JP2023078544A - 検査システムおよび検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 管の検査を効率良く行うことを可能にすること。【解決手段】 実施形態の検査システムは、超音波センサと、撮像装置と、光学系部材と、前記超音波センサが前記光学系部材を介して管の周方向の各部への超音波の送信およびその反射波の受信を行うとともに、前記撮像装置が前記光学系部材を介して前記管の内面の周方向の各部を撮像するように、前記光学系部材を前記管の周方向に回転させるモータとを備え、前記管の長手方向へ移動するセンサヘッドと、前記超音波センサによる送受信の結果から、前記管の周方向および長手方向の各部の厚さを求める管厚演算部と、前記管厚演算部により求められた前記管の周方向および長手方向の各部の厚さを表す画像と、前記撮像装置による撮像の結果から得られる前記管の内面の周方向および長手方向の各部を表す画像とを比較できるように合わせた画像情報を生成する画像統合部とを具備する。【選択図】 図１Ａ

Description

本発明の実施形態は、検査システムおよび検査方法に関する。

水道管などの管は地中にある。そのため、管の検査を行う際には、消火栓などからカメラを管路内に挿入し、カメラなどの撮像装置で撮像された映像を通じて管の錆や堆積物の有無などを調査する。また、管路内にさらに超音波センサを挿入し、超音波センサから管壁に向けて送信する超音波の反射波を検出すれば、管壁の厚さ（管厚）を測定することもできる。

特許第６０３９５９９号公報

撮像装置を用いた管路内の撮像と、超音波センサを用いた管厚の測定とは、別々の作業となる。そのため、両方を実施しようとすると、全体の作業量が多くなり、多大な時間を要する。また、管路内の撮像の結果と管厚の測定の結果とを別々に生成しだけでは、双方の結果を十分に活かしているとはいえない。

発明が解決しようとする課題は、管の検査を効率良く行うことを可能にする検査システムおよび検査方法を提供することにある。

実施形態の検査システムは、超音波センサと、撮像装置と、光学系部材と、前記超音波センサが前記光学系部材を介して管の周方向の各部への超音波の送信およびその反射波の受信を行うとともに、前記撮像装置が前記光学系部材を介して前記管の内面の周方向の各部を撮像するように、前記光学系部材を前記管の周方向に回転させるモータとを備え、前記管の長手方向へ移動するセンサヘッドと、前記超音波センサによる送受信の結果から、前記管の周方向および長手方向の各部の厚さを求める管厚演算部と、前記管厚演算部により求められた前記管の周方向および長手方向の各部の厚さを表す画像と、前記撮像装置による撮像の結果から得られる前記管の内面の周方向および長手方向の各部を表す画像とを比較できるように合わせた画像情報を生成する画像統合部とを具備する。

第１の実施形態に係る検査システムの構成の一例を示す図。 図１Ａ中に示されるセンサヘッド２を管１の長手方向から見た構造の一例を示す図。 第１の実施形態による地上装置５の構成の一例を示す図。 超音波が管壁に向けて送信された後に受信される各種の反射波の特徴を示す図。 第１の実施形態による２種類の画像の展開図を合わせた例を示す図。 第１の実施形態による検査システムの動作の一例（その１）を示すフローチャート。 第１の実施形態による検査システムの動作の一例（その２）を示すフローチャート。 図５および図６のそれぞれのステップＳ１９で行われる劣化度の判定に使用される判定基準（指針）の例を示す図。 図５および図６のそれぞれのステップＳ１９で行われる劣化度の判定に使用される判定基準（指針）の例を示す図。 図４に示される第１の画像および第２の画像のそれぞれに、劣化度を示す情報もしくは注意喚起を示す情報を付加した例を示す図。 第２の実施形態に係る検査システムのセンサヘッド２を中心とした構成の一例を示す図。 第２の実施形態による地上装置５の構成の一例を示す図。 第２の実施形態による２種類の画像の展開図を合わせた例を示す図。 第３の実施形態に係る検査システムのセンサヘッド２を中心とした構成の一例を示す図。 図１２Ａ中に示されるセンサヘッド２を管１の長手方向から見た構造の一例を示す図。 第３の実施形態による地上装置５の構成の一例を示す図。 第３の実施形態による検査システムの動作の一例を示すフローチャート。 第４の実施形態に係る検査システムのセンサヘッド２を中心とした構成の一例を示す図。 図１５Ａ中に示されるセンサヘッド２を管１の長手方向から見た構造の一例を示す図。 第３及び第４の実施形態に適用される複数の超音波センサの配置の変形例を示す図。

以下、図面を参照して、実施の形態について説明する。

＜第１の実施形態＞
最初に、第１の実施形態について説明する。

（構成）
図１Ａに、第１の実施形態に係る検査システムの構成の一例を示す。また、図１Ｂに、図１Ａ中に示されるセンサヘッド２を管１の長手方向から見た構造の一例を示す。

本実施形態では、水道管などの管１の検査において、管１の管厚の測定が行われるとともに、管１の内面の撮像が行われる。

図１Ａに示される検査システムは、円筒形状のセンサヘッド２と、地上に配置される装置（地上装置）５とを含む。地上装置５は、プロセッサを有する情報処理装置（後述）を含む。センサヘッド２と地上装置５とはケーブルＣで接続される。

