JPH01229904A - 管内計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は上水道管、下水道管或いはガス管等の管の内径
を計測するための管内径計測装置に関するものである。

〈従来の技術〉 従来より地中に埋設された上水道管、下水道管或いはガ
ス管等を保守するために、これ等埋設管の土圧による変
形状態や、管路内を流れる流体またはその雰囲気による
管内壁の劣化或いは腐食状態を調査することが必要とさ
れている。

そして上記調査は、管の内径や管の厚さを測定し、この
測定データを管路の施工当初のデータと比較することに
よって行うものである。

このような調査は管の内径が十分に大きい場合には、調
査員が該管路内に入って行うことが可能であるが、管の
内径が小さい場合には該管路内に入ることが不可能であ
る。また管路内に調査員が入ることが可能であっても、
作業条件が悪いことや酸欠状態が発生する虞があること
から、ＳＡ　８９１１査を遠隔的に行うことが要求され
、このため種々の計測装置が開発されている。

例えば実開昭６２−６５５０６号公報に示される技術は
、超音波送信器を管の円周方向に回転させ、この回転中
に超音波を発信しエコーの受信を繰り返すことにより、
管の内径を計測するものである。

また実開昭６０−１６１８１２号公報に示される技術は
、回転軸に径方向へ延出し且つ管内壁に接触し得る伸縮
自在なアームを設け、このアームの径方向の伸縮量を随
時計測し得る計測装置を設けることによって、アームの
先端を管内壁に接触させつつ円周方向に回転させること
により管の内径を計測するものである。

〈発明が解決しようとする課題〉 上記した管内径の調査を行うに際し、通常管路内の状態
を把握し得ないことの方が多い。従って管路の内壁にど
のような障害が有るかが判明せず、接触方式の計測装置
を用いた場合に例えば管路を構成する単位管の継目部に
コンクリートの塊状障害物等が有ると、接触子が該障害
物と衝突し計測装置の破損を招く虞があり、このため前
記調査は非接触方式の計測装置を用いることが好ましい
。

然し、非接触方式の計測装置を用いて管内径を計測する
場合、上記実開昭６２−６５５０６号公報に示す技術の
如く、超音波送信器を円周方向に回転させて計測するた
めに、該送信器に対する電源及び１８号電線等の配線の
捌きが複雑となる問題があった。

前記問題を解決するために、電源部及び処理部と前記超
音波送信器とをスリップリングを介して結線することが
行われているが、この場合にはスリップリングとブラシ
との間で発生するスパークによるノイズが、得られたデ
ータに悪影響を及ぼす虞がある。

また超音波送信器には固有のデッドゾーンが有り、この
デッドゾーンの範囲での計測が出来ないという問題があ
った。

そこで本発明の目的は、上記スリップリングを不要とす
ることでノイズの発生を防止し、且つデッドゾーンの影
響を受けることの無い管内計測装置を提供することにあ
る。

〈課題を解決するための手段〉 上記課題を解決するために本発明に係る管内計測装置は
、直進性のビームを送受信して管の内壁までの距離を計
測するための計測手段と、前記ビームの軸上に設けられ
ると共に管の軸心に対し４５度の角度を有して設けられ
た前記ビームを屈折するための屈折手段と、前記屈折手
段を回転させるための回動手段とを有して構成するもの
である。

また他の管内計測装置は、前記管内計測装置に於いて前
記屈折手段を管の軸心と一致させるための変位手段を有
して構成するものである。

また台車の管内計測装置は、前記管内計測装置に於いて
、計測手段と屈折手段と回動手段とを計測される管の軸
心方向に移動させるための移動手段を有して構成するも
のである。

また他の管内計測装置は、前記管内計測装置に於いて前
記屈折手段の回転角度を検出するための検出手段と、前
記計測手段によって得られた管の内壁までの距離データ
と前記検出手段によって得られた屈折手段の角度データ
とを演算して管内径を算出するための演算手段とを有し
て構成するものである。

