DE4231251C2

DE4231251C2 - Camera setup

Info

Publication number: DE4231251C2
Application number: DE19924231251
Authority: DE
Inventors: Guenter Keller; Theodore Geiser
Original assignee: Contraves GmbH
Current assignee: Coris-Umwelttechnik 78244 Gottmadingen De GmbH
Priority date: 1992-09-18
Filing date: 1992-09-18
Publication date: 1994-09-22
Anticipated expiration: 2012-09-19
Also published as: DE4231251A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Kameraeinrichtung, insbesondere zur Inspektion von Hohlräumen und rohrförmigen Leitungen, wie beispielsweise von Kanalisationsleitungen, mit einer um eine erste Achse drehbaren Oberlafette, welche durch einen Einschnitt einen Tragarm ausbildet, in dem ein Sensorträger mit einem Kameraobjektiv und einem Bildwandler drehbar um eine zweite Achse sitzt, die senkrecht zur ersten Achse verläuft, wobei die zweite Achse wiederum durch einen Mittelpunkt des Sensorträgers verläuft, um den herum Scheitelpunkte des Sensorträgers in einem Abstand angeordnet sind.The invention relates to a camera device, in particular for the inspection of cavities and tubular lines, such as sewer pipes, with a um a first axis rotatable upper carriage, which by a Incision forms a support arm in which a sensor carrier with a camera lens and an image converter sits a second axis that is perpendicular to the first axis, wherein the second axis through a center of the Sensor carrier runs around which the vertices of the Sensor carrier are arranged at a distance.

Eine derartige Kameraeinrichtung ist beispielsweise bei einer Einrichtung zur Inspektion von Kanalisationsleitungen, insbesondere zur Schadensbestimmung, gemäß der DE-OS 41 14 601 einsetzbar. Sie besteht aus einer in der Kanalisationsleitung verfahrbaren Inspektionseinheit, die mit einer Steuer- und Auswerteeinheit verbunden ist. Die Inspektionseinheit besteht aus einem Trägerwagen und einem Sensorkopf. Der Sensorkopf weist eine Kopfaufhängung für eine Kopfkugel mit elektromotorischer Dreheinrichtung auf, wobei in der Kopfkugel eine Beleuchtungseinrichtung mit Kaltlicht vorhanden, sowie eine Videokamera mit Kameraobjektiv und entsprechender Elektronik angeordnet ist.Such a camera device is, for example, at a facility for inspecting sewer lines, in particular for damage assessment, according to the DE-OS 41 14 601 can be used. It consists of one in the Sewer line movable inspection unit that is connected to a control and evaluation unit. The Inspection unit consists of a carrier car and a Sensor head. The sensor head has a head suspension for a head ball with an electromotive rotating device, with a lighting device in the head ball Cold light available, as well as a video camera with Camera lens and corresponding electronics arranged is.

Eine derartige Einrichtung dient der Überprüfung von Kanalisationsleitungen in zeitlichen Abständen. Die Überprüfung bezieht sich vor allem auf die Feststellung von mechanischen Schäden, wie Rissen, Brüchen, Rohrversatz etc. Über das Kameraobjektiv wird die Innenwand der Kanalisationsleitung beobachtet und die Schäden festgestellt.Such a device is used to check Sewer lines at intervals. The Review primarily relates to the detection of mechanical damage, such as cracks, breaks, pipe misalignment etc. The inner wall of the Sewer pipe observed and the damage detected.

In der Praxis hat sich allerdings nachteilig herausgestellt, daß die Kopfkugel mit dem Kameraobjektiv frontwärtig ungeschützt angeordnet ist, so daß sie als erstes an Hindernissen anstößt. Ferner überragt sie die Aufhängung und auch nach dem Drehen der Aufhängung den Sensorkopf, so daß sie auch seitlichen Angriffen ausgesetzt ist.In practice, however, it has turned out to be disadvantageous that the head ball with the camera lens is arranged unprotected at the front, so that it is as first hits obstacles. It also towers above Suspension and also after turning the suspension Sensor head so that they are also exposed to side attacks is.

