埋設管形状算出装置、埋設管形状算出システム、埋設管修理システム
【課題】簡便な装置にもかかわらず、高い精度で埋設管の形状を算出する埋設管形状算出装置、埋設管形状算出システム、埋設管修理システムを提供する。
【解決手段】本発明の埋設管形状算出装置１は、本体部２と、本体部２から延伸し、可動する第１アーム５と、第２アーム６と、第１アーム５に接続して、埋設管の内壁に接触して移動可能な第１接触部７と、第２アーム６に接続される第２接触部８と、第１接触部７の基準面からの移動距離を第１距離として算出し、第２接触部８の基準面からの移動距離を第２距離として算出し、第１接触部７と第２接触部８との直線距離を第３距離として算出する、距離算出部２０と、第１接触部７が接触する内壁の接線に対して、第１アーム５が形成する角度を、第１角度として算出し、第２接触部８が接触する内壁の接線に対して、第２アーム６が形成する角度を第２角度として算出する、角度算出部２１と、を備える。
【解決手段】本発明の埋設管形状算出装置１は、本体部２と、本体部２から延伸し、可動する第１アーム５と、第２アーム６と、第１アーム５に接続して、埋設管の内壁に接触して移動可能な第１接触部７と、第２アーム６に接続される第２接触部８と、第１接触部７の基準面からの移動距離を第１距離として算出し、第２接触部８の基準面からの移動距離を第２距離として算出し、第１接触部７と第２接触部８との直線距離を第３距離として算出する、距離算出部２０と、第１接触部７が接触する内壁の接線に対して、第１アーム５が形成する角度を、第１角度として算出し、第２接触部８が接触する内壁の接線に対して、第２アーム６が形成する角度を第２角度として算出する、角度算出部２１と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地中に埋設された埋設管の内部形状を、３次元的に算出できる埋設管形状算出装置、埋設管形状算出システム、埋設管修理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
わが国をはじめ、各国において水道管、下水管などの多数の埋設管が、地中に埋設されている。これらの埋設管は、老朽化、地震などの天災、工事振動による人災などの影響を受け、埋設時とその形状を変化させることが多い。例えば、埋設管が湾曲したり、折れ曲がったり、変形したりするなどである。このように、埋設管の形状が変化してしまうと、上水や下水の流れに悪影響が生じたり、水漏れによる故障が生じたりする。
【０００３】
一方で、埋設管は地中に埋設されているので、その状態を地上から確認することはきわめて難しい。勿論、埋設管を掘り出して確認することは、多大な労力を要し、現実的な手法とは言いがたい。
【０００４】
このため、埋設管を掘り出すことなしに、埋設された埋設管の形状を正確に算出することが求められていた。埋設管の形状を算出できることで、埋設管における問題を早期に確認でき、必要な修理や交換を行うことができる。結果として、埋設管の故障によって生じる災害などを防止できる。
【０００５】
このような、埋設管の形状を算出するために、種々の技術が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６参照）。
【特許文献１】特開平７−２３４１２４号公報
【特許文献２】特開平７−３１１０２２号公報
【特許文献３】特開平８−２１９７８２号公報
【特許文献４】特開平９−１４９３２号公報
【特許文献５】特開２００１−１４１４３１号公報
【特許文献６】特開２００５−３４５１１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１は、管路内部を走行する装置が、管路内部に光を照射し、この照射光の反射波を用いて、管路内部の形状を算出する技術を開示する。
【０００７】
しかしながら、特許文献１の技術では、光の反射を利用するため、装置が大掛かりになると共に受光精度の劣化によって算出精度も劣化する問題がある。また、管路内部の形状を算出することはできるが、２次元あるいは３次元での、管路の湾曲、曲がり、管径変化、内部障害物のそれぞれを算出することができない問題がある。
【０００８】
また、特許文献２は、管路内部を走行する装置が、管路の曲率を算出する技術を開示する。
【０００９】
しかしながら、特許文献２の技術では、管路の曲率を算出できるだけで、管径変化や内部障害物を算出できない。また、各位置における所定の基準線に対する曲率を測定できるだけであるので、左右方向、上下方向といった３次元的な管路の湾曲を算出することが困難である問題を有する。
【００１０】
特許文献３は、管路を走行する２台の装置同士でレーザー光をやり取りし、このレーザー光の揺動によって管路の屈曲を算出する技術を開示する。
【００１１】
しかしながら、特許文献３の技術では、レーザー光のやり取りが可能な範囲での屈曲しか算出できず、屈曲以外の管路の形状を算出することが困難である。加えて、レーザー光のやり取りを基本とするため、装置が大掛かりになると共にレーザー光のやり取りエラーなどの問題も生じさせる。
【００１２】
特許文献４は、特許文献１、３と同様に、照射光を利用して管路内部の形状を算出する技術を開示する。
【００１３】
しかしながら、装置が大掛かりとなったり、管路の湾曲、曲がり、管径変化、内部障害物などの全てを算出できなかったりする問題がある。また、光学系を用いることでの算出精度の劣化も懸念される。
【００１４】
特許文献５は、特許文献４と同様の技術であり、同様の問題を有する。
【００１５】
特許文献６は、管路に配置された装置が電磁波パルスを管路に照射して、管路に含まれる空洞を算出する技術を開示する。
【００１６】
しかしながら、特許文献６の技術では、装置が大掛かりになると共に、ある所定位置での空洞を算出できるが、管路全体に渡って、管路の湾曲、曲がり、管径変化、内部障害物のそれぞれを測定するのには不適である。また、小径の管路以外には適さない問題もある。
【００１７】
以上のように、従来技術の管路算出装置は、（１）管路の湾曲、曲がり、管径変化、内部障害物、３次元での湾曲や屈曲など、の全てを算出すること、（２）（１）に列挙する項目を、個別に算出すること、（３）簡便な装置による高い算出精度で算出すること、（４）低コストに算出すること、が困難であるとの問題を有していた。
【００１８】
本発明は、上記（１）〜（４）の問題を解決しつつ、簡便な装置にもかかわらず、高い精度で埋設管の形状を算出する埋設管形状算出装置、埋設管形状算出システム、埋設管修理システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記課題に鑑み、本発明の埋設管形状算出装置は、埋設管内を移動可能な本体部と、本体部から延伸して、埋設管の内部形状に合わせて可動する第１アームと、本体部から、第１アームと異なる方向に延伸して、埋設管の内部形状に合わせて可動する第２アームと、第１アームに接続して、埋設管の内壁に接触して移動可能な第１接触部と、第２アームに接続して、埋設管の内壁に接触して移動可能な第２接触部と、第１接触部の基準面からの移動距離を第１距離として算出し、第２接触部の基準面からの移動距離を第２距離として算出し、第１接触部と第２接触部との直線距離を第３距離として算出する、距離算出部と、第１接触部が接触する内壁の接線に対して、第１アームが形成する角度を、第１角度として算出し、第２接触部が接触する内壁の接線に対して、第２アームが形成する角度を第２角度として算出する、角度算出部と、を備える。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の埋設管形状算出装置は、埋設管を掘り出すことなしに、簡便な装置で、埋設管の３次元形状を算出できる。
【００２１】
特に、管路の湾曲、曲がり、管径変化、内部障害物、３次元での湾曲や屈曲など、の全てを算出できるとともに、これらの一部を個別に算出することもできる。
【００２２】
また、実際に埋設管の内径に沿って埋設管の形状を算出するので、高い精度で算出できる。加えて、光学系を用いないことで装置が簡易になり、複雑な系を備える必要がなくなり、算出精度が高まる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の第１の発明に係る埋設管形状算出装置は、本発明の埋設管形状算出装置は、埋設管内を移動可能な本体部と、本体部から延伸して、埋設管の内部形状に合わせて可動する第１アームと、本体部から、第１アームと異なる方向に延伸して、埋設管の内部形状に合わせて可動する第２アームと、第１アームに接続して、埋設管の内壁に接触して移動可能な第１接触部と、第２アームに接続して、埋設管の内壁に接触して移動可能な第２接触部と、第１接触部の基準面からの移動距離を第１距離として算出し、第２接触部の基準面からの移動距離を第２距離として算出し、第１接触部と第２接触部との直線距離を第３距離として算出する、距離算出部と、第１接触部が接触する内壁の接線に対して、第１アームが形成する角度を、第１角度として算出し、第２接触部が接触する内壁の接線に対して、第２アームが形成する角度を第２角度として算出する、角度算出部と、を備える。
【００２４】
この構成により、埋設管形状算出装置は、埋設管の内部形状の算出に必要な全てのデータを算出できる。更に、距離や角度は、埋設管の内壁に接触する接触部より算出できるので、光学系を用いる場合よりも、その算出精度が高い。
【００２５】
本発明の第２の発明に係る埋設管形状算出装置では、第１の発明に加えて、第１距離、第２距離、第３距離、第１角度および第２角度の少なくとも１つ以上に基づいて、埋設管の内部形状を算出する形状算出部を、更に備える。
【００２６】
この構成により、埋設管形状算出装置は、簡便な装置でありながら、高い精度で埋設管の内部形状を算出できる。
【００２７】
本発明の第３の発明に係る埋設管形状算出装置では、第２の発明に加えて、形状算出部は、第１距離、第２距離、第３距離、第１角度および第２角度に基づいて、埋設管の所定位置における微小幅の立体形状を算出する。
【００２８】
この構成により、埋設管形状算出装置は、高い精度で埋設管の内部形状を３次元にて算出できる。
【００２９】
本発明の第４の発明に係る埋設管形状算出装置では、第３の発明に加えて、形状算出部は、連続する複数の立体形状に基づいて、埋設管の３次元形状を算出する。
【００３０】
この構成により、埋設管形状算出装置は、高い精度で埋設管の内部形状を３次元にて算出できる。
【００３１】
本発明の第５の発明に係る埋設管形状算出装置では、第４の発明に加えて、形状算出部は、３次元形状に含まれる第１距離と第２距離との差分に基づいて、埋設管の湾曲を算出する。
【００３２】
この構成により、埋設管形状算出装置は、埋設管の湾曲については、埋設管の３次元形状を算出することなく、算出できる。特に、埋設管形状算出装置は、埋設管の内部形状の１要素である湾曲を、少ないデータ量によって、検出したり算出したりできる。
【００３３】
本発明の第６の発明に係る埋設管形状算出装置では、第４から第５のいずれかの発明に加えて、形状算出部は、３次元形状に含まれる第３距離の変化に基づいて、埋設管の内径変化を算出する。
【００３４】
この構成により、埋設管形状算出装置は、埋設管の内径変化については、埋設管の３次元形状を算出することなく、算出できる。特に、埋設管形状算出装置は、埋設管の内部形状の１要素である内径変化を、少ないデータ量によって、検出したり算出したりできる。
【００３５】
本発明の第７の発明に係る埋設管形状算出装置では、第４から第６のいずれかの発明に加えて、形状算出部は、３次元形状に含まれる第１距離、第２距離、第３距離、第１角度および第２角度に基づいて、埋設管内部の障害物の形状を算出する。
【００３６】
この構成により、埋設管形状算出装置は、埋設管の障害物形状については、埋設管の３次元形状を算出することなく、算出できる。特に、埋設管形状算出装置は、埋設管の内部形状の１要素である障害物形状を、少ないデータ量によって、検出したり算出したりできる。
【００３７】
本発明の第８の発明に係る埋設管形状算出装置では、第２から第７のいずれかの発明に加えて、角度算出部は、本体部の傾斜角度を検出し、形状算出部は、傾斜角度、第１距離および第２距離に基づいて、埋設管の深度を算出する。
【００３８】
この構成により、埋設管形状算出装置は、少ないデータ量で、埋設管の深度を算出できる。
【００３９】
本発明の第９の発明に係る埋設管形状算出装置では、第１から第８のいずれかの発明に加えて、第１アームおよび第２アームのそれぞれは、第１接触部および第２接触部のそれぞれを埋設管の内壁に接触させるように、本体部を基準に開閉および伸縮の少なくとも一方を行う。
【００４０】
この構成により、埋設管形状算出装置は、埋設管の内部形状を、高い精度で検出できる。
【００４１】
本発明の第１０の発明に係る埋設管形状算出装置では、第１から第９のいずれかの発明に加えて、本体部から、第１アームおよび第２アームと異なる方向に延伸する第３アームと、第３アームに接続して、埋設管の内壁に接触して移動可能な第３接触部と、を更に備え、第１アーム、第２アームおよび第３アームは、第１接触部、第２接触部および第３接触部とを用いて、埋設管との接触部位を増加させる。
【００４２】
この構成により、埋設管形状算出装置は、更に高い精度で、埋設管の内部形状を算出できる。
【００４３】
本発明の第１１の発明に係る埋設管形状算出装置では、第１から第１０のいずれかの発明に加えて、第１距離、第２距離、第１角度、第２角度および第３角度の少なくとも１つの情報を送信する送信部を更に備える。
【００４４】
この構成により、埋設管形状算出装置は、必要なデータを使用者の元に送信できる。
【００４５】
本発明の第１２の発明に係る埋設管形状算出装置では、第１から第１１のいずれかの発明に加えて、第１距離、第２距離、第１角度、第２角度および第３角度の少なくとも１つの情報を記憶する記憶部を更に備える。
【００４６】
この構成により、埋設管形状算出装置は、形状の算出に必要となるデータを、保存することができる。
【００４７】
本発明の第１３の発明に係る埋設管形状算出装置では、第４から第１２のいずれかの発明に加えて、３次元形状を、表示する表示部を更に備える。
【００４８】
この構成により、埋設管の形状を容易に把握できる。
【００４９】
本発明の第１４の発明に係る埋設管形状算出装置では、第１から第１３のいずれかの発明に加えて、埋設管に貫通孔を穿つ穿孔部と、貫通孔から、埋設管外部に、硬化性材料および膨張性材料の少なくとも一方を投入する。
【００５０】
この構成により、使用者は、埋設管の修理が自動的に行われる。
【００５１】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。
【００５２】
なお、本明細書における埋設管とは、下水管、上水管、多目的管など、地中に埋設されている管路を言う。
【００５３】
（実施の形態１）
実施の形態１について説明する。
【００５４】
まず、埋設管形状算出装置の概要を図１〜図３を用いて説明する。
【００５５】
（全体概要）
図１は、本発明の実施の形態１における埋設管形状算出装置の斜視図である。
【００５６】
埋設管形状算出装置１は、埋設管内部を移動可能な本体部２と、本体部２から延伸するアーム部４とを備える。アーム部４は、複数のアームを備えており、複数のアームのそれぞれは、埋設管の内壁に接触して移動可能な接触部を備えている。
【００５７】
図１では、アーム部４は、８本のアームを備え、８本のアームのそれぞれが、接触部を接続している。
【００５８】
本体部２は、埋設管内を移動可能にする駆動部の例としてのクローラー３を備えている。クローラー３は、動力源からの動力を受けて駆動し、本体部２を移動させる。なお、クローラー３は、自動でも手動でもいずれで駆動されても良い。
【００５９】
アーム部４は、８本のアームを有しているが、この８本のアームの中の一つを第１アーム５、もう一つを第２アーム６とする。第１アーム５が有する接触部を第１接触部７とし、第２アーム６が有する接触部を第２接触部８とする。アーム部４は、更に第３アーム１０、第４アーム１１を備え、第３アーム１０は、第３接触部１２を有し、第４アーム１１は、第４接触部１３を有する。
【００６０】
埋設管形状算出装置１が、埋設管の形状算出に必要なデータを得るためには、アーム部４は、第１アーム５と第２アーム６との２本のアームを備えれば良いが、第３アーム１０を備えることで、本体部２（すなわち埋設管形状算出装置１）を埋設管内部で３次元的に固定できる。また、アーム部４が３以上のアームを備えることで、埋設管形状算出装置１は、埋設管形状を３次元的に算出しやすくなる。
【００６１】
アーム部の備える各アームは、本体部２を基準に、傘のように開閉したり伸縮したりして、アームの備える接触部を常に埋設管の内壁に接触させることができる。
