JP4231515B2 - 自走式管内検査カメラシステム - Google Patents

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システムに関する。

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、照明ランプを設定照度に応じて定電圧制御し点灯駆動する装置が存在する。
特開平７−１２０６８２号公報

水道管、下水管、ガス管などを検査する際に適用される管内検査システムとして、自走車ユニットおよびＬＥＤ照明部を有するカメラユニットを備えた自走式管内検査カメラ装置と、この自走式管内検査カメラ装置を制御する制御装置との間を長距離ケーブルで接続した自走式管内検査カメラシステムが存在する。

このシステムを構成する自走式管内検査カメラ装置は、上記したように自走車ユニットおよびカメラユニットを備え、カメラユニットに、光学系（カメラレンズ）を有するＣＣＤカラーカメラ部と、光源に照明用の白色ＬＥＤを用いた照明部とを有する。

この種、ＬＥＤを用いた照明部を上記した従来技術のように定電圧駆動制御した場合、ＬＥＤおよびその周囲温度の上昇に伴いＬＥＤの内部抵抗が変化し、ＬＥＤの温度上昇に伴いＬＥＤに過電流が流れてＬＥＤが破壊するという問題が生じる。

そこで、ＬＥＤを光源に用いた照明部には、上記ケーブル内にＬＥＤの点灯駆動に専用の電源供給用芯線を設けて、ＬＥＤに流れる点灯駆動電流を設定輝度に応じた一定の電流値に制御する構成が採られる。

しかしながら、この種の構成は、ケーブル内にＬＥＤの点灯駆動に専用の電源供給用芯線を設けなければならず、かつ芯線の電気抵抗を低く抑える必要があることから、ケーブルが大径化し、重量が嵩むという問題が生じる。とくに、ケーブル長が１００乃至３００メートル程度の長距離ケーブルをシステムの構成要素に含む場合は、物理上の問題として自走車ユニットにかかる負荷（ケーブルを引きずる負荷）が大きくなり、かつケーブル取り扱い上の容易性が失われるとともに、ケーブルの大径化、重量化に伴う巻装機構を含めた機構上の大型化、堅牢化等が必要とされ、システム全体の構成が大型化、重量化するという問題があった。

そこで、本発明は、自走車ユニットおよびＬＥＤ照明部を有するカメラユニットを備えた自走式管内検査カメラ装置と前記自走式管内検査カメラ装置を制御する制御装置との間を長距離ケーブルで接続した自走式管内検査カメラシステムに於いて、上記ケーブルから、ＬＥＤの点灯駆動に専用の電源供給用芯線を排除し、ケーブルの小径化、軽量化を図るとともに、ＬＥＤを設定輝度に従い定電流制御して、長期に亘る安定したＬＥＤ照明を可能にした自走式管内検査カメラシステム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は、自走車ユニットおよびカメラユニットを備えた自走式管内検査カメラ装置と前記自走式管内検査カメラ装置を制御する制御装置との間を長距離ケーブルで接続した自走式管内検査カメラシステムに於いて、前記カメラユニットに、検査対象管内を撮影するカメラ部と、前記検査対象管内を照明するＬＥＤを用いた照明部と、前記カメラ部の動作用電源を生成する安定化電源回路と、前記照明部の照明電流を検出する照明電流検出部とを具備し、前記ケーブルに、前記安定化電源回路および前記照明部に共通電源を供給するカメラ電源用芯線と、前記照明電流検出部で検出した電流値を前記制御装置に供給する制御信号用芯線とを具備し、前記制御装置に、前記制御信号用芯線を介して入力された前記照明電流検出部の検出電流値をもとに、前記カメラ電源用芯線に供給する前記共通電源の電圧を可変制御して前記照明部を定電流制御するカメラ電源供給制御手段を具備したことを特徴とする。

本発明によれば、ケーブル芯線から、ＬＥＤの点灯駆動に専用の電源供給用芯線を排除して、ケーブルの小径化、軽量化を図るとともに、ＬＥＤを設定輝度に従い定電流制御して、長期に亘る安定したＬＥＤ照明を可能にした。

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システムの構成を図１に示す。
本発明の実施形態に係る自走式管内検査カメラシステムは、図１に示すように、カメラ制御器（以下、制御装置と称す）１と、自走式管内検査カメラ装置２と、上記制御装置１と自走式管内検査カメラ装置２との間を接続するカメラケーブル１１とを有して構成される。

