JP2021012319A - 押し込み式撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】より好適に配管内を撮像することができる押し込み式撮像装置を実現する。【解決手段】押し込み式撮像装置１のカメラヘッド１００は、外筒ケース１０内に回動自在に支持されている軸部材２０の姿勢をバランサー（錘部材３１および内筒ケース３０）によって調整し、検査対象の配管内での軸部材２０の姿勢をローリング方向に対して一定にすることができるので、その軸部材２０に取り付けられている各カメラ（第１カメラ４１、第２カメラ４２、第３カメラ４３）の向きを配管内で一定に保つことができる。検査対象の配管内に押し込んだカメラヘッド１００に設けられている各カメラ（第１カメラ４１、第２カメラ４２、第３カメラ４３）は、配管内での撮像方向を一定に保つことができるので、各カメラ（第１カメラ４１、第２カメラ４２、第３カメラ４３）はそのカメラに割り当てられた撮像方向の映像を選択的に撮像することができる。【選択図】図３

Description

本発明は、狭隘な配管内に押し込んでその内部を撮像する押し込み式撮像装置に関する。

従来、狭隘な各種配管内を検査対象とする装置として、弾発性を有するハードケーブルの先端に取り付けられているカメラヘッドを、ハードケーブルによって検査対象の配管内へ押し込んで、その配管内を撮影する押し込み式のカメラ装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）

特開２０１０−１０２２４４号公報

しかしながら、上記特許文献１のカメラ装置のように、カメラヘッドが検査対象の配管の底を摺動しながら内周壁を撮像する場合、配管の内径とカメラヘッドの外径との径差が大きい程、カメラのレンズ中心と内周壁の上壁面と下壁面との距離差が大きくなり、配管内を全周壁に亘って撮像し難く、全周壁に亘る鮮明な映像を撮像することができないという問題があった。

本発明の目的は、より好適に配管内を撮像することができる押し込み式撮像装置を提供することである。

上記目的を達成するため、この発明は、
検査対象の配管内を進退させるカメラヘッドを備えている押し込み式撮像装置であって、
前記カメラヘッドは、
少なくとも一部に撮像窓が設けられている外筒ケースと、
前記外筒ケース内に回動自在に支持されている軸部材と、
前記軸部材に固定されており、自重により前記軸部材を回動させて、その軸部材の周面における上面側と下面側を定めて、前記配管内での前記軸部材の姿勢をローリング方向に対して一定にするバランサーと、
を備え、
前記軸部材には、その軸部材の先端部に取り付けられ、前記外筒ケースの先端側の撮像窓を介して前記配管内の前方を撮像する第１カメラと、前記軸部材の周面の上面側に取り付けられ、前記外筒ケースの周囲側面側の撮像窓を介して前記配管内の上方を撮像する第２カメラと、前記軸部材の周面の左右の側面側に取り付けられ、前記外筒ケースの周囲側面側の撮像窓を介して前記配管内の左右の側方を撮像する一対の第３カメラと、が設けられているようにした。

かかる構成の押し込み式撮像装置のカメラヘッドは、外筒ケース内に回動自在に支持されている軸部材の姿勢をバランサーによって調整し、検査対象の配管内での軸部材の姿勢をローリング方向に対して一定にすることができるので、その軸部材に取り付けられている各カメラ（第１カメラ、第２カメラ、第３カメラ）の向きを配管内で一定に保つことができる。
つまり、検査対象の配管内に押し込んだカメラヘッドに設けられている各カメラ（第１カメラ、第２カメラ、第３カメラ）は、配管内での撮像方向を一定に保つことができるので、各カメラ（第１カメラ、第２カメラ、第３カメラ）はそのカメラに割り当てられた撮像方向の映像（画像）を選択的に撮像することができる。