Auch aus der DE-PS 36 05 654 ist eine schwenkbare Kamera für die Rohrinspektion mit einem mindestens um eine Drehachse schwenkbaren Kameragehäuse gezeigt. Hier steht jedoch das schwenkbare Kameragehäuse über dem eigentlichen Tragarm bzw. über eine das Kameragehäuse haltenden Lafette hervor, so daß die Möglichkeit von Beschädigungen oder von einem Verklemmen gegeben ist.From DE-PS 36 05 654 is a swivel camera for pipe inspection with at least one Shown pivot axis camera housing. It says however, the swiveling camera housing over the actual one Support arm or via a mount that holds the camera housing out so that the possibility of damage or of there is jamming.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kameraeinrichtung der o. g. Art zu entwickeln, bei welcher das Kameraobjektiv möglichst geschützt gehalten ist, jedoch allseits verdrehbar bleibt. Es soll des weiteren das Ziel erreicht werden, daß die Kamera bei ihren Dreh- und Schwenkoperationen den von ihr eingenommenen Raum nicht verändert bzw. vergrößert. The present invention has for its object a Camera setup of the above Kind of develop at which the camera lens is kept as protected as possible, however remains rotatable on all sides. It should also be the goal be achieved that the camera in its rotation and Panning operations do not occupy the space she occupies changed or enlarged.

Zur Lösung dieser Aufgabe führt, daß der Sensorträger halbkugelförmig ausgebildet ist und der Abstand jedes Scheitelpunktes von dem Mittelpunkt bei jeder Drehbewegung des Sensorträgers gleich oder geringer ist als der hälftige Durchmesser des Mantels der Oberlafette im Bereich des Einschnittes und auch den frontwärtigen Bereich des Tragarmes nicht überschreitet.To solve this problem, the sensor carrier is hemispherical and the distance of each Vertex from the center point with each rotation of the sensor carrier is equal to or less than half Diameter of the shell of the upper mount in the area of the Incision and also the front area of the Support arm does not exceed.

Die Oberlafette ist mit einem zylindrischen Mantel versehen, wobei der Tragarm durch einen Einschnitt aus dem Mantel herausgebildet ist. Frontwärtig geht der Mantel in einen halbkugelförmigen Bereich über, wobei auch hier der größte Teil dieser Halbkugel durch den eben erwähnten Einschnitt entfernt ist. In diesem Einschnitt sitzt allerdings der halbkugelförmige Sensorträger, wobei dessen Außenkonturen weitgehend der ursprünglichen Halbkugel der Oberlafette nachgebildet sind. Das heißt, kein Punkt der Außenkontur steht über die gedachte zylindrische Verlängerung der Mantelfläche der Oberlafette, sowie den frontwärtigen halbkugelförmigen Bereich hinaus und bietet so auch keine Möglichkeit der Beschädigung durch Anstoßen bei Dreh- oder Schwenkbewegungen, sofern die Kameraeinrichtung sehr nahe an beispielsweise einer Kanalisationswand steht. Durch die vollkommen runde Ausbildung ist auch die Möglichkeit eines Verkantens oder Verklemmens nicht gegeben.The top mount is with provided a cylindrical jacket, the support arm is formed by an incision from the jacket. At the front, the coat goes into a hemispherical Area above, again the majority of this Hemisphere is removed through the incision just mentioned. However, the hemispherical one sits in this incision Sensor carrier, its outer contours largely the original hemisphere of the upper carriage are reproduced. That means, no point of the outer contour is above the imaginary cylindrical extension of the lateral surface of the Upper carriage, as well as the front hemispherical Area and thus offers no possibility of Damage from knocking when turning or Panning movements provided the camera device is very close stands on a sewer wall, for example. Through the perfectly round training is also the possibility of one Tilting or jamming not possible.

