シナジーコラム - 課題解決のポイント -

シナジーコラム高精度レーザー×画像解析 マシンは0.3mmのひびを検出できるのか?MMSD開発者たちの挑戦後編シナジーコラム高精度レーザー×画像解析 マシンは0.3mmのひびを検出できるのか?MMSD開発者たちの挑戦後編

MMSDⅡと開発者が久しぶりの対面

入江恵さん
三菱電機株式会社 神戸製作所 開発部 入江恵さん

MMSDⅡを近くで見るのは約1ヶ月ぶりです。日本全国を走り回っているから、かなり汚れていますね。車体が白いので目立ちますよね。これは何とかしないと……」
と、巨大な車体をつぶさにチェックしながら話すのは、三菱電機株式会社 神戸製作所の開発部に所属する入江恵さん。この「三菱インフラモニタリングシステムⅡ(以下、MMSDⅡ※1」の開発メンバーの1人だ。
※1 Mitsubishi Mobile Monitoring System for Diagnosis

トンネル内を走行しながら壁面の高精細画像を撮影し、同時にレーザーで三次元データを収集。熟練の検査員の目に代わり、トンネル壁面のひびなどを検出するMMSDⅡ。その開発裏話を入江さんに聞いた。

MMSDⅡの細部をチェック

MMSDⅡと久しぶりの対面を果たした入江さんに、車両について解説してもらった。

MMSDⅡ計測車両
精密機器が満載されているため、洗車できないというMMSDⅡ。この日は撮影用にと磨き上げてくれた。

入江:車両は6トントラック。荷台部分にモニターやコンピューターを収めた部屋があって、その後ろには8Kラインカメラが14台格納されています。機材を含めた総重量は約11トンです。

MMSDⅡの高精度レーザー
黒い箱のようなものが高精度レーザー。

入江:高密度レーザーは2台。そのうち1台は下方の中央に、もう1台は上方にあって、斜め上に向けてあります。高密度レーザーは1秒間に200回という超高速回転をします。

近くで見ると、本当に大きい。それでも車両を設計する際は、14台の高性能カメラと照明機器をバランスよく配置し、限られたスペースに収めるのにはかなり苦労したという。

MMSDⅡ計測車両の鉄製の車輪
左下に見える鉄製の車輪は、鉄道線路を走行するための軌陸構造の一部。

入江:MMSDⅡは、鉄道線路の周辺に障害物がないかなどを調べることもできます。鉄道点検のときは、車体下部に内蔵した「軌陸(きりく)構造」で車体を浮かせ、鉄道用の車輪でレールを走りながら検査するのです。カメラや照明機器などもかなり重量がありますが、鉄の車輪も重くて、車検の重量制限をクリアするのが大変だったと聞いています。

ミッションは、点検後の省力化

入江さんは入社以来、おもに社会インフラ関係のソフトウェア設計を担当してきた。例えば、新幹線の車両の発着を表示する「旅客案内情報処理装置(PIC)」システムでは、案内表示板に「ただいま、新幹線が近づいています」などを表示させるソフトウェアを設計・製作した。ほかにも官公庁向けの車載システム開発など、それまで社内で誰も経験したことのない案件を担当することが多かったという。

そんな入江さんにとっても、「三菱インフラモニタリングシステム(以下、MMSD)」開発プロジェクトはこれまでにない大きなチャレンジだった。

入江さん
「私はアイディアをどんどん出すというよりも、プロジェクト全体をちょっと引いた位置から見ているタイプ。何かトラブルがあったときに『ここが問題じゃない?』と客観的な意見を言って、解決に導いていくのが得意です。今回のプロジェクトではメンバーが個々の力を出し合いながら結束して進めていけたので、非常にスムーズでしたし、やりがいがありました」と入江さん。

入江:神戸製作所はおもにシステム開発を担当し、私はそのリーダーを務めました。私たちが目指したのは、データを自動的に解析して、そのレポートを自動出力するシステムです。MMSDではカメラやレーザーによって、三次元点群や写真のデータを自動的に取得できます。それならば、その後の作業も自動化すれば、さらにお客さまの業務の省力化が進むと考えたのです。

データの自動解析アルゴリズムは、入江さんたち神戸製作所チームと、研究所(先端技術総合研究所、情報技術総合研究所)チームが共同で開発した。

入江:アルゴリズムを開発する際は、車両もまだ開発段階だったため、実際のトンネルで計測したデータを使うことができませんでした。そこで、開発メンバーそれぞれが自分の身近にあるトンネルに行き、自前の一眼レフカメラでさまざまなひびを撮影し、写真を持ち寄ることにしたんです。「クラックスケール」というひび専用のメジャーを使って、撮影したひびの太さも記録しました。

