JP2008020258A - 自走式管内検査カメラ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】直視／側視切り替えを可能にした自走式の管内検査カメラ装置に於いて、照明機構を固定化して小型化並びに構成の簡素化を図るとともに、カメラの全視方向に対して斑のない適正な照明を行うことのできるようにした自走式管内検査カメラ装置を提供する。
【解決手段】主制御部１００はポテンショメータ１１３から出力された撮像部１３の視方向角度検出信号をもとに、定電流制御回路１２１，１２２，１２３を介して、直視用集光照明部１５（集光照明（１））、直斜視用拡散照明部１６（拡散照明（２））および側視用拡散照明部１７（拡散照明（３））を個別に点灯駆動制御する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、例えば水道管、下水管、ガス管などを検査する際に適用して好適な自走式管内検査カメラ装置に関する。

管渠、暗渠等の検査に用いられるＣＣＤカメラ装置に於いては、検査対象領域を撮影可能な明るさに保つための照明手段を必要とする。この種、カメラ装置として、従来では、カメラ筐体に照明装置を固定して設けた装置が存在する。さらに照明の均一化を図るために複数の照明装置の照度を調整する機構を備えた装置も存在する。

水道管、下水管、ガス管などを検査する際に適用されるＣＣＤ管内検査カメラ装置には、管内前方を一定の撮像距離を保って撮影する直視形の管内検査カメラ装置と、検査対象となる管内を走行し、カメラの視方向を上下若しくは上下左右に振りながら管内前方および周側面を検査する直視／側視切り替えを可能にした自走式の管内検査カメラ装置とが存在する。

上記した管内検査カメラ装置のうち、直視形の管内検査カメラ装置に於いては、上記したようなカメラと照明装置を同一筐体に固定した構造が適用可能である。しかしながら、直視／側視切り替えを可能にした管内検査カメラ装置に於いては、上記したような構造を適用した場合、カメラの視方向への切り替えに伴って照明装置の向きを切り替える機構が必要となり、装置の大型化並びに構成の煩雑化を招いてしまう。
特開２００１−３３３４２３号公報

上述したように管内を自走し、カメラの視方向を上下若しくは上下左右に振りながら管内前方および側周を検査する従来の自走式管内検査カメラ装置に於いては、上記したようにカメラと一体に照明手段を振らせる構成とした場合、装置全体の構成が大型化し、構成の煩雑化を招くという問題があった。

そこで本発明は、直視／側視切り替えを可能にした自走式の管内検査カメラ装置に於いて、照明機構を固定化して小型化並びに構成の簡素化を図るとともに、カメラの全視方向に対して斑のない適正な照明を行うことのできるようにした自走式管内検査カメラ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の自走式管内検査カメラ装置は、検査対象管内を走行する走行ユニットと、前記走行ユニットの走行方向先端部に設けられたカメラユニットと、前記カメラユニットに固定して設けられ前記検査対象管内の前方を照明する直視用集光照明部と、前記カメラユニットに固定して設けられ前記検査対象管内の前方および斜め前方を照明する直斜視用拡散照明部と、前記カメラユニットに固定して設けられ前記検査対象管内の側方を照明する側視用拡散照明部と、前記カメラユニットに収納されたカメラレンズを有する撮像部と、前記撮像部を所定の角度範囲内で上下方向に回動制御する視方向切替部と、前記撮像部の視方向角度に応じて前記直視用集光照明部、前記直斜視用拡散照明部、および前記側視用拡散照明部の各照明を個別に制御する制御部とを具備したことを特徴とする。

本発明によれば、照明機構を固定化して小型化並びに構成の簡素化が図れるとともにカメラの全視方向に対して斑のない適正な照明を行うことができる。

以下図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

本発明の実施形態に係る自走式管内検査カメラ装置の外観構成を図１及び図２に示す。図１は自走式管内検査カメラ装置の外観構成を示す側面図、図２は同正面図である。

自走式管内検査カメラ装置（以下、単にカメラヘッドと称す）１０は、検査対象となる管１内を遠隔操作により自走し、管１の前方および側周面を撮影する。カメラヘッド１０は、検査対象管１内を走行する走行ユニット（自走車ユニット）１１と、走行ユニット１１の走行方向先端部に設けられたカメラユニット１２とにより構成される。

走行ユニット１１には、走行用の車輪１１ｆ，１１ｆ，１１ｒ，１１ｒ、および同車輪を回転駆動制御する駆動制御機構（図示せず）が設けられる。

カメラユニット１２には、光学系（カメラレンズ）およびカラーＣＣＤを有する撮像部（ＣＣＤカラーカメラ）１３が直視方向と側視方向との間で視方向切替可能に収容されている。この撮像部１３の視方向に対応してカメラユニット１２に透明樹脂窓が設けられている。

