DE102012204498A1 - Sewer pipe inspection device has measuring and control circuit to automatically determine light radiated from point light source, and reflected light spot in detected image of camera to evaluate analog video signal of camera - Google Patents

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Abstract

The inspection device (10) has a support (20) that is attached with a swivel plant of a camera (30) at specific angle (beta) and pivoted about other angle (alpha) to a feed axle (F). A point light source (40) is spaced from camera. A measuring and control circuit (50) is provided to automatically determine light radiated from point light source, and reflected light spot in detected image of camera to evaluate an analog video signal of camera. An independent claim is included for a method for inspecting sewer pipe assistance of sewer pipe inspection device.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kanalrohrinspektionsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zum Inspizieren von Kanalrohren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7. The present invention relates to a sewer pipe inspection apparatus according to the preamble of claim 1 and a method of inspecting sewer pipes according to the preamble of claim 7.

Die deutsche Patentschrift DE 196 51 433 C1 zeigt einen Kamerarohrwagen mit einem Fahrwerk, einem Gehäuse, einer gegen das Gehäuse um einen definierten Winkel γ drehbar an dieses angesetzten Halterung und einer an die Halterung zu dieser um einen ersten Winkel α verschwenkbar montierten Kamera und einer auf die Halterung aufgesetzten, in der Schwenkebene der Kamera unter einem zweiten Winkel β zu der Drehachse der Halterung abstrahlenden Punktlichtquelle.The German patent DE 196 51 433 C1 shows a camera tube with a chassis, a housing, a rotatably against the housing by a defined angle γ to this attached holder and a to the holder to this by a first angle pivotally mounted camera and a mounted on the holder, in the pivoting plane of Camera at a second angle β to the axis of rotation of the holder radiating point light source.

Zur Bestimmung der Höhe h, also des Abstands zwischen der Drehachse der Halterung und der Rohrwandung wird die ferngesteuerte Kamera von einem Operator verschwenkt, bis die optische Achse der Kamera zu dem Lichtpunkt weist, der Lichtpunkt also in der Mitte des von dem Operator beobachteten Monitorbildes erscheint.To determine the height h, ie the distance between the axis of rotation of the holder and the tube wall, the remote-controlled camera is pivoted by an operator until the optical axis of the camera points to the light point, ie the light point appears in the center of the monitor image observed by the operator ,

Der Abstand zwischen der Rohrwandung von der Drehachse der Halterung ergibt sich dann aus: h = a·tanα·tanβ / tanα + tan β, wobei a den Abstand zwischen dem gedachten Schnittpunkt des Punktlichtstrahls mit der Drehachse der Halterung und dem Schnittpunkt der Schwenkachse der Kamera mit der Drehachse der Halterung bedeutet, also ebenso wie der Winkel α eine feste Größe ist. Der Winkel β ist der Winkel, den die optische Achse der Kamera mit der Drehachse der Halterung nach deren Verschwenken auf den Lichtpunkt bildet.The distance between the tube wall and the axis of rotation of the holder then results from: h = a · tan α · tanβ / tan α + tan β, where a is the distance between the imaginary intersection of the point light beam with the axis of rotation of the holder and the intersection of the pivot axis of the camera with the axis of rotation of the holder, so as well as the angle α is a fixed size. The angle β is the angle formed by the optical axis of the camera with the axis of rotation of the holder after its pivoting to the light point.

Um bei einem kreisrunden Rohr den Durchmesser zu bestimmen, ist nun die Halterung um 180° zu verdrehen und der Vorgang zu wiederholen; der Durchmesser ergibt sich dann aus der Summe der Messergebnisse. Zum Vermessen von nicht-runden Rohren müssen eine Mehrzahl (mindestens drei) Messungen erfolgen. In order to determine the diameter of a circular pipe, now the holder is to be rotated by 180 ° and to repeat the process; the diameter then results from the sum of the measurement results. To measure non-round tubes, a plurality of (at least three) measurements must be made.

Bei einem einfachen Kanalrohrinspektionsgerät können allerdings die Bewegungen der Kamera häufig nicht genau genug gesteuert werden, was an den Bedienelementen liegt. Dadurch entstehen Messungenauigkeiten, welche die Zuverlässigkeit des Verfahrens deutlich mindern, wenigstens aber die Bedienbarkeit des Geräts aufwendig und schwierig machen. Darüber hinaus ist die Videodarstellung bei diesen Geräten häufig so gestaltet, dass ein Fadenkreuz nicht ohne weiteres eingeblendet werden kann. Ferner verfügen einfache Geräte über keine Recheneinheit, mittels welcher eine umfangreiche Datenauswertung möglich wäre. In a simple sewer pipe inspection device, however, the movements of the camera often can not be controlled accurately enough, which is due to the controls. This results in measurement inaccuracies, which significantly reduce the reliability of the process, but at least make the usability of the device consuming and difficult. In addition, the video display on these devices is often designed so that a crosshair can not be easily faded in. Furthermore, simple devices have no arithmetic unit, by means of which an extensive data evaluation would be possible.