【００６２】
埋設管形状算出装置１は、距離算出部２０と角度算出部２１を更に備える。加えて、埋設管形状算出装置１は、埋設管の内部形状を算出する形状算出部２２を備える。なお、距離算出部２０、角度算出部２１のそれぞれは、本体部２の内部に備えられてもよいし、アーム部４に備えられても良い。また、形状算出部２２は、本体部２あるいはアーム部４の内部に備えられてもよいし、埋設管形状算出装置１の外部に設けられても良い。
【００６３】
埋設管形状算出装置１は、埋設管内部を移動する。この移動の際において、本体部２からアーム部４が開閉あるいは伸縮して、複数のアームのそれぞれが有する接触部が、埋設管内壁に接触する。複数のアームのそれぞれは、それぞれが有する接触部が常に埋設管の内壁に接触（物理的に厳密な接触を必要とせず、埋設管の内壁から一定距離を保つ状態でもよい）させるように、開閉あるいは伸縮する。埋設管形状算出装置１は、複数のアームのそれぞれの開閉や伸縮を利用して、複数の接触部のそれぞれを埋設管の内壁に接触させながら埋設管内部を移動する。
【００６４】
図２に、埋設管内部を移動する埋設管形状算出装置の状態を示す。図２は、本発明の実施の形態１における埋設管内部を移動する埋設管形状算出装置の側面図である。
【００６５】
埋設管形状算出装置１は、埋設管３０の内部を、クローラー３の駆動力によって移動する。図２に示されるように、アーム部４から複数のアームが傘のように開閉し、各アームに接続されている接触部は、埋設管３０の内壁３１に接触している。このように、埋設管形状算出装置１は、複数のアームを動作させて複数の接触部のそれぞれを内壁３１に接触させながら、埋設管３０内部を移動する。この際に、距離算出部２０が、接触部の移動距離や接触部同士の距離を算出し、角度算出部２１が、接触部と内壁３１との角度を算出する。さらに、距離算出部２０と角度算出部２１の算出結果に基づいて、形状算出部２２が埋設管３０の形状を算出する。
【００６６】
埋設管形状算出装置１は、図２からも明らかな通り、複数のアームの開閉や伸縮を動作させながら、接触部を内壁３１に常に接触させることで、埋設管３０の形状を算出する。
【００６７】
図３は、埋設管３０内部を移動する埋設管形状算出装置１を後方かみた状態を示している。図３は、本発明の実施の形態１における埋設管内部を移動する埋設管形状算出装置の後方図である。
【００６８】
図３から明らかな通り、埋設管形状算出装置１は、埋設管３０内部を移動する。このとき、アーム部４から複数のアーム（図３では、第１アーム５と第２アーム６も含まれている）が開閉する。複数のアームのそれぞれは、接触部（図３では、第１接触部７と第２接触部８が含まれている）を備えており、接触部のそれぞれは、内壁３１に接触している。この接触部の接触状態を保ったまま、埋設管形状算出装置１は、埋設管３０の内部を移動する。
【００６９】
図２、図３に示されるように、埋設管形状算出装置１は、複数のアームを用いて、複数の接触部のそれぞれを常に埋設管３０の内壁３１に接触させながら、埋設管３０内部を移動する。この移動の際に、距離算出部２０および角度算出部２１が、埋設管３０の形状を算出するのに必要なデータを収集する。この収集されたデータを元に、形状算出部２２が、埋設管３０の形状を算出する。
【００７０】
なお、図１〜図３の埋設管形状算出装置１は、８本のアームを備えているが、８本が絶対的な必要数ではない。２本のアームによって、最低限のデータを得ることができ、３以上のアームがあることで、本体部２が埋設管３０内部で３次元的に固定され、さらに、アームの本数が多いことで、収集されるデータの精度が高まる。
【００７１】
（埋設管形状算出装置の動作）
埋設管形状算出装置１の動作を、第１アーム５と第２アーム６を例として説明する。図４は、本発明の実施の形態１における埋設管形状算出装置の動作模式図である。図４は、埋設管形状算出装置１が、埋設管３０内部を移動している状態を示している。
【００７２】
なお、内壁３１と内壁３２とは、同じ埋設管３０の内壁であるが、図を用いた説明を分かりやすくするために、同じ内壁であっても、第１接触部７が接触する内壁部分を内壁３１とし、第２接触部８が接触する内壁部分を内壁３２として説明する。以降も同様である。
【００７３】
埋設管形状算出装置１は、本体部２を備え、本体部２は、埋設管３０内部を移動する。この移動に際しては、第１アーム５と第２アーム６とが、本体部２を基準として傘のように開閉する。第１アーム５は第１接触部７を備え、第２アーム６は、第２接触部８を備える。第１アーム５は、第１接触部７を、内壁３１に接触させるように開閉し、第２アーム６は、第２接触部８を内壁３２に接触させるように開閉する。なお、第１アーム５および第２アーム６は、本体部２を基準に開閉するだけでなく、伸縮することによって、第１接触部７と第２接触部８とを内壁３１、３２に接触させるようにしてもよい。
【００７４】
距離算出部２０と角度算出部２１は、埋設管の形状を算出するのに必要なデータを収集する。このとき、埋設管形状算出装置１は、第１接触部７および第２接触部８を、内壁３１、３２に接触させながら移動する。このため、埋設管形状算出装置１は、埋設管３０の内壁３１、３２に沿った接触部からのデータを、常に得ることができる。なお、開閉や伸縮は、第１接触部７および第２接触部８が備える接触センサーや距離センサーなどによって実現される。また、全ての接触部が常に内壁３１、３２に接触している必要はなく、埋設管形状算出装置１が、埋設管の形状を算出するに足りるデータを集めることができればよい。
【００７５】
図４において、埋設管３０のある断面位置を基準面４０とする。基準面４０は、任意に定められればよく、例えば埋設管形状算出装置１が移動を開始した位置を基準面４０としてもよい。
【００７６】
距離算出部２０は、基準面４０からの第１接触部７の移動距離を、第１距離ａとして算出する。更に、距離算出部２０は、基準面４０からの第２接触部８の移動距離を、第２距離ｂとして算出する。加えて、距離算出部２０は、第１接触部７と第２接触部８との間の直線距離を、第３距離Ｌとして算出する。
【００７７】
角度算出部２１は、第１接触部７が接触する内壁３１の接線に対して、第１アーム５が形成する角度を、第１角度αとして算出する。更に、角度算出部２１は、第２接触部８が接触する内壁３２の接線に対して、第２アーム６が形成する角度を、第２角度βとして算出する。
【００７８】
埋設管形状算出装置１は、第１接触部７および第２接触部８を常に内壁３１、３２に接触させながら埋設管３０内部を移動するので、埋設管形状算出装置１が、埋設管３０内部を移動している間は、距離算出部２０は、第１距離ａ、第２距離ｂおよび第３距離Ｌを正確に算出できる。同様に、角度算出部２１も、埋設管形状算出装置１が埋設管３０内部を移動している間は、第１角度αおよび第２角度βを正確に算出できる。
【００７９】
形状算出部２２は、第１距離ａ、第２距離ｂ、第３距離Ｌ、第１角度α、第２角度βの少なくとも一つに基づいて、埋設管３０の内部形状を算出する。埋設管３０の内部形状とは、（１）埋設管の湾曲や屈曲、（２）埋設管の内径変化、（３）埋設管内部の障害物、（４）埋設管の傾斜、などを含む。第１距離ａ、第２距離ｂ、第３距離Ｌ、第１角度α、第２角度βは、埋設管３０の（１）〜（４）に係る内部形状を示すデータである。
【００８０】
形状算出部２２は、第１距離ａ、第２距離ｂ、第３距離Ｌ、第１角度α、第２角度βの少なくとも一つに基づいて、埋設管３０の内部形状を算出できるので、埋設管形状算出装置１は、埋設管３０の内部を移動することで、埋設管３０の３次元形状を算出できる。このとき、埋設管形状算出装置１は、埋設管３０の入り口から投入されて移動するので、埋設管３０の形状算出のために、埋設管３０を掘り起こす必要はない。
【００８１】
このように、実施の形態１における埋設管形状算出装置１は、埋設管３０を掘り起こすことなく、埋設管３０の形状を算出できる。
【００８２】
（形状算出の詳細）
次に、形状算出部による、埋設管の形状算出の詳細について説明する。
【００８３】
図５は、本発明の実施の形態１における埋設管の形状算出の模式図である。
【００８４】
形状算出部２２は、第１距離ａ、第２距離ｂ、第３距離Ｌ、第１角度α、第２角度βに基づいて、埋設管３０の所定位置における微小幅の立体形状５０を算出する。
【００８５】
なお、図５では、複数の立体形状５０が示されているが、図の見易さのために、立体形状の一つに符号「５０」を付与している。しかしながら、埋設管形状算出装置１の移動に従って立体形状５０は、次々と連続的に得られる。この結果、図５に示されるように、形状算出部２２は、複数の立体形状５０を算出できる。
【００８６】
図５に示される立体形状５０は、第１距離ａ、第２距離ｂ、第３距離Ｌ、第１角度α、第２角度βによって算出される。なお、ここでは、説明の簡便のために、第１アーム５および第２アーム６に基づく、第１距離ａ、第２距離ｂ、第３距離Ｌ、第１角度α、第２角度βで算出される立体形状であるので、図５に示される立体形状５０は、平面形状を例として示している。実際には、第３アームによって、第１アームと第２アームによって算出される第１距離ａ、第２距離ｂ、第３距離Ｌ、第１角度α、第２角度β、第２アームと第３アームとによって算出される第１距離ａ、第２距離ｂ、第３距離Ｌ、第１角度α、第２角度β、第３アームと第１アームとによって算出される第１距離ａ、第２距離ｂ、第３距離Ｌ、第１角度α、第２角度β、から、３次元の微小な立体形状５０が算出される。
【００８７】
立体形状５０は、図５に示されるとおり、第１距離ａ、第２距離ｂ、第３距離Ｌ、第１角度α、第２角度βによって、その形状が定まる。
【００８８】
複数の立体形状５０の一つである立体形状５０ａを基に説明する。
【００８９】
立体形状５０ａでは、第１距離ａと第２距離ｂとで、立体形状５０ａの幅が示される。また、立体形状５０ａでは、第３距離Ｌ１と第３距離Ｌ２とで、埋設管３０の内径変化が示される。更に、第１角度αと第２角度βとで、立体形状５０ａの径変化が示される。
【００９０】
このように、立体形状５０ａは、第１距離ａ、第２距離ｂ、第３距離Ｌ１、Ｌ２、第１角度α、第２角度βによって、その形状および体積が算出される。形状算出部２２は、第１距離ａ、第２距離ｂ、第３距離Ｌ、第１角度α、第２角度βを用いて、微小幅の立体形状５０を連続的に算出する。この連続する複数の微小幅の立体形状５０は、埋設管３０の形状を近似できる。図５に示される近似形状６０は、連続する複数の立体形状５０によって、埋設管３０の形状を近似したものである。但し、図面の都合上、図５においては、二次元で示している。
【００９１】
この近似形状６０の算出により、埋設管形状算出装置１は、埋設管３０の形状を把握できる。
【００９２】
近似形状６０は、埋設管３０の形状の内、（１）埋設管の湾曲や屈曲、（２）埋設管の内径変化、（３）埋設管内部の障害物、（４）埋設管の傾斜、を含んでいる。このため、近似形状６０によって、埋設管３０の形状に含まれる、種々の要素が取得できる。
【００９３】
形状算出部２２は、第１距離ａ、第２距離ｂ、第３距離Ｌ、第１角度α、第２角度βに基づいて、近似形状６０を算出できるが、この近似形状６０によって、埋設管３０の３次元形状を一度に算出してもよいし、近似形状６０の算出の過程で、埋設管３０の形状に含まれる（１）〜（４）の要素のいずれかのみを算出しても良い。
【００９４】
このように、実施の形態１における埋設管形状算出装置１は、埋設管３０の３次元形状を算出すると共に、埋設管３０の形状に含まれる要素のいずれかのみを算出することもできる。埋設管形状算出装置１は、高いフレキシビリティも有する。
【００９５】
次に、埋設管形状算出装置１による、各要素の算出について説明する。
【００９６】
（内径変化の算出）
形状算出部２２は、第３距離Ｌの変化に基づいて、埋設管３０の内径変化を算出する。ここで、形状算出部２２は、「埋設管３０の内径が変化した、という現象を把握する」こともできるし、「埋設管３０の内径の変化数値を算出する」こともできる。埋設管形状算出装置１を使用する使用者は、必要に応じて、「変化を把握」したり「変化量を算出」したりすればよい。
【００９７】
埋設管形状算出装置１は、埋設管３０の内部を移動する。移動に際して、第１アーム５は、第１接触部７を内壁３１に接触させ、第２アーム６は、第２接触部８を内壁３２に接触させる。このため、第１接触部７と第２接触部８とは、埋設管３０の内壁に沿って移動することになる。
【００９８】
距離算出部（図示せず）は、第１接触部７と第２接触部８との直線距離を、第３距離として算出する。このとき、本体部２の移動に合わせて、距離算出部は、第３距離を算出する。形状算出部（図示せず）は、本体部２の移動によっても、第３距離の値に変化が無ければ、埋設管３０の内径に変化はないと判断する。一方、埋設管３０の内径に変化がある場合には、本体部２の位置によって、第３距離に相違が生じる。
【００９９】
図６では、右から左にかけて埋設管３０の内径が拡大している。図６は、本発明の実施の形態１における埋設管の内径変化を算出する説明図である。
【０１００】
本体部２が右から左に移動するにつれて、算出される第３距離Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は、次第に大きくなっている。すなわち、
Ｌ１ ＜ Ｌ２ ＜ Ｌ３
の関係を、第３距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は有している。
【０１０１】
この第３距離の変化は、埋設管３０の内径が、右から左にかけて拡大していることによる。逆に言えば、算出される第３距離Ｌ１，Ｌ２、Ｌ３が、
Ｌ１ ＜ Ｌ２ ＜ Ｌ３
の関係を有する場合には、埋設管３０の内径が拡大していることが算出される。また、第３距離Ｌ１，Ｌ２、Ｌ３の値から、埋設管３０の内径の拡大数値も算出される。
【０１０２】
逆に、本体部２の移動方向に沿って、第３距離が減少していけば、埋設管３０の内径が、次第に縮小していることが算出される。あるいは、第３距離が増加と減少を繰り返せば、埋設管３０の内径が、増減していることが算出される。
【０１０３】
このように、形状算出部は、第３距離の変化に基づいて、埋設管３０の内径変化を算出できる。
【０１０４】
また、形状算出部は、第１距離、第２距離、第３距離、第１角度、第２角度の全てを用いて、埋設管３０の内径変化を算出しても良い。図７を用いて、形状算出部が、埋設管３０の内径変化を算出する処理を説明する。図７は、本発明の実施の形態１における埋設管の内径変化算出を説明する模式図である。
【０１０５】
図７は、埋設管３０内部の３箇所において算出された、第１距離、第２距離、第３距離、第１角度、第２角度を示している。
【０１０６】
形状算出部は、Ａｎ−１のベクトルとａｎ−１のベクトルから、次の位置のＡｎのベクトルを算出する。これは、（数１）に示されるとおりである。同様に、形状算出部は、Ｂｎ−１のベクトルとｂｎ−１のベクトルから、次の位置のＢｎのベクトルを算出する。これは（数２）に示されるとおりである。
【０１０７】
【数１】
【０１０８】
【数２】
【０１０９】
このようにして、第１距離、第２距離、第３距離、第１角度、第２角度で得られるベクトルによって、第１接触部７と第２接触部８との次の位置を算出できる。この算出される次の位置の座標から、埋設管３０の内径変化が算出できる。
【０１１０】
このように、形状算出部は、第３距離、あるいは第１距離、第２距離、第３距離、第１角度、第２角度の全てによって、埋設管３０の内径変化を算出できる。
【０１１１】
また、埋設管形状算出装置１は、埋設管３０の（１）内径が変化した事象、（２）内径の変化量、のいずれかを選択的に算出しても良い。例えば、埋設管形状算出装置１を使用するシステムが、埋設管３０の内径変化の事実を検出したい場合には、埋設管形状算出装置１は、（１）内径が変化した事象、のみをシステムに提供する。あるいは、埋設管形状算出装置１を使用するシステムが、埋設管３０の内径変化量を算出したい場合には、埋設管形状算出装置１は、（２）内径の変化量を算出する。
【０１１２】
このように、システムの要求に応じて、埋設管形状算出装置１の算出対象を切り替えることも好適である。
【０１１３】
（埋設管の湾曲、屈曲の算出）
次に、埋設管の湾曲および屈曲の算出について説明する。
【０１１４】
形状算出部は、第１距離、第２距離、第３距離、第１角度、第２角度に基づいて、埋設管３０の湾曲や屈曲を算出する。ここで、形状算出部は、図５に示されるように、連続する微小幅の立体形状に基づいて埋設管３０の３次元形状を得ることで、結果的に、埋設管３０の湾曲および屈曲を算出しても良い。
【０１１５】
また、形状算出部は、第１距離と第２距離との差分に基づいて、埋設管３０の湾曲および屈曲を算出しても良い。図８は、本発明の実施の形態１における埋設管の湾曲および屈曲の算出を示す模式図である。
