JP6484695B1 - 船舶ブロック継手溶接不具合箇所マーキング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】船舶建造において高所に位置する継手溶接の不具合箇所の検査にドローンのごとき無人航空機を使用して不具合の程度と不具合位置を判別し、さらに、その不具合箇所に不具合の程度に応じたマーキングを可能ならしめる船舶ブロック継手溶接不具合箇所の判別及びマーキング方法の提供を目的とする。【解決手段】少なくとも船舶ブロック継手溶接箇所を撮影する画像撮影カメラが搭載され、船舶生産用３次元モデル座標データに基づいて飛行するドローン（無人航空機）と地上配置のコンピュータの間でドローンの飛行情報及びカメラ撮影画像情報の送受信を行い、当該カメラ撮影画像から船舶ブロック継手溶接箇所の欠陥(不具合）を判別する。【選択図】図３

Description

本発明は、ブロック工法による船舶建造におけるブロック搭載後の高所に位置する継手溶接の不具合箇所の検査及びその不具合箇所へのマーキング方法に関するものである。

近年、船舶建造は、ドックサイドの陸工場で船舶各部をブロック毎に製作し、これを船台（ドック）内に搭載後、ブロック継手部を溶接することにより行われる。船舶のブロック継手部は、例えば、７０００台積みの自動車運搬船の左舷側船腹部にあっては、およそ船腹を半周する継手であり、船台からおよそ約３７ｍにも及ぶ船底から上甲板まで、広範で，かつ、高所まで及ぶ。このような広範、かつ高所までのブロック継手についても、溶接後にその溶接が適切に行われているかどうかを検査する必要があり、この検査には、従来高所作業車や、継手全体を検査できる別途の足場を敷設する必要がある。そして、これらの高所作業車や足場から作業員が実際にブロック継手部に近接して目視で継手の溶接箇所に不具合がないかどうか、その位置や程度を見極めなければならず、不具合を発見した場合には、その後の再溶接等の補修作業のため、不具合箇所の特定と種類を継手箇所に目印をつけておく等、継手の不具合箇所の特定には多くの時間と困難を伴うこととなる。

この種の高所の構築物の不具合の検査システムとして、例えば、特開２０１７-７８５７５号公報に開示のものが知られている。特開２０１７-７８５７５号公報の開示は、発明名称「検査システム、及び検査方法」に係り、「ドローンを遠隔操作することで検査対象物を撮影し、撮影情報に基づく検査対象物の不具合の検査を、迅速かつ低コストで行うことを目的とする」発明解決課題において（同公報明細書段落番号０００９参照）、「無人航空機と、指令端末と、サーバ装置とを備え、検査対象物を検査する検査システムであって、前記無人航空機は、第１通信部と、実画像及び赤外線画像の撮像が可能なカメラと、航路情報に基づいて航行制御を行う航行制御部と、位置情報を取得する位置情報取得部と、を備え、前記指令端末は、第２通信部と、前記サーバ装置からの航路情報に基づいて航行制御情報を生成する無人航空機制御部と、前記カメラを制御するための撮影制御情報を生成するカメラ制御部と、を備え、前記サーバ装置は、第３通信部と、航路情報を記憶する記憶手段と、前記撮影情報に含まれる画像を解析する画像解析部と、を備え、前記無人航空機は、前記第１通信部が、前記指令端末からの航行制御情報及び撮影制御情報を受信し、前記航行制御情報に基づいて前記航行制御部の制御の下で航行を行いつつ、前記撮影制御情報に基づいて前記カメラによる撮影を行って撮影情報を取得すると共に、前記位置情報取得部により位置情報を取得し、前記第１通信部が前記撮影情報及び前記位置情報を前記指令端末に送信し、前記指令端末は、前記第２通信部が前記撮影情報及び前記位置情報を前記サーバ装置に転送し、前記サーバ装置は、前記第３通信部が前記撮影情報及び前記位置情報を受信し、前記画像解析部が前記撮影情報を解析し、前記検査対象物の欠陥を特定する」構成とすることにより（同公報特許請求の範囲の請求項１の記載等参照）、「ドローンを遠隔操作することで検査対象物を撮影し、撮影情報に基づく検査対象物の不具合の検査を、迅速かつ低コストで行う検査システム、及び検査方法を提供することができる」との発明の効果を奏するものである（同公報明細書段落番号００１２参照）。

図７は、特開２０１７-７８５７５号公報に開示の発明の第１実施形態に係る検査システムの構成図である。図７において、符号１０１は、ドローン、１０２は、ステーション端末、１０３は、データセンタのサーバ装置、１０４は、ネットワーク、１０５は、検査対象物である（なお、符号は、先行技術であることを明らかにするために、本願出願人において、３桁に変更して説明した。）。

