JPH03128443A - 管内検査装置 - 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、発電所の加熱蒸気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
の状況などを検査する管内検査装置に関する。

Ｂ、従来の技術 従来、配管内部の状況を光学的に検査する管内検査装置
は、検査対象となる配管内を自走するロボットと、この
ロボットにケーブルを介して接続されロボットを遠隔操
作する遠隔制御装置と、ロボットに搭載されロボットの
前方および側方を照明する照明装置と、ロボットに搭載
され照明装置による照明方向の管内を撮像するＴＶカメ
ラと、このＴＶカメラで撮像された管内状況を映し出す
モニタＴＶとで構成されている。そして、モニタＴＶに
映し出される管内の映像を目視することで管内の状況を
監視するようにしていた。

Ｃ５発明が解決しようとする課題 ところで、上述のような従来の管内検査装置において、
配管内におけるロボットの位＠１を知る手段としては、
ロボットとその遠隔制御装置間を接続するケーブルの送
り出し量を測定することにより近似的に求める方式を採
用していた。

しかしながら、ケーブルには可撓性があるため、ロボッ
トが前進および後進動作を繰返したり、あるいは曲管部
が多く存在すると、これによってケーブルが蛇行したり
、あるいは屈曲したり、撓んだりするため、ケーブルの
送り出し量から求めたロボットの位置誤差がさらに大き
くなって配管内の欠陥等の位置を正確に把握できないお
それがある。

また、モニタＴＶに映し出された画像から配管の溶接部
等の目標物を見出し、その位置を配管設計図などと照合
することによりある程度の位置判断が可能であるが、目
標物がＴＶカメラの視野から外れると、上述の位置判断
は不能となってしまう。

特に、配管の外周面に配管取付用の座を溶接し、この座
を含めた配管外周面を保温材により被覆した加熱蒸気管
において、座の溶接部に生じるクラックを超音波探触子
で手探り的に検査しようとする場合、クラックが検出で
きたとしても、その位置を正確に特定できないという問
題があった。

本発明の技術的課題は、ロボットの位置を積極的に補正
して配管内の欠陥等の存在箇所を正確に把握することに
ある。

００課題を解決するための手段 一実施例を示す第１図により説明すると、本発明に係る
管内検査装置は、配管１内を走行する走行体２と、この
走行体２の前後進を遠隔操作指令により制御する走行体
制御手段６と、遠隔操作指令に基づいて走行体２の計算
上の走行距離を演算する指令走行距離演算手段７，８と
、走行体２に搭載されて配管内の所定領域を撮影する撮
影手段５と、この撮影手段５で撮影された映像とカーソ
ルとを重ねあわせて表示する表示手段１１と、カーソル
を基準位置から配管内の目標点１ａまで表示画面上で移
動させたときの該カーソルの移動量に基づいて走行体２
と目標点１ａとの相対距離を演算し、予め入力された目
標点１ａまでの既知の距離データと、演算された相対距
離データと、計算上の走行距離データとから走行体２の
計算上の走行距離を補正する走行距離補正手段８とを具
備することにより、上記技術的課題を解決する。

８０作用 走行体２を走行しながら撮影手段５で管内を撮影して、
管内映像を表示手段１１に表示する。その画面上に目標
点１ａが確認されると走行体２を停止し、目標点１ａの
図面上の既知の距離データを演算制御装置８に入力する
。そして、画面上でカーソルを基準位置から目標点上ま
で移動すると、基準位置と目標点１ａとの間の相対距離
が演算される。そこで、入力された目標点１ａまで設計
上の距離データと、演算された相対距離データと、計算
上の走行距離データとから、走行体２の計算上の走行距
離を補正する０例えば、相対距離データと設計上の走行
距離データとを加算し、計算上の距離データとその加算
結果との偏差を求めることにより計算上の走行距離が補
正される。

なお１本発明の詳細な説明する上記り項およびＥ項では
、本発明を分かり易くするために実施例の図を用いたが
、これにより本発明が実施例に限定されるものではない
。

Ｆ、実施例 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、この発明による管内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内には、管内を尺
取虫的に前進または後進動作するロボット２が配置され
ている。このロボット２は、ＴＶカメラ５を設置する従
動部３と、管内を移動可能にする駆動部４とを備える。

従動部３は、中心本体３ａと、この中心本体３ａから放
射状に突設され配管１の内周面に離接する複数のジヤツ
キ３ｂとから構成され、中心本体３ａの先端には、管内
の前方および側方を撮像するＴＶカメラ５および撮像部
位を照明する照明装置（図示せず）が設置されている。

また、駆動部４は中心に配置した移動用の往復動空気圧
シリンダ４ａと、このシリンダ４ａの外周に放射状態に
突設され配管１の内周面に離接する複数のジヤツキ４ｂ
とから構成され、シリンダ４ａのピストンロッド４ａユ
は従動部３の中心本体３ａに連結されている。