さらにカメラユニット１２には、一対の直視用集光照明部１５，１５、直斜視用拡散照明部１６，１６、および側視用拡散照明部１７，１７により構成される照明ユニットが外筐に固定して設けられている。

直視用集光照明部１５，１５は、例えば側周発光型の白色ＬＥＤと、同ＬＥＤの光源を集光し反射させるリフレクタとを有して構成され、検査対象となる管１内の前方（直進方向）を照明する。

直斜視用拡散照明部１６，１６は、例えばドーム状発光型白色ＬＥＤと、同ＬＥＤの光源を拡散する拡散板とを有して構成され、検査対象となる管１内の前方および斜め前方を照明する。

側視用拡散照明部１７，１７は、例えばドーム状発光型白色ＬＥＤと、同ＬＥＤの光源を拡散する拡散板とを有して構成され、検査対象となる管１内の側方（側周面）を照明する。

カメラユニット１２に設けられた撮像部１３の視方向に於ける、直視用集光照明部１５，１５と直斜視用拡散照明部１６，１６と側視用拡散照明部１７，１７との各照明エリアを図３に示している。直視用集光照明部１５，１５は、集光照明（１）により管１内の前方（直進方向）を照明する。直斜視用拡散照明部１６，１６は、拡散照明（２）により管１内の前方および斜め前方を照明する。側視用拡散照明部１７，１７は、拡散照明（３）により管１内の側方（側周面）を照明する。

カメラユニット１２内に於いて、撮像部１３は、直視方向と側視方向との間で視方向を切替可能とする視方向切替機構により支持されている。この視方向切替機構の一部構成要素を図４に示している。

撮像部１３の視方向切替機構は、図４に示すように、モータ歯車２１、遊び歯車２２，２３、視方向角度検出歯車２４、主歯車２５等を有して構成される。モータ歯車２１には、視方向切替駆動用モータ（図５に示す符号１１１参照）の回転駆動トルクが伝達される。遊び歯車２２は、モータ歯車２１の回転を視方向角度検出歯車２４に伝達する。遊び歯車２３は、モータ歯車２１の回転を主歯車２５に伝達する。視方向角度検出歯車２４は、主歯車２５の回転角度（すなわち撮像部１３の視方向角度）を検出するポテンショメータ（図５に示す符号１１３参照）を回転駆動する。主歯車２５は、撮像部１３を図示矢印方向に回転（正逆回転）可能に支持し、モータ歯車２１の回転を遊び歯車２３を介して受けることにより撮像部１３の視方向（撮影方向）を直視方向と側視方向との間で任意の角度で切り替える。

カメラユニット１２に於ける照明制御回路の構成を図５に示している。カメラユニット１２に設けられた照明制御回路は、撮像部１３の視方向角度に応じて照明ユニットの直視用集光照明部１５，１５、直斜視用拡散照明部１６，１６、および側視用拡散照明部１７，１７の照明を個別に制御するもので、主制御部１００と、カメラ駆動制御部１１０と、照明制御部１２０とにより構成される。

主制御部１００は１チップＣＰＵを用いて構成され、照明制御回路全体の制御を含むカメラユニット１２全体の遠隔操作指令に従う動作制御を司る。

カメラ駆動制御部１１０は、撮像部１３の視方向を直視方向と側視方向との間で任意の角度で切替駆動する視方向切替駆動用モータ１１１（首振用ＤＣモータ）と、主制御部１００の制御の下に視方向切替駆動用モータ１１１を正逆回転駆動するモータ制御部１１２と、撮像部１３の視方向角度（図４に示す主歯車２５の回転角度）を検出する首振角度検出ポテンショメータ１１３とを有して構成される。

照明制御部１２０は、主制御部１００の制御の下に、各一対の直視用集光照明部１５，１５（集光照明（１））、直斜視用拡散照明部１６，１６（拡散照明（２））、および側視用拡散照明部１７，１７（拡散照明（３））を、それぞれ個別に、例えば１２８レベルの照度単位で点灯駆動制御する定電流制御回路１２１，１２２，１２３を有して構成される。

上記した撮像部１３の視方向角度制御に伴う照明ユニットの照明制御の具体例を図６（ａ）乃至（ｅ）および図７（ａ）乃至（ｅ）に示している。

即ち、主制御部１００は、首振角度検出ポテンショメータ１１３から出力された、撮像部１３の視方向角度検出信号をもとに（図６の（ａ）乃至（ｅ））、定電流制御回路１２１，１２２，１２３を介して、直視用集光照明部１５，１５、直斜視用拡散照明部１６，１６、および側視用拡散照明部１７，１７を図７（ａ）乃至（ｅ）に示すように個別に点灯駆動制御する。

