JP6846867B2 - Pipe inner surface inspection device and pipe inner surface inspection method - Google Patents

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Description

本発明は、鋼管等の内壁面を検査する管内面検査装置および管内面検査方法に関する。 The present invention relates to a pipe inner surface inspection device for inspecting an inner wall surface of a steel pipe or the like and a pipe inner surface inspection method.

電縫鋼管には、鋼管内面側にも外面側と同等の厳格な外観品位とともに、内径側の高い真円度および寸法精度が求められている。
電縫鋼管は、鋼帯を多数の成形ロールによって幅方向に徐々に湾曲させて管状とし、その端面間のシーム部を長手方向に沿って連続的に電気抵抗溶接(電縫溶接)することで製造される。電縫溶接によって管のシーム部には溶接ビードが、管の長手方向に沿って連続的に生成される。これとともに、溶接時に飛来するスパッタ屑が管の内壁面に散在する。
鋼管の内面を平滑化するため、溶接後の鋼管内に内削装置を挿入して溶接ビードを切削する方法が行われている。この種の内削装置は、溶接ビードを切削する切削バイトと、装置本体を移動可能に支持するとともに切削バイトに反力を与える車輪を備えている(例えば、特許文献1参照)。
The electric resistance sewn steel pipe is required to have the same strict appearance quality as the outer surface side on the inner surface side of the steel pipe, as well as high roundness and dimensional accuracy on the inner diameter side.
A steel pipe is made into a tubular shape by gradually bending a steel strip in the width direction with a large number of forming rolls, and the seams between the end faces are continuously electrically resistance welded (electrically welded) along the longitudinal direction. Manufactured. Welding beads are continuously generated on the seam portion of the pipe by electric stitch welding along the longitudinal direction of the pipe. At the same time, spatter debris flying during welding is scattered on the inner wall surface of the pipe.
In order to smooth the inner surface of the steel pipe, a method of cutting the weld bead by inserting an internal cutting device into the steel pipe after welding is performed. This type of internal cutting apparatus includes a cutting tool for cutting a weld bead and wheels for movably supporting the main body of the device and applying a reaction force to the cutting tool (see, for example, Patent Document 1).

しかし、内削装置を使用して鋼管内の溶接ビードを切削した後にも、例えば図12に示すように、溶接ビードの内削不良、内削装置の機械的接触による内面欠き疵および内削装置の車輪がスパッタ屑を踏みつけることによるクレータ状の踏み付け疵等が発生する場合がある。 However, even after cutting the weld bead in the steel pipe using the internal cutting device, for example, as shown in FIG. 12, the internal cutting defect of the weld bead, the internal surface defect due to the mechanical contact of the internal cutting device, and the internal cutting device Crater-like trampling scratches and the like may occur when the wheels of the wheel trample on the spatter debris.

鋼管製品の中間検査においては、このような管内面の内削不良やスパッタ踏み付け疵等の欠陥を事前に発見する必要がある。そのため、従来、管の内部に挿入し、その内壁面を撮影しながら欠陥を検査する管内面検査装置が提案されている(例えば、特許文献2、3参照)。 In the intermediate inspection of steel pipe products, it is necessary to detect such defects such as internal machining defects and spatter trampling defects on the inner surface of the pipe in advance. Therefore, conventionally, a pipe inner surface inspection device that is inserted into the pipe and inspects defects while photographing the inner wall surface thereof has been proposed (see, for example, Patent Documents 2 and 3).

特開2009−241152号公報JP-A-2009-241152 特表2004−509321号公報Japanese Patent Publication No. 2004-509321 特開2011−11255号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-11255

しかしながら、特許文献2に記載の検査装置では、広角レンズを用いた撮像装置により管の内面の疵の存在を発見することはできるが、疵の深さまでを検出することはできなかった。また、特許文献3に記載の検査装置は、管の長手方向のシーム部に発生する切削不良等といった予め位置が判明している疵の状態については精度良く検査できるが、管の内面にランダムに発生するスパッタ踏み付け疵等を検出するには不向きであった。 However, in the inspection device described in Patent Document 2, the presence of a flaw on the inner surface of the tube can be detected by an imaging apparatus using a wide-angle lens, but the depth of the flaw cannot be detected. Further, the inspection device described in Patent Document 3 can accurately inspect the state of flaws whose positions are known in advance, such as cutting defects generated in the seam portion in the longitudinal direction of the pipe, but randomly on the inner surface of the pipe. It was not suitable for detecting spatter trampling flaws that occur.

本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、管内面にランダムに発生するスパッタ痕等の欠陥を精度良く検出できる等の管内面検査装置または管内面検査方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve such a conventional problem, and provides a pipe inner surface inspection device or a pipe inner surface inspection method capable of accurately detecting defects such as spatter marks randomly generated on the inner surface of a pipe. It is intended to be provided.

上記課題を解決するためになされた本発明の管内面検査装置は、円筒形の管内を移動可能な自走式の管内面検査装置であって、走行駆動手段と走行案内手段との間の、管の長手方向の中心軸線から偏芯した位置に架け渡された支持部材と、この支持部材上に配置されたビームプロファイラと、前記ビームプロファイラを前記支持部材とともに前記中心軸線と一致する中心軸線回りに旋回させる旋回手段を備え、前記走行駆動手段側に配置され、管内に押圧されて接触している駆動ガイドは、H型に配置された4本の支持脚部を備え、前記中心軸線上に備えられたコイルばねから支承リンクを経由して支持脚部への均等な付勢力により、支持脚部に設置された駆動輪が管の内面に同一の押圧力で接触する4輪で当該管内面検査装置を支える構造であり、前記走行案内手段側に配置され、管内に押圧されて接触している駆動ガイドは3輪で当該管内面検査装置を支える構造であることを特徴とするものである。 The pipe inner surface inspection device of the present invention made to solve the above problems is a self-propelled pipe inner surface inspection device that can move in a cylindrical pipe, and is a self-propelled pipe inner surface inspection device between a traveling driving means and a traveling guiding means. a support member bridged eccentric position from the longitudinal central axis of the tube, the beam profiler disposed on the support member, about the central axis which coincides with the central axis of the beam profiler together with the support member The drive guide, which is provided with a swivel means for swiveling and is arranged on the traveling drive means side and is pressed into contact with the inside of the pipe, is provided with four support legs arranged in an H shape and is on the central axis. The drive wheels installed on the support legs come into contact with the inner surface of the tube with the same pressing force due to the equal urging force from the coil springs provided in the above to the support legs via the bearing links. It is a structure that supports the surface inspection device, and is characterized in that the drive guide that is arranged on the traveling guide means side and is pressed into contact with the inside of the pipe has a structure that supports the inside surface inspection device of the pipe with three wheels. is there.