Im Hinblick auf diese Problematik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, auch bei einfach aufgebauten Kanalrohrinspektionsgeräten, welche keine feinfühlige manuelle Steuerung der Kamera zulassen und keine Recheneinheit zur Datenauswertung aufweisen, eine einfache und gleichzeitig genaue sowie zuverlässige Durchmesserbestimmung eines Kanalrohrs zu ermöglichen.In view of this problem, it is an object of the present invention, even with simple sewer pipe inspection devices, which do not allow sensitive manual control of the camera and have no arithmetic unit for data evaluation to allow a simple and accurate and reliable diameter determination of a sewer pipe.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch eine Kanalrohrinspektionsvorrichtung mit den in Anspruch 1 angegebenen sowie ein Verfahren mit den in Anspruch 7 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen.This object is achieved according to the invention by a sewer pipe inspection device with the specified in claim 1 and a method having the features specified in claim 7. Advantageous developments of the invention will become apparent from the dependent claims, the following description and the drawings.

Die erfindungsgemäße Kanalrohrinspektionsvorrichtung weist eine Einrichtung zur Durchmesserbestimmung des Kanalrohres auf. Diese Einrichtung weist eine schwenkbare Kamera auf, dabei ist die Kamera in einem ersten Winkel α gegenüber einer Halterung quer zur Längsachse der Halterung bzw. zur Vorschubachse der Kanalrohrinspektionsvorrichtung schwenkbar. Derart schwenkbare Kameras sind bei Kanalrohrinspektionsvorrichtungen üblich, um die Kanalwand betrachten und wahlweise auch in Vorschubrichtung blicken zu können. Darüber hinaus kann die Halterung um ihre Längsachse bzw. die Vorschubachse der Kanalrohrinspektionsvorrichtung drehbar sein, um die Rohrwandung über 360° betrachten zu können. Zur Durchmesserbestimmung ist darüber hinaus eine Punktlichtquelle vorgesehen, welche in einem zweiten Winkel β zur Längsachse der Halterung bzw. Vorschubachse der Kanalrohrinspektionsvorrichtung geneigt ausgerichtet ist, so dass sie gegen die Rohrwandung strahlt. Dieser zweite Winkel β ist vorzugsweise ein fester Winkel, kann jedoch auch ein einstellbarer Winkel sein, wobei dann der Winkel in geeigneter Weise bestimmbar ist. Die Punktlichtquelle ist in einem definierten Abstand zu der Kamera angeordnet. Darüber hinaus ist eine Mess- und Steuerschaltung vorgesehen, welche basierend auf dem ersten und dem zweiten Winkel sowie dem Abstand zwischen Kamera und Punktlichtquelle, den Abstand der Kanalrohrinnenwandung von der Halterung und auf Grundlage dieses Abstandes den Rohrdurchmesser bestimmen kann. Dabei kann die Bestimmung des Rohrdurchmessers durch mehrere Abstandsmessungen oder aber in Kenntnis des Abstandes der Mittelachse der Halterung von der Unterseite des Kanalrohres erfolgen.The sewer pipe inspection device according to the invention has a device for determining the diameter of the sewer pipe. This device has a pivotable camera, while the camera is at a first angle α relative to a holder transversely to the longitudinal axis of the holder or to the feed axis of the sewer pipe inspection device pivotally. Such pivotable cameras are common in sewer pipe inspection devices to view the channel wall and optionally to be able to look in the feed direction. In addition, the holder can be rotatable about its longitudinal axis or the feed axis of the sewer pipe inspection device in order to be able to observe the pipe wall over 360 °. For determining the diameter beyond a point light source is provided which is inclined at a second angle β to the longitudinal axis of the holder or feed axis of the sewer pipe inspection device, so that it radiates against the pipe wall. This second angle β is preferably a fixed angle, but may also be an adjustable angle, in which case the angle can be determined in a suitable manner. The point light source is arranged at a defined distance from the camera. In addition, a measuring and control circuit is provided, which can determine the pipe diameter based on the first and the second angle and the distance between the camera and point light source, the distance of the sewer pipe inner wall from the holder and on the basis of this distance. In this case, the determination of the pipe diameter can be carried out by a plurality of distance measurements or in knowledge of the distance of the central axis of the holder from the underside of the sewer pipe.

Alternativ zu einer Winkelmessung kann insbesondere der erste Winkel α, d. h. der Schwenkwinkel der Kamera über einen Schritt- bzw. Servomotor einstellbar sein, so dass der gewünschte Schwenkwinkel direkt über dem Stellmotor erfasst werden kann. Der erfasste Winkel α wird der Mess- und Steuerschaltung zur Durchmesser- bzw. Abstandsberechnung zugeführt.As an alternative to an angle measurement, in particular the first angle .alpha., That is to say the angle of rotation of the camera, can be set by way of a stepping or servomotor, so that the desired Swing angle can be detected directly above the servomotor. The detected angle α is supplied to the measurement and control circuit for diameter or distance calculation.

So ist die Mess- und Steuerschaltung zum Erfassen des ersten Winkels α, d. h. des Schwenkwinkels der Kamera ausgebildet, um auf Grundlage dieses Winkels dann den Abstand bzw. Durchmesser bestimmen zu können.Thus, the measuring and control circuit for detecting the first angle α, d. H. formed on the basis of this angle then the distance or diameter can.

