JPH05149884A - 管内検査装置 - Google Patents
管内検査装置Info
- Publication number
- JPH05149884A JPH05149884A JP9684191A JP9684191A JPH05149884A JP H05149884 A JPH05149884 A JP H05149884A JP 9684191 A JP9684191 A JP 9684191A JP 9684191 A JP9684191 A JP 9684191A JP H05149884 A JPH05149884 A JP H05149884A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- pipe
- inspected
- casted
- lens
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Instruments For Viewing The Inside Of Hollow Bodies (AREA)
- Closed-Circuit Television Systems (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 分解能，作業能率共に高く、しかも高速測定
が可能であるような管内検査装置を得ることを目的とす
る。 【構成】 光源と、この光源から発せられた光を被検査
管の内周面に向けて周方向の全面にわたって時分割的に
走査投射する手段と、上記被検査管の内周面の光像を捉
える受光面非分割型の二次元受光部と、上記二次元受光
部の出力を処理して上記被検査管の内面形状を認識する
処理部とを具備するものである。
が可能であるような管内検査装置を得ることを目的とす
る。 【構成】 光源と、この光源から発せられた光を被検査
管の内周面に向けて周方向の全面にわたって時分割的に
走査投射する手段と、上記被検査管の内周面の光像を捉
える受光面非分割型の二次元受光部と、上記二次元受光
部の出力を処理して上記被検査管の内面形状を認識する
処理部とを具備するものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、熱交換器用管、その他
各種配管等の管内面状態、特に小径管の内面状態を光学
的に検査する管内検査装置に関する。
各種配管等の管内面状態、特に小径管の内面状態を光学
的に検査する管内検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来におけるこの種の小径管の内面検査
装置は種々提案されているが、いずれも超音波又は光を
用いる構成が採られており、その１例を示すと図５、図
６に示す如くになっている。図５は例えば特開昭56-900
53号公報に示された超音波を用いた従来の管内面検査装
置の模式的断面図であり、超音波の送、受信機能を備え
た超音波探触子３及びこれに対向させて配設した反射部
材４を備えた検出ヘッド２を被検査管Ｐ内に挿入すると
共に、被検査管Ｐ内に超音波の伝送媒体としての水を注
入し、反射部材４をその軸心線回りに回転させつつこれ
に向けて超音波探触子３から超音波を投射し、反射部材
４にて超音波を直角に屈折させ、被検査管Ｐの内周面に
入射させ、被検査管Ｐの内、外面からの反射エコーを超
音波探触子３にて受信し、被検査管Ｐの内、外径、表面
の凹凸変形等を検出するようになっている。
装置は種々提案されているが、いずれも超音波又は光を
用いる構成が採られており、その１例を示すと図５、図
６に示す如くになっている。図５は例えば特開昭56-900
53号公報に示された超音波を用いた従来の管内面検査装
置の模式的断面図であり、超音波の送、受信機能を備え
た超音波探触子３及びこれに対向させて配設した反射部
材４を備えた検出ヘッド２を被検査管Ｐ内に挿入すると
共に、被検査管Ｐ内に超音波の伝送媒体としての水を注
入し、反射部材４をその軸心線回りに回転させつつこれ
に向けて超音波探触子３から超音波を投射し、反射部材
４にて超音波を直角に屈折させ、被検査管Ｐの内周面に
入射させ、被検査管Ｐの内、外面からの反射エコーを超
音波探触子３にて受信し、被検査管Ｐの内、外径、表面
