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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung zum Bestimmen eines Durchmessers und/oder von Deformationen einer rohrförmigen Leitung, insbesondere Kanalrohr, sowie eine Kanalinspektionsvorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung.
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Hintergrund der Erfindung und Stand der Technik
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Zur Inspektion von Rohrleitungssystemen, etwa Abwasserrohre oder Kanalrohre, sind im Stand der Technik Rohrinspektionssysteme bzw. Kanalinspektionssysteme bekannt, welche aus einem fahrbaren Kamerawagen mit einer daran angeordneten Kameraeinheit bestehen. Über geeignete Übertragungsmittel, beispielsweise Kabel- oder Funkverbindungen, wird das von der Kameraeinheit aufgenommene Bild des Rohrinneren nach außen zum Bedienpersonal übertragen. Bei der Durchführung von Kanal- bzw. Rohrinspektionen ist es oft notwendig, neben der Prüfung der Rohre auf Ablagerungen bzw. Verunreinigungen und Risse auch den Durchmesser und gegebenenfalls Deformationen des zu überprüfenden Rohres zu ermitteln.
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Um den Durchmesser oder Deformationen eines Rohres zu ermitteln, ist es bekannt, den Kamerawagen mit einer Beleuchtungseinheit auszustatten, die einzelne Lichtpunkte oder eine umlaufende Linie an die Innenwandung des Rohres projiziert. Die Lichtpunkte bzw. die umlaufende Linie an der Innenwandung des Rohres können von der Kameraeinheit aufgenommen werden und nach außen zum Bedienpersonal übertragen werden. Anhand der aufgenommenen Bilder kann das Bedienpersonal den Durchmesser des Rohres und gegebenenfalls Deformationen des Rohres ermitteln bzw. erkennen.
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Um den Durchmesser möglichst genau bestimmen zu können bzw. Deformationen möglichst genau erkennen zu können, ist es vorteilhaft, wenn möglichst scharfe und klare Lichtpunkte bzw. Linien an die Innenwandung des Rohres projiziert werden. Um dies zu erreichen, ist es aus dem Stand der Technik bekannt, für unterschiedliche Rohrdurchmesser unterschiedliche Beleuchtungseinheiten an dem Rohrinspektionssystem anzubringen. Damit soll es möglich sein, Deformationen eines Rohres unabhängig von dem Rohrdurchmesser des Rohres möglichst genau zu erkennen.
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Dies hat allerdings den Nachteil, dass für Rohre mit unterschiedlichem Durchmesser jeweils eine eigene – an den Durchmesser des Rohres angepasste – Beleuchtungseinheit verwendet werden muss.
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Weil eine Beleuchtungseinheit nur für einen bestimmten Rohrdurchmesser optimal geeignet ist und in vielen Fällen nur eine bestimmte Anzahl von Beleuchtungseinheiten für eine entsprechende Anzahl von verschiedenen Rohrdurchmessern zur Verfügung steht, muss für alle anderen Rohrdurchmesser eine Beleuchtungseinheit verwendet werden, die für den nächst größeren bzw. den nächst kleineren Rohrdurchmesser vorgesehen ist. Dies führt häufig dazu, dass Deformationen des zu inspizierenden Rohres nicht mit der geforderten bzw. gewünschten Genauigkeit ermittelt werden können.
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Ferner ist es nachteilig, dass eine aus dem Stand der Technik bekannte Beleuchtungseinheit nur für solche Rohre optimal eingesetzt werden kann, die über die gesamte Länge eines zu inspizierenden Abschnittes im Wesentlichen den gleichen Durchmesser aufweisen. Für Rohre, deren Durchmesser variiert, sind die aus dem Stand der Technik bekannten Beleuchtungseinheiten nicht geeignet, denn die Beleuchtungseinheit müsste für jeden Abschnitt mit unterschiedlichem Durchmesser gewechselt werden, um die jeweils optimale Beleuchtungseinheit verwenden zu können, was einen erheblichen Mehraufwand bei einer Rohrinspektion mit sich bringt. Unterschiedliche Rohrdurchmesser während einer Inspektion können beispielsweise dann möglich sein, wenn neben einem Hauptrohr mit großem Durchmesser auch in das Hauptrohr mündende Nebenrohre mit kleinem Durchmesser inspiziert werden sollen.
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Aufgabe der Erfindung
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu vermeiden und eine Messvorrichtung sowie eine Kanalinspektionsvorrichtung bereitzustellen, welche zum Bestimmen eines Durchmessers und/oder von Deformationen von rohrförmigen Leitungen mit unterschiedlichem Durchmesser geeignet ist.
