JP7664730B2 - 検査対象物の状態診断方法および装置ならびに状態診断システム - Google Patents

Description

本発明は検査対象物の状態を診断する技術に関する。

建物の外装材（外壁材）の剥離、剥落などを未然に防止するために、建物の状態を診断する方法が種々提案されている。たとえば特許文献１には、検査対象物の表面を打撃した時の打音を検出し、打音検出信号の波形に基づいて検査対象物の状態を評価する状態評価装置が開示されている。特許文献２には、ビルの外壁など広い面積の外装材を低コストかつ効率的に診断するために、打撃により検査を行う検出部を外壁平面に沿って移動させ、検査を行った位置情報と検査結果とを関連付けて外壁全体の状態評価情報を生成する状態評価装置が開示されている。

また特許文献３には、予め設定された計測地点まで移動できる自走式計測装置と、それを用いた自動診断システムが開示されている。このシステムでは、計測が行われた場所と打撃検査結果との対応をとるために、ＧＰＳ(Global Positioning System)と既存の高精度測位システムとを組み合わせた位置検出手段が採用されている。

特開２０１６－２０５９００号公報 特開２０１９－１７８９５３号公報 特開２００７－０１８１６４号公報

特許文献２によれば、ビルの外壁のような鉛直面を検査する場合、検出部を搭載したフレームをワイヤで吊すことにより重力方向を基準として利用することができる。すなわち、ワイヤを巻き取りあるいは巻き戻すだけで検出部を容易に垂直方向に移動させることができ、ワイヤ巻取装置自体を水平移動させることで検出部を容易に水平方向に移動させることができる。

このように壁診断システムでは、水平・鉛直方向を基準にして全体座標のＸ、Ｙ軸方向の設定およびＸ、Ｙ軸方向に対する診断装置の傾き（Ｘ、Ｙ軸方向とｘ、ｙ軸方向の傾き）の把握が容易であった。これに対してビルの床や屋上面のような水平面に沿って検出部を移動させながら診断する床診断システムでは、鉛直方向のような基準となるものがないため、全体座標の軸の方向の設定および全体座標と診断装置の傾きを認識することが容易ではなく、診断器の正確な座標を計測することが難しい。

また特許文献３によれば、高精度位置情報を取得するために、ＧＰＳにより得られた位置情報を既存の高精度システムで補正する必要がある。したがって、この自走式計測装置の位置を精度良く検出するためには大規模な測位システムを前提としなければならない。またこの自走式計測装置はＧＰＳからの電波を受信できない場所では使用できない。したがって、特許文献３に開示されたシステムは、たとえば電波が届かないような屋内の床面を効率的に診断しようとする場合に適用することができない。

そこで、本発明は上記課題を解決するものであり、その目的は検査対象物の水平面の状態評価情報を効率的にかつ精度良く生成することができる状態診断方法および装置ならびに状態診断システムを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の一実施形態によれば、水平面に沿って延在する検査対象物の状態を診断する状態診断装置であって、前記状態診断装置の装置本体を前記検査対象物の検査対象面上で所望の方向に移動させる駆動部と、外部の少なくとも２つの指標を検出することで前記検査対象面上における前記装置本体の全体位置を検出する全体位置検出部と、前記装置本体の全体位置における前記検査対象物の状態を検出する検出部と、前記全体位置検出部が検出した少なくとも２つの指標から基準線を決定し、前記基準線に従って決定された全体座標に従って前記検査対象面上に複数の検査区画を割り当て、前記割り当てられた検査区画に従って前記装置本体を移動させながら、前記検査区画ごとに前記検出部により検出された検出信号から前記検査対象面の診断情報を生成するデータ処理部と、を有することを特徴とする。
また本発明の一実施形態によれば、前記検出部を前記装置本体内の所望の位置に移動させる検出部移動機構を更に有し、前記検査区画が前記検出部の前記装置本体内の移動可能範囲であり、前記データ処理部は、前記検出部の前記装置本体内位置と前記装置本体の全体位置とから前記検出部の全体位置を算出し、前記検出部の全体位置における前記検出部により検出された検出信号から前記検査対象面の診断情報を生成することを特徴とする。
また本発明の一実施形態によれば、前記データ処理部は、前記検査対象面上に割り当てられた検査区画の所定の順序に従って前記駆動部を制御して前記装置本体を移動させることを特徴とする。
また本発明の一実施形態によれば、水平面に沿って延在する検査対象物の状態を診断する状態診断システムであって、前記検査対象物の水平面上に設置され検査対象面を特定するための複数の指標と、前記検査対象面上を前記複数の指標を検出しながら移動し、前記検査対象物の状態を診断する状態診断装置と、からなり、前記状態診断装置が、装置本体と、少なくとも２つの指標を検出することで前記検査対象面上の全体位置を検出する全体位置検出部と、前記全体位置における前記検査対象物の状態を検出する検出部と、前記全体位置検出部が検出した少なくとも２つの指標から基準線を決定し、前記基準線に従って決定された全体座標に従って前記検査対象面上に複数の検査区画を割り当て、前記割り当てられた検査区画に従って前記装置本体を移動させながら、前記検査区画ごとに前記検出部により検出された検出信号から前記検査対象面の診断情報を生成するデータ処理部と、からなる、ことを特徴とする。
また本発明の一実施形態によれば、前記検出部を前記装置本体内の所望の位置に移動させるフレーム内移動機構を更に有し、前記検査区画が前記検出部の前記装置本体内の移動可能範囲であり、前記データ処理部は、前記検出部の前記装置本体内位置と前記装置本体の全体位置とから前記検出部の全体位置を算出し、前記検出部の全体位置における前記検出部により検出された検出信号から前記検査対象面の診断情報を生成することを特徴とする。
また本発明の一実施形態によれば、水平面に沿って延在する検査対象物の状態を診断する状態診断方法であって、全体位置検出部が外部の少なくとも２つの指標を検出することで前記検査対象面上における前記状態診断装置の装置本体の全体位置を取得し、検出部が前記装置本体の全体位置における前記検査対象物の状態を検出し、データ処理部が、前記全体位置検出部が検出した少なくとも２つの指標から基準線を決定し、前記基準線に従って決定された全体座標に従って前記検査対象面上に複数の検査区画を割り当て、前記割り当てられた検査区画に従って前記装置本体を移動させ、前記装置本体を移動させながら前記検査区画ごとに前記検出部により検出された検出信号から前記検査対象面の診断情報を生成する、ことを特徴とする。
また本発明の一実施形態によれば、水平面に沿って延在する検査対象物の状態を診断する状態診断装置としてコンピュータを制御するプログラムであって、全体位置検出部が外部の少なくとも２つの指標を検出することで前記検査対象面上における前記状態診断装置の装置本体の全体位置を取得する機能と、検出部が前記装置本体の全体位置における前記検査対象物の状態を検出する機能と、データ処理部が、前記全体位置検出部が検出した少なくとも２つの指標から基準線を決定し、前記基準線に従って決定された全体座標に従って前記検査対象面上に複数の検査区画を割り当て、前記割り当てられた検査区画に従って前記装置本体を移動させ、前記装置本体を移動させながら前記検査区画ごとに前記検出部により検出された検出信号から前記検査対象面の診断情報を生成する機能と、を前記コンピュータに実現することを特徴とする。

本発明の一実施形態によれば、検査対象物の水平な検査対象面に基準点となる指標を複数個設置することで、これらの指標を手がかりに状態診断装置の検査対象面上の位置を検知でき、水平な検査対象物であっても状態評価情報を効率的かつ精度良く生成することができる。さらに、装置本体を割り当てられた検査区画に従って移動させながら診断情報を取得することができる。これにより複数の指標を設置するだけで検査対象物の水平面の状態評価情報を自律的に効率良く生成することが可能となる。また、検出した少なくとも２つの指標から基準線を決定することで全体座標において検査区画の割り当てが可能となる。
また、本発明の一実施の形態によれば、検出部を装置本体内で移動させる検出部移動機構を有するので、より解像度の高い診断情報を生成することができる。
また、本発明の一実施形態によれば、検査区画の所定の順序に従って装置本体を移動させながら状態評価ができるので、検査対象物の水平面の状態評価情報を自律的に効率良く生成することが可能となる。
本発明の一実施形態によれば、少なくとも２つの指標から基準線を決定することで状態診断装置の全体位置を特定する全体座標を得ることができ、任意の形状の検査対象面であっても、装置本体を割り当てられた検査区画に従って移動させながら診断情報を取得することができる。これにより複数の指標を設置するだけで検査対象物の水平面の状態評価情報を自律的に効率良く生成することが可能となる。
また、本発明の一実施形態によれば、装置本体を割り当てられた検査区画を移動させながら診断情報を取得することができる。これにより複数の指標を設置するだけで検査対象物の水平面の状態評価情報を自律的に効率良く生成することが可能となる。
また、本発明の一実施の形態によれば、コンピュータにプログラムを実行させることで装置本体を割り当てられた検査区画に従って移動させながら診断情報を取得することができる。これにより複数の指標を設置するだけで検査対象物の水平面の状態評価情報を自律的に効率良く生成することが可能となる。