また、管内面検査装置は、前記ビームプロファイラが、前記中心軸線方向に配列される管内全周スキャン装置を含み、前記管内全周スキャン装置が、検査対象の管の長手方向中心線に直交する平面内において前記管の内面に向けてスキャンすることが好ましい。 Further, the pipe inner surface inspection device includes a pipe inner circumference scanning device in which the beam profiler is arranged in the central axis direction, and the pipe inner circumference scanning device is a plane orthogonal to the longitudinal center line of the pipe to be inspected. It is preferable to scan toward the inner surface of the tube inside.

また、管内面検査装置は、前記管内全周スキャン装置がスリットレーザ発光部および撮像部を含み、前記スリットレーザ発光部が、検査対象の管の長手方向中心線に直交する平面内において前記管の内面に向けてスリットレーザ光をスキャンすることが好ましい。 Further, in the tube inner surface inspection device, the in-pipe all-around scanning device includes a slit laser light emitting unit and an imaging unit, and the slit laser light emitting unit is in a plane orthogonal to the longitudinal center line of the tube to be inspected. It is preferable to scan the slit laser beam toward the inner surface.

また、管内面検査装置は、前記スリットレーザ発光部と前記撮像部との間隔が調整可能であることが好ましい。 Further, in the tube inner surface inspection device, it is preferable that the distance between the slit laser light emitting unit and the imaging unit can be adjusted.

更に、本発明の管内面検査方法は、ビームプロファイラを搭載する自走式の管内面検査装置により管の内面を検査する管内面検査方法であって、走行駆動手段と走行案内手段との間の偏芯位置に架け渡された支持部材上に支持された前記ビームプロファイラを第1の旋回位置に保持した状態で前記管内面検査装置を管の往路方向に走行させながら、前記ビームプロファイラにより前記管の内面プロファイルを撮影する工程と、前記管の端位置で前記ビームプロファイラを前記第1の旋回位置から第2の旋回位置に旋回させるべく、前記ビームプロファイラを前記支持部材とともに管の長手方向の中心軸線を中心として旋回させる工程と、前記ビームプロファイラを前記第2の旋回位置に保持した状態で前記管内面検査装置を前記管の復路方向に走行させながら、前記ビームプロファイラにより前記管の内面プロファイルを撮影する工程とを含み、前記走行駆動手段側に配置され、管内に押圧されて接触している駆動ガイドは、H型に配置された4本の支持脚部を備え、前記中心軸線上に備えられたコイルばねから支承リンクを経由して支持脚部への均等な付勢力により、支持脚部に設置された駆動輪が管の内面に同一の押圧力で接触する4輪で当該管内面検査装置を支え、前記走行案内手段側に配置され、管内に押圧されて接触している駆動ガイドは3輪で当該管内面検査装置を支えることを特徴とするものである。 Further, the pipe inner surface inspection method of the present invention is a pipe inner surface inspection method for inspecting the inner surface of a pipe by a self-propelled pipe inner surface inspection device equipped with a beam profiler, and is between a traveling driving means and a traveling guiding means. While the beam profiler supported on the support member bridged at the eccentric position is held in the first swivel position and the pipe inner surface inspection device is run in the outward path direction of the pipe, the pipe is operated by the beam profiler. The beam profiler is centered in the longitudinal direction of the tube together with the support member in order to swivel the beam profiler from the first swivel position to the second swivel position at the end position of the tube and the step of photographing the inner surface profile of the tube. While the step of turning around the axis line and the pipe inner surface inspection device running in the return path direction of the pipe with the beam profiler held at the second turning position, the inner surface profile of the pipe is obtained by the beam profiler. and a step of photographing, are arranged in front Symbol traveling drive means side, driving guide in contact by being pressed by the tube is provided with four support legs arranged in H-type, the center axis Due to the equal urging force from the provided coil spring to the support leg via the support link, the drive wheels installed on the support leg come into contact with the inner surface of the pipe with the same pressing force. supporting an inspection apparatus, placed in front Symbol travel guidance means side, driving guide in contact by being pressed by the tube is characterized in a Turkey support the inner surface inspection apparatus in three wheels.

また、管内面検査方法において、前記走行駆動手段側に配置され、管内に押圧されて接触している駆動ガイドには、4輪で当該管内面検査装置を支える構造を用い、前記走行案内手段側に配置され、管内に押圧されて接触している駆動ガイドには3輪で当該管内面検査装置を支える構造を用いることが好ましい。 Further, in the pipe inner surface inspection method, the drive guide arranged on the traveling drive means side and pressed into contact with the inside of the pipe uses a structure in which the pipe inner surface inspection device is supported by four wheels, and the traveling guide means side. It is preferable to use a structure that supports the pipe inner surface inspection device with three wheels for the drive guide that is arranged in the pipe and is in contact with the inside of the pipe.

また、管内面検査方法において、前記ビームプロファイラに、前記中心軸線方向に配列される管内全周スキャン装置を用い、前記管内全周スキャン装置により、検査対象の管の長手方向中心線に直交する平面内において前記管の内面をスキャンすることが好ましい。 Further, in the pipe inner surface inspection method, the beam profiler uses an in-tube all-around scanning device arranged in the central axis direction, and the in-tube all-around scanning device is used to perform a plane orthogonal to the longitudinal center line of the tube to be inspected. It is preferable to scan the inner surface of the tube inside.

また、管内面検査方法において、前記管内全周スキャン装置にスリットレーザ発光部および撮像部を配置し、前記スリットレーザ発光部により、検査対象の管の長手方向中心線に直交する平面内において前記管の内面に向けてスリットレーザ光を用いてスキャンすることが好ましい。 Further, in the pipe inner surface inspection method, a slit laser light emitting unit and an imaging unit are arranged in the pipe all-around scanning device, and the slit laser light emitting unit causes the tube to be in a plane orthogonal to the longitudinal center line of the tube to be inspected. It is preferable to scan toward the inner surface of the surface using a slit laser beam.