の凹凸変形等を検出するようになっている。
【０００３】また、図６は特開昭63-055441 号公報に記
載された、光を用いた従来の管内検査装置を示す模式的
断面図である。
載された、光を用いた従来の管内検査装置を示す模式的
断面図である。
【０００４】この管内検査装置は、被検査管Ｐに挿入さ
れる検出ユニットの筒状ケーシング21に検出窓21a を設
け、ケーシング21の内部の検出窓21a の位置に円錐ミラ
ー25を置き、円錐ミラー25の頂点に対向して光源22とレ
ンズ23を配置し、また、円錐ミラー25を挟んで光源22と
反対方向に、検出窓21a を通して被検査管Ｐの内面を撮
像できる位置にレンズ26とＣＣＤ等の受光面分割型の二
次元撮像素子27を配置している。光源22からでた光はレ
ンズ23により集束ビームとなり、円錐ミラー25によって
被検査管Ｐの内面全周に細いスリット状の輝線Ｋを形成
する。この像を二次元撮像素子27で撮像し、従来より知
られている光切断法により全周形状を認識する。さらに
管軸方向に移動させることで、被検査管Ｐの内面全長を
光学的に検査する。
れる検出ユニットの筒状ケーシング21に検出窓21a を設
け、ケーシング21の内部の検出窓21a の位置に円錐ミラ
ー25を置き、円錐ミラー25の頂点に対向して光源22とレ
ンズ23を配置し、また、円錐ミラー25を挟んで光源22と
反対方向に、検出窓21a を通して被検査管Ｐの内面を撮
像できる位置にレンズ26とＣＣＤ等の受光面分割型の二
次元撮像素子27を配置している。光源22からでた光はレ
ンズ23により集束ビームとなり、円錐ミラー25によって
被検査管Ｐの内面全周に細いスリット状の輝線Ｋを形成
する。この像を二次元撮像素子27で撮像し、従来より知
られている光切断法により全周形状を認識する。さらに
管軸方向に移動させることで、被検査管Ｐの内面全長を
光学的に検査する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した如
き超音波を利用する検出装置にあっては超音波自体の特
性として収束性が悪いために分解能が低く、被検査管Ｐ
内に超音波の伝送媒体たる水を充填しておく必要があっ
て、水の給、排設備、更には被検査管両端の水密封止手
段等を必要とし、設備コストが高く、また被検査管Ｐの
両端の封止、被検査管Ｐ内への給水、排水作業が必要と
なって作業が煩わしく、作業能率も低い等の問題があ
る。
き超音波を利用する検出装置にあっては超音波自体の特
性として収束性が悪いために分解能が低く、被検査管Ｐ
内に超音波の伝送媒体たる水を充填しておく必要があっ
て、水の給、排設備、更には被検査管両端の水密封止手
段等を必要とし、設備コストが高く、また被検査管Ｐの
両端の封止、被検査管Ｐ内への給水、排水作業が必要と
なって作業が煩わしく、作業能率も低い等の問題があ
る。
【０００６】一方、光学的検出装置は水を用いない利点
がある反面受光面分割型の二次元撮像素子を用いている
ので、より高速な測定が不可能である。
がある反面受光面分割型の二次元撮像素子を用いている
ので、より高速な測定が不可能である。
【０００７】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、分解能、作業能率共に高く、し
かも高速測定が可能であるような管内検査装置を得るこ
とを目的とする。
ためになされたもので、分解能、作業能率共に高く、し
かも高速測定が可能であるような管内検査装置を得るこ
とを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明に係る管内検査
装置は、光源と、この光源から発せられた光を被検査管
の内周面に向けて周方向の全面にわたって時分割的に走
査投射する手段と、上記被検査管の内周面の光像を捉え
る受光面非分割型の二次元受光部と、上記二次元受光部
の出力を処理して上記被検査管の内周形状を認識する処
理部とを具備するものである。
装置は、光源と、この光源から発せられた光を被検査管
の内周面に向けて周方向の全面にわたって時分割的に走
査投射する手段と、上記被検査管の内周面の光像を捉え
る受光面非分割型の二次元受光部と、上記二次元受光部
