JP6869112B2

JP6869112B2 - ポンプ点検システム

Info

Publication number: JP6869112B2
Application number: JP2017112460A
Authority: JP
Inventors: 基彦能見; 夕美子関野
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2017-06-07
Filing date: 2017-06-07
Publication date: 2021-05-12
Anticipated expiration: 2037-06-07
Also published as: JP2018205201A

Description

本発明は、ポンプの内部に挿入される内視鏡と、内視鏡が接続される点検装置を備えるポンプ点検システムに関する。

ポンプには、様々な種類のものが存在する。例えば、河川水などの液体を移送する目的では、立軸ポンプが用いられる。立軸ポンプでは、一般に、吊下管が吸込水槽上部のポンプ据付床に設置され、吊下管の下方には羽根車を収容するインペラケーシングが接続される。立軸ポンプは、羽根車や水中軸受が水中に浸漬された状態で運転されるため、運転時間の経過とともに立軸ポンプを構成する部材が徐々に摩耗する。また、吊下管、インペラケーシング、羽根車などに腐食が発生する場合もある。このため、立軸ポンプの内部点検を定期的に行って、羽根車やインペラケーシングなどにおける摩耗状況や腐食の発生状況を把握し、必要に応じて補修または交換を行うことが必要となる。

そのため従来から、ポンプの内部を容易に点検するための様々な装置や方法が提案されている。例えば、ポンプケーシング内に水平に配置されるレールと、ポンプケーシングに設けられた点検口にレールを固定するための点検口固定具と、ポンプケーシングの内面にレールを固定するための内面固定具と、レール上を水平方向に移動可能な点検ユニットを備えた点検装置が提案されている。点検口固定具は、レールの一端部に取り付けられ、内面固定具はレールの他端部に取り付けられる。点検ユニットは、例えば、ポンプケーシング内部の画像を撮影する内視鏡であり、ポンプケーシング内を上下方向に移動可能に構成されている（特許文献１参照）。

特開２０１５−９６７０７号公報

上記のように、内視鏡は、ポンプ内を上下方向に移動することができる。また、内視鏡は、先端を屈曲させて様々な方向を撮影できるように構成されている。しかしながら、従来の装置では、ポンプ内における内視鏡の位置と方向を知ることについては、何ら考慮されておらず、内視鏡でポンプ内のどの部分をどの方向から撮影しているのかを把握することが困難であった。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、内視鏡でポンプ内のどの部分をどの方向から撮影しているのかを容易に把握することのできるポンプ点検システムを提供することを目的とする。

本発明のポンプ点検システムは、ポンプの内部に挿入される内視鏡と、前記内視鏡が接続される点検装置とを備えるポンプ点検システムであって、前記内視鏡は、複数のカメラを有する撮影部と、前記複数のカメラで撮影したカメラ画像を前記点検装置に送信するためのケーブル部と、を備え、前記点検装置は、前記複数のカメラで撮影した前記ポンプの内部のカメラ画像に基づいて、前記ポンプ内における前記内視鏡の先端の位置を求める位置決定部と、前記複数のカメラで撮影した前記ポンプの内部のカメラ画像に基づいて、前記ポンプ内において前記内視鏡の先端が向いている方向を求める方向決定部と、を備えている。

この構成によれば、複数のカメラで撮影したポンプの内部のカメラ画像に基づいて、ポンプ内における内視鏡の先端の位置と、内視鏡の先端が向いている方向を求めることができる。したがって、内視鏡でポンプ内のどの部分をどの方向から撮影しているのかを容易に把握することができる。

また、本発明のポンプ点検システムでは、前記複数のカメラは、それぞれ異なる撮影方向のカメラ画像を撮影するように、前記撮影部の異なる位置に配置され、前記点検装置は、前記ポンプの内部に設けられた複数の基準マーカーの各々について、前記ポンプ内における前記基準マーカーの位置が記憶されている記憶部を備え、前記位置決定部は、前記複数のカメラで撮影した前記ポンプの内部のカメラ画像のうち、同一の前記基準マーカーを撮影した２つのカメラ画像に基づいて、前記内視鏡の先端から当該基準マーカーまでの距離を算出し、少なくとも３つの異なる前記基準マーカーまでの距離と前記ポンプ内における当該基準マーカーの位置に基づいて、前記ポンプ内における前記内視鏡の先端の位置を求めてもよい。