自走式管内検査カメラ装置２は、自走車ユニット２Ａと、この自走車ユニット２Ａの前進方向先端部に設けられたカメラユニット２Ｂとにより構成される。

カメラユニット２Ｂには、光学系（カメラレンズ）を含むカラーＣＣＤを用いたカメラ部（以下撮像部と称す）と、複数個の白色ＬＥＤを用いた照明部とが設けられている。

自走式管内検査カメラ装置２は、カメラケーブル１１の先端部に設けられたカメラコネクタ１２によりカメラケーブル１１に接続される。

カメラケーブル１１は、制御装置１内に設けられたケーブルドラム１３に巻装され、ケーブル長センサ１４を介してケーブルドラム１３から引き出し可能となっている。ケーブルドラム１３には、可変ドラムブレーキ１５、ケーブル巻装用トラバース機構１６等が設けられている。

制御装置１には、ケーブルドラム１３に巻装されたカメラケーブル１１を介して自走式管内検査カメラ装置２を制御するための制御回路１０が設けられている。

制御回路１０には、自走式管内検査カメラ装置２から入力した電流検出部２３の検出電流値（ＤＴ）をもとにカメラ電源用芯線１１ｄに供給するカメラ電源の電源電圧を可変制御する出力電圧制御部１０ａが設けられている（図３を参照）。この出力電圧制御部１０ａの出力電圧制御により後述する照明部のＬＥＤ駆動電流が設定輝度に従う定電流値に保たれる。

上記ケーブルドラム１３に巻装されたカメラケーブル１１は、図２に示すように、高張力繊維ロープ１１ａを中心に、ビデオ信号伝送用同軸芯線１１ｂと、制御信号用芯線１１ｃと、カメラ電源用芯線１１ｄと、グランド（接地）用芯線１１ｅと、自走車駆動電源用芯線１１ｆ，１１ｇとでなる６本の芯線が設けられている。これら高張力繊維ロープ１１ａと６本の各芯線１１ｂ〜１１ｇは、シールド編組１１ｈ、高張力繊維編組１１ｉ及び外皮で被覆される。これら芯線１１ｂ〜１１ｇのうち、カメラ電源用芯線１１ｄは、カメラユニット２Ｂに設けられた撮像部（図３に示す符号２１参照）の動作用電源供給路および照明部（図３に示す符号２２参照）の点灯駆動用電源供給路として用いられる。尚、上記撮像部（図３に示す符号２１参照）は定電圧源で動作し、照明部（図３に示す符号２２参照）は設定輝度に従う定電流源で点灯駆動する。この撮像部および照明部への各電源供給については後述する。

上記した自走式管内検査カメラシステムの自走式管内検査カメラ装置２に設けられた照明部の電源供給回路の構成を図３に示している。

自走式管内検査カメラ装置２には、撮像部２１、照明部２２、電流検出部２３、制御部２４、ＬＥＤ点灯駆動部２５、安定化電源回路部（ＰＳ）２６等が設けられている。

撮像部２１は、光学系（カメラレンズ）を含むカラーＣＣＤを用いて構成される。この撮像部２１はカメラユニット２Ｂに設けられている。カメラユニット２Ｂには撮像部２１に付随して、撮像部２１を旋回駆動する回転機構、撮像部２１を上下方向に駆動する首振り機構、レンズ駆動（焦点、絞り、ズーム）機構等が設けられている。回転機構および首振り機構にはそれぞれ角度検出のためのポテンショメータが設けられる。

照明部２２は、複数個の白色ＬＥＤ（ＬＥＤ１〜ｎ）を用いて構成され、検査対象管内を設定輝度で照明する。この照明部２２は上記撮像部２１とともにカメラユニット２Ｂに設けられている。

上記した撮像部２１および照明部２２は、カメラケーブル１１のカメラ電源用芯線１１ｄを介して制御装置１から供給される共通電源（カメラ電源）を受けて動作（駆動）する。撮像部２１は上記共通電源をもとに安定化電源回路部（ＰＳ）２６が生成した定電圧電源により動作し、照明部２２は上記共通電源によりＬＥＤを定電流駆動する。

電流検出部２３は照明部２２のＬＥＤ点灯時の駆動（動作）電流を検出する。この電流検出部２３で検出した電流値は、制御部２４の出力インタフェース、およびカメラケーブル１１に設けられた制御信号用芯線１１ｃを介し、アナログ値（電位信号）で制御装置１に伝送される。この際、制御装置１に到達したアナログ値の検出信号（電位信号）はケーブル芯線の電気抵抗により減衰する。

制御部２４は、カメラケーブル１１に設けられた制御信号用芯線１１ｃを介して制御装置１との間で授受する調歩同期方式の入出力インタフェースを具備する。ここでは、撮像部２１の回転、首振り、焦点、絞り、ズーム等の制御信号、および照明部２２の点灯駆動制御信号をそれぞれ時分割制御によりデジタルデータで入力するデジタル入力インタフェース部と、安定化電源回路部（ＰＳ）２６で生成した基準電圧（２Ｖ，４Ｖ）、上記各ポテンショメータの検出出力値（回転角度、首振り角度）、電流検出部２３の検出電流値（ＤＴ）等をそれぞれアナログ値の信号（電位信号）で制御信号用芯線１１ｃを介し制御装置１に伝送するアナログ出力インタフェース部を具備する。

