JP4984497B2 - 水中検査装置 - Google Patents
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Description
PLR配管7内を通れる大きさである。且つ検査用ROV11の筐体は周囲の水に対して中性浮力となる、あるいは若干程度比重が大きくなるように空間の容積と内部機器の重量とが調整されて設計されている。
ROV13から発進させた支援用ROV13を、ジェットポンプ6内および入口ノズル
8a内を通過させ、PLR配管7内に進入させる。
15に接続される。
ROV11の長軸Aの方向のうちの前方向の視野を有し、その映像を見ながらROV操作員18aは、検査用ROV11をコントロールする。
39を介して昇降用モータ38aで駆動するという副駆動機構を昇降用スラスタ37aとともに構成している。右の推進用スラスタ37bは右推進用モータ38b、左の推進用スラスタ37bは左推進用モータ38cで、マグネットカップリング40を介して駆動するという主駆動機構を前後進用の推進用スラスタ37bとともに構成している。
ROV11が推進でき、他方向への推進に際してはコントローラ17で昇降用モータ38aの回転方向を正逆切り替える。同じく、左右の推進用モータ38bおよび38cの回転方向を正逆切り替えることで主推進方向の一方向へ検査用ROV11が推進でき、他方向への推進に際してはコントローラ17で左右の推進用モータ38bおよび38cの回転方向を正逆切り替える。左右の推進用モータ38bおよび38cの一方を駆動して他方を停止、又は左右の推進用モータ38bおよび38cの推進方向を互いに逆となるようにすると、検査用ROV11を転回させて向きを左右に変えることが出来る。
(a)図のように、検査用ROV11が水平姿勢の状態にあって、検査用ROV11の浮心を通る短軸Bと平行且つ長軸Aと立体的に交差するように検査用ROV11内に配備されている。
46g,スタビライザ駆動用軸47a〜47cおよびスタビライザ駆動用ベルトを介して、姿勢変換用モータ38dにより駆動する。
44aの中心、短軸方向用スタビライザ43bはボールねじ軸44bの下部に位置させる。この状態では、検査用ROVの重心は浮心の真下に位置しているので、検査用ROVは水平に姿勢制御されている。
ROVの後方側に移動しているから、検査用ROVの前方側が上に向く。
ROV13が推進でき、他方向への推進に際してはコントローラ17で昇降用モータ61aの回転方向を正逆切り替える。同じく、左右の推進用モータ61bおよび61cの回転方向を正逆切り替えることで水平前進(カメラ60のある方向)方向へ支援用ROV13が推進でき、他方向(後進方向)への推進に際してはコントローラ17で左右の推進用モータ61bおよび61cの回転方向を正逆切り替える。左右の推進用モータ61bおよび
61cの一方を駆動して他方を停止、又は左右の推進用モータ61bおよび61cの推進方向を互いに逆となるようにすると、支援用ROV13を転回させて向きを左右に変えることが出来る。
61dで駆動する。二次ケーブル用ウインチ64には、二次ケーブル12を繰出す際の弛み防止として二次ケーブルガイド65を取り付けてある。さらに、二次ケーブル用ウインチ64には、二次ケーブルの繰出し長さを検出するためのエンコーダ66を設置し、その信号は中継部67および一次ケーブル14を介して制御装置15に伝送する。
75を左右に往復運動させることができ、二次ケーブル12を規則正しく巻取ることが可能になる。なお、ウインチ軸72aには、スリップリング78を取り付けてあり、ウインチ軸72aが回転しても、ケーブルが捩れることなく信号及び電源を伝えることが可能となっている。
93の部分を置き換え(95b)、死角を無くした映像を得る(92b)。
12においては、検査用ROV映像表示部106内に、周方向溶接線の例107と、SCC欠陥の例108が表されている例を挙げている。
113および、昇降・姿勢変換レバー114で操作する。