更に他の管内計測装置は、管路内に配置される台車と、
前記台車を管路の長手方向に移動させるための駆動手段
と、前記台車に前記した管内計測装置を選択的に設ける
ことにより構成するものである。

〈作用〉 上記手段によれば、直進性を有するビームを該ビームの
軸上に、且つ管の軸線に対し４５度の角度を持って設け
られた屈折手段を介して、管の内壁に対し直角に照射す
ることによって、計測手段から管の内壁までの距離を計
測することが出来、前記計測データから予め設定されて
いる計測手段から屈折手段までの距離を差し引くことで
、測定位置に於ける屈折手段から管内壁までの距離を知
ることが出来る。従って屈折手段を回動手段により１８
０度回転させた位置に於ける管内壁までの距離を計測す
れば管の内径を測定することが出来る。

また計測手段に超音波送受信器を用いた場合には、該送
受信器から屈折手段までの距離を前記超音波送受信器の
有するデッドゾーンの距離以上に設定すれば、該デッド
ゾーンに影響されない計測を行うことが出来る。

また前記屈折手段を変位手段によって管の軸心と一致す
る位置まで変位させることにより、管の半径を計測する
ことが容易となる。

また前記計測手段と屈折手段と回動手段とを計測される
管の軸心方向に移動可能に構成することにより、前記管
の内径をスパイラル状に連続計測することが出来る。

またＯ；■記屈折手段の回転角度を検出手段によって検
出しつつ計測手段から管内壁までの距離を計測し、前記
検出手段によって得られた角度データと前記計測手段に
よって得られた距離データとを演算手段により演算する
ことによって管路の内径を測定することが出来る。

更に、管路の長手方向に移動し得る台車に前記管内計測
装置を選択的に設けることにより、管路内の任意の位置
に於ける管の内径を容易に測定することが出来る。

〈実施例さ 以下図により上記手段を適用した管内計測Ｈの実施例に
ついて説明する。

〔第１実施例〕 第１図は本実施例に係る管内計測装置の説明図、第２図
はその要部説明図である。

図に於いて、管への内径を計測するための計測手段とな
るビーム送受信器１は、台車２上に設けた基台３に前記
管Ａの軸心Ｂと平行に固着されている。このビーム送受
信器１は直進性を有する超音波或いは光波を送受信する
ためのものであり、本実施例にあっては超音波送受信器
を用いている。

この超音波送受信器による距離の計測方法は良く知られ
たものである。

前記ビーム送受信器１によって送信及び受信されるビー
ムのビーム軸Ｃ上には屈折手段となるデフレクタ４が設
けられている。このデフレクタ４は前述の如くビーム軸
Ｃ上に設けられると共に、管Ａの軸心Ｂに対し４５度の
角度を持って設けられている。そしてデフレクタ４はビ
ーム送受信器ｌによって発信されたビームを直角に屈折
して管の内壁に照射し、該内壁からのエコーを直角に屈
折してビーム送受信器１に戻すことによって、受信し得
るように構成されるものである。

前記デフレクタ４は筒体５に固着されている。

この筒体５はデフレクタ４と対向する位置にビームを通
過させるための開口５ａが形成されると共に、基台３に
固着したブラケット６にヘアリング７を介して回転可能
に支承されている。

前記筒体５の外周所定位置には回動手段８を構成するギ
ヤ８ａが固着されており、該ギヤ８ａにはピニオン８ｂ
が歯合している。そして前記ピニオン８ｂはモーター８
Ｃによって駆動されるように構成されている。従ってモ
ーター８Ｃを駆動することにより筒体５が回転し、デフ
レクタ４は管の軸心Ｂに対し４５度の角度を維持した状
態で回転することが可能である。

また前記モーター８Ｃとしてステッピングモーターの如
き駆動パルス数に応じた回転を行うモーターを使用すれ
ば、前記駆動パルス数をカウントすることによってモー
ター８Ｃの回転角度を知ることが可能であり、従っ−て
前記モーター８Ｃの回転角度に応じたデフレクタの位置
を知ることが出来る。またモーター８Ｃとして通常のモ
ーターを使用する場合には、図に示すように筒体５の回
転を直接、或いはギヤ８ａを介してデフレクタ４の回転
を検出するための検出手段となるロータリーエンコーダ
９に伝達することによって、デフレクタ４の回転角度を
知ることが可能である。ここで、前記ロータリーエンコ
ーダ９により回転体の回転を検出することは既に良く知
られている。