この制御部２４に於けるデジタル入力インタフェース部の各種データの受信タイミングを図４（ａ）に示す。また、アナログ出力インタフェース部の各種信号の送信タイミングを図４（ｂ）に示し、上記デジタル入力インタフェース部の各種データの内容（ビット値）を図５（ａ）に示し、上記アナログ出力インタフェース部の各種信号の内容を図５（ｂ）に示している。図４（ａ）に於いて、「ＳＴＢ」は調歩同期のためのスタートビット（パルス）、「Ｓ．Ｐ．ＣＬＫ」はサンプリングクロックである。

ＬＥＤ点灯駆動部２５は、制御部２４からの制御信号（点灯駆動指示信号）をもとに照明部２２の複数のＬＥＤを点灯駆動制御する。制御部２４は、制御信号用芯線１１ｃ、デジタル入力インタフェース部を介して制御装置１から図５に示す「照明」の「明」を示すデータフォーマットのデータを受けると、ＬＥＤ点灯駆動部２５に点灯駆動指示信号を送出して、照明部２２の複数のＬＥＤを点灯駆動制御する。

安定化電源回路部（ＰＳ）２６は、カメラケーブル１１に設けられたカメラ電源用芯線１１ｄを介して制御装置１から供給された動作用電源（カメラ電源）をもとに撮像部２１の動作電圧に従う一定電圧値のカメラ動作電源を生成し、撮像部２１に供給する。さらに安定化電源回路部（ＰＳ）２６は、上記アナログ出力インタフェース部の基準電圧（２Ｖ，４Ｖ）を生成し、この基準電圧値（２Ｖ，４Ｖ）を制御部２４のアナログ出力インタフェース部に送出する。制御部２４のアナログ出力インタフェース部は、上記基準電圧値（２Ｖ，４Ｖ）をアナログ信号として、図４（ｂ）に示す伝送タイミング（Ａ／Ｄ０，Ｄ１）で制御信号用芯線１１ｃを介し制御装置１に伝送する。制御装置１はこの基準電圧値（２Ｖ，４Ｖ；Ｐ−Ｐ＝２Ｖ）をもとに、自走式管内検査カメラ装置２から送られた各種アナログ信号のレベルを認識する。

ここで自走式管内検査カメラ装置２に設けられた照明部の電源供給回路の動作を説明する。

制御装置１からカメラケーブル１１のカメラ電源用芯線１１ｄを介して自走式管内検査カメラ装置２に入力されたカメラ電源は、安定化電源回路部（ＰＳ）２６に供給されるとともに、ＬＥＤ点灯駆動部２５を介して照明部２２に供給される。

安定化電源回路部（ＰＳ）２６は、上記カメラ電源用芯線１１ｄを介して制御装置１から供給されたカメラ電源（動作用電源）をもとに撮像部２１の動作電圧に従う一定電圧値のカメラ動作電源を生成し、撮像部２１に供給する。

さらに安定化電源回路部（ＰＳ）２６は、上記アナログ出力インタフェース部の基準電圧（２Ｖ，４Ｖ）を生成し、この基準電圧値（２Ｖ，４Ｖ）を制御部２４のアナログ出力インタフェース部に送出する。

照明部２２がＬＥＤ点灯駆動部２５により点灯駆動されると、その駆動電流が電流検出部２３により検出され、当該検出電流値が制御部２４のアナログ出力インタフェース部に入力される。

制御部２４のアナログ出力インタフェース部は、上記安定化電源回路部（ＰＳ）２６で生成された基準電圧値（２Ｖ，４Ｖ）をアナログ信号として、図４（ｂ）に示す伝送タイミング（Ａ／Ｄ０，Ｄ１）で制御信号用芯線１１ｃを介し制御装置１に伝送する。さらに電流検出部２３の検出電流値（ＤＴ）を図４（ｂ）に示す伝送タイミング（Ａ／Ｄ５）で制御信号用芯線１１ｃを介し制御装置１に伝送する。

制御装置１は、上記基準電圧値（２Ｖ，４Ｖ；Ｐ−Ｐ＝２Ｖ）をもとに、自走式管内検査カメラ装置２の電流検出部２３から出力された検出電流値（ＤＴ）を認識し、この値をもとに、出力電圧制御部１０ａがカメラ電源用芯線１１ｄに供給するカメラ電源の出力電圧を可変制御し、照明部２２の点灯駆動電流が設定輝度に従う一定の電流値となるように制御する。