本発明の一実施形態による状態診断システムの全体的構成を示す図である。 本発明の一実施形態による状態診断システムの全体位置検出器の動作を説明するための模式図である。 本実施形態による状態診断装置における検査区画割り付けの一例を示す模式図である。 本実施形態による状態診断装置の動作を説明するための模式図である。 本実施形態による状態診断装置におけるフレーム全体座標系とフレーム内座標系との関係を説明するための図である。 本実施形態による状態診断装置が傾斜した検査対象面を診断する場合の動作を説明するための模式図である。 本実施形態による状態診断装置の制御系および診断情報生成系を示すブロック図である。 本実施形態による状態診断装置の動作を示すフローチャートである。 本実施形態による状態診断装置のモニタ画面の一例を示す図である。 本発明の一実施例による状態診断装置およびリフレクタの構成を示す図である。 本実施例による状態診断装置の平面図である。 本実施例による状態診断装置の側面図である。 本実施例による状態診断装置におけるｘｙアクチュエータの平面図である。 本実施例による状態診断装置におけるｘｙアクチュエータの正面図である。 本実施例による状態診断装置におけるｘｙアクチュエータの一部破断の側面図である。 本実施例による状態診断装置における診断ユニットの側面図である。 本実施例による状態診断装置における診断ユニットの正面図である。 本実施例による状態診断装置における診断ユニットの平面図である。 本実施例による状態診断装置における診断ユニットの上昇時（Ａ）と下降時（Ｂ）を示す正面図である。 本実施例による状態診断装置における検出部の構成を示す模式的断面図である。 本実施例による状態診断装置の診断動作における基準点移動の一例を示す図である。 本実施例による状態診断装置の診断動作における基準点移動の他の例を示す図である。 本発明の他の実施形態による状態診断装置の全体位置検出動作を示す模式図である。 本発明の他の実施形態による状態診断装置の動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の他の実施形態による状態診断装置の検査区画割り付けの一例を示す模式図である。 本発明の他の実施例における状態診断装置の動作の第１例を説明するための模式図である。 本発明の他の実施例における状態診断装置の動作の第２例を説明するための模式図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。ただし、以下の実施形態および実施例に記載されている構成要素は単なる例示であって、本発明の技術範囲をそれらのみに限定する趣旨ではない。

１．システム構成
図１に例示するように、本発明の一実施形態による状態診断システムは、水平面に沿って延在する検査対象物１０上に複数の基準点Ｒを設定し、これらの基準点を指標として状態診断装置１００が自動で移動しながら検査対象物１０の診断を行う。ここでは一例として検査対象物１０の検査対象面が四角形であり、その四隅を４つの基準点Ｒ１～Ｒ４に設定し、これらの基準点に指標２１～２４がそれぞれ配置されているものとする。なお、検査対象面の形状は四角形に限定されるものではなく、後述するように指標の設置方法により任意の形状に適用可能である。

状態診断装置１００は指標２１～２４に従って自己の位置を検出しながらモータ駆動により移動可能である。装置本体を構成するフレーム１０１の上部には全体位置検出器２００が固定され、全体位置検出器２００が周囲の複数の指標との距離および方向を検出することで自己の位置を決定することができる。以下、全体位置検出器２００により決定される位置を全体座標系の座標（Ｘ，Ｙ）で表記する。この全体座標系の原点は基準点Ｒ１～Ｒ４のいずれでも良いし、基準点Ｒ１～Ｒ４以外の任意の地点を設定してもよい。全体位置検出器２００としてはレーザ光、超音波、電波等を利用した種々の方式のものが市販されており、位置検出精度や環境に応じて最適な方式を採用することができる。

状態診断装置１００はフレーム底面に自在キャスタ１０４および駆動輪１１０および１１１を設け、駆動輪１１０および１１１を独立にモータ駆動することで所望の方向に移動可能である。なお、図１では進行方向側の前輪が駆動輪１１０および１１１、後輪が自在キャスタ１０４として記載されているが、これに限定されるものではなく、後述するように、前輪が自在キャスタ、後輪が駆動輪であってもよいし、前輪および後輪の両方を駆動輪にしてもよい。またフレーム１０１の底面には検出部移動機構としてｘｙアクチュエータ３００が固定され、ｘｙアクチュエータ３００に取り付けられた診断ユニット４００がフレーム底面内で任意の位置に移動可能である。ｘｙアクチュエータ３００は自在キャスタ１０４および駆動輪１１０および１１１により検査対象物１０の平面との間で所定の距離が確保される。図示された一つの検査区画１１は、後述するようにｘｙアクチュエータ３００が診断ユニット４００をスキャン可能なフレーム内可動範囲である。ここでは、ｘｙアクチュエータ３００により決定される診断ユニット４００の位置をフレーム内座標系の座標（ｘ，ｙ）で表記する。このフレーム内座標系の原点は検査区画１１の四隅の何れかに予め決めておく。なお、上述した全体位置検出器２００とｘｙアクチュエータ３００とはフレーム１０１のそれぞれの所定位置に固定されているので、これらの位置関係は一定である。

状態診断装置１００は、少なくとも２つの基準点により基準方向を決定し、全体座標系における移動方向および向きを決定することができる。ここでは状態診断装置１００の移動方向および向きは全体座標系のＹ軸およびフレーム内座標系のｙ軸に一致させるものとする。状態診断装置１００はΔＹずつ移動して停止し、停止した全体位置を検出すると共に、ｘｙアクチュエータ３００が各検査区画１１で診断ユニット４００をｘ方向およびｙ方向に順次移動させる。

状態診断装置１００にはコンピュータ５００および操作部６００が設けられ、全体位置検出器２００および診断ユニット４００と中継器を介してローカルなネットワークを形成しているものとする。後述するように、コンピュータ５００は、プログラム制御により全体位置検出器２００からの全体位置情報、ｘｙアクチュエータ３００からの診断ユニット４００のフレーム内位置情報および診断ユニット４００からの検査情報に基づいて検査区画の割り当て、状態診断装置１００の移動制御および状態診断制御を行い、状態診断情報のマッピングおよびモニタ表示を実行する。操作部６００には状態診断装置１００の起動／停止スイッチおよび装置の前進／後退および左折／右折のためのジョイスティック等が設けられている。

またｘｙアクチュエータ３００、診断ユニット４００およびコンピュータ５００等からなる本システムの電源はフレーム１０１に搭載した電源ユニット６５０から供給しても良いし、外部から延長ケーブルを用いて供給してもよい。またコンピュータ５００を外部コンピュータに無線接続するための中継器を設け、外部コンピュータの制御の下で上述した制御および状態診断を実行することも可能である。

１．１）全体位置検出
図２に例示するように、全体位置検出器２００がレーザ光を利用した方式であれば、レーザ光を所定角度ステップで周囲３６０°を所定周期でスキャンし、その反射光を検出することで全体位置を検出することができる。すなわち、ある角度で発射されたレーザ光が反射して戻るまでの時間を計測することで周囲の指標との距離および方向を計算することができ、自己の位置および向きを決定可能である。全体位置検出器２００の計測可能範囲２００ａはレーザ光の広がりや反射光の受光感度等により制限される。複数の指標２１～２４は計測可能範囲２００ａ内に配置され、その間隔は全体位置検出器２００の性能に応じて設定される。他の物体を指標と誤認しないために、指標２１～２４としてはスキャンレーザ光に対して高い反射率を有するリフレクタを用いるのが望ましい。なお全体位置検出器２００は十分な解像度で全体位置を検出できる方式であればよく、レーザ光を利用した光学方式に限定されない。後述するように電波や超音波を利用して全体位置を検出することもできる。