の出力を処理して上記被検査管の内周形状を認識する処
理部とを具備するものである。
【０００９】
【作用】本発明によれば、被検査管の内周面に対しその
周方向の全面にわたって時分割的に光を走査投射し、且
つこれからの反射光から被検査管の内周面像を捉え得る
こととなるので、受光面走査不要の二次元撮像素子を用
いることができ、高速測定が可能となる。
周方向の全面にわたって時分割的に光を走査投射し、且
つこれからの反射光から被検査管の内周面像を捉え得る
こととなるので、受光面走査不要の二次元撮像素子を用
いることができ、高速測定が可能となる。
【００１０】
実施例１．以下、本発明をその一実施例を図面に基づき
具体的に説明する。図１は本発明の一実施例に係る管内
検査装置の使用態様を示す模式断面図であり、図中、１
は検出ヘッド、２は検出装置本体、Ｐは被検査管を示し
ている。検出ヘッド１は金属等の耐腐食性材料を用いて
両端を閉じた中空の円筒形に形成されたケーシング21内
に光源22、投光光学系を構成する投光レンズ23、光走査
手段を構成する円錐体25と遮光板24、集光光学系を構成
するレンズ26、受光面非分割型の二次元受光部27等を配
設して構成されている。ケーシング21はその軸方向の中
間部周壁に軸方向の所要寸法にわたって周方向の全周に
わたり透明体をうめ込んだ環状窓21aを備え、また前、
後端板の外側には取り付け部21b 、21c を備え、この各
取り付け部21b 、21c に一端に車輪３を取り付けた支持
かん3aの各他端が相互に約120度の間隔を隔てて３本づ
つ固定されており、検出ヘッドを被検査管Ｐ内に挿入し
たときケーシング21の軸心線を被検査管Ｐの軸心線と略
一致するよう支持しかつこの状態を維持しつつ被検査管
Ｐ内を移動せしめるようになっている。またこのケーシ
ング21の後端板に設けた取り付け部21c の中央にはこれ
を貫通させて検出ヘッド１の前、後移動用の作動体を兼
ねる可ねん性チューブ４の一端がケーシング21内と連通
させた状態で連結され、その他端部は検出装置本体２に
連結されており、内部には各駆動動力電源を供給するた
めのケーブル22a 及び受信用のケーブル29a 等が配設さ
れている。
具体的に説明する。図１は本発明の一実施例に係る管内
検査装置の使用態様を示す模式断面図であり、図中、１
は検出ヘッド、２は検出装置本体、Ｐは被検査管を示し
ている。検出ヘッド１は金属等の耐腐食性材料を用いて
両端を閉じた中空の円筒形に形成されたケーシング21内
に光源22、投光光学系を構成する投光レンズ23、光走査
手段を構成する円錐体25と遮光板24、集光光学系を構成
するレンズ26、受光面非分割型の二次元受光部27等を配
設して構成されている。ケーシング21はその軸方向の中
間部周壁に軸方向の所要寸法にわたって周方向の全周に
わたり透明体をうめ込んだ環状窓21aを備え、また前、
後端板の外側には取り付け部21b 、21c を備え、この各
取り付け部21b 、21c に一端に車輪３を取り付けた支持
かん3aの各他端が相互に約120度の間隔を隔てて３本づ
つ固定されており、検出ヘッドを被検査管Ｐ内に挿入し
たときケーシング21の軸心線を被検査管Ｐの軸心線と略
一致するよう支持しかつこの状態を維持しつつ被検査管
Ｐ内を移動せしめるようになっている。またこのケーシ
ング21の後端板に設けた取り付け部21c の中央にはこれ
を貫通させて検出ヘッド１の前、後移動用の作動体を兼
ねる可ねん性チューブ４の一端がケーシング21内と連通
させた状態で連結され、その他端部は検出装置本体２に
連結されており、内部には各駆動動力電源を供給するた
めのケーブル22a 及び受信用のケーブル29a 等が配設さ
れている。
【００１１】一方、ケーシング21内にはその環状窓21a
の内側に対向させて中心部には光走査手段たる遮光板24
と円錐体25がその頂点をケーシング21の先端側に向け、
且つ軸心線をケーシング21の軸心線と一致させた状態
で、また円錐体25の頂点に対向させてその前方に投光レ
ンズ23、光源22が配設され、一方円錐体25の頂点と反対
側にはその軸心線上に光軸を一致させてレンズ26、二次
元受光部27が配設されている。
の内側に対向させて中心部には光走査手段たる遮光板24
と円錐体25がその頂点をケーシング21の先端側に向け、
