伸栄開発株式会社

ドローンの技術

昨今、公私ともに幅広いシーンで活用されているドローン。伸栄開発でも、高性能で精密なドローンを複数多用しております。
河川や橋など、人が入れない場所の地形・状態を撮影するのに最適な機器です。
また、水中ドローンでは水中のクラックの調査などを実施することができます。

当社最大の武器である「Hovermap」という UAV レーザースキャナー搭載機では、カメラ・スキャナー・点群処理ソフトが搭載されており、空撮しながら同時に精密な点群データを作成することができます。

Hovermap

産業用ドローンに搭載する自律制御と 3D レーザーマッピング・ペイロード Hovermap は三次元レーザー計測や全方位衝突回避、非 GPS 環境での自律飛行の機能を持ち、これまで不可能だった様々なドローンによる処理が可能になります。これまでになかった自律飛行ができ、全方向の障害物を検知して回避して空撮ができる点が最大のメリットです。

弊社が保有している Hovermap には、スキャナーやカメラ、IMU コンピューターが搭載されています。この心臓部分となる IMU が搭載されていることで、飛行しながら点群データを瞬時に作成することができ、鮮明でより細かい３Dデータを作成することができます。

メリット

・マッピングと自律飛行の２つの能力を１つのシステムで実現できます
・ GPS 不要のマッピングができます
・高速処理能力があります
・全方位に視野角があります。上下左右あらゆる方向の衝突回避とマッピングが可能です
・夜間や暗所のマッピングに最適です

実績

・インフラ設備、建物の調査
・事故などの現場保全
・地下や鉱山内部のマッピング
・建設現場のマッピング
・採掘現場のマッピング
・電線のマッピング

UAV（ドローン）

Amuse oneself UAV(Unmanned Aerial Vehicle)
無人機を意味する Unmanned Aerial Vehicle の略称。
建築業界改革である i-Construction に準拠する手法として注目されています。
自重が1.5kgに対し、積載可能重量は2.5kgと強力です。オペレーターはあらかじめ飛行ルートを地図上で設定します。そのデータを UAV に転送することで、UAV は自動的にルートをトレースします。
その後、自動的に戻ってきます。静止画の撮影、上空では360°パノラマ撮影が可能です。測量・調査などの計測、遺跡における撮影、防災関連などに役立ちます。

作業手順

撮影・フライト条件（標定点設置）
標定点を３点以上設置し観測します。
フライト計画策定
フライト条件を踏まえて撮影計画を立てます。
UAV空撮
フライト計画を UAV に転送し自律航行により撮影します。この時、標定点を設置し撮影します。
画像の生成
UAV の軌跡データ、空撮の画像、基準点データなどを解析ソフトに読み込み解析します。
３Dモデル作成
画像の自動標定解析にて、点群データ３Dモデルを作成します。

オルソ画像、３Dモデル（点群作成）からボリューム計算、断面作成、面積、体積などが作成可能であり、GIS データ、CIM データなどにも利用できます。

名称：Zion QC730

自動飛行範囲：半径1,000m
飛行時間：20～30分程度
積載可能重量：約4.0kg
通信方式：2.4Ghz
標準カメラ仕様：約2430万画素
地上分解能：10～50mm
バッテリー仕様：Zion Lipo6セル　350Wh 1個