具体的には、軸部材の先端部に取り付けられている第１カメラによって、配管内の前方の映像を撮像でき、特に映像の上下方向を配管内の鉛直方向に対応させて撮像することができる。
また、軸部材の上面側に取り付けられている第２カメラによって、配管内の上方の映像を撮像することができ、軸部材の左右の側面側に取り付けられている一対の第３カメラによって、配管内の左右の側方の映像を撮像することができる。

このような押し込み式撮像装置によれば、カメラヘッドに設けられている各カメラ（第１カメラ、第２カメラ、第３カメラ）によって、配管内の前方と上方と左右側方をそれぞれ撮像できるので、従来技術（特開２０１０−１０２２４４号公報）のカメラ装置のように、前方カメラのみで配管内を撮像するのに比べ、より好適に配管内を撮像することができる。

また、望ましくは、
前記バランサーは、前記軸部材の一部をその内側に収容するとともに、錘部材が取り付けられている内筒ケースであり、
前記内筒ケース内には、前記錘部材との間に前記軸部材を挟む位置に、前記錘部材よりも軽い当該装置用の電子基板が取り付けられているようにする。

内筒ケース内において、錘部材との間に軸部材を挟む位置に電子基板が取り付けられていれば、バランサーの作用によって電子基板は軸部材よりも上に配置されるので、外筒ケース内に水が浸入してしまうことがあっても、電子基板が水に晒され難くすることができる。

また、望ましくは、
前記外筒ケースには、前記第１カメラの撮像方向を照らす前面照明部と、前記配管内の周方向の全周を照らす全周照明部と、が設けられているようにする。

前面照明部が設けられていれば、検査対象の配管内が暗い場合でも第１カメラによって配管内の前方を撮像することができる。
また、全周照明部が設けられていれば、検査対象の配管内が暗い場合でも第２カメラや第３カメラによって配管内の上方や側方を撮像することができる。

また、望ましくは、
前記カメラヘッドには、前記外筒ケース内にエアーを送り込むエアーホースが接続されており、
前記外筒ケースにおける先端側の撮像窓の近傍には第１貫通孔が形成され、前記外筒ケースにおける周囲側面側の撮像窓の近傍には第２貫通孔が形成されており、
前記外筒ケース内に送り込まれたエアーは、前記第１貫通孔と前記第２貫通孔を通じて、それぞれの撮像窓の外面に吹き付けられるように構成されているようにする。

第１貫通孔と第２貫通孔から撮像窓の外面にエアーを吹き付けることで、撮像窓の外面に付着した水滴や塵などをエアーで吹き飛ばすように除去することができるので、各カメラ（第１カメラ、第２カメラ、第３カメラ）が撮像窓を介して配管内を好適に撮像することができる。

本発明によれば、より好適に配管内を撮像することができる押し込み式撮像装置が得られる。

本実施形態の押し込み式撮像装置（カメラヘッド）を示す上面図である。 本実施形態の押し込み式撮像装置（カメラヘッド）を示す側面図である。 本実施形態の押し込み式撮像装置（カメラヘッド）を断面視して示す側面図である。 カメラヘッドの内筒ケース部分を断面視して示す説明図である。 押し込み式撮像装置のカメラヘッドを示す正面図である。

以下、図面を参照して、本発明に係る押し込み式撮像装置の実施形態について詳細に説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。

本実施形態の押し込み式撮像装置１は、例えば、図１〜図５に示すように、弾発性を有するハードケーブル２と、ハードケーブル２の先端に取り付けられているカメラヘッド１００を備えている。
押し込み式撮像装置１は、カメラヘッド１００をハードケーブル２によって検査対象の配管内へ押し込み、カメラヘッド１００を配管内で進退させて、その配管内を撮影する検査装置である。

カメラヘッド１００は、少なくとも一部に撮像窓Ｗが設けられ、略円筒状を呈している外筒ケース１０と、外筒ケース１０内に回動自在に支持されている軸部材２０と、軸部材２０に固定されておりバランサーとしても機能する内筒ケース３０と、軸部材２０に取り付けられている複数のカメラ（第１カメラ４１、第２カメラ４２、第３カメラ４３）と、カメラの撮像方向を照らす照明部（前面照明部５１、全周照明部５２）等を備えている。