且つ軸心線をケーシング21の軸心線と一致させた状態
で、また円錐体25の頂点に対向させてその前方に投光レ
ンズ23、光源22が配設され、一方円錐体25の頂点と反対
側にはその軸心線上に光軸を一致させてレンズ26、二次
元受光部27が配設されている。
【００１２】光源22としてはレーザ装置又は白熱光源等
が用いられる。光源22は発光駆動回路28を経てケーブル
22a により検出装置本体２と電気的に接続され検出装置
本体２から入力される連続的又は間欠的な発光指令信号
に基づき発光駆動回路28を介して発光せしめられるよう
になっており、発せられた光は投光レンズ23にて、その
焦点は被検査管Ｐの内周面上に略一致するよう設定され
た集束光束に変換された後、円錐体25にその頂点側から
軸心線に並行に投射される。円錐体25はその周面を鏡面
としてあり、これに入射された光はその周面から軸心線
と直交する向きの全方向に分配放射され、遮光板24を介
して被検査管Ｐの内周面に向けて投射される。
が用いられる。光源22は発光駆動回路28を経てケーブル
22a により検出装置本体２と電気的に接続され検出装置
本体２から入力される連続的又は間欠的な発光指令信号
に基づき発光駆動回路28を介して発光せしめられるよう
になっており、発せられた光は投光レンズ23にて、その
焦点は被検査管Ｐの内周面上に略一致するよう設定され
た集束光束に変換された後、円錐体25にその頂点側から
軸心線に並行に投射される。円錐体25はその周面を鏡面
としてあり、これに入射された光はその周面から軸心線
と直交する向きの全方向に分配放射され、遮光板24を介
して被検査管Ｐの内周面に向けて投射される。
【００１３】遮光板24は円板状であって、図２に示すよ
うに上記投射光が通過する円環部分が液晶またはＰＬＺ
Ｔ（Pb,La,Zr,Ti を合成した透明プラスチック）等の光
電効果を有する光学液晶で成る複数個の窓24a から構成
されている。この窓24a は、検出装置本体２内に設けら
れた処理部からの電気信号により個々に駆動され上記投
射光を遮断または通過させる。本発明の装置において
は、１個の窓24a だけを通過状態とし一定時間毎にこの
通過窓を順次隣に移動させるので、結果として上記円環
状の投射光が光スポットとして被検査管Ｐの内周面を回
転走査することになる。一方、被検査管Ｐの内周面から
の反射光はレンズ26にて集光せしめられ、二次元受光部
27に投射される。これによって捉えられた各部の受光量
に関するデータは出力回路29、ケーブル29a を介して検
出装置本体２に読み込まれ、形状検出が行われるように
なっている。なお、レンズ26と二次元受光部27とはレン
ズ26で捉えた被検査管Ｐの内周面からの反射光像が所要
の比率に縮尺された状態で二次元受光部27に投影される
よう相互の配置位置を定めてある。
うに上記投射光が通過する円環部分が液晶またはＰＬＺ
Ｔ（Pb,La,Zr,Ti を合成した透明プラスチック）等の光
電効果を有する光学液晶で成る複数個の窓24a から構成
されている。この窓24a は、検出装置本体２内に設けら
れた処理部からの電気信号により個々に駆動され上記投
射光を遮断または通過させる。本発明の装置において
は、１個の窓24a だけを通過状態とし一定時間毎にこの
通過窓を順次隣に移動させるので、結果として上記円環
状の投射光が光スポットとして被検査管Ｐの内周面を回
転走査することになる。一方、被検査管Ｐの内周面から
の反射光はレンズ26にて集光せしめられ、二次元受光部
27に投射される。これによって捉えられた各部の受光量
に関するデータは出力回路29、ケーブル29a を介して検
出装置本体２に読み込まれ、形状検出が行われるように
なっている。なお、レンズ26と二次元受光部27とはレン
ズ26で捉えた被検査管Ｐの内周面からの反射光像が所要
の比率に縮尺された状態で二次元受光部27に投影される
よう相互の配置位置を定めてある。
【００１４】受光面非分割型の二次元受光部27としては
例えばＰＳＤ（POSITION SENSITIVEDETECTOR）等を用い
る。ＰＳＤは受光面上の光学像の重心位置に比例した電
気信号を出力するものである。
例えばＰＳＤ（POSITION SENSITIVEDETECTOR）等を用い