センサヘッド２は、ケーブルＣが接続された状態で例えば消火栓Ｈの放水口から水で満たされた管１の管路内に挿入された状態で使用される。センサヘッド２は、管１の長手方向へ移動することができる。

センサヘッド２には、スキッドまたはタイヤ２１が取り付けられる。スキッドまたはタイヤ２１は、センサヘッド２の姿勢を安定した状態に保持しながら管１の長手方向に移動させることを可能にする。センサヘッド２は、例えば水の流れＦの方向へ走行させてもよいし、逆の方向に走行させてもよい。センサヘッド２を走行させる方向は、ケーブルＣを引く、離す、又は送り出す操作により制御することができる。

センサヘッド２は、回転可能な筒状部材１００、超音波の送受信を行う超音波センサ１０１、撮像を行うカメラ（撮像装置）１０２、駆動力を生成するモータ１０３、超音波や光などを反射するミラー（光学系部材）１０４、重力方向（上下方向）を計測する加速度センサ１０５などを備える。カメラ１０２には、照明が備えられる。加速度センサ１０５により計測された重力方向を示すデータは、ケーブルＣを通じて地上装置５内の情報処理装置のプロセッサへ伝えられる。

筒状部材１００は、軸受けベアリングに支持される。この筒状部材１００には、ミラー１０４が取り付けられている。

超音波センサ１０１とカメラ１０２とは、並ぶように配置される。図１中のＰ_Ｓは、超音波センサ１０１が送受信する超音波の経路を表している。また、図１中のＰ_Ｃは、カメラ１０２の視野範囲を表している。

超音波センサ１０１の送信部から送信される超音波は、経路Ｐ_Ｓを通り、ミラー１０４に反射して、管１の壁面に垂直に入射する。超音波の反射波は、同じ経路を逆方向に進み、ミラー１０４に反射して、超音波センサ１０１の受信部に入る。超音波センサ１０１による受信で得られた信号は、ケーブルＣを通じて地上装置５内の情報処理装置のプロセッサへ伝えられる。

カメラ１０２は、視野範囲Ｐ_Ｃにおいてミラー１０４に反射する管１の壁面の領域を撮像する。カメラ１０２において撮像された画像は、ケーブルＣを通じて地上装置５内の情報処理装置のプロセッサへ伝えられる。

モータ１０３は、軸受けベアリングの一部に噛合するギアＧを駆動することにより、筒状部材１００を回転させる（すなわち、ミラー１０４を回転させる）。

モータ１０３は、超音波センサ１０１がミラー１０４を介して管１の周方向の各部への超音波の送信およびその反射波の受信を行うとともに、カメラ１０２がミラー１０４を介して管１の内面の周方向の各部を撮像するように、ミラー１０４を管１の周方向に回転させる。このモータ１０３からは、当該モータ１０３の駆動によりミラー１０４が基準位置から回転する角度（以下、「回転角」と呼ぶ）を示すデータを得ることができる。回転角を示すデータは、原点スイッチやロータリエンコーダを使用することで得られる。この回転角と上記した重力方向とから、超音波が重力方向に対して壁面に入射する方向（重力方向に対するミラー１０４の方向）を特定することができる。回転角を示すデータは、ケーブルＣを通じて地上装置５へ伝えられる。

地上には、地上装置５のほか、ケーブルＣを巻くためのリール４や位置計測器３が設けられる。位置計測器３は、ケーブルＣに接触するローラ１０の回転数からセンサヘッド２が管路内で基準の位置から長手方向へ進入した長さ（以下、「進入長」と呼ぶ）を計測するものである。進入長の計測により、センサヘッド２の管路内の長手方向の位置を特定することができ、さらに超音波センサ１０１から送信される超音波が壁面に入射する管路内の長手方向の位置を特定することができる。位置計測器３により計測された進入長のデータは、ケーブルＣまたは図示しない別のケーブルを通じて情報処理装置のプロセッサへ伝えられる。

なお、進入長は、別の手法で得るようにしてもよい。例えば、位置計測器３は、リール４の回転数を計測することにより進入長を求める機能を有するものであってもよいし、タイヤ２１の回転数を計測することにより進入長を求める機能を有するものであってもよい。

管１の各部における管厚の測定は、センサヘッド２を管１の長手方向に移動させながら且つミラー１０４を管１の周方向に回転させながら連続的に行ってもよいし、あるいは、停止しているときにだけ管厚の測定を行い、その都度、センサヘッド２を管１の長手方向に一定距離だけ移動させたり、ミラー１０４を管１の周方向に一定角度だけ回転させたりして、再び停止した状態で管厚の測定を行うといった処理を繰り返してもよい。

（地上装置５の構成）
図２に、第１の実施形態による地上装置５の構成の一例を示す。なお、図２には、センサヘッド２側の要素の一部も図示されている。地上装置５は、前述した位置計測器３のほか、送受信回路１１１、モータ駆動回路１１３、表示部６、プロセッサ７、メモリ８、および記録部９を含む。表示部６、プロセッサ７、メモリ８、および記録部９は、情報処理装置（コンピュータ）を構成する。

