JP2524816Y2 - Inner diameter measurement sensor - Google Patents
Inner diameter measurement sensorInfo
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Description
【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は、熱交換器等の管材の内径、形状を光切断法
により計測することのできるセンサに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial Application Field> The present invention relates to a sensor capable of measuring the inner diameter and shape of a pipe such as a heat exchanger by a light cutting method.
〈従来の技術〉 従来、第３図に示すようなパイプ１の内径形状、寸法
等を計測する為の内径形状計測センサとしては二種類の
方式が知られている。<Prior Art> Conventionally, two types of inner diameter shape measuring sensors for measuring the inner diameter shape, dimensions, and the like of a pipe 1 as shown in FIG. 3 are known.
その一つは、第４図（ａ）に示すように、中央部が湾
曲した板バネ４を使用するカンチレバー方式と呼ばれる
ものである。即ち、この内径形状計測センサーは、第４
図（ｂ）に示すように四つの板バネ４を上下左右、図中
±X,±Ｙの方向に配置し、これらの板バネ４に歪ゲージ
５をそれぞれ取り付けたものである。従って、板バネ４
の外力６が作用し、板バネ４に変形７が生じると、その
変形量に応じた歪ゲージ５の出力が指示器８に出力さ
れ、針が矢印方向に変位することになる。One of them is a so-called cantilever method using a leaf spring 4 having a curved central portion as shown in FIG. 4 (a). That is, this inner diameter shape measurement sensor is
As shown in FIG. 2B, four leaf springs 4 are arranged in the vertical and horizontal directions, ± X and ± Y directions in the figure, and strain gauges 5 are attached to these leaf springs 4, respectively. Therefore, the leaf spring 4
When the external force 6 acts on the leaf spring 4 and the deformation 7 occurs, the output of the strain gauge 5 corresponding to the amount of the deformation is output to the indicator 8 and the needle is displaced in the direction of the arrow.
従って、第４図（ｃ）に示すように、この内径形状計
測センサをパイプ１内に挿入し、変形７に応じた出力結
果９を±X,±Ｙに対応した出力し表示していた。Therefore, as shown in FIG. 4 (c), this inner diameter shape measurement sensor was inserted into the pipe 1, and an output result 9 corresponding to the deformation 7 was output and displayed corresponding to ± X and ± Y.
他の形式の内径形状計測センサとしては、第５図
（ａ）に示す光学式のものがある。As another type of inner diameter shape measurement sensor, there is an optical type shown in FIG. 5 (a).
この内径形状計測センサは、光源10から出射した光を
対物レンズ11により、測定に必要なビーム形状とし、円
錐ミラー12を介してパイプ内周面に照射し、その照明光
が内周面に投影されている状況13を対物レンズ15を介し
て撮像器14で観察するものである。This inner diameter shape measurement sensor makes the light emitted from the light source 10 into a beam shape required for measurement by the objective lens 11, irradiates the inner peripheral surface of the pipe via the conical mirror 12, and the illumination light is projected on the inner peripheral surface The situation 13 is observed by the image pickup device 14 via the objective lens 15.
このため、そのモニタ画像16上では照明されている
所、つまり明部18と照明されていない所、つまり暗部17
に分かれる。従って、明部18の形状を測定すると、パイ
プ１の内径、内面形状が測定される。Therefore, on the monitor image 16, the illuminated portion, that is, the bright portion 18 and the unlit portion, that is, the dark portion 17
Divided into Therefore, when the shape of the bright portion 18 is measured, the inner diameter and the inner surface shape of the pipe 1 are measured.
〈考案が解決しようとする課題〉 しかしながら、従来の内径形状計測センサには次のよ
うな不都合があった。<Problem to be solved by the invention> However, the conventional inner diameter shape measurement sensor has the following disadvantages.
（１）計測しようとする被計測部に対して検出器の接触
面が広いため、或いは計測エリア内の分解能が低いため
に、要求される精度、±0.1mm以下での全周の断面形状
が正確に測定できない。(1) Due to the wide contact surface of the detector with the part to be measured or the low resolution in the measurement area, the required accuracy, the cross-sectional shape of the entire circumference with ± 0.1 mm or less Cannot measure accurately.