図７に示される当該特開２０１７-７８５７５号公報に開示の発明の第１実施形態においては、無人航空機として前記ドローン１０１、検査対象物１０５は、高所に敷設されたソーラーモジュール（太陽光発電パネル）であり、その不具合は前記ドローン１０１に搭載された実画像に加えて赤外線画像を取得できるカメラ（同段落番号００１９参照）からの撮影情報に含まれる赤外線画像を解析して、モジュールのセルの不具合箇所を特定するというものである（同段落番号００２０参照）。すなわち、ソーラーパネル（太陽光発電パネル）の検査などにドローン１０１に搭載されたカメラにより、広域、高位置の検査対象物１０５を撮影し、撮影情報と位置情報をサーバ装置１０３に転送、撮影した情報を画像解析により検査対象物１０５の欠陥を特定するというものである。

しかしながら、船舶建造における船舶のブロック搭載後の高所に位置する継手溶接の不具合箇所の検査に特開２０１７-７８５７５号公報に開示の発明の第１実施形態に係る検査システムを適用したとしても、その検査・撮影だけでは十分ではなく、上述するように、検査後の補修作業のために、作業者は欠陥箇所の撮影情報や位置情報と合致する箇所を目視で探索する等の重複する作業を要する等の問題がある。

特開２０１７-７８５７５号公報

そこで、本発明は、船舶建造において高所に位置する継手溶接の不具合箇所の検査にドローンのごとき無人航空機を使用して不具合の程度と不具合位置を判別し、さらに、その不具合箇所に不具合の程度に応じたマーキングを可能ならしめる船舶ブロック継手溶接不具合箇所マーキング方法の提供を目的とするものである。

上記の課題を解決するために、本願請求項１に係る発明は、船舶ブロック継手溶接不具合箇所のマーキング方法において、少なくとも船舶ブロック継手溶接箇所を撮影する画像撮影カメラ及び船舶船体のブロック継手溶接箇所の欠陥（不具合）にマーキングするペイントマーキング装置が搭載され、船舶生産用３次元モデル座標データに基づいて飛行するドローン（無人航空機）と地上配置のコンピュータの間でドローンの飛行情報及びカメラ撮影画像の送受信を行い、当該カメラ撮影画像から船舶ブロック継手溶接箇所の欠陥(不具合）の判別結果に基づいて、前記ペイントマーキング装置から予め定められた熱により色が変化するペイントインクを射出し、継手溶接部の欠陥箇所に特定の色のマーキングをすることを特徴とする。
また、本願請求項２に係る発明は、前記請求項１に記載の船舶ブロック継手溶接不具合箇所のマーキング方法において、前記ペイントマーキング装置は、それぞれ１色のペイントインクを射出する３つのペイントマーキング装置からなり、１又は３のペイントマーキング装置の組み合わてペイントインクを同時に同じ目標に射出し、合計７色のマーキングを可能とするペイントマーキング装置であることを特徴とする。

造船所での作業量削減により、作業者の安全が向上する。また、高所作業車の利用、足場の敷設・解体を最小限に抑えることで、コスト削減につながる。すなわち、ブロック工法による船舶建造におけるブロック搭載後の高所に位置する継手の溶接の欠陥に対し、遠隔から欠陥の類別を判別すると共に、その類別に応じて予め定めた色で欠陥箇所をペイントマーキングをするので、継手に近接して目視での再確認をすることなく、遠方から溶接欠陥の類別と位置の特定が容易となり、作業者は、ブロック継手溶接の欠陥箇所及びその内容を迅速に発見可能となる。したがって、溶接欠陥のない場所へは欠陥発見のため高所作業車の配置や溶接欠陥発見のための足場の組立は不要となり、作業効率が高まることとなる。
また、継手の溶接欠陥の内容（程度）及びその位置を把握できるので、その後の補修作業の適切な手順を高所作業車の配置や溶接欠陥発見のための足場の組立の前に定めることができ、この点でも作業効率が高まる。

図１は、本実施例１に係る船舶ブロック継手溶接不具合箇所マーキング方法に使用されるドローンにブロック継手部を精細に撮影するカメラ等を搭載してブロック継手の溶接欠陥箇所の検出・特定の概略を示す図である。 図２は、本実施例１に係る船舶ブロック継手溶接不具合箇所マーキング方法に使用される前記ドローン１に少なくとも搭載すべき機器、装置類の概略を示す図である。 図３（ａ）は、このような前記ドローン１の飛行プログラムに対し、予め「飛行不可区域」の設定や飛行順路の設定概略を示す図であり、図３（ｂ）は、上述のタブレットまたはスマートフォン等の表示画面の概略を示す図である。 図４は、前記ドローン１に搭載する２次元変位センサを用いて、溶接箇所の欠陥（前記(1)〜(5)）の検出の概略を示す図である。 図５は、前記ドローン１に搭載されるペイントマーキング射出装置１０の概略を示す図である。 図６は、前記ブロック３の継手部４の溶接箇所の欠陥へのマーキングペイントが、再溶接の際の熱で変色し、補修が完了する概略を示す図である。 図７は、特開２０１７-７８５７５号公報に開示の発明の第１実施形態に係る検査システムの構成図である。