Die erfindungsgemäße Kanalrohrinspektionsvorrichtung weist eine Mess- und Steuerschaltung auf, die zum automatischen Bestimmen der Lage eines von der Punktlichtquelle abgestrahlten und von einer Kanalrohrinnenwand reflektierten Lichtpunktes in einem von der Kamera erfassten Bild ausgebildet ist, wobei zum Bestimmen dieser Lage ein analoges Videosignal der Kamera ausgewertet wird, und die Mess- und Steuerschaltung weiterhin dazu ausgebildet ist, basierend auf der Lage des Lichtpunktes in dem Bild die Kamera automatisch so zu verschwenken, dass der Lichtpunkt in diesem Bild zentriert ist. Es wird also gleich wie im Stand der Technik ein Lichtpunkt zur Messung des Kanalrohrdurchmessers verwendet, die erfindungsgemäße Lösung sieht allerdings dessen überraschend einfache Erkennung und nachfolgende Zentrierung im Kamerabild vor, die eine vollständige Automatisierung des gesamten Messvorgangs ermöglicht. Der zweite Winkel β, unter dem die Punktlichtquelle abstrahlt, muss dabei nicht fest eingestellt sein, sondern auch die Lichtquelle kann grundsätzlich verschwenkbar montiert sein. Durch feste Ausrichtung der Punktlichtquelle lässt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung allerdings einfacher gestalten. Wichtig ist lediglich, dass der zweite Winkel β bekannt ist, da er zur Berechnung des Rohrinnendurchmessers herangezogen wird. Die Ermittlung eines jeweiligen Abstrahlwinkels β, Schwenkwinkels α der Kamera und ggf. Drehwinkels γ der Halterung bezüglich der Vorschubachse erfolgt in üblicher Weise z. B. durch ein auf die jeweiligen Achsen aufgesetztes Potentiometer oder einen Winkel-Kodierer.The sewer pipe inspection device according to the invention has a measuring and control circuit which is designed to automatically determine the position of a light spot emitted by the point light source and reflected by a sewer pipe inner wall in an image captured by the camera, an analog video signal of the camera being evaluated for determining this position , and the measuring and control circuit is further adapted to automatically pivot the camera based on the position of the light spot in the image so that the light spot is centered in this image. It is therefore the same as in the prior art used a light spot for measuring the sewer pipe diameter, the solution according to the invention, however, provides its surprisingly simple detection and subsequent centering in the camera image, which allows complete automation of the entire measurement process. The second angle β, below which the point light source radiates, need not be fixed, but also the light source can in principle be pivotably mounted. By fixed alignment of the point light source, however, the device according to the invention can be made simpler. It is only important that the second angle β is known, since it is used to calculate the inner tube diameter. The determination of a respective emission angle β, swivel angle α of the camera and possibly rotation angle γ of the holder with respect to the feed axis takes place in a customary manner, for example. B. by a mounted on the respective axes potentiometer or an angle encoder.

Die Lage des Lichtpunktes im analogen Videobild bzw. Videosignal kann z.B. durch Aufaddieren der Zeilen gewonnen werden, die bis zu seinem Erscheinen im Bild durchlaufen wurden. Hierzu ist keine zusätzliche Recheneinheit wie z.B. ein PC erforderlich. Eine besonders einfache, genaue und zuverlässige Bestimmung der Lage des Lichtpunktes in dem Bild der Kamera wird allerdings dadurch möglich, wenn die Mess- und Steuerschaltung so ausgebildet ist, dass eine Lage des Lichtpunktes aus einer Laufzeit des analogen Videosignals beim zeilenförmigen Aufbau des von der Kamera erfassten Bildes bestimmt wird. Dazu sind lediglich einfache elektronische Schaltungen erforderlich, die ebenfalls keine weitere Recheneinheit erfordern. Zur Messung eines Kanalrohrdurchmessers muss damit nur der erforderliche Lichtpunkt im Bild der Kamera automatisiert ermittelt, durch Verschwenken der Kamera automatisiert im Bild zentriert und ggf. die benötigten Messpunkte durch Verschwenken der Kamera um die Vorschubachse angefahren werden. Eine Bedienung ist dann während der gesamten Messung nicht erforderlich.The location of the spot in the analog video image or video signal may be e.g. by adding up the lines that were traversed in the image until its appearance. For this there is no additional arithmetic unit such as e.g. a PC is required. However, a particularly simple, accurate and reliable determination of the position of the light spot in the image of the camera is possible if the measurement and control circuit is designed such that a position of the light spot from a transit time of the analog video signal in the line-like structure of the camera captured image is determined. For this purpose, only simple electronic circuits are required, which also require no further processing unit. In order to measure a sewer pipe diameter, only the required light spot in the image of the camera must be determined automatically, automatically centered in the image by pivoting the camera and, if necessary, the required measuring points approached by pivoting the camera about the feed axis. An operation is then not required during the entire measurement.