この構成によれば、複数のカメラで撮影したポンプの内部のカメラ画像のうち、同一の基準マーカーを撮影した２つのカメラ画像に基づいて、内視鏡の先端から当該基準マーカーまでの距離を算出することができる。そして、少なくとも３つの異なる基準マーカーまでの距離とポンプ内における基準マーカーの位置に基づいて、ポンプ内における内視鏡の先端の位置（３次元座標）を求めることができる。

また、本発明のポンプ点検システムでは、前記記憶部に、前記複数のカメラの各々の撮影方向と前記内視鏡の先端の向きとの方向関係が記憶されており、前記方向決定部は、前記複数のカメラで撮影した前記ポンプの内部のカメラ画像のうち、前記基準マーカーを撮影したカメラ画像における当該基準マーカーの画像内位置に基づいて、当該基準マーカーを撮影したカメラの撮影方向を算出し、前記内視鏡の先端の向きと当該カメラの撮影方向との方向関係に基づいて、前記内視鏡の先端が向いている方向を求めてもよい。

この構成によれば、複数のカメラで撮影したポンプの内部のカメラ画像のうち、基準マーカーを撮影したカメラ画像における基準マーカーの位置（画像内位置）に基づいて、その基準マーカーを撮影したカメラの撮影方向を算出することができる。そして、内視鏡の先端の向きとカメラの撮影方向との方向関係から、内視鏡の先端が向いている方向を求めることができる。

また、本発明のポンプ点検システムでは、前記点検装置は、前記複数のカメラで撮影した前記ポンプの内部のカメラ画像を複数の画面にそれぞれ表示するマルチ表示部を備えてもよい。

この構成によれば、複数のカメラで撮影したポンプ内の各部のカメラ画像が複数の画面に表示されるので、ポンプ内の複数の箇所の点検を画面ごとに行うことができる。

また、本発明のポンプ点検システムでは、前記点検装置は、前記複数のカメラで撮影した前記ポンプの内部のカメラ画像を球面表示画像に変換する球面表示処理部と、前記球面表示画像を球面状の画面に表示する球面表示部と、を備えてもよい。

この構成によれば、複数のカメラで撮影したポンプ内のカメラ画像が球面表示画像（例えば、全天周画像）に変換されて球面状の画面（例えば、全天周画面）に表示されるので、ポンプ内の様子を全体的に把握することができる。

また、本発明のポンプ点検システムでは、前記点検装置は、前記複数のカメラで撮影した前記ポンプの内部のカメラ画像を立体表示画像に変換する立体表示処理部と、前記立体表示画像を立体表示画面に表示する立体表示部と、を備えてもよい。

この構成によれば、複数のカメラで撮影したポンプ内のカメラ画像が立体表示画像（３次元表示画像）に変換されて立体表示画面（３次元表示画面）に表示されるので、ポンプ内の様子を立体的に（３次元的に）把握することができる。

本発明によれば、内視鏡でポンプ内のどの部分をどの方向から撮影しているのかを容易に把握することができる。

本発明の実施の形態におけるポンプ点検システムの構成を示す説明図である。本発明の実施の形態における内視鏡の構成を示す説明図である。本発明の実施の形態における検査装置の構成を示すブロック図である。他の実施の形態における検査装置の構成を示すブロック図である。他の実施の形態における検査装置の構成を示すブロック図である。

以下、本発明の実施の形態のポンプ点検システムについて、図面を用いて説明する。本実施の形態では、立軸ポンプのメンテナンス等に用いられるポンプ点検システムの場合を例示する。

図１は、立軸ポンプの全体構成を概略的に示した説明図（断面図）である。図１に示すように、立軸ポンプ１のポンプケーシング２は、インペラケーシング３と吊下管４と吐出曲管５で構成されている。インペラケーシング３は、吊下管４によって吸込水槽６内に吊り下げられている。吊下管４の上端には、吐出曲管５が接続されている。ポンプケーシング２は、吸込水槽６の上部のポンプ据付床７に据付ベース８を介して固定されている。