ハードケーブル２は、電源ケーブル２ａと映像信号ケーブル２ｂとエアーホース２ｃとが一体化された長尺なケーブルである。
このハードケーブル２は、所定のリールに巻かれて保管されており、カメラヘッド１００を検査対象の配管内へ押し込む際にリールから繰り出される。
電源ケーブル２ａは、カメラ（第１カメラ４１、第２カメラ４２、第３カメラ４３）や照明部（前面照明部５１、全周照明部５２）に電力を供給するケーブルである。
映像信号ケーブル２ｂは、カメラ（第１カメラ４１、第２カメラ４２、第３カメラ４３）が撮像した映像のデータを配管の外に設置されるモニター装置などに伝送するケーブルである。
エアーホース２ｃは、カメラヘッド１００の外筒ケース１０内にエアーを送り込むためのホースであり、カメラヘッド１００とは反対側のホース端部には、エアーコンプレッサーが繋がれている。

外筒ケース１０は、大径筒部１０ａと小径筒部１０ｂと先端筒部１０ｃとで構成されており、大径筒部１０ａの内部空間に内筒ケース３０が収容され、小径筒部１０ｂの内部空間に第２カメラ４２と第３カメラ４３が収容され、先端筒部１０ｃの内部空間に第１カメラ４１が収容されている。
大径筒部１０ａと小径筒部１０ｂの周囲側面部分は光透過性を有する材料で形成されており、小径筒部１０ｂの周囲側面の全周は撮像窓Ｗとして機能する。また、略円錐台形状を呈する先端筒部１０ｃの先端面には、光透過性を有する材料で形成された撮像窓Ｗが設けられている。
この外筒ケース１０の長手方向に沿った軸心に、軸部材２０がベアリング１１を介して回動自在に配設されている。
また、外筒ケース１０の大径筒部１０ａにハードケーブル２（電源ケーブル２ａ、映像信号ケーブル２ｂ、エアーホース２ｃ）が繋がれている。

外筒ケース１０の大径筒部１０ａに収容されている内筒ケース３０は略円筒形状を有しており、その内側に軸部材２０の一部を収容するように軸部材２０に固定されている。
この内筒ケース３０における偏心した位置であって、内筒ケース３０の内周面の所定位置には錘部材３１が取り付けられており、その錘部材３１の自重により軸部材２０を回動させ、回動した軸部材２０が所定の姿勢を維持するようになっている。
具体的には、錘部材３１とその錘部材３１が取り付けられて軸部材２０に固定されている内筒ケース３０が、自重により軸部材２０を回動させて、その軸部材２０の周面における上面側と下面側を定めて、配管内での軸部材２０の姿勢をローリング方向に対して一定にするバランサーとして機能している。

また、図３、図４に示すように、内筒ケース３０内には、錘部材３１との間に軸部材２０を挟む位置に、当該装置用の電子基板３２が取り付けられている。ここでは、内筒ケース３０内における軸部材２０の上面側に電子基板３２が取り付けられている。
その内部に電子基板３２が配設されている内筒ケース３０は、密閉ケースであることが好ましい。内筒ケース３０が密閉性を有するケースであれば、外筒ケース１０内に水が浸入してしまうことがあっても、その内部の電子基板３２を好適に保護することができる。
電子基板３２は、カメラ（第１カメラ４１、第２カメラ４２、第３カメラ４３）や照明部（前面照明部５１、全周照明部５２）を駆動制御するものである。
この電子基板３２に、外筒ケース１０の大径筒部１０ａに繋がれたハードケーブル２の電源ケーブル２ａと映像信号ケーブル２ｂがスリップリングを介して接続されている。
なお、電子基板３２は錘部材３１よりも軽い。