In bevorzugter Weise wird das Erkennen des Lichtpunktes im Bild der Kamera dadurch ermöglicht, dass die Mess- und Steuerschaltung ausgebildet ist, eine an der Kanalrohrinspektionsvorrichtung montierte Beleuchtung auszuschalten, bevor die Lage des von der Punktlichtquelle abgestrahlten Lichtpunktes bestimmt wird. Dadurch hebt sich der Lichtpunkt deutlich von seinem (mit)erfassten dunklen Hintergrund ab, und sein Signal ist in dem analogen Videosignal der Kamera leicht zu detektieren. Die Beleuchtung muss dabei nicht notwendigerweise an der Halterung der Kanalrohrinspektionsvorrichtung angebracht sein, sondern kann auch an anderer Stelle einem Gehäuse eines Kanalrohrinspektionsgerätes in bekannter Weise angebracht sein oder als separate Lichtquelle ausgestaltet sein. Wichtig ist allein, dass eine solche Beleuchtung vor der erfindungsgemäßen Messung des Kanalrohrdurchmessers ausgeschaltet wird, um die genannten Vorteile zu erzielen. Denn dann besteht das von der Kamera erfasste Bild nur noch aus dem Laserpunkt selbst. Eine noch weiter verbesserte Erkennbarkeit des Lichtpunktes ist dadurch möglich, wenn die Punktlichtquelle als eine Laserlichtquelle ausgeführt ist. Preferably, the detection of the light spot in the image of the camera is made possible by the fact that the measuring and control circuit is designed to turn off an illumination mounted on the sewer pipe inspection device before the position of the light spot emitted by the point light source is determined. As a result, the light spot clearly stands out from its (perceived) dark background, and its signal is easily detected in the analog video signal from the camera. The lighting need not necessarily be attached to the support of the sewer pipe inspection device, but may also be mounted elsewhere in a housing of a sewer pipe inspection device in a known manner or be configured as a separate light source. It is only important that such a lighting is switched off before the measurement of the sewer pipe diameter according to the invention in order to achieve the stated advantages. Because then the image captured by the camera only consists of the laser point itself. An even better recognizability of the light spot is thereby possible if the point light source is designed as a laser light source.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Kanalrohrinspektionsvorrichtung besteht darin, dass sie sowohl als fahrbares als auch als schiebbares Kanalrohrinspektionsgerät ausgebildet sein kann. Damit ist sie abhängig vom jeweiligen Durchmesser des zu inspizierenden Kanalrohres flexibel einsetzbar. Ein fahrbares Gerät weist dabei Räder auf, mit Hilfe derer es im Kanalrohr bewegbar ist, während ein schiebbares Gerät eine Schiebekamera aufweist, die mit Hilfe eines Schiebestabes in dem Kanalrohr vorgeschoben werden kann. Bei letztgenannten Kameras ist der Kamerakopf selber in der Regel ebenfalls um die Längsachse oder Vorschubachse drehbar und zu dieser anwinkelbar, so dass er auf die Rohrwandung schaut.Another advantage of the sewer pipe inspection device according to the invention is that it can be designed both as a mobile and as a sliding sewer pipe inspection device. Thus, it is flexible depending on the respective diameter of the sewer pipe to be inspected. A mobile device in this case has wheels, by means of which it is movable in the sewer pipe, while a sliding device has a slide camera, which can be advanced by means of a sliding rod in the sewer pipe. In the case of the latter cameras, the camera head itself is generally likewise rotatable about the longitudinal axis or feed axis and can be angled relative thereto, so that it looks at the pipe wall.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung auch durch ein Verfahren zum Inspizieren von Kanalrohren mit dem vorstehend beschriebenen Kanalrohrinspektionsgerät mit den in Anspruch 7 angegebenen Merkmalen gelöst.The object is achieved according to the invention by a method for inspecting sewer pipes with the above-described sewer pipe inspection device having the features specified in claim 7.

Danach ist es vorgesehen, dass durch Auswerten eines analogen Videosignals der Kamera eine Lage des Lichtpunktes in dem von der Kamera erfassten Bild bestimmt wird, und basierend auf dieser Lage des Lichtpunktes in dem Bild die Kamera automatisch so verschwenkt wird, dass der Lichtpunkt in diesem Bild zentriert wird. Dadurch lässt sich der gesamte Messvorgang auf einfache Weise derart automatisieren, dass während der gesamten Messung keine Bedienung der Vorrichtung mehr notwendig ist. In der Folge erhöhen sich die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Messung. Nach dem Verschwenken der Kamera wird deren Winkel α zur Verschubachse bestimmt und basierend auf dem bekannten Abstrahlwinkel β der Punktlichtquelle und des Abstandes a zwischen Punktlichtquelle und Kamera der Abstand der Rohrwandung von der Vorschubachse bestimmt.Thereafter, it is provided that by evaluating an analog video signal of the camera, a position of the light spot in the image captured by the camera is determined, and based on this Position of the light spot in the image the camera is automatically pivoted so that the light spot is centered in this image. As a result, the entire measurement process can be automated in a simple manner such that no operation of the device is necessary during the entire measurement. As a result, the accuracy and reliability of the measurement increase. After pivoting the camera whose angle α is determined to the Verschubachse and based on the known beam angle β of the point light source and the distance a between the point light source and the camera determines the distance of the pipe wall of the feed axis.

Zwar ist es grundsätzlich auch möglich, die Lage des Lichtpunktes durch Aufaddieren der Zeilen zu gewinnen, die bis zu seinem Erscheinen in dem Bild durchlaufen wurden. Besonders genau und gleichermaßen zuverlässig ist es aber, wenn eine Lage des Lichtpunktes aus einer Laufzeit des analogen Videosignals beim zeilenförmigen Aufbau des erfassten Bildes bestimmt wird. Auf Grund seiner überraschenden Einfachheit lässt sich dieses Verfahren auch leicht automatisieren. Wenn die Halterung um einen definierten Winkel γ um die Vorschubachse gedreht und das Zentrieren des Lichtpunktes in dem Bild der Kamera wiederholt wird, kann eine Rohrdurchmesserbestimmung ohne jede weitere Bedienung automatisiert ablaufen.Although it is in principle also possible to gain the position of the light spot by adding up the lines that were traversed until its appearance in the image. But it is particularly accurate and equally reliable if a position of the light spot is determined from a transit time of the analog video signal in the line-shaped structure of the captured image. Due to its surprising simplicity, this method can also be easily automated. If the holder is rotated by a defined angle γ about the feed axis and the centering of the light spot in the image of the camera is repeated, a pipe diameter determination can be automated without any further operation.