また、管内面検査方法において、前記スリットレーザ発光部と前記撮像部との間隔を調整できることが好ましい。 Further, in the tube inner surface inspection method, it is preferable that the distance between the slit laser light emitting unit and the imaging unit can be adjusted.

本発明の管内面検査装置または管内面検査方法によれば、管内面にランダムに発生する、例えばスパッタ疵等の欠陥を精度良く検出することができる。また、管内面検査装置の管内の移動を安定化することができる。 According to the pipe inner surface inspection apparatus or the pipe inner surface inspection method of the present invention, it is possible to accurately detect defects such as spatter defects that occur randomly on the inner surface of the pipe. In addition, the movement of the pipe inner surface inspection device in the pipe can be stabilized.

本発明の一実施形態による管内面検査装置の側面を例示するブロック図である。It is a block diagram which illustrates the side surface of the pipe inner surface inspection apparatus by one Embodiment of this invention. 走行駆動手段を例示する側面図である。It is a side view which illustrates the traveling drive means. 走行駆動手段を更に例示するため管内面検査装置を後方から見た図である。It is the figure which looked at the pipe inner surface inspection apparatus from the rear in order to further illustrate the traveling drive means. 走行案内手段を例示する側面図である。It is a side view which illustrates the traveling guidance means. 走行案内手段を更に例示するため管内面検査装置を前方から見た図である。It is the figure which looked at the pipe inner surface inspection apparatus from the front in order to further illustrate the traveling guidance means. 管内面検査装置による走行性能を試験した結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having tested the running performance by the pipe inner surface inspection apparatus. ビームプロファイラを例示する側面図である。It is a side view which illustrates the beam profiler. 管の内面で撮影される内面プロファイルを例示する図である。It is a figure which illustrates the inner surface profile photographed on the inner surface of a tube. 内面プロファイルに基づいて合成した画像を例示する図である。It is a figure which illustrates the image synthesized based on the inner surface profile. 管内面検査装置による管内面検査方法を説明するためのフロー図である。It is a flow chart for demonstrating the pipe inner surface inspection method by the pipe inner surface inspection apparatus. 他の実施形態の管内面検査装置による管内面検査方法を説明するためのフロー図である。It is a flow figure for demonstrating the pipe inner surface inspection method by the pipe inner surface inspection apparatus of another embodiment. 管の欠陥の発生事例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the occurrence example of the defect of a pipe.

本発明は管内面検査装置に係る発明であって、自ら駆動装置(走行駆動手段)を備えた自走式のものである。
自走式管内面検査装置は、当該検査装置の前後の一方に走行駆動手段を備え、他方は走行案内手段を備える。走行駆動手段と走行案内手段との間にビームプロファイラが連結される構造である。
以下、管内面検査装置の前後の一方に走行駆動手段を備え、他方は走行案内手段である自走式の管内面検査装置を例に説明する。
The present invention relates to a pipe inner surface inspection device, and is a self-propelled device provided with a drive device (traveling drive means) by itself.
The self-propelled pipe inner surface inspection device is provided with traveling drive means on one of the front and rear sides of the inspection device, and is provided with traveling guidance means on the other side. The structure is such that a beam profiler is connected between the traveling driving means and the traveling guiding means.
Hereinafter, a self-propelled pipe inner surface inspection device, which is provided with traveling drive means on one of the front and rear sides of the pipe inner surface inspection device and the other is a traveling guidance means, will be described as an example.

図1は、本発明の一実施形態による自走式の管内面検査装置10の側面図である。本実施形態による管内面検査装置10は、電縫鋼管等の円筒形の管内に進入し、または管に挿入して、当該管内の長手方向に沿って走行しながら管の内面の疵等の欠陥の状態を検査する。管内面検査装置10は、図1に例示するように、一端側(仮に後端部とする。)に走行駆動手段20を備え、他端側(仮に前端部とする。)に走行案内手段30を備える。そして、走行駆動手段20および走行案内手段30との間にビームプロファイラ40が連結している。管内面検査装置10は、これら走行案内手段30、ビームプロファイラ40および走行駆動手段20が連結する方向に沿って往復移動(または走行)可能に構成されている。 FIG. 1 is a side view of a self-propelled pipe inner surface inspection device 10 according to an embodiment of the present invention. The pipe inner surface inspection device 10 according to the present embodiment enters a cylindrical pipe such as an electrosewn steel pipe or is inserted into the pipe, and while traveling along the longitudinal direction in the pipe, a defect such as a defect on the inner surface of the pipe is obtained. Inspect the condition of. As illustrated in FIG. 1, the pipe inner surface inspection device 10 is provided with a traveling drive means 20 on one end side (temporarily referred to as a rear end portion) and a traveling guidance means 30 on the other end side (temporarily referred to as a front end portion). To be equipped. A beam profiler 40 is connected between the traveling driving means 20 and the traveling guiding means 30. The pipe inner surface inspection device 10 is configured to be able to reciprocate (or travel) along the direction in which the traveling guide means 30, the beam profiler 40, and the traveling driving means 20 are connected.

(走行駆動手段)
走行駆動手段20は、管内面検査装置10の例えば後端部に設けられる。ここで、図2は、走行駆動手段20の走行ユニット本体部分を拡大して示す側面図である。また、図3は、管内面検査装置10を中心軸後方から見た図である。
(Traveling drive means)
The traveling driving means 20 is provided at, for example, the rear end of the pipe inner surface inspection device 10. Here, FIG. 2 is an enlarged side view showing a traveling unit main body portion of the traveling driving means 20. Further, FIG. 3 is a view of the pipe inner surface inspection device 10 as viewed from the rear of the central axis.

走行駆動手段20は、走行ユニット本体内に設けられる駆動モータ21と、好ましくは4輪の駆動輪22(22a、22b)および駆動輪22を支持する支持脚部23を含む駆動ガイドとを備えている。駆動モータ21の軸にはウォームギア24が噛合しており、駆動モータ21のトルクが支持脚部23内の図示しない無端ベルト等を介して駆動輪22に伝達される。 The traveling drive means 20 includes a drive motor 21 provided in the main body of the traveling unit, and preferably a drive guide including four drive wheels 22 (22a, 22b) and support legs 23 for supporting the drive wheels 22. There is. A worm gear 24 meshes with the shaft of the drive motor 21, and the torque of the drive motor 21 is transmitted to the drive wheels 22 via an endless belt or the like (not shown) in the support leg portion 23.