【０１１６】
図８を用いて説明する。
【０１１７】
埋設管形状算出装置１は、埋設管３０の内部を移動する。この移動に際して、本体部２から第１アーム５と第２アーム６とが延伸する。第１アーム５は、第１接触部７を、埋設管３０の内壁３１に常に接触させ、第２アーム６は、第２接触部８を、埋設管３０の内壁３２に常に接触させる。基準面を基準に、第１接触部７の移動距離を第１距離ａとし、第２接触部８の移動距離を第２距離ｂとする。
【０１１８】
埋設管３０が湾曲や屈曲をしていなければ、第１距離ａと第２距離ｂとは、等しくなるはずである。これに対して、図８に示されるように、埋設管３０が湾曲している場合には、第１距離ａと第２距離ｂとの差分が生じる。図８においては、第１アーム５側から第２アーム６側に向かって埋設管３０が湾曲しているので、湾曲部分では、第１距離ａは、第２距離ｂよりも大きくなる。このため、第１距離ａと第２距離ｂとは、差分を有する。
【０１１９】
形状算出部は、この差分を算出して、埋設管３０の湾曲や屈曲を算出する。
【０１２０】
なお、図８で示される埋設管３０の湾曲は、平面方向でも垂直方向でもいずれでもよく、埋設管形状算出装置１は、いずれの方向への湾曲や屈曲でも算出できる。特に、説明の便宜のために、図８においては、第１アーム５と第２アーム６の、２つのアームでの算出の様子を示しているが、第３アームを用いることで、平面方向および垂直方向のいずれにおける湾曲や屈曲でも、埋設管形状算出装置１は、同時に算出できる。
【０１２１】
また、形状算出部は、第１距離ａと第２距離ｂとに差分が生じていれば、（１）埋設管３０が湾曲ないしは屈曲している、との事実を把握できる。更に、第１距離ａと第２距離ｂとの差分量に基づいて、形状算出部は、（２）埋設管３０の湾曲ないしは屈曲の量、を算出できる。
【０１２２】
ここで、形状算出部は、第１距離ａと第２距離ｂの差分のみで、（１）埋設管３０が湾曲ないしは屈曲している、との事実を把握できる。すなわち、埋設管形状算出部１を用いるシステムが、埋設管３０の湾曲ないしは屈曲の事実のみを必要とする場合には、形状算出部は、第１距離ａと第２距離ｂの差分を検出するだけでよい。
【０１２３】
一方、形状算出部は、第１距離ａおよび第２距離ｂの差分量から、（２）埋設管３０の湾曲ないしは屈曲の量を算出することもできるし、第１距離、第２距離、第３距離、第１角度、第２角度に基づいて（言い換えると、微小幅の立体形状に基づいて）、（２）埋設管３０の湾曲ないしは屈曲の量を算出することもできる。
【０１２４】
前者の場合には、埋設管形状算出装置１は、第１距離ａと第２距離ｂとの差分量に基づいて、（２）埋設管３０の湾曲ないしは屈曲の量、を算出できる。例えば、形状算出部は、埋設管３０の本来形状（直径や長さなど）と、第１距離ａおよび第２距離ｂの差分量との関係テーブルを予め備えておく。形状算出部は、この関係テーブルに基づいて、（２）埋設管３０の湾曲ないしは屈曲の量を、算出できる。
【０１２５】
後者の場合には、埋設管形状算出装置１は、第１距離、第２距離、第３距離、第１角度、第２角度に基づいて、埋設管３０の３次元形状を算出する過程で、（２）埋設管３０の湾曲ないしは屈曲の量を算出できる。この場合には、埋設管３０の３次元形状を算出した上で、（２）埋設管３０の湾曲ないしは屈曲の量を算出できるので、より高い精度で、算出できる。
【０１２６】
このように、埋設管形状算出装置１は、仕様や要求に応じて、（１）埋設管３０が湾曲ないしは屈曲しているとの事象、（２）埋設管３０の湾曲ないしは屈曲の量のいずれか（あるいは両方）を選択的に算出できる。
【０１２７】
図９は、埋設管の湾曲および屈曲を算出する状態を示す模式図である。
【０１２８】
図９に示されるように、形状算出部は、第１距離、第２距離、第３距離、第１角度、第２角度に基づいて、埋設管３０の湾曲および屈曲を検出すると共に、これらの量を算出する。
【０１２９】
（障害物の形状の算出）
次に、埋設管内部の障害物の算出について説明する。
【０１３０】
図１０は、本発明の実施の形態における埋設管内部の障害物形状の算出を示す模式図である。
【０１３１】
図１０は、埋設管３０の内部に、障害物７０と障害物７１とが存在している状態を示している。
【０１３２】
埋設管形状算出装置１は、埋設管３０の内部を移動する。この移動に際して、第１接触部７は内壁３１に接触し、第２接触部８は、内壁３２に常に接触する。
【０１３３】
図１０において、一番右側に、埋設管形状算出装置１が位置している場合には、埋設管３０内部には障害物が存在しない。このため、第１距離ａと第２距離ｂとに差分はなく、第１角度αと第２角度βとの間にも差分はない。
【０１３４】
埋設管形状算出装置１が、図１０の真ん中の位置に移動すると、障害物７１が存在する。第１接触部７は、内壁３１に接触したままであるが、第２接触部８は、障害物７１に接触した状態となる。このため、まず第３距離Ｌ２は、直前の第３距離Ｌ１と異なる。これだけの情報であると、埋設管形状算出装置１は、埋設管３０の内径が変化したものと判断しうる。しかし、このとき第１距離ａと第２距離ｂとの差分も生じている。加えて、第１角度αと第２角度βとの差分も生じている。これらの情報から、埋設管形状算出装置１は、障害物７１の存在を検出し、障害物７１の形状も算出する。
【０１３５】
更に、埋設管形状算出装置１が、図１０の一番左側にまで移動すると、第１接触部７は、障害物７０に接触する。このため、第３距離Ｌ３は、第３距離Ｌ２に対して変化する。また、第１距離ａと第２距離ｂとの差分値も変化する。更には、第１角度αと第２角度βとの差分値も変化する。この結果、形状算出部は、障害物７０の存在を検出し、障害物７０の形状も算出する。
【０１３６】
ここで、形状算出部は、ある所定位置における第１距離ａ、第２距離ｂ、第３距離Ｌ、第１角度α、第２角度βに基づいて、障害物の形状を算出する。あるいは、ある所定位置における第１距離ａと第２距離ｂとの差分値、第１角度αと第２角度βとの差分値、に基づいて、障害物の形状を算出しても良い。
【０１３７】
あるいは、ある所定位置における第１距離ａ、第２距離ｂ、第３距離Ｌ、第１角度α、第２角度βと、その前の位置における第１距離ａ、第２距離ｂ、第３距離Ｌ、第１角度α、第２角度βとの差分に基づいて、形状算出部は、障害物の形状を算出しても良い。
【０１３８】
あるいは、ある所定位置における第１距離ａと前の位置における第１距離ａとの差分量、ある所定位置における第２距離ｂと前の位置における第２距離ｂとの差分量、ある所定位置における第３距離Ｌと前の位置における第３距離Ｌとの差分量、ある所定位置における第１角度αと前の位置における第１角度αとの差分量、ある所定位置における第２角度βと前の位置における第２角度βとの差分量に基づいて、形状算出部は、障害物７０、７１の形状を算出しても良い。
【０１３９】
あるいは、ある所定位置における第１距離ａと第２距離ｂとの差分量と、前の位置における第１距離ａと第２距離ｂとの差分量と、に基づいて、形状算出部は、障害物７０、７１の形状を算出しても良い。あるいは、ある所定位置における第１角度αと第２角度βとの差分量と、前の位置における第１角度αと第２角度βとの差分量と、に基づいて、形状算出部は、障害物７０、７１の形状を算出しても良い。
【０１４０】
このように、異なる位置における同じ要素同士の比較、異なる位置における対となる要素同士の差分、ある所定位置における対となる要素同士の差分、など、種々のパラメータに従って、形状算出部は、埋設管３０内部の障害物の形状を算出すればよい。
【０１４１】
なお、形状算出部は、図４に示されるように、微小幅の複数の立体形状から得られる埋設管３０の３次元形状に基づいて、埋設管内部の障害物の形状を算出しても良い。
【０１４２】
以上のように、埋設管形状算出装置１は、仕様や要求に応じて、埋設管内部の障害物を検出したり、障害物の形状を算出したりできる。
【０１４３】
（深度の算出）
次に、深度の算出について説明する。
【０１４４】
図１１は、本発明の実施の形態１における埋設管の深度を算出する状態を説明する模式図である。
【０１４５】
図１１は、埋設管形状算出装置１が、深さ方向に傾斜を有する埋設管３０を移動する状態を示している。
【０１４６】
角度算出部（図示せず）は、本体部２の傾斜角度θを算出する。角度算出部が、本体部２の傾斜角度θを算出することで、傾斜角度θ、第１距離ａおよび第２距離ｂに基づいて、形状算出部（図示せず）は、埋設管３０の深度Ｚを算出する。
【０１４７】
深度Ｚが算出されることで、埋設管３０の深さ方向への形状変化を算出できる。
【０１４８】
以上のように、実施の形態１における埋設管形状算出装置１は、第１距離ａ、第２距離ｂ、第３距離Ｌ、第１角度α、第２角度β、傾斜角度θに基づいて、埋設管の形状を算出できる。このとき、埋設管形状算出装置１は、連続する微小幅の立体形状に基づいて、埋設管の形状を算出すると共に、算出された埋設管の形状に基づいて、埋設管の湾曲、屈曲、内径変化、障害物の形状、深度を検出したり算出したりできる。
【０１４９】
あるいは、埋設管形状算出装置１は、第１距離ａ、第２距離ｂ、第３距離Ｌ、第１角度α、第２角度β、傾斜角度θのいずれか１以上の要素のみを用いて、埋設管の湾曲、屈曲、内径変化、障害物の形状、深度のいずれかのみを検出したり算出したりできる。
【０１５０】
すなわち、第１距離ａ、第２距離ｂ、第３距離Ｌ、第１角度α、第２角度β、傾斜角度θの全ての要素を用いて、埋設管の３次元形状を算出することで、結果として、埋設管の湾曲、屈曲、内径変化、障害物の形状、深度を検出したり算出したりできるし、第１距離ａ、第２距離ｂ、第３距離Ｌ、第１角度α、第２角度β、傾斜角度θの１以上の要素のみで、設管の湾曲、屈曲、内径変化、障害物の形状、深度を検出したり算出したりできる。
【０１５１】
（各部の詳細）
次に、各部の詳細について説明する。
【０１５２】
（本体部）
本体部２は、埋設管形状算出装置１の移動や算出処理を行う。
【０１５３】
本体部２は、図１〜３に示されるとおり、埋設管形状算出装置１の必要な機能の多くを格納し、埋設管形状算出装置１の全体骨格を形成する。
【０１５４】
本体部２は、アーム部４を更に備え、アーム部４が有する複数のアームの開閉、伸縮を制御する。このとき、本体部２は、アーム部４を介して、複数のアームのそれぞれが有する接触部が、埋設管の内壁に接触（一定の距離を有していても良い）するように、複数のアームの開閉や伸縮を制御する。
【０１５５】
本体部２は、クローラー３を備える。本体部２は、クローラー３を駆動させて、埋設管形状算出装置１の移動を制御する。なお、クローラー３ではなく、車輪を備えていても良い。また、本体部２は、リモコンによって、移動が操作されても良い。
【０１５６】
本体部２は、更に第１距離、第２距離、第３距離を算出する距離算出部２０、第１角度、第２角度を算出する角度算出部２１、埋設管の形状を算出する形状算出部２２を、備える。なお、これらは、本体部２の外部に設けられても良い。
【０１５７】
本体部２は、距離算出部２０、角度算出部２１および形状算出部２２の少なくとも一つを、外部に備えるに当たって、必要なデータを送信する送信部（無線もしくは有線の別を問わない）を備えていることも好適である。このような送信部を備えていることで、本体部２は、第１距離、第２距離、第３距離、第１角度、第２角度、傾斜角の少なくとも一つを外部に送信でき、外部に設けられた処理部によって、埋設管の形状が算出される。
【０１５８】
距離算出部２０は、上述の通り、第１距離、第２距離、第３距離を算出する。このとき、距離をそのまま算出するだけでなく、距離を算出するのに必要なパラメータだけを算出することでも良い。また、距離算出部２０は、算出した第１距離、第２距離、第３距離の値を、形状算出部２２に出力する。このとき、必要に応じて、距離算出部２０は、算出した第１距離、第２距離、第３距離の値を、角度算出部２１に出力しても良い。
【０１５９】
角度算出部２１は、上述の通り、第１角度、第２角度、傾斜角度を算出する。このとき、角度をそのまま算出するだけでなく、角度を算出するのに必要なパラメータだけを算出しても良い。また、角度算出部２１は、算出した第１角度、第２角度、傾斜角度を、形状算出部２２に出力する。このとき、必要に応じて、角度算出部２１は、算出した第１角度、第２角度、傾斜角度を、距離算出部２０に出力しても良い。
【０１６０】
形状算出部２２は、第１距離、第２距離、第３距離、第１角度、第２角度、傾斜角度の少なくとも一つに基づいて、埋設管の形状を算出する。算出の手法は、上述の通りである。
【０１６１】
また、形状算出部２２は、形状を算出するのに必要なデータを外部に出力して、外部に設けられた他の装置によって、埋設管の形状が算出されたり描画されたりしても良い。
【０１６２】
（アームと接触部）
埋設管形状算出装置１は、アーム部４を備え、アーム部４は、複数のアームを有する。
【０１６３】
図４〜１１では、埋設管の形状を算出することを説明しやすくするために、アーム部４が、第１アーム５と第２アーム６とを備える態様を説明したが、アーム部４は、複数のアームを備えていれば良い。なお、アーム部４が、第１アーム５、第２アーム６以外に、第３アームを備えていることで、埋設管形状算出装置１は、３次元形状を容易に算出できる。加えて、アーム部４が第１アーム５、第２アーム６、第３アームを備えていることで、本体部２が、埋設管内部で固定されやすくなる
複数のアームは、本体部２を基準にして、異なる方向に延伸する。第１アーム５と第２アーム６とは、異なる方向に延伸することで、埋設管の内部で異なる位置における、第１距離や第２距離が算出されることになる。このため、複数のアームのそれぞれは、図３に示されるように、本体部２から埋設管に対して異なる方向に延伸することが好適である。
【０１６４】
また、複数のアームのそれぞれは、本体部２に対して、傘のように開閉したり伸縮したりして、複数のアームのそれぞれが有する接触部を、埋設管の内壁に接触させる。
【０１６５】
接触部は、アームの先端に設けられてもよいし、先端以外に設けられても良い。また、接触部は、接触センサーや距離センサーを有することで、埋設管の内壁に常に接触もしくは内壁と一定の距離を必ず有するように、アームが開閉や伸縮するようにする。
【０１６６】
なお、複数のアームのそれぞれは、埋設管形状算出装置１が不使用の場合には、閉じられていることも好適である。
【０１６７】
なお、図１〜３に示されるように、アーム部が８本のアームを備えていることで、埋設管形状算出装置１は、より高い精度で、埋設管の形状を算出できる。
【０１６８】
また、アームおよび接触部は、第１距離、第２距離、第３距離、第１角度、第２角度、傾斜角度を算出するデータを、本体部２に出力するため、電気信号のやり取りを可能とすることが好適である。このため、アームや接触部から、本体部２に対して、信号線が設けられることも好適である。
【０１６９】
なお、アームおよび接触部は、別部材である必要はなく、一体で構成されても良い。
【０１７０】
以上のように、実施の形態１における埋設管形状算出装置は、埋設管の内部形状を算出できると共に、埋設管の内部形状において必要となるパラメータのみを算出することもできる。また、物理的に埋設管の内壁に接触可能な接触部より得られる、第１距離、第２距離、第３距離、第１角度、第２角度、傾斜角度の各要素によって、埋設管の内部形状が算出されるので、光学系を用いる従来技術よりもその精度が高い。また、発光素子や受光素子などのデバイスを必要としないので、装置の小型化、簡略化、低コスト化も実現できる。
【０１７１】
（実施の形態２）
次に、実施の形態２について説明する。
【０１７２】
実施の形態２では、埋設管形状算出装置が、使用者の便宜となりうる種々の機能を有する場合について説明する。
【０１７３】
（送信部）
埋設管形状算出装置１は、算出された、第１距離、第２距離、第３距離、第１角度、第２角度、傾斜角度の少なくとも一つのデータを送信する送信部を更に備えていることも好適である。
【０１７４】
図１２は、本発明の実施の形態２における埋設管形状算出装置の模式図である。図１２に示される埋設管形状算出装置１は、送信部８０を備える。なお、図４と同じ符号を付した要素は、実施の形態１で説明したのと同様の機能や構成を有する。
【０１７５】
距離算出部２０は、第１距離ａ、第２距離ｂ、第３距離Ｌを、算出する。角度算出部２１は、第１角度α、第２角度β、傾斜角度を算出する。距離算出部２０および角度算出部２１は、算出されたこれら第１距離ａ、第２距離ｂ、第３距離Ｌ、第１角度α、第２角度β、傾斜角度を、形状算出部２２に出力して、形状算出部２２が、これらのデータを基に埋設管３０の内部形状を算出する。しかし、形状算出部２２を、本体部２の外部に備えたい場合（埋設管形状算出装置１の移動を制御する使用者の手元にある装置において、形状を算出したい場合がある）や、第１距離などのデータを使用者が手元に得たい場合がある。
