JP2011048278A - 検査システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】検査システム1は、配管内部に挿入される挿入部2と、所定の光軸C1を有し視野角内を観察可能な対物光学系3と、第一の内径を有する配管用の小径用照明ユニット5と、第一の内径より大きい第二の内径を有する配管P2用の大径用照明ユニット6と、を有し、挿入部2に取り付けられたそれぞれの照明ユニットを光軸に直交する方向から見たときに、大径用照明ユニットの発光部40aは小径用照明ユニットの発光部46aに比べて、光軸方向に広い範囲にわたり配置されている。
【選択図】図13
Description
この内部検査装置においては、配管の中心軸上に対物光学系の入射瞳(反射ミラー)が位置する場合に、配管の中心軸を通る平面において、入射瞳を中心とし中心軸に沿って線状に広がる所定範囲以外に照明光学系の射出窓が配設されている。このように構成することで、射出窓から照明光を照射しても照明光の反射光が入射瞳に入射することがなく、入射瞳で得られる画像にハレーションは発生しないとされている。
本発明の検査システムは、配管内を検査するための検査システムであって、前記配管内部に挿入される挿入部と、前記挿入部に設けられ所定の視野角内を観察可能な対物光学系と、前記挿入部に設けられ、前記対物光学系の光軸が前記配管の軸線に一致するように位置決めする挿入部位置調整手段と、前記挿入部に着脱可能に取り付けられて外方に向けて照明光を発する複数の照明ユニットと、を備え、それぞれの前記照明ユニットは、前記挿入部に着脱可能な基体と、前記基体に取り付けられ、前記対物光学系の前記光軸に沿う光軸方向に交差する方向から入射する光を前記光軸方向に反射するプリズムと、前記光軸方向に延びる形状にて前記基体に設けられ、前記光軸方向に交差する方向に照明光を発する発光部と、を有し、前記複数の照明ユニットとして、第一の内径を有する前記配管用の小径用照明ユニットと、前記第一の内径より大きい第二の内径を有する前記配管用の大径用照明ユニットと、を有し、前記挿入部に取り付けられたそれぞれの前記照明ユニットを前記光軸に直交する方向から見たときに、前記大径用照明ユニットの前記発光部は前記小径用照明ユニットの前記発光部に比べて、前記光軸方向に広い範囲にわたり配置されていることを特徴としている。
図1及び図2に示すように、検査システム1は、配管Pの内部に挿入される観察ユニット(挿入部)2と、観察ユニット2に設けられ所定の視野角内を観察可能な対物光学系3と、観察ユニット2に設けられ、対物光学系3の光軸C1が配管の軸線に一致するように位置決めする観察ユニット位置調整手段(挿入部位置調整手段)4と、観察ユニット2に着脱可能に取り付けられて外方に向けて照明光を発する2つの照明ユニット5、6と、観察ユニット2及び照明ユニット5、6を制御する制御部7とを備えている。
観察ユニット2は、スリットSより基端側の固定部2bと、スリットSより先端側であって不図示の駆動モータにより固定部2bの軸線と一致する光軸C1回りに回転する回転部2aとで構成されている。駆動モータは、制御部7からの命令に基づいて、固定部2bに対して回転部2aが光軸C1回りの所定の回転位置となるように回転部2aを回転させる。
なお、以下では、観察ユニット2を基端側から見たときに、回転部2aが時計回りに回るときを「右回転」と称し、反時計回りに回るときを「左回転」と称する。
カメラ部12は、CCD等の撮像素子12aと不図示のシャッターを有し、レンズ部10及び絞り部11を経て集められた、光軸C1に沿って入射する前述の所定の視野角内の光を受光して撮像し、撮像信号を出力する。
固定リング13aは、照明ユニット5、6を観察ユニット2に装着するときに照明ユニット5、6を係合させるものである。ピントつまみ13bは、レンズ部10を構成する各レンズの位置を変化させて、配管Pの内面の像の焦点が撮像素子12a上に位置するように調整するためのものである。