上下の駆動輪22、22をそれぞれ先端部に有する支持脚部23、23は、各基端側のウォームギア24の軸を中心に回動可能に軸支されている。また、各支持脚部23、23の中間位置には、支承リンク26、26が軸支されている。各支承リンク26、26のそれぞれの他端は、管内面検査装置10の軸中心から後方に伸びるロッド28に沿って摺動するスライダ27に連結している。スライダ27は、ロッド28に支持されるコイルばね29により常時前方に付勢されている。これにより、駆動輪22は、検査対象である管の内面に押圧されて接触している。 The support legs 23, 23 having the upper and lower drive wheels 22, 22 at their respective tips are rotatably supported around the shaft of the worm gear 24 on each base end side. Further, bearing links 26, 26 are axially supported at intermediate positions of the support legs 23, 23. The other ends of the bearing links 26, 26 are connected to a slider 27 that slides along a rod 28 extending rearward from the axial center of the pipe inner surface inspection device 10. The slider 27 is always urged forward by a coil spring 29 supported by the rod 28. As a result, the drive wheels 22 are pressed against and in contact with the inner surface of the pipe to be inspected.

このような走行駆動手段20のリンク機構によれば、上下の支持脚部23、23には、互いに広がる向きにコイルばね29からの付勢力が均等に作用し、これにより上下の駆動輪22、22が管の内面に同一の押圧力で接触する。つまり、管の内径が異なる場合でも、上下の支持脚部23、23が可動する範囲においては、各駆動輪22、22を均等の押圧力で管内面に接触させることができる。これにより、駆動モータ21からのトルクを、駆動輪22、22を介して管内面に作用させて、管内面検査装置10に推進力を発生させることができる。 According to the link mechanism of the traveling drive means 20, the urging force from the coil spring 29 acts evenly on the upper and lower support legs 23 and 23 in a direction in which they spread from each other, whereby the upper and lower drive wheels 22 22 comes into contact with the inner surface of the pipe with the same pressing force. That is, even if the inner diameters of the pipes are different, the drive wheels 22 and 22 can be brought into contact with the inner surface of the pipe with equal pressing force within the range in which the upper and lower support legs 23 and 23 can move. As a result, the torque from the drive motor 21 can be applied to the inner surface of the pipe via the drive wheels 22 and 22, and a propulsive force can be generated in the inner surface inspection device 10 of the pipe.

また、駆動モータ21の軸の回転方向を変えることで、管内面検査装置10を管内で往復動させることができる。また、コイルばね29からの付勢力を上下の駆動輪22、22に均等に作用させることで、管の内径が異なる場合でも常に走行駆動手段20を管の中心に保持して、管内面検査装置10を安定的に走行させることができる。 Further, by changing the rotation direction of the shaft of the drive motor 21, the pipe inner surface inspection device 10 can be reciprocated in the pipe. Further, by applying the urging force from the coil spring 29 evenly to the upper and lower drive wheels 22 and 22, the traveling drive means 20 is always held at the center of the pipe even if the inner diameters of the pipes are different, and the pipe inner surface inspection device is used. 10 can be run stably.

また、駆動モータ21に出力したパルスをカウントすることで、管内面検査装置10の管内における位置、つまり、後述するビームプロファイラ40による検査位置を把握することができる。また、駆動モータ21またはウォームギア24等の軸にロータリエンコーダを設け、そのカウント出力に基づいて上記検査位置を検出してもよい。このような検査位置等の情報は、管内面検査装置10による検査動作中に随時、外部の検査制御装置に出力されてもよいし、または管内面検査装置10に搭載する制御装置のメモリに一時的に記録されてもよい。 Further, by counting the pulse output to the drive motor 21, the position of the pipe inner surface inspection device 10 in the pipe, that is, the inspection position by the beam profiler 40 described later can be grasped. Further, a rotary encoder may be provided on the shaft of the drive motor 21 or the worm gear 24, and the inspection position may be detected based on the count output thereof. Information such as the inspection position may be output to an external inspection control device at any time during the inspection operation by the pipe inner surface inspection device 10, or is temporarily stored in the memory of the control device mounted on the pipe inner surface inspection device 10. May be recorded.

なお、機構的なアンバランス等により、管内面検査装置10が走行中に徐々に旋回(走行軸を中心としたねじり回転)することも考えられる。しかし、例えば駆動モータ21や、後述する旋回モータ45の下部に錘等の重量部を設けて重心位置を下げる等の対策をすることで、そのような望ましくない旋回動作を防ぐことができる。 It is also conceivable that the pipe inner surface inspection device 10 gradually turns (torsion rotation about the traveling shaft) during traveling due to mechanical imbalance or the like. However, such an undesired turning operation can be prevented by taking measures such as providing a weight portion such as a weight under the drive motor 21 or the turning motor 45 described later to lower the position of the center of gravity.

管内面検査装置10の管内における位置、つまり、後述するビームプロファイラ40による検査位置は、例えば走行駆動手段20の移動量に基づいて検出することができる。このような検査位置等の情報は、管内面検査装置10による検査動作中に随時、外部の検査制御装置に出力されてもよいし、または管内面検査装置10に搭載する制御装置のメモリに一時的に記録されてもよい。 The position of the pipe inner surface inspection device 10 in the pipe, that is, the inspection position by the beam profiler 40 described later can be detected based on, for example, the amount of movement of the traveling driving means 20. Information such as the inspection position may be output to an external inspection control device at any time during the inspection operation by the pipe inner surface inspection device 10, or is temporarily stored in the memory of the control device mounted on the pipe inner surface inspection device 10. May be recorded.

(走行案内手段)
図4は、走行案内手段30を拡大して示す側面図である。また、図5は、管内面検査装置10を中心軸前方から見た図である。走行案内手段30は、管内面検査装置10の例えば前端部に設けられる。
(Traveling guidance means)
FIG. 4 is an enlarged side view showing the traveling guidance means 30. Further, FIG. 5 is a view of the pipe inner surface inspection device 10 as viewed from the front of the central axis. The traveling guidance means 30 is provided at, for example, the front end of the pipe inner surface inspection device 10.