入江さんたちは、集めてきた写真をコンピューターにかけて「このレベルのひびは検出できるか」「壁の色になじんで見分けにくいひびを検出するにはどうすればよいか」などを検討しながら、アルゴリズム開発を進めていった。

入江:私も、子供たちの運動会のときくらいしか使わない一眼レフを持って、夫の実家近くにあるトンネルまでひびの写真を撮りに行きました。その頃から開発メンバーはみんな、高速道路などのトンネルを通るたびについ壁の色や形を見たり、「この合流地点は計測しにくそうだ」と想像したりするクセがついてしまいました(笑)。

「写真とひびの図を重ねる」という画期的なレポート

MMSDⅡは時速50kmで走行しながら、トンネル全周の超高解像度写真を撮影できる(2車線以上の場合は、各車線を一度ずつ走って全周を撮影する)。写真は自動的に合成され、トンネル内部の写真が1枚の巻物のようになって出力される。

MMSDⅡが撮影した写真を自動的に合成したもの
MMSDⅡが撮影した写真を自動的に合成したもの。継ぎ目もなく、自然に仕上がっている。

入江:写真データは超高解像度なので、10mほどのトンネル1本でも数ギガというデータ量になります。それだけ大きなデータをできるだけ短時間で処理し、なおかつ計算コストを抑えながら、解析の精度をいかに上げていくか。こうした条件をクリアするのに苦労しました。

入江さんたちが開発したアルゴリズムにより、長さ10m・半径5m・円周2/3のトンネルの場合、画像の貼り合わせは5分程度で完了するまでになった。ひびの検出にかかる時間は約60分、石灰などの析出物と漏水の検出には約30分。
このような解析の結果は「変状展開図」などのレポートとして自動的に出力される。

MMSDⅡが自動で作成した変状展開図
MMSDⅡが自動で作成した変状展開図。
写真と変状展開図を重ねた状態
写真と変状展開図を重ねた状態

入江:お客さまからは、「写真と変状展開図をモニター上で重ねて見られるので、ひびなどの位置を特定しやすい」と喜んでいただいています。これまでは、点検員の方が手描きした変状展開図しかなく、現場ではそこに描かれた線と目印をもとに実際のひびを探し、かなりの手間がかかっていたようです。

写真や変状展開図がデジタルデータとして残っていれば、再検査の際に持ち出したり、現場でチェックしたりするのにも便利。

入江:とはいえ、自動解析は100点満点ではありません。自動的に出力されたレポートを人間がチェックし、情報をプラスアルファしたうえで、その結果をシステムにフィードバックして、できる限り完璧なデータに近づけています。

MMSDには伸びしろがある

MMSDⅡがサービスを開始してから約8ヶ月が過ぎた(2018年7月現在)。ここで入江さんに、あらためてこのプロジェクトに携わっての感想を聞いてみた。

入江:プロジェクト始動からMMSDⅡのサービス開始までたった2年半という短い期間でしたが、その中で社内外の方々と苦労をともにし、結束しながら仕事ができたことで、すごく達成感がありました。新たな知識や経験を身につけることができたのもうれしかったです。とくに、これまで扱ったことのなかった画像関係の知識を得られたことは、今後の仕事にもプラスになると思います。

完成したMMSDⅡについては、どう評価しているのか。

入江:正直なところ、MMSDはもっと改良できるのではと思います。そして、幸いなことにそのチャンスもあるんです。
これまで私が手がけてきたのはすべて、オーダー通りにソフトウェアを設計し、納品したら完了という仕事でした。でも、MMSD事業は神戸製作所にとって初めての“サービス事業”です。納品するのはレポートだけで、システム自体は手元にあるので、経験値を反映させながら、さらに計測の精度やソフトウェアの使い勝手を向上させていきたいです。

市原淳子の写真

取材・文/市原淳子

雑誌の編集者・記者を経て独立。食やヘルスケア、医療・介護から最前線のビジネスフィールドまで幅広いジャンルにわたり、Webメディア、雑誌、新聞、また単行本の企画・構成などを手がける。企業人や職人、アーティストへのインタビュー多数。発信者と読者をつなぐ、わかりやすくて面白いメディア作りの達人。