但し、図２は一例を示すものであって、この例に限定されるものではない。地上装置５を構成する要素の一部は、センサヘッド２に設けられてもよい。例えば、送受信回路１１１、モータ駆動回路１１３、プロセッサ７、メモリ８、および記録部９の全てまたは一部を、センサヘッド２に設けるようにしてもよい。

送受信回路１１１は、超音波センサ１に送信周波数および電圧の印加を行う送信回路と、超音波センサ１により受信された反射波の信号を増幅する受信回路と、送受信を切り替える切り替え回路とを含む。

モータ駆動回路１１３は、モータ１０３を駆動するとともに、モータ１０３の駆動によりミラー１０４が基準位置から回転する回転角のデータを、原点スイッチなどを通じて得る。

プロセッサ７は、回転制御部７１、管厚演算部７２、画像統合部７３、劣化判定部７４などの各種の機能を有する。プロセッサ７が有する各種の機能は、例えばコンピュータに実現させるためのプログラムとして構築される。プロセッサ７は、プログラムを実行するときに例えばメモリ８を作業領域に使用する。

回転制御部７１は、モータ駆動回路１１３を制御することで、モータ１０３により筒状部材１００を回転させる（すなわち、ミラー１０４を回転させる）。

ミラー１０４を回転させる速度は、測定対象の菅２の径の大きさに応じて調整してもよい。例えば、菅２の径が大きい場合は、ミラー１０４を回転させる速度を小さくすることで、管厚の測定および管内面の撮像で得られる画像の品質の低下を抑えることができる。

また、回転制御部７１は、モータ駆動回路１１３から得られる回転角のデータと、加速度センサ１０５から得られる重力方向のデータとから、超音波が重力方向に対して壁面に入射する方向（すなわち、重力方向に対するミラー１０４の方向）を得る。

管厚演算部７２は、超音波センサ１０１による送受信の結果から管１の周方向および長手方向の各部の厚さを求める。

具体的には、管厚演算部７２は、送受信回路１１１を制御することで、超音波センサ１０１で受信される反射波（管１の管内面で反射した反射波および管１の管外面で反射した反射波を含む）の信号を取得し、当該信号から管１の厚さを演算して求める。図３に、超音波が管壁に向けて送信された後に受信される各種の反射波の特徴を示す。

図３のグラフにおいて、横軸は超音波送信後の時間を示し、縦軸は受信される反射波の信号レベルを示す。図３のグラフ中の反射波Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３は、それぞれ、超音波センサ１０１からの超音波が管壁に向けて送信された後に当該超音波センサ１０１で受信される到達時間の異なる反射波である。反射波Ｗ１は、管１の管内面で反射した反射波であり、反射波Ｗ２は、管１の管外面で反射した反射波であり、反射波Ｗ３は、管１の管外面で多重反射した反射波（管１の管外面で反射した後に管１の管内面で反射して再び管１の管外面で反射した反射波など）である。

ここで、超音波センサ１０１で受信される反射波Ｗ１の信号レベルと反射波Ｗ２の信号レベルとがそれぞれ一定以上であれば、反射波Ｗ１および反射波Ｗ２を検出することができ、反射波Ｗ１の到達時間と反射波Ｗ２の到達時間との時間差Δｔから、管１の厚さを測定することが可能になる。

超音波センサ１０１により受信された時間差を伴う各反射波の信号は、超音波センサ１０１から送受信回路１１１を経由して管厚演算部７２に伝えられる。

画像統合部７３は、管厚演算部７２により求められた管１の周方向および長手方向の各部の厚さを表す画像の展開図（第１の画像）と、カメラ１０２による撮像の結果から得られる管１の内面の周方向および長手方向の各部を表す画像の展開図（第２の画像）とを比較できるように合わせた画像情報を生成する。この場合、画像統合部７３は、管１の周方向の位置および管１の長手方向の位置を確認できる情報を上記画像情報に付加した状態で当該画像情報を生成する。画像統合部７３においては、管１の周方向の位置は、回転制御部７１により得られた加速度センサ１０５からのデータ、すなわち、加速度センサ１０５により計測された重力方向に対するミラー１０４の方向を示すデータから認識される。管１の長手方向の位置は、位置計測器３により計測された進入長を示すデータから認識される。

劣化判定部７４は、画像統合部７３から得られる第１の画像および第２の画像を対象に、管の厚さ、および、管内面の錆・汚れに応じて劣化度を判定する。

図４に、超音波センサ１０１による超音波の送受信の結果から得られる管１の周方向および長手方向の各部の厚さを表す画像の展開図（第１の画像）と、カメラ１０２による撮像の結果から得られる管１の内面の周方向および長手方向の各部を表す画像の展開図（第２の画像）とを合わせた例を示す。

第１の画像および第２の画像は、それぞれ、横軸に管１の長手方向の位置をとり、縦軸に管１の周方向の位置をとった場合の展開図になっている。第１の画像および第２の画像のそれぞれの展開図において、管１の周方向の位置は、回転制御部７１により得られた加速度センサ１０５からのデータ、すなわち、加速度センサ１０５により計測された重力方向に対するミラー１０４の方向に相当する。管１の長手方向の位置は、位置計測器３により計測された進入長に相当する。