このように全体位置検出器２００が検出可能な範囲２００ａに複数の基準点（指標）を設定することで、状態診断装置１００の検査対象面における位置および向きを検出することができ、検査対象面の位置と診断ユニット４００による検出情報とを対応づけることが可能となる。詳しくは後述するが、検査対象物１０の検査対象面が任意の形状であっても、複数の指標を形状に沿って設置することで状態診断が可能である。

１．２）検査区画の割り当て
図３に例示するように、たとえば全体位置検出器２００が検出可能な範囲２００ａ内に検査対象面１０ａの形状に沿った複数の基準点（指標）を設定することで、コンピュータ５００は検査対象面上での状態診断装置１００の位置および向きを決定することができる。検査対象物１０の検査対象面１０ａは任意の形状であってもよい。たとえば全体位置検出器２００が検出可能な範囲２００ａ内に検査対象面１０ａに沿って複数の基準点（指標）Ｒ１～Ｒｎを設置することで、検査対象面１０ａ上での状態診断装置１００の位置および向きを決定することができる。その際、任意の２つの基準点Ｒ１とＲ２とを結ぶ線のうち、建物の通り芯や検査対象物の目地など診断作業をする際に基準としやすい線と平行な線ＬＲを基準線および基準方向として決定し、それをフレーム全体座標のＹ軸とし、それに直交する方向をＸ軸として決定する。そのため、診断作業開始前に建物の通り芯や検査対象物の目地などを参考にして基準線の方向をあらかじめ設定し、基準線に平行となるように基準点Ｒ１とＲ２を設置することが望ましい。こうしてフレーム全体座標が決定されると、コンピュータ５００は、指標Ｒ１～Ｒ４で囲まれた検査対象面上に複数の検査区画１１をフレーム全体座標Ｐ（Ｘ，Ｙ）の形式で割り付ける。

図３に示す例では、原点となる指標の検査区画から基準線ＬＲに沿ったＹ軸方向に順に付番し、検査対象面の端に達するとＸ軸方向に検査区画一つ分だけ隣の列でＹ軸の逆方向に付番する。以下同様にして検査区画が付番される。ここでは基準線ＬＲをＹ軸方向に一致させたが、付番する方向はＹ軸方向でなくＸ軸方向であってもよい。なお、検査区画で割り切れない検査対象面の端では、手動で移動させても良いし、検査区画の一部だけを割り当てても良い。たとえば図３では１５番目の検査対象面は所定の検査区画の一部だけが割り当てられているが、このような部分的な検査区画であっても、後述するｘｙアクチュエータ３００の制御により診断可能である。

コンピュータ５００は、状態診断装置１００の全体位置を常時検出しながら検査対象物１０の状態検査を実行する。より詳しくは、全体位置検出器２００により周囲の指標を検出しながら状態診断装置１００の全体位置を認識し、事前に割り当てられた検査区画１１に達すると状態診断装置１００を停止して測定モードに移行する。測定モードにおいてコンピュータ５００は状態診断装置１００を動かないように静止させ、ｘｙアクチュエータ３００により診断ユニット４００を駆動して検査区画１１でスキャンさせる。こうして検査区画１１の状態検査を実行し、次に述べるように検査結果をマッピングして蓄積する。こうして割り当てられた検査区画１１を順次辿りながら検査対象面の検査を実行する。

１．３）検査対象面への状態診断結果のマッピング
図４に例示するように、検査対象面を規定する複数の基準点（指標）Ｒ１～Ｒ４を設置したものと仮定する。まず適当な隣接する基準点を選択し、それらを結ぶ線を基準線ＬＲとして状態診断装置１００の移動方向および向きを決定する。図４では基準点Ｒ１およびＲ２を結ぶ線を基準線ＬＲとして全体座標のＹ軸とし、このＹ軸の方向および向きに状態診断装置１００の移動方向および向きを一致させる。ここでは基準点Ｒ２が全体座標の原点に対応し、ここを初期位置Ｐ（０，０）として状態診断装置１００の移動を開始するものとする。状態診断装置１００の１ステップのＹ方向移動距離ΔＹおよびＸ方向移動距離ΔＸは検査区画１１のｙ方向の長さおよびｘ方向の長さに相当する。状態診断装置１００の全体座標Ｐ（Ｘ，Ｙ）は全体位置検出器２００が基準点Ｒ１～Ｒ４の指標を検出することにより算出される。なお、Ｙ方向移動距離ΔＹおよびＸ方向移動距離ΔＸ、すなわち検査区画１１のサイズは検査対象面の大きさや検査点の数などを考慮して決定すれば良い。たとえば状態診断装置１００がＸ方向あるいはＹ方向に多少ずれたり傾いたりする場合を考慮して、診断範囲よりフレーム内検査範囲１１のサイズを大きくし、フレーム内検査範囲１１の周辺部が互いに重なるように状態診断を実行することが望ましい。すなわち、Ｙ方向移動距離ΔＹおよびＸ方向移動距離ΔＸはフレーム内検査範囲１１が移動前と移動後で重なるように設定されてもよい。一例として、診断範囲であるタイルの大きさを６０ｃｍ×６０ｃｍとした場合、フレーム内検査範囲１１のサイズを７０ｃｍ×７０ｃｍとし、Ｙ方向移動距離ΔＹを６０ｃｍとすることができる。

また状態診断装置１００の底面に設けられたｘｙアクチュエータ３００はフレーム内座標系の原点を診断ユニット４００の初期位置ｐ（０，０）として診断動作を開始するものとする。状態診断装置１００が停止した状態で、ｘｙアクチュエータ３００は診断ユニット４００を初期位置ｐ（０，０）からｘ方向に所定間隔Δｘで移動させながら、後述する打診動作により検査対象面の状態診断を行い、ｘ方向の移動が終了するとｙ方向に所定間隔Δｙで移動し、以下同様にｘ方向に移動しながら診断ユニット４００による打診動作が繰り返される。診断ユニット４００のフレーム内座標ｐ（ｘ，ｙ）は後述するようにｘｙアクチュエータ３００から取得できる。なお、診断ユニット４００の可動範囲である検査区画１１は、状態診断装置１００のフレーム１０１の進行方向側へシフトしている方が望ましい。その理由は検査対象物１０の検査対象面の端部が壁であることが多く、その際まで検査しやすくするためである。

このように状態診断装置１００を全体座標のΔＹごとに停止させ、停止した状態でｘｙアクチュエータ３００により診断ユニット４００をｘｙスキャンすることで検査区画１１の診断情報をΔｘおよびΔｙの解像度で取得することができる。なお、診断ユニット４００のｘｙスキャンは自動ではなくリモートコントロールまたは手動によるマニュアル操作で行うことも可能である。たとえばフレーム内検査範囲１１の診断情報を取得した後、リモートコントロールまたは手動によるマニュアル操作によりｘｙアクチュエータ３００を操作して診断ユニット４００を所望のフレーム内座標に移動させ、追加で状態診断を行っても良い。また、診断情報の解像度を決定するΔｘおよびΔｙは、検査対象物１０の材質、検査対象面の大きさや検査点数、また後述するコンピュータ５００の能力や容量などを考慮して決定すれば良い。各検査区画１１における診断ユニット４００により得られる診断情報は以下に述べるように検査対象面上にマッピングされる。なお、リモートコントロールによるマニュアル操作によりｘｙアクチュエータ３００を操作する場合は、操作面をモニタすることが望ましく、たとえば操作面をモニタできるカメラが装備されてもよい。

図５に示すように、状態診断装置１００の全体座標Ｐ（Ｘ，Ｙ）は原点となる基準点に対する全体位置検出器２００の位置を示すが、全体位置検出器２００とｘｙアクチュエータ３００との位置関係は一定であるから、その位置ずれを計算に入れた座標（Ｘ’，Ｙ’）をｘｙアクチュエータ３００の位置情報として利用できる。したがって、状態診断装置１００の位置ずれを考慮した全体座標Ｐ（Ｘ’，Ｙ’）と診断ユニット４００のフレーム内座標ｐ（ｘ，ｙ）とを合成することで、診断ユニット４００の検査対象面上の位置は合成座標（Ｘ’＋ｘ，Ｙ’＋ｙ）として計算することができる。なお、全体位置検出器２００の平面上の位置をｘｙアクチュエータ３００の原点ｐ（０，０）と一致させれば全体座標Ｐ（Ｘ，Ｙ）をそのまま用いることができる。