Dabei ist es von Vorteil, wenn eine Beleuchtung der Kanalrohrinspektionsvorrichtung ausgeschaltet wird, bevor die Lage des Lichtpunktes in dem Bild bestimmt wird, denn dadurch lässt sich das Auftreten des Punktes im analogen Videosignal der Kamera sehr leicht detektieren, da der Lichtpunkt dann die einzige Bildinformation in Form eines hellen Punktes im sonst dunklen Bild darstellt.It is advantageous if a lighting of the sewer pipe inspection device is turned off before the position of the light spot is determined in the image, because this can be the occurrence of the point in the analog video signal of the camera very easily detected, since the light point then the only image information in Forming a bright spot in the otherwise dark picture.

Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren näher erläutert. Gleiche oder gleichwirkende Teile sind mit gleichen Bezugsziffern versehen. Es zeigen:The present invention will be explained below with reference to an embodiment with reference to the accompanying figures. The same or equivalent parts are provided with the same reference numerals. Show it:

1A eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Kanalrohrinspektionsvorrichtung, die fahrbar ausgestaltet ist, 1A a schematic side view of a sewer pipe inspection device according to the invention, which is designed to be mobile,

1B einen nicht-runden Querschnitt eines Kanalrohrs, in dem ausgehend von der erfindungsgemäßen Kanalrohrinspektionsvorrichtung verschiedene Abstandsmessungen angetragen sind, 1B a non-circular cross-section of a sewer pipe in which different distance measurements are taken from the sewer pipe inspection device according to the invention,

2A eine schematische Draufsicht auf ein erstes Bild, das von der Kamera der erfindungsgemäßen Kanalrohrinspektionsvorrichtung erfasst wurde, und in dem nach einer ersten Laufzeit des Videosignals ein Lichtpunkt abgebildet wird, und 2A a schematic plan view of a first image, which was detected by the camera of the sewer pipe inspection device according to the invention, and in which after a first time of the video signal, a light spot is imaged, and

2B eine schematische Draufsicht auf ein zweites Bild, das von der Kamera der erfindungsgemäßen Kanalrohrinspektionsvorrichtung erfasst wurde, und in dem nach einer zweiten Laufzeit des Videosignals ein Lichtpunkt abgebildet wird. 2 B a schematic plan view of a second image, which was detected by the camera of the sewer pipe inspection device according to the invention, and in which after a second time of the video signal, a light spot is imaged.

1A zeigt eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Kanalrohrinspektionsvorrichtung 10, die fahrbar ausgestaltet ist. Die Vorrichtung weist eine um eine Vorschubachse F um einen Winkel α drehbare Halterung 20 und eine l um eine die Vorschubachse F der Halterung 20 schneidende Achse um einen Winkel α verschwenkbare Kamera 30 auf. Auf die Halterung 20 ist eine Punktlichtquelle 40 in Form einer Laserlichtquelle aufgesetzt, die in der Schwenkebene der Kamera 30 unter einem Winkel α zu der Vorschubachse F (Drehachse) der Halterung 20 einen Punktlichtstrahl 41 auf die Wandung des zu vermessenden Rohres wirft. Der Abstand a zwischen dem gedachten Schnittpunkt des Punktlichtstrahls 41 mit der Vorschubachse F der Halterung 20 und dem Schnittpunkt der Schwenkachse der Kamera 30 mit der Drehachse der Halterung 20 ist bekannt. 1A shows a schematic side view of a sewer pipe inspection device according to the invention 10 , which is designed mobile. The device has a holder rotatable about an advancing axis F by an angle α 20 and a l about a feed axis F of the holder 20 cutting axis pivotable about an angle α camera 30 on. On the holder 20 is a point light source 40 in the form of a laser light source placed in the pivoting plane of the camera 30 at an angle α to the feed axis F (rotation axis) of the holder 20 a point light beam 41 on the wall of the pipe to be measured throws. The distance a between the imaginary point of intersection of the point light beam 41 with the feed axis F of the holder 20 and the intersection of the pivot axis of the camera 30 with the axis of rotation of the holder 20 is known.

Zur Bestimmung der Höhe h, also des Abstands zwischen der Vorschubachse F der Halterung 20 und der Rohrwandung wird die Kamera 30 mittels einer Mess- und Steuerschaltung 50 automatisch so verschwenkt, dass ihre optische Achse zu dem Lichtpunkt L weist, dieser also in dem von der Kamera 30 erfassten Bild P zentriert wird. Dabei wird der Winkel α um den die Kamera 30 verschwenkt wird, erfasst, und der Mess- und Steuerschaltung 30 zur Auswertung zugeführt. Zur besseren Bestimmbarkeit des Lichtpunktes L im Bild P wird die übliche Beleuchtung des Sichtfeldes der Kamera vor der Messung ausgeschaltet. Der Abstand h einer Kanalrohrwandung 60 von der Vorschubachse F der Halterung 20 ergibt sich dann in bekannter Art und Weise aus der vorstehend genannten Gleichung.For determining the height h, ie the distance between the feed axis F of the holder 20 and the pipe wall becomes the camera 30 by means of a measuring and control circuit 50 automatically pivoted so that its optical axis points to the light point L, so this in the camera 30 captured image P is centered. The angle α becomes around the camera 30 is pivoted, detected, and the measuring and control circuit 30 supplied for evaluation. For better determinability of the light spot L in the image P, the usual illumination of the field of view of the camera is turned off before the measurement. The distance h of a sewer pipe wall 60 from the feed axis F of the holder 20 then results in a known manner from the above equation.