本発明に係る船舶ブロック継手溶接不具合箇所マーキング方法を実施するための一実施例を図面に基づき詳細に説明する。

図１は、本実施例１に係る船舶ブロック継手溶接不具合箇所マーキング方法に使用されるドローンにブロック継手部を精細に撮影するカメラ等を搭載してブロック継手の溶接欠陥箇所の検出・特定の概略を示す図である。
図１において、符号１は、ドローン（無人航空機）、２は、当該ドローン１に搭載される精細画像撮影カメラ、３は、船体ブロック、４は、ブロック継手溶接箇所、５は、ドック船台、６は、地上に配置されるサーバー、７は、同サーバー６に接続され、送られた撮影画像の画像解析を行う検査モニタを有するコンピュータであり、最近は、ダブレット端末やスマートフォンが使用される。

〔ドローンへの搭載装置〕
本実施例１に係る船舶ブロック継手溶接不具合箇所マーキング方法においては、少なくとも精細画像の撮影を可能とする前記精細画像撮影カメラ２及び複数色のペイントによるマーキングを可能とするペイントマーキング射出装置が搭載されるドローン１であることが前提となる。
図２は、本実施例１に係る船舶ブロック継手溶接不具合箇所マーキング方法に使用される前記ドローン１に少なくとも搭載すべき機器、装置類の概略を示す図である。図２において、１は、前記ドローン、２、１８は、精細画像撮影カメラ又は２次元レーダー変位センサ、１０は、ペイントマーキング射出装置、１１は、ＧＰＳ（Global Positioning System）、ジャイロセンサ、ビーコン等を備えた位置情報検出装置、１２は、地上の前記サーバー６との間で情報授受を行う送受信装置、１３は、ブロック継手溶接４の欠陥箇所にマーキングするペイントマーキング制御装置、１４は、前記ドローン１の自動飛行等を実現するドローン操縦制御装置、１５は、アンテナ、１６は、前記カメラ撮影の際に使用される照明装置、１７は、近くの作業員に当該ドローン１の接近を知らせる警報装置(ビーコン）であり、作業員の持ち歩くスマートフォンとBluetooth(登録商標)等で接続し、前記ビーコンの信号強度を常時計測し、当該ドローン１が一定距離に入ると、当該スマートフォンの注意喚起音・バイブレーションにより通知する。これらは、距離に応じて強弱が変化し、また、高所作業車やクレーン等、操縦によるドローン１との衝突の危険性がある機械についても同様に作業者への注意喚起を行うためのもののである。

〔ドローン１の自動飛行用プログラム・データ〕
本本実施例１に係る船舶ブロック継手溶接不具合箇所マーキング方法は、図２に示す装置を搭載した前記ドローン１を使用して、図１に示す如く、当該ドローン１を建造中の前記船体ブロック３の前記ブロック継手溶接箇所４の周囲を飛行させて、ブロック継手溶接箇所４の欠陥の検出・特定させるとするものであるが、それには、前記ドローン１が自動操縦により、あるいは、作業者のマニュアル操縦により、安全に、かつ、適格な飛行が不可欠である。

上述するように、本本実施例１に係る船舶ブロック継手溶接不具合箇所マーキング方法における前記ドローン１の飛行は、建造中の船舶の船底から上甲板まで、広範かつ高所まで及び、また、船舶自体にしても、ファンネル（煙突）や船橋等、様々な船体からの突起を避けて飛行しなければならない。これらのことを考慮すると、前記ドローン１を用いるブロック継手の溶接欠陥箇所の検出・特定する前提として、前記船体ブロック３の周囲を飛行するドローン１には、それらの突起の障害を避けた自動飛行の確保が重要となる。

そこで、予めドローン１の自動飛行をを確保するために、本実施例１に係る船舶ブロック継手溶接不具合箇所マーキング方法においては、ドローン自動飛行用のデータとして、生産用の３次元モデルの座標データを流用する。ここで、「生産用３次元モデル座標データ」とは、建造船舶の正確な重心位置を求めるために作成され、クレーンなどでブロックを吊り上げる際に必要となっている船舶形状の３次元データであり、建造船舶のＡＰ(起点)からの距離によって特定される船舶外板の３次元曲面のデータをいう。

前記ドローン１の自動飛行について、この生産用の３次元モデルを用いることで、曲面構造の外形の前記船体ブロック３に沿った３次元的な自動飛行制御を可能とする。すなわち、船舶建造の前記生産用３次元モデル座標データに基づいて前記ブロック継手部４の全継手箇所を最短経路にて飛行出来るように、予め前記サーバー６上で情報処理し、飛行予定時刻・飛行ルートのデータとして前記ドローン１へ送信する。