Der halbkugelförmige Sensorträger ist derart ausgebildet, daß die wesentlichsten Scheitelpunkte, welche die gedachte Verlängerung der Mantelfläche der Oberlafette überragen könnten, in einem Abstand a um einen Mittelpunkt angeordnet sind.The hemispherical sensor carrier is trained so that the most essential Vertices representing the imaginary extension of the Shell surface of the upper mount could protrude in one Distance a are arranged around a center.

Dieser Abstand a entspricht bevorzugt auch einem Radius r, in welchem ursprünglich die Fronthalbkugel der Oberlafette gekrümmt war. Von dieser Fronthalbkugel ist nur noch ein geringer Bereich am Tragarm vorhanden. This distance a preferably also corresponds to a radius r, in which originally the front hemisphere of the upper mount was curved. There is only one left of this front hemisphere there is a small area on the support arm.

Auf diese einfache Art und Weise ist es möglich, den Sensorträger in dem Einschnitt quasi versteckt anzuordnen, wobei jedoch eine allseitige Drehbarkeit auch unter sehr engen Raumverhältnissen und damit eine allseitige Besichtigung von engen Hohlräumen erhalten bleibt.In this simple way it is possible to Arrange sensor carrier in the incision, so to speak, hidden however, all-round rotatability even under very confined space and thus an all-round Visits to narrow cavities are preserved.

In dem Sensorträger befindet sich u. a. das o. g. Kameraobjektiv. Dieses besitzt wiederum eine eigene Achse, um welche das Kameraobjektiv zur Scharfeinstellung gedreht und damit eingestellt werden kann. Diese Achse ist bevorzugt nicht oder nur geringfügig versetzt zur Achse A der Oberlafette angeordnet. Dadurch wird eine bessere Ansicht des Hohlraumes gewährleistet, wobei auch bei einer Drehung des Sensorträgers die Notwendigkeit der Verstellung des Kameraobjektives vermindert wird.In the sensor carrier is u. a. the above Camera lens. This in turn has its own axis, around which the camera lens is rotated for focusing and so that can be adjusted. This axis is preferred not or only slightly offset to axis A of the upper mount. This will give a better view of the cavity guaranteed, even with a rotation of the Sensor carrier the need to adjust the Camera lens is reduced.

Erfindungsgemäß sind dem Sensorträger ferner zwei Endlagenschalter zugeordnet, welche eine Drehung des Sensorträgers über einen gewünschten Punkt hinaus in beide Richtungen begrenzen. Die Begrenzung soll so vonstatten gehen, daß das Kameraobjektiv einerseits gerade noch an den Einschnittkanten der Oberlafette vorbei nach hinten schauen kann. Andererseits gestattet die Begrenzung das Schwenken des Sensorträgers in eine Parkposition. In dieser Parkposition ist der Sensorträger um 180° um die Achse B zurückgeschwenkt, so daß die Frontseite mit Optikaustritt und Beleuchtung im geschützten Bereich liegt. Die Parkposition gestattet es, die Kameraeinrichtung in enge Hohlräume einzuführen, ohne Optik und Beleuchtung der Gefahr der Beschädigung durch Anstoßen auszusetzen.According to the invention, the sensor carrier is also two Limit switches assigned, which a rotation of the Sensor carrier beyond a desired point in both Limit directions. The limitation is intended to take place in this way go that the camera lens on the one hand just to the Look over the incision edges of the upper carriage to the rear can. On the other hand, the limitation allows pivoting the sensor carrier into a parking position. In this The parking position is the sensor carrier by 180 ° around axis B pivoted back so that the front with optics exit and lighting is in the protected area. The Parking position allows the camera device in tight Introduce cavities without optics and lighting the Expose the risk of damage from knocking.

