JPH03128441A - 配管用光学検査装置 - 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】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は、蒸気配管等の配管内面に生じた傷などの欠陥
検出、あるいは配管内面に付着したスケールの剥離状況
などの検出に適用される光学検査装置に関する。

Ｂ、従来の技術 従来、配管内部の状態を光学的に検査する管内検査装置
としては、第５図に示すものが知られている。

第５図において、１は検査対象となる配管で、この配管
１内の底部側には、車輪２ａの回転により自走可能なロ
ボット２が配管１の長手方向に移動可能に設けられてい
る。ロボット２には、前方あるいは側方を照明する照明
装置３と、その照明方向の管内針撮像するＴＶカメラ４
が搭載されている。ＴＶカメラ４には、配管１外に設置
されるモニタＴＶ５がケーブル６を介して接続され。

ＴＶカメラ４で撮像された配管内面の映像はモニタＴＶ
５に映し出され、また、カメラ制御装置７によりＴＶカ
メラ４の焦点、絞り制御等が遠隔操作される。さらにロ
ボット２にはケーブル８を介してロボット制御装置９が
接続され、ロボット２の前進、後退等が遠隔操作される
。

Ｃ０発明が解決しようとする課題 しかしながら、上述のような従来の管内検査装置では、
ロボット２に映し出された画像を操作者が目視すること
で管内面の状態、即ち欠陥の有無あるいはスケールの剥
離状況を確認するものである。そのため、欠陥や剥離し
たスケールの大きさ。

面積などを定量的に正確に把握することができない。欠
陥の大きさなどを定量的に求めるためには、ＴＶカメラ
４からの画像に対し、２値化を含めた所定の画像処理を
施す必要がある。

しかし、配管１内を自走するロボット２は第６図に示す
よう配管１の底部側にあって配管１に対し下方へ偏心し
ており、しかも、配管１の内周面が曲率を有しているた
め、例えば、配管１に対し偏心した位置にある照明装置
３が配管１の上方内周面をハツチングで示すように照明
した場合、その内周面の照度は、ハツチング領域の両端
から中央に行くにしたがい低下する。このため、該照明
領域の画像を明るさおよび位置情報をもつ画素（ピクセ
ル）からなるデジタル画像に変換した場合、１ライン方
向（配管の円周方向）の各画素に対する輝度レベルは、
第７図のように変化し、配管内周面に対する照明むらが
画素の輝度むらとなって表われ、管内の欠陥やスケール
の状況等を正確に把握できないという問題があった。

本発明の技術的課題は、配管の曲率に起因する照明むら
による輝度むらを除去して、配管内の欠陥や状況を正確
に検査することにある。

００課題を解決するための手段 一実施例を示す第１図により本発明を説明すると、本発
明に係る配管内の光学検査装置は、配管内を自走するロ
ボット２と、このロボット２に搭載され配管内を照明す
る照明装置３と、ロボット２に搭載され照明装置３によ
り照明される部位を撮像する２次元カメラ４と、この２
次元カメラ４により撮像される基準の試料配管２０（第
３図）から予め採取した輝度むら補正用の管内画像デー
タを格納する補正用データメモリ１１２と、補正用画像
データに対し、その輝度が論理的に補数となる補正係数
を算出する補正係数演算回路１１３と、２次元カメラ４
により撮影された検査対象の配管内画像をデジタル化し
て格納する画像メモリ１１５と、この画像メモリ１１５
から読み出される画像データに前記補正係数演算回路１
１３で算出した補正係数を乗算して管内曲率に起因する
照明むらによる画像輝度むらを補正する演算手段１１６
とを具備することにより、上述の技術的課題を解決する
。

Ｅ０作用 補正用データメモリ１１２から読み出した画像データに
基づいて補正係数演算回路１１３は、画像データの輝度
を論理的に補数にする、即ち反転した輝度の画像となる
ような補正係数を算出する。

そして、演算手段１１６はこの補正係数を画像メモリ１
１５から順次読み出した輝度むらを含む画像データに乗
算することで画像データの輝度むらを補正する。

従って１本発明にあっては、配管の曲率に起因する照明
むらによる画像の輝度むらがなくなり。

信頼性の高い処理および配管内の欠陥やスケールなどの
状況を正確に検査することが可能になる。

Ｆ、実施例 第１図〜第５図により本発明の一実施例を図面に基づい
て説明する。

第１図は、この発明による配管内の光学検査装置の一実
施例を示す全体の構成図である。

同図において、検査対象となる配管１内の底部には、従
来と同様に車輪２ａの回転により自走可能なロボット２
が配管１の長手方向に移動可能に設けられている。ロボ
ット２には、前方あるいは側方を照明する照明装置３と
、その照明方向の管内を撮像するＴＶカメラ４がそれぞ
れ搭載されている。ロボット２には、その前進後進等を
遠隔操作するためのロボッ１−制御装置９がケーブル８
を介して接続されている。また、ＴＶカメラ４には。