また、前記ドック船台５の周囲には、クレーン（図示外）等の船外設置物があり、これらの船外設置物等も前記ドローン１の自動飛行には障害となるので、前記サーバー６では、これらの周囲の自動飛行障害の情報についても合わせて処理し、前記ドローン１の自動飛行を確保することとする。
さらには、前記ドック船台５の周囲には常時数十人規模の作業員等が船体の内外で作業をしているので、前記ドローン１の飛行ルートには飛行不可区域を設定し、作業員の安全のため、これらのデータは飛行前に責任者や作業員に自動でメール等により送付・共有される。

さらに、前記ドローン１の自動飛行精度を上げるために、飛行経路の補正として、船体外板の船底部に設置した短距離無線（Bluetooth（登録商標）など）ビーコンを用いるようにする。ビーコンは、船体外板の各ブロック継手の船底部に設置され、本来的には、他の屋外検査などの位置情報（船舶建造にあっては、特に「高さ位置」）の取得のためのものであるが、前記生産用３次元モデル座標データのみでは位置のずれが生じる可能性がある。そこで、当該ビーコンを用いて、位置情報の補正を行うようにしても良い。すなわち、対象としているブロック継手は上下方向が多く、前記ドローン１の飛行も上下移動が多いので、前記ドローン１がビーコン設置の船底部に来るたびに起点（ＡＰ）とビーコンから相対的な座標を
取得し、補正するようにするものである。

なお、前記ドローン１について、自動飛行だけではなく、責任者等による再検査の場合には、マニュアル飛行（ドローン操縦者の目視範囲内での飛行）が必要な条件も想定されるので、適宜の範囲で操縦者が臨機にマニュアル操縦を可能とする。すなわち、前記ドローン１の操作は、タブレットやスマートフォン等によるコントローラ操作が一般的であるが、前後進・左右旋回・上昇下降をマニュアル操作で行うには難度が高く、専門技術を必要とし、また、作業員の独自判断による航路での飛行は、工場内の機器や人員への危険性が増加するため、本実施例１に係る船舶ブロック継手溶接不具合箇所マーキング方法においては、周囲の作業員の注意を喚起する前記警報装置１７を備える外、ドローン自動飛行用データを流用し、一部の操作をリアルタイムに制限可能とすることで、マニュアル操作時の操作を最小限で済むようにする。なお、前記ドローン１の発着地点から前記ブロック設置箇所への行き帰りについては、自動移動(工場内での飛行ルートはあらかじめ決定し、作業員による任意操作）は必要ないようにしても良く、さらには、前記船体ブロック３と前記ドローン１が相対した場合、前後方向(ブロックに接近/離脱)の操作は出来ないように予めプログラムしても良い。この場合、画像等を任意で拡大する必要がある場合には、搭載されたカメラのズーム機能を使用し、前記ブロック３との相対距離は、飛行用データを使用して自動で飛行の精度をあげるようにする。また、上下左右の移動についても、継手の無い箇所への移動は不要なため、あらかじめ飛行不可区域を設定しておき、操作できないようにしておいても良く、例えば下方向への移動が不要な場合、端末の画面には↑→↓の3方向のコントローラが表示され、左方向への入力は受付けないようにし、これらは飛行中にリアルタイムに更新されるように、飛行プログラムに自動更新の設定をしておいても良い。

図３（ａ）は、このような前記ドローン１の飛行プログラムに対し、予め「飛行不可区域」の設定や飛行順路の設定概略を示す図であり、図３（ｂ）は、上述のタブレットまたはスマートフォン等の表示画面の概略を示す図である。図３において、１は、前記ドローン、３ａ〜３ｆは、前記ブロック、４ａ〜４ｃは、前記ブロック継手、５は、前記船台、８ａ〜８ｃは、飛行不可区域、９は、タブレットまたはスマートフォン等の表示画面、９ａは、同表示画面９内のカメラ画像部、９ｂは、同コントローラ部、９ｃ、前述の↑→↓の3方向への操作キーであり、図３（ａ）の両矢印は前記ドローン１の前記ブロック継手部４に沿った移動可能領域を、図３（ｂ）に示す前記コントローラ部９の黒塗り矢印は前記ドローン１の操作可能表示を、同白抜き矢印は，前記ドローン１の操作不可表示を示す。

〔船舶ブロック継手溶接の欠陥（不具合）〕
次に、上記のように前記ドローン１が、前記船体ブロック３の周囲を飛行し、ブロック継手の溶接欠陥箇所の検出・特定のため、本実施例１に係る船舶ブロック継手溶接不具合箇所マーキング方法が前提とする船舶ブロック継手溶接における欠陥（不具合）について説明する（なお、以下、溶接の「欠陥」ないし溶接の「不具合」として説明するが、両者は同じものである。）。

船舶ブロック工法におけるブロック継手の溶接の欠陥で、外部表面から観察ないし検出可能なものとしては、次のようなものが上げられる。
（１）「過度の凹凸」
（２）「ピット」
（３）「オーバーラップ」
（４）「アンダーカット」
（５）「割れ」