Als Lichtquelle sind im übrigen neben dem Kameraobjektiv bevorzugt Scheinwerfer angeordnet, deren Kanäle neben dem Kameraobjektiv nach außen münden. Incidentally, as a light source are next to the camera lens preferably arranged headlights, whose channels next to the Open the camera lens to the outside.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt inFurther advantages, features and details of the invention result from the following description more preferred Exemplary embodiments and with reference to the drawing; these shows in

Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Kameraeinrichtung; Fig. 1 is a side view of a camera device according to the invention;

Fig. 2 eine weitere, teilweise aufgebrochen dargestellte Seitenansicht der Kameraeinrichtung gemäß Fig. 1; FIG. 2 shows a further, partially broken open side view of the camera device according to FIG. 1;

Fig. 3 eine Frontansicht der Kameraeinrichtung gemäß Fig. 1; Fig. 3 is a front view of the camera apparatus of FIG. 1;

Fig. 4 eine weitere, teilweise gebrochen dargestellte Seitenansicht der Kameraeinrichtung gemäß Fig. 1. Fig. 4 is a further side view, partially broken away of the camera device of FIG. 1.

Eine erfindungsgemäße Kameraeinrichtung R weist gemäß Fig. 1 eine hülsenförmige Unterlafette 1 auf, in welcher eine Oberlafette 2 um eine Achse A dreht. Die Oberlafette 2 bildet durch einen Einschnitt 3 einen Tragarm 4 aus, wobei in dem Einschnitt 3 ein halbkugelförmiger Sensorträger 5 angeordnet ist, der wiederum um eine Achse B senkrecht zur Achse A dreht. In dieser Achse B liegt ein Scheitelpunkt 6 des Sensorträgers 5, wobei dieser Scheitelpunkt 6 in der Ebene eines Mantels 7 der Oberlafette 2 oder darunter liegt. Das gleiche gilt auch für die seitlichen Scheitelpunkte 6a und 6b. Hierdurch wird gewährleistet, daß der Sensorträger 5 nie über die Außenkonturen der Oberlafette 2 bzw. der Unterlafette 1 hinausragt, sowie den frontwärtigen halbkugelförmigen Mantelbereich nicht verläßt.According to FIG. 1, a camera device R according to the invention has a sleeve-shaped lower mount 1 , in which an upper mount 2 rotates about an axis A. The upper mount 2 forms a support arm 4 through an incision 3 , a hemispherical sensor carrier 5 being arranged in the incision 3 , which in turn rotates about an axis B perpendicular to the axis A. A vertex 6 of the sensor carrier 5 lies in this axis B, this vertex 6 lying in the plane of a jacket 7 of the upper mount 2 or below. The same applies to the side vertices 6 a and 6 b. This ensures that the sensor carrier 5 never protrudes beyond the outer contours of the upper mount 2 or the lower mount 1 , and does not leave the front hemispherical shell area.

In dem Sensorträger 5 sitzt ein Kameraobjektiv 8, an das ein Bildwandler 9 anschließt. Dabei ist das Kameraobjektiv 8 von einer Wechselbuchse 10 umgeben und zur Veränderung von Blenden- oder Scharfeinstellung mit einem Antrieb 11 verbunden, der über einen Riemen 12 die entsprechenden drehbaren Teile des Kameraobjektives 8 bewegen kann. Das Drehen erfolgt dabei um eine Achse C des Kameraobjektives 8, wobei diese Achse C nicht oder nur geringfügig versetzt zur Achse A der Oberlafette 2 angeordnet ist.A camera lens 8 , to which an image converter 9 is connected, is seated in the sensor carrier 5 . The camera lens 8 is surrounded by an interchangeable socket 10 and, in order to change the aperture or focus, is connected to a drive 11 which can move the corresponding rotatable parts of the camera lens 8 via a belt 12 . The rotation takes place about an axis C of the camera lens 8 , this axis C being not or only slightly offset from the axis A of the upper mount 2 .

Das Kameraobjektiv 8 ist ferner von einem Schutzglas 13 abgedeckt, welches sich in einem Frontdeckel 14 befindet. Dabei sind neben dem Kameraobjektiv 8 in Fig. 1 nur gestrichelt dargestellte Scheinwerferkanäle 15 vorgesehen, welche zur Ausleuchtung der Umgebung dienen. Gemäß Fig. 3 sind sechs derartige Scheinwerferkanäle 15 um das Kameraobjektiv 8 herum angeordnet.The camera lens 8 is also covered by a protective glass 13 which is located in a front cover 14 . In addition to the camera lens 8 in FIG. 1, only headlight channels 15 shown in dashed lines are provided, which serve to illuminate the surroundings. Referring to FIG. 3, six such fixture channels 15 are arranged around the camera lens 8 around.