インペラケーシング３の下端には、下方に向けて開口する吸込ベルマウス１７が接続されている。インペラケーシング３の内部には、羽根車９が収容されている。羽根車９の上方には、複数のガイドベーン１０が設けられている。ガイドベーン１０は、インペラケーシング３の内周面に固定されている。

羽根車９は、回転軸１１（主軸）に固定されており、羽根車９と回転軸１１は一体的に回転する。回転軸１１は、鉛直方向に延びており、中間軸受１２により回転自在に支持されている。回転軸１１は、吐出曲管５から上方に突出して、駆動源１３に連結されている。駆動源１３を運転することにより、回転軸１１を介して羽根車９を回転させると、吸込水槽６内の水（河川から引き込まれた水など）が吸込ベルマウス１７から吸い込まれ、インペラケーシング３、吊下管４、吐出曲管５を通って、吐出配管１４に移送される。

吐出曲管５には、点検箇所の上方に点検口１５（ハンドホール）が設けられている。点検箇所は、例えば、ガイドベーン１０や羽根車９の隙間などである。点検口１５からポンプケーシング２の内部に内視鏡２１（後述する）が挿入され、立軸ポンプ１の点検が行われる。また、ポンプケーシング２の内面（例えば、点検箇所の近傍の内面）には、複数の基準マーカー１６が設けられている。基準マーカー１６は、例えば、その基準マーカー１６が設けられている位置（ポンプケーシング２内における位置）を識別するための識別情報（例えば、文字、数字、図形など）である。

つぎに、立軸ポンプ１の点検に用いられるポンプ点検システム２０の構成を、図面を参照して説明する。ポンプ点検システム２０は、ポンプケーシング２の内部に挿入される内視鏡２１と、内視鏡２１が接続される点検装置２２を備えている。

図２は、内視鏡２１の構成を示す説明図である。図２に示すように、内視鏡２１の先端には、複数のカメラ２３（カメラＡ、カメラＢ、・・・）を有する撮影部２４が設けられている。撮影部２４からは、複数のカメラ２３で撮影したカメラ画像を点検装置２２に送信するためのケーブル部２５が延設されている。この場合、複数のカメラ２３は、それぞれ異なる撮影方向のカメラ画像を撮影するように、撮影部２４の異なる位置に配置されている。例えば、撮影部２４の前面部に、前方を撮影するカメラ２３が配置されており、撮影部２４の側面部に、斜め前方、側方、斜め後方などを撮影するカメラ２３が配置されている。また、ケーブル部２５は、柔軟性を有しており、任意に屈曲させることができる。ケーブル部２５を屈曲させることにより、撮影部２４の向き（内視鏡２１の先端が向いている方向）を変えることができる。

図３は、点検装置２２の構成を示すブロック図である。図３に示すように、点検装置２２は、ＣＰＵなどで構成される制御部２６と、複数の画面（モニタＡ、モニタＢ、・・・）で構成されるマルチ表示部２７と、メモリなどで構成される記憶部２８を備えている。

記憶部２８には、ポンプケーシング２の内面に設けられた複数の基準マーカー１６（基準マーカーＡ、基準マーカーＢ、・・・）の各々について、ポンプケーシング２内における基準マーカー１６の位置が記憶されている。例えば、基準マーカーＡの座標（Ｘ_A，Ｙ_A，Ｚ_A）、基準マーカーＢの座標（Ｘ_B，Ｙ_B，Ｚ_B）、・・・などが記憶されている。なお、（Ｘ，Ｙ，Ｚ）は、直交直線座標系の３つの座標である。

また、記憶部２８には、複数のカメラ２３の各々の撮影方向と内視鏡２１の先端の向き（基準方向）との方向関係が記憶されている。例えば、内視鏡２１の先端の向き（基準方向）に対するカメラＡの撮影方向の角度（θ_A，φ_A）、内視鏡２１の先端の向き（基準方向）に対するカメラＢの撮影方向の角度（θ_B，φ_B）、・・・などが記憶されている。なお、（θ，φ）は、球面座標系の２つの角度座標である。