その焦点、絞り等を遠隔操作で調整するためのカメラ制
御装置７がケーブル１０を介して接続されており、さら
に、画像処理装置１１がケーブル１０を介して接続され
ている。

画像処理装置１１は、ＴＶカメラ４で撮像された入力画
像をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路１１１と、
照明むらによる画像の輝度むらを補正するために基準の
試料配管から予め採取した輝度むら補正用の画像データ
を記憶する補正用データメモリ１１２と、この補正用デ
ータメモリ１１２に記憶された補正用の画像データに対
し、これを構成する各画素の輝度が論理的に補数となる
、即ち反転した輝度の画像にするための補正係数を算出
する補正係数演算回路１１３と、この算出した補正係数
を画素対応で記憶する補正係数メモリ１１４とを有する
。また、検査対象となる配管１の内部画像データを記憶
する画像メモリ１１５と、この画像メモリ１１５から読
み出した画像データレこ補正係数メモリ１１４から読み
出した補正係数を対応する画素毎に掛は合わせることに
より、照明むらに起因する輝度むらが補正された画像デ
ータを出力する乗算回路１１６と、これらＡ／Ｄ変換回
路１１１．補正用データメモリ１１２、補正係数メモリ
１１４．補正係数演算回路１１３９画像メモリ１１５お
よび乗算回路１１６を制御するシステムコントローラ１
１７とを備えている。

さらに１乗算回路１１６の出力側には、システムコント
ローラ１１７により制御されるＤ−Ａ変換回路１１８が
接続され、このＤ−Ａ変換回路１１８でアナログ信号に
変換された補正後の画像データはモニタＴＶ５に出力さ
れる。また、システムコントローラ１１７には１画像処
理の開始指令、処理内容、基準となる試料配管径および
検査対象の配管径などを入力する入力装置１３が接続さ
れている。

次に、本実施例の動作を第２図〜第４図を参照して説明
する。

第２図は補正係数算出のための手順を示すフローチャー
ト、第３図は補正用の画像データを採取するときの説明
図、第４図は補正用データ、補正係数および画像データ
の補正適用例を示す説明図である。

まず、入力装置１３から画像処理実行の指令が入力され
ると、第２図に示すプログラムがスタートし、ステップ
Ｓ１において輝度補正用画像データを取り込み、補正用
データメモリ１１２に格納する。

補正用画像データを取り込む場合は、第３図に示すよう
に検査対象となる配管１と同一内径の試料配管２０の内
面を白く塗装し、この試料配管２０内に、照明装置３お
よびＴＶカメラ４を搭載したロボット２を設置する。こ
の状態で、照明装置３を点灯して試料配管２０内、例え
ば管内周面を照明しその照明部位をＴＶカメラ４により
撮影する。この時、ＴＶカメラ４で撮像した画像はモニ
タＴＶ５に映し出されるが、モニタＴＶ５の画像を見な
がらカメラ制御装置７を操作して撮像部位に対するＴＶ
カメラ４の焦点および絞り等を調整する。

かかる状態でＴＶカメラ４により撮像された入力画像は
画像処理装置１１のＡ／Ｄ変換回路１１１によりデジタ
ル信号に変換され、システムコントローラ１１７からの
書き込み指令１；よって補正用データメモリ１１２に格
納される。補正用データメモリ１１２は、ｉｘｊの画素
（例えば、５１２行×５１２列）で構成される正方形の
グリッドに分割された一画面分の画像データを格納でき
る構成になっており、各画素は画像上での位置情報とこ
れに関連する輝度情報をもっている。この時の補正用デ
ータメモリ１１２内の１ライン上における各画素の輝度
は第４図（、）に示すように分布する。即ち、各画素は
試料配管２０の内面曲率に起因する照明むらを反映した
輝度分布を呈することになる。