図４の例では、第１の画像において、管１の厚さが薄い部分Ａ１が現れている。また、第２の画像において、管１の内面のサビがある部分Ａ２が現れている。

画像統合部７３は、図４に示されるような２種類の展開図による画像を、管１の長手方向の位置が揃う形で合わせた画像情報として生成し、当該画像情報を表示部６に表示させるとともに、記録部９に記憶する。

（動作）
次に、図５のフローチャートを参照して、第１の実施形態による検査システムの動作の一例（その１）を説明する。

最初、センサヘッド２およびミラー１０４は、それぞれ、基準位置にあるものとする。

まず、超音波センサ１０１により、超音波の送受信がミラー１０４を介して行われる（ステップＳ１１）。

次に、管厚演算部７２により、超音波センサ１０１で受信された反射波から、管１の厚さが求められる（ステップＳ１２）。

次に、カメラ１０２により、管１の内面の撮像が行われる（ステップＳ１３）。

次に、画像統合部７３により、管厚演算部７２により求められた管１の厚さを表す画像、カメラ１０２により撮像された管１の内面を表す画像、重力方向に対するミラー１０４の方向を示すデータから得られる管１の周方向の位置のデータ、および、位置計測器３により計測された進入長を示すデータから得られる管１の長手方向の位置のデータが、全測定結果（展開図）のうちの１点に相当する測定結果としてまとめられ、記憶領域に記憶される（ステップＳ１４）。

次に、回転制御部７１の制御のもとで、モータ１０３によりミラー１０４が所定の角度だけ回転される（ステップＳ１５）。

ここで、ミラー１０４が基準位置から１回転したか否かが判定される（ステップＳ１６）。

１回転していない場合は、ステップＳ１１からの処理が繰り返えられる。

一方、１回転した場合は、ケーブルＣを引く、離す、又は送り出す操作により、センサヘッド２が所定の長さだけ所定の方向に前進させられる（ステップＳ１７）。

ここで、センサヘッド２の位置が検査終了位置に達しているか否かが判定される（ステップＳ１８）。

検査終了位置に達していなければ、ステップＳ１１からの処理が繰り返えられる。

一方、検査終了位置に達した場合は、所定の領域に記憶しておいた個々の測定結果から、管１の周方向および長手方向の各部の厚さを表す画像の展開図（第１の画像）と管１の内面の周方向および長手方向の各部を表す画像の展開図（第２の画像）とを比較できるように合わせた画像情報が生成される。さらに、第１の画像および第２の画像のそれぞれに対し、所定の判定基準（指針）に基づく劣化度が判定される（ステップＳ１９）。劣化度の判定は、例えば、各部分に対して（例えば、管１の内面を予め区分した個々の領域ごとに）行うとともに、管全体に対する総合的な判定を行う。

（動作）
次に、図６のフローチャートを参照して、第１の実施形態による検査システムの動作の一例（その２）を説明する。

最初、センサヘッド２およびミラー１０４は、それぞれ、基準位置にあるものとする。

ケーブルＣを引く、離す、又は送り出す操作により、センサヘッド２を少しずつ前進させる制御が行われるとともに（ステップＳ２１）、回転制御部７１の制御のもとで、モータ１０３によりミラー１０４を一定の回転速度で少しずつ回転させる制御が行われる（ステップＳ２２）。これにより、管１の内面に対する超音波の照射がらせん状に移動していくことになる。

この後、図５のフローチャートで示したステップＳ１１～Ｓ１４と同様の処理が行われる。

さらに、この後、図５のフローチャートで示したステップＳ１８，Ｓ１９と同様の処理が行われる。

図７Ａおよび図７Ｂに、図５および図６のそれぞれのステップＳ１９で行われる劣化度の判定に使用される判定基準（指針）の例を示す。

図７Ａは、日本水道協会による水道維持管理指針の例を示したものであり、劣化度が高い順に、Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩ，ＩＶ，Ｖと定められている。劣化度は、管の呼び径と劣化後の管の厚さによって決められている。図７Ｂは、呼び径７５ｍｍ（管厚７．５ｍｍ）の場合における劣化後の管厚Ｔ（ｍｍ）と劣化度Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩ，ＩＶ，Ｖとの関係を示したものである。劣化度は、管厚Ｔが小さいほど高くなる。

例えば、呼び径７５ｍｍ（管厚７．５ｍｍ）が、腐食などで劣化して管厚Ｔが、１．０ｍｍ以上１．２ｍｍ未満となった場合は、「劣化度ＩＩ（早急に更新する必要がある）」と判定する。また、画像から、内面の錆・汚れが著しい場合は、「洗浄が必要」と判定する。

図８に、図４に示される第１の画像および第２の画像のそれぞれに、劣化度を示す情報もしくは注意喚起を示す情報を付加した例を示す。

図８の例では、第１の画像において、管１の厚さが薄い部分Ａ１に対して、「劣化度ＩＩ（早急に更新する必要がある）」というメッセージが表示されている。また、第２の画像において、管１の内面のサビがある部分Ａ２に対して、「洗浄が必要」というメッセージが表示されている。