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Erfindungsgemäße Lösung
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Messvorrichtung zum Bestimmen eines Durchmessers und/oder von Deformationen einer rohrförmigen Leitung sowie durch eine Kanalinspektionsvorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung nach den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Erfindungsgemäß bereitgestellt wird demnach eine Messvorrichtung zum Bestimmen eines Durchmessers und/oder von Deformationen einer rohrförmigen Leitung, insbesondere Kanalrohr, welche eine Beleuchtungseinheit umfasst, die angepasst ist, Lichtpunkte und/oder eine umlaufende Linie an eine Innenwandung der rohrförmigen Leitung zu projizieren, wobei die Beleuchtungseinheit eine Fokussiereinrichtung zum Fokussieren des an die Innenwandung projizierten Lichtes umfasst.
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Damit wird es erstmals möglich, den Durchmesser und/oder Deformationen von Rohrleitungen mit unterschiedlichem Durchmesser zu erfassen, ohne hierfür für jeden Rohrdurchmesser eine eigene Beleuchtungseinheit vorsehen zu müssen. Mit der Fokussiereinrichtung kann das an die Innenwandung des Rohres projizierte Licht in Abhängigkeit von dem jeweiligen Rohrdurchmesser so fokussiert werden, dass an der Innenwandung des jeweiligen Rohres immer scharfe und klare Lichtpunkte bzw. eine scharfe und klare Linie erscheint, was eine optimale Bestimmung des Rohrdurchmessers bzw. von Deformationen des Rohres ermöglicht.
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Die Messvorrichtung kann ferner ein im Wesentlichen stabförmiges Verbindungselement umfassen, an dessen einem Ende die Beleuchtungseinheit befestigt ist und an dessen anderem Ende ein Befestigungsadapter der Messvorrichtung befestigt ist. Vorzugsweise sind die Beleuchtungseinheit und der Befestigungsadapter lösbar an dem Verbindungselement befestigbar. Mittels des Befestigungsadapters kann die Messvorrichtung an einem Kamerawagen oder an einer Bildaufnahmeeinrichtung einer Kanalinspektionseinrichtung lösbar befestigt werden.
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Vorteilhaft ist es, wenn die Beleuchtungseinheit über das stabförmige Verbindungselement elektrisch mit einer im Befestigungsadapter angeordneten Stromversorgung verbunden ist oder mit einer von dem Kamerawagen bereitgestellten Stromversorgung verbindbar ist.
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Die Fokussiereinrichtung kann einen Fokussierring oder ein Stellrad umfassen.
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Als besonders vorteilhaft hat sich herausgestellt, wenn die Fokussiereinrichtung der Beleuchtungseinheit einen Stellmotor umfasst, der von einer Steuervorrichtung ansteuerbar ist, um während des Betriebs der Messvorrichtung in der rohrförmigen Leitung die Fokussierung des an die Innenwand projizierten Lichtes anzupassen oder einzustellen. Damit ist es möglich, während einer Rohrinspektion die Fokussierung des Lichtes an unterschiedliche Rohrdurchmesser anzupassen, ohne dass die Inspektion unterbrochen werden muss oder die Rohrinspektionseinrichtung für einen Wechsel der Beleuchtungseinheit aus dem Rohr herausgefahren werden muss.
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In einer weitern Ausführungsform der Erfindung ist die Fokussierung zusätzlich oder alternativ auch manuell einstellbar.
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Ferner hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn der Befestigungsadapter zweiteilig ausgestaltet ist, wobei ein erster Teil an dem Kamerawagen vorzugsweise lösbar befestigbar ist und wobei ein zweiter Teil schwenkbar um eine Schwenkachse an dem ersten Teil angelenkt ist. Damit kann die gesamte Kanalinspektionsvorrichtung einfacher um Rohrkrümmungen herumgeführt oder in Nebenrohre eingeführt werden.
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Vorteilhaft ist es, wenn die Beleuchtungseinheit einen Laser als Lichtquelle aufweist. Es können aber auch andere Arten von Lichtquellen verwendet werden, etwa Licht emittierende Dioden (LED).
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Ferner wird durch die Erfindung eine Kanalinspektionsvorrichtung bereitgestellt, welche einen Kamerawagen umfasst, wobei an dem Kamerawagen eine Bildaufnahmeeinrichtung und eine Messvorrichtung zum Bestimmen eines Durchmessers und/oder von Deformationen einer rohrförmigen Leitung, insbesondere eine erfindungsgemäße Messvorrichtung angeordnet sind.
