する。そうすることで、計測センサ及び計測センサを支持する支持具の設置作業を不要とし、作業者の手間を軽減することができる。計測作業を容易に行うこともできる。
【０００８】
このとき、前記無人飛行体は、飛行体本体と、前記飛行体本体に取り付けられ、前記飛行体本体から下方に延びている錘と、を備え、前記無人飛行体は、前記錘が前記充填材の天端に接した状態で飛行しながら、前記計測センサを用いて前記距離を計測すると良い。
上記のように、無人飛行体が錘を備えているため、鋼管内において無人飛行体をより安定して飛行させることができる。
また上記のように、無人飛行体は、錘が充填材の天端に接した状態で飛行しながら、計測センサを用いて充填材の天端までの距離を計測する。このように錘を浮き（浮きブイ）として利用することで、無人飛行体の飛行をより一層安定させることができる。また、無人飛行体と、充填材の天端との距離を一定に保ちながら計測センサによって計測することができる。そのため、より精度良く計測できる。
なお、コンクリートのような充填材であれば比較的密度が高いため、無人飛行体（錘）が充填材の天端に接触した場合であっても充填構造の仕上がりに影響はないことが確認されている。
【０００９】
このとき、前記錘は、前記飛行体本体の下方部分に取り付けられ、前記飛行体本体から下方に延びている下方延出部と、前記下方延出部の延出端部に設けられる錘本体部と、を有し、前記下方延出部は、前記飛行体本体よりも水平方向において幅狭となるように形成され、前記飛行体本体の上下方向の長さよりも長尺に延びており、前記錘本体部は、前記飛行体本体よりも水平方向において幅広となる接触面を有し、前記無人飛行体は、前記接触面が前記充填材の天端に接した状態で飛行しながら、前記計測センサを用いて前記距離を計測すると良い。
上記のように、下方延出部は、飛行体本体の上下方向の長さよりも長尺に延びている。そのため、無人飛行体が充填材の天端に接したときに、充填材の天端から一定程度離れた位置で飛行（ホバリング）することができる。そうすることで、充填材から発生する蒸気によって無人飛行体の飛行に影響が出ることを抑制できる。また、撮像カメラを搭載した無人飛行体の場合に、撮像カメラに必要な焦点距離を確保できる。
また上記のように、錘本体部は、飛行体本体よりも水平方向において幅広となる接触面を有しているため、無人飛行体の飛行をより安定させることができる。
【００１０】
このとき、前記無人飛行体は、飛行体本体と、前記飛行体本体に取り付けられ、前記飛行体本体を上方から覆う保護ガードを備え、前記保護ガードは、前記飛行体本体の上方部分に取り付けられ、前記飛行体本体から上方に延びている上方延出部と、前記上方延出部の延出端部から水平方向に広がって前記飛行体本体を上方から覆うガード本体部と、を有し、前記ガード本体部は、前記上方延出部の延出端部から水平方向に広がりながら下方に延びていると良い。
上記のように、保護ガードを備えることで、飛行体本体と鋼管（特に鋼管内のダイアフラム）の接触を避けることができ、無人飛行体を安定して飛行させることができる。
また上記のように、ガード本体部は、上方延出部の延出端部から水平方向に広がりながら下方に延びている。そのため、無人飛行体が鋼管内において充填材の充填に伴って上昇飛行するときに、飛行体本体がダイアフラムに衝突することを抑制できる。また、ガード本体部がガイドとなるため、無人飛行体がダイアフラムの中心部を通過し易くなる。
（【００１１】以降は省略されています）

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