ロボット制御装置６は、遠隔操作指令によりロボット２
を前進または後進動作させるもので、ロボット２とロボ
ット制御装置６間は信号ケーブル１７により接続されて
いる。また、ロボット２には、図示しない圧縮空気供給
ホースが接続され、ロボット制御装置６からの前進また
は後進指令により従動部３および駆動部４のジヤツキ３
ｂ。

４ｂとシリンダ４ａを作動することでロボット２を尺取
虫的に前進または後進できるようになっている。

カウンタ７は、ロボット制御装置６から出力される前進
または後進の指令信号をアップまたはダウンカウントす
るものであり、このカウンタ７の計数内容は演算制御装
置８に取り込まれるようになっている。演算制御装置８
は、カウンタ７からの計数値に基づいてロボット２の走
行距離を算出。

する。また演算制御装置８は、入力装置９がらの距離補
正指令入力に応じて目標点１ａ、例えば配管１の溶接部
とロボット２との相対距離を演算し、入力装置９から入
力される目標点１ａの設計図面上の距離を加算すること
でロボット２の実際の位置を算出するとともに、演算結
果をモニタＴＶ１１に表示させる。

入力装置９は、目標点１ａの設計図面上の距離データを
入力する機能を有すると共に、モニタＴｖ１１に映し出
される画面上に目標点１ａに対する距離補正用の基準と
なるカーソル座標を設定する機能を有している。

１ｏは、ロボット２に搭載したＴＶカメラ５とケーブル
１２を介して接続された画像入力装置で、ＴＶカメラ５
で撮像された画像データを取り込んでモニタＴｖ１１に
出力すると共に、画像メモリ１３に出力する。画像メモ
リ１３は、モニタＴＶ１１上にカーソルを表示するため
に一時的にＴＶカメラ５からの画像データを記憶すると
共に、カーソル座標データを格納するものである。

１４は、ケーブル１５を介してＴＶカメラ５に接続され
たカメラ制御装置で、該カメラ制御装置１４は、ＴＶカ
メラ５の焦点および絞りを調整すると共に、ＴＶカメラ
５の監視方向を前方または側方に切り換えるためのもの
である。

次に、このように構成された本実施例の管内検査装置の
動作について説明する。

まず、ロボット２を管内で移動させる場合は。

ロボット制御装置６から前進または後進の指令をロボッ
ト２に与える。すなわち、ロボット２を前進させる場合
は、まず、第１図に示す状態において、従動部３のジヤ
ツキ３ｂを縮めて配管工の内周面から離間し、この状態
で駆動部４のシリンダ４ａを前進動作させる。これに伴
いピストンロッド４ａ工を介して連結された従動部３も
同一方向（矢印方向）に前進される。その後、゛ジヤツ
キ３ｂを伸長して配管１の内周面に当接させ、従動部３
を配管１に固定する。次いで、駆動部４のジヤツキ４ｂ
を縮めて配管１内周面から離間し、シリンダ４ａを後進
動作させることによりジヤツキ４ｂ側を相対的に第１図
の矢印方向に移動させる。

そして、シリンダ４ａが後退端に達した時点でジヤツキ
４ｂを伸長して配管１内局面に当接させる。

以下、同様の動作を繰り返すことによりロボット２は前
進移動されることになる。なお、ロボット２を後進動作
させる場合は、上述した手順と逆の動作を行えばよい。

このようなロボット２の前進または後進に伴い。

ロボット制御表＠６からの前進または後進のための指令
信号は、その信号が発生する毎にカウンタ７に出力され
計数される。すなわち、前進の場合はアップカウントさ
れ、後進の場合はダウンカウントされる。カウンタ７の
計数値は演算制御装置８にその演算周期毎に取り込まれ
、ロボット２の走行距離を演算する。ここで、ロボット
２の１歩進光りの移動量ｄは予め設定されているから、
カウンタ７の計数値に移動量ｄを掛は合わせれば、ロボ
ット２の走行距離を算出できる。そして、口ボット２の
移動時の走行距離はモニタＴＶＩＩに表示される。

ところで、ロボット２にケーブル等が接続されているた
め、ロボット２の移動時に滑りが生じたり、あるいは制
御ラインに混入するノイズの影響などによって、ロボッ
ト２の実際の走行距離と表示された距離との間に差が生
じてくる。また、この誤差はロボット２の移動に伴って
累積されていくため、補正する必要がある。

通常、発電設備等における加熱蒸気管の長さは数Ｌｏｏ
ｍに達するが、その管長は多数の同一径の管を溶接によ
り継ぎ合わせることにより構成されるのが一般である。

また、配管の溶接位置は設計図面上から明らかであるか
ら、ＴＶカメラ５で撮像した配管１内部の画像をモニタ
Ｔ■１１に映し出して監視すれば、溶接線を容易に観測
でき。