外筒ケース１０の先端筒部１０ｃに収容されている第１カメラ４１は、軸部材２０の先端部２１に取り付けられている。
軸部材２０の先端部２１に取り付けられた第１カメラ４１は、外筒ケース１０（先端筒部１０ｃ）の先端側の撮像窓Ｗを介して配管内の前方を撮像する。
特に、軸部材２０はバランサー（錘部材３１および内筒ケース３０）によって配管内での姿勢がローリング方向に対して一定に維持されるので、第１カメラ４１が撮像した映像（画像）の上下方向は配管内の鉛直方向に対応するようになる。

また、外筒ケース１０の先端筒部１０ｃには、第１カメラ４１の撮像方向を照らす前面照明部５１が設けられている。
前面照明部５１は、例えば図５に示すように、第１カメラ４１を環状に囲むように配設された複数のＬＥＤ素子５１ａによって構成されている。
このような前面照明部５１が先端筒部１０ｃに設けられているので、検査対象の配管内が暗い場合でも第１カメラ４１によって配管内の前方を撮像することができる。

外筒ケース１０の小径筒部１０ｂに収容されている第２カメラ４２は、バランサー（錘部材３１および内筒ケース３０）によって姿勢が定められた軸部材２０における上面側に取り付けられている。
軸部材２０の上面側に取り付けられた第２カメラ４２は、外筒ケース１０（小径筒部１０ｂ）の周囲側面側の撮像窓Ｗを介して配管内の上方を撮像する。
特に、軸部材２０はバランサー（錘部材３１および内筒ケース３０）によって配管内での姿勢がローリング方向に対して一定に維持されるので、第２カメラ４２は常に配管内の上方の映像（画像）を撮像できる。

外筒ケース１０の小径筒部１０ｂに収容されている第３カメラ４３は、バランサー（錘部材３１および内筒ケース３０）によって姿勢が定められた軸部材２０における左右の側面側に取り付けられている。
軸部材２０の左右の側面側に取り付けられた一対の第３カメラ４３は、外筒ケース１０（小径筒部１０ｂ）の周囲側面側の撮像窓Ｗを介して配管内の左右の側方を撮像する。
特に、軸部材２０はバランサー（錘部材３１および内筒ケース３０）によって配管内での姿勢がローリング方向に対して一定に維持されるので、第３カメラ４３は常に配管内の側方の映像（画像）を撮像できる。

なお、この押し込み式撮像装置１のカメラヘッド１００は、検査対象の配管の底を摺動するように進退されてその配管内を撮像するものであるので、軸部材２０における下面側にカメラを取り付けても、そのカメラは配管に近過ぎてカメラヘッド１００の真下を撮像するのは不向きであるため、軸部材２０の周面には上方を撮像する第２カメラ４２と左右側方を撮像する一対の第３カメラ４３を取り付けるようにし、真下を撮像するカメラは不要とした。
そして、検査対象の配管の底については、配管内の前方を撮像する第１カメラ４１によって撮像するようにした。
なお、各カメラ（第１カメラ４１、第２カメラ４２、第３カメラ４３）が撮像した四方向の映像（画像）は、配管の外に設置されたモニター装置の画面を四分割して同時に表示するようにしても、各カメラ（第１カメラ４１、第２カメラ４２、第３カメラ４３）が撮像した映像（画像）を１つずつ切り替えて表示するようにしてもよい。

また、外筒ケース１０の小径筒部１０ｂには、配管内の周方向の全周を照らす全周照明部５２が設けられている。
全周照明部５２は、図１〜図３に示すように、小径筒部１０ｂの内周面に沿う態様の環状部材５２ａの外面に複数のチップＬＥＤ５２ｂが等間隔に配設された構造を有している。
このような全周照明部５２が小径筒部１０ｂ内に配設されているので、検査対象の配管内が暗い場合でも第２カメラ４２や第３カメラ４３によって配管内の上方や側方を撮像することができる。

