JP2003075138A - 管路歪み計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低出力のレーザ光発振器で精度よく管路歪み
の計測ができ、装置を管路の片側のみに設置でき隣接し
たマンホールが不要であり、制御装置やパソコン等との
制御線の長さを短縮でき、設置作業が短時間に容易にで
き、管路の歪みが大きい場合でも計測でき、直径の小さ
い標的盤で大きな歪みを計測でき、管路の歪み計測と同
時にレーザ光の影響なしに管路内の画像を撮影すること
ができる管路歪み計測装置を提供する。 【解決手段】 ほぼ水平に設置された管路１の内面に沿
って移動可能であり、レーザ光４を前方に水平に照射す
るレーザ照射装置１１を有する後行台車１２と、後行台
車より前方を同一の管路内面に沿って移動可能であり、
レーザ光を受光しその偏差ｙを検出するレーザ光受光板
１６を後部に有する先行台車１４とを備え、先行台車と
後行台車の少なくとも一方を移動させ、それぞれの移動
位置ｘと検出した偏差ｙがら管路内面の歪みを計測す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、埋設済の下水管や
パイプラインなどの管路内面の歪みを計測する管路歪み
計測装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】下水管は適切な勾配で地中に埋設される
が、埋設後の地震や地盤変化などにより不等沈下を起こ
し管路に変形（蛇行）が生じることがある。このような
変形が生じると、下水がスムースに流れなくなったり、
変形部分に土砂が堆積したりするので、適当な時期に管
路の変形状態を検査する必要がある。

【０００３】このような目的のために、「管路の変形状
態調査装置」が既に出願されている（特開平７−２１８
２２５号）。この装置は、図３に模式的に示すように、
下水管１の管路一端側にレーザ光線発射器３を配置し、
管路の他端側からレーザ光線発射器３に向けて走行する
自走式標的車２の標的盤２ａにレーザ光４が当たるよう
にこのレーザ光線発射器３を調整し、標的盤２ａにフォ
トトランジスターを多数個配置しておき、このフォトト
ランジスターが発する電気信号によりレーザ光４の照射
位置を検出するものである。また、この装置の使用にお
いて、約１００〜１５０ｍ程度の間隔で設けられた図示
しない縦穴（マンホール）を利用し、隣接するマンホー
ルの一方（管路一端側）にレーザ光線発射器３を配置
し、他方（管路の他端側）からレーザ光線発射器３を走
行させていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の管路歪み計測装置は、検査する下水道の片側の縦穴
（マンホール）にレーザ光線発射器３を設置してそれか
らレーザ光４を発射して、それに向かって、標的盤２ａ
をもつ自走式標的車２を反対側のマンホールから走らせ
て、その標的盤２ａでのレーザ光４の振れを測定するも
のである。

【０００５】しかし、かかる従来の管路歪み計測装置に
は、以下の問題点があった。 （１）レーザ光４が隣接するマンホール間の間隔である
約１００〜１５０ｍの遠距離まで到達できる高出力のレ
ーザ光線発射器３を使用する必要がある。そのためレー
ザ光線発射器３が高価となる。 （２）検査対象となる管路の両側にマンホールが必要と
なる。また、その両側に別々の装置（レーザ光線発射器
３と自走式標的車２）を設置し、かつその設置の際にレ
ーザ光の光軸合わせ作業が必要となる。そのため、地上
に設置する制御装置やパソコン等との制御線の長さが非
常に長くなる（例えば３００ｍ以上）ばかりか、その設
置作業に時間と労力がかかる。 （３）検査対象となる管路の歪みが大きく、一方から他
方が見通せない場合は使用できない。すなわち、隣接す
るマンホール間で管路の内径以上の歪みが発生している
場合は、レーザ光４を通して光軸合わせができないため
測定できない。 （４）従来の管路歪み計測装置では、歪みの測定幅を確
保するために標的盤を出来るかぎり大きくする必要があ
る。例えば１００ｍの区間で基準線より１０ｃｍの歪を
検出するためには、直径２０ｃｍ以上の標的盤が必要と
なる。 （５）従来の管路歪み計測装置では、管路検査のため同
時に画像を撮ろうとすると、前方からくるレーザ光がカ
メラ撮影の邪魔になり撮影できないので、レーザ光を消
して撮影しなければならない。また、レーザ標的盤の範
囲外の部分にＣＣＤカメラと照明器具を設置しなければ
ならず、全体が大きくならざるを得ない。