【０１７６】
このような場合に、送信部８０は、これらのデータを使用者の手元装置に送信する。送信部８０は、有線によってデータを送信してもよいし、無線によってデータを送信してもよい。また、送信部８０は、必要に応じて、アンテナや変復調機能を有してよく、周波数分割多重信号や時間分割多重信号などの変調信号によって、データを送信しても良い。
【０１７７】
形状算出部２２と同等の機能を有する装置が、使用者の手元にある場合に、送信部８０が第１距離などのデータをこの装置に送信することで、使用者の手元の装置によって、埋設管の形状を算出できる。
【０１７８】
また、送信部８０が、第１距離などのデータを送信することで、使用者は、手元に第１距離、第２距離、第３距離、第１角度、第２角度、傾斜角度に関するデータを入手でき、これらのデータを用いた様々な作業を行うことが可能となる。
【０１７９】
なお、送信部８０が、第１距離、第２距離、第３距離、第１角度、第２角度、傾斜角度の少なくとも一つのデータを送信するために、距離算出部２０は、算出された第１距離、第２距離、第３距離を送信部８０に出力し、角度算出部２１は、第１角度、第２角度、傾斜角度を、送信部８０に出力する。
【０１８０】
また、送信部８０は、第１距離、第２距離、第３距離、第１角度、第２角度、傾斜角度などの埋設管の形状を算出するために必要となるデータの送信のみならず、形状算出部２２が算出した算出結果を送信することも良い。この場合には、例えば送信部８０から送信された埋設管の形状を、使用者の手元に備えられる表示装置に表示することなどができる。
【０１８１】
（記憶部）
埋設管形状算出装置１は、算出された第１距離、第２距離、第３距離、第１角度、第２角度、傾斜角度の少なくとも一つを記憶する記憶部９０を更に備えることも好適である。
【０１８２】
図１３は、本発明の実施の形態２における埋設管形状算出装置の模式図である。
【０１８３】
図１３に示される埋設管形状算出装置１は、記憶部９０を新たに備えている。記憶部９０は、第１距離、第２距離、第３距離、第１角度、第２角度、傾斜角度の少なくとも一つを記憶する。あるいは、形状算出部２２が算出した、埋設管３０の内部形状や、埋設管３０の湾曲、屈曲、内径変化、障害物、深度などを記憶する。
【０１８４】
このため、記憶部９０は、距離算出部２０、角度算出部２１、形状算出部２２から出力される各種データを受信する。また、記憶部９０は、記憶しているデータを、送信部８０に出力しても良い。送信部８０は、記憶部９０より得られたデータを外部に送信する。
【０１８５】
記憶部９０は、半導体メモリ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＣＤ、ＤＶＤ、ＨＤＤ、磁気ディスクなど、種々の記憶素子や記憶デバイスで実現される。記憶部９０が本体部２に備わっていることで、埋設管３０内部を移動した埋設管形状算出装置１を取り出した後に、埋設管３０の内部形状を確認できる種々のデータを、使用者が取り出すことができる。埋設管３０の形状を算出するに際して、再確認が必要となる場合に記憶部９０からのデータを用いることができる。このため、埋設管形状算出装置１が記憶部９０を有していると、使用者の便宜が高まるメリットがある。
【０１８６】
また、記憶部９０が設けられる場合には、送信部８０が割愛されても良い。埋設管３０での移動の終わった埋設管形状算出装置１の記憶部９０からデータを取り出せば、埋設管３０の内部形状を使用者の手元で算出することができる。
【０１８７】
このように、埋設管形状算出装置１が記憶部９０を有していることで、フレキシブルに埋設管の形状を算出できる。
【０１８８】
（表示部）
埋設管形状算出装置１は、その外部に表示部を備えていることも好適である。
【０１８９】
図１４は、本発明の実施の形態２における表示部の模式図である。
【０１９０】
埋設管形状算出装置１は、本体部２と離れた位置（例えば、使用者が作業する位置）において、埋設管形状算出装置１が算出した埋設管３０の内部形状９６（３次元形状）を表示する表示部９５を備えていることも好適である。表示部９５は、埋設管３０の内部形状９６を表示する。このとき、表示部９５は、埋設管３０の内部形状９６を３次元で表示してもよいし、埋設管３０の湾曲、屈曲、内径変化、障害物の形状のみあるいはこれらの存在のみを抽出して表示しても良い。
【０１９１】
表示部９５は、グラフィックやイメージで表示してもよいし、テキストにて表示しても良い。あるいは、グラフィックとテキストとを混在して表示しても良い。
【０１９２】
（埋設管形状算出システム）
次に、埋設管形状算出装置１を用いた、埋設管形状算出システムについて説明する。
【０１９３】
図１５は、本発明の実施の形態２における埋設管形状算出システムの模式図である。
【０１９４】
図１５は、実施の形態１，２で説明した埋設管形状算出装置１を、外部の使用者１２０が、制御装置１０１にて操作しながら、埋設管３０の内部形状を算出する様子を示している。
【０１９５】
埋設管３０は、地中に備わっている。埋設管３０には、入り口１１０があり（例えばマンホール）、使用者１２０は、埋設管形状算出装置１を、この入り口から埋設管３０に投入する。埋設管形状算出装置１は、電気信号線１００によって、制御装置１０１と接続されている。この電気信号線１００によって、埋設管形状算出装置１は、制御装置１０１からの制御を受けたり、算出したデータを制御装置１０１に送信したりする。
【０１９６】
制御装置１０１は、使用者１２０が制御するに当たって必要となる各種の信号入力を受け付けたり、受け付けた信号に基づいて、埋設管形状算出装置１の移動やデータ送信を制御したりする。また、埋設管形状算出装置１からのデータを受け付けて、制御装置１０１は、埋設管３０の形状を算出したり、算出された埋設管３０の形状を表示部９５に表示したりする。また、制御装置１０１は、過去に算出された埋設管３０の形状を記憶しておき、現在の測定時と過去の測定時との比較を行って、変化の度合いを表示することもできる。
【０１９７】
制御装置１０１は入力端末１０２を有し、使用者１２０は、入力端末１０２から、各種の命令を制御装置１０１に与える。なお、制御装置１０１と入力端末１０２とは、別体でもよいし一体でもよい。使用者１２０は、入力端末１０２を通じて、埋設管形状算出装置１の動作を制御しつつ、制御装置１０１での処理や表示部９５への表示を制御する。
【０１９８】
埋設管形状算出装置１は、制御装置１０１からの命令に従って、埋設管３０内部を移動する。このとき、埋設管形状算出装置１は、複数のアームを広げ、複数のアームのそれぞれが有する接触部を内壁３１、３２に接触させるようにする。埋設管形状算出装置１は、第１距離、第２距離、第３距離、第１角度、第２角度、傾斜角度などを算出して、埋設管３０の形状を算出する。更に、埋設管形状算出装置１は、電気信号線１００を通じて、第１距離、第２距離、第３距離、第１角度、第２角度、傾斜角度、埋設管３０の形状などを制御装置１０１に送信する。
【０１９９】
この送信を受けた制御装置１０１は、必要な演算や処理を行った上で、表示部９５に埋設管３０の形状や情報を表示する。使用者１２０は、この表示をみて、埋設管３０の状態を理解できる。
【０２００】
使用者１２０は、表示された埋設管３０の形状を確認した上で、埋設管３０に対する必要な処置について検討できる。
【０２０１】
なお、制御装置１０１や入力端末１０２は、埋設管形状算出システムのための専用装置であってもよいし、汎用装置や汎用コンピュータが適用されても良い。
【０２０２】
以上のように、実施の形態２における埋設管形状算出装置や埋設管形状算出システムは、送信部や記憶部などの種々のオプションを有することで、使用の便利性が高まり、埋設管の形状をよりフレキシブルに算出することができる。
【０２０３】
（実施の形態３）
次に、実施の形態３について説明する。
【０２０４】
実施の形態３では、埋設管形状算出装置によって算出された埋設管の内部形状の結果に基づいて、屈曲や湾曲している埋設管の修理について説明する。
【０２０５】
図１６は、本発明の実施の形態３における埋設管修理システムによる修理を説明する模式図である。
【０２０６】
埋設管形状算出装置は、埋設管の内部を移動して、埋設管の内部形状を算出する。このとき、図１６に示される状態２００のように埋設管２０３が屈曲していることがある。これは、例えば土砂の流出によって埋設管２０３の近傍に空隙２０４が生じることがある。このような空隙２０４が生じると、埋設管２０３は、屈曲してしまう。このような屈曲は、実施の形態１、２で説明した埋設管形状算出装置によって算出される。また、このような埋設管２０３の屈曲を放置すると、水漏れや破壊の原因ともなってしまう。
【０２０７】
埋設管形状算出装置は、埋設管２０３内部を移動可能なので、この空隙２０４が生じている場所において、埋設管２０３に貫通孔を穿孔することができる。図１６には図示していないが、埋設管形状算出装置は、穿孔部を備えていればよい。
【０２０８】
埋設管形状算出装置によって穿孔された貫通孔からは、埋設管２０３を持ち上げる硬化性材料および膨張性材料の少なくとも一方である充填材料２０５が、空隙２０４に投入される。図１６の下部に示される状態である。空隙２０４に充填材料２０５が投入されることで、埋設管２０３が持ち上げられる。すなわち、充填材料２０５は、埋設管２０３を持ち上げる持ち上げ手段の役割を担っている。
【０２０９】
更に、埋設管形状算出装置は、硬化した充填材料２０５を土台にして、ジャッキのような持ち上げ装置を空隙２０４に投入できる。埋設管形状算出装置は、ジャッキを用いて、埋設管２０３を持ち上げる。
【０２１０】
このように、埋設管２０３は、空隙部２０４によって屈曲していることがあるが、持ち上げ手段や持ち上げ装置によって、屈曲が修理される。
【０２１１】
なお、充填材料２０５によって空隙２０４が充填されることでも、埋設管２０３の屈曲の進行をとどめることができるので、効果を有する。
【０２１２】
埋設管形状算出装置が、穿孔や充填材料２０５の投入の機能を有することで、埋設管２０３の異常を修理できる。これらの機能を有する埋設管形状算出装置として、提供されてもよいし、修理までを行う埋設管修理システムとして提供されてもよい。
【０２１３】
以上のように、実施の形態３における埋設管修理システムは、実施の形態１、２で説明された埋設管形状算出装置を利用して、埋設管に生じている異常を、埋設管を掘り起こすことなしに修理できる。
【０２１４】
以上、実施の形態１〜３で説明された埋設管算出装置、埋設管算出システム、埋設管修理システムは、本発明の趣旨を説明する一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲での変形や改造を含む。
【図面の簡単な説明】
【０２１５】
【図１】本発明の実施の形態１における埋設管形状算出装置の斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１における埋設管内部を移動する埋設管形状算出装置の側面図である。
【図３】本発明の実施の形態１における埋設管内部を移動する埋設管形状算出装置の後方図である。
【図４】本発明の実施の形態１における埋設管形状算出装置の動作模式図である。
【図５】本発明の実施の形態１における埋設管の形状算出の模式図である。
【図６】本発明の実施の形態１における埋設管の内径変化を算出する説明図である。
【図７】本発明の実施の形態１における埋設管の内径変化算出を説明する模式図である。
【図８】本発明の実施の形態１における埋設管の湾曲および屈曲の算出を示す模式図である。
【図９】埋設管の湾曲および屈曲を算出する状態を示す模式図である。
【図１０】本発明の実施の形態における埋設管内部の障害物形状の算出を示す模式図である。
【図１１】本発明の実施の形態１における埋設管の深度を算出する状態を説明する模式図である。
【図１２】本発明の実施の形態２における埋設管形状算出装置の模式図である。
【図１３】本発明の実施の形態２における埋設管形状算出装置の模式図である。
【図１４】本発明の実施の形態２における表示部の模式図である。
【図１５】本発明の実施の形態２における埋設管形状算出システムの模式図である。
【図１６】本発明の実施の形態３における埋設管修理システムによる修理を説明する模式図である。
【符号の説明】
【０２１６】
１ 埋設管形状算出装置
２ 本体部
３ クローラー
４ アーム部
５ 第１アーム
６ 第２アーム
７ 第１接触部
８ 第２接触部
２０ 距離算出部
２１ 角度算出部
２２ 形状算出部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地中に埋設された埋設管の内部形状を、３次元的に算出できる埋設管形状算出装置、埋設管形状算出システム、埋設管修理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
わが国をはじめ、各国において水道管、下水管などの多数の埋設管が、地中に埋設されている。これらの埋設管は、老朽化、地震などの天災、工事振動による人災などの影響を受け、埋設時とその形状を変化させることが多い。例えば、埋設管が湾曲したり、折れ曲がったり、変形したりするなどである。このように、埋設管の形状が変化してしまうと、上水や下水の流れに悪影響が生じたり、水漏れによる故障が生じたりする。
【０００３】
一方で、埋設管は地中に埋設されているので、その状態を地上から確認することはきわめて難しい。勿論、埋設管を掘り出して確認することは、多大な労力を要し、現実的な手法とは言いがたい。
【０００４】
このため、埋設管を掘り出すことなしに、埋設された埋設管の形状を正確に算出することが求められていた。埋設管の形状を算出できることで、埋設管における問題を早期に確認でき、必要な修理や交換を行うことができる。結果として、埋設管の故障によって生じる災害などを防止できる。
【０００５】
このような、埋設管の形状を算出するために、種々の技術が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６参照）。
【特許文献１】特開平７−２３４１２４号公報
【特許文献２】特開平７−３１１０２２号公報
【特許文献３】特開平８−２１９７８２号公報
【特許文献４】特開平９−１４９３２号公報
【特許文献５】特開２００１−１４１４３１号公報
【特許文献６】特開２００５−３４５１１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１は、管路内部を走行する装置が、管路内部に光を照射し、この照射光の反射波を用いて、管路内部の形状を算出する技術を開示する。
【０００７】
しかしながら、特許文献１の技術では、光の反射を利用するため、装置が大掛かりになると共に受光精度の劣化によって算出精度も劣化する問題がある。また、管路内部の形状を算出することはできるが、２次元あるいは３次元での、管路の湾曲、曲がり、管径変化、内部障害物のそれぞれを算出することができない問題がある。
【０００８】
また、特許文献２は、管路内部を走行する装置が、管路の曲率を算出する技術を開示する。
【０００９】
しかしながら、特許文献２の技術では、管路の曲率を算出できるだけで、管径変化や内部障害物を算出できない。また、各位置における所定の基準線に対する曲率を測定できるだけであるので、左右方向、上下方向といった３次元的な管路の湾曲を算出することが困難である問題を有する。
【００１０】
特許文献３は、管路を走行する２台の装置同士でレーザー光をやり取りし、このレーザー光の揺動によって管路の屈曲を算出する技術を開示する。
【００１１】
しかしながら、特許文献３の技術では、レーザー光のやり取りが可能な範囲での屈曲しか算出できず、屈曲以外の管路の形状を算出することが困難である。加えて、レーザー光のやり取りを基本とするため、装置が大掛かりになると共にレーザー光のやり取りエラーなどの問題も生じさせる。
【００１２】
特許文献４は、特許文献１、３と同様に、照射光を利用して管路内部の形状を算出する技術を開示する。
【００１３】
しかしながら、装置が大掛かりとなったり、管路の湾曲、曲がり、管径変化、内部障害物などの全てを算出できなかったりする問題がある。また、光学系を用いることでの算出精度の劣化も懸念される。
【００１４】
特許文献５は、特許文献４と同様の技術であり、同様の問題を有する。
【００１５】
特許文献６は、管路に配置された装置が電磁波パルスを管路に照射して、管路に含まれる空洞を算出する技術を開示する。
【００１６】
しかしながら、特許文献６の技術では、装置が大掛かりになると共に、ある所定位置での空洞を算出できるが、管路全体に渡って、管路の湾曲、曲がり、管径変化、内部障害物のそれぞれを測定するのには不適である。また、小径の管路以外には適さない問題もある。
