管理人のイエイリです。

老朽化した橋が安全かどうかを判断する手段として、車両が通過したときの橋桁のたわみを計測する方法があります。

そこで産業技術総合研究所（以下、産総研）とCORE技術研究所（本社：大阪市北区。以下、CORE技研）は、京都大学インフラ先端技術コンソーシアムの活動の一環として、全長110 mのドゥルックバンド橋のたわみ計測を行いました。

産総研らがたわみ計測を行った全長110mのドゥルックバンド橋（以下の写真、資料：産総研）

8トンの試験車両が時速20kmで橋を通過すると、橋桁の中央は6mmほど変位したことが確認されました。

この高精度な計測は、100mほど離れたところから、

ナ、ナ、ナ、ナント、

飛行中のドローン

によって行われたのです。（産総研のプレスリリースはこちら）

ドローンによる橋桁のたわみ計測イメージ。橋桁の両端と中央部に1m四方のマーカーを設置したのがポイント

いくら安定して飛行するドローンと言えども、撮影された映像から100m離れたところから数ミリの変位を測るのは困難です。

そこで、1m四方のマーカーを3枚用意し、橋桁の両端と中央部にそれぞれ張り付けて撮影しました。これらのマーカーには縦横0.2mピッチで規則的な模様が描かれています。

そして、3つのマーカーが一直線上に並ぶように100分の1画素の精度で画像ぶれを補正し、たわむ前後の映像を比較して「サンプリングモアレ法」という手法で「モアレしま」を作成しました。しまの位相変化から、微小変位を算出したのです。

その結果、世界で初めて、ドローン空撮からミリメートル単位の橋梁たわみ計測に成功しました。

計測精度は、福島ロボットテストフィールドで検証実験を行った結果、1～5mmの変位量に対して平均誤差はわずか0.2mmというものでした。

このユニークな計測手法のヒントになったのは、

人間の耳のバランス感覚

でした。

橋桁の両端に設置した基準マーカーは、人間の両耳によるバランス感覚として機能し、常に撮影した映像をぶれないように補正する役目を担っている

人間の耳には聴覚をつかさどる「蝸牛(かぎゅう)」のほか、平衡感覚をつかさどる「前庭」と「三半規管」があります。橋桁の両端に設置した2つの基準マーカーは人間の耳に相当し、両マーカーを結ぶ基準線はバランス感覚に相当すると、開発者はイメージしました。

この考え方で、ドローンの空撮画像を、常にぶれないように補正し、安定したたわみ計測が行えるようになったとのことです。

ドローンによる空中からのたわみ計測により、数多くの橋梁の維持管理を効率的に行えるようになりそうです。

今後、産総研らは長期モニタリング技術やクラウドによる自動解析技術の開発を進め、将来的にはドローンの自律飛行による計測サービスの実現を目指しています。