また、回転側ケーシング9aの外周面には、回転側ケーシング9aを配管等から保護するために、回転側ケーシング9aの外周面から径方向外側に突出するとともに、所定の軸線回りに回転可能な保護用ローラ14が配置されている。
小径用位置調整機構17は、図3及び図4に示すように、固定側ケーシング9bの外周面において、光軸C1回りに等角度毎に3つ設けられ、固定側ケーシング9bの径方向に伸縮可能な位置調整リンク部19を備えて構成されている。
それぞれの位置調整リンク部19には、所定の軸線回りに回転可能に取付けられた第一のローラ20が光軸C1方向に2つ並んだ状態で取り付けられている。
そして、観察ユニット2を配管P1内に挿入すると、合計6つの第一のローラ20は、それぞれが配管P1の内周面上に当接する。さらに、観察ユニット2を光軸C1方向に進退させることで、6つの第一のローラ20が配管P1の内周面上を光軸C1方向に転がるようになっている。
本実施形態では、外径調整部を調整することにより、6つの第一のローラ20がそれぞれ当接する配管の内径を、例えば67〜73mmまで調整することができる。
このように、第一のローラ20と係合部23a、23bとを互いに係合させたり、取外したりすることで、観察ユニット2に位置調整ユニット18が着脱可能となっている。
位置調整部本体23の先端側の外周面には、光軸C1と平行に指標23cが形成されている。この指標23cは、観察ユニット2に位置調整ユニット18を位置合わせするために用いられる。
位置調整リンク部24、及び前述の小径用位置調整機構17の位置調整リンク部19としては、2本の棒状部材をX字状に交差させるとともに、互いの部材の中央部で回転可能とされたリンク機構や、いわゆるパンタグラフ方式のリンク機構等の公知のものを適宜選択して用いることができる。
各位置調整リンク部24において、アタッチメント25を2つずつ装着すると、各アタッチメント25の第二のローラ29は、光軸C1方向に2つ並んだ状態となる。
そして、位置調整ユニット18を配管P2内に挿入すると、合計6つの第二のローラ29は、それぞれが配管P2の内周面上に当接する。さらに、位置調整ユニット18を光軸C1方向に進退させることで、6つの第二のローラ29が配管P2の内周面上を光軸C1方向に転がるようになっている。
外径調整部26は、位置調整部本体23の基端側に設けられた調整リング30と、調整リング30の基端側に設けられた粗動調整リング31とを有している。調整リング30と粗動調整リング31はともに光軸C1回りに回転可能となっていて、各リング30、31を光軸C1回りに回すことで、不図示の伝達機構により、各位置調整リンク部24における2つの第二のローラ29が光軸C1方向に並んだ状態を保ったまま、合計6つの第二のローラ29を一様に、位置調整部本体23の径方向に一定の範囲にわたり移動させることができる。
本実施形態では、外径調整部26を調整することにより、6つの第二のローラ29がそれぞれ当接する配管の内径を、例えば197〜203mmまで調整することができる。
アタッチメント34は、図8に示すように、アタッチメント25の台座27に代えて、台座35を備えている。台座35の一端35aから他端35bまでの長さは、台座27の対応する一端から他端までの長さより、例えば40mm長くなっているだけで、アタッチメント34とアタッチメント25とのその他の構成は等しくなっている。
まず、使用者は、図9に示すように、位置調整ユニット18の位置調整リンク部24に装着しているアタッチメント25のリリースノブ28を、位置調整リンク部24から離間する方向に移動する。
次に、図10に示すように、台座27を矢印の方向にスライドさせて引き抜き、アタッチメント25を位置調整リンク部24の取付け部24aから離間させる。
続いて、図11に示すように、アタッチメント34を矢印の方向にスライドさせて押し込み、台座35の一端35aを位置調整リンク部24の取付け部24aに係合させる。そして、アタッチメント34のリリースノブ28を、位置調整リンク部24側に移動することで、アタッチメント34を位置調整リンク部24に装着する。
照明ユニット(大径用照明ユニット)6は、200mmの内径を有する配管P2用であり、検査システム1で配管P2の検査を行うときに観察ユニット2の先端部に装着して用いられる。