尚、図に於いて１０はビーム送受信器１によって計測し
た該送受信器ｌから管Ａの内壁までの距離を表示するた
めの表示器であり、ｌａは該送受信器１から表示器ＩＯ
に至る配線である。

次に上記の如く構成した管内計測装置により管への内径
を測定する場合について説明する。

先ず台車２を管へによって構成される管路内の所定の測
定位置に手多動させ、ビーム送受信器１により該送受信
器１から管内壁までの距離を計測し、表示器１０により
その距離を確認し続いて回動手段８によって筒体５を回
転させ１８０度回転した位置で再度ビーム送受信器１に
より該送受信器１から管内壁までの距離を計測し、表示
器１０にその距離を表示する。そして計測した二つの計
測値を加えることによりその位置に於ける管への内径を
測定することが出来る。従って管路の所定測定位置に於
いて前記計測を円周方向に繰り返すことにより管への該
位置に於ける変形状態を知ることが出来このように本実
施例では、ビームをデフレクタ４によって管Ａの円周方
向に屈折するので、ビーム送受信器ｌを基台３に固着し
た状態で管Ａの内壁までの距離を計測することが可能で
ある。従って、該送受信器１を円周方向に回転させる必
要がなく、このため配線１ａの捌きに対する配慮が不要
である。

〔第２実施例〕 第３図は本実施例に係る管内計測装置の説明図である。

図に於いて前述の第１実施例と同一部分及び同一の機能
を有する部分には同一の符号を付して説明を省略する。

図に於いて、ビーム送受信器ｌ、デフレクタ４を固着し
た筒体５及び該筒体５を回転させるための回動機構８を
取り付けたブラケット６は、モーター１１によって駆動
されて基台３上に摺動可能に装着されている。即ち、ブ
ラケット６の端部には雌ネジ６ａが固着され、この雌ネ
ジ６ａにはネジ棒１２が螺合している。そしてネジ捧１
２をモーター１１によって駆動することにより、前記ブ
ラケット６を摺動可能とするものである。

前記摺動方向は送受信器ｌとデフレクタ４とを結ぶ線に
沿った方向であり、従って管Ａの軸心Ｂと平行な方向に
摺動し得るように構成されている。

前記の如く構成することによって、台車２を停止した状
態で管Ａの内径を計測する場合に、回動機構８によりデ
フレクタ４を回転しつつ、モーター１１によりネジ棒１
２を駆動してブラケット６を管Ａの軸心Ｂ方向にシフト
することが可能となり、これにより管Ａの内径をスパイ
ラル状に連続計測することが可能である。

特にこのような構成は、後述する第４実施例に示すよう
に管Ａの内径を計測するに際し、台車２を固定すること
が必要な場合に有効なものである。

〔第３実施例〕 第４図は本実施例に係る管内計測装置の説明図である。

図に於いて前述の各実施例と同一部分及び同一の機能を
有する部分には同一の符号を付して説明を省略する。

ビーム送受信器１は台車２に設けた基台３に任意の方向
で固着されている。そして前記ビーム送受信器１によっ
て送受信されるビームは、ビーム軸Ｃ上に設けられたデ
フレクタ４ａにより屈折されてデフレクタ４ｂに至り、
該デフレクタ４ｂによって屈折されたビームが管への内
壁に照射されるように構成されている。

前記デフレクタ４ａはデフレクタ４ｂに対しビームを管
Ａの軸心Ｂと平行に照射するためのものであり、基台３
に固着したビーム送受信器ｌの取り付は方向によっては
、ビームを図示しない他のデフレクタを介して屈折し、
その後前記デフレクタ４ａに照射することが必要である
。

