DE19549473B4

DE19549473B4 - Vorrichtung zur Untersuchung von Rohrleitungen

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Publication number: DE19549473B4
Application number: DE19549473A
Authority: DE
Original assignee: Wolfgang Rausch & Co Elec GmbH; Wolfgang Rausch & Co Electronic-Maschinenbau GmbH
Current assignee: Wolfgang Rausch & Co Elec GmbH; Wolfgang Rausch & Co Electronic-Maschinenbau GmbH
Priority date: 1995-12-13
Filing date: 1995-12-13
Publication date: 2004-04-15
Anticipated expiration: 2015-12-14
Also published as: AU1867797A; DE29681115U1; DE19549473A1; WO1997022030A2; WO1997022030A3

Abstract

Vorrichtung zur Untersuchung von Rohrleitungen, mit einem Gehäuse, in dem ein Kameramodul, der mit einem entfernten Monitor in Verbindung steht, ein Motor zum Drehen zumindest des Bildaufnehmers des Kameramoduls und eine Winkelerfassungseinrichtung angeordnet sind, wobei das Gehäuse mit einer Schiebestange verbunden ist, mit der das Gehäuse durch die Rohrleitung schiebbar ist, wobei die Winkelerfassungseinrichtung (26) jede durch den Vorschub des Gehäuses durch, die Rohrleitung verursachte Winkeländerung des Gehäuses erfaßt und diesen Winkeländerungen entsprechende Stellsignale an den Motor (28) abgibt, der zumindest den Bildaufnehmer des Kameramoduls stets in eine waagrechte Lage dreht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Untersuchung von Rohrleitungen, mit einem Gehäuse, in dem ein Kameramodul, der mit einem entfernten Monitor in Verbindung steht, ein Motor zum Drehen zumindest des Bildaufnehmers des Kameramoduls und eine Winkelerfassungseinrichtung angeordnet sind, wobei das Gehäuse mit einer Schiebestange verbunden ist, mit der das Gehäuse durch die Rohrleitung schiebbar ist.
Derartige Kamerasysteme sind bekannt und werden vor allem zur Inspektion von Rohranlagen mit kleinem Durchmesser in der Größenordnung von beispielsweise 100 mm eingesetzt.
Die bisher bekannten Kamerasysteme dieser Art haben den Nachteil, daß sie sich beim Vorschub durch eine Rohranlage, insbesondere beim Passieren von gekrümmten Rohrabschnitten, unkontrolliert 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 Fernsehkamera gelieferten Bilder und ihre räumliche Zuordnung zu der untersuchten Rohranlage erheblich erschwert wird.

Die DE 32 29 441 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Untersuchung von Rohrleitungen der eingangs genannten Art. Bei diesem Rohrprüfgerät wird eine Videokamera von einem Motor gedreht, um die Innenfläche des Rohres entlang dessen gesamten Umfang überprüfen zu können. Um die Lage des jeweils zu prüfenden Bereichs feststellen zu können, ist ein Winkel-Lagegeber vorhanden, der den jeweiligen Drehwinkel der Videokamera wiedergibt. Ein zweiter Winkel-Lagegeber befindet sich an dem Außengehäuse, um gegebenenfalls bei einer Winkelverlagerung des Außengehäuses die von dem erstgenannten Winkel-Lagegeber ermittelten Werte automatisch korrigieren zu können. Es sind keine Maßnahmen vorgesehen, um die Videokamera stets in eine waagerechte Lage zu drehen.

Die DE 29 500 127 U1 offenbart eine Vorrichtung zur Innenuntersuchung von Rohren mit einer Kamera, die senkrecht zur Längsachse der Vorrichtung schwenkbar, aber nicht um die Längsachse drehbar in ihrem Gehäuse angeordnet ist. Bei dieser vorbekannten Vorrichtung ist vorgesehen, daß sie in ihrer Gesamtheit zum Ausgleich einer Verdrehung um ihre Längsachse drehbar ist, wozu an der Rückseite der Vorrichtung eine Rotationseinrichtung vorgesehen ist.