図2及び図12に示すように、照明ユニット6は、観察ユニット2の先端部に着脱可能な基体38と、基体38の内部に取り付けられたプリズム39と、光軸C1方向に延びる略円柱状に形成され基体38に設けられた一対の発光モジュール40と、発光モジュール40を光軸C1に平行な軸線回りに回転可能に支持する回転位置調整手段(発光部回転位置調整手段)41とを有している。
発光モジュール40は指向性のある不図示のLED等の発光体を有していて、図13に示すように、光軸C1に直交する方向から見たときに、発光モジュール40の外周面における所定の範囲である発光部40aから光軸C1方向に交差する方向に照明光L2を発する。そして、図14に示すように、発光部40aは、プリズム39に直接光が入射不可能な範囲、すなわち、プリズム39の入射面39aを延長した面より光L1が入射する側で、かつ、視野範囲の外側である範囲R1に配置されている。
なお、発光モジュール40において発光部40a以外の外周面は、その部分から照明光が発せられないように不図示の遮蔽部により覆われている。
図13及び図14に示すように、プリズム39は、自身の反射面39b(図13参照)により、光軸C1方向に交差する方向から入射する光L1を光軸C1方向に反射する。
また、照明ユニット6を観察ユニット2に装着したときには、照明ユニット6と観察ユニット2のそれぞれに備えられている不図示の電気接点が互いに接続され、制御部7から照明ユニット6に所定の電力が供給される。
本実施形態では、発光モジュール40を保持するネジ部材43の締め付け強度を適宜調整することにより、発光モジュール40を光軸C1に平行な軸線回りに回転させ、所定の位置関係に固定することができる。
また、基体38の先端部には、基体38や接続部材42aを配管等から保護するために、基体38から前方に突出するとともに、所定の軸線回りに回転可能な保護用ローラ38aが配置されている。
照明ユニット5は、観察ユニット2の先端部に着脱可能な基体45と、基体45の内部に取り付けられたプリズム39と、光軸C1方向に延びる略円柱状に形成され基体45に設けられた一対の発光モジュール46と、発光モジュール46を光軸C1に平行な軸線回りに回転可能に支持する不図示の回転位置調整手段(発光部回転位置調整手段)とを有している。
発光モジュール46も上記発光モジュール40と同様に指向性のある不図示のLEDを有していて、図13に示すように、光軸C1に直交する方向から見たときに、発光モジュール46の外周面における所定の範囲である発光部46aから光軸C1方向に交差する方向に照明光L3を発する。
各照明ユニット5、6を観察ユニット2に装着したときの、観察ユニット2の対物光学系3に対する照明ユニット6のプリズム39の配置と、対物光学系3に対する照明ユニット5のプリズム39の配置とは、等しくなるように設定されている。
回転位置調整手段としては、例えば、基体45と発光モジュール46とを接続するネジ部材等を用いることができる。
基体45の先端部及び側方には、基体45や発光モジュール46を配管等から保護するために、基体45から前方又は側方に突出するとともに、所定の軸線回りに回転可能な保護用ローラ45a及び保護用ローラ45bが配置されている。
さらに、図14と図16を比べたときに、照明ユニット6の発光部40aは照明ユニット5の発光部46aに比べて、光軸C1からより離間した位置に配置されており、いずれも配管の内周面の近傍に配置されている。
制御装置51は、使用者が命令を入力するキーボード等のキー入力部51a及びタッチパッド等のマウスポインター操作部51bと、制御装置51で実行される検査システム1の制御プログラムの実行状況を表示する表示部51cとを有する。
制御装置51は、ケーブル50、電源ボックス49、及びケーブル13を通して、照明ユニットの発光モジュール、観察ユニット2の駆動モータに制御信号や電力を送ったり、カメラ部12から撮像信号を受けたりすることができる。