ROV13内のエンコーダ66の信号は、制御装置15内の位置標定用CPU120に入力される。
120にデータを伝送する。また、制御装置15に付属のキーボードからは、水中ITVカメラ19の座標を入力する。さらに、水中ITVカメラ19内のステレオカメラ85の映像は、画像処理ボード123に入力され、デジタル化されてCPU120に入力される。
UP・DOWNカウントによって定義した進行方向符号drや単位検知長さΔLADや検査用ROV11の進行方向(θp,φp)に基づいて検査用ROV11の位置を演算する処理プログラムと、その処理プログラムでその演算を実行するCPU120と、その演算処理によって求められた検査用ROV11の位置を表示する表示装置16を備えている。
16の各ステップは、図15の一部であるため、制御装置15内の位置標定用CPU
(120)で処理する。まず、水中ITVカメラ19の位置(XITV,YITV,ZITV)をキーボード122から入力(ステップ140)する。
Zi)を初期化する (ステップ144)。この方法は、キーボード122から検査対象配管入口座標を入力する。最後に、支援用ROV13の位置と検査用ROV11の位置を用いて、ケーブル繰出し長LADを、(1)式で計算し初期化する(ステップ145)。
XS=XITV+XSP
YS=YITV+YSP …(3)
ZS=ZITV+ZSP
次に、図19を用いて、検査用ROV13の位置(Xi,Yi,Zi)を検出する手順について説明する。図19の各ステップは、図15の一部であるため、制御装置15内の位置標定用CPU(120)で処理する。
LWn <LAD<LWn+1の時、RW=RWnとして定義する(ステップ161)。ここで、LADはケーブルの繰出し長さであり、二次ケーブル用ウインチ64に二次ケーブル12が多段に全て巻かれた状態での最外周を1段目とした時を0とし、n段目が全て繰出された時の長さをLWnとしている。また、n段目の半径をRWn-1としている。進行方向(θp,φp)は、Lpn <LAD<Lwp+1 の時、(θp,φp)=(θpn,φpn)として定義する(ステップ162)。ここで、配管入口からn回曲った時の配管の設置方位を、(θpn,φpn)としている。
ΔLAD=2πRW/M …(4)
次に、エンコーダ66の出力は、CPU(120)に入力され、出力のカウンタに変化があった場合(ステップ164)、進行方向を定義する。カウンタが増した場合は正方向進行としてdr=1(ステップ165)、カウンタが減じた場合は逆方向進行としてdr=−1とする(ステップ166)。その方向と、(4)式で算出した単位検知長さを用い、ケーブル繰出し長を(5)式により更新する(ステップ167)。
ΔLAD=LAD+dr・ΔLAD …(5)
最後に、以上の情報を基に、検査用ROV11の位置を(6)式により更新する(ステップ168)。
Xi=Xi+dr・ΔLAD・cosθp・cosφp
Yi=Yi+dr・ΔLAD・sinθp・cosφp …(6)
Zi=Zi+dr・ΔLAD・sinφp
図20を用いて、本発明の第1実施例における作業手順を説明する。PLR配管7内を検査する作業手順は、入口ノズル8a側から進入する場合と、出口ノズル8b側から進入する場合とで異なる。これは、入口ノズル8a側には、ジェットポンプ6があるためである。作業開始(ステップ170)後、進入口が入口ノズル8a側か出口ノズル8b側かを判断する(ステップ171)。
175)。検査用ROV11が入口ノズル8aに到達したら位置算出機能をステップ132の方法で初期化する(ステップ176)。PLR配管7内検査を実施する(ステップ177)。
180)。
ROV11が水平,前傾,後傾の夫々の姿勢になる様に、姿勢変換用モータ38dを駆動させ、スタビライザ190を移動させる。各姿勢を取るために、スタビライザ190の位置を変えた検査用ROV11の図を、198a〜198cに示す。
ROVの重心は前側に移動して前側が下向きになる。さらに、後傾姿勢の検査用ROV