この溶接線を走行距離の補正基準として利用することが
できる。

そこで、本実施例にあっては、第１図に示す溶接線１ａ
を距離補正のための目標点とし、これを利用してロボッ
ト２の位置を補正するものであり。

以下、この点を詳細に説明する。

まず、第１図に示す位置にあるロボット２をさらに前進
させ、ＴＶカメラ５により目標点１ａが捕捉された時に
ロボット２を停止せしめ、前方を監視する直視状態のＴ
Ｖカメラ５をカメラ制御装置１４により遠隔操作して側
視状態に切り換える。

これにより、ＴＶカメラ５に捕捉されモニタＴＶ１１に
表示された目標点１ａの画像は、第４図に示すようにほ
ぼ直線状となる。従って、この目標点１ａとロボット２
との相対距離を算出し、目標点１ａの設計図面上の距離
を加算すれば、ロボット２の位置を正確に補正すること
ができる。

以下に、その補正方法を第２図のフローチャートを参照
して説明する。

まず、第２図に示すステップＳ１において、ロボット２
の実際の走行距離ｄ’とカウンタ７の計数値に基づいて
算出した計算上の走行距１１１ｄとの差Δｄｔｅｏに初
期設定する０次いでステップＳ２では、カウンタ７の計
数値Ｃ０を演算制御装置８に取り込み、ステップＳ３で
、ｄ＝δ・Ｃ０＋Δｄにより走行距離ｄを算出する。こ
こで、δはロボット２の１歩進に相当する移動量である
。

そして、ステップＳ４において、算出した走行距離ｄを
モニタＴＶＩＩに表示する。

ステップＳ５では、入力装置９がら距離補正指令があっ
たかを判定する。否定されるとステップＳ６に進み、検
査作業が終了したかを判定し、終了の時はステップＳ７
に進み終了する。また、検査作業が終了しないと判断さ
れた時は、ステップＳ２に戻る。

一方、ステップＳ５において、距離補正指令がありと判
断された時はステップＳ８の処理系統へ移行する。すな
わち、目標点１ａがＴＶカメラ５の側視視野内に捕捉し
たことをモニタＴＶＩＩを見ている操作者が視認すると
、入力装置９から距離補正指令信号を入力する。この指
令信号の入力により、まずＴＶカメラ５で撮像された目
標点１ａを含む管内画像データを画像入出力装置１０を
通して画像メモリ１３に格納する。この時、モ二りＴｖ
ｌｌに表示される画像は第３図（ａ）に示すように水平
方向がｉ、垂直方向がｊの画素に分割された画像データ
となる。

また、入力装置９から補正指令信号が入力されたことに
より、演算制御装置８は、ステップＳ８において、カー
ソルの中心座標として画像メモリ１３の中心座標（ｉ／
２．ｊ／２）を指定し、この点を中心に縦ａ画素、横す
画素のデータ値を演算制御装置８に内蔵した別メモリ（
図示せず）に格納する（ステップＳ９）、この時、四角
状のカーソル１６を形成する各点Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄの画素
の座標は、第３図（ａ）に示すようになり、このカーソ
ル１６はモニタＴｖ１１に第３図（ａ）に示すように表
示される（ステップ５１０）。

次に、モニタＴＶＩＩの画面に映し出された目標点１ａ
の画像にカーソル１６を合わせ込むために、入力装置９
からの指令信号によってカーソル１６を上下に移動させ
る（ステップ５ｌｌ）、例えばカーソル１６を１ステツ
プだけ上方へ移動させる場合は、カーソル全体の座標を
Ｙ軸方向についてその移動量だけ減算すると、カーソル
１６は第３図（ｂ）のように表示される。この時、別メ
モリに格納したＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄに相当する座標データは
画像メモリ１３に再び書き込まれ、これに代って第３図
（ｂ）に示すＡ’、　Ｂ’、　Ｃ’、　Ｄ’に相当する
座標データが別メモリに格納される。

以下、上述の操作処理を順次繰り返すことにより、カー
ソル１６を上または下に移動させることが可能になると
共に、カーソル１６を第４図に示すように目標点１ａに
合わせることができる。

第４図において、モニタＴｖ１１に映し出された目標点
１ａの画像は、実際のロボット２の目標点１ａに対する
位置ずれ分を反映したものであり、同図に示す場合は１
画像メモリ１３の中心座標より上方にずれているから、
ロボット２は目標点１ａに対し、第３図（ａ）に示すカ
ーソル１６の中心座標（基準位置）から第４図に示す目
標点１ａとの間隔に相当する距離だけずれていることに
なる。