【０００６】本発明はかかる問題点を解決するために創
案されたものである。すなわち、本発明の目的は、
（１）低出力のレーザ光発振器で精度よく管路歪みの計
測ができ、（２）装置を管路の片側のみに設置でき隣接
したマンホールが不要であり、（３）制御装置やパソコ
ン等との制御線の長さを短縮でき、（４）設置作業が短
時間に容易にでき、（５）管路の歪みが大きい場合でも
計測でき、（６）直径の小さい標的盤で大きな歪みを計
測でき、（７）管路の歪み計測と同時にレーザ光の影響
なしに管路内の画像を撮影することができ、（８）撮影
機器を設置しても全体を小型にできる管路歪み計測装置
を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、ほぼ水
平に設置された管路（１）の内面に沿って移動可能であ
り、レーザ光（４）を前方に水平に照射するレーザ照射
装置（１１）を有する後行台車（１２）と、該後行台車
より前方を同一の管路内面に沿って移動可能であり、前
記レーザ光を受光しその偏差ｙを検出するレーザ光受光
板（１６）を後部に有する先行台車（１４）とを備え、
先行台車と後行台車の少なくとも一方を移動させ、それ
ぞれの移動位置ｘと前記偏差ｙがら管路内面の歪みを計
測することを特徴とする管路歪み計測装置が提供され
る。

【０００８】上記本発明の構成によれば、レーザ照射装
置（１１）がレーザ光（４）を前方に水平に照射するの
で、後行台車（１２）を基準（０，０）として先行台車
（１４）を管路内面に沿って移動させることにより、先
行台車（１４）の移動位置ｘとレーザ光受光板（１６）
による検出偏差ｙから、後行台車（１２）を基準（０，
０）とする先行台車（１４）の移動位置ｘにおける管路
内面の歪み（ｙ＝ｆ１（ｘ））を計測することができ
る。

【０００９】また、後行台車（１２）と先行台車（１
４）の両方を管路内面に沿って移動させることにより、
後行台車（１２）の変位は先行台車通過時の管路内面の
歪み（ｙ２＝ｆ１（ｘ２））であり、かつ後行台車（１
２）を基準とする先行台車（１４）の移動位置ｘ１にお
ける管路内面の歪み（ｙ１＝ｆ２（ｘ１））を加算する
ことにより、先行台車（１４）の移動位置ｘ１と管路内
面の歪みｙの関係（ｙ＝ｆ１（ｘ２）＋ｆ２（ｘ１））
を計測することができる。

【００１０】従って、後行台車（１２）と先行台車（１
４）の間隔を常に短く（例えば１０ｍ以内）に保持しな
がら管路歪みの計測ができ、これにより、（１）低出力
のレーザ光発振器で精度よく管路歪みの計測ができ、
（２）装置を管路の片側のみに設置でき隣接したマンホ
ールが不要であり、（３）制御装置やパソコン等との制
御線の長さを短縮でき、（４）設置作業が短時間に容易
にでき、（５）管路の歪みが大きい場合でも計測でき、
（６）直径の小さい標的盤で大きな歪みを計測できる。

【００１１】本発明の好ましい実施形態によれば、前記
後行台車（１２）及び先行台車（１４）は、それぞれの
移動位置ｘを検出するエンコーダ（１５）を備える。こ
の構成により、後行台車（１２）及び先行台車（１４）
の移動位置ｘを正確に検出できる。

【００１２】また、前記後行台車（１２）は、レーザ光
（４）の水平角を微調整して固定する角度調整機構（１
３）を備える。

【００１３】また、前記後行台車（１２）及び先行台車
（１４）の移動位置ｘと前記偏差ｙから管路の内面歪み
を算出する演算装置（２０）を備える。この構成によ
り、管路の歪み、すなわち先行台車（１４）の移動位置
ｘ２と管路内面の歪みｙの関係（ｙ＝ｆ（ｘ））をリア
ルタイムに計測することができる。

【００１４】また、前記先行台車（１４）は、その前部
に前方を照明する照明装置（１７）と前方を撮影する撮
影装置（１８）とを備える。この構成により、（７）管
路の歪み計測と同時にレーザ光の影響なしに管路内の画
像を撮影することができ、（８）撮影機器を設置しても
全体を小型にできる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を図面を参照して説明する。なお、各図において同一部
分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

【００１６】図１は、本発明の管路歪み計測装置の構成
図である。この図において、（Ａ）は全体構成図、
（Ｂ）は後行台車、（Ｃ）は先行台車の構成図である。

【００１７】図１（Ａ）に示すように、本発明の管路歪
み計測装置１０は、後行台車１２と先行台車１４を備え
る。後行台車１２と先行台車１４は、走行用の車輪５を
それぞれ有し、ほぼ水平に設置された管路１の内面に沿
って移動しながらその起伏に応じて正確に上下するよう
になっている。車輪５は図示しないレール上を走行して
もよく、あるいは管路１の内面に合った断面形状（例え
ば半円形又は台形）に形成されていてもよい。更に車輪
の代わりにタイヤを用いてもよい。