制御部２６は、位置決定部２９と方向決定部３０とマルチ表示処理部３１を備えている。位置決定部２９は、複数のカメラ２３で撮影したポンプケーシング２の内部のカメラ画像に基づいて、ポンプケーシング２内における内視鏡２１の先端の位置を求める機能を備えている。より具体的には、位置決定部２９は、複数のカメラ２３で撮影したポンプケーシング２の内部のカメラ画像のうち、同一の基準マーカー１６を撮影した２つのカメラ画像に基づいて、内視鏡２１の先端から当該基準マーカー１６までの距離を算出し、少なくとも３つの異なる基準マーカー１６までの距離とポンプケーシング２内におけるその基準マーカー１６の位置に基づいて、ポンプケーシング２内における内視鏡２１の先端の位置を求める。

また、方向決定部３０は、複数のカメラ２３で撮影したポンプケーシング２の内部のカメラ画像に基づいて、ポンプケーシング２内において内視鏡２１の先端が向いている方向を求める機能を備えている。より具体的には、方向決定部３０は、複数のカメラ２３で撮影したポンプケーシング２の内部のカメラ画像のうち、基準マーカー１６を撮影したカメラ画像における基準マーカー１６の位置（画像内位置）に基づいて、その基準マーカー１６を撮影したカメラ２３の撮影方向を算出し、内視鏡２１の先端の向きとそのカメラ２３の撮影方向との方向関係に基づいて、内視鏡２１の先端が向いている方向を求める。

マルチ表示部２７は、複数のカメラ２３（カメラＡ、カメラＢ、・・・）で撮影したポンプケーシング２の内部のカメラ画像を、複数の画面（モニタＡ、モニタＢ、・・・）にそれぞれ表示する機能を備えている。例えば、カメラＡで撮影したポンプケーシング２内部のカメラ画像が、モニタＡに表示され、カメラＢで撮影したポンプケーシング２内部のカメラ画像が、モニタＢに表示される。

なお、マルチ表示部２７は、必ずしもすべての画面にすべてのカメラ画像を表示しなくてもよい。例えば、一部の画面（例えば、モニタＡのみ）に一部のカメラ画像（例えば、所定の水平方向の画像のみ）を表示してもよい。本実施の形態では、方向決定部３０によって、内視鏡２１の先端が向いている方向が求められるので、どのカメラ画像が所定の水平方向を映している画像かがわかる。したがって、複数のカメラ画像の中から、所定の水平方向を映しているカメラ画像（画面に映すべきカメラ画像）を選択することができる。

このような本実施の形態のポンプ点検システム２０によれば、複数のカメラ２３で撮影したポンプケーシング２の内部のカメラ画像に基づいて、ポンプケーシング２内における内視鏡２１の先端の位置と、内視鏡２１の先端が向いている方向を求めることができる。したがって、内視鏡２１でポンプケーシング２内のどの部分をどの方向から撮影しているのかを容易に把握することができる。

本実施の形態では、複数のカメラ２３で撮影したポンプケーシング２の内部のカメラ画像のうち、同一の基準マーカー１６を撮影した２つのカメラ画像に基づいて、内視鏡２１の先端から当該基準マーカー１６までの距離を算出することができる。そして、少なくとも３つの異なる基準マーカー１６までの距離とポンプケーシング２内における基準マーカー１６の位置に基づいて、ポンプケーシング２内における内視鏡２１の先端の位置（３次元座標）を求めることができる。

また、本実施の形態では、複数のカメラ２３で撮影したポンプケーシング２の内部のカメラ画像のうち、基準マーカー１６を撮影したカメラ画像における基準マーカー１６の位置（画像内位置）に基づいて、その基準マーカー１６を撮影したカメラ２３の撮影方向を算出することができる。そして、内視鏡２１の先端の向きとカメラ２３の撮影方向との方向関係から、内視鏡２１の先端が向いている方向を求めることができる。