Der Sensorträger 5 greift mit einem Achsstummel 16 in den Tragarm 4 ein. Dieser Achsstummel 16 dreht in einer Gleitbuchse 17, wobei auf den Achsstummel 16 eine Riemenscheibe 18 aufgesetzt ist, welche wiederum von einem Riemen 19 umschlungen ist. Dieser Riemen 19 ist in den Fig. 2 und 4 nur gestrichelt dargestellt.The sensor carrier 5 engages with an axle stub 16 in the support arm 4 . This stub shaft 16 rotates in a sliding bushing 17 , a pulley 18 being placed on the stub shaft 16 , which in turn is wrapped in a belt 19 . This belt 19 is only shown in dashed lines in FIGS. 2 and 4.

Die Drehbewegung des Sensorträgers 5 um die Achse B, d. h., das Drehen des Achsstummels 16 in der Gleitbuchse 17 wird durch einen Antrieb 20 bewirkt, welcher ein entsprechendes Antriebsrad 21 aufweist, das ebenfalls von dem Riemen 19 umschlungen wird. Antrieb 20 und Antriebsrad 21 sind in Fig. 2 nur gestrichelt dargestellt. Dem Riemen 19 ist ferner noch ein Positionsgeber 22 zugeordnet. Wie dieser Positionsgeber 22 ausgestaltet ist, soll von untergeordneter Bedeutung sein.The rotational movement of the sensor carrier 5 about the axis B, that is, the rotation of the stub shaft 16 in the sliding bush 17 is effected by a drive 20 which has a corresponding drive wheel 21 , which is also wrapped by the belt 19 . Drive 20 and drive wheel 21 are only shown in broken lines in FIG. 2. A position transmitter 22 is also assigned to the belt 19 . How this position transmitter 22 is designed should be of secondary importance.

Ferner sind in Fig. 4 zwei Endlagenschalter 23 und 24 angedeutet, welche mit entsprechenden Nocken 25 und 26 auf dem Achsstummel 16 zusammenwirken. Sie sind asymmetrisch angeordnet und dienen dazu, die Bewegung des Sensorträgers 5 in beide Drehrichtungen so zu begrenzen, daß einerseits zumindest seitlich/rückwärts geblickt werden kann und andererseits eine Parkposition, d. h. ein Schwenken um 180° zurück, eingenommen werden kann.Furthermore, two limit switches 4 are shown in Fig. 23 and indicated 24, which cooperate with corresponding cams 25 and 26 on the stub axle sixteenth They are arranged asymmetrically and serve to limit the movement of the sensor carrier 5 in both directions of rotation so that, on the one hand, one can look at least sideways / backwards and, on the other hand, a parking position, ie a swiveling back through 180 °, can be assumed.

Der Antrieb der Oberlafette 2 ist in Fig. 4 mit 27 angedeutet. Dieser Antrieb 27 besitzt ein Antriebsritzel 28, welches einen Innenzahnkranz 29 kämmt. Dieser Innenzahnkranz 29 sitzt fest in der Unterlafette 1, welche nach unten hin von einem Deckel 30 verschlossen ist.The drive of the upper mount 2 is indicated in Fig. 4 with 27 . This drive 27 has a drive pinion 28 which meshes with an internal ring gear 29 . This inner ring gear 29 is firmly seated in the lower mount 1 , which is closed at the bottom by a cover 30 .

Antrieb 27 sitzt wiederum fest in der Oberlafette 2, wobei diese Oberlafette 2 in einer Gleitbuchse 31 in der Unterlafette 1 dreht.Drive 27 is in turn firmly seated in the upper mount 2 , this upper mount 2 rotating in a sliding bush 31 in the lower mount 1 .