【００１８】後行台車１２と先行台車１４は、また、後
行台車１２及び先行台車１４は、それぞれの移動位置ｘ
を検出するエンコーダ１５を備え、例えば管路１のマン
ホールからの入口を移動位置の基準（ｘ＝０）として、
それぞれの台車の正確な移動位置を記録できるようにな
っている。

【００１９】図１（Ｂ）に示すように、後行台車１２
は、レーザ光４を前方に水平に照射するレーザ照射装置
１１と、レーザ光４の水平角を微調整して固定する角度
調整機構１３を備える。レーザ照射装置１１は、到達距
離１０ｍ程度の小出力のレーザ光４を発振できればよ
く、例えば手持ちのレーザポイント等でもよい。

【００２０】また、図１（Ｃ）に示すように、先行台車
１４は、レーザ光受光板１６を後部に、前方を照明する
照明装置１７と前方を撮影する撮影装置１８とを後部に
有する。レーザ光受光板１６は、例えばフォトトランジ
スターを多数個配置した円板であり、後行台車より水平
に照射されたレーザ光４を受光し、その偏差ｙを検出す
るようになっている。この偏差ｙの基準位置は、例えば
円板の中心に設定する。

【００２１】本発明の管路歪み計測装置１０は、更に、
演算装置２０を備え、後行台車１２及び先行台車１４の
移動位置ｘとレーザ光受光板１６で計測された偏差ｙか
ら管路の内面歪みを算出するようになっている。

【００２２】図１（Ｃ）に示すように、この実施形態で
は、演算装置２０は先行台車１４に設けられ、先行台車
１４上でリアルタイムに管路の内面歪みを算出し、これ
を図示しないレコーダに記憶するようになっている。こ
のように、演算装置２０を先行台車１４内に内蔵するこ
とにより、先行台車１４をバッテリー駆動かつ無線制御
にすることが容易となる。なお、本発明はこの構成に限
定されず、演算装置２０を外部（例えばマンホール内）
に設け、後行台車１２、先行台車１４及び演算装置２０
をケーブルで電気的に接続してもよい。

【００２３】図２は、本発明の管路歪み計測装置の作動
説明図である。この図において、（Ａ）は後行台車１２
が基準位置（０，０）に停止し、先行台車１４のみが移
動している状態を示し、（Ｂ）は両方の台車が移動して
いる状態を示している。（１）図２（Ａ）に示すよう
に、最初は後行台車１２と先行台車１４の両方を入口
（マンホール６）付近に設置し、まず後行台車１２は基
準位置（０，０）に停止しおき、先行台車（１４）のみ
走らせる。この時、後行台車１２は、高精度水準器を使
用してレーザ光４が水平になるよう角度調整機構１３に
より設定する。（２）この状態で先行台車１４を約１０
ｍの距離単独で走らせ、その間、停止したままの後行台
車１２から発せられたレーザ光４の、先行台車１４での
レーザ光４の振れを順次測定し、記録する。これにより
この区間（ｘ＝０〜ｘ１）の管路の歪みｙが測定され
る。この間の管路歪みを、説明の都合上、ｙ＝ｆ１
（ｘ）（ｘ＝０〜ｘ１）とする。（３）先行台車１４が
１０ｍの地点（ｘ＝ｘ１）まで来た時点で、後行台車１
２もそれを追いかける形で走行を始め、走りながら測定
を継続する。すなわち両台車は１０ｍの間隔を保って一
緒に走行しながら測定を続ける。（４）後行台車１２が
走り始めてから１０ｍの間に先行台車１４で測定する光
路４のズレは、先行台車が１０〜２０ｍの区間を走って
いるときの測定結果であるが、その時後行台車１２も０
〜１０ｍの区間を同時に走っているので、測定データは
０〜１０ｍの管路の歪みが加算されたものとなってい
る。ここで０〜１０ｍの区間の歪みは既に（２）の状態
で計測済なので、そのデータを使用して１０〜２０ｍの
区間の測定データを補正すれば、正しい先行台車１４の
計測データが算出できる。但し、この時はレーザ光自
身が管路の歪みｙにより水平角度が変化するので、計測
データの算出にはこのレーザ光の角度の変化も考慮しな
ければならない。

【００２４】言い換えれば、後行台車１２と先行台車１
４の両方を管路内面に沿って移動させることにより、後
行台車１２の変位は先行台車通過時の管路内面の歪み
（ｙ２＝ｆ１（ｘ２））であり、かつ後行台車１２を基
準とする先行台車１４の移動位置ｘ１における管路内面
の歪み（ｙ１＝ｆ２（ｘ１））を加算することにより、
先行台車１４の移動位置ｘ１と管路内面の歪みｙの関係
（ｙ＝ｆ１（ｘ２）＋ｆ２（ｘ１））を演算することが
できる。