このように診断ユニット４００により得られる診断情報を検査対象面上の合成座標（Ｘ’＋ｘ，Ｙ’＋ｙ）に対応付けることができ、検査対象面全体の診断情報マップを生成することが可能となる。なお、全体座標系のＹ軸とフレーム内座標系のｙ軸とが傾いている場合には、その傾き角度θを用いて幾何学的な計算により座標値を補正すれば良い。たとえば全体座標をＰ（Ｘ’，Ｙ’）、角度θだけ傾いたフレーム内座標系の座標をｐ（ｘ’，ｙ’）とすれば、上記合成座標（Ｘ’＋ｘ，Ｙ’＋ｙ）は、そのｘおよびｙを
ｘ＝ｘ’ｃｏｓθ－ｙ’ｓｉｎθおよびｙ＝ｘ’ｓｉｎθ＋ｙ’ｃｏｓθにそれぞれ置き換えることで計算される。また、検査対象面が傾斜している場合にも同様の幾何学的計算により座標値の補正をすることができる。以下、図６を参照して簡単に説明する。

図６に例示するように、全体座標系を３次元のＸＹＺ軸で表し、フレーム内座標系を同様にｘｙｚ軸で表すとすれば、検査対象面が状態診断装置１００の進行方向に水平面（ＸＹ平面）に対して角度φだけ傾斜している場合、上述した幾何学的計算により合成座標（Ｘ’＋ｘ，Ｙ’＋ｙ）を補正することができる。なお、全体位置検出器２００は検査対象面が水平であるか傾斜であるかを検出する機能を有してもよい。また全体位置検出器２００とは別個に傾斜計２１０を設けて傾斜を検出しても良い。

２．コンピュータシステム
状態診断装置１００のオペレーションはコンピュータ５００に所定のプログラムを実行させることで実現することができる。以下、コンピュータ５００により実現される機能構成について図面を参照しながら詳細に説明する。

＜機能構成＞
図７はコンピュータ５００により実現される機能構成を図示したものである。コンピュータ５００は図示しないメモリに格納されたプログラムをプロセッサ上で実行することにより各種機能を実現する。全体位置検出器２００、診断ユニット４００およびｘｙアクチュエータ３００は位置検出制御部５０１、診断制御部５０２およびｘｙ移動制御部５０３によりそれぞれ制御される。また状態診断装置１００を移動させる駆動輪１１０および１１１はそれぞれモータＭ１およびＭ２により独立して駆動され、駆動モータ制御部５２２により制御される。これらの状態診断動作の全体的制御は制御部５０４により行われる。なお、図中のｘｙアクチュエータ３００および診断ユニット４００の昇降用のアクチュエータ４１１および検査データを得るための検出器４２３の構成および動作については後で詳細に説明する。

位置検出制御部５０１は全体位置検出器２００を制御し、全体位置検出器２００の検出データに基づいて指標（リフレクタ）の位置情報および状態診断装置１００のフレーム全体位置情報を取得する。診断制御部５０２は制御部５０４の制御の下で診断ユニット４００のアクチュエータ４１１を動作させ、検出器４２３から打音検出信号および振動検出信号等からなる検出信号Ｓを取得する。ｘｙ移動制御部５０３はｘｙアクチュエータ３００を制御し、診断ユニット４００のフレーム内位置を示す座標ｐ（ｘ、ｙ）を取得する。

検査点位置合成部５０５は、図５で説明したように、状態診断装置１００のフレーム全体位置Ｐ（Ｘ，Ｙ）と診断ユニット４００のフレーム内座標ｐ（ｘ、ｙ）とを用いて検査点合成座標（Ｘ’＋ｘ，Ｙ’＋ｙ）を生成する。診断情報生成部５０６は、検査点合成座標（Ｘ’＋ｘ，Ｙ’＋ｙ）と検出信号Ｓとを入力し、検出信号Ｓから評価した当該座標ｐ（ｘ、ｙ）での評価結果を検査点合成座標（Ｘ’＋ｘ，Ｙ’＋ｙ）にマッピングして集計し、検査対象物１０の検査対象面の診断情報を生成する。こうして得られた診断情報が診断情報蓄積部５０７に蓄積される。こうして得られた診断情報が診断情報蓄積部５０７に蓄積され、後述するように表示部５０８に検査対象面上の診断情報が表示される。

データ処理部５１０はプログラムを実行することで、上述した検査点位置合成部５０５および診断情報生成部５０６により実現される診断情報生成機能を実現し、さらに次に述べる検査区画割当て部５２０および移動制御部５２１により実現される状態診断装置１００のナビゲーション機能を実現する。

検査区画割当て部５２０は、上述したように、複数の指標の位置情報に基づいて状態診断装置１００が検査すべき検査区画１１をフレーム全体座標上の検査対象面に割り付ける。移動制御部５２１は、割り付けられた検査区画の順に状態診断装置１００を移動させるように駆動モータ制御部５２２を通して駆動モータＭ１およびＭ２の回転を制御する。周知のように、駆動モータＭ１およびＭ２の回転を独立に制御することで、状態診断装置１００の前進、後退、右折あるいは左折を自在に実行できる。言うまでもなく検査区画を順にたどって移動できれば良いので他の駆動機構であってもよい。

制御部５０４は、ナビゲーションモードにおいて状態診断装置１００の全体位置を常時検出しながら検査対象物１０の状態検査を実行する。より詳しくは、ナビゲーションモードでは全体位置検出器２００により周囲の指標を検出しながら状態診断装置１００の全体位置を認識し、事前に割り当てられた検査区画１１に達すると状態診断装置１００を停止して測定モードに移行する。測定モードにおいて制御部５０４は、駆動モータ制御部５２２により駆動モータＭ１およびＭ２をロックして状態診断装置１００を動かないように静止させ、ｘｙアクチュエータ３００により診断ユニット４００を駆動して検査区画１１でスキャンさせる。こうして検査区画１１の状態検査を実行し、診断情報生成部５０６が検査結果をマッピングして診断情報蓄積部５０７に蓄積する。こうして割り当てられた検査区画１１を順次辿りながら検査対象面の検査を実行する。

診断情報蓄積部５０７に蓄積された診断情報はユーザ指示によりあるいはリアルタイムで表示部５０８に表示させてもよい。表示部５０８には周囲の指標により認識された検査対象面が表示され、状態診断装置１００の移動に従って状態診断が完了する毎に診断が完了した検査区画１１の診断結果がリアルタイムで表示されても良い。なお、表示部５０８の表示画面は外部コンピュータのモニタに表示され、外部からユーザが監視できるようにしても良い。以下、本実施例による検査区画割り当て動作および状態診断動作について図７を参照しながら説明する。

＜動作＞
図８に例示するように、制御部５０４は配置された複数の基準点（指標）の位置情報を検出してフレーム全体座標系を決定し、後述するように少なくとも２つの指標を用いて状態診断装置１００の測定開始位置および移動方向を決定する（動作７０１）。続いて検査区画割り当て部５２０は、上述したように、検出された複数の指標の位置情報に基づいて検査対象面での検査区画を割り当てる（動作７０２）。

続いて、制御部５０４はナビゲーションモードに移行し、全体位置検出器２００により自己の全体位置をリアルタイムで検出しながら検査区画の割当て付番に従って駆動モータＭ１およびＭ２を制御する。これにより図３および図４に示すように状態診断装置１００は検査区画の順番通りに移動する（動作７０３）。

続いて、状態診断装置１００が一つの割当てられた検査区画（フレーム全体座標Ｐ（Ｘ，Ｙ））に移動すると、制御部５０４は測定モードに移行する（動作７０４）。測定モードでは、駆動モータＭ１およびＭ２をロックして状態診断装置１００を動かないように静止させる。静止状態で、制御部５０４はｘｙアクチュエータ３００を駆動して診断ユニット４００を図４に示すように移動させ、現在の検査区画１１の状態検査を実行する。こうして得られた検査結果は診断情報生成部５０６により検査点合成座標（Ｘ’＋ｘ，Ｙ’＋ｙ）にマッピングされ、集計されて診断情報蓄積部５０７に蓄積される。