走行案内手段30は、管の内面に接触して自由に転動する複数の案内輪31、31、31が、放射状に伸びる支持脚部32、32、32の先端部に支持されている。管内に押圧されて接触している駆動ガイドは、3輪で管内面検査装置10を支える構造であることが好ましい。その場合それぞれの支持脚部32の基端は、管内面検査装置10の軸中心から前方に伸びるロッド33の先端部の軸34に、相互の角度が120度に配分されて軸支されている。すなわち、図5に示すように、管内面検査装置10を前方から見たとき3本の支持脚部32、32、32が放射状に均等に回動するように軸支されている。 In the traveling guide means 30, a plurality of guide wheels 31, 31, 31 that come into contact with the inner surface of the pipe and roll freely are supported by the tip portions of the support legs 32, 32, 32 that extend radially. The drive guide that is pressed into contact with the inside of the pipe preferably has a structure in which the pipe inner surface inspection device 10 is supported by three wheels. In that case, the base ends of the respective support legs 32 are pivotally supported by the shaft 34 at the tip of the rod 33 extending forward from the axis center of the pipe inner surface inspection device 10, with mutual angles distributed at 120 degrees. .. That is, as shown in FIG. 5, when the pipe inner surface inspection device 10 is viewed from the front, the three support legs 32, 32, 32 are pivotally supported so as to rotate evenly in a radial manner.

また、各支持脚部32の中間位置には、支承リンク35が軸支されている。各支承リンク35のそれぞれの他端は、ロッド33に沿って摺動するスライダ36に連結している。スライダ36は、直動シリンダ37の本体に接続しており、直動シリンダ37とともに連動するように設けられている。 Further, a bearing link 35 is pivotally supported at an intermediate position of each support leg portion 32. The other end of each bearing link 35 is connected to a slider 36 that slides along the rod 33. The slider 36 is connected to the main body of the linear motion cylinder 37 and is provided so as to interlock with the linear motion cylinder 37.

すなわち、直動シリンダ37を伸長動作させることで、3本の支持脚部32、32、32を互いに広がる向きに回動させることができる。そして、管の内径に合わせて、各案内輪31、31、31が均等の押圧力で管の内面に接触される。これにより、管の内径が異なる場合でも、管内を移動する管内面検査装置10を常に管の中心に保持して、装置の移動を案内することができる。 That is, by extending the linear motion cylinder 37, the three support legs 32, 32, 32 can be rotated in a direction in which they spread from each other. Then, the guide wheels 31, 31, and 31 are brought into contact with the inner surface of the pipe with equal pressing force according to the inner diameter of the pipe. As a result, even if the inner diameters of the pipes are different, the pipe inner surface inspection device 10 that moves in the pipe can always be held at the center of the pipe to guide the movement of the device.

図6に、管内径がφ114.3ミリ(実施例1)、φ169.0ミリ(実施例2)、φ190.7ミリ(実施例3)における走行ずれ量を測定した結果を示す。また同図には、比較例として、前後の駆動ガイドがそれぞれ2輪の場合(比較例1)と、それぞれ3輪の場合(比較例2)の結果も示される。 FIG. 6 shows the results of measuring the amount of running deviation when the inner diameter of the pipe is φ114.3 mm (Example 1), φ169.0 mm (Example 2), and φ190.7 mm (Example 3). Further, as a comparative example, the figure also shows the results when the front and rear drive guides have two wheels (Comparative Example 1) and when the front and rear drive guides have three wheels (Comparative Example 2).

このように本実施形態では、走行駆動手段側に配置され、管内に押圧されて接触している駆動ガイドは4輪で当該管内面検査装置10を支える構造であり、前記走行案内手段側に配置され、管内に押圧されて接触している駆動ガイドは3輪で当該管内面検査装置10を支える構造であることにより、管内の安定走行を可能にしている。 As described above, in the present embodiment, the drive guides arranged on the traveling drive means side and pressed into the pipe and in contact with each other have a structure in which the pipe inner surface inspection device 10 is supported by four wheels, and are arranged on the traveling guide means side. The drive guide, which is pressed into the pipe and is in contact with the pipe, has a structure in which the pipe inner surface inspection device 10 is supported by three wheels, thereby enabling stable running in the pipe.

(ビームプロファイラ)
ビームプロファイラ40には管内全周スキャン装置が備えられている。管内全周スキャン装置は管内の全周を観察できるものであればよく、例えばスリットレーザ、自然光、赤外線、超音波などが挙げられるが、ここでは最も外乱を受け難いスリットレーザを例にして、以下説明する。尚、本発明はスリットレーザによるスキャンに限定されない。図1の例では、スリットレーザによる管内全周スキャン装置がスリットレーザ発光部41と撮像部42とを備え、これらが管内面検査装置10の中心軸線上に配列されている。
(Beam profiler)
The beam profiler 40 is provided with an in-pipe all-around scanning device. The in-pipe all-around scanning device may be any device capable of observing the entire in-tube, and examples thereof include a slit laser, natural light, infrared rays, and ultrasonic waves. Here, the slit laser, which is the least susceptible to disturbance, is taken as an example and described below. explain. The present invention is not limited to scanning with a slit laser. In the example of FIG. 1, the slit laser all-around scanning device includes a slit laser light emitting unit 41 and an imaging unit 42, which are arranged on the central axis of the tube inner surface inspection device 10.

図7は、ビームプロファイラ40の構成を示す側面図である。ビームプロファイラ40は、走行駆動手段20および走行案内手段30との間に架け渡される支持板部材43の片側に支持されている。ビームプロファイラ40は、スリットレーザ発光部41と撮像部42とを備え、これらが管内面検査装置10の中心軸線上に配列されている。 FIG. 7 is a side view showing the configuration of the beam profiler 40. The beam profiler 40 is supported on one side of a support plate member 43 bridged between the traveling driving means 20 and the traveling guiding means 30. The beam profiler 40 includes a slit laser light emitting unit 41 and an imaging unit 42, which are arranged on the central axis of the tube inner surface inspection device 10.