【００１７】
以上のように、従来技術の管路算出装置は、（１）管路の湾曲、曲がり、管径変化、内部障害物、３次元での湾曲や屈曲など、の全てを算出すること、（２）（１）に列挙する項目を、個別に算出すること、（３）簡便な装置による高い算出精度で算出すること、（４）低コストに算出すること、が困難であるとの問題を有していた。
【００１８】
本発明は、上記（１）〜（４）の問題を解決しつつ、簡便な装置にもかかわらず、高い精度で埋設管の形状を算出する埋設管形状算出装置、埋設管形状算出システム、埋設管修理システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記課題に鑑み、本発明の埋設管形状算出装置は、埋設管内を移動可能な本体部と、本体部から延伸して、埋設管の内部形状に合わせて可動する第１アームと、本体部から、第１アームと異なる方向に延伸して、埋設管の内部形状に合わせて可動する第２アームと、第１アームに接続して、埋設管の内壁に接触して移動可能な第１接触部と、第２アームに接続して、埋設管の内壁に接触して移動可能な第２接触部と、第１接触部の基準面からの移動距離を第１距離として算出し、第２接触部の基準面からの移動距離を第２距離として算出し、第１接触部と第２接触部との直線距離を第３距離として算出する、距離算出部と、第１接触部が接触する内壁の接線に対して、第１アームが形成する角度を、第１角度として算出し、第２接触部が接触する内壁の接線に対して、第２アームが形成する角度を第２角度として算出する、角度算出部と、を備える。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の埋設管形状算出装置は、埋設管を掘り出すことなしに、簡便な装置で、埋設管の３次元形状を算出できる。
【００２１】
特に、管路の湾曲、曲がり、管径変化、内部障害物、３次元での湾曲や屈曲など、の全てを算出できるとともに、これらの一部を個別に算出することもできる。
【００２２】
また、実際に埋設管の内径に沿って埋設管の形状を算出するので、高い精度で算出できる。加えて、光学系を用いないことで装置が簡易になり、複雑な系を備える必要がなくなり、算出精度が高まる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の第１の発明に係る埋設管形状算出装置は、本発明の埋設管形状算出装置は、埋設管内を移動可能な本体部と、本体部から延伸して、埋設管の内部形状に合わせて可動する第１アームと、本体部から、第１アームと異なる方向に延伸して、埋設管の内部形状に合わせて可動する第２アームと、第１アームに接続して、埋設管の内壁に接触して移動可能な第１接触部と、第２アームに接続して、埋設管の内壁に接触して移動可能な第２接触部と、第１接触部の基準面からの移動距離を第１距離として算出し、第２接触部の基準面からの移動距離を第２距離として算出し、第１接触部と第２接触部との直線距離を第３距離として算出する、距離算出部と、第１接触部が接触する内壁の接線に対して、第１アームが形成する角度を、第１角度として算出し、第２接触部が接触する内壁の接線に対して、第２アームが形成する角度を第２角度として算出する、角度算出部と、を備える。
【００２４】
この構成により、埋設管形状算出装置は、埋設管の内部形状の算出に必要な全てのデータを算出できる。更に、距離や角度は、埋設管の内壁に接触する接触部より算出できるので、光学系を用いる場合よりも、その算出精度が高い。
【００２５】
本発明の第２の発明に係る埋設管形状算出装置では、第１の発明に加えて、第１距離、第２距離、第３距離、第１角度および第２角度の少なくとも１つ以上に基づいて、埋設管の内部形状を算出する形状算出部を、更に備える。
【００２６】
この構成により、埋設管形状算出装置は、簡便な装置でありながら、高い精度で埋設管の内部形状を算出できる。
【００２７】
本発明の第３の発明に係る埋設管形状算出装置では、第２の発明に加えて、形状算出部は、第１距離、第２距離、第３距離、第１角度および第２角度に基づいて、埋設管の所定位置における微小幅の立体形状を算出する。
【００２８】
この構成により、埋設管形状算出装置は、高い精度で埋設管の内部形状を３次元にて算出できる。
【００２９】
本発明の第４の発明に係る埋設管形状算出装置では、第３の発明に加えて、形状算出部は、連続する複数の立体形状に基づいて、埋設管の３次元形状を算出する。
【００３０】
この構成により、埋設管形状算出装置は、高い精度で埋設管の内部形状を３次元にて算出できる。
【００３１】
本発明の第５の発明に係る埋設管形状算出装置では、第４の発明に加えて、形状算出部は、３次元形状に含まれる第１距離と第２距離との差分に基づいて、埋設管の湾曲を算出する。
【００３２】
この構成により、埋設管形状算出装置は、埋設管の湾曲については、埋設管の３次元形状を算出することなく、算出できる。特に、埋設管形状算出装置は、埋設管の内部形状の１要素である湾曲を、少ないデータ量によって、検出したり算出したりできる。
【００３３】
本発明の第６の発明に係る埋設管形状算出装置では、第４から第５のいずれかの発明に加えて、形状算出部は、３次元形状に含まれる第３距離の変化に基づいて、埋設管の内径変化を算出する。
【００３４】
この構成により、埋設管形状算出装置は、埋設管の内径変化については、埋設管の３次元形状を算出することなく、算出できる。特に、埋設管形状算出装置は、埋設管の内部形状の１要素である内径変化を、少ないデータ量によって、検出したり算出したりできる。
【００３５】
本発明の第７の発明に係る埋設管形状算出装置では、第４から第６のいずれかの発明に加えて、形状算出部は、３次元形状に含まれる第１距離、第２距離、第３距離、第１角度および第２角度に基づいて、埋設管内部の障害物の形状を算出する。
【００３６】
この構成により、埋設管形状算出装置は、埋設管の障害物形状については、埋設管の３次元形状を算出することなく、算出できる。特に、埋設管形状算出装置は、埋設管の内部形状の１要素である障害物形状を、少ないデータ量によって、検出したり算出したりできる。
【００３７】
本発明の第８の発明に係る埋設管形状算出装置では、第２から第７のいずれかの発明に加えて、角度算出部は、本体部の傾斜角度を検出し、形状算出部は、傾斜角度、第１距離および第２距離に基づいて、埋設管の深度を算出する。
【００３８】
この構成により、埋設管形状算出装置は、少ないデータ量で、埋設管の深度を算出できる。
【００３９】
本発明の第９の発明に係る埋設管形状算出装置では、第１から第８のいずれかの発明に加えて、第１アームおよび第２アームのそれぞれは、第１接触部および第２接触部のそれぞれを埋設管の内壁に接触させるように、本体部を基準に開閉および伸縮の少なくとも一方を行う。
【００４０】
この構成により、埋設管形状算出装置は、埋設管の内部形状を、高い精度で検出できる。
【００４１】
本発明の第１０の発明に係る埋設管形状算出装置では、第１から第９のいずれかの発明に加えて、本体部から、第１アームおよび第２アームと異なる方向に延伸する第３アームと、第３アームに接続して、埋設管の内壁に接触して移動可能な第３接触部と、を更に備え、第１アーム、第２アームおよび第３アームは、第１接触部、第２接触部および第３接触部とを用いて、埋設管との接触部位を増加させる。
【００４２】
この構成により、埋設管形状算出装置は、更に高い精度で、埋設管の内部形状を算出できる。
【００４３】
本発明の第１１の発明に係る埋設管形状算出装置では、第１から第１０のいずれかの発明に加えて、第１距離、第２距離、第１角度、第２角度および第３角度の少なくとも１つの情報を送信する送信部を更に備える。
【００４４】
この構成により、埋設管形状算出装置は、必要なデータを使用者の元に送信できる。
【００４５】
本発明の第１２の発明に係る埋設管形状算出装置では、第１から第１１のいずれかの発明に加えて、第１距離、第２距離、第１角度、第２角度および第３角度の少なくとも１つの情報を記憶する記憶部を更に備える。
【００４６】
この構成により、埋設管形状算出装置は、形状の算出に必要となるデータを、保存することができる。
【００４７】
本発明の第１３の発明に係る埋設管形状算出装置では、第４から第１２のいずれかの発明に加えて、３次元形状を、表示する表示部を更に備える。
【００４８】
この構成により、埋設管の形状を容易に把握できる。
【００４９】
本発明の第１４の発明に係る埋設管形状算出装置では、第１から第１３のいずれかの発明に加えて、埋設管に貫通孔を穿つ穿孔部と、貫通孔から、埋設管外部に、硬化性材料および膨張性材料の少なくとも一方を投入する。
【００５０】
この構成により、使用者は、埋設管の修理が自動的に行われる。
【００５１】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。
【００５２】
なお、本明細書における埋設管とは、下水管、上水管、多目的管など、地中に埋設されている管路を言う。
【００５３】
（実施の形態１）
実施の形態１について説明する。
【００５４】
まず、埋設管形状算出装置の概要を図１〜図３を用いて説明する。
【００５５】
（全体概要）
図１は、本発明の実施の形態１における埋設管形状算出装置の斜視図である。
【００５６】
埋設管形状算出装置１は、埋設管内部を移動可能な本体部２と、本体部２から延伸するアーム部４とを備える。アーム部４は、複数のアームを備えており、複数のアームのそれぞれは、埋設管の内壁に接触して移動可能な接触部を備えている。
【００５７】
図１では、アーム部４は、８本のアームを備え、８本のアームのそれぞれが、接触部を接続している。
【００５８】
本体部２は、埋設管内を移動可能にする駆動部の例としてのクローラー３を備えている。クローラー３は、動力源からの動力を受けて駆動し、本体部２を移動させる。なお、クローラー３は、自動でも手動でもいずれで駆動されても良い。
【００５９】
アーム部４は、８本のアームを有しているが、この８本のアームの中の一つを第１アーム５、もう一つを第２アーム６とする。第１アーム５が有する接触部を第１接触部７とし、第２アーム６が有する接触部を第２接触部８とする。アーム部４は、更に第３アーム１０、第４アーム１１を備え、第３アーム１０は、第３接触部１２を有し、第４アーム１１は、第４接触部１３を有する。
【００６０】
埋設管形状算出装置１が、埋設管の形状算出に必要なデータを得るためには、アーム部４は、第１アーム５と第２アーム６との２本のアームを備えれば良いが、第３アーム１０を備えることで、本体部２（すなわち埋設管形状算出装置１）を埋設管内部で３次元的に固定できる。また、アーム部４が３以上のアームを備えることで、埋設管形状算出装置１は、埋設管形状を３次元的に算出しやすくなる。
【００６１】
アーム部の備える各アームは、本体部２を基準に、傘のように開閉したり伸縮したりして、アームの備える接触部を常に埋設管の内壁に接触させることができる。
【００６２】
埋設管形状算出装置１は、距離算出部２０と角度算出部２１を更に備える。加えて、埋設管形状算出装置１は、埋設管の内部形状を算出する形状算出部２２を備える。なお、距離算出部２０、角度算出部２１のそれぞれは、本体部２の内部に備えられてもよいし、アーム部４に備えられても良い。また、形状算出部２２は、本体部２あるいはアーム部４の内部に備えられてもよいし、埋設管形状算出装置１の外部に設けられても良い。
【００６３】
埋設管形状算出装置１は、埋設管内部を移動する。この移動の際において、本体部２からアーム部４が開閉あるいは伸縮して、複数のアームのそれぞれが有する接触部が、埋設管内壁に接触する。複数のアームのそれぞれは、それぞれが有する接触部が常に埋設管の内壁に接触（物理的に厳密な接触を必要とせず、埋設管の内壁から一定距離を保つ状態でもよい）させるように、開閉あるいは伸縮する。埋設管形状算出装置１は、複数のアームのそれぞれの開閉や伸縮を利用して、複数の接触部のそれぞれを埋設管の内壁に接触させながら埋設管内部を移動する。
【００６４】
図２に、埋設管内部を移動する埋設管形状算出装置の状態を示す。図２は、本発明の実施の形態１における埋設管内部を移動する埋設管形状算出装置の側面図である。
【００６５】
埋設管形状算出装置１は、埋設管３０の内部を、クローラー３の駆動力によって移動する。図２に示されるように、アーム部４から複数のアームが傘のように開閉し、各アームに接続されている接触部は、埋設管３０の内壁３１に接触している。このように、埋設管形状算出装置１は、複数のアームを動作させて複数の接触部のそれぞれを内壁３１に接触させながら、埋設管３０内部を移動する。この際に、距離算出部２０が、接触部の移動距離や接触部同士の距離を算出し、角度算出部２１が、接触部と内壁３１との角度を算出する。さらに、距離算出部２０と角度算出部２１の算出結果に基づいて、形状算出部２２が埋設管３０の形状を算出する。
【００６６】
埋設管形状算出装置１は、図２からも明らかな通り、複数のアームの開閉や伸縮を動作させながら、接触部を内壁３１に常に接触させることで、埋設管３０の形状を算出する。
【００６７】
図３は、埋設管３０内部を移動する埋設管形状算出装置１を後方かみた状態を示している。図３は、本発明の実施の形態１における埋設管内部を移動する埋設管形状算出装置の後方図である。
【００６８】
図３から明らかな通り、埋設管形状算出装置１は、埋設管３０内部を移動する。このとき、アーム部４から複数のアーム（図３では、第１アーム５と第２アーム６も含まれている）が開閉する。複数のアームのそれぞれは、接触部（図３では、第１接触部７と第２接触部８が含まれている）を備えており、接触部のそれぞれは、内壁３１に接触している。この接触部の接触状態を保ったまま、埋設管形状算出装置１は、埋設管３０の内部を移動する。
【００６９】
図２、図３に示されるように、埋設管形状算出装置１は、複数のアームを用いて、複数の接触部のそれぞれを常に埋設管３０の内壁３１に接触させながら、埋設管３０内部を移動する。この移動の際に、距離算出部２０および角度算出部２１が、埋設管３０の形状を算出するのに必要なデータを収集する。この収集されたデータを元に、形状算出部２２が、埋設管３０の形状を算出する。
【００７０】
なお、図１〜図３の埋設管形状算出装置１は、８本のアームを備えているが、８本が絶対的な必要数ではない。２本のアームによって、最低限のデータを得ることができ、３以上のアームがあることで、本体部２が埋設管３０内部で３次元的に固定され、さらに、アームの本数が多いことで、収集されるデータの精度が高まる。
【００７１】
（埋設管形状算出装置の動作）
埋設管形状算出装置１の動作を、第１アーム５と第２アーム６を例として説明する。図４は、本発明の実施の形態１における埋設管形状算出装置の動作模式図である。図４は、埋設管形状算出装置１が、埋設管３０内部を移動している状態を示している。
【００７２】
なお、内壁３１と内壁３２とは、同じ埋設管３０の内壁であるが、図を用いた説明を分かりやすくするために、同じ内壁であっても、第１接触部７が接触する内壁部分を内壁３１とし、第２接触部８が接触する内壁部分を内壁３２として説明する。以降も同様である。
【００７３】
埋設管形状算出装置１は、本体部２を備え、本体部２は、埋設管３０内部を移動する。この移動に際しては、第１アーム５と第２アーム６とが、本体部２を基準として傘のように開閉する。第１アーム５は第１接触部７を備え、第２アーム６は、第２接触部８を備える。第１アーム５は、第１接触部７を、内壁３１に接触させるように開閉し、第２アーム６は、第２接触部８を内壁３２に接触させるように開閉する。なお、第１アーム５および第２アーム６は、本体部２を基準に開閉するだけでなく、伸縮することによって、第１接触部７と第２接触部８とを内壁３１、３２に接触させるようにしてもよい。
【００７４】
距離算出部２０と角度算出部２１は、埋設管の形状を算出するのに必要なデータを収集する。このとき、埋設管形状算出装置１は、第１接触部７および第２接触部８を、内壁３１、３２に接触させながら移動する。このため、埋設管形状算出装置１は、埋設管３０の内壁３１、３２に沿った接触部からのデータを、常に得ることができる。なお、開閉や伸縮は、第１接触部７および第２接触部８が備える接触センサーや距離センサーなどによって実現される。また、全ての接触部が常に内壁３１、３２に接触している必要はなく、埋設管形状算出装置１が、埋設管の形状を算出するに足りるデータを集めることができればよい。
【００７５】
図４において、埋設管３０のある断面位置を基準面４０とする。基準面４０は、任意に定められればよく、例えば埋設管形状算出装置１が移動を開始した位置を基準面４０としてもよい。
【００７６】