続いて制御部５０４は割り当てられた検査区画１１の全ての測定が完了したか否かを判断し（動作７０５）、未完であれば（動作７０５のＮＯ）、動作７０３に戻ってナビゲーションモードを維持し、以上の動作７０３～７０５を検査対象物１０の全範囲の測定が完了するまで繰り返す。測定が完了すると（動作７０５のＹＥＳ）、全体位置検出器２００により基準点（指標）の移動あるいは追加があるか否かを判断する（動作７０６）。指標の移動／追加があると、移動あるいは追加された基準点を検出して再登録し（動作７０７）、動作７０２へ戻って検査区画を新たに割り当て、上記動作７０２～７０７を繰り返す。こうして全ての測定範囲が完了すると（動作７０６のＮＯ）、制御部５０４は処理を終了する。

図９に例示するように、診断情報蓄積部５０７に蓄積された診断情報は表示部５０８に表示されることが望ましい。たとえば表示部５０８には周囲の指標により認識された検査対象面が検査区画１１により表示される。そして状態診断装置１００の移動に従って状態診断が完了する毎に、診断が完了した検査区画１１が測定済みとしてリアルタイムで表示される。その際、測定された検査区画１１の診断結果が同時に表示されても良い。

＜効果＞
以上述べたように、本実施形態におけるコンピュータ５００は、検査対象物１０の水平な検査対象面に設定あるいは設置された複数の指標を全体位置検出器２００が検出することで、少なくとも２つの指標により検査対象面の基準線を決定することができ、その基準線に基づいて検査対象面に複数の検査区画１１を割り当てることができる。コンピュータ５００は、状態診断装置１００を割り当てられた検査区画１１を順に移動させながら診断情報を取得することができる。これにより複数の指標を設置するだけで検査対象物の水平面の状態評価情報を自律的に効率良く生成することができるができる。

３．実施例
以下、本発明の一実施例による状態診断装置１００の詳細な構成および動作について図面を参照しながら説明する。本実施例による状態診断装置１００が状態診断を行う対象は床タイル等の水平方向に延在する検査対象物１０である。

３．１）構成
図１０、図１１および図１２に例示するように、本実施例による状態診断装置１００のフレーム１０１の上面には天板１０２が固定され、天板１０２の所定位置に、あるいはフレーム１０１に支柱１０３が設置されている。支柱１０３は伸縮可能であり、その先端には全体位置検出器２００が固定されている。全体位置検出器２００は、支柱１０３を伸縮させることで、指標２０からの反射光を障害物なしに受光できる高さに調整可能である。ユーザの身長を考慮すれば、全体位置検出器２００の高さは２ｍ程度とする。

全体位置検出器２００は所定波長のレーザ光を所定周期（たとえば８Ｈｚ）および所定角度ステップ（たとえば０．２５°）で周囲３６０°回転させ、その反射光を検出する。レーザ光の発射角度と発射から反射光の到達までの時間とを計測することで指標２０が存在する方向とその距離とを所定の精度で検出することができる。また全体位置検出器２００の計測可能範囲２００ａはたとえば半径３０ｍ程度である。このような全体位置検出器２００としては、たとえばSICK AG社製のレーザ測位センサであるNAV350（商標）を用いることができる。

レーザ測位以外に、ＷｉＦｉのアクセスポイントを指標として用い複数のアクセスポイントからの電波強度あるいは電波到達角度を検出して位置を計算する方法、ビーコンを指標として用いる測位方法、ＩＤ情報をのせた超音波の発信源を指標に用いる方法、カメラによる撮像画像を用いて自己位置を推定する方法、ＬｉＤＡＲ（Light Detection And Ranging）を用いて自己位置を推定する方法など、必要な解像度が得られる方式を環境に応じて採用すれば良い。

指標２０は所定の高さのポール２０ａに高反射率のリフレクタ２０ｂを貼り付けたものを使用する。リフレクタ２０ｂは、筒状にして壁や柱等に貼り付けてもよいし、一定の面積（レーザ光を十分に受光して反射できる程度の面積）にカットして壁や柱等に貼り付けてもよい。リフレクタ２０ｂの高さを全体位置検出器２００の高さに合わせて調整できるものが望ましい。ポール２０ａの直径は、全体位置検出器２００からのレーザ光ができるだけ効率的に反射して戻るように、ある程度大きくすることが有利であり、ここでは直径８～１０ｃｍ程度のポールが用いられる。またリフレクタ２０ｂの長さも全体位置検出器２００との距離に応じて長くすることが望ましく、ここでは４０～６０ｃｍ程度である。

本実施例ではフレーム１０１の底面の前方に駆動輪１１０および１１１が、後方に自在キャスタ１０４が取り付けられた状態診断装置１００が例示されているが、これに限定されるものではなく、前方に自在キャスタ１０４が、後方に駆動輪１１０および１１１が設けられてもよい。後輪を駆動輪にする方が小回りがきくという利点がある。上述したように移動制御部５２１が検査区画の割り当てに従って駆動モータＭ１およびＭ２を独立に制御することで状態診断装置１００を自動で前後左右に移動させることができる。

フレーム１０１の底面に配置されたｘｙアクチュエータ３００は自在キャスタ１０４、駆動輪１１０および１１１により検査対象物１０の平面から所定距離だけ離れている。ｘｙアクチュエータ３００については後述するが、ｘステージのｘキャリッジに診断ユニット４００が取り付けられている。診断ユニット４００は昇降機構４０１により検査ユニット４０２を上昇あるいは下降させることができる。

状態診断装置１００の天板１０２上には、モニタ用の表示部５０８を有するコンピュータ５００および操作部６００が設けられ、全体位置検出器２００および診断ユニット４００と共にローカルエリアネットワークを構成している。

また、図１１および図１２に例示されているように、フレーム１０１の後方上端部にはバー１０５が水平に設けられ、ユーザはバー１０５を掴んで操作することで状態診断装置１００を所望の方向へ移動させることができる。あるいは図１１に明示されるように、操作部６００にジョイスティック６００ａを設け、状態診断装置１００をユーザ操作で所望の方向へ移動させることもできる。

また自在キャスタ１０４はストッパ１０４ａを有するものが望ましい。ユーザが足でストッパ１０４ａを操作することで状態診断装置ｌ００を確実に静止させることができ、診断ユニット４００による診断動作を安定的に実行できる。また、前輪を自在キャスタ１０４、後輪を駆動輪１１０および１１１とした場合には、緊急停止用ストッパを後輪側に設け、ユーザが足で緊急停止用ストッパを操作することで駆動輪１１０および１１１を検査対象面から浮かせる機能を設けることもできる。

３．２）ｘｙアクチュエータ（検出部移動機構）
図１３、図１４および図１５に例示するように、ｘｙアクチュエータ３００は一対の平行なｙフレーム３０１とそれらに直交するｘステージ３０２とからなり、一対のｙフレーム３０１がフレーム１０１の底面フレームに固定されている。ｘステージ３０２は各ｙフレーム３０１上で移動可能なｙキャリッジ３０３上に固定され、一対のｙキャリッジ３０３はｙ軸ステッピングモータ３０４の回転によりｙ軸方向に移動する。したがって、ｘステージ３０２はｙ軸ステッピングモータ３０４によりｙ軸方向の所望位置に移動可能である。

ｘステージ３０２にはｘキャリッジ３０５が移動可能に設けられ、ｘキャリッジ３０５に診断ユニット４００が固定されている。より詳しくは、ｘキャリッジ３０５に昇降機構４０１が固定され、昇降機構４０１に検査ユニット４０２が昇降可能に連結されている。ｘキャリッジ３０５はｘ軸ステッピングモータ３０６の回転によりｘステージ３０２上を移動する。したがって、ｘキャリッジ３０５に固定された診断ユニット４００はｘ軸ステッピングモータ３０６によりｘ軸方向の所望位置に移動可能である。

こうしてｙ軸ステッピングモータ３０４およびｘ軸ステッピングモータ３０６のそれぞれの回転を制御することで、ｘキャリッジ３０５に固定された診断ユニット４００を図１３のハッチング部で示す検査区画１１内で所定ステップごとに順次移動させことができる。すなわち、ｘ軸ステッピングモータ３０６を所定角度だけ回転させることで診断ユニット４００をｘ軸方向に所定距離Δｘだけ移動させ、ｙ軸ステッピングモータ３０４を所定角度だけ回転させることで診断ユニット４００をｙ軸方向に所定距離Δｙだけ移動させることができる（図４参照）。移動距離ΔｘおよびΔｙの精度については、ｙ軸ステッピングモータ３０４およびｘ軸ステッピングモータ３０６に付加されたエンコーダにより十分な位置決め精度を得ることができる。