ここで、スリットレーザ発光部41および撮像部42が配列される「中心軸線」は、管の長手方向中心線と一致している。また、この中心軸線の方向は、管内面検査装置10が移動(または走行)する方向にも一致している。 Here, the "center axis" in which the slit laser light emitting unit 41 and the imaging unit 42 are arranged coincides with the longitudinal center line of the tube. Further, the direction of the central axis coincides with the direction in which the pipe inner surface inspection device 10 moves (or travels).

図7の例によるスリットレーザ発光部41は、この管長手方向中心軸線に直交し、かつ、この中心軸線周りにスリットレーザ光をスキャンするように設けられている。すなわち、検査動作中は、対象の管の長手方向中心線に直交する仮想平面内にスリットレーザ光が放射され、管の内面には、当該管の内周に沿って直線状にスリットレーザ光が投影される。 The slit laser light emitting unit 41 according to the example of FIG. 7 is provided so as to be orthogonal to the central axis in the longitudinal direction of the tube and scan the slit laser light around the central axis. That is, during the inspection operation, the slit laser light is emitted in a virtual plane orthogonal to the longitudinal center line of the target tube, and the slit laser light is linearly emitted on the inner surface of the tube along the inner circumference of the tube. Be projected.

これにより、管内面の欠陥部分では、例えば図8に示すような内面プロファイルが観察される。このような内面プロファイルを撮像部42が撮影することで、管の内面にランダムに生成される、例えばスパッタ踏み付け疵等の形状や大きさのみならず、ある程度の疵の深さまで精度良く測定することができる。 As a result, in the defective portion of the inner surface of the pipe, an inner surface profile as shown in FIG. 8, for example, is observed. By taking an image of such an inner surface profile by the imaging unit 42, not only the shape and size of, for example, spatter trampling flaws, which are randomly generated on the inner surface of the tube, but also the depth of the flaws to a certain extent can be accurately measured. Can be done.

撮像部42が撮影したスリットレーザ投影画像(内面プロファイル)の情報は、管内面検査装置10の検査位置情報とともに、例えば外部の検査制御装置に出力される。検査制御装置は、スリットレーザ投影法を用いて、スリットレーザ投影画像(内面プロファイル)の変異から、スパッタ痕等の欠陥の形状、大きさ、深さ等を定量的に測定することができる。また、検査制御装置は、その欠陥が発見された管内面の検査位置情報と当該欠陥測定情報との関連付けを行うことができる。検査制御装置は、撮影された内面プロファイルに基づいて、例えば図9に示すようにプロファイルを合成する等の処理を行い、疵等の欠陥の詳細かつ直観的な解析をすることもできる。結果、欠陥の手直しが必要な位置や量が定量的に把握でき、効率的な手直しが可能となる。また、不要な手直しを加えることを回避し、能力改善効果が期待できる。
なお、管内面検査装置10に搭載される制御装置が、撮像部42によるスリットレーザ投影画像に基づいて欠陥を測定する構成でもよい。
The information of the slit laser projection image (inner surface profile) taken by the imaging unit 42 is output to, for example, an external inspection control device together with the inspection position information of the tube inner surface inspection device 10. The inspection control device can quantitatively measure the shape, size, depth, etc. of defects such as spatter marks from the variation of the slit laser projection image (inner surface profile) by using the slit laser projection method. In addition, the inspection control device can associate the inspection position information on the inner surface of the pipe where the defect is found with the defect measurement information. The inspection control device can also perform detailed and intuitive analysis of defects such as defects by performing processing such as synthesizing profiles as shown in FIG. 9 based on the photographed inner surface profile. As a result, the position and amount of defects that need to be repaired can be quantitatively grasped, and efficient repair is possible. In addition, it is possible to avoid making unnecessary modifications and expect an effect of improving ability.
The control device mounted on the tube inner surface inspection device 10 may be configured to measure defects based on the slit laser projected image by the imaging unit 42.

また、スリットレーザ発光部41と撮像部42の中心軸線方向における相対的距離(間隔)は調整可能であることが好ましい。例えば、図7に示すように、撮像部42の前後の位置を適宜調整することで、検査対象の管の内径に関わらず、撮像部42へ入射するスリットレーザ光の角度を一定にすることができる。これにより、様々な内径の管の検査にも対応することができる。 Further, it is preferable that the relative distance (interval) between the slit laser light emitting unit 41 and the imaging unit 42 in the central axis direction can be adjusted. For example, as shown in FIG. 7, by appropriately adjusting the front and rear positions of the imaging unit 42, the angle of the slit laser light incident on the imaging unit 42 can be made constant regardless of the inner diameter of the tube to be inspected. it can. This makes it possible to inspect pipes with various inner diameters.

また、本実施形態による管内面検査装置10は、移動(または走行)する中心軸線周りにビームプロファイラ40を旋回させることができる旋回モータ45を備えている。 Further, the pipe inner surface inspection device 10 according to the present embodiment includes a swivel motor 45 capable of swiveling the beam profiler 40 around a moving (or traveling) central axis.

次に、図10のフローを参照して、管内面検査装置10による管内面検査方法を説明する。管内面検査装置10は、例えば外部の検査制御装置と有線または無線で接続され、当該検査制御装置により動作制御されるものとする。ただし、管内面検査装置10本体に搭載される制御装置により自律的に制御されるものでもよい。 Next, a pipe inner surface inspection method by the pipe inner surface inspection device 10 will be described with reference to the flow of FIG. It is assumed that the pipe inner surface inspection device 10 is connected to, for example, an external inspection control device by wire or wirelessly, and its operation is controlled by the inspection control device. However, it may be autonomously controlled by a control device mounted on the main body of the pipe inner surface inspection device 10.

まず、管内面検査装置10が、検査対象の管の内部に進入しまたは挿入される。ビームプロファイラ40は第1の旋回位置に保持される。その状態で管内面検査装置10を管の往路方向に走行させながら、ビームプロファイラ40により管の内面プロファイルを撮影する(図10(a))。 First, the pipe inner surface inspection device 10 enters or is inserted into the pipe to be inspected. The beam profiler 40 is held in the first turning position. In this state, the inner surface profile of the pipe is photographed by the beam profiler 40 while the pipe inner surface inspection device 10 is running in the outward direction of the pipe (FIG. 10 (a)).