Die DE 39 39 417 C1 offenbart eine Untersuchungsvorrichtung, die einen Fahrwagen enthält, an dem ein Gehäuse befestigt ist, das eine Gabel drehbar hält, die mittels eines in dem ersten Gehäuseteil untergebrachten, ersten Elektromotors um eine erste Längsachse der Vorrichtung drehbar ist. In der Gabel ist ein weiteres Gehäuse gelagert, das um eine zweite Achse schwenkbar ist. Dieser Schwenkvorgang wird durch einen zweiten Elektromotor hervorgerufen, der in der Gabel untergebracht ist. In dem Gehäuse befindet sich ein Objektiv und ein Bildaufnahmelement sowie ein dritter Elektromotor, der das Bildaufnahmeelement um die optische Achse drehen kann. Der erste Motor, der die Drehung um die erste Längsachse hervorruft, ist mit einem Drehwinkelsensor gekoppelt, der die von dem Motor hervorgerufene Drehung um diese Achse erfaßt. Der dritte, in einem weiteren Gehäuse angeordneten Motor ist mit einem weiteren Drehwinkelsensor gekoppelt. Wenn bei dieser vorbekannten Vorrichtung eine Bedienungsperson den Motor betätigt, um eine Drehbewegung der Gabel hervorzurufen, erfaßt der zugehörige Drehwinkelsensor die jeweilige Winkelstellung der Gabel um die erste Längsachse und der zweite Drehwinkelsensor die jeweilige Winkelstellung des Bildsensors um die optische Achse. Eine elektronische Schaltung bewirkt dabei, daß der auf das Bildaufnahmelement wirkende weitere Elektromotor dieses Bildaufnahmeelement soweit um die optische Achse dreht, bis sein Drehwinkel dem Drehwinkel der Gabel um die erste Längsachse dem Betrag nach entspricht.

Bei dieser Anordnung wird also das Gehäuse um einen Winkel verdreht, der dem Betrag nach dem Drehwinkel der Gabel entspricht, den der Motor hervorgerufen hat. Wenn sich die vorbekannte Vorrichtung beim Fahren durch ein zu untersuchendes Kanalrohr von selbst, d.h. ohne Betätigung eines Motors, um ihre Längsachse dreht, hat dies keine entgegengesetzte Drehbewegung des Gehäuses mit dem Bildaufnahmelement zur Folge.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der betrachteten Art so zu verbessern, daß sie zuverlässig stets seitenrichtige und aufrechte Darstellungen auf dem zugehörigen Monitor liefert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat ein Gehäuse, in dem ein Kameramodul, ein Bildaufnehmer, ein Motor und eine Winkelerfassungs-vorrichtung angeordnet sind, wobei die Kamera stets unveränderbar nach vorne, d.h. in axiale Richtung des Gehäuses blickt. Das Gehäuse ist mit einer Schiebestange verbunden, mit der das Gehäuse durch die zu untersuchende Rohrleitung schiebbar ist. Hierbei ist unvermeidlich, daß sich das Gehäuse – ungewollt und von der Bedienungsperson unkontrollierbar – um seine Längsachse verdrehen kann, was insbesondere beim Durchgang durch Kurvenabschnitte der Rohrleitung vorkommt. Diese ungewollte Verdrehung des Gehäuses, die auch eine Verdrehung der von der Kamera übertragenen Darstellung der Innenseite der Rohrleitung zur Folge hätte, wird bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung automatisch dadurch korrigiert, daß die Winkelerfassungseinrichtung jede durch den Vorschub des Gehäuses verursachte Winkeländerung des Gehäuses erfaßt und die erfaßten Winkeländerungen als Stellsignale an den Motor abgibt, der zumindest den Bildaufnehmer des Kameramoduls stets in eine waagerechte Lage dreht.

Zur Lagerung der Kamera-Baugruppe ist bevorzugt ein Kugellager vorgesehen, das sich zweckmäßigerweise im Bereich des Bildaufnehmers der Kamera befindet.

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 flexible Leitungen; die die Drehbewegung nicht behindern, oder durch Schleifringe erfolgen.

Die Winkelerfassungseinrichtung kann im Bereich der rückwärtigen Stirnwand angeordnet sein. In einer Ausführungsform 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 kann die Winkelerfassungseinrichtung mit einem Gewichtskörper versehen sein, der verhindert, daß sich die Winkelerfassungseinrichtung zusammen mit dem Gehäuse dreht.