UAV測量のメリット

①航空機より低空で撮影のためデータが高解像度に: 低空での撮影により、写真が非常に鮮明で、細かなデータの取得が可能です。
②業務進捗などがわかりやすくなる: ３Dモデルを使って、例えば土量や、産業廃棄物の体積量などを取得できます。どれぐらいの時間でどれぐらいの土量を運搬できたかや、廃棄物の処理にどれぐらい時間がかかったのか便利です。
③広範囲の撮影が容易に可能: ドローンでは大体 3～4 ヘクタールを撮るのに、1 時間も要しません。これを地上で人が動いて行うと、大変な時間がかかるため、時間を大幅に短縮できます。測量用の成果を作る前段階において、座標を得るのがかなり容易です。
④人が入れない箇所での測量データ取得が可能: 例えば河川の奥ですが、なかなか人が入れなかったり、川を渡ったりする必要があります。そんな場所でも容易に測量が可能です。対空標識を置く必要がありますが、人が立ち入る箇所はかなり少なくなります。
⑤測量業務を行う場合に工事を止める必要がない: トラックや重機など、動いているものが写真に入る場合でも、特に影響はありません。
⑥速くて低コスト: 地上での光波測量では、測定には 3 日程度かかり、さらに測量データをもとに断面図や横断図を作成し、使える状態にするまで 3 日程度かかります。地上でのレーザー測量では、測定日数自体は人が点を拾って行くよりも短くなるものの、その後の成果作成には同様に日数を要します。
UAV 測量では、撮影におよそ半日かかります。写真を撮って解析してしまえば、あとは3次元 CAD ソフトを使って横断図や縦断面図を簡単に作れるので、大体 1～1.5 日で成果を得ることができ、非常にスムーズで低コストです。

UAV写真測量のデメリット

・写真に写ったものしか測量できない: 山の測量を例にすると、山は木で覆われているので、地面を写すことができません。木の高さでしか測量できず、地面の測量ができないということです。
これを克服する手法として、写真ではなくレーザーを用います。レーザーは地面まで届きますので、山の地盤の測量をすることが可能です。工事前に形状を把握する起工測量、詳細な測量を行う前の大まかな測量、山を切り崩す前の測量などで広く使われます。

Phantom 4 Pro

Phantom 4 Pro V2.0は、周囲のリアルタイムビューや近くの障害物の高度と位置についての情報を取得し、自身の位置を示すことができる３Dマップを作成します。IMU とコンパスは、重要な飛行状況、速度および方向の情報を収集すると同時に、冗長化された IMU とコンパスが重要なデータをモニターし、考えられるエラーを除外します。これによりフライトの信頼性が飛躍的に向上します。
OcuSync HD伝送システム搭載で、自動デュアル周波数切替えに対応し、DJI Goggles RE にワイヤレスで接続できます。
FlightAutonomy システムは、後方にデュアル・リア・ビジョンセンサー、左右に赤外線センサーが搭載し、合計で 5 方向の障害物を検知するので、GPSがなくても障害物を回避しながら安定した飛行が可能です。

・FLIGHTAUTONOMY (フライトオートノミー) とは
FlightAutonomy とは、進化した空撮知能を持つ自動飛行プラットフォームのことです。
FlightAutonomy は、7 台のカメラ (前方、後方、下方にあるデュアルステレオ・ビジョンセンサーとメインカメラ) 、赤外線認識システム、デュアルバンド衛星測位システム (GPS と GLONASS) 、下方にある 2 台の超音波距離計、冗長性を備えた IMU とコンパス、パワフルな専用コンピューティングコアの一群を含む 10 の部品グループの複雑なネットワークで構成されています。

1 インチ 20 MPセンサー搭載の内蔵カメラ

内蔵カメラは、1 インチ 20 MP CMOSセンサーを搭載。特別に設計されたレンズは7群8枚構成で、メカニカルシャッターを採用し、高速飛行中や高速で動く被写体の撮影時に映像が歪んでしまう、ローリングシャッター現象を回避できます。性能面でも一般的なデジタルカメラと変わらないパワフルさを誇り、4K動画をH.264フォーマットでは60fpsで、H.265フォーマットでは30fpsで撮影します。
ビットレートはともに 100Mbpsです。高性能センサーとプロセッサーが、映像をより精細に記録するため、高度なポストプロダクションでの編集作業を可能にします。