なお、この制御プログラムは、電源ボックス49及び制御装置51に所定の電力が供給されたときに自動的に実行されるように設定されている。
動画表示エリア61には、撮像素子12aで撮像された画像が動画もしくは静止画として表示される。
方向表示エリア62には、後述するように、観察ユニット2の向きが表示される。なお、方向表示エリア62における黒丸で示す点Zは、観察ユニット2に対して配管の基準位置を示している。
使用者は、この操作エリア63内でマウスポインター操作部51bによりマウスポインターを移動させ、所望のボタンを選択することにより、制御装置51に各種命令を与えることができる。
そして、操作エリア63の中央部左側には、上方から、「回転開始」、「回転方向」、「回転速度」と表示されている回転開始ボタン68、回転方向オプションボタン69、回転速度オプションボタン70がそれぞれ設けられている。また、これらのボタンの右側には、上方から、「照明ON」、「カメラ」と表示されている、照明ボタン71、カメラ設定エリア72がそれぞれ設けられている。
また、これらのボタンの右側には、上方から、「回転基準」、「角度設定」と表示されている回転基準オプションボタン78、角度設定ボタン79がそれぞれ設けられている。
そして、操作エリア63の中央部右側には、各種角度の設定・表示を行う、角度設定・表示エリア82が設けられている。
なお、各オプションボタンにおいては、枠内の表示のうち1つだけを選択できるようになっている。
設定ボタン67を押すと、その下部に図示はしないが「ユーザ」、「カメラ」、又は「モータ」の文字が表示される。この時に「ユーザ」を選択すると、後述する静止画を記録する際のファイルの形式、ファイル名の接頭語等を設定することができる。「カメラ」を選択すると、上記のカメラ設定エリア72と同様の内容を設定することができる。そして、「モータ」を選択するとモータ設定の画面が開くが、この画面中の値は基本的に検査システム1の出荷時の値から変更しないでおくべきものである。
なお、回転開始ボタン68を押して回転部2aが回転しているときには回転開始ボタン68の操作エリア63での表示は「回転停止」となっている。この状態で回転開始ボタン68を押すと、回転部2aの回転が停止する。
回転方向オプションボタン69は、回転開始ボタン68を押したときに固定部2bに対して回転部2aが回転する方向を決めるためのものである。「右」が選択されていると回転部2aは右回転し、「左」が選択されていると回転部2aは左回転する。
回転速度オプションボタン70は、回転開始ボタン68を押したときに回転部2aが回転する速度を決めるためのものである。「低」が選択されていると回転部2aは比較的低速度で回転し、「高」が選択されていると回転部2aは比較的高速度で回転する。
カメラ設定エリア72には、上方から、「シャッター」、「ゲイン」と表示されているシャッタースクロールバー85、ゲインスクロールバー86がそれぞれ設けられている。
シャッタースクロールバー85には指標85aが設けられていて、この指標85aを右にスライドするとシャッター速度が遅くなり(シャッターが開いている時間が長くなり)、指標85aを左にスライドするとシャッター速度が速くなる。また、ゲインスクロールバー86には指標86aが設けられていて、この指標86aを右にスライドすると撮像素子12aのゲインが高くなり、指標86aを左にスライドすると撮像素子12aのゲインが低くなる。
静止画表示エリア87には、動画表示エリア61で表示されていた動画のうち最後に表示したフレームと同一の静止画が表示される。ファイル名テキストボックス88には、前述の接頭語とこれまで撮影した静止画の枚数に応じたファイル名が自動的に入力される。
使用者は、ファイル名を変えたい場合には、マウスポインターを移動させてファイル名テキストボックス88に表示されているファイル名を選択し、キー入力部51aを操作して希望するファイル名を入力する。
保存ボタン89を押すと、静止画表示エリア87に表示されている静止画がファイル名テキストボックス88に表示されているファイル名で制御装置51の不図示の記憶部に保存される。
キャンセルボタン90を押すと、静止画撮影画面が強制的に閉じられる。