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

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

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kamerasystems mit Bezug auf die Zeichnung. Dabei zeigen:

1 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kamerasystems;

2 eine Ansicht der rückwärtigen Stirnseite des Kamerasystems gemäß 1, bei der die rückwärtige Gehäuseabdeckung weggelassen ist;

3 eine Darstellung ähnlich 2, wobei das Kameragehäuse um seine Längsachse gedreht ist;

Das in den 1 bis 3 dargestellte Kamerasystem enthält ein im wesentlichen kreiszylindrisches Gehäuse 1 mit einer vorderen Abschlußwand 2, die mittig einen nach außen weisenden zylindrischen 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 Kameragehäuse 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 Stirnansichten der 2 und 3 zeigen, hat der Bildaufnehmer 7 eine rechteckige Form mit erheblich geringeren Querschnittsabmessungen 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 kegelstumpfförmigen 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 Ausführungsform 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 Schiebstange 14 ins Innere des Kameragehäuses 1 eingeführt werden.
Dicht hinter der Abschlußkappe 11 sitzt innerhalb des Kameragehäuses 1 ein Querriegel 15, der mittels zweier langer Schrauben 16 an einer im vorderen Teil des Gehäuses befestigten ringförmigen Innenwand 17 angeschraubt ist. An dem Querriegel 15 kann mittig der stationäre Teil eines elektrischen Schleifringanschlusses 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 Gewichtskörper 22 und eventuell einem Schleifring zusammengesetzte Baugruppe ist um die Mittenlängsachse 23 des Gehäuses 1 drehbar gelagert. Hierzu ist zwischen einem im Längsschnitt winkelförmigen 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 Gleitlager 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 unkontrolliert um seine Längsachse 23 zu drehen, wie dies 3 im Vergleich zu der Darstellung gemäß 2 zeigt. Wenn dies geschieht, wird der drehbar gehaltene Kameramodul in der waagerechten 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 zusammenfallenden 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 vorzugsweise an nicht dargestellte flexible elektrische Leitungen angeschlossen.
Neben dem Fokusmotor 21 ist innerhalb des Gehäuses ein Stellmotor 28 für den Kameramodul 8 angeordnet, auf dessen Motorwelle 29 ein Antriebszahnrad 30 befestigt ist, das mit einer Verzahnung 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 2 dargestellten Lage verdreht wird, bleibt das Potentiometer 26 infolge seines Gewichtskörpers 27 in unveränderter Lage, wobei die Drehbewegung des Gehäuses bzw. des Querriegels 15 gegenüber dem Potentiometer 26 zu einer der geänderten Winkellage entsprechenden Widerstandsänderung führt, die als Signal dem Stellmotor 28 zugeführt wird, der das Kameramodul 8 (oder gegebenenfalls nur den Bildaufnehmer 7) um einen entsprechenden Winkel dreht, so daß der Kameramodul 8 in der waagerechten Lage bleibt bzw. diese unverzüglich wieder einnimmt und seitenrichtige und aufrechte Bilder liefert.

Claims

Vorrichtung zur Untersuchung von Rohrleitungen, mit einem Gehäuse, in dem ein Kameramodul, der mit einem entfernten Monitor in Verbindung steht, ein Motor zum Drehen zumindest des Bildaufnehmers des Kameramoduls und eine Winkelerfassungseinrichtung angeordnet sind, wobei das Gehäuse mit einer Schiebestange verbunden ist, mit der das Gehäuse durch die Rohrleitung schiebbar ist, wobei die Winkelerfassungseinrichtung (26) jede durch den Vorschub des Gehäuses durch, die Rohrleitung verursachte Winkeländerung des Gehäuses erfaßt und diesen Winkeländerungen entsprechende Stellsignale an den Motor (28) abgibt, der zumindest den Bildaufnehmer des Kameramoduls stets in eine waagrechte Lage dreht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelerfassungseinrichtung (26) auf einer Achse (27a) drehbar gelagert und mit einem Gewichtskörper (27) verbunden ist, dessen Schwerpunkt sich bei waagerechter Lage des Bildaufnehmers vertikal unter der Achse (27a) befindet.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewichtskörper (22) in der Stirnansicht die Form eines Kreisringabschnitts hat.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewichtskörper aus einem Edelstahl besteht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelerfassungseinrichtung (26) ein Potentiometer ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte Kameramodul drehbar in dem Gehäuse gelagert ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Lagerung des Kameramoduls ein Kugellager (25) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Kugellager (25) im Bereich des Bildaufnehmers (7) befindet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Anschluß des Kameramoduls über eine Schleifringanordnung (18,19) erfolgt.