In Fig. 2 ist ein weiteres Ritzel 32 innerhalb des Innenzahnkranzes 29 erkennbar, dem ein weiterer Positionsgeber 33 für die Oberlafette 2 zugeordnet ist. FIG. 2 shows a further pinion 32 within the internal ring gear 29 , to which a further position transmitter 33 for the upper mount 2 is assigned.

Die gesamte Kameraelektronik, sowie die Steuerungs elektronik durchziehen Unterlafette 1 und Oberlafette 2 und sind mit 34 insgesamt bezeichnet.The entire camera electronics, as well as the control electronics run through lower mount 1 and upper mount 2 and are designated by 34 in total.

Über den Antrieb 27 und das Antriebsritzel 28 kann die Oberlafette in Drehung um die Achse A versetzt werden. Ferner kann der Sensorträger 5 mittels des Antriebes 20 über den Riemen 19 in Drehrichtung um die Achse B versetzt werden. Da der Sensorträger kugelförmig ausgebildet ist und seine Scheitelpunkte einen gleichen Abstand a von einem Mittelpunkt M aufweisen, kann dieser Sensorträger um seine Drehachse B bewegt werden, ohne daß ein Teil des Sensorträgers über eine gedachte Verlängerung der zylindrischen Mantelfläche 7 der Oberlafette 2 hinausragt.The upper mount can be set in rotation about the axis A via the drive 27 and the drive pinion 28 . Furthermore, the sensor carrier 5 can be displaced in the direction of rotation about the axis B by means of the drive 20 via the belt 19 . Since the sensor carrier is spherical and its vertices are at the same distance a from a center point M, this sensor carrier can be moved about its axis of rotation B without a part of the sensor carrier protruding beyond an imaginary extension of the cylindrical lateral surface 7 of the upper mount 2 .

Auch ein Teil des Tragarmes 4 ist der Außenkontur des Sensorträgers 5 angepaßt, wobei dieser schalenartige Bereich 35 des Tragarmes 4 mit einem Radius r um den Mittelpunkt M ausgebildet ist und dieser Radius r dem Abstand a entspricht.A part of the support arm 4 is also adapted to the outer contour of the sensor carrier 5 , this shell-like region 35 of the support arm 4 being formed with a radius r around the center point M and this radius r corresponding to the distance a.

Claims

1. Camera device, in particular for inspecting cavities and tubular lines, such as sewerage lines, with an upper mount ( 2 ) which can be rotated about a first axis (A) and which forms a support arm ( 4 ) through an incision ( 3 ) in which a Sensor carrier ( 5 ) with a camera lens ( 8 ) and an image converter ( 9 ) is rotatable about a second axis (B) which runs perpendicular to the first axis (A), the second axis (B) again passing through a center point (M) of the sensor carrier ( 5 ), around which vertices ( 6 ) of the sensor carrier ( 5 ) are arranged at a distance (a), characterized in that the sensor carrier ( 5 ) is hemispherical and the distance (a) of each vertex ( 6 ) from the center point (M) at each rotational movement of the sensor carrier (5) is equal to or the jacket (7) is less frontw the upper carriage (2) in the region of the incision (3) and also than the diameter hälftige does not exceed rtigen region of the supporting arm (4).

2. Camera device according to claim 1, characterized in that the support arm ( 4 ) forms a front, shell-like region ( 35 ) which surrounds the center point (M) of the sensor carrier ( 5 ) in a radius (r).

3. Camera device according to claim 2, characterized characterized in that the radius (r) is approximately the distance (a) corresponds.

4. Camera device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the camera lens ( 8 ) about its optical axis (C) is rotatable, this axis (C) not or only slightly offset to the first axis (A).

5. Camera device according to claim 4, characterized in that the camera lens ( 8 ) is assigned a drive ( 11 ).

6. Camera device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the sensor carrier ( 5 ) is assigned two asymmetrically arranged limit switches ( 23 , 24 ).

7. camera device according to claim 6, characterized in that the sensor carrier can be brought into a parking position can.

8. Camera device according to one of claims 1 to 7, characterized in that headlight channels ( 15 ) are arranged in the sensor carrier around the camera lens.