この状態でモータ制御ボタン76を押すと、駆動モータがこの制御プログラムにより自動には制御されなくなり、モータ制御ボタン76の操作エリア63での表示は「モータ制御ON」となる。なお、再び駆動モータをこの制御プログラムにより自動的に制御させるときには、再度モータ制御ボタン76を押せば良い。
リセットボタン77を押すと、この制御プログラムのシステムがリセットされ、各設定値を出荷時の値に戻す等の処理が行われる。
角度設定ボタン79を押すと、回転基準オプションボタン78及び後述する角度設定・表示エリア82で設定された各値が、制御プログラムに反映される。
基準角度テキストボックス82aの下方の左側には、上方から、一方側基準角度表示欄82b、「移動角度」と表示されている一方側移動角度テキストボックス82c、「限界角度」と表示されている一方側限界角度表示欄82dが順に設けられている。そして、基準角度テキストボックス82aの下方の右側には、上方から、他方側基準角度表示欄82e、「移動角度」と表示されている他方側移動角度テキストボックス82f、「限界角度」と表示されている他方側限界角度表示欄82gが順に設けられている。
観察ユニット2は配管内に指標9dが鉛直方向の上方となるように挿入される。ただし、検査対象となる配管の基準位置に応じて角度設定・表示エリア82の各角度を設定することで、配管と観察ユニット2との位置関係、及び、配管内で観察ユニット2が検査した位置の特定が容易になる。
このような設定は、例えば、配管の軸線を中心として一度に180°程度しか検査することのできない磁石粉探傷を行うときに有効となる。
まず、説明が容易なように、回転基準オプションボタン78で「時計」が選択されている場合について説明する。
例えば、鉛直方向の上方に配管の基準位置があるときには、図20(a)の上段に示すように基準角度テキストボックス82aに「0」を入力する。このとき、図20(b)に示すように、配管Pの基準位置(図の上方)と、鉛直方向の上方(図中の配管の中心Oから点Zに向かう方向)は一致している。
また、回転部2aの角度が増加する向きが、時計回りとなっている。
なお、図20(a)の下段に示すように、方向表示エリア62における点Zは、観察ユニット2に対する、配管Pの基準位置の方向を示す。
観察ユニット2には、装置の構成上、それ以上回転させると観察ユニット2が損傷する恐れのある回転角度があり、その値が一方側限界角度表示欄82dと他方側限界角度表示欄82gにそれぞれ表示されている。
一方側移動角度テキストボックス82cには、一方側限界角度表示欄82dに表示される値を超えない値を入力し、他方側移動角度テキストボックス82fには、他方側限界角度表示欄82gに表示される値を超えない値を入力する。
まず、使用者は、電源ケーブル52、53をコンセントに差し込み、電源ボックス49と制御装置51に電力を供給する。すると、制御装置51で検査システム1の制御プログラムが実行され、表示部51cに動画表示エリア61が表示される。
続いて、検査する配管P2の200mmの内径に合わせて、観察ユニット2のピントつまみ13bを調節する。
そして、粗動調整リング31を光軸C1回りに回転させ、位置調整ユニット18の6つの第二のローラ29をそれぞれ光軸C1側に移動させておく。
次に、制御装置51のマウスポインター操作部51bを操作して照明ボタン71を押すことで、観察ユニット2に装着されている照明ユニット6の発光部40に電力が供給され、発光部40から照明光を発せられる。
そして、配管P1、P2の内径に応じて発光部を適切な位置に移動させるという機構を備える必要が無いので、検査システム1の構成を簡単にすることが可能となる。
また、配管P1を検査するときには、照明ユニット5の光軸C1方向の長さが短い発光部46aを用いるので、発光部が光軸C1方向に延びて観察ユニット2を配管内に挿入する障害となるのを防止することができる。
このため、それぞれの照明ユニット5、6の発光部において、配管の内壁近傍に発光部が配置されるとともに、発光部から発せられる照明光が直接対物光学系3に入射するのが防止される。したがって、対物光学系3に入射する光量を増加させるとともに、ハレーションを防止することができる。