第１の実施形態によれば、超音波センサ１０１による超音波の送受信の結果から得られる管１の周方向および長手方向の各部の厚さを表す画像の展開図（第１の画像）と、ミラー１０４を利用したカメラ１０２による撮像の結果から得られる管１の内面の周方向および長手方向の各部を表す画像の展開図（第２の画像）とを統合させた画像情報において、第１の画像および第２の画像のそれぞれに、劣化度を示す情報もしくは注意喚起を示す情報などを付加した状態で、当該画像情報を表示部６などに表示させることができる。これにより、カメラ１０２を用いた管路内の撮像および超音波センサ１０１を用いた管厚の測定の両方を活かして管の検査を効率良く行うことができる。

＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態について説明する。以下では、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。

（構成）
図９に、第２の実施形態に係る検査システムのセンサヘッド２を中心とした構成の一例を示す。ここでは、図１Ａも適宜参照する。第２の実施形態に係る検査システム全体の構成は、センサヘッド２の構成を除き、図１Ａに示されるものと同じである。

第２の実施形態が第１の実施形態と異なる点は、センサヘッド２に、カメラ１０２が備えられる代わりに、レーザ距離計１０６が備えられる点にある。

すなわち、第１の実施形態では、撮像装置の一例としてカメラを使用する例を示したが、第２の実施形態では、カメラ以外の撮像装置としてレーザ距離計１０６を使用する例を示す。ここでは、レーザ距離計１０６も、撮像装置のうちの一つとみなすものとする。レーザ距離計１０６は、管１の内面の凹凸形状を測定する。

レーザ距離計１０６は、超音波センサ１０１と並ぶように配置される。図９中のＰ_Ｌは、レーザ距離計１０６が投光するレーザの経路を表している。

レーザ距離計１０６の投光部から投光されるレーザは、経路Ｐ_Ｌを通り、ミラー１０４に反射して、管１の壁面に垂直に入射する。管１の壁面で反射したレーザは、同じ経路を逆方向に進み、ミラー１０４に反射して、レーザ距離計１０６の受光部に入る。レーザ距離計１０６で得られた信号は、ケーブルＣを通じて地上装置５内の情報処理装置のプロセッサ７へ伝えられる。

（地上装置５の構成）
図１０に、第２の実施形態による地上装置５の構成の一例を示す。

図１０に示されるように、レーザ距離計１０６で得られた信号は、プロセッサ７の画像統合部７５に送られる。

画像統合部７５は、管厚演算部７２により求められた管１の周方向および長手方向の各部の厚さを表す画像の展開図（第１の画像）と、レーザ距離計１０６による撮像の結果から得られる管１の内面の周方向および長手方向の各部の凹凸形状を表す画像の展開図（第２の画像）とを比較できるように合わせた画像情報を生成する。

図１１に、超音波センサ１０１による超音波の送受信の結果から得られる管１の周方向および長手方向の各部の厚さを表す画像の展開図（第１の画像）と、レーザ距離計１０６による撮像の結果から得られる管１の内面の周方向および長手方向の各部の凹凸形状を表す画像の展開図（第２の画像）とを合わせた例を示す。

第１の画像および第２の画像は、それぞれ、横軸に管１の長手方向の位置をとり、縦軸に管１の周方向の位置をとった場合の展開図になっている。

図１１の例では、第１の画像において、管１の厚さが薄い部分Ｂ１が現れている。また、第２の画像において、管１の内面の凹凸が大きい部分Ｂ２が現れている。凹凸の大きさは、第２の画像から知得することが可能である。例えば、管１の内面の凹凸が１ｍｍ以上の部分は錆が多い部分、管１の下側内面で凸凹が測定された部分は堆積物がある、などの診断が可能である。

画像統合部７５は、図１１に示されるような２種類の展開図による画像を、管１の長手方向の位置が揃う形で合わせた画像情報として生成し、当該画像情報を表示部６に表示させるとともに、記録部９に記憶する。

（動作）
なお、第２の実施形態による検査システムの動作は、図５、図６に示したものと同様となるため、その説明を省略する。

第２の実施形態によれば、超音波センサ１０１による超音波の送受信の結果から得られる管１の周方向および長手方向の各部の厚さを表す画像の展開図（第１の画像）と、ミラー１０４を利用したレーザ距離計１０６による撮像の結果から得られる管１の内面の周方向および長手方向の各部を表す画像の展開図（第２の画像）とを統合させた画像情報において、第１の画像および第２の画像のそれぞれに、劣化度を示す情報もしくは注意喚起を示す情報などを付加した状態で、当該画像情報を表示部６などに表示させることができる。これにより、レーザ距離計１０６を用いた管路内の撮像および超音波センサ１０１を用いた管厚の測定の両方を活かして管の検査を効率良く行うことができる。

＜第３の実施形態＞
次に、第３の実施形態について説明する。以下では、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。

（構成）
図１２Ａに、第３の実施形態に係る検査システムのセンサヘッド２を中心とした構成の一例を示す。また、図１２Ｂに、図１２Ａ中に示されるセンサヘッド２を管１の長手方向から見た構造の一例を示す。ここでは、図１Ａも適宜参照する。第３の実施形態に係る検査システム全体の構成は、センサヘッド２の構成を除き、図１Ａに示されるものと同じである。