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Vorteilhaft ist es, wenn die Messvorrichtung so relativ zur Bildaufnahmeeinrichtung anordenbar ist, dass während des Betriebs der Messvorrichtung in einer rohrförmigen Leitung die Längsachse der Messvorrichtung der optischen Achse der Bildaufnahmeeinrichtung entspricht, d.h., die Längsachse der Messvorrichtung und die optische Achse der Bildaufnahmeeinrichtung fluchten. Dadurch werden Parallaxenfehler in den von der Bildaufnahmeeinrichtung aufgenommenen Bildern vermieden.
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Die Bildaufnahmeeinrichtung kann mit einer Bildauswerteeinrichtung gekoppelt sein, wobei die Bildauswerteeinrichtung vorzugsweise angepasst ist, aus den von der Bildaufnahmeeinrichtung aufgenommenen Bildern der von der Beleuchtungseinheit der Messvorrichtung an die Innenwandung der rohrförmigen Leitung projizierten Lichtpunkte, insbesondere umlaufende Linie den Durchmesser und/oder Deformationen der rohrförmigen Leitung zu ermitteln.
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Ferner hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Bildauswerteeinrichtung angepasst ist, aus den aufgenommenen Bildern die Stärke der an die Innenwandung projizierten umlaufenden Linien zu ermitteln und in Abhängigkeit der ermittelten Stärke die Fokussiereinrichtung der Beleuchtungseinheit zu steuern.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung kann die Länge des stabförmigen Verbindungselements veränderbar sein, sodass der Abstand zwischen der Bildaufnahmeeinrichtung und der Beleuchtungseinheit der Messvorrichtung angepasst werden kann, um auch bei großem Rohrdurchmesser zu gewährleisten, dass sich die an die Innenwandung des Rohres projizierte umlaufende Linie vollständig im Blickwinkel der Bildaufnahmeeinrichtung befindet.
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Kurzbeschreibung der Figuren
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Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sowie konkrete Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:
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1 eine erfindungsgemäße Kanalinspektionsvorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung in einem zu inspizierendem Kanalrohr;
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2 den Aufbau einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung in einer Explosionsdarstellung;
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3 eine Detailansicht der erfindungsgemäßen Messvorrichtung im zusammengesetzten Zustand;
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4 den Aufbau einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung sowie die einzelnen Montageschritte zum Befestigen der erfindungsgemäßen Messvorrichtung an einer Bildaufnahmeeinrichtung einer Kanalinspektionsvorrichtung;
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5 ein Beispiel für das Einstellen der Fokussierung außerhalb eines Rohres;
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6 eine erfindungsgemäße Kanalinspektionsvorrichtung beim Einführen in ein zu inspizierendes Kanalrohr, zur Verdeutlichung der schwenkbaren Ausgestaltung des Befestigungsadapters der Messvorrichtung; und
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7 einen schematischen Aufbau einer Beleuchtungseinheit.
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Kanalinspektionsvorrichtung, die sich in einem zu inspizierenden Kanalrohr 1 befindet.
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Die Kanalinspektionsvorrichtung umfasst einen Kamerawagen 30 an dessen Rückseite ein Strom- und/oder Datenkabel 70 angeschlossen ist, welches nach außen zum Bedienpersonal geführt ist. Über das Strom- bzw. Datenkabel 70 kann der Kamerawagen 30 bzw. die an den Kamerawagen angeordneten elektronischen Baugruppen mit Energie versorgt werden sowie die während der Inspektion anfallenden Messdaten nach außen zum Bedienpersonal übertragen werden.
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An dem vorderen Ende des Kamerawagens 30 ist eine Bildaufnahmeeinrichtung 20 angeordnet, welche hier einen CCD-Sensor (CCD-Kamera) bzw. einen CMOS-Sensor (CMOS-Kamera) umfasst. Es können aber auch andere digitale Bildsensoren verwendet werden. Die Bildaufnahmeeinrichtung bzw. die Kamera 20 kann über eine Schwenkvorrichtung mit dem Kamerawagen 30 gekoppelt sein, um die Kamera 20 in horizontaler und/oder vertikaler Richtung zu verschwenken, sodass auch bei größeren Rohrdurchmessern die Kamera 20 bzw. die optische Achse LO der Kamera im Wesentlichen rohrmittig ausgerichtet ist.
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An der Bildaufnahmeeinrichtung bzw. Kamera 20 ist hier die erfindungsgemäße Messvorrichtung 10 angeordnet. Alternativ kann die Messvorrichtung 10 aber auch direkt an dem Kamerawagen 30 angeordnet sein. Die Anordnung der erfindungsgemäßen Messvorrichtung 10 an der Bildaufnahmeeinrichtung 20 hat allerdings den Vorteil, dass bei einem Verschwenken der Kamera 20 die Messvorrichtung 10 mitverschwenkt wird, sodass sich beim Verschwenken der Kamera 20 die Position der Messvorrichtung 10 relativ zur Kamera 20 nicht ändert.