前記デフレクタ４ａは基台３に設けた取付部材１３に固
着された筒状の筺体１４の内部に取り付けられている。

また前記デフレクタ４ｂは筺体１４の開放端側にベアリ
ング７を介して回転可能に設けられ、た筒体５に固着さ
れている。そしてこの筒体５は回動手段８によって駆動
され、デフレクタ４ｂを管Ａの軸心Ｂに対し４５度の角
度を維持した状態で回転させることが出来るように構成
されている。

上記構成によれば、ビーム送受信器ｌの基台３に対し任
意の方向で取り付けることが可能である。

また上記の如く構成した管内計測装置により管への内径
を測定する場合には前述の第１実施例に於けると同様な
方法で測定することが可能である。

〔第４実施例〕 第５図及び第６図は本実施例に係る管内計測装置の説明
図である。本実施例ではデフレクタ４を管への軸心Ｂに
一致させるための変位手段に関する一例について説明す
る。尚、前述の各実施例に於いて既に説明した部分につ
いては同一の符号を付して説明を省略する。

図に於いて、管路内に配置された円筒状の台車２にはワ
イヤ２１が接続され、該ワイヤ２１を外部に設けたウィ
ンチ２２によって巻き上げることにより、台車２を管路
の長手方向に移動し得るように構成されている。また前
記台車２には複数の車輪２３が設けられると共に、変位
手段となる複数のソリ２４が夫々同一長さを持って構成
されたリンク２５を介して台車２の周囲に等角度間隔に
設けられている（本実施例に於いては１２０度間隔）。

また前記台車２の端部には基台３が設けられ、該基台３
にブラケット６がモーター１１に駆動されて管への軸心
Ｂと平行な方向に摺動可能に取り付けられている。この
ブラケット６にはベアリング７を介して筒体５が回転可
能に支承されており、またこの筒体５には管Ａの軸心Ｂ
に対し４５度の角度をもったデフレクタ４が固着されて
いる。このデフレクタ４は台車２の中心と一致する位置
に設けられるものである。またビーム送受信器１は、前
述の第１〜第３実施例に於いて説明したように該送受信
器１によるビームがデフレクタ４に対し管Ａの軸心Ｂと
平行に照射し得る状態で台車２に固着されている。

また前記台車２の他端にはモーター２６が設けられると
共に、台車２の中心には前記モーター２６によって駆動
されるネジ２７が台車２の長手方向に設けられている。

前記ネジ２７にはスライダー２８がガイド２９に係合す
ることによりネジ２７に沿って移動し得るように設けら
れている。またこのスライダー２８には、一端が前記各
ソリ２４に設けた軸２４ａに回動自在に支承され、且つ
夫々同一の長さで形成された複数のレバー３０の端部が
回動自在に支承されている。

前記の如く構成した台車２に於いて、モーター２６を駆
動してネジ２７を回転しスライダー２８を第４図に於け
る右方向に移動すると、該スライダー２８に連結したレ
バー３０を介してソリ２４が外方に拡開し、各ソリ２４
が管Ａの内壁に当接する。このとき各ソリ２４を取りつ
けた各リンク２５の長さ及びレバー３０の長さが同一で
あり、且つ各リンク２５は同一のスライダー２８によっ
て馬区動されていることから、ネジ２７から管への内壁
までの距離は各方向に亘って等しく、従ってネジ２７は
管への軸心Ｂと一致している。即ら台車２の中心が管Ａ
の軸心Ｂと一致したこととなる。前記台車２の中心が管
Ａの軸心Ｂと一致することは、該台車２の中心と一致し
て設けたデフレクタ４の位置が管への軸心Ｂと一致した
ことをも意味するものである。

上記したように、台車２の周囲に同一の条件で拡開する
複数のソリ２４を設けることによって、屈折手段である
デフレクタ４を管への軸心Ｂに一致するように変位させ
ることが可能である。

また上記構成に於いて、ソリ２４が管Ａの内壁を押圧す
ることによって、台車２を固定する。このときモーター
１１によりブラケット６を管Ａの軸心Ｂ方向に摺動させ
ることにより、ネジ棒Ｉ２のノット分に相当する範囲の
管への内径を計測することが出来る。