第３の実施形態では、第１の実施形態とは異なり、センサヘッド２に、筒状部材１００、モータ１０３、ミラー１０４などは備えられない。

第３の実施形態では、センサヘッド２に、広角レンズ（光学系部材）１０７が備えられる。広角レンズ１０７は、センサヘッド２の例えば先頭近傍に配置される。カメラ１０２は、広角レンズ１０７の近傍に配置される。図１２Ａ中の経路Ｐ_Ｃは、カメラ１０２の視野範囲を表している。

カメラ１０２は、視野範囲Ｐ_Ｃにおいて広角レンズ１０７を通して見える管１の壁面の領域を撮像する。広角レンズ１０７は、管１の全周の内面を撮影することを可能にする。カメラ１０２において撮像された画像は、ケーブルＣを通じて地上装置５内の情報処理装置のプロセッサ７へ伝えられる。

超音波センサ１０１は、１つではなく、複数備えられる。すなわち、複数の超音波センサ１０１－１，１０１－２，１０１－３，１０１－４，１０１－５，１０１－６が、センサヘッド２の外周に備えられ、それぞれが周方向に一定の間隔をおいて配置される。図１２Ａ中のＰ_Ｓは、各超音波センサが送受信する超音波の経路を表している。各超音波センサの送信部から送信される超音波は、管１の壁面に垂直に入射するようになっている。超音波センサによる受信で得られた信号は、ケーブルＣを通じて地上装置５内の情報処理装置のプロセッサへ伝えられる。

（地上装置５の構成）
図１３に、第３の実施形態による地上装置５の構成の一例を示す。

図１３に示されるように、カメラ１０２で得られた信号は、第１の実施形態の場合と同様、プロセッサ７の画像統合部７３に送られる。

第３の実施形態では、第１の実施形態（図２等）とは異なり、センサヘッド２側にモータ１０３を設ける必要がないため、モータ駆動回路１１３を設ける必要がない。これに伴い、プロセッサ７には、回転制御部７１は備えられない。

画像統合部７３は、加速度センサ１０５により計測された重力方向を示すデータを用いて、例えば管１の上下方向に対応する超音波センサを認識することができ、また、カメラ１０２で撮像された画像の上下方向も認識することができる。

画像統合部７３は、管厚演算部７２により求められた管１の周方向および長手方向の各部の厚さを表す画像の展開図（第１の画像）と、カメラ１０２による撮像の結果から得られる管１の内面の周方向および長手方向の各部を表す画像の展開図（第２の画像）とを比較できるように合わせた画像情報を生成する。

なお、管厚測定のために各超音波センサが超音波を送受信している管１の領域と、カメラ１０２が撮像する管１の領域とは、一定以上離れており、同一のタイミングで別々の領域の情報を得ている（同じ領域の情報を別々のタイミングで得ている）ことになるが、位置計測器３の情報と広角レンズ１０７の画角とから、第１の画像と第２の画像との間で管１の長手方向の位置を揃えることができる。

（動作）
次に、図１４のフローチャートを参照して、第３の実施形態による検査システムの動作の一例を説明する。

最初、センサヘッド２は、それぞれ、基準位置にあるものとする。

ケーブルＣを引く、離す、又は送り出す操作により、センサヘッド２を少しずつ前進させる制御が行われる（ステップＳ２１）。

次に、複数の超音波センサ１０１－１，１０１－２，１０１－３，１０１－４，１０１－５，１０１－６により、超音波の送受信が行われる（ステップＳ３１）。

次に、管厚演算部７２により、各超音波センサ１０１で受信された反射波から、管１の全周について厚さが求められる（ステップＳ３２）。

次に、カメラ１０２により、管１の内面の撮像が行われる（ステップＳ３３）。

次に、画像統合部７３により、管厚演算部７２により求められた管１の全周の厚さを表す画像、カメラ１０２により撮像された管１の全周の内面を表す画像、管１の周方向の位置のデータ、および、管１の長手方向の位置のデータが、全測定結果（展開図）のうちの一部に相当する測定結果としてまとめられ、記憶領域に記憶される（ステップＳ３４）。

ここで、センサヘッド２の位置が検査終了位置に達しているか否かが判定される（ステップＳ１８）。

検査終了位置に達していなければ、ステップＳ１１からの処理が繰り返えられる。

一方、検査終了位置に達した場合は、所定の領域に記憶しておいた個々の測定結果から、管１の周方向および長手方向の各部の厚さを表す画像の展開図（第１の画像）と管１の内面の周方向および長手方向の各部を表す画像の展開図（第２の画像）とを比較できるように合わせた画像情報が生成される。さらに、第１の画像および第２の画像のそれぞれに対し、所定の判定基準（指針）に基づく劣化度が判定される（ステップＳ１９）。劣化度の判定は、例えば、各部分に対して（例えば、管１の内面を予め区分した個々の領域ごとに）行うとともに、管全体に対する総合的な判定を行う。