次のステップ８２〜Ｓ９では、補正用データメモリ１１
２に格納された補正用画像データから最大輝度Ｉ　ｌｌ
１ａｘと最小輝度ｒ　ｗｉｎを求める。

すなわち、まずステップＳ２でＩ　ｍａｘとして０を、
Ｉ　ｍｉｎとして１を設定し、その後ステップＳ３に進
み、ｋに０を設定する。つまり、補正用データメモリ１
１２上での画素位置を左上端の（０，０）領域に指定す
る。そして次のステップＳ４において、位置指定された
補正用データメモリ１１２上のに番目、最初は（０，０
）の補正用画像データを読み込み、次のステップＳ５で
は、ｋ番目の画像データの輝度Ｄ　（ｋ）が最小輝度Ｉ
　ｎｉｎ未満かを判定する。ここで、Ｉ＋Ｉｉｎ≧Ｄ　
（ｋ）の場合はステップＳ６に進み、Ｉｎ＋ｉｎとして
Ｄ　（ｋ）を再設定して、内蔵のメモリ（図示せず）に
補正用データメモリ１１２に対応して一時記憶する。ま
た、ステップＳ５において、Ｉ　ｍｉｎ≧Ｄ　（ｋ）で
ないと判断された時は、ステップＳ７に進み、ｋ番目の
画像データの輝度Ｄ　（ｋ）が最大輝度Ｉ　ｍａｘ以上
か否かを判定する。

ここで、Ｉ　ＩＩＩａｘ以上と判断されたときは、ステ
ップＳ８に進み、Ｉ　ｒｍａｘとしてＤ　（ｋ）を再設
定し、内蔵のメモリに一時記憶する。また。

Ｉ　ｍａｘ≦Ｄ　（ｋ）でないと判断された時はステッ
プＳ９に進み、ｋ　＝　ｉ　Ｘ　ｊ、即ち、補正用デー
タメモリ１１２上の補正用画像データの位置が右下端の
ｉｘｊ番目になったかを判定する。ｒＮＯＪの場合は、
ステップＳ１０に進み、ｋに＋１を加えて補正用データ
メモリ１１２上の次の番地を指定し、ステップＳ４に戻
り、再びステップ８４〜Ｓ９の処理をｉｘｊ番目まで順
次実行する。

ステップＳ９において、に＝ｉＸｊであると判断された
ときは、ステップＳｌｌに進み、補正係数演算回路１１
３が内蔵するメモリ（図示せず）の番地であるＱに０を
設定する。即ち、補正用データメモリ１１２の場合と同
様に左上端の（０゜０）番目を指定する。その後、ステ
ップＳ１２において、指定された２番目の補正用画像デ
ータＤ（Ｑ）を読み出し、ステップＳ１３において、上
述のようにして算出されたＩ　ｗａｘ、　Ｉ　＋ｎｉｎ
を用いて、なる演算を実行して、２番目の補正用画像デ
ータに対する補正係数Ｈ（１２）を算出する。算出され
た補正係数はステップＳ１４において、補正係数メモリ
１１４の２番目に格納する。この補正係数メモリ１１４
も補正用データメモリ１１２と同様にｉｘｊの画素で構
成される正方形のグリッドに分割された構造になってい
る。

そして、次のステップＳ１５において、ステップＳ６．
Ｓ８で求めたメモリ上の補正用画像データが最終の番地
に相当するＱ　＝　ｉ　Ｘ　ｊかを判定する。ここで、
最終番地でないと判定された時は、ステップＳ１６に進
み、Ｑに＋１を加えてメモリ上の次の番地を指定してス
テップＳ１２に戻り、再びステップＳＬ２〜８１６の処
理をｉｘｊ番目まで順次実行し、求めたｉｘｊのすべて
のデータに対する補正係数を補正係数メモリ１１４に格
納する。従って、例えば（ｉｘ＋　ｊｙ）番目の補正用
データの値が（Ｉｍａｘ＋　ｌｍ１ｎ）／　２であれば
、その補正係数は１となる。また、第４図（ａ）に示す
各画素に対する輝度値の補正係数は、第４図（ｂ）に示
すように輝度特性を反転したグラフとなる。

上述のようにして求めた画像データを基にして実際の検
査対象である配管１の内部を光学的に検査する場合は、
第１図に示すように照明装置３およびＴＶカメラ４を搭
載したロボット２を配管１内に設置し、照明装置３によ
り配管内部、例えば内周面を照明する０次いで、配管１
内の照明部位をＴＶカメラ４により撮像し、その入力画
像を画像処理装置１１に取り込む、これに伴いＡ／Ｄ変
換回路１１１が入力画像をデジタル信号に変換し、シス
テムコントローラ１１７からの書き込み指令により画像
メモリ１１５に一時記憶させる。この時、画像メモリ１
１５に格納される画像データのメモリ１ラインにおける
画素輝度分布は第４図（ｃ）に示すようになり、そして
、インパルス状の波形は管内面の欠陥またはスケールの
付着状態を表している。