198cでは、スタビライザ190は固定レール193の最後部に位置する。この状態では、検査用ROVの重心は後ろ側に移動して後ろ側が下向きになる。
ROV11の相対距離の検知方式が異なり、他は同一の構成である。従って、以下、異なる点のみ説明する。
ROV11に搭載した音波発信器200から音波199を発すると、PLR配管7内の水中を音波199が伝播して支援用ROV13に搭載した音波受信器201で受信出来る。
PLR配管7を伝播する成分も存在するが、水中の音響インピーダンスは、PLR配管7の音響インピーダンスと比較し極めて小さいため、水中に再び戻ってくることは無く、水中で音波を受ける場合には無視出来る。
203で発生したパルス信号は、電力増幅器204で増幅され、二次ケーブル12を介して、検査用ROV11内にある音波発生器200に伝えられる。そこで発生した音波199は、再び支援用ROV13内の音波受信器201で受信後、信号増幅器205で増幅され、相互相関処理をするCPU206に入力される。
ROV210は、箱型であり、給水孔211から吸込んだ水を、排水孔212に設置したスラスタ213で吐出し、内部を負圧にすることで吸着させるものである。より詳細な内部構造については、例えば、特開2005−106655号公報に記載されているため省略する。
PLR配管内に進入可能な検査用ビークルを実現でき、その配管内の目視検査が可能になる。
49c,198c…後傾姿勢の検査用ROV、50…標示灯、60…カメラ、61d…ウインチ用モータ、64,214…二次ケーブル用ウインチ、65…二次ケーブルガイド、66…エンコーダ、67…中継部、68…切替部、69,215…検査用ROV収納レール、70…ウインチ基台、71a〜71c…ウインチ駆動ギア、71d…エンコーダ連動ギア、71e,71f…ケーブルガイド連動ギア、72a…ウインチ軸、72b…エンコーダ軸、73…ケーブルガイド連動ベルト、75…ケーブルガイドベース、76…ケーブルガイドベース固定軸、77…ケーブルガイドアーム、78…スリップリング、80a…遊泳状態の検査用ROV、80b…格納状態の検査用ROV、85…ステレオカメラ、
86…ハロゲンランプ、87…カメラ用ケーブル、88…カメラ用中継部、90…前方カメラの撮影範囲、91…全方位カメラの撮影範囲、92a…全方位カメラの視野、92b…死角補完後の全方位カメラ視野、92c…全方位カメラの視野の展開図、93,95c…全方位カメラの死角、94…前方カメラの視野、95a…全方位カメラの死角対応領域、95b…前方カメラ画像で補完した領域、96a〜96h…画像の展開前後の対応点、100…ROV位置表示部、101…構造物簡略図、102…支援用ROV位置表示マーク、103…検査用ROV位置表示マーク、104…ROV座標表示部、105…支援用ROV映像表示部、106…検査用ROV映像表示部、107…周方向溶接線の例、108…SCC欠陥の例、110…電源スイッチ、111…電源用LED、112…ROV切替スイッチ、113…前後進・左右レバー、114…昇降・姿勢変換レバー、115…二次ケーブル操作レバー、116…ケーブル、190…スタビライザ、191…伸縮アーム、192…固定金具、193…固定レール、194a〜194c…駆動ギア、195…駆動ベルト、196…固定金具通し溝、197a,197b…駆動シャフト、199…音波、200…音波発信器、201…音波受信器、202…音波処理回路、210…吸着型支援用ROV、211…給水孔、212…排水孔、213…スラスタ。
Claims (9)
- 配管内の水中を移動して検査する水中検査装置において、
遠隔操作によって水中を泳動する第1のビークルと、
前記第1のビークルの位置を検出する位置検知手段と、
前記第1のビークルから発着自在に組み合わされるとともに、遠隔操作によって水中を泳動する第2のビークルと、
前記第2のビークルに装着された撮像装置と、
前記撮像装置の撮影画像情報を表示する表示装置と、