る。ＰＳＤは受光面上の光学像の重心位置に比例した電
気信号を出力するものである。
【００１５】図３は軸心線と管内周面までの寸法と二次
元受光部27へ投影された反射光像との関係を示す説明図
であり、いま被検査管Ｐの軸心線と検出ヘッド内のレン
ズ26の光軸が一致した状態にあるものとして軸心線から
被検査管Ｐの内周面の各光反射位置Pa、Pb、Pcまでの寸
法をそれぞれLa、Lb、Lcとすると、ここから反射された
光がレンズ26を経て二次元受光部27上に達したときの二
次元受光部27上の位置はレンズ26の光軸からそれぞれl
a、lb、lcとだけ離れたra、rb、rc点上となる。これらL
a、Lb、Lc等の距離Ｌとla、lb、lc等の距離ｌとの間に
は一般的に次の数式１に示す関係が成立する。
元受光部27へ投影された反射光像との関係を示す説明図
であり、いま被検査管Ｐの軸心線と検出ヘッド内のレン
ズ26の光軸が一致した状態にあるものとして軸心線から
被検査管Ｐの内周面の各光反射位置Pa、Pb、Pcまでの寸
法をそれぞれLa、Lb、Lcとすると、ここから反射された
光がレンズ26を経て二次元受光部27上に達したときの二
次元受光部27上の位置はレンズ26の光軸からそれぞれl
a、lb、lcとだけ離れたra、rb、rc点上となる。これらL
a、Lb、Lc等の距離Ｌとla、lb、lc等の距離ｌとの間に
は一般的に次の数式１に示す関係が成立する。
【００１６】
【数１】
【００１７】ここで、ＰＳＤの出力はｌに比例して得ら
れるので、走査各点ＰＳＤの出力から被検査管Ｐの内面
形状が判明する。数式１の演算は遮光板24による投射光
の回転走査のタイミングに合わせて、検出装置本体２内
に設けられた処理部で行われる。演算の結果、所定の形
状である、なしの判断や、この判断結果の出力なども処
理部で行われる。
れるので、走査各点ＰＳＤの出力から被検査管Ｐの内面
形状が判明する。数式１の演算は遮光板24による投射光
の回転走査のタイミングに合わせて、検出装置本体２内
に設けられた処理部で行われる。演算の結果、所定の形
状である、なしの判断や、この判断結果の出力なども処
理部で行われる。
【００１８】実施例２．なお、上述の実施例では遮光板
24を投射光学系に配置したが、これは集光光学系を構成
するレンズ26の全面に配置してもよく、図４に示すよう
に円筒形として、環状窓21a と兼用あるいは併用しても
よい。
24を投射光学系に配置したが、これは集光光学系を構成
するレンズ26の全面に配置してもよく、図４に示すよう
に円筒形として、環状窓21a と兼用あるいは併用しても
よい。
【００１９】実施例３．また上述の各実施例では被検査
管Ｐ内における検出ヘッド１の推進はチューブ４の挿
入、又は引出しによって行う構成につき説明したが車輪
３の駆動源、制動機構を検出ヘッド１に設けて自走式と
してもよいことは言うまでもない。
管Ｐ内における検出ヘッド１の推進はチューブ４の挿
入、又は引出しによって行う構成につき説明したが車輪
３の駆動源、制動機構を検出ヘッド１に設けて自走式と
してもよいことは言うまでもない。
【００２０】実施例４．更に上記実施例にあっては光を
周方向の全面にわたって分配する手段として円錐体25を
用いる場合につき説明したがこれに限らず、バンドル光
ファイバ等を用いてもよいことは勿論である。
周方向の全面にわたって分配する手段として円錐体25を
用いる場合につき説明したがこれに限らず、バンドル光
ファイバ等を用いてもよいことは勿論である。
【００２１】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、光源
と、この光源から発せられた光を被検査管の内周面に向
けて周方向の全面にわたって時分割的に走査投射する手
段と、上記被検査管の内周面の光像を捉える受光面非分
割型の二次元受光部と、上記二次元受光部の出力を処理
して上記被検査管の内面形状を認識する処理部とを具備
したので、分解能、作業効率共に高く、しかも高速測定
が可能であるような管内検査装置が得られる。
と、この光源から発せられた光を被検査管の内周面に向
けて周方向の全面にわたって時分割的に走査投射する手
段と、上記被検査管の内周面の光像を捉える受光面非分