ｙ軸ステッピングモータ３０４およびｘ軸ステッピングモータ３０６によるｙキャリッジ３０３およびｘキャリッジ３０５の移動手段は方式を問わない。送りネジ方式であってもベルト送り方式であってもよいが、本実施例ではベルト送り方式が用いられている。このようなｘｙアクチュエータとしては市販されている製品を利用することができ、たとえばFESTO社製の平面ガントリ（EXCM-40）を用いることができる。診断ユニット４００の有効可動範囲、すなわち検査区画１１のサイズはたとえば７０×７０ｃｍ程度である。

また本実施例によれば、図１３に示すように、状態診断装置１００の進行方向はフレーム内座標系のｙ軸方向に一致し、診断ユニット４００はｘステージ３０２の進行方向側（前側）に連結されている。したがってｘステージ３０２のｙ軸方向のストローク３０２ａに対して、検査区画１１はｘｙアクチュエータ３００の進行方向側へシフトしている。これにより検査対象物１０の検査対象面の端部まで診断しやすくなる。

３．３）診断ユニット
図１６に例示するように、本実施例における診断ユニット４００は昇降機構４０１と検査ユニット４０２とからなり、昇降機構４０１がｘステージ３０２のｘキャリッジ３０５に固定されている。検査ユニット４０２は昇降機構４０１と上下方向にスライド可能に連結されている。以下、昇降機構４０１および検査ユニット４０２について詳細に説明する。

＜昇降機構＞
図１６～図１８において、昇降機構４０１はｘキャリッジ３０５に固定された板状のブラケット４１０を有し、ブラケット４１０の裏側に駆動手段としてＤＣモータを含むアクチュエータ４１１が設けられている。アクチュエータ４１１の回転軸４１２はブラケット４１０の開口部を通して表側へ回転可能に貫通し、回転軸４１２の先端にカム４１３が固定されている。カム４１３は、図１７に示すように、回転軸４１２が偏心している円板カムである。また、ブラケット４１０の表面には、カム４１３の上方に一対のフック４１４が設けられ、それぞれにコイルバネ４１５の一端が掛かっている。これらコイルバネ４１５の他端には以下に述べる検査ユニット４０２が掛かり、検査ユニット４０２はコイルバネ４１５により上方へ付勢され、それによってカム４１３に押しつけられた状態にある。

＜検査ユニット＞
検査ユニット４０２は、カム４１３の外周に当接した従節板４２０を有し、従節板４２０の両側には一対のフック４２１が延びており、それらに一対のコイルバネ４１５の他端がそれぞれ掛かっている。従節板４２０は連結部４２２により断面が矩形の検出部４２３に固定されることで一体として検査ユニット４０２を構成している。さらに連結部４２２は昇降機構４０１のブラケット４１０に固定されたレールと上下方向にスライド可能に連結したスライダからなる。

図１７および図１８に示すように、検出部４２３には水平方向に延伸した取り付け具４２４が固定されており、取り付け具４２４の裏面に４つの自在キャスタ４２５が固定されている。自在キャスタ４２５は３６０°旋回可能であり、自在キャスタ４２５が検査対象物１０の表面に接触した状態で、検出部４２３の底面４２６との間に所定の間隙が生じるように設計されている。この所定の間隙の距離は検出部４２３の打撃による診断動作が適切に行われるように設定される。検出部４２３の下端部の４方向の側面にはマイクロフォンを覆うマイクロフォンカバー４２７が突出して設けられ、また底面部には打撃ハンマ（図示せず）が設けられている。このような検出部４２３の詳細な構成については後述する。

また、図１７に明示的に示されているように、ブラケット４１０の下端部には上下方向に２つの検知スイッチ４１６および４１７が設けられ、連結部４２２に突起部４２８が検知スイッチ４１６あるいは４１７と接触可能に設けられている。突起部４２８が上側の検知スイッチ４１６に接触してスイッチをオンにしているときは検査ユニット４０２が上昇位置にあり、この上昇位置で状態診断装置１００は移動することができる。また突起部４２８が下側の検知スイッチ４１７に接触してスイッチをオンにしているときは検査ユニット４０２が下降位置にあり、この下降位置でｘｙアクチュエータ３００を駆動し検出部４２３を順次移動させながら検査区画１１で打診動作を実行することができる。

＜昇降動作＞
図１９を参照しながら、昇降機構４０１による検査ユニット４０２の昇降動作について説明する。上述したように、検査ユニット４０２の従節板４２０はコイルバネ４１５により上方へ付勢され、カム４１３の外周に当接している。

図１９（Ａ）に示すように、アクチュエータ４１１の回転により回転軸４１２とカム４１３の外周との垂直方向の距離が最短になると、カム４１３に当接した従節板４２０がコイルバネ４１５により引き上げられ、それにより検査ユニット４０２の全体が上昇し、突起部４２８が上側の検知スイッチ４１６に接触して停止する。この上昇位置で検出部４２３は自在キャスタ４２５と共に検査対象物１０から離れるので、ユーザは状態診断装置１００を移動させることができる。

図１９（Ｂ）に示すように、アクチュエータ４１１の回転により回転軸４１２とカム４１３の外周との垂直方向の距離が最長になると、カム４１３に当接した従節板４２０がコイルバネ４１５に抗して押し下げられ、それにより検査ユニット４０２の全体が下降し、突起部４２８が下側の検知スイッチ４１７に接触して停止する。この下降位置で自在キャスタ４２５が検査対象物１０に接触し、検出部４２３の底面４２６と検査対象物１０の表面との間が後述する打診に適した距離に維持される。この下降状態において、診断ユニット４００は自在キャスタ４２５により検査対象物１０の表面に接触しているので、ｘｙアックチュエータ３００の動作に応じて前後左右に自在に移動可能である。

このようにアクチュエータ４１１の回転制御によりカム４１３を回転させて検査ユニット４０２を上昇あるいは下降させることができる。

３．４）検出部
本実施例における検出部４２３は検査対象物１０の表面を打撃することで診断情報を取得するセンサ部であり、基本的には上述した特許文献１の検出ユニットを採用することができる。以下、検出部４２３の構成および動作を説明する。

図２０に例示するように、検出部４２３は四角柱形状の筐体４５０内に打撃部４５１が固定されており、打撃部４５１はソレノイドからなり、たとえばソレノイドが通電されるとプランジャ４５２を所定の力で下方に押し出し、通電が停止されるとバネ等の手段でプランジャ４５２を上方へ引き込む。プランジャ４５２の下端には打撃ハンマ４５３が設けられ、筐体４５０の底面にあるベース４５４の中央に設けられた開口部４５５を移動可能に貫通している。ソレノイドの通電により打撃ハンマ４５３は開口部４５５を通して検査対象物１０の検査面に打撃を与えることができる。既に述べたように、診断ユニット４００が下降すると自在キャスタ４２５が検査対象物１０に接触し、検出部４２３の底面と検査対象物１０の表面との間に打撃ハンマ４５３の駆動に適した距離が維持される。

打撃ハンマ４５３には振動センサ４５６が設けられ、打撃ハンマ４５３の打撃時の振動を検出する。筐体４５０の下端部の４方向の側面には防振ゴム４５７を介してマイクロフォン４５８が設けられ、これらの上にマイクロフォンカバー４２７が設けられている。マイクロフォン４５８は打撃時の検査面からの打音を検出する。なお、本実施例では４個のマイクロフォン４５８が設けられているが、これに限定されるものではない。

検出部４２３の検出動作は次のように実行される。まず検出器４２３がｘｙアクチュエータ３００により検査すべき位置に移動すると、打撃ハンマ４５３が検査面を打撃する。このときの打撃ハンマ４５３の振動は振動センサ４５６により検出され、検査面の打撃による打音をマイクロフォン４５８により検出する。特許文献１によれば、こうして得られた振動検出信号により基準時刻を決定し、それに基づいて打音検出信号から検査面の剥離等の状態を評価することができる。ただし、検出部４２３は本実施例に限定されるものではなく、検査対象物１０の状態評価が可能な任意の方式を採用することができる。たとえば同じく特許文献１に記載されたように、マイクロフォン４５３からの打音検出信号と、打撃ハンマ４５３の打撃による検査面の振動を検出した検査面振動検出信号とを用いて検査面の剥離等の状態を評価してもよい。