上記の（１）「過度の凹凸」は、ブロック継手の溶接箇所に１ｍｍ以上の高低差が表面に表れている場合であり、また、（２）「ピット」は、溶接箇所のビード（溶接盛り上がり）の表面に小さなくぼみ穴(直径１ｍｍ以上の穴)が生じている場合である。また、（３）「オーバーラップ」は、ブロック継手の溶接金属が母材に融合しないで重なって表れて、異常な盛り上がり両者間に段差のある状態をいう。さらに、（４）「アンダーカット」は、ブロック継手の母材の表面と溶接金属の表面とが接する部分に０．８ｍｍ以上の溝が生じている場合であり、（５）「割れ」は、ブロック継手の溶接箇所が、応力・切欠き・溶接熱等の何らかの影響が重なり、ひび割れ状に表れる場合の欠陥である。

いずれも、溶接継手箇所が平坦ではなく、一定以上の表面上の凹凸や溝、穴等として表れる特異な症状であり、従来は、検査員が溶接箇所に赴き、目視でこれを把握し、当該箇所に欠陥の種類に応じたマーキングをして、再溶接等の補修を行っていたものである。

しかしながら、船舶ブロック継手の溶接部は、上述するように、広範，かつ、高所であり、さらには、船首部等は上方向にせり出す形状など複雑に入り組んだ継手である場合もある。このような広範，かつ、高所で、複雑に入り組んだ箇所の継手について、溶接の不具合を目視での発見するには、作業員が当該溶接部に近接することすら高所作業車等のよらなければ困難な場合がある。

そして、従来は、前述の高所作業車の配置や継手部全体に渡る足場を組んで欠陥箇所の目視での発見と補修等を行っていたが、ブロック継手に欠陥が生じてない場合には、これらの高所作業車の配置や足場の組み込み自体が必要ないものであったこととなり、無駄な作業を強いられていたこととなり、不効率なものであった。

そこで、本実施例１に係る船舶ブロック継手溶接不具合箇所マーキング方法においては、継手溶接部４を撮影する前記精細画像撮影カメラ２等の各種検出装置を搭載する無人航空機(ドローン）１を活用することにより、遠隔で船舶ブロック継手溶接部の不具合(欠陥）箇所の特定及びマーキングを実現しようとするものである。

このため、前記欠陥（１）〜（５）は、その欠陥の特徴（例えば、前記過度の凹凸として、隣接する３ｍｍ間において、１ｍｍ以上の高低差あること等）についての一覧ＤＢを予め作成・保有し、それらの欠陥の特徴について、精細画像撮影カメラ２や前記レーザー変位センサ等の検出結果に基づいて、それが前述の（１）〜（５）のいずれの欠陥に属するものかを検出する。

〔ドローン搭載カメラによる溶接欠陥箇所の検出〕
本実施例１に係る船舶ブロック継手溶接不具合箇所マーキング方法に使用する前記ドローン１には、当然のことながら、ブロック継手欠陥箇所検出手段である前記精細画像撮影カメラ２や前記２次元レーザー変位センサー１８を搭載すると共に、自動飛行のための装置や自己の位置情報取得手段(図示外）及びこれらの撮影画像並びに位置情報を前記サーバー６又はコンピュータ７に送信するネットワーク送受信装置（図示外）が搭載され、前記精細画像撮影カメラ２で撮影された精細画像（映像スキャンデータ）や変位センサー検出結果は、ドローン１の位置情報と共に前記サーバー６に送信され、所定の情報処理の後、蓄積記録される。

船体ブロック継手４の溶接箇所の撮影画像又は変位センサーの検出結果とドローン１の位置情報を受信した前記サーバー６又はコンピュータ７では、記録された精細画像（映像スキャンデータ）又は変位センサー結果及びドローン１の位置情報データに基づいて、ブロック継手４の溶接箇所の３次元処理を行い、溶接箇所４の３次元データに基づいて、予め定められた前記溶接箇所４の欠陥（（１）〜（５））の判別表に基づき欠陥を判別する。

すなわち、前記精細画像撮影カメラ２を搭載した前記ドローン１は溶接箇所４を撮影しながら、飛び回っており、前記ドローン１に搭載される前記精細画像撮影カメラ２の精細画像は、ドローン１の位置によって、刻々と変わる一連の画像からなり、前記ドローン１の位置と、撮影角度、撮影時間差から、溶接箇所４の３次元処理が可能であり、３次元処理された溶接箇所４の３次元データに下記分類テーブルに属する欠陥が存するかどうかで、存する場合には、それを前記継手４の溶接欠陥として検出し、かつ、分類する。例えば、前記精細画像撮影カメラ２で撮影した画像から明暗の度合いの違い等から、その明暗の度合いの違いが画像に占める割合から欠陥の判定を行う。具体的には、例えば、１０ｍｍ四方の画像区域において、周囲と明暗の度合いが暗く、その割合が５％以上を占めていればピット(直径１ｍｍ以上の穴)と判断する等である。