撮像部１３の視方向角度が図６（ａ）に示す、走行ユニット１１の走行方向（前進方向）に沿う角度にあるとき、図７（ａ）に示すように、直視用集光照明部１５，１５および直斜視用拡散照明部１６，１６を略同じ照度で点灯駆動し（（１）≒（２））、側視用拡散照明部１７，１７を消灯制御する（（３）：ＯＦＦ）。

撮像部１３の視方向角度が図６（ｂ）に示す、走行ユニット１１の走行方向と走行方向に直交する方向との間の走行方向を０度とした１／４の角度（≒２２．５度）にあるとき、図７（ｂ）に示すように、直視用集光照明部１５，１５の照度（ＬＥＤ光源の輝度）を直斜視用拡散照明部１６，１６の照度より下げて直視用集光照明部１５，１５および直斜視用拡散照明部１６，１６を点灯駆動し（（１）＜（２））、側視用拡散照明部１７，１７を消灯制御する（（３）：ＯＦＦ）。

この図７（ａ）から図７（ｂ）への状態遷移に於ける直視用集光照明部１５，１５および直斜視用拡散照明部１６，１６の照度切り替えは、上記した１２８レベルの範囲内で段階的（連続的）に行われる。

撮像部１３の視方向角度が図６（ｃ）に示す、走行ユニット１１の走行方向と走行方向に直交する方向との中間の角度（≒４５度）にあるとき、図７（ｃ）に示すように、直斜視用拡散照明部１６，１６および側視用拡散照明部１７，１７を略同じ照度で点灯駆動し（（２）≒（３））、直視用集光照明部１５，１５を消灯制御する（（１）：ＯＦＦ）。

この図７（ｂ）から図７（ｃ）への状態遷移に於ける直視用集光照明部１５，１５、直斜視用拡散照明部１６，１６、および側視用拡散照明部１７，１７の照度切り替えは、上記した１２８レベルの範囲内で段階的（連続的）に行われる。

撮像部１３の視方向角度が図６（ｄ）に示す、走行ユニット１１の走行方向と走行方向に直交する方向との間の走行方向を０度とした３／４の角度（≒６７．５度）にあるとき、図７（ｄ）に示すように、直斜視用拡散照明部１６，１６の照度を側視用拡散照明部１７，１７の照度より下げて直斜視用拡散照明部１６，１６および側視用拡散照明部１７，１７を点灯駆動し（（２）＜（３））、直視用集光照明部１５，１５を消灯制御する（（１）：ＯＦＦ）。

この図７（ｃ）から図７（ｄ）への状態遷移に於ける直斜視用拡散照明部１６，１６および側視用拡散照明部１７，１７の照度切り替えは、上記した１２８レベルの範囲内で段階的（連続的）に行われる。

撮像部１３の視方向角度が図６（ｅ）に示す、走行ユニット１１の走行方向に直交する角度（≒９０度）にあるとき、図７（ｅ）に示すように、側視用拡散照明部１７，１７のみを点灯駆動し（（３）：点灯）、直視用集光照明部１５，１５および直斜視用拡散照明部１６，１６を消灯制御する（（１）（２）：ＯＦＦ）。

この図７（ｄ）から図７（ｅ）への状態遷移に於ける直斜視用拡散照明部１６，１６および側視用拡散照明部１７，１７の照度切り替えは、上記した１２８レベルの範囲内で段階的（連続的）に行われる。

このような、撮像部１３の視方向角度に応じた照明制御を行うことで、照明ユニットを撮像部１３の視方向切り替えに連動して動かすことなく、照明ユニットの各照明部（直視用集光照明部１５，１５、直斜視用拡散照明部１６，１６、側視用拡散照明部１７，１７）をカメラユニット１２に固定した構成にて、撮像部１３の全視方向に対して常に輝度斑のない均一な照度の管内照明が可能となる。

なお、本発明の構成並びに制御は上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形並びに応用可能である。例えばカメラユニット１２内の撮像部１３を走行ユニット１１に対して水平方向に旋回可能にした自走式管内検査カメラ装置に於いても本発明を適用可能である。

本発明の実施形態に係る自走式管内検査カメラ装置の外観構成を示す側面図。 上記実施形態に係る自走式管内検査カメラ装置の外観構成を示す正面図。 上記実施形態に係る直視用集光照明部と直斜視用拡散照明部と側視用拡散照明部との各照明エリアを示す図。 上記実施形態に係るカメラユニットに設けられた撮像部１３の視方向切替機構部の構成を示す図。 上記実施形態に係るカメラユニットに設けられた照明制御回路の構成を示すブロック図。 上記実施形態に係る撮像部の視方向角度制御に伴う照明ユニットの照明制御の具体例を示す図。 上記実施形態に係る撮像部の視方向角度制御に伴う照明ユニットの照明制御の具体例を示す図。