４．適用例
上記実施形態および実施例では、全体位置検出器２００が複数の指標を検知して検査対象面の全体を認識する場合を例示したが、全体位置検出器２００の検出範囲を超える広さあるいは複雑な形状の検査対象物１０であっても、指標の追加あるいは配置変更をしながら上記状態診断方法を繰り返し適用することで測定可能である。以下、正方形状の検査対象物１０を例示し、それを４つの測定面に分割して状態診断する場合を説明する。

図２１（Ａ）に示すように、大きな検査対象面の一部である測定面９０１を４つの指標（リフレクタ）２１～２４により規定し、上述したように指標を登録して座標系を決定し、状態診断装置１００を移動させながら測定面９０１の状態診断情報を取得する。続いて、図２１（Ｂ）に示すように、リフレクタ２１および２４のみを移動させ、４つのリフレクタ２１～２４により測定面９０２を規定し、指標を再登録した後、同様にして状態診断装置１００を移動させながら測定面９０２の状態診断情報を取得する。続いて、図２１（Ｃ）に示すように、リフレクタ２１および２２のみを移動させ、４つのリフレクタ２１～２４により測定面９０３を規定し、指標を再登録した後、同様にして測定面９０３の状態診断情報を取得する。続いて、図２１（Ｄ）に示すように、リフレクタ２１および２４のみを移動させ、４つのリフレクタ２１～２４により測定面９０４を規定し、指標を再登録した後、同様にして測定面９０４の状態診断情報を取得する。このように取得された測定面９０１～９０４の状態診断情報を診断情報蓄積部５０７に格納することで、検査対象面全体の状態診断情報を表示することができる。このようにリフレクタ（指標）の配置を順次変更しながら上記状態診断方法を繰り返し適用することで、任意の大きさの検査対象物１０の状態診断が可能となる。なお、図２１（Ｂ）～（Ｄ）のリフレクタ配置は、配置変更ではなく、リフレクタの追加であってもよい。

さらに図２２に例示するように、上記図２１（Ｄ）のリフレクタ配置からリフレクタ２３および２４のみを移動させ、あるいはリフレクタを追加して、４つのリフレクタ２１～２４により測定面９０５を規定し、指標を再登録した後、同様にして状態診断装置１００を移動させながら測定面９０５の状態診断情報を取得する。このようなリフレクタの配置変更あるいは追加により、どのような形状の検査対象面であっても対応可能となる。

また図４に例示するような形状の検査対象面であっても、少なくとも２つのリフレクタを基準として基準線ＬＲを決定すれば検査対象物１０の全面の測定が検査区画１１のΔｘおよびΔｙの解像度で可能となる。

５．他の実施形態
上述した実施形態および実施例は複数の指標を設置するだけで検査対象面を規定し、検査区画を割り当てることで自動診断を可能にしたが、検査対象面の形状によっては検査区画の割り当てを途中で変更する場合も考えられる。以下他の実施形態として、任意の床形状の室内で床診断を自動的に行う状態診断装置について図２３～図２５を参照しながら説明する。ただし、コンピュータ５００に実装される基本的な機能構成は図７に示すものと同様であるから構成についての説明は省略し本実施形態の動作について説明する。なお、図８の動作と同様の動作には同じ参照番号を付して説明は簡略化するものとする。

図２３に例示するように、検査対象面である室内の床１０ｂが壁面１０ｃで囲まれており、室内における状態診断装置１００の全体位置を検出するために指標Ｒ１～Ｒ８が設置されているものとする。全体位置検出器２００は、上述したようにレーザ光を所定周期および所定角度ステップで周囲３６０°回転させ、その反射光を検出することで自己の装置１００に対して各指標が存在する方向とその距離とを所定の精度で検出することができる。また全体位置検出器２００は同様にして壁面１０ｃとの距離を検出することもできる。したがって、四方の壁面１０ｃを指標として自己の全体位置を検出することも可能である。

＜動作＞
図２４において、制御部５０４は、全体位置検出器２００により検出された複数の基準点（指標）あるいは壁面１０ｃの位置情報からフレーム全体座標系を決定する（動作７１０）。ここでは、図２３に例示するように指標Ｒ１、Ｒ２およびＲ３あるいはそれに対応する壁面により規定される線を基準線ＬＲとしてＹ軸方向が決定されたものとする。

続いて、検査区画割当て部５２０は、上述したようにフレーム全体座標系における検査対象面での検査区画１１を割り当てる（動作７１１）。図２５に例示するように、基準線ＬＲを用いて全体座標系のＸ軸およびＹ軸を決定し、各検査区画１１が全体座標Ｐ（Ｘ，Ｙ）として割り当てられ、全体でｐ×ｑ個の検査区画が配列されているものとする。この検査区画割当て時に、壁面１０ｃに近い検査区画では全部を検査できない場合がある。図２５の例では、検査区画Ｐ（１，ｋ＋１）、Ｐ（２，ｍ）、Ｐ（３，ｎ）・・・、Ｐ（ｐ－１，２）、Ｐ（ｐ－１，ｑ）およびＰ（ｐ、３）～Ｐ（ｐ，ｑ）が部分的な検査区画となっている。

続いて、制御部５０４はナビゲーションモードに移行し、全体位置検出器２００により自己の全体位置をリアルタイムで検出しながら検査区画の割当て付番に従って駆動モータＭ１およびＭ２を制御し、これにより状態診断装置１００は検査区画の順番通りに移動する（動作７１２）。

状態診断装置１００は上述したように全体位置検出器２００により壁面１０ｃとの距離を検出できるので、移動先の検査区画が壁面に面した区画であるか否かを判断できる。このときに制御部５０４は当該検査区画が図２５に示す部分的な検査区画Ｐ（１，ｋ＋１）、Ｐ（２，ｍ）、Ｐ（３，ｎ）等であるか否かを判断する（動作７１３）。部分的な検査区画でなければ（動作７１３のＮＯ）、制御部５０４は駆動モータＭ１およびＭ２をロックし、ｘｙアクチュエータ３００を駆動して診断ユニット４００を移動させ現在の検査区画１１の状態検査を実行する。こうして得られた検査結果は診断情報生成部５０６により検査点合成座標（Ｘ’＋ｘ，Ｙ’＋ｙ）にマッピングされ、集計されて診断情報蓄積部５０７に蓄積される。部分的な検査区画であれば（動作７１３のＹＥＳ）、制御部５０４はｘｙアクチュエータ３００に駆動された検出部４２３からの検出信号Ｓのうち該当する検査部分のみを切り取ってマッピングし診断情報蓄積部５０７に蓄積してもよいし、当該検査区画の全部の検出信号Ｓを用いてそれ以前に検査された部分の検出信号に上書きしても良い（動作７１５）。

続いて、制御部５０４は割り当てられた検査区画１１の全ての測定が完了したか否かを判断し（動作７１６）、未完であれば（動作７１６のＮＯ）、動作７１２に戻ってナビゲーションモードを維持し、以上の動作７１２～７１６を検査対象物１０の全範囲の測定が完了するまで繰り返す。測定が完了すると（動作７１６のＹＥＳ）、全体位置検出器２００により基準点（指標）の移動あるいは追加があるか否かを判断し（動作７１７）。指標の移動／追加があると、移動あるいは追加された基準点を検出して再登録し（動作７１８）、動作７１１へ戻って検査区画を新たに割り当て、上記動作７１１～７１８を繰り返す。こうして全ての測定範囲が完了すると（動作７１７のＮＯ）、制御部５０４は処理を終了する。

６．他の実施例
上述した実施形態および実施例では状態診断装置１００の装置本体が人力あるいはモータ駆動により移動可能であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の方式で移動させることもできる。

