DE19549473A1 - Kamerasystem zur Untersuchung von Rohrleitungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kamerasystem zur Untersuchung von Rohrleitungen, mit einem Gehäuse, in dem eine Fernsehkamera angeordnet ist, die über Versorgungs- und Datenkabel mit einem entfernten Monitor in Verbindung steht und mit einem Objektiv zusammenwirkt, das sich an der vorderen Stirnwand des Gehäuses befindet, während die rückwärtige Stirnwand bevorzugt mit einer Schiebestange verbunden ist, mit der das Gehäuse durch die Rohr­ leitungen vorschiebbar und wieder zurückziehbar ist. Das Kamera­ system wird dabei zumeist von Hand bewegt, kann aber grundsätz­ lich auch mit einem Fahrwagen gekoppelt sein.

Derartige Kamerasysteme sind bekannt und werden vor allem zur Inspektion von Rohranlagen mit kleinem Durchmesser in der Grö­ ßenordnung von beispielsweise 100 mm eingesetzt.

Die bisher bekannten Kamerasysteme dieser Art haben den Nach­ teil, daß sie sich beim Vorschub durch eine Rohranlage, ins­ besondere beim Passieren von gekrümmten Rohrabschnitten, unkon­ trolliert um ihre Längsachse drehen, wodurch sich entsprechend die von der Kamera übertragene Darstellung auf dem Monitor verdreht mit der Folge, daß die Auswertung der von der Fernseh­ kamera gelieferten Bilder und ihre räumliche Zuordnung zu der untersuchten Rohranlage erheblich erschwert wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kamerasystem der betrachteten Art so zu verbessern, daß sie stets seitenrichtige und aufrechte Darstellungen auf dem zugehö­ rigen Monitor liefert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Pa­ tentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen gekennzeichnet.

Bei dem erfindungsgemäßen Kamerasystem ist zumindest der Bild­ aufnehmer der Fernsehkamera, bevorzugt aber der gesamte Kamera­ modul, drehbar in dem Gehäuse gelagert und es sind Mittel vor­ gesehen, daß er sich unter der Einwirkung der Schwerkraft stets in eine solche waagerechte Lage ausrichtet, daß die zugehörige Darstellung auf dem Monitor auch dann seitenrichtig und aufrecht bleibt, wenn sich das Gehäuse in der Rohrleitung um seine Längs­ achse dreht.

Das Kamerasystem enthält eine Winkelerfassungseinrichtung, die den Winkel jeder Drehbewegung des Gehäuses erfaßt und ein dem Winkel der Drehbewegung entsprechendes Stellsignal an einen Motor abgibt, der den Bildaufnehmer oder den gesamten Kameramo­ dul in die horizontale Lage dreht. Dabei liegt es im Rahmen der Erfindung, daß lediglich der Bildaufnehmer in die waagerechte Lage gedreht werden kann, sofern dieser gegenüber dem übrigen Kameramodul drehbar angeordnet ist. Der Stellmotor für den Kame­ ramodul befindet sich zweckmäßigerweise neben dem Fokusmotor innerhalb des Gehäuses.

Damit wird erreicht, daß die Kamera einer Drehung ihres äußeren Gehäuses nicht folgt, sondern stets wieder in die waagerechte Position ausgerichtet wird.

Der Gewichtskörper, der aus einem Material mit großem spezifi­ schen Gewicht wie z. B. Edelstahl bestehen sollte, hat dabei in der Stirnansicht bevorzugt die Form eines Kreisbogenabschnitts.

Zur Lagerung der Kamera-Baugruppe ist bevorzugt ein Kugellager vorgesehen, das sich zweckmäßigerweise im Bereich des Bildauf­ nehmers der Kamera befindet. Der Gewichtskörper ist in diesem Fall zweckmäßigerweise im Bereich des anderen axialen Endab­ schnitts der Kamera-Baugruppe angeordnet, wo unterhalb des elektrischen Anschlusses des Kameramoduls der erforderliche Platz zur Verfügung steht.

Zur drehbaren Lagerung der Kamera-Baugruppe kann aber auch ein Rollenlager oder ein Gleitlager mit einem geeigneten geringen Reibungskoeffizienten vorgesehen sein.

Die elektrischen Anschlüsse des Kameramoduls können durch flexi­ ble Leitungen, die die Drehbewegung nicht behindern, oder durch Schleifringe erfolgen.

Die Winkelerfassungseinrichtung kann im Bereich der rückwärtigen Stirnwand angeordnet sein. Zweckmäßigerweise sitzt sie frei drehbar auf einer Achse, die an der mit der Mittellängsachse des Gehäuses zusammenfallenden Stelle eines Querriegels angebracht ist.

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist die Winkelerfas­ sungseinrichtung mit einem Gewichtskörper versehen, der verhin­ dert, daß sich die Winkelerfassungseinrichtung zusammen mit dem Gehäuse dreht.