次に、管の端位置では、制御装置が旋回モータ45を駆動して、ビームプロファイラ40を第1の旋回位置から第2の旋回位置、例えば180度反転させる(図10(b))。そして、ビームプロファイラ40を第2の旋回位置に保持した状態で、管内面検査装置10を管の復路方向に反転走行させながら、ビームプロファイラ40により管の内面プロファイルを撮影する(図10(c))。 Next, at the end position of the pipe, the control device drives the swivel motor 45 to invert the beam profiler 40 from the first swivel position to the second swivel position, for example 180 degrees (FIG. 10 (b)). Then, with the beam profiler 40 held in the second turning position, the inner surface profile of the pipe is photographed by the beam profiler 40 while the pipe inner surface inspection device 10 is reversed and traveled in the return direction of the pipe (FIG. 10 (c)). ).

本実施形態では、管の往路方向に管内面検査装置10が移動するとき、ビームプロファイラ40を支持している支持板部材43が死角となり、管内面の下方のプロファイルが撮影されないことが考えられる。しかし、復路方向に管内面検査装置10が移動するときには、ビームプロファイラ40の旋回位置が反転しているため、死角であった管内面の下方のプロファイル情報を補完することができる。したがって、管内面にランダムに発生する、例えばスパッタ痕を含む全ての欠陥を精度良く検出することができる。 In the present embodiment, when the pipe inner surface inspection device 10 moves in the outward direction of the pipe, the support plate member 43 supporting the beam profiler 40 becomes a blind spot, and it is conceivable that the lower profile of the pipe inner surface is not photographed. However, when the pipe inner surface inspection device 10 moves in the return direction, the turning position of the beam profiler 40 is reversed, so that the profile information below the pipe inner surface, which was a blind spot, can be complemented. Therefore, all defects randomly generated on the inner surface of the pipe, including, for example, spatter marks, can be detected with high accuracy.

なお、ビームプロファイラ40は、走行駆動手段20および走行案内手段30との間に架け渡される2本以上の支持板部材44、44により支持されるものでもよい。この実施形態の管内面検査装置11によれば、管内面検査装置全体の剛性を増すことができるとともに、走行安定性を改善することができる。 The beam profiler 40 may be supported by two or more support plate members 44, 44 that are bridged between the traveling driving means 20 and the traveling guiding means 30. According to the pipe inner surface inspection device 11 of this embodiment, the rigidity of the entire pipe inner surface inspection device can be increased, and the running stability can be improved.

例えば2本の支持板部材44、44にビームプロファイラ40が挟持される実施形態の管内面検査装置11では、次のようにして管の内面の状態が検査される。まず、ビームプロファイラ40を第1の旋回位置に保持し、その状態で管内面検査装置11を管の往路方向に走行させながら、ビームプロファイラ40により管の内面プロファイルを撮影する(図11(a))。 For example, in the pipe inner surface inspection device 11 of the embodiment in which the beam profiler 40 is sandwiched between the two support plate members 44, 44, the state of the inner surface of the pipe is inspected as follows. First, the beam profiler 40 is held in the first turning position, and in that state, the inner surface profile of the pipe is photographed by the beam profiler 40 while the pipe inner surface inspection device 11 is running in the outward path direction of the pipe (FIG. 11 (a)). ).

次に、管の端位置では、制御装置が旋回モータ45を駆動して、ビームプロファイラ40を第1の旋回位置から例えば90度旋回させる(図11(b))。そして、管内面検査装置11を管の復路方向に反転走行させながら、ビームプロファイラ40により管の内面プロファイルを撮影する(図11(c))。 Next, at the end position of the pipe, the control device drives the swivel motor 45 to swivel the beam profiler 40, for example, 90 degrees from the first swivel position (FIG. 11B). Then, the inner surface profile of the pipe is photographed by the beam profiler 40 while the pipe inner surface inspection device 11 is reversed and traveled in the return path direction of the pipe (FIG. 11 (c)).

本実施形態では、管の往路方向に管内面検査装置11が移動するとき、ビームプロファイラ40を支持している上下の支持板部材44、44が死角となり、管内面の上下のプロファイルが撮影されない。しかし、復路方向に管内面検査装置11が移動するときには、ビームプロファイラ40が第1の旋回位置から90度旋回しているため、死角であった管内面の上下のプロファイルを撮影でき補完することができる。これにより、管内面の全周にわたり、スパッタ痕等を含む全ての欠陥を精度良く検出することができる。 In the present embodiment, when the pipe inner surface inspection device 11 moves in the outward path direction of the pipe, the upper and lower support plate members 44, 44 supporting the beam profiler 40 become blind spots, and the upper and lower profiles of the pipe inner surface are not photographed. However, when the pipe inner surface inspection device 11 moves in the return direction, the beam profiler 40 is turned 90 degrees from the first turning position, so that the upper and lower profiles of the pipe inner surface, which was a blind spot, can be photographed and complemented. it can. As a result, all defects including spatter marks and the like can be accurately detected over the entire circumference of the inner surface of the pipe.

10、11 管内面検査装置
20 走行駆動手段
30 走行案内手段
40 ビームプロファイラ(管内全周スキャン装置)
45 旋回モータ
10, 11 Pipe inner surface inspection device 20 Travel driving means 30 Travel guidance means 40 Beam profiler (in-pipe all-around scanning device)
45 swivel motor

Claims (8)