表１は、前記精細画像撮影カメラ２又は２次元レーザー変位センサ１８の検出結果の判別内容を示すものであり、撮影されたカメラ画像又は２次元レーザー変位センサー１８の検出結果が、（１）１０ｍｍ四方区域において、３ｍｍ間隔の２検出地点において、１ｍｍ以上の高低差を「過度の凹凸」と判別し、（２）１０ｍｍ四方区域において、周囲と明暗の度合いが暗く、その割合が５％以上を占めていれば「ピット」と判別し、（３）１０ｍｍ四方区域において、ブロック継手の両者間に段差があれば、「オーバーラップ」と判別し、（４）１０ｍｍ四方区域において、ブロック継手の両者間に０．８ｍｍ以上の溝があれば、「アンダーカット」と判別し、（５）１０ｍｍ四方区域において、ブロック継手の溶接箇所にひび割れがあれば、「割れ」と判別するものであり、前記コンピュータ７で上記欠陥（１）〜（５）のいずれに該当するかを分類し、決定するものであり、検出結果が、（１）〜（５）に該当する場合には、その位置情報と共に操縦者の操縦端末や前記サーバー６等に送り，所定の情報処理の後に記憶する。

なお、前記ドローン１は、前記継手４の周囲を飛び廻りながら、上記欠陥（１）〜（５）の情報を取得するものであるから、前述するような船舶建造の際の前記「生産用３次元モデル座標データ」に基づいてプログラムされる自動操縦装置（ドローン１に搭載され、周囲の障害物を検知し、接触を避ける装置）や、距離計測装置（ブロック継手部４とドローン１との正確な距離を計測する装置）の搭載と相まって前記ドローン１の３次元位置情報、ドローン１と継手４までに距離、継手４上の測定ポイント間の移動時間、移動距離等に基づく諸情報は、上記欠陥の分類・特定には必須であり，それらは、前記精細画像撮影カメラ２の撮影画像の３次元処理により十分得られるものと解される。

なお、前記精細画像撮影カメラ２の撮影画像からの画像解析は、別途搭載されるデータ送受信装置（図示外）により、地上での前記コンピュータ７で画像解析され、その解析結果は前記サーバー６に記録される。
なお、前記精細画像撮影カメラ２の撮影画像からの画像解析には、上記撮影された複数の（１）〜（５）に該当する特異パターンの画像データを蓄積し、所定のピーク値をとる特異パターンに対し，一定の重み付けを行って、溶接欠陥とする解析手法をとることができ、このような手法，すなわち、最近のディープラーニングや人工知能に基づく画像解析手法を用いて画像解析の精度を上げ得るようにしても良い。

また、この種の特異パターン認識に基づく、撮影画像からの欠陥（１）〜（５）の自動判別に加え、ドローン操縦者端末画面又は前記コンピュータ７の画面等に表示される当該精細カメラ精細画像からドローン操縦者又は担当管理者等が画像を見て、直接に欠陥特定又は分類分けが行えることを妨げない。

〔カメラに替わる変位センサを利用する欠陥検出の変形例〕
なお、本実施例１に係る船舶ブロック継手溶接不具合箇所マーキング方法において、ドローンに継手部を精細に撮影するカメラを搭載して、撮影するカメラ画像からブロック継手の溶接欠陥箇所の検出・特定したが、これは、前記精細画像撮影カメラ２の撮影カメラ画像に限るものではなく、前記精細画像撮影カメラ２の搭載に替え、例えば、２次元レーザー変位センサを搭載するものでも良い。

図４は、前記ドローン１に搭載する２次元変位センサを用いて、溶接箇所の欠陥（前記(1)〜(5)）の検出の概略を示す図であり、レーザー光が照射されるブロック継手溶接部のみを示している。図４において、３ａ、３ｂは、図１に示した隣接する各ブロックであり、４は、継手溶接部、１８は、２次元レーザー変位センサ、１９は、レーザー照射光、ｘは、計測幅である。

図４に示す概略図では、前記ドローン１には、前記ブロック３ａ、３ｂの継手溶接部の凹凸変位を検出する前記２次元レーザー変位センサ１８が搭載され、前記ブロック３ａ、３ｂの継手部４の溶接箇所に対して、表面凹凸を検出する前記レーザー照射光１９が照射する。照射されたレーザー照射光１９は、前記溶接箇所４で反射され、前記２次元レーザー変位センサ１８にて、反射光による表面凹凸を検出するというものである。すなわち、レーザー反射光の反射強度の変位により、溶接箇所の欠陥を判別するものである。

本実施例１に係る船舶ブロック継手溶接不具合箇所マーキング方法に使用される前記２次元レーザー変位センサ１８としては、例えば、１０００ｍｍまでの測定レンジを有し、５０ｋＨｚのサンプリング周期／応答周波数で０．０２μｍ以上の測定スポットの高速サンプリング測定が可能な（株）キーエンス社製ＬＫ−Ｇ３０００シリーズの２次元レーザー変位センサ１８が使用できる。