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Die Messvorrichtung 10 umfasst hier ein Verbindungselement 17, welches mit Bezug auf 2 näher beschrieben wird, eine Beleuchtungseinheit 12 und einen Befestigungsadapter 15. Der Befestigungsadapter 15 ist an dem hinteren Ende des Verbindungselements 17 angeordnet und vorzugsweise lösbar mit dem Verbindungselement 17 verbunden. Die Beleuchtungseinheit ist an dem vorderen Ende des Verbindungselements 17 angeordnet und ebenfalls vorzugsweise lösbar mit dem Verbindungselement 17 verbunden.
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Die Beleuchtungseinheit 12, welche hier einen Laser als Lichtquelle aufweist, ist angepasst, an die Innenwandung 1a des zu inspizierenden Rohres 1 Lichtpunkte bzw. eine umlaufende Linie 3 zu projizieren. Die an die Innenwandung projizierten Lichtpunkte bzw. umlaufende Linie 3 wird von der dahinterliegenden Bildaufnahmeeinrichtung 20 aufgenommen und die aufgenommenen Bilder werden über das Datenkabel 70 nach außen zum Bedienpersonal übertragen. Anhand der aufgenommenen Bilder der Lichtpunkte bzw. der umlaufenden Linie 3 kann das Bedienpersonal den Innendurchmesser des Rohres 1 ermitteln und gegebenenfalls Deformationen des Rohres 1 feststellen.
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Wenn mit der Beleuchtungseinheit 12 Lichtpunkte an die Innenwandung projiziert werden, kann aus den mit der Kamera aufgenommenen Lichtpunkten das Profil der Innenwandung interpoliert werden. Um möglichst viele Lichtpunkte zu erhalten, kann die Beleuchtungseinheit um ihre Längsachse LA drehbar ausgestaltet sein, sodass mit der Kamera Lichtpunkte für verschiedene Drehwinkel der Beleuchtungseinheit aufgenommen werden können, um eine verbesserte Interpolation zu erreichen.
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2 zeigt die erfindungsgemäße Messvorrichtung 10 in einer Explosionsdarstellung.
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Das Verbindungselement 17 besteht hier aus zwei im Wesentlichen parallel zueinander angeordneten Verbindungsstäben. An dem vorderen Ende des Verbindungselementes 17 wird die Beleuchtungseinheit 12 mit ihren beiden Steckkontakten auf die Stäbe aufgesetzt. An dem hinteren Ende des Verbindungselementes 17 wird der Befestigungsadapter ebenfalls mit zwei Steckkontakten an den beiden Stäben aufgesetzt. Vor dem Aufsetzen der Beleuchtungseinheit 12 und des Befestigungsadapters 15 auf das Verbindungselement 17 kann an den jeweiligen Steckkontakten jeweils ein Dichtungselement 19, beispielsweise ein O-Ring angebracht werden, um Schmutz und Wasser von den Kontaktstellen bzw. Steckkontakten fernzuhalten.
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Der Befestigungsadapter weist ein Batteriefach 40 auf, in welches eine Batterie bzw. ein Akkumulator 42 eingeschoben werden kann und welches mit einer Batteriefachabdeckung 41 vorzugsweise wasserdicht verschlossen werden kann. Mit der Batterie bzw. dem Akkumulator 42 wird die Beleuchtungseinheit 12 mit Energie versorgt, wobei die Beleuchtungseinheit 12 über ihre Steckkontakte, das Verbindungselement 17 und die Steckkontakte des Befestigungsadapters elektrisch mit der Stromversorgung 42 gekoppelt ist.
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In einer hier nicht gezeigten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messvorrichtung kann die Beleuchtungseinheit 12 ein Batteriefach zur Aufnahme einer Stromversorgung aufweisen. Dies hat den Vorteil, dass das Verbindungselement 17 nicht elektrisch leitend ausgestaltet sein muss. Hierbei ist allerdings zu beachten, dass die Stabilität des Verbindungselementes aufgrund des zusätzlichen Gewichts durch die Batterie nicht beeinträchtigt wird.
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3 zeigt eine erfindungsgemäße Messvorrichtung 10, wobei der Befestigungsadapter und die Beleuchtungseinheit 12 detailliert dargestellt sind.
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Das Verbindungselement 17 wird mit einer hinteren Befestigungsschraube 18a an dem Befestigungsadapter und mit einer vorderen Befestigungsschraube 18b an der Beleuchtungseinheit 12 befestigt. Gut sichtbar ist in 3 auch die Batteriefachabdeckung 41 des Batteriefaches 40, welche die Stromversorgung für die Beleuchtungseinheit 12 aufnimmt.