編集用に最適化された4Kデータ

高性能な画像処理システムを採用しているため、動画は映画製作や編集用に最適化された DCI 4K/60fps (4096x2160)を 100Mbpsで撮影できます。高解像度なスローモーション撮影にも対応します。
Phantom 4 Pro V2.0は、H.265 動画コーデックにも対応しています (最大解像度 4096x2160/30fps)。特定のビットレートでは、H.265 の画像処理量はH.264 の2倍で、画質が大幅に向上しています。
高ダイナミックレンジのD-logモードで記録すると、画像データを最大限に活用して、カラーグレーディングを行えます。

高解像度レンズ

シャープで鮮やかな写真を高解像度で撮影するためには、レンズの品質が鍵となります。Phantom 4 Pro V2.0のカメラは空撮用に最適化された焦点距離24mm (35mm判換算)のF2.8広角レンズを搭載しています。2 枚の非球面レンズを含め7群8枚で構成され、より小型でコンパクトな構造になりました。
画面の隅々まで歪みを抑えた描写力で、鮮やかな静止画や動画を撮影できます。また、DJIのカメラでは初めて、レンズ性能をより詳しく把握できるMTF曲線を公開しました。

5方向の障害物検知

ステレオビジョンセンサーと超音波センサーシステムをさらに強化し、これらのセンサー群が FlightAutonomy (フライトオートノミー)の重要な役割を担います。高解像度になったステレオビジョンセンサーを機体の前方と後方に、赤外線センサーを機体の左右に、ビジョンポジショニングシステム (VPS)を機体下部に設置。これらのセンサー群により、Phantom 4 Pro V2.0は合計で5方向にある障害物を認識でき、GPS がなくても障害物を回避しながら安定した飛行が可能です。

カメラ6台のナビゲーションシステム

3組のデュアルビジョンセンサーが、機体と障害物の間の相対速度と距離を常に計算します。前方／後方／下方のビジョンセンサーシステムを使うと、必要最低限の操作で、GPSが届かないような屋内で離陸した場合もPhantom 4 Pro V2.0は安定した飛行やホバリングができます。万が一、いくつかのセンサーに不具合が生じた場合でも、残りのセンサーでホバリングを維持します。
Phantom 4 Pro V2.0は複雑な環境下でも、飛行経路上の障害物を回避しながら最大50km/hで飛行可能です。ナローモードでは、Phantom 4 Pro V2.0は検知範囲を狭めることで、狭い空間でも飛行を可能にしました。

赤外線検知システム

Phantom 4 Pro V2.0は、赤外線検知システムを採用。機体の左右に搭載されているこれらの赤外線センサーは、赤外線３Dスキャンを使用して機体と障害物との距離を測定します。
ビギナーモードとトライポッドモードでは、これらのセンサーは水平視野70°、垂直視野20°を持つため、最大範囲7mの広い画角で Phantom の両側の風景を捉えることができます。
従来の超音波センサーは 3～5 m の範囲しか検知できないため、プロペラからの振動で混乱をきたす可能性があります。一方、赤外線検知システムは、より広範囲なエリアを検知でき、機体との距離を測定できるため、干渉を避けながら最も近い障害物を識別します。信頼性の高い障害物検知は、機体をより安全に飛行させるのを助けます。

業務実績

・大阪府八尾土木事務所砂防施設点検委託（R3八尾土木事務所）その３
・兵庫県中播磨県民センター　（二）市川水系越知川　ＵＡＶを活用した河川点検・監視業務

水中ドローン（スタンダード）

水中ドローンとは、水中を潜水潜航可能な小型無人機の通称です。
操縦者は船上や陸上から遠隔操作による機体の操縦を行うことができます。
これにより、建設分野では水中工事・水中のコンクリートクラックの点検調査・水中の鋼構造物の腐食調査を行うことができます。また、漁業の分野では生育魚の生育管理などに使われています。

主な仕様は以下の通りです。

・長さ：457mm
・幅：338mm
・重さ：約11kg
・最大深度：100m
・最大速度：1.5m/S
・テザーケーブル：200m
・カメラ：1080pフルHD
・搭載センサー：3軸　ジャイロ
・駆動時間：3～4時間