＜例１＞
図２６に例示するように、追従式牽引装置１５０に状態診断装置１００の装置本体を連結し、追従式牽引装置１５０が作業者１６０に追従して状態診断装置１００を牽引してもよい。状態診断装置１００は図５～図２０で例示した実施例と同様の構成を有するが、駆動輪１１０および１１１は自在キャスタであってもよい。追従式牽引装置１５０は状態診断装置１００の進行方向側に連結されている。追従式牽引装置１５０は追従センサあるいはカメラ等の追従対象物検知手段１５１を用いて進行方向側を移動する作業者１６０の距離および方向を検知しながら追従する。なお、追従式牽引装置１５０としては種々の方式のものが提案されており、たとえば特開２０１９－００３２４１号公報に記載された追従式台車を採用することができる。このように追従式牽引装置１５０により状態診断装置１００を移動／停止させながら、上記実施形態で説明したようにフレーム内検査範囲１１ごとに検査対象面全体の診断情報を取得することができる。

＜例２＞
図２７に例示するように、牽引装置１５５に状態診断装置１００の装置本体を連結し、運転者が牽引装置１５５を操縦することで、あるいは無線による遠隔操作により、状態診断装置１００を牽引してもよい。状態診断装置１００は図５～図２０で例示した実施例と同様の構成を有するが、駆動輪１１０および１１１は自在キャスタであってもよい。この例では全体位置検出器２００は状態診断装置１００あるいは牽引装置１５５のいずれに設けられてもよい。このような牽引装置１５５を用いても状態診断装置１００を移動／停止させながらフレーム内検査範囲１１ごとに検査対象面全体の診断情報を取得することができる。

＜例３＞
上述したように状態診断装置１００はモータ駆動される駆動輪１１０および１１１により移動可能であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、状態診断装置１００はフレーム底面に全方向移動車輪を設け、各車輪を独立にモータ駆動することで所望の方向に移動させてもよい。たとえば全方向移動車輪としてメカナムホイールを採用し、図７における駆動モータ制御部５２２がメカナムホイールからなる４つの車輪の各々の回転速度と回転方向を独立して制御することにより、任意の方向に移動あるいは回転させることが可能となる。メカナムホイールを採用することで、状態診断装置１００の小回りが容易となり、任意の形状の床であっても状態診断を容易に実行することができる。

本発明は建物の床あるいは屋上のような水平面の剥離等の状態診断に適用可能である。

１０ 検査対象物
１１ 検査区画
２０ 指標
２０ａ ポール
２０ｂ リフレクタ
２１～２４ 指標（リフレクタ）
１００ 状態診断装置
１０１ フレーム
１０２ 天板
１０３ 支柱
１０４ 自在キャスタ
１１０，１１１ 駆動輪
２００ 全体位置検出器
２００ａ 計測可能範囲
３００ ｘｙアクチュエータ（検出部移動機構）
３０１ ｙフレーム
３０２ ｘステージ
３０３ ｙキャリッジ
３０４ ｙ軸ステッピングモータ
３０５ ｘキャリッジ
３０６ ｘ軸ステッピングモータ
４００ 診断ユニット
４０１ 昇降機構
４０２ 検査ユニット
４１０ ブラケット
４１１ アクチュエータ
４１２ 回転軸
４１３ カム
４１４ フック
４１５ コイルバネ
４１６、４１７ 検知スイッチ
４２０ 従節板
４２１ フック
４２２ 連結部
４２３ 検出部
４２４ 取り付け具
４２５ 自在キャスタ
４２６ 底面
４２７ マイクロフォンカバー
４２８ 突起部
４５０ 筐体
４５１ 打撃部
４５２ プランジャ
４５３ 打撃ハンマ
４５４ ベース
４５５ 開口部
４５６ 振動センサ
４５７ 防振ゴム
４５８ マイクロフォン
５００ コンピュータ
５０４ 制御部
５０５ 検査点位置合成部
５０６ 診断情報生成部
５０７ 診断情報蓄積部
５０８ 表示部
５１０ データ処理部
５２０ 検査区画割当て部
５２１ 移動制御部
５２２ 駆動モータ制御部

Claims (7)

1. 水平面に沿って延在する検査対象物の状態を診断する状態診断装置であって、
   前記状態診断装置の装置本体を前記検査対象物の検査対象面上で所望の方向に移動させる駆動部と、
   外部の少なくとも２つの指標を検出することで前記検査対象面上における前記装置本体の全体位置を検出する全体位置検出部と、
   前記装置本体の全体位置における前記検査対象物の状態を検出する検出部と、
   前記全体位置検出部が検出した少なくとも２つの指標から基準線を決定し、前記基準線に従って決定された全体座標に従って前記検査対象面上に複数の検査区画を割り当て、前記割り当てられた検査区画に従って前記装置本体を移動させながら、前記検査区画ごとに前記検出部により検出された検出信号から前記検査対象面の診断情報を生成するデータ処理部と、
   を有する検査対象物の状態診断装置。
2. 前記検出部を前記装置本体内の所望の位置に移動させる検出部移動機構を更に有し、前記検査区画が前記検出部の前記装置本体内の移動可能範囲であり、
   前記データ処理部は、前記検出部の前記装置本体内位置と前記装置本体の全体位置とから前記検出部の全体位置を算出し、前記検出部の全体位置における前記検出部により検出された検出信号から前記検査対象面の診断情報を生成することを特徴とする請求項１に記載の検査対象物の状態診断装置。
3. 前記データ処理部は、前記検査対象面上に割り当てられた検査区画の所定の順序に従って前記駆動部を制御して前記装置本体を移動させることを特徴とする請求項１または２に記載の状態診断装置。
4. 水平面に沿って延在する検査対象物の状態を診断する状態診断システムであって、
   前記検査対象物の水平面上に設置され検査対象面を特定するための複数の指標と、
   前記検査対象面上を前記複数の指標を検出しながら移動し、前記検査対象物の状態を診断する状態診断装置と、
   からなり、
   前記状態診断装置が、
   装置本体と、
   少なくとも２つの指標を検出することで前記検査対象面上の全体位置を検出する全体位置検出部と、
   前記全体位置における前記検査対象物の状態を検出する検出部と、
   前記全体位置検出部が検出した少なくとも２つの指標から基準線を決定し、前記基準線に従って決定された全体座標に従って前記検査対象面上に複数の検査区画を割り当て、前記割り当てられた検査区画に従って前記装置本体を移動させながら、前記検査区画ごとに前記検出部により検出された検出信号から前記検査対象面の診断情報を生成するデータ処理部と、
   からなる、ことを特徴とする検査対象物の状態診断システム。
5. 前記検出部を前記装置本体内の所望の位置に移動させるフレーム内移動機構を更に有し、前記検査区画が前記検出部の前記装置本体内の移動可能範囲であり、
   前記データ処理部は、前記検出部の前記装置本体内位置と前記装置本体の全体位置とから前記検出部の全体位置を算出し、前記検出部の全体位置における前記検出部により検出された検出信号から前記検査対象面の診断情報を生成することを特徴とする請求項４に記載の検査対象物の状態診断システム。
6. 水平面に沿って延在する検査対象物の状態を診断する状態診断装置の状態診断方法であって、
   全体位置検出部が外部の少なくとも２つの指標を検出することで前記検査対象物の検査対象面上における前記状態診断装置の装置本体の全体位置を取得し、
   検出部が前記装置本体の全体位置における前記検査対象物の状態を検出し、
   データ処理部が、
   前記全体位置検出部が検出した少なくとも２つの指標から基準線を決定し、
   前記基準線に従って決定された全体座標に従って前記検査対象面上に複数の検査区画を割り当て、
   前記割り当てられた検査区画に従って前記装置本体を移動させ、
   前記装置本体を移動させながら前記検査区画ごとに前記検出部により検出された検出信号から前記検査対象面の診断情報を生成する、
   ことを特徴とする状態診断方法。
7. 水平面に沿って延在する検査対象物の状態を診断する状態診断装置としてコンピュータを制御するプログラムであって、
   全体位置検出部が外部の少なくとも２つの指標を検出することで前記検査対象物の検査対象面上における前記状態診断装置の装置本体の全体位置を取得する機能と、
   検出部が前記装置本体の全体位置における前記検査対象物の状態を検出する機能と、
   データ処理部が、前記全体位置検出部が検出した少なくとも２つの指標から基準線を決定し、前記基準線に従って決定された全体座標に従って前記検査対象面上に複数の検査区画を割り当て、前記割り当てられた検査区画に従って前記装置本体を移動させ、前記装置本体を移動させながら前記検査区画ごとに前記検出部により検出された検出信号から前記検査対象面の診断情報を生成する機能と、
   を前記コンピュータに実現することを特徴とするプログラム。

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