この場合、複数のカメラ２３（カメラＡ、カメラＢ、・・・）で撮影したポンプケーシング２内の各部のカメラ画像が、マルチ表示部２７の複数の画面（モニタＡ、モニタＢ、・・・）に表示されるので、ポンプケーシング２内の複数の箇所の点検を画面ごとに行うことができる。

以上、本発明の実施の形態を例示により説明したが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではなく、請求項に記載された範囲内において目的に応じて変更・変形することが可能である。

例えば、上記の実施の形態では、検査装置が、複数のカメラ２３で撮影したポンプケーシング２の内部のカメラ画像を複数の画面にそれぞれ表示するマルチ表示部２７を備えていたが、本発明の範囲はこれに限定されるものではない。

図４には、検査装置の他の実施の形態が示される。図４に示すように、検査装置は、複数のカメラ２３で撮影したポンプケーシング２の内部のカメラ画像を球面表示画像に変換する球面表示処理部３２と、球面表示画像を球面状の画面に表示する球面表示部３３を備えてもよい。例えば、球面表示画像は全天周画像であり、球面表示部３３は全天周モニタである。なお、球面表示画像は部分球面画像であり、球面表示部３３は部分球面モニタであってもよい。

このような検査装置によれば、複数のカメラ２３で撮影したポンプケーシング２内のカメラ画像が球面表示画像（例えば、全天周画像）に変換されて球面状の画面（例えば、全天周画面）に表示されるので、ポンプケーシング２内の様子を全体的に把握することができる。

また、図５には、検査装置の他の実施の形態が示される。図５に示すように、検査装置は、複数のカメラ２３で撮影したポンプケーシング２の内部のカメラ画像を立体表示画像（３次元表示画面）に変換する立体表示処理部３４と、立体表示画像を立体表示画面に表示する立体表示部３５を備えてもよい。なお、立体表示画面は、裸眼式の３次元表示画面であってもよく、メガネ式の３次元表示画面であってもよい。

このような検査装置によれば、複数のカメラ２３で撮影したポンプケーシング２内のカメラ画像が立体表示画像（３次元表示画像）に変換されて立体表示画面（３次元表示画面）に表示されるので、ポンプケーシング２内の様子を立体的に（３次元的に）把握することができる。

なお、基準マーカー１６は、点ではなく、非対称な二次元図形であっても良い。この場合、対象物上の二次元図形の位置、方向、大きさの情報をあらかじめ記憶しておけば、光学特性の既知である一つのカメラ２３で、一つの基準マーカー１６を撮影するだけで、撮影画像の解析によって内視鏡２１の対象物に対する位置と方向を特定することができる。二次元図形は、任意な図形でよく、文字や数字等であってもよい。ただし非対称性を必要とするため、例えばアルファベットでは「Ｏ」、「ｏ」、「ｌ」、「Ｉ」、「Ｘ」、「ｘ」などは望ましくない。しかしながら、複数を組み合わせで対称性を崩せば使用することができる。例えば「Ｘｘ」などであれば使用することができる。カメラ２３は単眼でも良いが、このような方式をとれば、カメラ２３を複数にすることにより、位置決めと方向決めのロバスト性と精度を上げることができる。例えば、一つのカメラ２３の場合、全ての基準マーカー１６が視野からはずれると位置方向解析が不可能になるが、複数のカメラ２３の場合、どれか一つのカメラ２３がどれか一つの基準マーカー１６を撮影できれば位置方向解析が可能になる。

以上のように、本発明にかかるポンプ点検システムは、内視鏡でポンプ内のどの部分をどの方向から撮影しているのかを容易に把握することができるという効果を有し、立軸ポンプのメンテナンス等に用いられ、有用である。

１立軸ポンプ
２ポンプケーシング
３インペラケーシング
４吊下管
５吐出曲管
６吸込水槽
７ポンプ据付床
８据付ベース
９羽根車
１０ガイドベーン
１１回転軸
１２中間軸受
１３駆動源
１４吐出配管
１５点検口
１６基準マーカー
１７吸込ベルマウス
２０ポンプ点検システム
２１内視鏡
２２点検装置
２３カメラ
２４撮影部
２５ケーブル部
２６制御部
２７マルチ表示部
２８記憶部
２９位置決定部
３０方向決定部
３１マルチ表示処理部
３２球面表示処理部
３３球面表示部
３４立体表示処理部
３５立体表示部