割型の二次元受光部と、上記二次元受光部の出力を処理
して上記被検査管の内面形状を認識する処理部とを具備
したので、分解能、作業効率共に高く、しかも高速測定
が可能であるような管内検査装置が得られる。
【図１】この発明の一実施例による管内検査装置を示す
模式断面図である。
模式断面図である。
【図２】図１の遮光板の構造を示す斜視図である。
【図３】管内面形状の検出原理を示す説明図である。
【図４】この発明の他の実施例に係る遮光板の構造を示
す斜視図である。
す斜視図である。
【図５】従来の管内検査装置を示す模式断面図である。
１ 検出ヘッド ２ 検出装置本体 22 光源 23 投光レンズ 24 遮光板 25 円錐体 26 集光レンズ 27 受光面非分割型二次元受光部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 望月 延夫 埼玉県入間郡大井町西鶴ケ岡１丁目３番１ 号 東燃株式会社総合研究所内 (72)発明者 谷口 善昭 埼玉県入間郡大井町西鶴ケ岡１丁目３番１ 号 東燃株式会社総合研究所内 (72)発明者 藤本 純司 埼玉県入間郡大井町西鶴ケ岡１丁目３番１ 号 東燃株式会社総合研究所内 (72)発明者 山口 圭一 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機 株式会社産業システム研究所内 (72)発明者 高嶋 和夫 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機 株式会社産業システム研究所内
Claims (1)
- 【請求項１】 光源と、この光源から発せられた光を被
検査管の内周面に向けて周方向の全面にわたって時分割
的に走査投射する手段と、上記被検査管の内周面の光像
を捉える受光面非分割型の二次元受光部と、上記二次元
受光部の出力を処理して上記被検査管の内面形状を認識
する処理部とを具備する管内検査装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9684191A JPH05149884A (ja) | 1991-04-26 | 1991-04-26 | 管内検査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9684191A JPH05149884A (ja) | 1991-04-26 | 1991-04-26 | 管内検査装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05149884A true JPH05149884A (ja) | 1993-06-15 |
Family
ID=14175745
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9684191A Pending JPH05149884A (ja) | 1991-04-26 | 1991-04-26 | 管内検査装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05149884A (ja) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004101190A (ja) * | 2002-09-04 | 2004-04-02 | Hitachi Ltd | 管渠内面形状測定装置及び測定方法 |
| JP2008509778A (ja) * | 2004-08-19 | 2008-04-03 | テクニッシェ ユニヴァージテート デルフト | 推進装置付きケーブルまたはチューブから構成された器具 |
| DE19818032B4 (de) * | 1997-04-23 | 2009-08-06 | Mitutoyo Corp., Kawasaki | System und Verfahren zur Messung des Innendurchmessers eines in einem Gegenstand vorhandenen Loches |
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