（２）具体的には、カンチレバー方式では機械的な制約
により、測定レンジ、範囲が決まり点情報が出力できな
い。また光学式の場合、光量の均一分布範囲に限定され
るため、また照明の明暗測定であるため、奥行き情報が
著しく変化し、正確な情報としては信頼性が低い。(2) Specifically, in the cantilever method, the measurement range and range cannot be determined and the point information cannot be output due to mechanical restrictions. Further, in the case of the optical type, since the light amount is limited to a uniform distribution range, and the measurement of the brightness of the illumination is performed, the depth information remarkably changes, and the reliability as accurate information is low.
（３）この為、従来のセンサは、内径情報を測るが、結
果的に全周に渡る断面形状については計測できなかっ
た。即ち、奥行き情報を含めた真の形状情報は直接的に
は測れなかったのである。(3) For this reason, the conventional sensor measures the inner diameter information, but cannot measure the cross-sectional shape over the entire circumference as a result. That is, true shape information including depth information could not be directly measured.
本考案は、上記従来技術に鑑みてなされたものであ
り、非接触で形状を測る方法である光切断法を工夫し、
管材の断面形状を、その全周に渡り測定することのでき
る内周形状測定センサを提供することを目的とするもの
である。The present invention has been made in view of the above prior art, and devised a light cutting method which is a method of measuring a shape in a non-contact manner,
It is an object of the present invention to provide an inner peripheral shape measuring sensor capable of measuring the cross-sectional shape of a pipe material over the entire circumference.
〈課題を解決するための手段〉 斯かる目的を達成する本考案の構成はファイバスコー
プが収納された後部ケーシングに回転ケーシングが回動
自在に装着されると共に該回転ケーシングを回転させる
超音波モータが取り付けられる一方、前記回転ケーシン
グ内には、半導体レーザ及び該半導体レーザから出射さ
れたレーザ光を前記ファイバスコープの視野にスリット
状に照射する光学部品が設置され、更に、前記回転ケー
シング又は前記後部ケーシングに調芯機構が付加された
ことを特徴とするものである。<Means for Solving the Problems> The configuration of the present invention that achieves the above object has an ultrasonic motor that rotates the rotating casing while the rotating casing is rotatably mounted on the rear casing in which the fiberscope is stored. On the other hand, in the rotating casing, a semiconductor laser and an optical component for irradiating a laser beam emitted from the semiconductor laser in a slit shape to a field of view of the fiber scope are installed, and further, the rotating casing or the rear casing is provided. And a centering mechanism is added to the second embodiment.
〈作用〉 反射ミラーを介して観察される視野の距離に対する広
がり角θ1とスリット光源により出力されたスリット光
の距離に対する広がり角θ2に任意の関係、例えば、θ1
＞θ2なる関係を持たせ、視野内に見えるスリット光幅
を測れば、被検面までの距離即ち視野サイズと径情報を
得ることが可能となり、更に光切断による凹凸を同時に
見ることにより形状が測定される。<Operation> An arbitrary relationship between the spread angle θ 1 with respect to the distance of the visual field observed through the reflection mirror and the spread angle θ 2 with respect to the distance of the slit light output by the slit light source, for example, θ 1
> To have a theta 2 the relationship, if Hakare slit light width visible in the visual field, it is possible to obtain the distance or field size and size information to the detection surface, the shape by looking further irregularities due to light simultaneously cut Is measured.
また、スリット光は線状であるので、周方向回転機構
を持たせ、全周に走査することで、高精度に且つ高指向
性で測定レンジが大きい内径形状測定センサを提供でき
る。In addition, since the slit light is linear, by providing a circumferential rotation mechanism and scanning the entire circumference, it is possible to provide an inner diameter shape measurement sensor with high accuracy, high directivity, and a large measurement range.
〈実施例〉 以下、本考案について、図面に示す実施例を参照して
詳細に説明する。<Example> Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples shown in the drawings.