距離算出部２０は、基準面４０からの第１接触部７の移動距離を、第１距離ａとして算出する。更に、距離算出部２０は、基準面４０からの第２接触部８の移動距離を、第２距離ｂとして算出する。加えて、距離算出部２０は、第１接触部７と第２接触部８との間の直線距離を、第３距離Ｌとして算出する。
【００７７】
角度算出部２１は、第１接触部７が接触する内壁３１の接線に対して、第１アーム５が形成する角度を、第１角度αとして算出する。更に、角度算出部２１は、第２接触部８が接触する内壁３２の接線に対して、第２アーム６が形成する角度を、第２角度βとして算出する。
【００７８】
埋設管形状算出装置１は、第１接触部７および第２接触部８を常に内壁３１、３２に接触させながら埋設管３０内部を移動するので、埋設管形状算出装置１が、埋設管３０内部を移動している間は、距離算出部２０は、第１距離ａ、第２距離ｂおよび第３距離Ｌを正確に算出できる。同様に、角度算出部２１も、埋設管形状算出装置１が埋設管３０内部を移動している間は、第１角度αおよび第２角度βを正確に算出できる。
【００７９】
形状算出部２２は、第１距離ａ、第２距離ｂ、第３距離Ｌ、第１角度α、第２角度βの少なくとも一つに基づいて、埋設管３０の内部形状を算出する。埋設管３０の内部形状とは、（１）埋設管の湾曲や屈曲、（２）埋設管の内径変化、（３）埋設管内部の障害物、（４）埋設管の傾斜、などを含む。第１距離ａ、第２距離ｂ、第３距離Ｌ、第１角度α、第２角度βは、埋設管３０の（１）〜（４）に係る内部形状を示すデータである。
【００８０】
形状算出部２２は、第１距離ａ、第２距離ｂ、第３距離Ｌ、第１角度α、第２角度βの少なくとも一つに基づいて、埋設管３０の内部形状を算出できるので、埋設管形状算出装置１は、埋設管３０の内部を移動することで、埋設管３０の３次元形状を算出できる。このとき、埋設管形状算出装置１は、埋設管３０の入り口から投入されて移動するので、埋設管３０の形状算出のために、埋設管３０を掘り起こす必要はない。
【００８１】
このように、実施の形態１における埋設管形状算出装置１は、埋設管３０を掘り起こすことなく、埋設管３０の形状を算出できる。
【００８２】
（形状算出の詳細）
次に、形状算出部による、埋設管の形状算出の詳細について説明する。
【００８３】
図５は、本発明の実施の形態１における埋設管の形状算出の模式図である。
【００８４】
形状算出部２２は、第１距離ａ、第２距離ｂ、第３距離Ｌ、第１角度α、第２角度βに基づいて、埋設管３０の所定位置における微小幅の立体形状５０を算出する。
【００８５】
なお、図５では、複数の立体形状５０が示されているが、図の見易さのために、立体形状の一つに符号「５０」を付与している。しかしながら、埋設管形状算出装置１の移動に従って立体形状５０は、次々と連続的に得られる。この結果、図５に示されるように、形状算出部２２は、複数の立体形状５０を算出できる。
【００８６】
図５に示される立体形状５０は、第１距離ａ、第２距離ｂ、第３距離Ｌ、第１角度α、第２角度βによって算出される。なお、ここでは、説明の簡便のために、第１アーム５および第２アーム６に基づく、第１距離ａ、第２距離ｂ、第３距離Ｌ、第１角度α、第２角度βで算出される立体形状であるので、図５に示される立体形状５０は、平面形状を例として示している。実際には、第３アームによって、第１アームと第２アームによって算出される第１距離ａ、第２距離ｂ、第３距離Ｌ、第１角度α、第２角度β、第２アームと第３アームとによって算出される第１距離ａ、第２距離ｂ、第３距離Ｌ、第１角度α、第２角度β、第３アームと第１アームとによって算出される第１距離ａ、第２距離ｂ、第３距離Ｌ、第１角度α、第２角度β、から、３次元の微小な立体形状５０が算出される。
【００８７】
立体形状５０は、図５に示されるとおり、第１距離ａ、第２距離ｂ、第３距離Ｌ、第１角度α、第２角度βによって、その形状が定まる。
【００８８】
複数の立体形状５０の一つである立体形状５０ａを基に説明する。
【００８９】
立体形状５０ａでは、第１距離ａと第２距離ｂとで、立体形状５０ａの幅が示される。また、立体形状５０ａでは、第３距離Ｌ１と第３距離Ｌ２とで、埋設管３０の内径変化が示される。更に、第１角度αと第２角度βとで、立体形状５０ａの径変化が示される。
【００９０】
このように、立体形状５０ａは、第１距離ａ、第２距離ｂ、第３距離Ｌ１、Ｌ２、第１角度α、第２角度βによって、その形状および体積が算出される。形状算出部２２は、第１距離ａ、第２距離ｂ、第３距離Ｌ、第１角度α、第２角度βを用いて、微小幅の立体形状５０を連続的に算出する。この連続する複数の微小幅の立体形状５０は、埋設管３０の形状を近似できる。図５に示される近似形状６０は、連続する複数の立体形状５０によって、埋設管３０の形状を近似したものである。但し、図面の都合上、図５においては、二次元で示している。
【００９１】
この近似形状６０の算出により、埋設管形状算出装置１は、埋設管３０の形状を把握できる。
【００９２】
近似形状６０は、埋設管３０の形状の内、（１）埋設管の湾曲や屈曲、（２）埋設管の内径変化、（３）埋設管内部の障害物、（４）埋設管の傾斜、を含んでいる。このため、近似形状６０によって、埋設管３０の形状に含まれる、種々の要素が取得できる。
【００９３】
形状算出部２２は、第１距離ａ、第２距離ｂ、第３距離Ｌ、第１角度α、第２角度βに基づいて、近似形状６０を算出できるが、この近似形状６０によって、埋設管３０の３次元形状を一度に算出してもよいし、近似形状６０の算出の過程で、埋設管３０の形状に含まれる（１）〜（４）の要素のいずれかのみを算出しても良い。
【００９４】
このように、実施の形態１における埋設管形状算出装置１は、埋設管３０の３次元形状を算出すると共に、埋設管３０の形状に含まれる要素のいずれかのみを算出することもできる。埋設管形状算出装置１は、高いフレキシビリティも有する。
【００９５】
次に、埋設管形状算出装置１による、各要素の算出について説明する。
【００９６】
（内径変化の算出）
形状算出部２２は、第３距離Ｌの変化に基づいて、埋設管３０の内径変化を算出する。ここで、形状算出部２２は、「埋設管３０の内径が変化した、という現象を把握する」こともできるし、「埋設管３０の内径の変化数値を算出する」こともできる。埋設管形状算出装置１を使用する使用者は、必要に応じて、「変化を把握」したり「変化量を算出」したりすればよい。
【００９７】
埋設管形状算出装置１は、埋設管３０の内部を移動する。移動に際して、第１アーム５は、第１接触部７を内壁３１に接触させ、第２アーム６は、第２接触部８を内壁３２に接触させる。このため、第１接触部７と第２接触部８とは、埋設管３０の内壁に沿って移動することになる。
【００９８】
距離算出部（図示せず）は、第１接触部７と第２接触部８との直線距離を、第３距離として算出する。このとき、本体部２の移動に合わせて、距離算出部は、第３距離を算出する。形状算出部（図示せず）は、本体部２の移動によっても、第３距離の値に変化が無ければ、埋設管３０の内径に変化はないと判断する。一方、埋設管３０の内径に変化がある場合には、本体部２の位置によって、第３距離に相違が生じる。
【００９９】
図６では、右から左にかけて埋設管３０の内径が拡大している。図６は、本発明の実施の形態１における埋設管の内径変化を算出する説明図である。
【０１００】
本体部２が右から左に移動するにつれて、算出される第３距離Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は、次第に大きくなっている。すなわち、
Ｌ１ ＜ Ｌ２ ＜ Ｌ３
の関係を、第３距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は有している。
【０１０１】
この第３距離の変化は、埋設管３０の内径が、右から左にかけて拡大していることによる。逆に言えば、算出される第３距離Ｌ１，Ｌ２、Ｌ３が、
Ｌ１ ＜ Ｌ２ ＜ Ｌ３
の関係を有する場合には、埋設管３０の内径が拡大していることが算出される。また、第３距離Ｌ１，Ｌ２、Ｌ３の値から、埋設管３０の内径の拡大数値も算出される。
【０１０２】
逆に、本体部２の移動方向に沿って、第３距離が減少していけば、埋設管３０の内径が、次第に縮小していることが算出される。あるいは、第３距離が増加と減少を繰り返せば、埋設管３０の内径が、増減していることが算出される。
【０１０３】
このように、形状算出部は、第３距離の変化に基づいて、埋設管３０の内径変化を算出できる。
【０１０４】
また、形状算出部は、第１距離、第２距離、第３距離、第１角度、第２角度の全てを用いて、埋設管３０の内径変化を算出しても良い。図７を用いて、形状算出部が、埋設管３０の内径変化を算出する処理を説明する。図７は、本発明の実施の形態１における埋設管の内径変化算出を説明する模式図である。
【０１０５】
図７は、埋設管３０内部の３箇所において算出された、第１距離、第２距離、第３距離、第１角度、第２角度を示している。
【０１０６】
形状算出部は、Ａｎ−１のベクトルとａｎ−１のベクトルから、次の位置のＡｎのベクトルを算出する。これは、（数１）に示されるとおりである。同様に、形状算出部は、Ｂｎ−１のベクトルとｂｎ−１のベクトルから、次の位置のＢｎのベクトルを算出する。これは（数２）に示されるとおりである。
【０１０７】
【数１】
【０１０８】
【数２】
【０１０９】
このようにして、第１距離、第２距離、第３距離、第１角度、第２角度で得られるベクトルによって、第１接触部７と第２接触部８との次の位置を算出できる。この算出される次の位置の座標から、埋設管３０の内径変化が算出できる。
【０１１０】
このように、形状算出部は、第３距離、あるいは第１距離、第２距離、第３距離、第１角度、第２角度の全てによって、埋設管３０の内径変化を算出できる。
【０１１１】
また、埋設管形状算出装置１は、埋設管３０の（１）内径が変化した事象、（２）内径の変化量、のいずれかを選択的に算出しても良い。例えば、埋設管形状算出装置１を使用するシステムが、埋設管３０の内径変化の事実を検出したい場合には、埋設管形状算出装置１は、（１）内径が変化した事象、のみをシステムに提供する。あるいは、埋設管形状算出装置１を使用するシステムが、埋設管３０の内径変化量を算出したい場合には、埋設管形状算出装置１は、（２）内径の変化量を算出する。
【０１１２】
このように、システムの要求に応じて、埋設管形状算出装置１の算出対象を切り替えることも好適である。
【０１１３】
（埋設管の湾曲、屈曲の算出）
次に、埋設管の湾曲および屈曲の算出について説明する。
【０１１４】
形状算出部は、第１距離、第２距離、第３距離、第１角度、第２角度に基づいて、埋設管３０の湾曲や屈曲を算出する。ここで、形状算出部は、図５に示されるように、連続する微小幅の立体形状に基づいて埋設管３０の３次元形状を得ることで、結果的に、埋設管３０の湾曲および屈曲を算出しても良い。
【０１１５】
また、形状算出部は、第１距離と第２距離との差分に基づいて、埋設管３０の湾曲および屈曲を算出しても良い。図８は、本発明の実施の形態１における埋設管の湾曲および屈曲の算出を示す模式図である。
【０１１６】
図８を用いて説明する。
【０１１７】
埋設管形状算出装置１は、埋設管３０の内部を移動する。この移動に際して、本体部２から第１アーム５と第２アーム６とが延伸する。第１アーム５は、第１接触部７を、埋設管３０の内壁３１に常に接触させ、第２アーム６は、第２接触部８を、埋設管３０の内壁３２に常に接触させる。基準面を基準に、第１接触部７の移動距離を第１距離ａとし、第２接触部８の移動距離を第２距離ｂとする。
【０１１８】
埋設管３０が湾曲や屈曲をしていなければ、第１距離ａと第２距離ｂとは、等しくなるはずである。これに対して、図８に示されるように、埋設管３０が湾曲している場合には、第１距離ａと第２距離ｂとの差分が生じる。図８においては、第１アーム５側から第２アーム６側に向かって埋設管３０が湾曲しているので、湾曲部分では、第１距離ａは、第２距離ｂよりも大きくなる。このため、第１距離ａと第２距離ｂとは、差分を有する。
【０１１９】
形状算出部は、この差分を算出して、埋設管３０の湾曲や屈曲を算出する。
【０１２０】
なお、図８で示される埋設管３０の湾曲は、平面方向でも垂直方向でもいずれでもよく、埋設管形状算出装置１は、いずれの方向への湾曲や屈曲でも算出できる。特に、説明の便宜のために、図８においては、第１アーム５と第２アーム６の、２つのアームでの算出の様子を示しているが、第３アームを用いることで、平面方向および垂直方向のいずれにおける湾曲や屈曲でも、埋設管形状算出装置１は、同時に算出できる。
【０１２１】
また、形状算出部は、第１距離ａと第２距離ｂとに差分が生じていれば、（１）埋設管３０が湾曲ないしは屈曲している、との事実を把握できる。更に、第１距離ａと第２距離ｂとの差分量に基づいて、形状算出部は、（２）埋設管３０の湾曲ないしは屈曲の量、を算出できる。
【０１２２】
ここで、形状算出部は、第１距離ａと第２距離ｂの差分のみで、（１）埋設管３０が湾曲ないしは屈曲している、との事実を把握できる。すなわち、埋設管形状算出部１を用いるシステムが、埋設管３０の湾曲ないしは屈曲の事実のみを必要とする場合には、形状算出部は、第１距離ａと第２距離ｂの差分を検出するだけでよい。
【０１２３】
一方、形状算出部は、第１距離ａおよび第２距離ｂの差分量から、（２）埋設管３０の湾曲ないしは屈曲の量を算出することもできるし、第１距離、第２距離、第３距離、第１角度、第２角度に基づいて（言い換えると、微小幅の立体形状に基づいて）、（２）埋設管３０の湾曲ないしは屈曲の量を算出することもできる。
【０１２４】
前者の場合には、埋設管形状算出装置１は、第１距離ａと第２距離ｂとの差分量に基づいて、（２）埋設管３０の湾曲ないしは屈曲の量、を算出できる。例えば、形状算出部は、埋設管３０の本来形状（直径や長さなど）と、第１距離ａおよび第２距離ｂの差分量との関係テーブルを予め備えておく。形状算出部は、この関係テーブルに基づいて、（２）埋設管３０の湾曲ないしは屈曲の量を、算出できる。
【０１２５】
後者の場合には、埋設管形状算出装置１は、第１距離、第２距離、第３距離、第１角度、第２角度に基づいて、埋設管３０の３次元形状を算出する過程で、（２）埋設管３０の湾曲ないしは屈曲の量を算出できる。この場合には、埋設管３０の３次元形状を算出した上で、（２）埋設管３０の湾曲ないしは屈曲の量を算出できるので、より高い精度で、算出できる。
【０１２６】
このように、埋設管形状算出装置１は、仕様や要求に応じて、（１）埋設管３０が湾曲ないしは屈曲しているとの事象、（２）埋設管３０の湾曲ないしは屈曲の量のいずれか（あるいは両方）を選択的に算出できる。
【０１２７】
図９は、埋設管の湾曲および屈曲を算出する状態を示す模式図である。
【０１２８】
図９に示されるように、形状算出部は、第１距離、第２距離、第３距離、第１角度、第２角度に基づいて、埋設管３０の湾曲および屈曲を検出すると共に、これらの量を算出する。
【０１２９】
（障害物の形状の算出）
次に、埋設管内部の障害物の算出について説明する。
【０１３０】
図１０は、本発明の実施の形態における埋設管内部の障害物形状の算出を示す模式図である。
【０１３１】
図１０は、埋設管３０の内部に、障害物７０と障害物７１とが存在している状態を示している。
【０１３２】
埋設管形状算出装置１は、埋設管３０の内部を移動する。この移動に際して、第１接触部７は内壁３１に接触し、第２接触部８は、内壁３２に常に接触する。
【０１３３】
図１０において、一番右側に、埋設管形状算出装置１が位置している場合には、埋設管３０内部には障害物が存在しない。このため、第１距離ａと第２距離ｂとに差分はなく、第１角度αと第２角度βとの間にも差分はない。
【０１３４】
埋設管形状算出装置１が、図１０の真ん中の位置に移動すると、障害物７１が存在する。第１接触部７は、内壁３１に接触したままであるが、第２接触部８は、障害物７１に接触した状態となる。このため、まず第３距離Ｌ２は、直前の第３距離Ｌ１と異なる。これだけの情報であると、埋設管形状算出装置１は、埋設管３０の内径が変化したものと判断しうる。しかし、このとき第１距離ａと第２距離ｂとの差分も生じている。加えて、第１角度αと第２角度βとの差分も生じている。これらの情報から、埋設管形状算出装置１は、障害物７１の存在を検出し、障害物７１の形状も算出する。
【０１３５】
更に、埋設管形状算出装置１が、図１０の一番左側にまで移動すると、第１接触部７は、障害物７０に接触する。このため、第３距離Ｌ３は、第３距離Ｌ２に対して変化する。また、第１距離ａと第２距離ｂとの差分値も変化する。更には、第１角度αと第２角度βとの差分値も変化する。この結果、形状算出部は、障害物７０の存在を検出し、障害物７０の形状も算出する。
【０１３６】