【００２５】同じように次の２０〜３０ｍの区間は、今
のデータを使って補正する。これを繰り返すことによ
り、全区間の計測が実施できる。また、図２（Ｂ）に示
すように、管路１の歪みが大きく、レーザ光４がレーザ
光受光板１６から外れるおそれがある場合には、後行台
車１２と先行台車１４の間隔を狭めて計測するのがよ
い。なお、例えば上部から吊り下げられた重りを利用し
て常に水平を保持する水平保持機構をもたせるようにす
れば後方台車からのレーザ光が常に水平になるので、管
路内面の歪みの演算が楽になることは、言うまでもな
い。

【００２６】なお本発明は以上に述べた実施形態に限ら
れるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々
の変更が可能である。

【００２７】

【発明の効果】上述した本発明の管路歪み計測装置１０
は、以下の特長を有する。 （１）本発明のレーザ光はせいぜい到達距離１０ｍまで
なので、低出力な安価な発振器（いわゆる手持ちのレー
ザポインタ）で済み、現場での光軸調整も不要である。 （２）本発明では、少なくとも両台車の間隔（例えば１
０ｍ）の区間で内径寸法以上の急激な歪みが発生してい
ない限り測定可能である。 （３）従来の方法では１００ｍで１０ｃｍの歪を検出す
るには直径２０ｃｍ以上の受光板が必要だが、本発明で
は、同じ歪みが均等に起こっているとすれば、１０ｍで
は１ｃｍの歪みとしてしか現れないので、受光板も小さ
くて済み、全体に小型化でき、現状よりも小径の管路も
検査できる。 （４）本発明では、先頭にＣＣＤカメラや照明器具を搭
載することが容易であり、同時撮影が可能で、なおかつ
全体にコンパクトになる。

【００２８】従って、本発明の管路歪み計測装置は、
（１）低出力のレーザ光発振器で精度よく管路歪みの計
測ができ、（２）装置を管路の片側のみに設置でき隣接
したマンホールが不要であり、（３）制御装置やパソコ
ン等との制御線の長さを短縮でき、（４）設置作業が短
時間に容易にでき、（５）管路の歪みが大きい場合でも
計測でき、（６）直径の小さい標的盤で大きな歪みを計
測でき、（７）管路の歪み計測と同時にレーザ光の影響
なしに管路内の画像を撮影することができ、（８）撮影
機器を設置しても全体を小型にできる、等の優れた効果
を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の管路歪み計測装置の全体構成図であ
る。

【図２】本発明の管路歪み計測装置の作動説明図であ
る。

【図３】従来の管路歪み計測装置の模式的構成図であ
る。

【符号の説明】 １ 下水管、２ 自走式標的車、２ａ 標的盤、３ レ
ーザ光線発射器、４ レーザ光、５ 車輪、６ マンホ
ール、１０ 管路歪み計測装置、１１ レーザ照射装
置、１２ 後行台車、１３ 角度調整機構、１４ 先行
台車、１５ エンコーダ、１６ レーザ光受光板、１７
照明装置、１８ 撮影装置、２０ 演算装置、

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ほぼ水平に設置された管路（１）の内面
   に沿って移動可能であり、レーザ光（４）を前方に水平
   に照射するレーザ照射装置（１１）を有する後行台車
   （１２）と、 該後行台車より前方を同一の管路内面に沿って移動可能
   であり、前記レーザ光を受光しその偏差ｙを検出するレ
   ーザ光受光板（１６）を後部に有する先行台車（１４）
   とを備え、 先行台車と後行台車の少なくとも一方を移動させ、それ
   ぞれの移動位置ｘと前記偏差ｙがら管路内面の歪みを計
   測することを特徴とする管路歪み計測装置。
2. 【請求項２】 前記後行台車（１２）及び先行台車（１
   ４）は、それぞれの移動位置ｘを検出するエンコーダ
   （１５）を備える、ことを特徴とする請求項１に記載の
   管路歪み計測装置。
3. 【請求項３】 前記後行台車（１２）は、レーザ光
   （４）の水平角を後行台車（１２）に対して微調整して
   固定する角度調整機構（１３）を備える、ことを特徴と
   する請求項１に記載の管路歪み計測装置。
4. 【請求項４】 前記後行台車（１２）及び先行台車（１
   ４）の移動位置ｘと前記偏差ｙから管路の内面歪みを算
   出する演算装置（２０）を備える、ことを特徴とする請
   求項２又は３に記載の管路歪み計測装置。
5. 【請求項５】 前記先行台車（１４）は、その前部に前
   方を照明する照明装置（１７）と前方を撮影する撮影装
   置（１８）とを備える、ことを特徴とする請求項１に記
   載の管路歪み計測装置。