Dem Lichtpunkt L in dem Bild P der Kamera 30 kommt eine besondere Bedeutung zu, denn hierzu wird erfindungsgemäß auf ein analoges Videosignal S (siehe 2) der Kamera 30 zugegriffen und dessen Laufzeit Δt bis zum Erscheinen des Lichtpunktes L gemessen. Da die Beleuchtung zuvor ausgeschaltet wurde, stellt der Lichtpunkt P die einzige Bildinformation im sonst dunklen Bild dar, welche leicht detektierbar ist. Aus der Laufzeit kann exakt bestimmt werden, wo sich die Lage des Lichtpunktes P im dem von der Kamera 30 erfassten Bild P befindet. Da dies mit Hilfe einer einfachen Schaltung möglich ist, kann auf eine zusätzliche Recheneinheit wie z.B. einen PC verzichtet werden. Gleichzeitig lässt sich der Messvorgang vollständig automatisieren, so dass die Handhabung der Vorrichtung 10 deutlich vereinfacht wird, Fehlereinflüsse durch einen Bediener vermieden werden und zudem eine schnellere Messung möglich wird.The light spot L in the image P of the camera 30 is of particular importance, for this purpose according to the invention to an analog video signal S (see 2 ) the camera 30 and its transit time .DELTA.t measured until the appearance of the light spot L. Since the illumination was previously switched off, the light spot P represents the only image information in the otherwise dark image, which is easily detectable. From the runtime can be determined exactly where the position of the light spot P in the camera 30 captured image P is located. Since this is possible with the help of a simple circuit, can be dispensed with an additional processing unit such as a PC. At the same time, the measuring process can be fully automated, so that the handling of the device 10 is greatly simplified, error influences by an operator be avoided and also a faster measurement is possible.

Die Vorrichtung 10 ist in diesem Beispiel mit einem Fahrwerk 70 versehen, an dem die Halterung 20 drehbar angebracht ist. Das so entstehende Kanalrohrinspektionsgerät 80 ist insbesondere zum Inspizieren von Kanalrohrwänden 60 von Rohren größeren Durchmessers geeignet. Zum Inspizieren kleinerer Rohre ist aber grundsätzlich auch möglich, die Vorrichtung 10 schiebbar auszugestalten.The device 10 is in this example with a landing gear 70 provided on which the bracket 20 is rotatably mounted. The resulting sewer pipe inspection device 80 is in particular for inspecting sewer pipe walls 60 suitable for pipes of larger diameter. But to inspect smaller pipes is basically also possible, the device 10 slidable design.

Um bei einem kreisrunden Rohr den Durchmesser zu bestimmen, ist die Halterung 20 um 180° zu verdrehen und der Messvorgang zu wiederholen, was ebenso automatisiert ablaufen kann. Der Durchmesser ergibt sich dann aus der Summe der beiden Messergebnisse; in der Praxis werden allerdings regelmäßig wenigstens drei Messungen unter unterschiedlichen Winkeln erfolgen, da nicht sichergestellt ist, dass sich die Vorrichtung 10 genau in der Mitte des Rohres befindet. Insgesamt ergibt sich damit eine vollständig automatisierte Durchmesserbestimmung des Rohres, die gleichsam genau, zuverlässig und sozusagen auf Knopfdruck' durchführbar ist.To determine the diameter of a circular pipe, the bracket is 20 to rotate through 180 ° and repeat the measuring process, which can also run automatically. The diameter then results from the sum of the two measurement results; In practice, however, at least three measurements at different angles will regularly take place, since it is not ensured that the device 10 located exactly in the middle of the tube. Overall, this results in a fully automated diameter determination of the tube, which is as accurate, reliable and 'at the push of a button' feasible.

Zum Vermessen von nicht-runden Rohren müssen eine Mehrzahl, also mindestens drei Messungen erfolgen, wie in 1B gezeigt ist. Diese Figur zeigt einen nicht-runden Querschnitt eines Kanalrohrs, in dem ausgehend von der erfindungsgemäßen Kanalrohrinspektionsvorrichtung (angedeutet ist Lage der Halterung 20) verschiedene Abstandsmessungen h1, h2 und h3 angetragen sind. Der Drehwinkel γ der Halterung 20 zusammen mit der Kamera 30 und der Laserlichtquelle 40 ist gegenüber der Horizontalen H angegeben. Die Algorithmen zur Bestimmung des Innenprofils des Rohres aus den Messungen sind dem Fachmann bekannt. Die Ermittlung des jeweiligen Schwenkwinkels a der Kamera 30 und des Drehwinkels γ der Halterung 20 erfolgt in üblicher Weise z. B. durch ein auf die jeweiligen Achsen aufgesetztes Potentiometer oder aber einen Winkel-Kodierer. To measure non-round tubes, a plurality, ie at least three measurements must be made, as in 1B is shown. This figure shows a non-circular cross-section of a sewer pipe in which, starting from the sewer pipe inspection device according to the invention (indicated position of the holder 20 ) different distance measurements h1, h2 and h3 are plotted. The angle of rotation γ of the holder 20 together with the camera 30 and the laser light source 40 is given to the horizontal H The algorithms for determining the inner profile of the tube from the measurements are known to the person skilled in the art. The determination of the respective pivot angle a of the camera 30 and the rotation angle γ of the holder 20 takes place in the usual way z. B. by a mounted on the respective axes potentiometer or an angle encoder.