第１図（ａ）に本考案の一実施例を示す。同図に示す
ように、円筒状の後部ケーシング24には円筒状の回転ケ
ーシング27が回転自在に装着されると共にこの回転ケー
シング27の前端には調芯機構28が取り付けられている。
調芯機構は後部にも設けてもよい。後部ケーシング24内
には、エンコーダを内蔵した中空な超音波モータ26が設
けられ、この超音波モータ26を駆動することにより、回
転ケーシング27を回転させることができる。後部ケーシ
ング24にはフレキシブルチューブ29が接続されて後方に
延長され、中継器30に接続されている。このフレキシブ
ルチューブ29及び後方ケーシング24には、ファイバスコ
ープ19、各種信号ケーブルが内蔵されている。ファイバ
スコープ19は図示しないイメージガイド及びライトガイ
ドを内蔵しており、その先端は回転ケーシング27内に挿
入されている。回転ケーシング27内には、ファイバスコ
ープ19の前方の光軸中心位置に、反射ミラー20が斜めに
配設されている。従って、回転ケーシング27に穿設され
た窓部を通じて、光軸に対し斜め方向の視野22を観察す
ることができる。また、回転ケーシング27内において、
反射ミラー20の側方にはスリット光源21が配置されてい
る。このスリット光源21は、回転ケーシングの窓部を通
じて前記視野22内にスリット光23を投影するものであ
る。即ち、スリット光源21は第１図（ｂ）に示すよう
に、半導体レーザ21aから出射された光を対物レンズ21b
を介して平行光とした後、シリンドリカルレンズ21cで
広がりを持つスリット光23とし、反射ミラー21dで反射
させて、視野22に投影するものである。これにより、視
野22内でスリット光23による光切断像が観察することが
できる。また、回転ケーシング27を回転させることで、
視野22及びスリット光23を回転させて管内周面を走査で
きるようになっている。FIG. 1A shows an embodiment of the present invention. As shown in the figure, a cylindrical rotating casing 27 is rotatably mounted on a cylindrical rear casing 24, and a centering mechanism 28 is attached to a front end of the rotating casing 27.
The alignment mechanism may be provided at the rear. A hollow ultrasonic motor 26 having a built-in encoder is provided in the rear casing 24. By driving the ultrasonic motor 26, the rotary casing 27 can be rotated. A flexible tube 29 is connected to the rear casing 24 and extends rearward, and is connected to a repeater 30. The flexible tube 29 and the rear casing 24 incorporate the fiber scope 19 and various signal cables. The fiberscope 19 has a built-in image guide and light guide (not shown), and the tip is inserted into the rotating casing 27. In the rotary casing 27, the reflection mirror 20 is disposed obliquely at the center of the optical axis in front of the fiber scope 19. Therefore, the visual field 22 oblique to the optical axis can be observed through the window provided in the rotary casing 27. Also, in the rotating casing 27,
A slit light source 21 is arranged on the side of the reflection mirror 20. The slit light source 21 projects the slit light 23 into the visual field 22 through the window of the rotating casing. That is, as shown in FIG. 1B, the slit light source 21 converts the light emitted from the semiconductor laser 21a into an objective lens 21b.
After that, the light is converted into parallel light through the cylindrical lens 21c, the slit light 23 is spread by the cylindrical lens 21c, reflected by the reflection mirror 21d, and projected onto the visual field 22. Thereby, a light cut image by the slit light 23 can be observed in the visual field 22. Also, by rotating the rotating casing 27,
By rotating the field of view 22 and the slit light 23, the inner circumferential surface of the tube can be scanned.
尚、スリット光源21に対する電力の供給は、後部ケー
シング24に設けられたスリップリング25を介して行う。The power supply to the slit light source 21 is performed via a slip ring 25 provided on the rear casing 24.
一方、中継器30には、撮影用テレビカメラ、超音波モ
ータドライバ、エンコーダ信号処理器等が内蔵され、こ
の中継器30で光電変換して信号処理可能となっている。On the other hand, the repeater 30 has a built-in television camera for photographing, an ultrasonic motor driver, an encoder signal processor, and the like. The repeater 30 can perform photoelectric conversion and signal processing.
