DE2436762B2 - Vorrichtung zum Beobachten der Innenfläche von Rohrleitungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Beobachten der Innenfläche von Rohrleitungen, enthaltend eine Fernsehkamera, die in einem abgedichteten Gehäuse durch die Rohrleitung hindurchziehbar ist und ein Objektiv aufweist, dessen optische Achse in Längsrichtung der Rohrleitung verläuft und eine Beleuchtungseinrichtung zur möglichst gleichmäßigen Beleuchtung der von dem Objektiv erfaßten Wandungsteile der Rohrleitung, wobei diese Beleuchtungseinrichtung einen Kranz von Lichtquellen aufweist, die in einer Reflektoranordnung konzentrisch zur optischen Achse des Objektivs an dem Gehäuse angebracht ist.

Es ist bekannt, Drahtfernsehen zur Beobachtung von Abwasserkanälen zu verwenden, und zwar zusammen mit Vergußgeräten zur Durchführung von Reparaturen. Mit Drahtfernsehen kann die Ortung von Lecks, von Einsickerpunkten, von überpflasterten Mannlöchern, Leitungsbrüchen und verlorenen Gegenständen wie Ringen oder anderen Wertgegenständen erfolgen, ohne die Nachteile in Kauf nehmen zu müssen, die mit dem Aufgraben der Rohrleitung verbunden sind.

Bei bekannten Vorrichtung dieser Art (US-PS 71 259, CH-PS 4 76 437) ist eine Fernsehkamera in einem abgedichteten Gehäuse auf einem Schlitten durch die Rohrleitung od. dgl. hindurchziehbar. Die Fernsehkamera weist ein Objektiv auf, dessen optische Achse in Längsrichtung der Rohrleitung verläuft. Zur möglichst gleichmäßigen Beleuchtung der von dem Objektiv erfaßten Wandungsteile der Rohrleitung ist eine Beleuchtungseinrichtung vorgesehen, welche einen Kranz von Lichtquellen aufweist, die in einer Reflektoranordnung konzentrisch zur optischen Achse des Objektivs an dem Gehäuse angebracht ist. Bei den bekannten Vorrichtungen dieser Art sind als Lichtquellen Glühlampen vorgesehen, die ein Kontinuum im sichtbaren Wellenlängenbereich ausstrahlen.

Bei der Vorrichtung nach der US-PS 29 71 259 ist jede dieser Glühlampen in einem schalenförmigen Reflektor angeordnet, wobei die optischen Achsen dieser Reflektoren parallel zur Längsachse der Rohrleitung und zur optischen Achse des Objektivs ausgerichtet sind. Bei einer Vorrichtung nach der CH-PS 4 76 437 sind die Glühlampen ebenfalls in einzelnen schalenförmigen parabolischen Reflektoren etwa in deren Brennpunkten angeordnet, und diese Reflektoren sind an einer Gehäusezwischenwand so angeordnet, daß ihre optischen Achsen zur optischen Achse des Objektivs hingeneigt sind und sich auf dieser letzteren optischen Achse kreuzen. Bei einer anderen Ausführungsform der CH-PS 4 76 432 bildet die verspiegelte und parabolisch gekrümmte Zwischenwand selbst einen Reflektor für alle Glühlampen.

Über Kabel wird sowohl die Versorgungsspannung für die Fernsehkamera und die Beleuchtungseinrichtung zugeführt als auch das von der Fernsehkamera erfaßte Bild zu einer oberirdisch angeordneten Empfangseinrichtung übertragen.

Es hai sieh in der Praxis gezeigt, daß bei solchen Vorrichtungen die richtige Ausleuchtung der vom Objektiv erfaßten Wandungsteile derart, daß die Kamera Bilder mit ausreichenden Details liefert, Probleme mit sich bringt. Auch erfordern die bekannten Beleuchtungseinrichtungen mit Glühlampen erhebliche Energie, von der ein großer Teil in unerwünschter Weise als Wärme wirksam wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs definierten Art so auszubilden, daß mit einem gegenüber dem Stand der Technik geringeren Energieverbrauch der Beleuchtungseinrichtung verbesserte Bilder der Wandungsteile durch die Fernsehkamera geliefert werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Fernsehkamera für Strahlung in einem Wellenlängenbereich von ungefähr 750 bis 1000 Nanometer empfindlich ist und daß die Lichtquellen ein Intensitätsmaximum in dem gleichen Bereich liefern.

Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß bei Beleuchtung der Wandungsteile mit Strahlung, deren Intensitätsmaximum im Wellenlängenbereich von 750 bis 1000 Nanometer, also im nahen Infrarot, liegt und bei Verwendung einer in diesem Bereich empfindlichen Fernsehkamera bei geringem Energiebedarf der Beleuchtungseinrichtung eine verbesserte Bildqualität erzielt werden kann.