このようなスペックの２次元レーザー変位センサ１８を搭載した前記ドローン１を前記ブロック３ａ、３ｂの周囲を飛ばし、上述すると同様の、ドローン位置の情報及び２次元レーザー変位センサ１８からの情報に基づき、ブロック３ａ、３ｂの継手部４の溶接箇所の欠陥を判別するというものである。

この場合、変位を測定するブロック３ａ、３ｂの継手部４の溶接箇所とドローン１の間の距離も正確に計測しなければならないが、当該２次元レーザー変位センサ１８の照射光１９とその反射光の変位等によって溶接箇所欠陥判別と同時に距離計測しても良いが、より正確な距離を必要とするならば、別途のレーザー距離計（図示外）ないしはレーダー距離計（図示外）のごとき別途の装置を搭載しても良い。そして、当然のことながら、前記ドローン１は、搭載するレーザー距離計ないしはレーダー距離計の如き装置からの情報により、ドローン１の周囲状況を把握し、周囲との接触を避けるように自動操縦（自動危険回避）されるようにしても良い。

〔欠陥箇所へのペイントマーキング〕
本実施例１に係る船舶ブロック継手溶接不具合箇所マーキング方法において、ブロック継手溶接の欠陥についての上記（１）〜（５）の欠陥が検出された後、当該検出箇所への欠陥分類に応じたペイントマーキングについて説明する。

図５は、前記ドローン１に搭載されるペイントマーキング射出装置１０の概略を示す図であり、図５（ａ）は、ペイント射出具が３連装された全体概略図、図５（ｂ）は、そのうちの一つについての構造概略を示す図である。図５（ａ）（ｂ）において、符号１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、図２に示したペイントマーキング射出装置（以下、単に、「ペイント射出具１０」とも表示する。）であり、射出目標が一致するように３本が纏められている。また、２１は、高圧ガスボンベ、２２は、ペイントタンク、２３は、逆止弁、２４は、図示外信号線により瞬時に一時的に開閉する開閉弁であり、同逆止弁２５と連動する。また、２６は、ペイント一時溜まり、２７は、前記開閉弁２４に接続するペイント射出孔、２８は、前記高圧ガスボンベ２１からの高圧管、２９は、当該高圧管２８から分岐し、前記ペイントタンク２２に減圧したガスを吹き込む減圧弁である。

図５（ａ）（ｂ）に示すように、各ペイント射出具１０ａ、１０ｂ、１０ｃの前記ペイントタンク２２には、色の異なるペイント（例えば、赤、黄、青の三色）が封入されており、それが、前記逆止弁２３を介して前記一時溜まり２６に流れ込むように構成される。前記ペイント一時溜まり２６には、減圧された状態で前記ペイントタンク２２から前記逆止弁２３を介してペイントが流れ込んでいる。そして、前記開閉弁２４が前記逆止弁２５と連動して開閉すると、前記一時溜まり２６内のペイントは、前記射出孔２７から外部に射出される構造となっている。そして、前記ペイントタンク２２内のペイントが減ると前記減圧弁２９により減圧されたガスの流入により内部のペイントが前記ペイント一時溜まり２６に流れ込んで，次の射出に備える構造となっている。

このような３連のペイント射出具１０ａ、１０ｂ、１０ｃ搭載された前記ドローン１が、前述してきたように、前記ブロック３の継手部溶接箇所４の欠陥を検出し、欠陥と判別したり、前記判別表（表１）の分類に従って、予め定められた色のペイントインクを射出し、溶接欠陥箇所４に特定の色のマーキングをする。マーキングの色別は、前記ペイントタンク２２に封入された３色のペイント射出の３色の外、２色又は３色のペイントの同時に同一場所に射出することにより、７色のマーキングが可能である（例えば、前述の赤黄青の外に赤と黄の橙、黄と青の緑、赤と青の紫、そして赤黄青の黒の合計７色）。したがって、上記判別した欠陥判別表１に分類に従って予め定めた色のマーキングを行う（例えば、（１）の欠陥に対しては「赤」のペイント射出）。
例えば、表２にその例を示すと次のようになる。

なお、ペイントマーキングのトリガーたる前記開閉弁２４の開閉は、前記判別表１の判別が完了した時点で、さらに、マーキング場所、マーキング色を決定し、開閉のスイッチオンとなるような別途搭載するペイントマーキング制御装置１３にて操作する。スイッチオン信号は、前記サーバー６又は前記コンピュータ７で判別する場合には、これらのサーバー６又はコンピュータ７からドローン１に送信し、スイッチオン信号を受信したドローン１の前記制御装置１３から駆動される。当然のことながら、射出目標とドローン１の位置は常時変動するので、射出目標点は、ドローン１との距離に対応させなければならず、また、２色又は３色を同時射出する場合にもそれぞれの射出の目標点が対応する位置で一致するように制御される。