カメラヘッド１００には、外筒ケース１０内にエアーを送り込むエアーホース２ｃが接続されており、外筒ケース１０内にはエアーホース２ｃを通じてエアーコンプレッサーによって常にエアーが送り込まれている。
外筒ケース１０の大径筒部１０ａ内に送り込まれたエアーは、所定の通気孔１２（図３参照）を通じて小径筒部１０ｂや先端筒部１０ｃに送り込まれる。
そして、先端筒部１０ｃにまで送り込まれたエアーは、先端筒部１０ｃの先端面の撮像窓Ｗの近傍に形成されている第１貫通孔１３（図３参照）を通じて撮像窓Ｗの外面に吹き付けられるようになっている。
また、大径筒部１０ａに送り込まれたエアーは、小径筒部１０ｂの周囲側面側の撮像窓Ｗの近傍に形成されている第２貫通孔１４（図３参照）を通じて撮像窓Ｗの外面に吹き付けられるようになっている。
このように第１貫通孔１３や第２貫通孔１４から撮像窓Ｗの外面にエアーを吹き付けることで、撮像窓Ｗの外面に付着した水滴や塵などをエアーで吹き飛ばすように除去することができるので、各カメラ（第１カメラ４１、第２カメラ４２、第３カメラ４３）が撮像窓Ｗを介して配管内を好適に撮像することが可能になる。

また、カメラヘッド１００の外筒ケース１０内に常にエアーを送り込み、その内圧を高めにすることで、配管内の水溜りにカメラヘッド１００が浸かった際に外筒ケース１０内に水が浸入するのを防いでいる。
また、何らかのトラブルで外筒ケース１０内へのエアーの供給が停止し、外筒ケース１０内に水が浸入してしまうことがあっても、電子基板３２が水没し難いように、電子基板３２は内筒ケース３０内における軸部材２０の上面側に取り付けている。
なお、各カメラ（第１カメラ４１、第２カメラ４２、第３カメラ４３）は防水カメラであり、各照明部（前面照明部５１、全周照明部５２）には防水仕様のＬＥＤを用いている。

以上のように、本実施形態の押し込み式撮像装置１のカメラヘッド１００は、外筒ケース１０内に回動自在に支持されている軸部材２０の姿勢をバランサー（錘部材３１および内筒ケース３０）によって調整し、検査対象の配管内での軸部材２０の姿勢をローリング方向に対して一定にすることができるので、その軸部材２０に取り付けられている各カメラ（第１カメラ４１、第２カメラ４２、第３カメラ４３）の向きを配管内で一定に保つことができる。
つまり、検査対象の配管内に押し込んだカメラヘッド１００に設けられている各カメラ（第１カメラ４１、第２カメラ４２、第３カメラ４３）は、配管内での撮像方向を一定に保つことができるので、各カメラ（第１カメラ４１、第２カメラ４２、第３カメラ４３）はそのカメラに割り当てられた撮像方向の映像（画像）を選択的に撮像することができる。

具体的には、軸部材２０の先端部２１に取り付けられている第１カメラ４１によって、配管内の前方の映像を撮像でき、特に映像の上下方向を配管内の鉛直方向に対応させて撮像することができる。
また、軸部材２０の上面側に取り付けられている第２カメラ４２によって、配管内の上方の映像を撮像することができ、軸部材２０の左右の側面側に取り付けられている一対の第３カメラ４３によって、配管内の左右の側方の映像を撮像することができる。

このように、本実施形態の押し込み式撮像装置１によれば、カメラヘッド１００に設けられている各カメラ（第１カメラ４１、第２カメラ４２、第３カメラ４３）によって、配管内の前方と上方と左右側方をそれぞれ撮像できるので、従来技術（特開２０１０−１０２２４４号公報）のカメラ装置のように、前方カメラのみで配管内を撮像するのに比べ、より好適に配管内を撮像することができる。
そして、配管内の各部を撮像した映像に基づき、ユーザーが配管内の異常の有無を判断することができる。