前記第1のビークルから前記第2のビークルの相対距離を検出する相対距離検知手段と、
配管のコーナー間の距離及び配管のコーナー間に形成された配管直線部の方向を記憶した記憶装置と、
前記配管のコーナー間の距離及び前記配管のコーナー間に形成された配管直線部の方向から前記相対距離検知手段で検知した単位検知距離に対応した三次元座標上での前記第1のビークルから前記第2のビークルの座標を算出し、前記位置検知手段からの前記第1のビークルの検出位置情報に基づいて前記第2のビークルの三次元座標の位置を算出する位置演算処理装置と、を備えたことを特徴とする水中検査装置。 - 請求項1における水中検査装置において、
前記相対距離検知手段は、
前記第1と第2の各ビークル間を接続するケーブルと、
前記第1のビークルに装備されて、前記ケーブルを巻取りあるいは繰出すウインチと、
前記ケーブルの繰出し長さを検知する手段と、を有することを特徴とする水中検査装置。 - 請求項1における水中検査装置において、
前記相対距離検知手段は、
前記第1のビークルに装備した音波発信器と、
前記第2のビークルに装着した音波受信器と、
前記音波発信器と前記音波受信器との音波送受信タイミングの差を利用して前記第1と第2の各ビークル間の距離を算出する手段と、を備えたことを特徴とする水中検査装置。 - 請求項1乃至3のいずれか一項に記載の水中検査装置において、
前記位置検知手段は、
前記水中の既知の位置に配備されて、ステレオカメラを搭載している水中ITVカメラと、
前記ステレオカメラの映像情報から前記第1のビークルの位置に関する三次元座標を算出する画像処理手段と、を有することを特徴とする水中検査装置。 - 請求項1乃至4のいずれか一項に記載の水中検査装置において、
前記第2のビークルは、ある一つの方向への推進を司る第1駆動機構と、前記ある一つの方向と交差する他の方向への推進を司る第2の駆動機構とを備え、
前記第2のビークルに搭載されて前記第2のビークルの外側に撮影視野を設定した撮像手段と、
前記第1と第2の各ビークルを制御するコントローラと、
前記第2のビークルの外殻を成す筐体は前記ある一つの方向における寸法が、前記他の方向における寸法よりも長くなるように構成され、
前記撮像手段の撮影視野が、前記ある一つの方向と前記ある一つの方向と交差する方向の周囲に設定されていることを特徴とする水中検査装置。 - 請求項5に記載の水中検査装置において、
前記第2のビークルの内部に第1のスタビライザを前記ある一つの方向に沿って往復移動自在に駆動する機構、及び前記第2のビークルの内部に第2のスタビライザを前記他の方向に往復移動自在に駆動する機構とを装備した姿勢変換機構を備えたことを特徴とする水中検査装置。 - 請求項5に記載の水中検査装置において、
前記第2のビークルの内部に中央部分が前記筐体に接近し、端部が前記筐体から離れるように湾曲した前記ある一つの方向に長い軌道を備え、前記軌道に沿って移動自在に駆動されるスタビライザを前記検査用ビークル内に装備してあることを特徴とする水中検査装置。 - 請求項1乃至7のいずれか一項に記載の水中検査装置において、
前記撮像装置は、
光軸が前記ある一つの方向に向けて同一にされて前記第2のビークルに装備されるとともに、前記ある一つの方向前方に位置させた前方カメラ及び前記前方カメラに比較して前記ある一つの方向の後方に位置させた全方位カメラと、
前記第2のビークルに装備され、前記前方カメラに前記ある一つの方向前方の像を結像させる前方カメラ用レンズと、
前記第2のビークルに装備され、前記全方位カメラに前記他の方向の周囲の像を結像する全方位レンズユニットとを備えたことを特徴とする水中検査装置。 - 請求項8に記載の水中検査装置において、
前記前方カメラの画像で、前記全方位カメラの画像の死角領域を補完して1つの画像に合成する画像合成手段を備えたことを特徴とする水中検査装置。
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