第７図は管内計測装置の制御ブロック図である。

図に於いて、制御部３１は演算手段を兼ねるｃｐｕ３１
ａとビーム送受信器１によって計測された距離データや
、ロータリーエンコーダ９によって検出されたデフレク
タ４の回転角度データ等を記憶するメモリＲＡＭ３１ｂ
とこの管内計測装置の操作プログラム等を書き込まれた
Ｒ　ＯＭ３１　Ｃとにより構成されている。また３２は
モーター９ｃ、　　ウィンチ２２及びモーター２６の駆
動ドライ八であり、３３はインターフェースである。ま
た３４はデイスプレィである。

次に上記の６．ｏ　＜構成し７た管内計測装置による管
内径の測定について説明する。

先ず台車２を管路内に配置し、ウィンチ２２を駆動して
予め設定した管Ａの内径測定位置にまで台車２を移動す
る。台車２が所定の測定位置まで移動するとウィンチ２
２の駆動を停止し、モーター２６を駆動してソリ２４を
拡関し、台車２を管Ａの軸心Ｂと一致する位置に固定す
る。

続いてビーム送受信器Ｉによりビームを発信し、該ビー
ムがデフレクタ４により管Ａの内壁に照射され、そのエ
コーをビーム送受信器１が受信することにより、該送受
信器１から管への内壁までの距離を計測する。この計測
データはＲＡ　Ｍ３１　ｂに転送されて該ＲＡ　Ｍ３１
　ｂに記憶される。同時に前記計測と同期してロータリ
ーエンコーダ９によってデフレクタ４の角度を検出し、
該検出データをＲＡ　Ｍ３１　ｂに転送して該ＲＡ　Ｍ
３１　ｂに記ｔαする。

前記操作をデフレクタ４を回転させつつ繰り返し、所定
の測定間隅により管への内壁までの距離の計測を行い、
特定の測定位置に於ける距離データとデフレクタ４０角
度データと、該角度に１８０度進行した位置に於ける距
離データと角度データとを抽出して夫々のデータを制御
部３１に於いて（寅算することによって、特定の測定位
置に於ける管Ａの内径を算出する。

上記操作を管への円周方向に繰り返し、デフレクタ４が
１回転を終了すると、管Ａの内径を２次元的に算出する
ことが出来る。

上記の如く操作して所定位置に於ける管Ａの内径の測定
が終了すると、ウィンチ２２を駆動して台車２を次に指
定された測定位置にまで移動し、前記操作を繰り返すも
のである。

上記操作に於いて、測定結果をデイスプレィ３４に表示
することが可能である。

また上記説明に於いて台車２をソリ２４によって管Ａの
軸心Ｂと一致するようにしたが、これは必ずしも必要な
ことでは無く、ビーム送受信器１から管Ａの内壁までの
距離をデフレクタ４の回転角度を基準として、例えば１
０度毎に計測し、ある特定角度に於ける距離データと、
該角度から１８０度進行した角度に於ける距離データと
を６４算すれば管Ａの内径を測定することが可能であり
、従って台車２が管Ａの軸心Ｂと一致しなくとも良い。

〔他の実施例〕

「屈折手段」 前述の各実施例に於いて、屈折手段としてデフレクタ４
を使用した。このデフレクタ４はビーム送受信器１によ
る超音波ビームを屈折するためのものである。前記超音
波ビームは約１０度程度の拡散角度を存するものであり
、このようなビームの中からビーム軸Ｃに沿ったビーム
のみを取り出して管内計測に利用するために前記デフレ
クタ４の表面を凸面状に形成することが好ましい。

前記の如く凸面状に形成したデフレクタ４に照射された
ビームは、該デフレクタ４によって更に拡散されビーム
軸Ｃに沿ったビームのみを計測用に供することが可能と
なる。