符号の説明

１…検査対象となる管、１０…自走式管内検査カメラ装置（カメラヘッド）、１１…走行ユニット（自走車ユニット）、１１ｆ，１１ｆ，１１ｒ，１１ｒ…走行用の車輪、１２…カメラユニット、１３…撮像部、１５…直視用集光照明部、１６…直斜視用拡散照明部、１７…側視用拡散照明部、２１…モータ歯車、２２，２３…遊び歯車、２４…視方向角度検出歯車、２５…主歯車、１００…主制御部、１１０…カメラ駆動制御部、１１１…視方向切替駆動用モータ、１１２…モータ制御部、１１３…ポテンショメータ、１２０…照明制御部、１２１，１２２，１２３…定電流制御回路。

Claims (8)

1. 検査対象管内を走行する走行ユニットと、
   前記走行ユニットの前進方向先端部に設けられたカメラユニットと、
   前記カメラユニットに固定して設けられ前記検査対象管内の前方を照明する直視用集光照明部と、
   前記カメラユニットに固定して設けられ前記検査対象管内の前方および斜め前方を照明する直斜視用拡散照明部と、
   前記カメラユニットに固定して設けられ前記検査対象管内の側方を照明する側視用拡散照明部と、
   前記カメラユニットに収納されたカメラレンズを有する撮像部と、
   前記撮像部を所定の角度範囲内で上下方向に回動制御し前記撮像部の視方向を切り替える視方向切替部と、
   前記撮像部の視方向角度に応じて前記直視用集光照明部、前記直斜視用拡散照明部、および前記側視用拡散照明部の各照明を個別に制御する制御部と
   を具備したことを特徴とする自走式管内検査カメラ装置。
2. 前記直視用集光照明部、前記直斜視用拡散照明部、および前記側視用拡散照明部は、前記カメラレンズの周囲に横方向に対で設けられる請求項１に記載の自走式管内検査カメラ装置。
3. 前記制御部は、前記撮像部の視方向が前記走行ユニットの走行方向に沿う角度にあるとき、前記直視用集光照明部および前記直斜視用拡散照明部を点灯駆動し、前記側視用拡散照明部を消灯制御することを特徴とする請求項２に記載の自走式管内検査カメラ装置。
4. 前記制御部は、前記撮像部の視方向が前記走行ユニットの走行方向と直交する角度にあるとき、前記側視用拡散照明部を点灯駆動し、前記直視用集光照明部および前記直斜視用拡散照明部を消灯制御することを特徴とする請求項３に記載の自走式管内検査カメラ装置。
5. 前記制御部は、前記撮像部の視方向が前記走行ユニットの走行方向と前記走行方向に直交する方向との中間の角度にあるとき、前記直斜視用拡散照明部および前記側視用拡散照明部を点灯駆動し、前記直視用集光照明部を消灯制御することを特徴とする請求項４に記載の自走式管内検査カメラ装置。
6. 前記制御部は、前記撮像部の視方向が前記走行ユニットの走行方向に対して前記走行方向に直交する方向の１／４の角度を基準にした一定の角度内にあるとき、前記直斜視用拡散照明部の照度を前記直視用集光照明部の照度より高くして前記直視用集光照明部および前記直斜視用拡散照明部を点灯駆動し、前記側視用拡散照明部を消灯制御することを特徴とする請求項５に記載の自走式管内検査カメラ装置。
7. 前記制御部は、前記撮像部の視方向が前記走行ユニットの走行方向に対して前記走行方向に直交する方向の３／４の角度を基準にした一定の角度内にあるとき、前記側視用拡散照明部の輝度を前記直斜視用拡散照明部より高くして前記側視用集光照明部および前記直斜視用拡散照明部を点灯駆動し、前記直視用集光照明部を消灯制御することを特徴とする請求項５または請求項６に記載の自走式管内検査カメラ装置。
8. 前記視方向切替部は、前記撮像部を前記走行ユニットの走行方向に沿う視方向角度と前記走行ユニットの走行方向と直交する視方向角度との間で１度以内の角度を単位に多段切替制御し、
   前記制御部は、前記視方向切替部によって前記撮像部の視方向が切り替えられる都度、前記直視用集光照明部、前記直斜視用拡散照明部、および前記側視用拡散照明部のうち点灯状態にある照明部の輝度を切り替えることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の自走式管内検査カメラ装置。

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