Die 2A zeigt eine schematische Draufsicht auf ein erstes Bild P, das von der Kamera 20 der erfindungsgemäßen Kanalrohrinspektionsvorrichtung 10 erfasst wurde, und in dem nach einer ersten Laufzeit Δt1 des Videosignals S ein Lichtpunkt L abgebildet wird. Aus dieser Laufzeit Δt1 wird nun mit Hilfe der Mess- und Steuerschaltung 50 die Lage des Lichtpunktes L bestimmt, der hier horizontal mittig, vertikal aber nach oben verschoben liegt. Die Kamera 30 wird in der Folge in Richtung C verschwenkt, bis der Lichtpunkt L im Bild P zentriert ist, dabei wird der Schwenkwinkel a erfasst.The 2A shows a schematic plan view of a first image P from the camera 20 the sewer pipe inspection device according to the invention 10 was detected, and in which after a first term .DELTA.t1 of the video signal S, a light spot L is displayed. From this runtime Δt1 is now using the measurement and control circuit 50 determines the position of the light spot L, which is horizontally centered here, but vertically upwards. The camera 30 is pivoted in the sequence in the direction C until the light spot L is centered in the image P, while the swivel angle a is detected.

Die 2B zeigt eine schematische Draufsicht auf ein zweites Bild P, das von der Kamera 30 der erfindungsgemäßen Kanalrohrinspektionsvorrichtung 10 erfasst wurde, und in dem nach einer zweiten Laufzeit Δt2 des Videosignals S ein Lichtpunkt L abgebildet wird. Dieser Lichtpunkt L liegt nun horizontal nach links und vertikal nach oben verschoben im Bild P, was z.B. vorkommen kann, wenn der Lichtstrahl 41 durch Unregelmäßigkeiten der Kanalrohrwand 60 aus der Schwenkebene der Kamera 30 heraus reflektiert wird. Mit Hilfe der Mess- und Steuerschaltung 50 wird dann die Kamera 30 in Richtung C verschwenkt, so dass der Lichtpunkt L wenigstens vertikal im Bild P zentriert wird.The 2 B shows a schematic plan view of a second image P from the camera 30 the sewer pipe inspection device according to the invention 10 has been detected, and in which after a second period .DELTA.t2 of the video signal S, a light spot L is displayed. This light point L is now horizontally to the left and moved vertically upwards in the image P, which may occur, for example, when the light beam 41 by irregularities of the sewer pipe wall 60 from the pivoting plane of the camera 30 is reflected out. With the help of the measuring and control circuit 50 then becomes the camera 30 pivoted in the direction C, so that the light spot L is centered at least vertically in the image P.

In der Summe entsteht eine Kanalrohrinspektionsvorrichtung, die mit einfachen Mitteln eine vollautomatische und zuverlässig genaue Durchmesserbestimmung von Kanalrohren zulässt. The result is a sewer pipe inspection device that allows a simple and reliable accurate diameter determination of sewer pipes by simple means.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Kanalrohrinspektionsvorrichtung Sewer inspection device
2020
Halterung bracket
3030
Kamera camera
4040
Punktlichtquelle Point light source
4141
Lichtstrahl beam of light
5050
Mess- und Steuerschaltung Measuring and control circuit
6060
Kanalrohrwand Sewer pipe wall
7070
Fahrwerk der Kanalrohrinspektionsvorrichtung Landing gear of sewer pipe inspection device
8080
Kanalrohrinspektionsgerät Sewer inspection device
aa
Abstand Punktlichtquelle/Kamera Distance point light source / camera
BB
Bild der Kamera  Picture of the camera
CC
Zentrierrichtung centering direction
FF
Vorschubachse, Drehachse der Halterung  Feed axis, axis of rotation of the holder
HH
Horizontale Ebene  Horizontal plane
h1, h2, h3h1, h2, h3
Abstand Kanalrohrinnenwand/Drehachse der Halterung Distance sewer pipe inner wall / axis of rotation of the bracket
LL
Lichtpunkt  light spot
SS
Videosignal  video signal
αα
Winkel optische Achse Kamera/Drehachse F der Halterung Angle optical axis camera / rotation axis F of the bracket
ββ
Winkel Abstrahlrichtung Punktlichtquelle/Drehachse F der  Angle emission direction point light source / rotation axis F of
Halterungbracket
Δt1, Δt2Δt1, Δt2
Laufzeit des Videosignals Running time of the video signal

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 19651433 C1 [0002] DE 19651433 C1 [0002]

Claims (10)