次いで、システムコントローラ１１７からの制御指令が
乗算回路１１６および補正係数メモリ・１１４、画像メ
モリ１１５に与えられると、各メモリ１１４および１１
５の左上端から順番に読み出される補正係数と画像デー
タは乗算回路１１６において掛は合わされ、その結果、
各画素位置の画像データの輝度レベルは第４図（ｄ）に
示すように一定になる。そして、乗算回路１１６で乗算
された画像データはＤ−Ａ変換回路１１８によりアナロ
グ信号に変換され、出力画像としてモニタＴＶ５に出力
され表示される。

なお、検査対象である配管１の内径が試料配管２０と同
一の場合は、基準径データをシステムコントローラ１１
７を通して補正係数演算回路１１３に入力することによ
り、補正用データメモリ１１２を第４図に示す処理方式
をそのまま実行して求めた補正係数を利用する。また、
試料配管２ｏと異なる内径の検査対象配管である場合は
、配管１の測定内径を入力装置１３から補正係数演算回
路１１３に入力し、補間演算して配管１に対応する補正
係数を求めれば良い。

上述のような本実施例にあっては、第４図（ｃ）に示す
ような照明むらに起因する輝度むらを有する画像データ
に第４図（ｂ）に示すごとき特性の補正係数を掛は合わ
せることにより、補正後の画像データが第４図（ｄ）の
ように一定輝度レベルとなるから、実際の欠陥等による
輝度差の生じている箇所のみ他と比べ異なった輝度で検
出できる。

従って、画像処理に際し、照明むらによる影響を除去す
ることができるとともに、特徴抽出等の処理結果の信頼
性が向上し、配管内部の検査を正確にできることになる
。

なお、上記実施例では、補正用データメモリ１１２が１
個の場合について述べたが、利用される配管の各種内径
に応じたそれぞれの補正用データメモリ１１２を複数個
設け、これらの検査対象の配管に応じて選択的に利用す
る方式としても良い。また、管内を撮像する２次元カメ
ラはＴＶカメラに限定されない。

Ｇ１発明の効果 以上のように本発明によれば、配管が曲率を有するため
に起因する照明むらが除去でき、信頼性の高い画像処理
が可能になるとともに、管内面の欠陥や状況を正確に検
査することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による配管用光学検査装置の一実施例を
示す全体構成図、第２図は本実施例における補正係数算
出処理の手順を示すフローチャート、第３図は補正用デ
ータ採取時の説明図、第４図（ａ）〜（ｄ）は補正用デ
ータ、補正係数および画像データの補正適用例を示す説
明図、第５図は従来の光学検査装置を示す構成図、第６
図は配管とロボットとの位置関係を示す説明図、第７図
は従来における管内画像データの輝度分布図である。 １：配管　　　　　　　　　２：ロボット３：照明装置 ４：ＴＶカメラ（２次元カメラ） ５：モニタＴＶ　　　　　　１１：画像処理装置１３：
入力装置　　　　　　２０：試料配管１１１　：　Ａ／
Ｄ変換回路 １１２：補正用データメモリ １１３：補正係数演算回路　１１４：補正係数メモリ１
１５：画像メモリ　　　　１１６：乗算回路１１７：シ
ステムコントローラ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　配管内を自走するロボットと、 前記ロボットに搭載され配管内を照明する照明装置と、 前記ロボットに搭載され照明装置により照明される部位
   を撮像する２次元カメラと、 前記２次元カメラにより撮像される基準の試料配管から
   予め採取した輝度むら補正用の管内画像データを格納す
   る補正用データメモリと、 前記補正用画像データに対し、その輝度が論理的に補数
   となる補正係数を算出する補正係数演算回路と、 前記２次元カメラにより撮影された検査対象の配管内画
   像をデジタル化して格納する画像メモリと、 この画像メモリから読み出される画像データに前記補正
   係数演算回路で算出した補正係数を乗算して管内曲率に
   起因する照明むらによる画像輝度むらを補正する演算手
   段とを具備することを特徴とする配管用光学検査装置。