ここで、形状算出部は、ある所定位置における第１距離ａ、第２距離ｂ、第３距離Ｌ、第１角度α、第２角度βに基づいて、障害物の形状を算出する。あるいは、ある所定位置における第１距離ａと第２距離ｂとの差分値、第１角度αと第２角度βとの差分値、に基づいて、障害物の形状を算出しても良い。
【０１３７】
あるいは、ある所定位置における第１距離ａ、第２距離ｂ、第３距離Ｌ、第１角度α、第２角度βと、その前の位置における第１距離ａ、第２距離ｂ、第３距離Ｌ、第１角度α、第２角度βとの差分に基づいて、形状算出部は、障害物の形状を算出しても良い。
【０１３８】
あるいは、ある所定位置における第１距離ａと前の位置における第１距離ａとの差分量、ある所定位置における第２距離ｂと前の位置における第２距離ｂとの差分量、ある所定位置における第３距離Ｌと前の位置における第３距離Ｌとの差分量、ある所定位置における第１角度αと前の位置における第１角度αとの差分量、ある所定位置における第２角度βと前の位置における第２角度βとの差分量に基づいて、形状算出部は、障害物７０、７１の形状を算出しても良い。
【０１３９】
あるいは、ある所定位置における第１距離ａと第２距離ｂとの差分量と、前の位置における第１距離ａと第２距離ｂとの差分量と、に基づいて、形状算出部は、障害物７０、７１の形状を算出しても良い。あるいは、ある所定位置における第１角度αと第２角度βとの差分量と、前の位置における第１角度αと第２角度βとの差分量と、に基づいて、形状算出部は、障害物７０、７１の形状を算出しても良い。
【０１４０】
このように、異なる位置における同じ要素同士の比較、異なる位置における対となる要素同士の差分、ある所定位置における対となる要素同士の差分、など、種々のパラメータに従って、形状算出部は、埋設管３０内部の障害物の形状を算出すればよい。
【０１４１】
なお、形状算出部は、図４に示されるように、微小幅の複数の立体形状から得られる埋設管３０の３次元形状に基づいて、埋設管内部の障害物の形状を算出しても良い。
【０１４２】
以上のように、埋設管形状算出装置１は、仕様や要求に応じて、埋設管内部の障害物を検出したり、障害物の形状を算出したりできる。
【０１４３】
（深度の算出）
次に、深度の算出について説明する。
【０１４４】
図１１は、本発明の実施の形態１における埋設管の深度を算出する状態を説明する模式図である。
【０１４５】
図１１は、埋設管形状算出装置１が、深さ方向に傾斜を有する埋設管３０を移動する状態を示している。
【０１４６】
角度算出部（図示せず）は、本体部２の傾斜角度θを算出する。角度算出部が、本体部２の傾斜角度θを算出することで、傾斜角度θ、第１距離ａおよび第２距離ｂに基づいて、形状算出部（図示せず）は、埋設管３０の深度Ｚを算出する。
【０１４７】
深度Ｚが算出されることで、埋設管３０の深さ方向への形状変化を算出できる。
【０１４８】
以上のように、実施の形態１における埋設管形状算出装置１は、第１距離ａ、第２距離ｂ、第３距離Ｌ、第１角度α、第２角度β、傾斜角度θに基づいて、埋設管の形状を算出できる。このとき、埋設管形状算出装置１は、連続する微小幅の立体形状に基づいて、埋設管の形状を算出すると共に、算出された埋設管の形状に基づいて、埋設管の湾曲、屈曲、内径変化、障害物の形状、深度を検出したり算出したりできる。
【０１４９】
あるいは、埋設管形状算出装置１は、第１距離ａ、第２距離ｂ、第３距離Ｌ、第１角度α、第２角度β、傾斜角度θのいずれか１以上の要素のみを用いて、埋設管の湾曲、屈曲、内径変化、障害物の形状、深度のいずれかのみを検出したり算出したりできる。
【０１５０】
すなわち、第１距離ａ、第２距離ｂ、第３距離Ｌ、第１角度α、第２角度β、傾斜角度θの全ての要素を用いて、埋設管の３次元形状を算出することで、結果として、埋設管の湾曲、屈曲、内径変化、障害物の形状、深度を検出したり算出したりできるし、第１距離ａ、第２距離ｂ、第３距離Ｌ、第１角度α、第２角度β、傾斜角度θの１以上の要素のみで、設管の湾曲、屈曲、内径変化、障害物の形状、深度を検出したり算出したりできる。
【０１５１】
（各部の詳細）
次に、各部の詳細について説明する。
【０１５２】
（本体部）
本体部２は、埋設管形状算出装置１の移動や算出処理を行う。
【０１５３】
本体部２は、図１〜３に示されるとおり、埋設管形状算出装置１の必要な機能の多くを格納し、埋設管形状算出装置１の全体骨格を形成する。
【０１５４】
本体部２は、アーム部４を更に備え、アーム部４が有する複数のアームの開閉、伸縮を制御する。このとき、本体部２は、アーム部４を介して、複数のアームのそれぞれが有する接触部が、埋設管の内壁に接触（一定の距離を有していても良い）するように、複数のアームの開閉や伸縮を制御する。
【０１５５】
本体部２は、クローラー３を備える。本体部２は、クローラー３を駆動させて、埋設管形状算出装置１の移動を制御する。なお、クローラー３ではなく、車輪を備えていても良い。また、本体部２は、リモコンによって、移動が操作されても良い。
【０１５６】
本体部２は、更に第１距離、第２距離、第３距離を算出する距離算出部２０、第１角度、第２角度を算出する角度算出部２１、埋設管の形状を算出する形状算出部２２を、備える。なお、これらは、本体部２の外部に設けられても良い。
【０１５７】
本体部２は、距離算出部２０、角度算出部２１および形状算出部２２の少なくとも一つを、外部に備えるに当たって、必要なデータを送信する送信部（無線もしくは有線の別を問わない）を備えていることも好適である。このような送信部を備えていることで、本体部２は、第１距離、第２距離、第３距離、第１角度、第２角度、傾斜角の少なくとも一つを外部に送信でき、外部に設けられた処理部によって、埋設管の形状が算出される。
【０１５８】
距離算出部２０は、上述の通り、第１距離、第２距離、第３距離を算出する。このとき、距離をそのまま算出するだけでなく、距離を算出するのに必要なパラメータだけを算出することでも良い。また、距離算出部２０は、算出した第１距離、第２距離、第３距離の値を、形状算出部２２に出力する。このとき、必要に応じて、距離算出部２０は、算出した第１距離、第２距離、第３距離の値を、角度算出部２１に出力しても良い。
【０１５９】
角度算出部２１は、上述の通り、第１角度、第２角度、傾斜角度を算出する。このとき、角度をそのまま算出するだけでなく、角度を算出するのに必要なパラメータだけを算出しても良い。また、角度算出部２１は、算出した第１角度、第２角度、傾斜角度を、形状算出部２２に出力する。このとき、必要に応じて、角度算出部２１は、算出した第１角度、第２角度、傾斜角度を、距離算出部２０に出力しても良い。
【０１６０】
形状算出部２２は、第１距離、第２距離、第３距離、第１角度、第２角度、傾斜角度の少なくとも一つに基づいて、埋設管の形状を算出する。算出の手法は、上述の通りである。
【０１６１】
また、形状算出部２２は、形状を算出するのに必要なデータを外部に出力して、外部に設けられた他の装置によって、埋設管の形状が算出されたり描画されたりしても良い。
【０１６２】
（アームと接触部）
埋設管形状算出装置１は、アーム部４を備え、アーム部４は、複数のアームを有する。
【０１６３】
図４〜１１では、埋設管の形状を算出することを説明しやすくするために、アーム部４が、第１アーム５と第２アーム６とを備える態様を説明したが、アーム部４は、複数のアームを備えていれば良い。なお、アーム部４が、第１アーム５、第２アーム６以外に、第３アームを備えていることで、埋設管形状算出装置１は、３次元形状を容易に算出できる。加えて、アーム部４が第１アーム５、第２アーム６、第３アームを備えていることで、本体部２が、埋設管内部で固定されやすくなる
複数のアームは、本体部２を基準にして、異なる方向に延伸する。第１アーム５と第２アーム６とは、異なる方向に延伸することで、埋設管の内部で異なる位置における、第１距離や第２距離が算出されることになる。このため、複数のアームのそれぞれは、図３に示されるように、本体部２から埋設管に対して異なる方向に延伸することが好適である。
【０１６４】
また、複数のアームのそれぞれは、本体部２に対して、傘のように開閉したり伸縮したりして、複数のアームのそれぞれが有する接触部を、埋設管の内壁に接触させる。
【０１６５】
接触部は、アームの先端に設けられてもよいし、先端以外に設けられても良い。また、接触部は、接触センサーや距離センサーを有することで、埋設管の内壁に常に接触もしくは内壁と一定の距離を必ず有するように、アームが開閉や伸縮するようにする。
【０１６６】
なお、複数のアームのそれぞれは、埋設管形状算出装置１が不使用の場合には、閉じられていることも好適である。
【０１６７】
なお、図１〜３に示されるように、アーム部が８本のアームを備えていることで、埋設管形状算出装置１は、より高い精度で、埋設管の形状を算出できる。
【０１６８】
また、アームおよび接触部は、第１距離、第２距離、第３距離、第１角度、第２角度、傾斜角度を算出するデータを、本体部２に出力するため、電気信号のやり取りを可能とすることが好適である。このため、アームや接触部から、本体部２に対して、信号線が設けられることも好適である。
【０１６９】
なお、アームおよび接触部は、別部材である必要はなく、一体で構成されても良い。
【０１７０】
以上のように、実施の形態１における埋設管形状算出装置は、埋設管の内部形状を算出できると共に、埋設管の内部形状において必要となるパラメータのみを算出することもできる。また、物理的に埋設管の内壁に接触可能な接触部より得られる、第１距離、第２距離、第３距離、第１角度、第２角度、傾斜角度の各要素によって、埋設管の内部形状が算出されるので、光学系を用いる従来技術よりもその精度が高い。また、発光素子や受光素子などのデバイスを必要としないので、装置の小型化、簡略化、低コスト化も実現できる。
【０１７１】
（実施の形態２）
次に、実施の形態２について説明する。
【０１７２】
実施の形態２では、埋設管形状算出装置が、使用者の便宜となりうる種々の機能を有する場合について説明する。
【０１７３】
（送信部）
埋設管形状算出装置１は、算出された、第１距離、第２距離、第３距離、第１角度、第２角度、傾斜角度の少なくとも一つのデータを送信する送信部を更に備えていることも好適である。
【０１７４】
図１２は、本発明の実施の形態２における埋設管形状算出装置の模式図である。図１２に示される埋設管形状算出装置１は、送信部８０を備える。なお、図４と同じ符号を付した要素は、実施の形態１で説明したのと同様の機能や構成を有する。
【０１７５】
距離算出部２０は、第１距離ａ、第２距離ｂ、第３距離Ｌを、算出する。角度算出部２１は、第１角度α、第２角度β、傾斜角度を算出する。距離算出部２０および角度算出部２１は、算出されたこれら第１距離ａ、第２距離ｂ、第３距離Ｌ、第１角度α、第２角度β、傾斜角度を、形状算出部２２に出力して、形状算出部２２が、これらのデータを基に埋設管３０の内部形状を算出する。しかし、形状算出部２２を、本体部２の外部に備えたい場合（埋設管形状算出装置１の移動を制御する使用者の手元にある装置において、形状を算出したい場合がある）や、第１距離などのデータを使用者が手元に得たい場合がある。
【０１７６】
このような場合に、送信部８０は、これらのデータを使用者の手元装置に送信する。送信部８０は、有線によってデータを送信してもよいし、無線によってデータを送信してもよい。また、送信部８０は、必要に応じて、アンテナや変復調機能を有してよく、周波数分割多重信号や時間分割多重信号などの変調信号によって、データを送信しても良い。
【０１７７】
形状算出部２２と同等の機能を有する装置が、使用者の手元にある場合に、送信部８０が第１距離などのデータをこの装置に送信することで、使用者の手元の装置によって、埋設管の形状を算出できる。
【０１７８】
また、送信部８０が、第１距離などのデータを送信することで、使用者は、手元に第１距離、第２距離、第３距離、第１角度、第２角度、傾斜角度に関するデータを入手でき、これらのデータを用いた様々な作業を行うことが可能となる。
【０１７９】
なお、送信部８０が、第１距離、第２距離、第３距離、第１角度、第２角度、傾斜角度の少なくとも一つのデータを送信するために、距離算出部２０は、算出された第１距離、第２距離、第３距離を送信部８０に出力し、角度算出部２１は、第１角度、第２角度、傾斜角度を、送信部８０に出力する。
【０１８０】
また、送信部８０は、第１距離、第２距離、第３距離、第１角度、第２角度、傾斜角度などの埋設管の形状を算出するために必要となるデータの送信のみならず、形状算出部２２が算出した算出結果を送信することも良い。この場合には、例えば送信部８０から送信された埋設管の形状を、使用者の手元に備えられる表示装置に表示することなどができる。
【０１８１】
（記憶部）
埋設管形状算出装置１は、算出された第１距離、第２距離、第３距離、第１角度、第２角度、傾斜角度の少なくとも一つを記憶する記憶部９０を更に備えることも好適である。
【０１８２】
図１３は、本発明の実施の形態２における埋設管形状算出装置の模式図である。
【０１８３】
図１３に示される埋設管形状算出装置１は、記憶部９０を新たに備えている。記憶部９０は、第１距離、第２距離、第３距離、第１角度、第２角度、傾斜角度の少なくとも一つを記憶する。あるいは、形状算出部２２が算出した、埋設管３０の内部形状や、埋設管３０の湾曲、屈曲、内径変化、障害物、深度などを記憶する。
【０１８４】
このため、記憶部９０は、距離算出部２０、角度算出部２１、形状算出部２２から出力される各種データを受信する。また、記憶部９０は、記憶しているデータを、送信部８０に出力しても良い。送信部８０は、記憶部９０より得られたデータを外部に送信する。
【０１８５】
記憶部９０は、半導体メモリ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＣＤ、ＤＶＤ、ＨＤＤ、磁気ディスクなど、種々の記憶素子や記憶デバイスで実現される。記憶部９０が本体部２に備わっていることで、埋設管３０内部を移動した埋設管形状算出装置１を取り出した後に、埋設管３０の内部形状を確認できる種々のデータを、使用者が取り出すことができる。埋設管３０の形状を算出するに際して、再確認が必要となる場合に記憶部９０からのデータを用いることができる。このため、埋設管形状算出装置１が記憶部９０を有していると、使用者の便宜が高まるメリットがある。
【０１８６】
また、記憶部９０が設けられる場合には、送信部８０が割愛されても良い。埋設管３０での移動の終わった埋設管形状算出装置１の記憶部９０からデータを取り出せば、埋設管３０の内部形状を使用者の手元で算出することができる。
【０１８７】
このように、埋設管形状算出装置１が記憶部９０を有していることで、フレキシブルに埋設管の形状を算出できる。
【０１８８】
（表示部）
埋設管形状算出装置１は、その外部に表示部を備えていることも好適である。
【０１８９】
図１４は、本発明の実施の形態２における表示部の模式図である。
【０１９０】
埋設管形状算出装置１は、本体部２と離れた位置（例えば、使用者が作業する位置）において、埋設管形状算出装置１が算出した埋設管３０の内部形状９６（３次元形状）を表示する表示部９５を備えていることも好適である。表示部９５は、埋設管３０の内部形状９６を表示する。このとき、表示部９５は、埋設管３０の内部形状９６を３次元で表示してもよいし、埋設管３０の湾曲、屈曲、内径変化、障害物の形状のみあるいはこれらの存在のみを抽出して表示しても良い。
【０１９１】
表示部９５は、グラフィックやイメージで表示してもよいし、テキストにて表示しても良い。あるいは、グラフィックとテキストとを混在して表示しても良い。
【０１９２】
（埋設管形状算出システム）
次に、埋設管形状算出装置１を用いた、埋設管形状算出システムについて説明する。
【０１９３】
図１５は、本発明の実施の形態２における埋設管形状算出システムの模式図である。
【０１９４】
図１５は、実施の形態１，２で説明した埋設管形状算出装置１を、外部の使用者１２０が、制御装置１０１にて操作しながら、埋設管３０の内部形状を算出する様子を示している。
【０１９５】
埋設管３０は、地中に備わっている。埋設管３０には、入り口１１０があり（例えばマンホール）、使用者１２０は、埋設管形状算出装置１を、この入り口から埋設管３０に投入する。埋設管形状算出装置１は、電気信号線１００によって、制御装置１０１と接続されている。この電気信号線１００によって、埋設管形状算出装置１は、制御装置１０１からの制御を受けたり、算出したデータを制御装置１０１に送信したりする。
【０１９６】