またビーム送受信器１から光波を発振する場合には前記
屈折手段としてプリズムを使用することが可能である。

ｒ変位手段１ 変位手段は屈折手段を管Ａの軸心Ｂと一致させるための
ものであり、前述の第４実施例に於いて説明した外に、
例えば管への軸心へと一致したレーザー光線とこのレー
ザー光線を検出するための検出手段を設け、デフレクタ
４を前記検出手段の軸心と一致して構成し、前記検出手
段及びデフレクタ４を管Ａの断面に於ける垂直方向及び
水平方向へネジ等によって移動し得る構造とすれば、前
記デフレクタ４を管Ａの軸心Ｂと一致するように変位さ
せることが出来る。

〈発明の効果〉 以上詳細に説明したように、本発明の管内計測装置は、
直進性のビームを送受信して管内壁までの距離を計測す
ると共に、前記ビームを屈折する屈折手段を回転可能に
構成したので、ビームを送受信して距離を計測するため
の計測手段を管の円周方向に回転させる必要が無く、従
って前記計測手段に至る配線の捌きが容易となり、且つ
スリップリングを用いることがないのでノイズによる計
測データに悪影響を及ぼすことが無い。

また前記屈折手段を管の軸心と一致させるための変位手
段を設けることにより、計測手段によって計測した距離
データによって管の半径を容易に算出することが出来る
。

また計測手段と屈折手段と回動手段とを計測される管の
軸心方向に移動可能に構成することによって、管内計測
装置を固定した状態にあっても、該管の内径をスパイラ
ル状に連続して計測することが出来る。

また前記屈折手段の回転角度を検出するための検出手段
と、演算手段とを設けることにより、特定位置に於ける
角度データと距離データとを記憶させ、該特定位置から
１８０度進行した位置に於ける角度データと距離データ
とを前記各データと演算することにより、管の内ｉ蚤を
算出することが出来る。

更に、上記した各管内計測装置を管路内に移動可能な台
車に設けることにより、管路内の任官の位置に於ける管
の内径を容易に測定することが出来る等の特徴を有する
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１実施例の説明図、第２図は要部説明図、第
３図は第２実施例の説明図、第４図は第３実施例の説明
図、第５図及び第６図は第４実施例の説明図、第７図は
制？ｉｆｌブロック図である。 Ａは管、Ｂは管Ａの軸心、Ｃはビームの軸、１はビーム
送受信器、２は台車、３は基台、４はデフレクタ、５は
筒体、６．はプラケット、７はヘアリング、８は回動手
段、８ａはギヤ、８ｂはピニオン、８ｃはモーター、９
はロータリーエンコーダ、ＩＯは表示器、１１はモータ
ー、１２はネジ棒、１４は筺体、２１はワイヤ、２２ウ
ィンチ、２４はソリ、２６はモーター、３１は制御部、
３１ａはＣＰＵ、３１ｂはＲＡＭ、３１ＣはＲＯＭであ
る。 第２図 ↑

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）直進性のビームを送受信して管の内壁までの距離
   を計測するための計測手段と、前記ビームの軸上に設け
   られると共に管の軸心に対し４５度の角度を有して設け
   られた前記ビームを屈折するための屈折手段と、前記屈
   折手段を回転させるための回動手段とを有することを特
   徴とする管内計測装置。
2. （２）請求項１記載の管内計測装置に於いて、屈折手段
   を管の軸心と一致させるための変位手段を有することを
   特徴とする管内計測装置。
3. （３）請求項１又は２記載の管内計測装置に於いて、計
   測手段と屈折手段と回動手段とを計測される管の軸心方
   向に移動させるための移動手段を有することを特徴とす
   る管内計測装置。
4. （４）請求項１、２又は３記載の管内計測装置に於いて
   、屈折手段の回転角度を検出するための検出手段と、計
   測手段によって得られた管の内壁までの距離データと前
   記検出手段によって得られた屈折手段の角度データとを
   演算して管内径を算出するための演算手段とを有するこ
   とを特徴とする管内計測装置。
5. （５）管路内に配置される台車と、前記台車を管路の長
   手方向に移動させるための駆動手段と、前記台車に設け
   た請求項１、２又は３記載の管内計測装置とにより構成
   したことを特徴とする管内計測装置。