Eine besonders energiesparende Beleuchtungseinrichtung ergibt sich, wenn die Lichtquellen Luminiszenzdioden sind, die im nahen Infrarot emittieren.

Die Beleuchtungseinrichtung kann zur Erzielung einer möglichst gleichmäßigen Lichtverteilung so ausgebildet sein, daß die Luminiszenzdioden in je einem Reflektor von konischer Grundform angeordnet sind, der die emittierte Strahlung auf einen Winkel zwischen etwa 30° und 40° um die Längsachse des Reflektors begrenzt.

Aus dem gleichen Grunde ist es vorteilhaft, daß die Achsen der Reflektoren unter einem solchen Winkel zu der optischen Achse des Kameraobjektivs verlaufen,

daß die Strahlung auf einen Flächenbereich der Rohrleitungswandung konzentriert wird, der innerhalb des Blickwinkels der Fernsehkamera dieser am nächsten liegt.

Die Erfindung ist nachstehend an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert:

F i g. 1 ist ein Vertikalschnitt durch eine Rohrleitung und zeigt die Kamera an ihrer unterirdischen Arbeitsstelle und die Empfangsvorrichtung über der Erde.

F i g. 2 ist eine gegenüber F i g. 1 vergrößerte Darstellung und zeigt die Kamera in einer unterirdischen Rohrleitung.

Fig.3 zeigt die Beleuchtungseinrichtung bei der Vorrichtung von F i g. 1 und 2 und

F i g. 4 zeigt eine Einzelheit von F i g. 3.

Das System der vorliegenden Erfindung ist in F i g. 1 dargestellt, in welcher ein Abschnitt einer Rohrleitung 10, der zwischen zwei Mannlöchern 12 und 14 liegt, die unterirdische Einheit 16 enthält. Die Einheit 16 enthält eine Fernsehkamera 28 mit einem Weitwinkelobjektiv und einer neuartigen Beleuchtungsanordnung 32, durch welche die Wandungen der Rohrleitung mit einer hinreichend gleichförmigen hohen Intensität angestrahlt werden, so daß räumliche Fehler der Wandung der Rohrleitung von der Fernsehkamera erfaßt werden können. Bei dem dargestellten System ist die in der Einheit 16 gehalterte Fernsehkamera 28-mit einer in der Nähe vorgesehenen Empfangsvorrichtung 18 verbunden, die einen Beobachtungsschirm, beispielsweise einer Kathodenstrahlröhre, enthält. Das dargestellte System enthält die erforderliche Winde 20 zum Aufwinden eines Zugseiles 22, welches die Einheit 16 durch die Rohrleitung zieht. Es ist eine Winde 24 vorgesehen, welche das Kabel 26 abgibt, das elektrische Leitungen enthält, durch die die Versorgungsspannung für die Einheit 16 zugeführt und das Ausgangssignal von der Fernsehkamera zu der Empfangsvorrichtung 18 übertragen wird.

Die Fernsehkamera 28 in der unterirdischen Einheit 16 ist auf einer Schlittenanordnung gehalten, siehe auch F i g. 2, so, daß die Achse der Fernsehkamera 28 innerhalb der Rohrleitung 10 einigermaßen zentriert ist. In der Praxis trifft man Rohrleitungen mit unterschiedlichen Durchmessern. Das bevorzugte System verwendet demgemäß eine Schlittenanordnung mit drei oder mehr Kufen 30 an Armen, die in geeigneter Weise vorgespannt sind, so daß die Fernsehkamera 28 in der Rohrleitung zentriert gehalten wird. Wenn die Fernsehkamera 28 näher zu einer Seite der Rohrleitung 10 angeordnet ist als zur anderen, wird das Bild auf der Kathodenstrahlröhre der Empfangsvorrichtung 18 schwieriger auswertbar, und zwar nicht nur vom Standpunkt der Symmetrie des Bildes her, sondern auch wegen ungleichmäßiger Beleuchtung des Bereiches der Rohrleitungswandung, der innerhalb des Blickwinkels der Fernsehkamera liegt.

In den F i g. 3 und 4 ist eine Beleuchtungseinheit 32 dargestellt. Diese enthält eine Mehrzahl von Festkörper-Infrarotstrahlern 72. Ein geeigneter Festkörper-In- ^r< frarotstrahler (Luminiszenzdiode) kann von in Lösung gezüchteten GaAs-pn-Übergängen gebildet werden, die handelsüblich erhältlich sind. Diese Vorrichtungen emittieren Strahlung im nahen Infrarotbereich mit Spitzenwellenlängenbereichen geringfügig oberhalb

ι Ii 900 Nanometer (9000 Angström). Derartige Festkörper-Infrarotstrahler emittieren Strahlung in einem Winkelbereich zwischen etwa 30 bis 50°, je nach der speziellen Art der Herstellung.