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Der Befestigungsadapter 15 ist vorzugsweise zweiteilig ausgestaltet, wobei ein erster Teil 15a mit der Bildaufnahmeeinrichtung 20 koppelbar ist und wobei ein zweiter Teil 15b schwenkbar um eine Schwenkachse A an den ersten Teil angelenkt ist. Dadurch kann der vordere Teil 15b des Befestigungsadapters nach oben weggeschwenkt werden, was das Einführen der Kanalinspektionsvorrichtung in ein zu inspizierendes Kanalrohr vereinfacht. Ferner kann dadurch das Abzweigen innerhalb eines Rohrsystems, etwa ein Abzweigen von einem Hauptrohr in ein Nebenrohr erleichtert werden. Am hinteren Ende des ersten Teils 15a ist ein schwenkbarer Hebel 11 vorgesehen, mit dem der erste Teil 15a nach dem Aufsetzen auf eine Kamera arretiert werden kann.
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Die Beleuchtungseinheit 12 weist eine Fokussiereinrichtung 13 auf, mit der das an die Innenwandung des zu inspizierenden Kanalrohres projizierte Licht fokussiert werden kann. Die Fokussiereinrichtung umfasst hier einen Fokussierring. Die Fokussierung des Lichts kann an den jeweiligen Rohrdurchmesser angepasst werden, sodass unabhängig von dem Rohrdurchmesser immer eine optimale Bestimmung des Rohrdurchmessers und gegebenenfalls von Deformationen gewährleistet ist.
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Die Fokussiereinrichtung 13 kann einen hier nicht gezeigten Stellmotor umfassen, der mit dem Fokussierring gekoppelt ist und der von einer Steuervorrichtung ansteuerbar ist. Die Steuervorrichtung kann sich außerhalb des zu inspizierenden Rohres befinden und über das Datenkabel 70 mit dem Stellmotor verbunden sein. Damit ist es möglich, während des Betriebs der Messvorrichtung bzw. während einer Inspektion die Fokussierung des an die Innenwandung des projizierten Lichtes anzupassen bzw. einzustellen, ohne dass die Kanalinspektionsvorrichtung aus dem zu inspizierenden Rohr herausgefahren werden muss. Damit können Rohre, die über die zu inspizierende Länge unterschiedliche Durchmesser aufweisen in einem Inspektionsdurchgang inspiziert werden, wodurch sich der Aufwand für eine Inspektion erheblich reduziert.
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Die Fokussierung des an die Rohrinnenwandung projizierten Lichtes kann über den Fokussierring auch manuell eingestellt werden. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn Rohre mit bekannten und gleichbleibenden Durchmesser inspiziert werden sollen. Die Fokussierung kann dann auf einfache Weise bereits außerhalb des zu inspizierenden Rohres eingestellt werden, wie es beispielsweise mit Bezug auf 5 beschrieben ist. In diesem Fall kann auf einen Stellmotor verzichtet werden, was die Komplexität der Beleuchtungseinheit 12 reduziert, die Ausfallsicherheit erhöht und das Gewicht der Beleuchtungseinheit vermindert, wobei sich das verminderte Gewicht am vorderen Ende des Verbindungselements 17 aufgrund der Hebelwirkung positiv auf die Stabilität des Verbindungselements 17 bzw. auf die Stabilität der Inspektionseinrichtung insgesamt auswirkt.
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4 zeigt drei Abbildungen, anhand derer die Montage einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung bzw. des Befestigungsadapters 15 an der Bildaufnahmeeinrichtung 20 erläutert wird.
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In einem ersten Schritt S1 wird eine Befestigungsschraube gelöst, mit der der Hebel 11 an den Befestigungsadapter 15 arretiert ist. Nach Öffnen der Befestigungsschraube wird der Hebel 11 aufgeklappt (Schritt S2). Als nächstes wird in einem Schritt S3 der Befestigungsadapter 15 auf die Bildaufnahmeeinrichtung bzw. auf den Kamerakopf 20 aufgeschoben, wobei sowohl an dem Kamerakopf 20 als auch an dem Befestigungsadapter 15 entsprechende Führungsschienen vorgesehen sein können, um ein einfaches und sicheres Aufschieben des Befestigungsadapters auf den Kamerakopf zu ermöglichen. Mit den Führungsschienen kann zudem verhindert werden, dass sich der Befestigungsadapter 15 in radialer Richtung relativ zum Kamerakopf 20 bewegt, was zu Folge haben kann, dass die optische Achse LO der Kamera nicht mehr mit der Längsachse LA der Beleuchtungseinheit 12 zusammenfällt, was wiederum zu Parallaxenfehler in den aufgenommen Bildern führen kann.