上記構成を有する内径形状計測センサは次のように使
用する。The inner diameter shape measuring sensor having the above configuration is used as follows.
まず、光切断法の原理は第２図（ａ）に示すように、
視野軸Ｄに対してスリット光軸Ｃを幾何学的に角度θだ
け傾斜した方向に設置し、被測定物の凹凸をスリット光
によりａ−ａ′方向で切断し、その像を視野軸Ｄに対し
投影したｂ−ｂ′面で観察することにより行うものであ
る。First, the principle of the light section method is as shown in FIG.
The slit optical axis C is set in the direction inclined geometrically by the angle θ with respect to the visual field axis D, and the unevenness of the object to be measured is cut in the aa ′ direction by the slit light, and the image is formed on the visual field axis D. On the other hand, the observation is performed by observing the projected bb 'plane.
従って、これを応用した本実施例では、第２図（ｂ）
に示すようにモニタ画面16上において、ファイバスコー
プ19の視野22は原則として円形（拡大投影の場合は、方
形となる）の像32として観察され、この像32内にスリッ
ト光による線状の像33が観察される。この線状の像33の
長さｗを測定することにより、視野のサイズ、つまり視
点からの距離が判る。また、凹凸が在れば、その部分の
像34から、その形状が判る。即ち、形状が凸ならば、線
状の像33は図中上方ｂへ、形状が凹ならば、線状の像33
は図中下方ｂ′へ折れ曲がって見える。これにより、真
の形状が判る。Therefore, in this embodiment to which this is applied, FIG.
As shown in the figure, on the monitor screen 16, the field of view 22 of the fiberscope 19 is observed in principle as a circular (in the case of enlarged projection, a square) image 32, and a linear image formed by slit light is included in this image 32. 33 is observed. By measuring the length w of the linear image 33, the size of the visual field, that is, the distance from the viewpoint, can be determined. Also, if there are irregularities, the shape can be known from the image 34 of that portion. That is, if the shape is convex, the linear image 33 goes upward b in the figure, and if the shape is concave, the linear image 33
Appears to be bent downward b 'in the figure. Thereby, the true shape is known.
この測定の手順は、第２図（ｃ）に示すように原則と
して画像採集35の後、幾何学的補正処理36を実施するこ
とにより第２図（ａ）の関係より生じる歪を取り除き、
次いで、その画像から形状、寸法を測定する処理37を行
い、測定結果38を表示することにより行う。In this measurement procedure, as shown in FIG. 2 (c), in principle, after the image collection 35, the geometric correction processing 36 is performed to remove distortion caused by the relationship of FIG. 2 (a).
Next, a process 37 for measuring the shape and dimensions from the image is performed, and the measurement result 38 is displayed.
観察される視野22の距離に対する広がり角θ1と出力
されたスリット光23の距離に対する広がり角θ2に任意
の関係、例えば、θ1＞θ2なる関係があるときには、容
易に内径、形状情報を得ることができる。When there is an arbitrary relationship between the divergence angle θ 1 with respect to the distance of the observed visual field 22 and the divergence angle θ 2 with respect to the distance of the output slit light 23, for example, when there is a relation of θ 1 > θ 2 , the inner diameter and shape information can be easily obtained. Can be obtained.
〈考案の効果〉 以上、実施例に基づいて具体的に説明したように本考
案は、非接触で形状を測定できる光切断法を利用したの
で、管材の断面形状を、その全周に渡り測定できる内周
形状測定センサを提供することが可能となる。<Effects of the Invention> As described above in detail based on the embodiment, the present invention utilizes the light cutting method that can measure the shape in a non-contact manner, so that the cross-sectional shape of the tube material is measured over the entire circumference. It is possible to provide a possible inner peripheral shape measurement sensor.