Bei einer speziellen Diode hat es sich als zweckmäßig

ii erwiesen, die Diode 72 in einem Gehäuse 74 einzuschließen, dessen Innenwandung aus reflektierendem Material besteht. Es hat sich auch als zweckmäßig erwiesen, daß der Innendurchmesser des Gehäuses geringfügig größer als der Durchmesser der Diode 72 ist und daß das Gehäuse konisch geformte Wandungen hat, so daß die Strahlung auf einen Winke) ß, wie in F i g. 4 dargestellt, konzentriert wird, der zwischen 30" und 40° liegt. Eine andere Ausführungsform würde darin bestehen, das reflektierende Material als integralen Teil der Diode vorzusehen, so daß die Notwendigkeit eines äußeren Gehäuses entfällt.

Wie in F i g. 3 dargestellt ist, ist die Hauptachse des Reflekttfrgehauses 74 unter einem Winkel λ relativ zur Mittellinie der Rohrleitung und der Hauptachse der

in Fernsehkamera gerichtet, so daß sie Strahlung auf eine Strecke der Rohrleitungswandung leitet, die innerhalb des Gesichtsfeldes der Fernsehkamera liegt. Dieser Winkel ändert sich mit dem Gesichtsfeldwinkel des Kameraobjektivs und auch mit dem Durchmesser der

Ji Rohrleitung.

Bei Verwendung einer Luminiszenzdiode, wie sie oben beschrieben ist, sollte die Fernsehkamera ein Vidikon besitzen, das für die Wellenlänge, die von der Diode 72 erzeugt wird, empfindlich ist.

mi Bei der in Verbindung mit den F i g. 3 und 4 beschriebenen Ausführung werden verschiedene Vorteile erreicht. Die Verwendung der speziellen Wellenlänge im nahen Infrarot gestattet die vollständige Durchlässigkeit für die Strahlung ohne wesentliche

4t atmosphärische Absorption, die bei anderen Wellenlängen im Infrarotband auftritt. Da die Dioden weniger Leistung erfordern und weniger Wärme erzeugen, können sie leichter in einem explosionsgeschützten System gekapselt werden. Weiterhin ist es infolge des

in höheren Wirkungsgrades bei der speziellen Wellenlänge in dem Bereich von 750 bis 100 Nanometer möglich, eine Einheit mit einem einzigen Reflektor mit der Kamera zu verwenden, der zufriedenstellend in einem größeren Bereich von Rohrleitungsdurchmessern arbei-

>-> tet als es mit bei sichtbaren Wellenlängen arbeitenden Lampen möglich wäre.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Beobachten der Innenfläche von Rohrleitungen, enthaltend eine Fernsehkamera, die in einem abgedichteten Gehäuse durch die ^r· Rohrleitung hindurchziehbar ist und ein Objektiv aufweist, dessen optische Achse in Längsrichtung der Rohrleitung verläuft, und eine Beleuchtungseinrichtung zur möglichst gleichmäßigen Beleuchtung der von dem Objektiv erfaßten Wandungsteile der in Rohrleitung, wobei diese Beleuchtungseinrichtung einen Kranz von Lichtquellen aufweist, die in einer Reflektoranordnung konzentrisch zur optischen Achse des Objektivs an dem Gehäuse angebracht ist, dadurchgekennzeichnet, daß die Fernseh- ι ^Γ> kamera (28) für Strahlung in einem Wellenlängenbereich von ungefähr 750 bis 1000 Nanometer empfindlich ist und daß die Lichtquellen (72) ein Intensitätsmaximum in dem gleichen Bereich liefern.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 2i> zeichnet, daß die Lichtquellen (72) Luminiszenzdioden sind, die im nahen Infrarot emittieren

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Luminiszenzdioden in je einem Reflektor (74) von konischer Grundform angeordnet -"> sind, der die emittierte Strahlung auf einen Winkel zwischen etwa 30° und 40° um die Längsachse des Reflektors begrenzt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der Reflektoren (74) unter )» einem solchen Winkel zu der optischen Achse des Kameraobjektivs (34) verlaufen, daß die Strahlung auf einen Flächenbereich der Rohrleitungswandung konzentrisch wird, der innerhalb des Blickwinkels der Fernsehkamera (28) dieser am nächsten liegt. r>