円筒形の管内を移動可能な自走式の管内面検査装置であって、
走行駆動手段と走行案内手段との間の、管の長手方向の中心軸線から偏芯した位置に架け渡された支持部材と、この支持部材上に配置されたビームプロファイラと、
前記ビームプロファイラを前記支持部材とともに前記中心軸線と一致する中心軸線回りに旋回させる旋回手段を備え、
前記走行駆動手段側に配置され、管内に押圧されて接触している駆動ガイドは、H型に配置された4本の支持脚部を備え、前記中心軸線上に備えられたコイルばねから支承リンクを経由して支持脚部への均等な付勢力により、支持脚部に設置された駆動輪が管の内面に同一の押圧力で接触する4輪で当該管内面検査装置を支える構造であり、前記走行案内手段側に配置され、管内に押圧されて接触している駆動ガイドは3輪で当該管内面検査装置を支える構造であることを特徴とする管内面検査装置。
A self-propelled pipe inner surface inspection device that can move inside a cylindrical pipe.
A support member bridged between the travel drive means and the travel guide means at a position eccentric from the central axis in the longitudinal direction of the pipe, and a beam profiler arranged on the support member.
And a pivoting means for pivoting said beam profiler about the central axis which coincides with the central axis together with the support member,
The drive guide, which is arranged on the traveling drive means side and is pressed into contact with the inside of the pipe, has four support legs arranged in an H shape, and is a support link from a coil spring provided on the central axis. The structure is such that the drive wheels installed on the support legs support the pipe inner surface inspection device with four wheels that come into contact with the inner surface of the pipe with the same pressing force by an even urging force to the support legs via the above. A pipe inner surface inspection device, which is arranged on the traveling guide means side and has a structure in which a drive guide that is pressed and contacts the inside of the pipe supports the pipe inner surface inspection device with three wheels.
前記ビームプロファイラが、前記中心軸線方向に配列される管内全周スキャン装置を含み、
前記管内全周スキャン装置が、検査対象の管の長手方向中心線に直交する平面内において前記管の内面に向けてスキャンすることを特徴とする、請求項1に記載の管内面検査装置。
The beam profiler includes an in-pipe all-around scanning device arranged in the central axis direction.
The pipe inner surface inspection device according to claim 1, wherein the pipe inner circumference scanning device scans toward the inner surface of the pipe in a plane orthogonal to the longitudinal center line of the pipe to be inspected.
前記管内全周スキャン装置がスリットレーザ発光部および撮像部を含み、前記スリットレーザ発光部が、検査対象の管の長手方向中心線に直交する平面内において前記管の内面に向けてスリットレーザ光をスキャンすることを特徴とする、請求項2に記載の管内面検査装置。 The in-tube all-around scanning device includes a slit laser emitting unit and an imaging unit, and the slit laser emitting unit emits slit laser light toward the inner surface of the tube in a plane orthogonal to the longitudinal center line of the tube to be inspected. The pipe internal surface inspection apparatus according to claim 2, wherein the scanning device is performed. 前記スリットレーザ発光部と前記撮像部との間隔が調整可能であることを特徴とする、請求項3に記載の管内面検査装置。 The tube inner surface inspection device according to claim 3, wherein the distance between the slit laser light emitting unit and the imaging unit can be adjusted. ビームプロファイラを搭載する自走式の管内面検査装置により管の内面を検査する管内面検査方法であって、
走行駆動手段と走行案内手段との間の偏芯位置に架け渡された支持部材上に支持された前記ビームプロファイラを第1の旋回位置に保持した状態で前記管内面検査装置を管の往路方向に走行させながら、前記ビームプロファイラにより前記管の内面プロファイルを撮影する工程と、
前記管の端位置で前記ビームプロファイラを前記第1の旋回位置から第2の旋回位置に旋回させるべく、前記ビームプロファイラを前記支持部材とともに管の長手方向の中心軸線を中心として旋回させる工程と、
前記ビームプロファイラを前記第2の旋回位置に保持した状態で前記管内面検査装置を前記管の復路方向に走行させながら、前記ビームプロファイラにより前記管の内面プロファイルを撮影する工程とを含み、
前記走行駆動手段側に配置され、管内に押圧されて接触している駆動ガイドは、H型に配置された4本の支持脚部を備え、前記中心軸線上に備えられたコイルばねから支承リンクを経由して支持脚部への均等な付勢力により、支持脚部に設置された駆動輪が管の内面に同一の押圧力で接触する4輪で当該管内面検査装置を支え、前記走行案内手段側に配置され、管内に押圧されて接触している駆動ガイドは3輪で当該管内面検査装置を支えることを特徴とする管内面検査方法。
It is a pipe inner surface inspection method that inspects the inner surface of a pipe with a self-propelled pipe inner surface inspection device equipped with a beam profiler.
With the beam profiler supported on the support member bridged at the eccentric position between the traveling driving means and the traveling guiding means held at the first turning position, the pipe inner surface inspection device is moved in the outward path direction of the pipe. The process of photographing the inner surface profile of the tube with the beam profiler while traveling to
A step of swirling the beam profiler together with the support member about the central axis in the longitudinal direction of the pipe in order to swivel the beam profiler from the first swivel position to the second swivel position at the end position of the pipe.
Wherein the inner surface inspection device while traveling in the backward direction of the tube in a state where a beam profiler was held in the second pivot position, viewed including the step of photographing the inner surface profile of the pipe by the beam profiler,
The drive guide, which is arranged on the traveling drive means side and is pressed into contact with the inside of the pipe, has four support legs arranged in an H shape, and is a support link from a coil spring provided on the central axis. the uniform biasing force to the support leg via a support the inner surface inspection apparatus in four-wheel that the installed drive wheels are in contact with the same pressing force to the inner surface of the tube to the supporting leg, before Symbol travel arranged on the guide means side, the pressed driving guide in contact with the inner surface inspection wherein the benzalkonium support the inner surface inspection device in three-wheel into the tube.
前記ビームプロファイラに、前記中心軸線方向に配列される管内全周スキャン装置を用い、
前記管内全周スキャン装置により、検査対象の管の長手方向中心線に直交する平面内において前記管の内面をスキャンすることを特徴とする、請求項5に記載の管内面検査方法。
The beam profiler uses an in-tube all-around scanning device arranged in the central axis direction.
The pipe inner surface inspection method according to claim 5, wherein the pipe inner circumference scanning device scans the inner surface of the pipe in a plane orthogonal to the longitudinal center line of the pipe to be inspected.
前記管内全周スキャン装置にスリットレーザ発光部および撮像部を配置し、前記スリットレーザ発光部により、検査対象の管の長手方向中心線に直交する平面内において前記管の内面に向けてスリットレーザ光を用いてスキャンすることを特徴とする、請求項6に記載の管内面検査方法。 A slit laser light emitting unit and an imaging unit are arranged in the in-tube all-around scanning device, and the slit laser light emitting unit directs the slit laser light toward the inner surface of the tube in a plane orthogonal to the longitudinal center line of the tube to be inspected. The method for inspecting the inner surface of a pipe according to claim 6, wherein scanning is performed using a laser. 前記スリットレーザ発光部と前記撮像部との間隔を調整できることを特徴とする、請求項7に記載の管内面検査方法。 The method for inspecting the inner surface of a tube according to claim 7, wherein the distance between the slit laser light emitting unit and the imaging unit can be adjusted.
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