第３の実施形態によれば、複数の超音波センサ１０１による超音波の送受信の結果から得られる管１の周方向および長手方向の各部の厚さを表す画像の展開図（第１の画像）と、広角レンズ１０７を利用したカメラ１０２による撮像の結果から得られる管１の内面の周方向および長手方向の各部を表す画像の展開図（第２の画像）とを統合させた画像情報において、第１の画像および第２の画像のそれぞれに、劣化度を示す情報もしくは注意喚起を示す情報などを付加した状態で、当該画像情報を表示部６などに表示させることができる。これにより、カメラ１０２を用いた管路内の撮像および複数の超音波センサ１０１を用いた管厚の測定の両方を活かして管の検査を効率良く行うことができる。

＜第４の実施形態＞
次に、第４の実施形態について説明する。以下では、第３の実施形態と異なる部分を中心に説明する。

（構成）
図１５Ａに、第４の実施形態に係る検査システムのセンサヘッド２を中心とした構成の一例を示す。また、図１５Ｂに、図１５Ａ中に示されるセンサヘッド２を管１の長手方向から見た構造の一例を示す。ここでは、図１Ａも適宜参照する。第４の実施形態に係る検査システム全体の構成は、センサヘッド２の構成を除き、図１Ａに示されるものと同じである。

第４の実施形態が第３の実施形態と異なる点は、センサヘッド２に、広角レンズ１０７が備えられる代わりに、円錐ミラー１０８が備えられる点にある。円錐ミラー１０８は、センサヘッド２の例えば先頭近傍に配置される。カメラ１０２は、円錐ミラー１０８の近傍に配置される。図１５Ａ中の経路Ｐ_Ｃは、カメラ１０２の視野範囲を表している。

カメラ１０２は、視野範囲Ｐ_Ｃにおいて円錐ミラー１０８に反射して見える管１の壁面の領域を撮像する。円錐ミラー１０８は、管１の全周の内面を撮影することを可能にする。カメラ１０２において撮像された画像は、ケーブルＣを通じて地上装置５内の情報処理装置のプロセッサ７へ伝えられる。

（地上装置５の構成）
第４の実施形態による地上装置５の構成は、図１３に示したものと同様となる。

第３の実施形態では、管厚測定のために各超音波センサが超音波を送受信している管１の領域と、カメラ１０２が撮像する管１の領域とは、一定以上離れており、同一のタイミングで別々の領域の情報を得ている形態であった。これに対し、第４の実施形態では、各超音波センサが超音波を送受信している領域に対し、カメラ１０２は円錐ミラー１０８を介して同じ領域の情報を同一のタイミングで得ることができる。そのため、第１の画像と第２の画像との間で管１の長手方向の位置を揃える調整が容易である。

（動作）
第４の実施形態による検査システムの動作は、図１４に示したものと同様となるため、その説明を省略する。

第４の実施形態によれば、複数の超音波センサ１０１による超音波の送受信の結果から得られる管１の周方向および長手方向の各部の厚さを表す画像の展開図（第１の画像）と、円錐ミラー１０８を利用したカメラ１０２による撮像の結果から得られる管１の内面の周方向および長手方向の各部を表す画像の展開図（第２の画像）とを統合させた画像情報において、第１の画像および第２の画像のそれぞれに、劣化度を示す情報もしくは注意喚起を示す情報などを付加した状態で、当該画像情報を表示部６などに表示させることができる。これにより、カメラ１０２を用いた管路内の撮像および複数の超音波センサ１０１を用いた管厚の測定の両方を活かして管の検査を効率良く行うことができる。

＜変形例＞
次に、第３及び第４の実施形態に対する変形例について説明する。

図１６に、第３及び第４の実施形態に適用される複数の超音波センサの配置の変形例を示す。

第３の実施形態および第４の実施形態では、複数の超音波センサ１０１－１，１０１－２，１０１－３，１０１－４，１０１－５，１０１－６が、センサヘッド２の外周に備えられ、それぞれが周方向に一定の間隔をおいて配置される場合を例示した。本変形例では、これら複数の超音波センサ１０１－１，１０１－２，１０１－３，１０１－４，１０１－５，１０１－６のそれぞれが、更なる複数個の超音波センサ１０１－１ａ，１０１－１ｂ，１０１－１ｃ，…１０１－６ａ，１０１－６ｂ，１０１－６ｃとして構成されており、当該複数個の超音波センサ１０１－１ａ，１０１－１ｂ，１０１－１ｃ，…１０１－６ａ，１０１－６ｂ，１０１－６ｃのそれぞれは、互いに異なる方向への超音波の送信およびその反射波の受信を行うように配置されている。

すなわち、センサヘッド２の中心が管１の中心からずれた場合でも管内面に超音波がほぼ垂直に当たる超音波センサが存在するように、センサヘッド２の全周に、複数個の超音波センサ１０１を様々な方向に傾けて並べて設置する。

図１３中に示される管厚演算部７２は、複数個の超音波センサの受信波を得ることになるが、管１の内面の垂直方向から超音波の当たる方向が著しくずれる場合は反射波が得られないので、それらのデータは使用せずに、菅１の全周の厚さを測定することができる。