制御装置１０１は、使用者１２０が制御するに当たって必要となる各種の信号入力を受け付けたり、受け付けた信号に基づいて、埋設管形状算出装置１の移動やデータ送信を制御したりする。また、埋設管形状算出装置１からのデータを受け付けて、制御装置１０１は、埋設管３０の形状を算出したり、算出された埋設管３０の形状を表示部９５に表示したりする。また、制御装置１０１は、過去に算出された埋設管３０の形状を記憶しておき、現在の測定時と過去の測定時との比較を行って、変化の度合いを表示することもできる。
【０１９７】
制御装置１０１は入力端末１０２を有し、使用者１２０は、入力端末１０２から、各種の命令を制御装置１０１に与える。なお、制御装置１０１と入力端末１０２とは、別体でもよいし一体でもよい。使用者１２０は、入力端末１０２を通じて、埋設管形状算出装置１の動作を制御しつつ、制御装置１０１での処理や表示部９５への表示を制御する。
【０１９８】
埋設管形状算出装置１は、制御装置１０１からの命令に従って、埋設管３０内部を移動する。このとき、埋設管形状算出装置１は、複数のアームを広げ、複数のアームのそれぞれが有する接触部を内壁３１、３２に接触させるようにする。埋設管形状算出装置１は、第１距離、第２距離、第３距離、第１角度、第２角度、傾斜角度などを算出して、埋設管３０の形状を算出する。更に、埋設管形状算出装置１は、電気信号線１００を通じて、第１距離、第２距離、第３距離、第１角度、第２角度、傾斜角度、埋設管３０の形状などを制御装置１０１に送信する。
【０１９９】
この送信を受けた制御装置１０１は、必要な演算や処理を行った上で、表示部９５に埋設管３０の形状や情報を表示する。使用者１２０は、この表示をみて、埋設管３０の状態を理解できる。
【０２００】
使用者１２０は、表示された埋設管３０の形状を確認した上で、埋設管３０に対する必要な処置について検討できる。
【０２０１】
なお、制御装置１０１や入力端末１０２は、埋設管形状算出システムのための専用装置であってもよいし、汎用装置や汎用コンピュータが適用されても良い。
【０２０２】
以上のように、実施の形態２における埋設管形状算出装置や埋設管形状算出システムは、送信部や記憶部などの種々のオプションを有することで、使用の便利性が高まり、埋設管の形状をよりフレキシブルに算出することができる。
【０２０３】
（実施の形態３）
次に、実施の形態３について説明する。
【０２０４】
実施の形態３では、埋設管形状算出装置によって算出された埋設管の内部形状の結果に基づいて、屈曲や湾曲している埋設管の修理について説明する。
【０２０５】
図１６は、本発明の実施の形態３における埋設管修理システムによる修理を説明する模式図である。
【０２０６】
埋設管形状算出装置は、埋設管の内部を移動して、埋設管の内部形状を算出する。このとき、図１６に示される状態２００のように埋設管２０３が屈曲していることがある。これは、例えば土砂の流出によって埋設管２０３の近傍に空隙２０４が生じることがある。このような空隙２０４が生じると、埋設管２０３は、屈曲してしまう。このような屈曲は、実施の形態１、２で説明した埋設管形状算出装置によって算出される。また、このような埋設管２０３の屈曲を放置すると、水漏れや破壊の原因ともなってしまう。
【０２０７】
埋設管形状算出装置は、埋設管２０３内部を移動可能なので、この空隙２０４が生じている場所において、埋設管２０３に貫通孔を穿孔することができる。図１６には図示していないが、埋設管形状算出装置は、穿孔部を備えていればよい。
【０２０８】
埋設管形状算出装置によって穿孔された貫通孔からは、埋設管２０３を持ち上げる硬化性材料および膨張性材料の少なくとも一方である充填材料２０５が、空隙２０４に投入される。図１６の下部に示される状態である。空隙２０４に充填材料２０５が投入されることで、埋設管２０３が持ち上げられる。すなわち、充填材料２０５は、埋設管２０３を持ち上げる持ち上げ手段の役割を担っている。
【０２０９】
更に、埋設管形状算出装置は、硬化した充填材料２０５を土台にして、ジャッキのような持ち上げ装置を空隙２０４に投入できる。埋設管形状算出装置は、ジャッキを用いて、埋設管２０３を持ち上げる。
【０２１０】
このように、埋設管２０３は、空隙部２０４によって屈曲していることがあるが、持ち上げ手段や持ち上げ装置によって、屈曲が修理される。
【０２１１】
なお、充填材料２０５によって空隙２０４が充填されることでも、埋設管２０３の屈曲の進行をとどめることができるので、効果を有する。
【０２１２】
埋設管形状算出装置が、穿孔や充填材料２０５の投入の機能を有することで、埋設管２０３の異常を修理できる。これらの機能を有する埋設管形状算出装置として、提供されてもよいし、修理までを行う埋設管修理システムとして提供されてもよい。
【０２１３】
以上のように、実施の形態３における埋設管修理システムは、実施の形態１、２で説明された埋設管形状算出装置を利用して、埋設管に生じている異常を、埋設管を掘り起こすことなしに修理できる。
【０２１４】
以上、実施の形態１〜３で説明された埋設管算出装置、埋設管算出システム、埋設管修理システムは、本発明の趣旨を説明する一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲での変形や改造を含む。
【図面の簡単な説明】
【０２１５】
【図１】本発明の実施の形態１における埋設管形状算出装置の斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１における埋設管内部を移動する埋設管形状算出装置の側面図である。
【図３】本発明の実施の形態１における埋設管内部を移動する埋設管形状算出装置の後方図である。
【図４】本発明の実施の形態１における埋設管形状算出装置の動作模式図である。
【図５】本発明の実施の形態１における埋設管の形状算出の模式図である。
【図６】本発明の実施の形態１における埋設管の内径変化を算出する説明図である。
【図７】本発明の実施の形態１における埋設管の内径変化算出を説明する模式図である。
【図８】本発明の実施の形態１における埋設管の湾曲および屈曲の算出を示す模式図である。
【図９】埋設管の湾曲および屈曲を算出する状態を示す模式図である。
【図１０】本発明の実施の形態における埋設管内部の障害物形状の算出を示す模式図である。
【図１１】本発明の実施の形態１における埋設管の深度を算出する状態を説明する模式図である。
【図１２】本発明の実施の形態２における埋設管形状算出装置の模式図である。
【図１３】本発明の実施の形態２における埋設管形状算出装置の模式図である。
【図１４】本発明の実施の形態２における表示部の模式図である。
【図１５】本発明の実施の形態２における埋設管形状算出システムの模式図である。
【図１６】本発明の実施の形態３における埋設管修理システムによる修理を説明する模式図である。
【符号の説明】
【０２１６】
１ 埋設管形状算出装置
２ 本体部
３ クローラー
４ アーム部
５ 第１アーム
６ 第２アーム
７ 第１接触部
８ 第２接触部
２０ 距離算出部
２１ 角度算出部
２２ 形状算出部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
埋設管内を移動可能な本体部と、
前記本体部から延伸して、前記埋設管の内部形状に合わせて可動する第１アームと、
前記本体部から、前記第１アームと異なる方向に延伸して、前記埋設管の内部形状に合わせて可動する第２アームと、
前記第１アームに接続して、前記埋設管の内壁に接触して移動可能な第１接触部と、
前記第２アームに接続して、前記埋設管の内壁に接触して移動可能な第２接触部と、
前記第１接触部の基準面からの移動距離を第１距離として算出し、前記第２接触部の基準面からの移動距離を第２距離として算出し、前記第１接触部と前記第２接触部との直線距離を第３距離として算出する、距離算出部と、
前記第１接触部が接触する内壁の接線に対して、前記第１アームが形成する角度を、第１角度として算出し、前記第２接触部が接触する内壁の接線に対して、前記第２アームが形成する角度を第２角度として算出する、角度算出部と、を備える埋設管形状算出装置。
【請求項２】
前記第１距離、前記第２距離、前記第３距離、前記第１角度および前記第２角度の少なくとも１つ以上に基づいて、前記埋設管の内部形状を算出する形状算出部を、更に備える請求項１記載の埋設管形状算出装置。
【請求項３】
前記形状算出部は、前記第１距離、前記第２距離、前記第３距離、前記第１角度および前記第２角度に基づいて、前記埋設管の所定位置における微小幅の立体形状を算出する請求項２記載の埋設管形状算出装置。
【請求項４】
前記形状算出部は、連続する複数の前記立体形状に基づいて、前記埋設管の３次元形状を算出する請求項３記載の埋設管形状算出装置。
【請求項５】
前記形状算出部は、前記３次元形状に含まれる前記第１距離と前記第２距離との差分に基づいて、前記埋設管の湾曲を算出する請求項４記載の埋設管形状算出装置。
【請求項６】
前記形状算出部は、前記３次元形状に含まれる前記第３距離の変化に基づいて、前記埋設管の内径変化を算出する請求項４から５のいずれか記載の埋設管形状算出装置。
【請求項７】
前記形状算出部は、前記３次元形状に含まれる前記第１距離、前記第２距離、前記第３距離、前記第１角度および前記第２角度に基づいて、前記埋設管内部の障害物の形状を算出する請求項４から６のいずれか記載の埋設管形状算出装置。
【請求項８】
前記角度算出部は、前記本体部の傾斜角度を検出し、
前記形状算出部は、前記傾斜角度、前記第１距離および前記第２距離に基づいて、前記埋設管の深度を算出する請求項２から７のいずれか記載の埋設管形状算出装置。
【請求項９】
前記第１アームおよび前記第２アームのそれぞれは、前記第１接触部および前記第２接触部のそれぞれを前記埋設管の内壁に接触させるように、前記本体部を基準に開閉および伸縮の少なくとも一方を行う請求項１から８のいずれか記載の埋設管形状算出装置。
【請求項１０】
前記本体部から、前記第１アームおよび前記第２アームと異なる方向に延伸する第３アームと、
前記第３アームに接続して、前記埋設管の内壁に接触して移動可能な第３接触部と、を更に備え、
前記第１アーム、前記第２アームおよび前記第３アームは、前記第１接触部、前記第２接触部および前記第３接触部とを用いて、前記埋設管との接触部位を増加させる請求項１から９のいずれか記載の埋設管形状算出装置。
【請求項１１】
前記第１距離、前記第２距離、前記第１角度、前記第２角度および前記第３角度の少なくとも１つの情報を送信する送信部を更に備える請求項１から１０のいずれか記載の埋設管形状算出装置。
【請求項１２】
前記第１距離、前記第２距離、前記第１角度、前記第２角度および前記第３角度の少なくとも１つの情報を記憶する記憶部を更に備える請求項１から１１のいずれか記載の埋設管形状算出装置。
【請求項１３】
前記３次元形状を、表示する表示部を更に備える請求項４から１２のいずれか記載の埋設管形状算出装置。
【請求項１４】
前記埋設管に貫通孔を穿つ穿孔部と、
前記貫通孔から、前記埋設管外部に、硬化性材料および膨張性材料の少なくとも一方を投入する請求項１から１３のいずれか記載の埋設管形状算出装置。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれか記載の埋設管形状算出装置と、
前記本体部を駆動させる駆動手段と、
前記算出部の算出を制御する制御部と、を備える埋設管形状算出システム。
【請求項１６】
請求項１４記載の埋設管形状算出装置と、
前記貫通孔から、前記埋設管外部に投入されると共に前記埋設管を持ち上げる持ち上げ装置と、を備える埋設管修理システム。
【請求項１】
埋設管内を移動可能な本体部と、
前記本体部から延伸して、前記埋設管の内部形状に合わせて可動する第１アームと、
前記本体部から、前記第１アームと異なる方向に延伸して、前記埋設管の内部形状に合わせて可動する第２アームと、
前記第１アームに接続して、前記埋設管の内壁に接触して移動可能な第１接触部と、
前記第２アームに接続して、前記埋設管の内壁に接触して移動可能な第２接触部と、
前記第１接触部の基準面からの移動距離を第１距離として算出し、前記第２接触部の基準面からの移動距離を第２距離として算出し、前記第１接触部と前記第２接触部との直線距離を第３距離として算出する、距離算出部と、
前記第１接触部が接触する内壁の接線に対して、前記第１アームが形成する角度を、第１角度として算出し、前記第２接触部が接触する内壁の接線に対して、前記第２アームが形成する角度を第２角度として算出する、角度算出部と、を備える埋設管形状算出装置。
【請求項２】
前記第１距離、前記第２距離、前記第３距離、前記第１角度および前記第２角度の少なくとも１つ以上に基づいて、前記埋設管の内部形状を算出する形状算出部を、更に備える請求項１記載の埋設管形状算出装置。
【請求項３】
前記形状算出部は、前記第１距離、前記第２距離、前記第３距離、前記第１角度および前記第２角度に基づいて、前記埋設管の所定位置における微小幅の立体形状を算出する請求項２記載の埋設管形状算出装置。
【請求項４】
前記形状算出部は、連続する複数の前記立体形状に基づいて、前記埋設管の３次元形状を算出する請求項３記載の埋設管形状算出装置。
【請求項５】
前記形状算出部は、前記３次元形状に含まれる前記第１距離と前記第２距離との差分に基づいて、前記埋設管の湾曲を算出する請求項４記載の埋設管形状算出装置。
【請求項６】
前記形状算出部は、前記３次元形状に含まれる前記第３距離の変化に基づいて、前記埋設管の内径変化を算出する請求項４から５のいずれか記載の埋設管形状算出装置。
【請求項７】
前記形状算出部は、前記３次元形状に含まれる前記第１距離、前記第２距離、前記第３距離、前記第１角度および前記第２角度に基づいて、前記埋設管内部の障害物の形状を算出する請求項４から６のいずれか記載の埋設管形状算出装置。
【請求項８】
前記角度算出部は、前記本体部の傾斜角度を検出し、
前記形状算出部は、前記傾斜角度、前記第１距離および前記第２距離に基づいて、前記埋設管の深度を算出する請求項２から７のいずれか記載の埋設管形状算出装置。
【請求項９】
前記第１アームおよび前記第２アームのそれぞれは、前記第１接触部および前記第２接触部のそれぞれを前記埋設管の内壁に接触させるように、前記本体部を基準に開閉および伸縮の少なくとも一方を行う請求項１から８のいずれか記載の埋設管形状算出装置。
【請求項１０】
前記本体部から、前記第１アームおよび前記第２アームと異なる方向に延伸する第３アームと、
前記第３アームに接続して、前記埋設管の内壁に接触して移動可能な第３接触部と、を更に備え、
前記第１アーム、前記第２アームおよび前記第３アームは、前記第１接触部、前記第２接触部および前記第３接触部とを用いて、前記埋設管との接触部位を増加させる請求項１から９のいずれか記載の埋設管形状算出装置。
【請求項１１】
前記第１距離、前記第２距離、前記第１角度、前記第２角度および前記第３角度の少なくとも１つの情報を送信する送信部を更に備える請求項１から１０のいずれか記載の埋設管形状算出装置。
【請求項１２】
前記第１距離、前記第２距離、前記第１角度、前記第２角度および前記第３角度の少なくとも１つの情報を記憶する記憶部を更に備える請求項１から１１のいずれか記載の埋設管形状算出装置。
【請求項１３】
前記３次元形状を、表示する表示部を更に備える請求項４から１２のいずれか記載の埋設管形状算出装置。
【請求項１４】
前記埋設管に貫通孔を穿つ穿孔部と、
前記貫通孔から、前記埋設管外部に、硬化性材料および膨張性材料の少なくとも一方を投入する請求項１から１３のいずれか記載の埋設管形状算出装置。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれか記載の埋設管形状算出装置と、
前記本体部を駆動させる駆動手段と、
前記算出部の算出を制御する制御部と、を備える埋設管形状算出システム。
【請求項１６】
請求項１４記載の埋設管形状算出装置と、
前記貫通孔から、前記埋設管外部に投入されると共に前記埋設管を持ち上げる持ち上げ装置と、を備える埋設管修理システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１０−２５６２３７（Ｐ２０１０−２５６２３７Ａ）
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１０８１１１（Ｐ２００９−１０８１１１）
【出願日】平成２１年４月２７日（２００９．４．２７）
【出願人】（５０９１２１０１９）株式会社春田建設 (7)
【出願人】（５９１０６５５４９）福岡県 (121)
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月２７日（２００９．４．２７）
【出願人】（５０９１２１０１９）株式会社春田建設 (7)
【出願人】（５９１０６５５４９）福岡県 (121)
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