なお、上記の例では、使用するペイントインクについては、単に、３色のペイントを使用したが、前記船体ブロック３のブロック継手の溶接箇所４は、溶接によって５０００℃〜２００００℃にもなる熱が生じ、したがって、前記３色のペイントインクについて、継手４の溶接箇所の熱によって変色するインクを用いて、前記欠陥箇所にマーキングをするようにしておけば、その後の再溶接による補修によりインクが変色し、これにより再溶接による補修が完了したことを確認できる。この種の「熱変成インク」としては、例えば、パイロットインキ社製メタモカラー(登録商標)等が使用できる。

図６は、前記ブロック３の継手部４の溶接箇所の欠陥へのマーキングペイントが、再溶接の際の熱で変色し、補修が完了する概略を示す図であり、図６において、３は、前記船体ブロック、４ｘは、再溶接の熱での変色域、５は、船台である。

本実施例１に係る船舶ブロック継手溶接不具合箇所マーキング方法に使用されるドローン１の飛行は、前記ドローン操縦制御装置１４等に予め記憶される船体の３Ｄデータ（「生産用３次元モデル座標データ」）を使用して予め飛行経路より、半自動で飛行制御されることとし、かつ、別途搭載する周囲障害物検知レーダー（図示外）等で周囲の障害物を避ける飛行を可能とする。なお、前記ドローン１は、飛行中は、予め定める一定周期でブロック工法による継手の溶接が完了した船体の周囲を移動→静止→撮影等の一連の撮影を行い、その撮影情報を地上に設置される前記サーバー６又はコンピュータ７へ転送する。前記サーバー６又はコンピュータ７では、予め決められた継手溶接の欠陥の分類に対応させて画像解析を行い、その画像解析結果により、対応する欠陥を判断し、その欠陥と判断された場合には、予め定めた対応に従って自動で当該欠陥箇所に予め定めた色のペイントを射出する。ドローン１には複数色のペイント射出ができる射出装置を用意し、位置情報と紐付けすることで類似した箇所との誤認を防ぐようにする。

このようにして、ブロック工法による船舶建造におけるブロック搭載後の高所に位置する継手の溶接の欠陥に対し、欠陥の類別を判別すると共に、類別に応じて予め定めた色で欠陥箇所をペイントマーキングをするので、遠方から溶接欠陥の類別と位置の視認が容易となり、作業者は当該マーキングにより、欠陥箇所及びその内容を迅速に発見可能となる。したがって、溶接欠陥のない場所へは欠陥発見のため高所作業車の配置や溶接欠陥発見のための足場の組立は不要となり、作業効率が高まることとなる。
また、継手の溶接欠陥の内容（程度）及びその位置を把握できるので、その後の補修作業の適切な手順を高所作業車の配置や溶接欠陥発見のための足場の組立の前に定めることができ、この点でも作業効率が高まる。

本発明は、ブロック工法による船舶建造におけるブロック搭載後の高所に位置する継手溶接の不具合箇所の検査及びその不具合箇所へのマーキング方法に利用される。

１ ドローン
２ 精細画像撮影カメラ
３、３ａ〜３ｆ 船体ブロック
４、４ａ〜４ｃ ブロック継手部
４ｘ 変色域
５ 船台
６ サーバー
７ コンピュータ
８ａ〜８ｃ 飛行不可区域
９ 表示画面
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ ペイントマーキング射出装置
１１ 位置情報検出装置
１２ 送受信装置
１３ ペイントマーキング制御装置
１４ ドローン操縦制御装置
１５ アンテナ
１６ 照明装置
１７ 警報装置
１８ ２次元レーザー変位センサ
１９ レーザー照射光
２１ 高圧ガスボンベ
２２ ペイントタンク
２３ 逆止弁
２４ 開閉弁
２５ 逆止弁
２７ 射出孔
２８ 高圧管
２９ 減圧弁
１０１ ドローン
１０２ ステーション端末
１０３ データセンタのサーバ装置
１０４ ネットワーク
１０５ 検査対象物

Claims (2)

1. 少なくとも船舶ブロック継手溶接箇所を撮影する画像撮影カメラ及び船舶船体のブロック継手溶接箇所の欠陥（不具合）にマーキングするペイントマーキング装置が搭載され、船舶生産用３次元モデル座標データに基づいて飛行するドローン（無人航空機）と地上配置のコンピュータの間でドローンの飛行情報及びカメラ撮影画像の送受信を行い、当該カメラ撮影画像から船舶ブロック継手溶接箇所の欠陥(不具合）の判別結果に基づいて、前記ペイントマーキング装置から予め定められた熱により色が変化するペイントインクを射出し、継手溶接部の欠陥箇所に特定の色のマーキングをすることを特徴とする船舶ブロック継手溶接不具合箇所のマーキング方法。
2. 前記ペイントマーキング装置は、それぞれ１色のペイントインクを射出する３つのペイントマーキング装置からなり、１又は３のペイントマーキング装置の組み合わてペイントインクを同時に同じ目標に射出し、合計７色のマーキングを可能とするペイントマーキング装置であることを特徴とする請求項１に記載の船舶ブロック継手溶接不具合箇所のマーキング方法。

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