したがって、係合部23a、23bにより位置調整ユニット18が観察ユニット2に対して光軸C1方向に移動することを防止して、第二のローラ29を配管P2の内周面上で光軸C1方向に転がすことができる。
例えば、上記実施形態では、2種類の内径の配管を検査するために2つの照明ユニット5、6と、1つの位置調整ユニット18を備えた。ただし、より多種類にわたる配管の内径を検査するために、3つ以上の照明ユニットと2つ以上の位置調整ユニットを備えても良い。
また、上記実施形態では、側視用の照明ユニット5、6だけでなく、観察ユニット2の先端に着脱可能な直視用の照明ユニットを備えても良い。
2 観察ユニット
3 対物光学系
4 観察ユニット位置調整手段(挿入部位置調整手段)
5 照明ユニット(小径用照明ユニット)
6 照明ユニット(大径用照明ユニット)
18 位置調整ユニット(大径用位置調整ユニット)
23a、23b 係合部
26 第一のローラ
29 第二のローラ
38、45 基体
39 プリズム
40a 発光部
41 回転位置調整手段(発光部回転位置調整手段)
46a 発光部
C1 光軸
P、P1、P2 配管
Claims (5)
- 配管内を検査するための検査システムであって、
前記配管内部に挿入される挿入部と、
前記挿入部に設けられ所定の視野角内を観察可能な対物光学系と、
前記挿入部に設けられ、前記対物光学系の光軸が前記配管の軸線に一致するように位置決めする挿入部位置調整手段と、
前記挿入部に着脱可能に取り付けられて外方に向けて照明光を発する複数の照明ユニットと、
を備え、
それぞれの前記照明ユニットは、
前記挿入部に着脱可能な基体と、
前記基体に取り付けられ、前記対物光学系の前記光軸に沿う光軸方向に交差する方向から入射する光を前記光軸方向に反射するプリズムと、
前記光軸方向に延びる形状にて前記基体に設けられ、前記光軸方向に交差する方向に照明光を発する発光部と、
を有し、
前記複数の照明ユニットとして、
第一の内径を有する前記配管用の小径用照明ユニットと、
前記第一の内径より大きい第二の内径を有する前記配管用の大径用照明ユニットと、を有し、
前記挿入部に取り付けられたそれぞれの前記照明ユニットを前記光軸に直交する方向から見たときに、
前記大径用照明ユニットの前記発光部は前記小径用照明ユニットの前記発光部に比べて、前記光軸方向に広い範囲にわたり配置されていることを特徴とする検査システム。 - 請求項1に記載の検査システムにおいて、
前記挿入部に取り付けられたそれぞれの前記照明ユニットを前記光軸方向から見たときに、
前記大径用照明ユニットの前記発光部と前記小径用照明ユニットの前記発光部とは、前記プリズムに直接光が入射不可能な位置に配置されるとともに、
前記大径用照明ユニットの前記発光部は前記小径用照明ユニットの前記発光部に比べて、前記光軸からより離間した位置に配置されていることを特徴とする検査システム。 - 請求項1又は請求項2に記載の検査システムにおいて、
それぞれの前記照明ユニットには、
前記発光部を前記光軸に平行な軸線回りに回転可能に支持する発光部回転位置調整手段を備えることを特徴とする検査システム。 - 請求項1に記載の検査システムにおいて、
前記挿入部位置調整手段は、
前記挿入部の外周面に設けられ、前記第一の内径を有する前記配管の内周面上で前記光軸方向に転がる第一のローラと、
前記第二の内径を有する前記配管の内周面上で前記光軸方向に転がる第二のローラを有し、前記第一のローラの外方に着脱可能な筒状の大径用位置調整ユニットと、
を有し、
前記大径用位置調整ユニットの内周面には、周方向に形成され前記第一のローラと係合する係合部が形成されていることを特徴とする検査システム。 - 請求項4に記載の検査システムにおいて、
前記係合部は、前記大径用位置調整ユニットの内周面に形成された溝部であることを特徴とする検査システム。
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