第１図（ａ）は本考案の一実施例に係る内径形状計測セ
ンサを部分的に破断して示す斜視図、第１図（ｂ）は同
図（ａ）中に示すスリット光源に付いて示す斜視図、第
２図（ａ）は光切断法の原理図、第２図（ｂ）はモニタ
画面を示す説明図、第２図（ｃ）は本実施例に係る内径
形状計測センサを実施するための工程図、第３図は測定
対象物を示す斜視図、第４図（ａ）は板バネの正面図、
第４図（ｂ）はカンチレバー方式の内径形状計測センサ
の斜視図、第４図（ｃ）は歪ゲージの出力を示す説明
図、第５図（ａ）は光学式の内径形状計測センサの斜視
図、第５図（ｂ）は光学式の内径形状計測センサの観察
画像の説明図である。 図面中、 19はファイバスコープ、20は反射ミラー、21はスリット
光源、22は視野、23はスリット光、24は後部ケーシン
グ、25はスリップリング、26は中空超音波モータ、27は
回転ケーシング、28は調芯機構、29はフレキシブルチュ
ーブ、30は中継器である。FIG. 1A is a perspective view showing an inner diameter shape measuring sensor according to an embodiment of the present invention partially broken away, and FIG. 1B is a perspective view showing a slit light source shown in FIG. FIG. 2 (a) is a diagram showing the principle of the light cutting method, FIG. 2 (b) is an explanatory diagram showing a monitor screen, and FIG. 2 (c) implements an inner diameter shape measuring sensor according to the present embodiment. FIG. 3 is a perspective view showing an object to be measured, FIG. 4 (a) is a front view of a leaf spring,
FIG. 4 (b) is a perspective view of a cantilever type inner diameter shape measuring sensor, FIG. 4 (c) is an explanatory diagram showing an output of a strain gauge, and FIG. 5 (a) is a perspective view of an optical inner diameter shape measuring sensor. FIG. 5 (b) is an explanatory diagram of an observation image of the optical inner diameter shape measurement sensor. In the drawing, 19 is a fiberscope, 20 is a reflection mirror, 21 is a slit light source, 22 is a field of view, 23 is a slit light, 24 is a rear casing, 25 is a slip ring, 26 is a hollow ultrasonic motor, 27 is a rotary casing, 28 Is a centering mechanism, 29 is a flexible tube, and 30 is a repeater.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 長島 是 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町１丁目１番 １号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)考案者 真川 俊雄 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町１丁目１番 １号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 (56)参考文献 特開 昭64−54234（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−88027（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−202109（ＪＰ，Ａ) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Nagashima, 1-1 1-1 Wadazakicho, Hyogo-ku, Kobe-shi, Hyogo Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Kobe Shipyard (72) Inventor Toshio Magawa Hyogo-ku, Kobe-shi, Hyogo 1-1 1-1 Wadazakicho, Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Kobe Shipyard (56) References JP-A-64-54234 (JP, A) JP-A-64-88027 (JP, A) JP-A-61-202109 ( JP, A)
Claims (1)
ングに回転ケーシングが回動自在に装着されると共に該
回転ケーシングを回転させる超音波モータが取り付けら
れる一方、前記回転ケーシング内には、半導体レーザ及
び該半導体レーザから出射されたレーザ光を前記ファイ
バスコープの視野にスリット状に照射する光学部品が設
置され、更に、前記回転ケーシング又は前記後部ケーシ
ングに調芯機構が付加されたことを特徴とする内径形状
計測センサ。1. A rotary casing is rotatably mounted on a rear casing in which a fiberscope is housed, and an ultrasonic motor for rotating the rotary casing is attached thereto. An optical part for irradiating a laser beam emitted from a semiconductor laser in a field of view of the fiber scope in a slit shape is provided, and further, a centering mechanism is added to the rotating casing or the rear casing. Measurement sensor.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1990098083U JP2524816Y2 (en) | 1990-09-20 | 1990-09-20 | Inner diameter measurement sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1990098083U JP2524816Y2 (en) | 1990-09-20 | 1990-09-20 | Inner diameter measurement sensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0455504U JPH0455504U (en) | 1992-05-13 |
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Family
ID=31838988
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1990098083U Expired - Lifetime JP2524816Y2 (en) | 1990-09-20 | 1990-09-20 | Inner diameter measurement sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP2524816Y2 (en) |
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