Die Winkelerfassungseinrichtung kann ein Potentiometer sein, dessen der Winkeländerung entsprechende Änderung des Widerstands als Stellsignal für den Motor dient. Als Winkelerfassungsein­ richtung können aber auch andere geeignete Sensoren oder der­ gleichen verwendet werden.

Bei dieser Ausführungsform der Erfindung erfolgt der elektrische Anschluß des Kameramoduls zweckmäßigerweise über flexible Lei­ tungen, die die von dem Stellmotor hervorgerufene Drehbewegung des Kameramoduls nicht behindern.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfol­ genden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform des erfin­ dungsgemäßen Kamerasystems mit Bezug auf die Zeichnung. Dabei zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kamerasystems;

Fig. 2 eine Ansicht der rückwärtigen Stirnseite des Kamera­ systems gemäß Fig. 1, bei der die rückwärtige Gehäuse­ abdeckung weggelassen ist;

Fig. 3 eine Darstellung ähnlich Fig. 2, wobei das Kamerage­ häuse um seine Längsachse gedreht ist;
Das in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Kamerasystem enthält ein im wesentlichen kreiszylindrisches Gehäuse 1 mit einer vorderen Abschlußwand 2, die mittig einen nach außen weisenden zylin­ drischen Ansatz 3 aufweist, in dem ein Objektiv 4 sitzt. Auf dem zylindrischen Ansatz 3 sitzt ein vorderer Abschlußring 5, in den Beleuchtungselemente 6 eingebaut sind, die den vor dem Kamerage­ häuse liegenden Raum ausleuchten.

In dem zylindrischen Innenraum des Kameragehäuses 1 befindet sich ein Kameramodul, der einen dicht hinter dem Objektiv 4 angeordneten Bildaufnehmer 7 und einen aus mehreren Platinen 9 zusammengesetzten Aufnahmemodul 8 enthält. Wie die Stirnansich­ ten der Fig. 2 und 3 zeigen, hat der Bildaufnehmer 7 eine rechteckige Form mit erheblich geringeren Querschnittsabmessun­ gen als der kreisrunde Aufnahmemodul 8. Die Platinen 9 des Aufnahmemoduls 8 sind durch Schrauben 10 miteinander verbunden.

Das Kameragehäuse 1 ist mittels einer rückwärtigen Abschlußkappe 11 verschlossen, die aus zwei im wesentlichen kegelstumpfförmi­ gen Abschnitten 12, 13 besteht. Mittig durch die Abschlußkappe 11 führt eine Schubstange 14, mit der das Kamerasystem durch Rohrleitungen vorgeschoben und anschließend wieder zurückgezogen wird.

Die Schiebestange 14 besteht in einer bevorzugten Ausführungs­ form aus Fiberglas, in das die Versorgungs- und Datenleitungen für den Kameramodul integriert sind. Die Erfindung ist hierauf jedoch nicht beschränkt, sondern diese Leitungen können auch getrennt von der Schiebestange 14 ins Innere des Kameragehäuses 1 eingeführt werden.

Dicht hinter der Abschlußkappe 11 sitzt innerhalb des Kamerage­ häuses 1 ein Querriegel 15, der mittels zweier langer Schrauben 16 an einer im vorderen Teil des Gehäuses befestigten ringförmi­ gen Innenwand 17 angeschraubt ist. An dem Querriegel 15 kann mittig der stationäre Teil eines elektrischen Schleifringan­ schlusses angeschraubt sein, der von einem Schleifringkörper umgeben ist. Der Schleifringkörper kann über Befestigungsmittel an der ihm zugewandten Platine des Kameramoduls befestigt und elektrisch mit dieser verbunden sein.

Oberhalb des Kameramoduls befindet sich innerhalb des Gehäuses 1 außerdem eine Fokussiereinrichtung 21, die mit dem Objektiv 4 in Verbindung steht.

Die aus dem Bildaufnehmer 7, dem Aufnahmemodul 8, dem Gewichts­ körper 22 und eventuell einem Schleifring zusammengesetzte Bau­ gruppe ist um die Mittenlängsachse 23 des Gehäuses 1 drehbar gelagert. Hierzu ist zwischen einem im Längsschnitt winkelförmi­ gen vorderen Abschlußring 24 der Kamera-Baugruppe und der diese mit Abstand umgebenden ringförmigen Zwischenwand 17 des Gehäuses 1 ein Kugellager 25 angeordnet, das den Kameramodul drehbar hält. Mit diesem Kugellager 25 können eventuell vorgesehene Schleifringkörper als Gegenlager zusammenwirken, da die Achse 23 auch die Mittenlängsachse des Schleifrings bildet. Das Gleit­ lager trägt neben seiner Funktion des elektrischen Anschlusses ohne Behinderung der Drehbewegung des Kameramoduls dazu bei, Pendelbewegungen zu dämpfen.