Claims

ポンプの内部に挿入される内視鏡と、前記内視鏡が接続される点検装置とを備えるポンプ点検システムであって、
前記内視鏡は、
複数のカメラを有する撮影部と、
前記複数のカメラで撮影したカメラ画像を前記点検装置に送信するためのケーブル部と、
を備え、
前記点検装置は、
前記複数のカメラで撮影した前記ポンプの内部のカメラ画像に基づいて、前記ポンプ内における前記内視鏡の先端の位置を求める位置決定部と、
前記複数のカメラで撮影した前記ポンプの内部のカメラ画像に基づいて、前記ポンプ内において前記内視鏡の先端が向いている方向を求める方向決定部と、
を備え、
前記複数のカメラは、それぞれ異なる撮影方向のカメラ画像を撮影するように、前記撮影部の異なる位置に配置され、
前記点検装置は、前記ポンプの内部に設けられた複数の基準マーカーの各々について、前記ポンプ内における前記基準マーカーの位置が記憶されている記憶部を備え、
前記位置決定部は、前記複数のカメラで撮影した前記ポンプの内部のカメラ画像のうち、同一の前記基準マーカーを撮影した２つのカメラ画像に基づいて、前記内視鏡の先端から当該基準マーカーまでの距離を算出し、少なくとも３つの異なる前記基準マーカーまでの距離と前記ポンプ内における当該基準マーカーの位置に基づいて、前記ポンプ内における前記内視鏡の先端の位置を求めることを特徴とするポンプ点検システム。
ポンプの内部に挿入される内視鏡と、前記内視鏡が接続される点検装置とを備えるポンプ点検システムであって、
前記内視鏡は、
複数のカメラを有する撮影部と、
前記複数のカメラで撮影したカメラ画像を前記点検装置に送信するためのケーブル部と、
を備え、
前記点検装置は、
前記複数のカメラで撮影した前記ポンプの内部のカメラ画像に基づいて、前記ポンプ内における前記内視鏡の先端の位置を求める位置決定部と、
前記複数のカメラで撮影した前記ポンプの内部のカメラ画像に基づいて、前記ポンプ内において前記内視鏡の先端が向いている方向を求める方向決定部と、
を備え、
前記複数のカメラは、それぞれ異なる撮影方向のカメラ画像を撮影するように、前記撮影部の異なる位置に配置され、
前記点検装置は、前記複数のカメラの各々の撮影方向と前記内視鏡の先端の向きとの方向関係が記憶されている記憶部を備え、
前記方向決定部は、前記複数のカメラで撮影した前記ポンプの内部のカメラ画像のうち、前記基準マーカーを撮影したカメラ画像における当該基準マーカーの画像内位置に基づいて、当該基準マーカーを撮影したカメラの撮影方向を算出し、前記内視鏡の先端の向きと当該カメラの撮影方向との方向関係に基づいて、前記内視鏡の先端が向いている方向を求めることを特徴とするポンプ点検システム。
前記点検装置は、
前記複数のカメラで撮影した前記ポンプの内部のカメラ画像を複数の画面にそれぞれ表示するマルチ表示部を備える、請求項１または請求項２に記載のポンプ点検システム。
前記点検装置は、
前記複数のカメラで撮影した前記ポンプの内部のカメラ画像を球面表示画像に変換する球面表示処理部と、
前記球面表示画像を球面状の画面に表示する球面表示部と、
を備える、請求項１または請求項２に記載のポンプ点検システム。
前記点検装置は、
前記複数のカメラで撮影した前記ポンプの内部のカメラ画像を立体表示画像に変換する立体表示処理部と、
前記立体表示画像を立体表示画面に表示する立体表示部と、
を備える、請求項１または請求項２に記載のポンプ点検システム。