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Abschließend wird in einem Schritt S4 der Hebel 11 geschlossen und in einem Schritt S5 die Befestigungsschraube wieder angezogen, um den Hebel 11 zu arretieren. Der geschlossene Hebel 11 verhindert, dass sich der aufgeschobene Befestigungsadapter 15 von dem Kamerakopf 20 lösen kann bzw. dass sich der Befestigungsadapter in axialer Richtung relativ zum Kamerakopf bewegen kann.
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Es können auch andere Befestigungssysteme vorgesehen sein, um den Befestigungsadapter 15 an den Kamerakopf 20 aufzusetzen bzw. den Befestigungsadapter 15 mit dem Kamerakopf 20 zu verbinden.
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Anhand 5 wird beispielhaft die Inbetriebnahme einer erfindungsgemäßen Kanalinspektionsvorrichtung erläutert, insbesondere die Einstellung bzw. Justierung der Fokussierung.
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Die Kanalinspektionsvorrichtung wird zunächst so eingerichtet, dass die optische Achse LO der Bildaufnahmeeinrichtung 20 und die Längsachse LA der Beleuchtungseinheit 12 fluchten, d.h. die optische Achse LO der Bildaufnahmeeinrichtung der Längsachse LA der Beleuchtungseinheit 12 entspricht. Damit können Parallaxenfehler in dem von der Bildaufnahmeeinrichtung aufgenommenen Bildern weitestgehend vermieden werden. Ferner ist es vorteilhaft, die Bildaufnahmeeinrichtung 20 und die Beleuchtungseinheit 12 so anzuordnen, dass die optische Achse LO bzw. die Längsachse LA während der Inspektion im Wesentlichen auf der Längsachse des zu inspizierenden Rohres liegen. Damit wird gewährleistet, dass die an die Innenwandung des Rohres projizierte Linie im Wesentlichen gleichmäßig scharf ist (bei einem runden Rohr ohne Deformationen und Ablagerungen).
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Gemäß 5 wird die Beleuchtungseinheit 12 außerhalb des zu inspizierenden Rohres fokussiert. Hierzu wird die Kanalinspektionsvorrichtung parallel zu einer Ebene, etwa eine Wand W gestellt, sodass die Längsachse der Kanalinspektionsvorrichtung im Wesentlichen parallel zur Wand W verläuft. Ferner wird die Kanalinspektionsvorrichtung in einem Abstand r zur Wand W aufgestellt, wobei der Abstand r der senkrechte Abstand zwischen der Längsachse LA der Beleuchtungseinheit 12 und der Wand W ist und wobei der Abstand r so gewählt ist, dass er dem Radius des zu inspizierenden Rohres entspricht.
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Nach entsprechender Anordnung der Kanalinspektionseinrichtung relativ zur Wand W wird die Beleuchtungseinheit 12 fokussiert, indem die Fokussiereinrichtung 13, die als Fokussierring ausgestaltet sein kann, solange justiert wird, bis an der Wand W eine klare Lichtlinie L erscheint. Die Justierung kann wahlweise manuell oder automatisiert erfolgen. Bei der automatisierten Justierung ist der Fokussierring vorzugsweise mit einem Stellmotor gekoppelt, wie mit Bezug auf 3 ausgeführt ist. Vorzugsweise ist die Justierung auch dann manuell möglich, wenn der Fokussierring mit einem Stellmotor gekoppelt ist. So können beispielsweise eine Grobjustierung manuell und eine Feinjustierung automatisiert durchgeführt werden, oder umgekehrt.
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Die Position R markiert in 5 den Schärfepunkt der Beleuchtungseinheit im Abstand r auf der Projektionswand W. Die Beleuchtungseinheit 12 ist nun korrekt fokussiert und die Kanalinspektionsvorrichtung kann nun in das zu inspizierende Rohr eingebracht werden.
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Alternativ kann die Kanalinspektionsvorrichtung auch justiert werden, nachdem sie in das zu inspizierende Rohr eingebracht worden ist. Nach Einbringen der Kanalinspektionsvorrichtung in das Rohr können zunächst die Kamera 20 und die Beleuchtungseinheit 12 so relativ zum Rohr angeordnet werden, dass sich die Längsachse LA der Beleuchtungseinheit 12 und die optische Achse LO der Kameraeinheit 20 im Wesentlichen auf der Längsachse des Rohres befinden bzw. mit dieser fluchten. Hierzu ist die Kameraeinrichtung 20 über einen hier nicht gezeigten Schwenkarm an dem Kamerawagen 30 angelenkt, sodass die Kameraeinrichtung 20 unter Beibehaltung der Blickrichtung nach oben bzw. nach unten verschwenkt werden kann. Der Schwenkarm kann auch so ausgestaltet sein, um zusätzlich ein Verschwenken der Kamera in horizontaler Richtung zu ermöglichen.