Kanalrohrinspektionsvorrichtung (10), welche eine Einrichtung zur Durchmesserbestimmung aufweist, mit einer Halterung (20) und einer um einen ersten Winkel (α) gegen diese Halterung (20) verschwenkbaren Kamera (30), sowie mit einer an der Halterung (20) angebrachten, in einer Schwenkebene der Kamera (30) unter einem zweiten Winkel (β) zu einer Vorschubachse (F) der Kanalrohrinspektionsvorrichtung (10) abstrahlenden Punktlichtquelle (40), die in einem Abstand (a) von der Kamera (30) entfernt angebracht ist, gekennzeichnet durch die Mess- und Steuerschaltung (50), zum automatischen Bestimmen der Lage eines von der Punktlichtquelle (40) abgestrahlten und von einer Kanalrohrinnenwand reflektierten Lichtpunktes (L) in einem von der Kamera (30) erfassten Bild (P) derart ausgebildet ist, dass zum Bestimmen dieser Lage ein analoges Videosignal (S) der Kamera (30) ausgewertet wird, und die Mess- und Steuerschaltung (50) weiterhin dazu ausgebildet ist, basierend auf der Lage des Lichtpunktes (L) in dem Bild (P) die Kamera (30) automatisch um den ersten Winkel (a) so zu verschwenken, dass der Lichtpunkt (L) in diesem Bild (P) zentriert ist.Sewer pipe inspection device ( 10 ), which has a device for diameter determination, with a holder ( 20 ) and one at a first angle (α) against this holder ( 20 ) pivotable camera ( 30 ), as well as with a on the bracket ( 20 ), in a pivoting plane of the camera ( 30 ) at a second angle (β) to a feed axis (F) of the sewer pipe inspection device ( 10 ) radiating point light source ( 40 ) at a distance (a) from the camera ( 30 ) is located remotely, characterized by the measuring and control circuit ( 50 ) for automatically determining the location of one of the point light source ( 40 ) radiated and reflected by a sewer pipe inner wall light spot (L) in one of the camera ( 30 ) (P) is formed such that for determining this position, an analog video signal (S) of the camera ( 30 ), and the measuring and control circuit ( 50 ) is further adapted, based on the position of the light spot (L) in the image (P) the camera ( 30 ) automatically by the first angle (a) to pivot so that the light spot (L) in this image (P) is centered. Kanalrohrinspektionsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mess- und Steuerschaltung zum Erfassen des ersten Winkels (α) ausgebildet ist.Sewer inspection device according to claim 1, characterized in that the measuring and control circuit for detecting the first angle (α) is formed. Kanalrohrinspektionsvorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mess- und Steuerschaltung (50) ausgebildet ist, eine Lage des Lichtpunktes (L) aus einer Laufzeit Δt des analogen Videosignals (S) beim zeilenförmigen Aufbau des von der Kamera (30) erfassten Bildes (P) zu bestimmen. Sewer pipe inspection device ( 10 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the measuring and control circuit ( 50 ) is formed, a position of the light spot (L) from a running time .DELTA.t of the analog video signal (S) in the line-like structure of the camera ( 30 ) to determine the captured image (P). Kanalrohrinspektionsvorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mess- und Steuerschaltung (50) ausgebildet ist, eine an der Kanalrohrinspektionsvorrichtung (10) montierte Beleuchtung auszuschalten, bevor die Lage des von der Punktlichtquelle (40) abgestrahlten Lichtpunktes (L) bestimmt wird. Sewer pipe inspection device ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring and control circuit ( 50 ) is formed on the sewer pipe inspection device ( 10 ), before the position of the light from the point source ( 40 ) radiated light spot (L) is determined. Kanalrohrinspektionsvorrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Punktlichtquelle (40) als eine Laserlichtquelle ausgeführt ist.Sewer pipe inspection device ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the point light source ( 40 ) is designed as a laser light source. Kanalrohrinspektionsvorrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie als fahrbares oder schiebbares Kanalrohrinspektionsgerät (80) ausgebildet ist.Sewer pipe inspection device ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that it can be used as a mobile or sliding sewer pipe inspection device ( 80 ) is trained. Verfahren zum Inspizieren von Kanalrohren mithilfe einer Kanalrohrinspektionsvorrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem die Punktlichtquelle (40) einen Lichtstrahl (41) aussendet, der von einer Kanalrohrinnenwand reflektiert und von der Kamera (30) erfasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass durch Auswerten eines analogen Videosignals (S) der Kamera (30) eine Lage des Lichtpunktes (L) in dem von der Kamera (30) erfassten Bild (P) bestimmt wird, und basierend auf dieser Lage des Lichtpunktes (L) in dem Bild (P) die Kamera (30) automatisch so verschwenkt wird, dass der Lichtpunkt (L) in diesem Bild (P) zentriert wird.Method for inspecting sewer pipes by means of a sewer pipe inspection device ( 10 ) according to one of the preceding claims, in which the point light source ( 40 ) a light beam ( 41 ), which is reflected by a sewer pipe inner wall and by the camera ( 30 ) is detected, characterized in that by evaluating an analog video signal (S) of the camera ( 30 ) a position of the light spot (L) in the of the camera ( 30 ) (P) is determined, and based on this position of the light spot (L) in the image (P) the camera ( 30 ) is automatically pivoted so that the light spot (L) in this image (P) is centered. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lage des Lichtpunktes (L) aus einer Laufzeit des analogen Videosignals (S) beim zeilenförmigen Aufbau des erfassten Bildes (P) bestimmt wird. A method according to claim 7, characterized in that a position of the light spot (L) from a transit time of the analog video signal (S) in the line-shaped structure of the captured image (P) is determined. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (20) um einen definierten Winkel γ um die Vorschubachse (F) gedreht und das Zentrieren des Lichtpunktes (L) in dem Bild (P) der Kamera (30) wiederholt wird.Method according to claim 7 or 8, characterized in that the holder ( 20 ) by a defined angle γ about the feed axis (F) and the centering of the light spot (L) in the image (P) of the camera ( 30 ) is repeated. Verfahren nach einem der Ansprüche Anspruch 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Beleuchtung der Kanalrohrinspektionsvorrichtung (10) ausgeschaltet wird, bevor die Lage des Lichtpunktes (L) in dem Bild (P) bestimmt wird.Method according to one of claims 7 to 9, characterized in that a lighting of the sewer pipe inspection device ( 10 ) is turned off before the position of the light spot (L) in the image (P) is determined.
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