Wenn das erfindungsgemäße Kamerasystem durch eine Rohrleitung vorgeschoben wird, neigt das Kameragehäuse dazu, sich unkon­ trolliert um seine Längsachse 23 zu drehen, wie dies Fig. 3 im Vergleich zu der Darstellung gemäß Fig. 2 zeigt. Wenn dies geschieht, wird der drehbar gehaltene Kameramodul in der waa­ gerechten Lage des Bildaufnehmers 7 gehalten.

Hierzu enthält das Kamerasystem eine Winkelerfassungseinrichtung 26 in Form eines Potentiometers, das frei drehbar auf einer Achse 27a sitzt, die an einer mit der Längsmittelachse 23 zu­ sammenfallenden Stelle an dem Querriegel 15 befestigt ist. An dem Potentiometer 26 ist ein Gewichtskörper 27 befestigt, der die Form eines Kreisringabschnitts hat, ohne daß die Erfindung natürlich hierauf beschränkt ist. Der Kameramodul 8 ist vor­ zugsweise an nicht dargestellte flexible elektrische Leitungen angeschlossen.

Neben dem Fokusmotor 21 ist innerhalb des Gehäuses ein Stell­ motor 28 für den Kameramodul 8 angeordnet, auf dessen Motorwelle 29 ein Antriebszahnrad 30 befestigt ist, das mit einer Verzah­ nung 31 an dem Abschlußring 24 des Kameramoduls 8 kämmt.

Der Fokusmotor 21 enthält zum Verstellen des Objektivs 24 auf entsprechende Weise ein am stirnseitigen Ende einer Welle 32 befestigtes Zahnrad 33, das in eine mit dem Objektiv verbundene Verzahnung 34 eingreift.

Wenn das Gehäuse 1 gegenüber der in Fig. 2 dargestellten Lage verdreht wird, bleibt das Potentiometer 26 infolge seines Ge­ wichtskörpers 27 in unveränderter Lage, wobei die Drehbewegung des Gehäuses bzw. des Querriegels 15 gegenüber dem Potentiometer 26 zu einer der geänderten Winkellage entsprechenden Wider­ standsänderung führt, die als Signal dem Stellmotor 28 zugeführt wird, der das Kameramodul 8 (oder gegebenenfalls nur den Bild­ aufnehmer 7) um einen entsprechenden Winkel dreht, so daß der Kameramodul 8 in der waagerechten Lage bleibt bzw. diese unver­ züglich wieder einnimmt und seitenrichtige und aufrechte Bilder liefert.

Claims (10)

1. Kamerasystem zur Untersuchung von Rohrleitungen, mit einem Gehäuse, in dem ein Kameramodul angeordnet ist, der mit einem entfernten Monitor in Verbindung steht und mit einem Objektiv zusammenwirkt, das in der vorderen Stirnwand des Gehäuses sitzt, während die rückwärtige Stirnwand bevorzugt mit einer Schiebe­ stange verbunden ist, mit der das Kamerasystem durch die Rohr­ leitungen vorschiebbar und zurückziehbar ist, und mit in das Gehäuse führenden Versorgungs- und Datenkabeln für die Fernseh­ kamera, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der Bildaufnehmer (7) des Kameramoduls drehbar in dem Gehäuse (1) gelagert ist und daß eine Winkelerfassungsein­ richtung (26) ein einer Winkeländerung des Gehäuses entsprechen­ des Stellsignal an einen Motor (28) abgibt, der in Drehantriebs­ verbindung mit dem Bildaufnehmer (7) bzw. dem Kameramodul (8) steht, so daß zumindest der Bildaufnehmer (7) stets eine waa­ gerechte Lage einnimmt.

2. Kamerasystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelerfassungseinrichtung (26) auf einer Achse (27a) drehbar gelagert und mit einem Gewichts­ körper (27) verbunden ist, dessen Schwerpunkt sich bei waage­ rechter Lage des Bildaufnehmers vertikal unter der Achse (27a) befindet.

3. Kamerasystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewichtskörper (22) in der Stirnansicht die Form eines Kreisringabschnitts hat.

4. Kamerasystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewichtskörper aus einem Edel­ stahl besteht.

5. Kamerasystem nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelerfassungseinrichtung (26) ein Potentiometer ist.

6. Kamerasystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte Kameramodul drehbar in dem Gehäuse gelagert ist.

7. Kamerasystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Anschluß des Kamera­ moduls über eine Schleifringanordnung (18, 19) erfolgt.

8. Kamerasystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Anschluß des Kamera­ moduls über flexible Leitungen erfolgt.

9. Kamerasystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Lagerung des Kameramoduls ein Kugellager (25) vorgesehen ist.

10. Kamerasystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Kugellager (25) im Bereich des Bildaufnehmers (7) befindet.