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Weil die Beleuchtungseinheit 12 über das Verbindungselement 17 und den Befestigungsadapter 15 fest an Kamerakopf 20 angekoppelt ist, wird mit dem Verschwenken des Kamerakopfes nach oben bzw. nach unten auch die Beleuchtungseinheit 12 nach oben bzw. nach unten geschwenkt, ohne dass sich die Position der Beleuchtungseinheit 12 relativ zu dem Kamerakopf 20 verändert.
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Nach dem Ausrichten des Kamerakopfes bzw. der Beleuchtungseinheit kann die Beleuchtungseinheit 12 fokussiert werden. In einem im Wesentlichen runden Rohr wird durch die Beleuchtungseinheit 12 an die Rohrinnenwandung eine umlaufende Linie erzeugt, die in dem von der Bildaufnahmeeinrichtung aufgenommenen Bildern als Kreis erkennbar ist. Über die Fokussiereinrichtung 13 kann nun die Fokussierung des von der Beleuchtungseinheit 12 abgestrahlten Lichts eingestellt werden, sodass an der Rohrinnenwandung eine schmale, klare und kontrastreiche Linie erscheint. Die Fokussiereinrichtung 13 kann als Fokussierring ausgestaltet sein, welche mit einem Stellmotor gekoppelt ist, der über das an der Kanalinspektionsvorrichtung angeschlossene Datenkabel von außen gesteuert werden kann.
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Beim Vorschub der Kanalinspektionsvorrichtung in dem Rohr kann so die Fokussierung von außerhalb des Rohres an sich ändernde Rohrdurchmesser angepasst werden, ohne die Kanalinspektionsvorrichtung aus dem Rohr nehmen zu müssen.
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Erfindungsgemäß ist die Bildaufnahmeeinrichtung 20, welche als CCD- oder CMOS-Sensor bzw. -Kamera ausgebildet sein kann, mit einer hier nicht gezeigten Bildauswerteeinrichtung gekoppelt.
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Die Bildauswerteeinrichtung kann einerseits angepasst sein, auf den von der Bildaufnahmeeinrichtung aufgenommenen Bildern der von der Beleuchtungseinheit der Messvorrichtung an die Innenwandung des Rohres projizierten umlaufende Linie den Durchmesser des Rohres und/oder Deformationen des Rohres zu ermitteln. Bei Kenntnis des Blickwinkels der Kameraeinrichtung 20 und des Abstandes zwischen der Kameraeinrichtung und der Beleuchtungseinheit 12 kann der Radius bzw. Durchmesser des Rohres präzise ermittelt werden.
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Andererseits kann die Bildauswerteeinrichtung auch angepasst sein, aus den aufgenommenen Bildern die Stärke der an die Innenwandung projizierten umlaufende Linie zu ermitteln und in Abhängigkeit von der ermittelten Stärke die Fokussiereinrichtung 13 zu steuern. Damit kann auf einfache Weise sichergestellt werden, dass das an die Rohrinnenwandung projizierte Licht zu jedem Zeitpunkt, d.h. auch während einer Vor- bzw. Rückwärtsbewegung der Kanalinspektionsvorrichtung optimal fokussiert ist. Diese Art der Fokussierung kann automatisch durch die Bildauswerteeinrichtung vorgenommen werden. Deformationen des Rohres können so auch während einer Vor- bzw. Rückwärtsbewegung der Kanalinspektionsvorrichtung besonders einfach und schnell erkannt werden, ohne dass die Kanalinspektionsvorrichtung angehalten werden müsste.
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Die Beleuchtungseinheit 12 kann als Lichtquelle einen Laser der Laserklasse 1 gemäß DIN-EN 60825-1 aufweisen, der sich für Rohr-Nennweiten zwischen DN 150 und DN 400 besonders gut eignet. Bei noch größeren Rohrdurchmessern kann auch ein stärkerer Laser vorgesehen sein. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann anstelle eines Lasers auch eine Leuchtdiode vorgesehen sein.
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6 zeigt ein Anwendungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kanalinspektionsvorrichtung, welche über einen Kanalschacht 2 in ein Rohrsystem herabgelassen wird.