第４図に示すように目標点１ａにカーソル１６の照準を
合わせた後、配管１における目標点１ａの設計図面上の
距＠ｄ、を入力装置９から入力する（ステップ５１２）
、また１画像メモリ１３上の画素サイズは管径が一様で
あれば一義的に決定されるから、第３図（ａ）に示すカ
ーソル１６の基準位置と第４図に示す目標点ｌａ上のカ
ーソル１６の位置との間にある画素数とから、ロボット
２と目標点１ａとの相対距離を算出できる。すなわち、
この相対距離をｄ　ｌｌとすると、実際のロボット２の
走行距離はｄ″＝ｄｏ＋ｄ”となり、この演算はステッ
プＳ１３において実行される。したがってカウンタ７の
計数値に基づいて算出した計算上の走行距離ｄの誤差Δ
ｄは、Δｄ＝ｄ’−ｄとなり、これをステップＳ１４で
実行し、ステップＳ３へ戻る。

以下、誤差Δｄを補正項として、カウンタ７の計数値に
基づき算出した走行距離ｄに加算すれば、補正された走
行距離とすることができる。この距離ｄは第５図に示す
ようにモニタＴｖ１１に表示される。

したがって、本実施例にあっては、目標点毎にロボット
２の走行距離が補正されるから、ロボット２の位置が正
確になり管内の欠陥などの位置を正確に把握することが
できる。特に配管取付円座の溶接部分のクラックを超音
波探触子で検査する場合、配管接続用溶接線である目標
点を基準にしてロボットの走行距離計を補正した後、カ
ウンタ７のカウント値による走行距離計で目標点１ａか
ら床温接部までの距離を計測すれば、配管１の内面から
見えない座の溶接クラックを高い位置精度で確実に検査
することができる。この場合、超音波探触子は駆動部４
の後にさらに連結される従動部に搭載するのが好ましく
、ＴＶカメラ５と超音波探触子との相対距離が既知であ
るから、上述と同様にして超音波探触子を正確に座と相
対させて測定できる。

以上の実施例の構成において、ロボット２が走行体を、
ロボット制御装置６が走行体制御装置を、カウンタ７と
演算制御装置８が指令走行距離演算手段を、ＴＶカメラ
５が撮影手段を、モニタＴＶ１１が表示手段を、演算制
御装置８が走行距離補正手段をそれぞれ構成する。

なお、上記実施例では、相対距離データと設計上の走行
距離データとを加算し、計算上の距離データとその加算
結果との偏差を求めることにより計算上の走行距離を補
正したが、上記相対距離だけロボット２を走行させて停
止せしめその位置で計算上の走行距離を算出し、その計
算上の走行距離と設計上の走行距離との偏差を求めて計
算上の走行距離を補正してもよい。また、ＴＶカメラ５
で管内を撮影したが、ＣＣＤ等の２次元カメラで撮影し
ても良い、さらに、配管の溶接線を目標点としたが、そ
の他距離データが予めわかるものならば特に溶接線に限
定されない。

Ｇ６発明の詳細 な説明したように、本発明によれば、配管内に存在する
溶接線などの既知の目標点を基準にして補正量を算出し
、この補正量に基づいてロボットの走行距離を補正する
よう構成したので、ロボットの存在点を正確に検出でき
、これに伴い管内面および管外面の欠陥等の位置を正確
に把握することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による管内検査装置の一実施例を示す全
体の構成図、第２図は本実施例における走行距離補正の
ための動作を示すフローチャート、第３図（ａ）、（ｂ
）は本実施例におけるカーソルの説明図、第４図はモニ
タＴＶに表示したカーソルおよび目標点の表示例を示す
説明図、第５図はモニタＴＶに表示した走行距離の表示
例を示す説明図である。 １　配管　　　　　　　２：ロボット ５　　ＴＶカメラ ６　ロボット制御装置　７：カウンタ ８　演算制御装置　　　９：入力装置

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　配管内を走行する走行体と、 この走行体の前後進を遠隔操作指令により制御する走行
   体制御手段と、 前記遠隔操作指令に基づいて走行体の計算上の走行距離
   を演算する走行距離演算手段と、前記走行体に搭載され
   て配管内の所定領域を撮影する撮影手段と、 この撮影手段で撮影された映像とカーソルとを重ねあわ
   せて表示する表示手段と、 前記カーソルを基準位置から配管内の目標点まで表示画
   面上で移動させたときの該カーソルの移動量に基づいて
   走行体と前記目標点との相対距離を演算し、予め入力さ
   れた目標点までの既知の距離データと、前記演算された
   相対距離データと、前記計算上の走行距離データとから
   前記走行体の計算上の走行距離を補正する走行距離補正
   手段とを具備することを特徴とする管内検査装置。