上記したＬＥＤ照明電流のフィードバック制御により、撮像部２１と照明部２２のカメラ電源を共通に用いて、照明部２２のＬＥＤを設定輝度に従い定電流制御することができる。これにより、ケーブル芯線からＬＥＤの点灯駆動に専用の電源供給用芯線を省いてケーブルの小径化、軽量化を図ることができるとともに、照明部２２のＬＥＤを設定輝度に従い定電流制御して、長期に亘る安定したＬＥＤ照明を確保できる。

本発明の実施形態に係る自走式管内検査カメラシステムの構成を示す斜視図。 上記実施形態に係るカメラケーブルの構成を示す図。 上記実施形態に係る照明部の電源供給回路を示す図。 上記実施形態に係る制御信号用芯線上のデータ伝送タイミングを示す図。 上記実施形態に係る制御信号用芯線上のデジタルデータの内容を示す図。 上記実施形態に係る制御信号用芯線上のアナログデータの内容を示す図。

符号の説明

１…制御装置（カメラ制御器）、２…自走式管内検査カメラ装置、２Ａ…自走車ユニット、２Ｂ…カメラユニット、１０…制御回路、１０ａ…出力電圧制御部、１１…カメラケーブル、１１ｃ…制御信号用芯線、１１ｄ…カメラ電源用芯線、１２…カメラコネクタ、１３…ケーブルドラム、２１…撮像部（カメラ部）、２２…照明部、２３…電流検出部、２４…制御部、２５…ＬＥＤ点灯駆動部、２６…安定化電源回路部（ＰＳ）。

Claims (6)

1. 自走車ユニットおよびカメラユニットを備えた自走式管内検査カメラ装置と前記自走式管内検査カメラ装置を制御する制御装置との間を長距離ケーブルで接続した自走式管内検査カメラシステムに於いて、
   前記カメラユニットに、検査対象管内を撮影するカメラ部と、前記検査対象管内を照明するＬＥＤを用いた照明部と、前記カメラ部の動作用電源を生成する安定化電源回路と、前記照明部の照明電流を検出する照明電流検出部とを具備し、
   前記ケーブルに、前記安定化電源回路および前記照明部に共通電源を供給するカメラ電源用芯線と、前記照明電流検出部で検出した電流値を前記制御装置に供給する制御信号用芯線とを具備し、
   前記制御装置に、前記制御信号用芯線を介して入力された前記照明電流検出部からの検出電流値をもとに、前記カメラ電源用芯線に供給する前記共通電源の電圧を可変制御して前記照明部を定電流制御するカメラ電源供給制御手段を具備したことを特徴とする自走式管内検査カメラシステム。
2. 前記カメラユニットに、前記照明電流検出部で検出した電流値、および前記安定化電源回路で生成した特定の定電圧値を各々アナログ値の電位信号で時分割制御により前記制御信号用芯線を介して前記制御装置に供給するインタフェース回路を具備し、
   前記制御装置は、前記制御信号用芯線を介して入力した前記定電圧値の電位信号のレベルを基準に前記照明部の検出電流値を認識することを特徴とする請求項１に記載の自走式管内検査カメラシステム。
3. 前記ケーブルは、前記カメラ電源用芯線および前記制御信号用芯線と、前記自走車ユニットに動作電源を供給する自走車駆動用電源芯線と、前記カメラ部で撮影した映像信号を前記制御装置に伝送する同軸芯線とをシールド編組および高張力繊維編組で束ねた長距離多芯ケーブルである請求項１に記載の自走式管内検査カメラシステム。
4. 前記制御装置は、前記制御信号用芯線を用いて前記カメラ部を制御する複数のカメラ操作制御信号および前記照明部を点灯駆動制御する照明制御信号を時分割で伝送することを特徴とする請求項１に記載の自走式管内検査カメラシステム。
5. 前記照明部は複数のＬＥＤを用いて構成され、前記カメラ電源供給制御手段は前記複数のＬＥＤを設定輝度に従い定電流制御することを特徴とする請求項１に記載の自走式管内検査カメラシステム。
6. 前記インタフェース回路は、調歩同期方式により、前記カメラ部の回転、首振り、焦点、絞り、ズームの各制御信号、および前記照明部の点灯駆動制御信号をそれぞれ前記制御信号用芯線を介して前記制御装置から入力するデジタル入力インタフェース部と、前記安定化電源回路で生成した基準電圧値、前記回転および首振りの各角度値、前記照明電流検出部の検出電流値をそれぞれアナログ値の電位信号で前記制御信号用芯線を介して前記制御装置に伝送するアナログ出力インタフェース部とを具備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システム。

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