また、エアーホース２ｃを通じてカメラヘッド１００の外筒ケース１０内に送り込んだエアーを第１貫通孔１３や第２貫通孔１４から撮像窓Ｗの外面に吹き付けて、撮像窓Ｗの外面に付着した水滴や塵などを吹き飛ばすように除去することができるので、より好適に撮像窓Ｗを介して配管内を撮像することができる。

なお、以上の実施の形態においては、軸部材２０の左右の側面側の三時の位置と九時の位置に取り付けられている一対の第３カメラ４３によって、配管内の左右の側方の真横側の映像を撮像するようにしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、左右一対の第３カメラ４３を軸部材２０の左右の側面側の二時の位置と十時の位置に取り付けて、配管内の左右の側方の斜め上側の映像を撮像するようにしてもよい。

また、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。

１ 押し込み式撮像装置
２ ハードケーブル
２ａ 電源ケーブル
２ｂ 映像信号ケーブル
２ｃ エアーホース
１０ 外筒ケース
１０ａ 大径筒部
１０ｂ 小径筒部
１０ｃ 先端筒部
１１ ベアリング
１２ 通気孔
１３ 第１貫通孔
１４ 第２貫通孔
２０ 軸部材
２１ 先端部
３０ 内筒ケース（バランサー）
３１ 錘部材（バランサー）
３２ 電子基板
４１ 第１カメラ
４２ 第２カメラ
４３ 第３カメラ
５１ 前面照明部
５１ａ ＬＥＤ素子
５２ 全周照明部
５２ａ 環状部材
５２ｂ チップＬＥＤ
１００ カメラヘッド
Ｗ 撮像窓

Claims (4)

1. 検査対象の配管内を進退させるカメラヘッドを備えている押し込み式撮像装置であって、
   前記カメラヘッドは、
   少なくとも一部に撮像窓が設けられている外筒ケースと、
   前記外筒ケース内に回動自在に支持されている軸部材と、
   前記軸部材に固定されており、自重により前記軸部材を回動させて、その軸部材の周面における上面側と下面側を定めて、前記配管内での前記軸部材の姿勢をローリング方向に対して一定にするバランサーと、
   を備え、
   前記軸部材には、その軸部材の先端部に取り付けられ、前記外筒ケースの先端側の撮像窓を介して前記配管内の前方を撮像する第１カメラと、前記軸部材の周面の上面側に取り付けられ、前記外筒ケースの周囲側面側の撮像窓を介して前記配管内の上方を撮像する第２カメラと、前記軸部材の周面の左右の側面側に取り付けられ、前記外筒ケースの周囲側面側の撮像窓を介して前記配管内の左右の側方を撮像する一対の第３カメラと、が設けられていることを特徴とする押し込み式撮像装置。
2. 前記バランサーは、前記軸部材の一部をその内側に収容するとともに、錘部材が取り付けられている内筒ケースであり、
   前記内筒ケース内には、前記錘部材との間に前記軸部材を挟む位置に、前記錘部材よりも軽い当該装置用の電子基板が取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の押し込み式撮像装置。
3. 前記外筒ケースには、前記第１カメラの撮像方向を照らす前面照明部と、前記配管内の周方向の全周を照らす全周照明部と、が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の押し込み式撮像装置。
4. 前記カメラヘッドには、前記外筒ケース内にエアーを送り込むエアーホースが接続されており、
   前記外筒ケースにおける先端側の撮像窓の近傍には第１貫通孔が形成され、前記外筒ケースにおける周囲側面側の撮像窓の近傍には第２貫通孔が形成されており、
   前記外筒ケース内に送り込まれたエアーは、前記第１貫通孔と前記第２貫通孔を通じて、それぞれの撮像窓の外面に吹き付けられるように構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の押し込み式撮像装置。

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