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An dem Kamerawagen 30 ist ein Kamerawagenheber 60 angeordnet, mit dem die Kanalinspektionsvorrichtung gezielt durch den Kanalschacht 2 bis an den Boden des Rohrsystems heruntergelassen werden kann. Damit die Kanalinspektionsvorrichtung in das zu inspizierende Rohr 1 eingeführt werden kann, ist der Befestigungsadapter 15, wie mit Bezug auf 3 erläutert, zweiteilig ausgestaltet, wobei der vordere Teil 15b des Befestigungsadapters über ein Gelenk 16 an den hinteren Teil 15a des Befestigungsadapters angelenkt ist. Dadurch kann die gesamte Messvorrichtung 10 weggeschwenkt werden und in das zu inspizierende Rohr 1 eingeführt werden, bevor der Kamerawagen 20 auf den Boden des Schachtes auftrifft. Sobald der Kamerawagen 30 auf den Boden des Schachtes 2 auftrifft, senkt sich der schwenkbare Teil der Messvorrichtung wieder nach unten und befindet sich nun im Betriebsmodus.
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Damit die Beleuchtungseinheit 12 beim Ablassen in den Kanalschacht 2 nicht beschädigt wird, ist es vorteilhaft, am vorderen Ende der Messvorrichtung einen Stoßschutz vorzusehen, mit dem die Messvorrichtung als erstes auf dem Boden des Rohrsystems auftrifft.
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Während der Vermessung des Durchmessers bzw. während einer Deformationsmessung ist es vorteilhaft, das Licht der Bildaufnahmeeinrichtung, welches üblicherweise vorgesehen ist das Rohrinnere auszuleuchten, auszuschalten, damit das Licht der Bildaufnahmeeinrichtung die an die Rohrinnenwandung projizierte Linie nicht beeinträchtigt.
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7 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Beleuchtungseinheit 12.
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Die Beleuchtungseinheit 12 umfasst im Wesentlichen eine Lasereinheit 12a mit einer Fokussierung, wobei die Fokussierung mit einem Fokussierring eingestellt werden kann. Im vorderen Teil der Beleuchtungseinheit ist ein kegelförmiger Spiegel 12c bzw. Prisma angeordnet, an dessen Spitze der Laserstrahl 12b auftrifft. Der Laserstrahl wird von dem kegelförmigen Spiegel 12c aufgefächert und um 90° nach außen abgelenkt. Die abgelenkten Lichtstrahlen treten an Öffnungen der Beleuchtungseinheit nach außen und erzeugen so an der Innenwand des Rohres eine sichtbare, im Wesentlichen umlaufende Linie 3.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Rohr bzw. Rohrleitung
- 1a
- Innenwandung des Rohres
- 2
- Kanalschacht
- 3
- projizierte Lichtpunkte bzw. Kreis
- 10
- Messvorrichtung
- 11
- Hebel am Befestigungsadapter
- 12
- Beleuchtungseinheit (z.B. Lasereinheit) der Messvorrichtung
- 12a
- Lasereinheit mit Fokussierung
- 12b
- Laserstrahl
- 12c
- kegelförmiger Spiegel bzw. Prisma
- 13
- Fokussiereinrichtung der Beleuchtungseinheit (z.B. Fokussierring)
- 15
- Befestigungsadapter der Messvorrichtung
- 15a
- erster (stationärer) Teil des Befestigungsadapters
- 15b
- zweiter (schwenkbarer) Teil des Befestigungsadapters
- 16
- Gelenk des Befestigungsadapters
- 17
- Verbindungselement zwischen Befestigungsadapter und Beleuchtungseinheit
- 18a
- hintere Befestigungsschraube (am Befestigungsadapter)
- 18b
- vordere Befestigungsschraube (an der Beleuchtungseinheit)
- 19
- O-Ringe
- 20
- Bildaufnahmeeinrichtung (z.B. CCD- oder CMOS-Sensor bzw. -Kamera)
- 30
- Kamerawagen
- 40
- Batteriefach
- 41
- Batteriefachabdeckung
- 42
- Stromversorgung (z.B. Batterie oder Akkumulator)
- 60
- Kamerawagenheber
- 70
- Strom- und Datenkabel für den Kamerawagen
- A
- Schwenkachse
- L
- Lichtlinie an der Wand bzw. an der Rohrinnenwandung
- LA
- Längsachse der Messvorrichtung
- LO
- optische Achse der Bildaufnahmeeinrichtung
- r
- Radius bzw. Abstand
- R
- Schärfepunkt des Lasers
- S1
- erster Montageschritt
- S2
- zweiter Montageschritt
- S3
- dritter Montageschritt
- S4
- vierter Montageschritt
- S5
- fünfter Montageschritt
- W
- Wand
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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