本変形例によれば、第３及び第４の実施形態で得られる効果に加えて、センサヘッド２の中心が管１の中心からずれた場合でも菅１の全周の厚さを測定することが可能になる。

以上詳述したように、少なくとも１つの実施形態によれば、管の検査を効率良く行うことが可能になる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…管、２…センサヘッド、３…位置計測器、４…リール、５…地上装置、６…表示部、７…プロセッサ、８…メモリ、９…記録部、１０…ローラ、２１…スキッドまたはタイヤ、７１…回転制御部、７２…管厚演算部、７３…画像統合部、７４…劣化判定部、７５…画像統合部、１０１…超音波センサ、１０２…カメラ、１０３…モータ、１０４…ミラー、１０５…加速度センサ、１０６…レーザ距離計、１０７…広角レンズ、１０８…円錐ミラー、１１１…送受信回路、１１３…モータ駆動回路。

Claims (8)

1. 超音波センサと、
   撮像装置と、
   光学系部材と、
   前記超音波センサが前記光学系部材を介して管の周方向の各部への超音波の送信およびその反射波の受信を行うとともに、前記撮像装置が前記光学系部材を介して前記管の内面の周方向の各部を撮像するように、前記光学系部材を前記管の周方向に回転させるモータと
   を備え、前記管の長手方向へ移動するセンサヘッドと、
   前記超音波センサによる送受信の結果から、前記管の周方向および長手方向の各部の厚さを求める管厚演算部と、
   前記管厚演算部により求められた前記管の周方向および長手方向の各部の厚さを表す画像と、前記撮像装置による撮像の結果から得られる前記管の内面の周方向および長手方向の各部を表す画像とを比較できるように合わせた画像情報を生成する画像統合部と
   を具備する検査システム。
2. 管の周方向の各部への超音波の送信およびその反射波の受信を行う複数の超音波センサと、
   撮像装置と、
   前記撮像装置が前記管の内面の周方向の各部を撮像することを可能にする光学系部材と
   を備え、前記管の長手方向へ移動するセンサヘッドと、
   前記超音波センサによる送受信の結果から、前記管の周方向および長手方向の各部の厚さを求める管厚演算部と、
   前記管厚演算部により求められた前記管の周方向および長手方向の各部の厚さを表す第１の画像と、前記撮像装置による撮像の結果から得られる前記管の内面の周方向および長手方向の各部を表す第２の画像とを比較できるように合わせた画像情報を生成する画像統合部と
   を具備する検査システム。
3. 前記複数の超音波センサのそれぞれは、更なる複数個の超音波センサとして構成されており、当該複数個の超音波センサのそれぞれは、互いに異なる方向への超音波の送信およびその反射波の受信を行う、
   請求項２に記載の検査システム。
4. 前記画像統合部は、前記管の周方向の位置および長手方向の位置を確認できる情報を前記画像情報に付加した状態で当該画像情報を生成する、
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載の検査システム。
5. 前記センサヘッドにおいて重力方向を計測する加速度センサと、
   前記モータを駆動するとともに、前記モータの駆動により前記光学系部材が基準位置から回転する回転角の情報を得るモータ駆動回路と、
   さらに具備し、
   前記画像統合部は、前記重力方向および前記回転角の情報を用いて、前記撮像装置により撮像される前記管の周方向の位置を認識する、
   請求項１に記載の検査システム。
6. 前記センサヘッドに繋がれるケーブルに接触するローラ、または前記ケーブルを巻くリール、または前記センサヘッドに設けられるタイヤと、
   前記ローラの回転数、または前記リールの回転数、または前記タイヤの回転数から、前記センサヘッドが管路内で基準の位置から長手方向へ進入した長さを示す進入長を計測する位置計測器と、
   さらに具備し、
   前記画像統合部は、前記進入長の情報を用いて、前記撮像装置により撮像される前記管の長手方向の位置を認識する、
   請求項１乃至５のいずれか１項に記載の検査システム。
7. 超音波センサと、撮像装置と、光学系部材と、モータとを備え、管の長手方向へ移動するセンサヘッドにおいて、前記超音波センサが前記光学系部材を介して前記管の周方向の各部への超音波の送信およびその反射波の受信を行うとともに、前記撮像装置が前記光学系部材を介して前記管の内面の周方向の各部の撮像を行うように、前記モータにより、前記光学系部材を前記管の周方向に回転させることと、
   管厚演算部により、前記超音波センサによる送受信の結果から、前記管の周方向および長手方向の各部の厚さを求めることと、
   画像統合部により、前記管の周方向および長手方向の各部の厚さを表す画像と、前記撮像装置による撮像の結果から得られる前記管の内面の周方向および長手方向の各部を表す画像とを比較できるように合わせた画像情報を生成することと
   を含む、検査方法。
8. 複数の超音波センサと、撮像装置と、光学系部材とを備え、管の長手方向へ移動するセンサヘッドにおいて、前記複数の超音波センサが前記管の周方向の各部への超音波の送信およびその反射波の受信を行うとともに、前記撮像装置が前記光学系部材を介して前記管の内面の周方向の各部を撮像することと、
   管厚演算部により、前記超音波センサによる送受信の結果から、前記管の周方向および長手方向の各部の厚さを求めることと、
   画像統合部により、前記管の周方向および長手方向の各部の厚さを表す第１の画像と、前記撮像装置による撮像の結果から得られる前記管の内面の周方向および長手方向の各部を表す第２の画像とを比較できるように合わせた画像情報を生成することと
   を含む、検査方法。

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