JPH06324000A

JPH06324000A - 管路内検査方法及びその装置

Info

Publication number: JPH06324000A
Application number: JP11067793A
Authority: JP
Inventors: Shinya Suezawa; 伸也末澤; Hiroyuki Jo; 博幸城; Shigeru Fujiwara; 茂藤原; Tokiyoshi Shiraishi; 時宜白石; Shigenobu Tomobe; 茂信友部
Original assignee: C X R KK; Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: C X R KK; Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 1993-05-12
Filing date: 1993-05-12
Publication date: 1994-11-25

Abstract

(57)【要約】【目的】経済的で検査精度の高い管路内の検査作業を
容易に行わせる。【構成】レーザ投影器３から２本のスリット光３３、
３４を、管路内壁面１８ａに形成された溶着金属１９及
び融け込み不良部２０に照射する。２本のスリット光３
３、３４の一方のスリット光３４は溶着金属１９に入射
し、もう一方のスリット光３３は溶け込み不良部２０に
入射することにより反射面の高さが変るので、一方のス
リット光３４は１本のスリット反射光３６になり、もう
一方のスリット光３３はシフトして２本のスリット反射
光３５ａ、３５ｂに分断される。これにより人間の視覚
で管路内壁面１８ａの欠陥を検査することができるの
で、経済的で検査精度の高い検査作業を容易に行うこと
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は管路内検査方法及びそ
の装置に係わり、特に管路内の溶接部に発生する溶接不
良等を検査する管路内検査方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】ガス、
電力、化学等各種プラントに使用されている管の接続加
工には溶接加工が行われている。溶接加工は接合する２
片の金属と同一または同種の金属を加熱溶融し、２片の
金属の接合しようとする部分に融合させたのち冷却して
２片を一体に接合させるので、溶け込み不足、溶着金属
表面の凹凸、目違い等の溶接不良を起こす虞があった。

【０００３】このような管内壁面の欠陥である溶接不良
を検査するには、スポット光を管内壁面に照射し、テレ
ビカメラにより照明下にある検査対象の管内壁面の溶接
不良部をとらえ、このテレビカメラからの映像が写し出
されるテレビの画像から管内壁面の凹凸による光の明暗
により管内壁面の溶接不良部を発見したり、テレビ画面
に直接スケールを当てて管内壁面の溶接不良部の良否を
判定する目視検査を行っていた。しかし、目視検査はス
ポット光が変動すると管内壁面の凹凸に照射される光の
明暗が変化するため、検査環境をうまく管理しないと信
頼性のある管内検査を行うことができなかった。

【０００４】また上記目視検査の欠点を解決するため
に、三角測量を応用した管路内検査装置が使用されてい
る。この管路内検査装置はレーザ発光装置から管内壁面
に対して斜め方向に１本線のレーザ光を移動させつつ管
内壁面に照射し、管内壁面から反射されるレーザ反射光
の位置を斜め横方向からレーザ受光装置で検出する。こ
のレーザ受光装置からの管内壁面の凹凸の距離情報を、
三角測量を応用したデータ処理装置で解析して管内壁面
の溶接不良部の良否を判定していた。しかし、測定作業
者がこの管路内検査装置の測定操作を習得するためには
相当量の訓練を必要とし、またレーザ受光装置からのデ
ータを解析するために高価なデータ処理装置を必要とす
るので、人件費や設備費等に多大なコストを必要として
いた。

【０００５】

【目的】本発明は、このような従来の問題点を解決する
ためになされたもので、経済的で検査精度の高い検査作
業が容易に行える管路内検査方法及びその装置を提供す
ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
る本発明の管路内検査方法は、レーザ光を管路内壁面に
照射し、管路内壁面から反射したレーザ反射光を撮影す
る管路内検査方法であって、レーザ光を所定間隔をなす
２本のスリット光にして管路内壁面に照射し、管路内壁
面に照射して得られる一方のスリット光の第１のスリッ
ト反射光と、管路内壁面に照射して得られるもう一方の
スリット光の第２のスリット反射光とをカメラで撮影
し、カメラに写し出された第１のスリット反射光と第２
のスリット反射光とのシフトの変化に基づき管路内壁面
の欠陥を検査するものである。

【０００７】また本発明の管路内検査装置は、管路内壁
面に所定間隔から成る２本のスリット光を照射するレー
ザ発光手段と、レーザ発光手段から照射される２本のス
リット光のスリット反射光を撮影するカメラと、カメラ
及びレーザ発光手段が所定角度で配設され、カメラ及び
レーザ発光手段を回動自在に動作させる回動機構と、カ
メラで撮影した映像を検査する検査部とを備えたもので
ある。

【０００８】

【作用】レーザ光を所定間隔をなす２本のスリット光に
して管路内壁面に照射する。２本のスリット光の一方の
スリット光は管路内壁面に入射し、もう一方のスリット
光は管路内壁面の欠陥に入射することにより反射面の高
さが変るので、一方のスリット光の第１のスリット反射
光は１本のスリット反射光になり、もう一方のスリット
光の第２のスリット反射光はシフトして２本に分断され
る。これにより人間の視覚で正常な管路内壁面と管路内
壁面の欠陥とを判別することができるので、経済的で検
査精度の高い管路内壁面の欠陥の検査作業を容易に行う
ことができる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
して説明する。本発明の管路内検査装置は図１（ａ）に
示すように、レーザ光を発光するレーザ発光手段である
レーザ投影器３と、管路１８内を撮影するカメラ４と、
レーザ投影器３及びカメラ４が固定される回動機構であ
る本体５と、カメラ４からの映像を映し出す検査部であ
るＩＴＶ（工業用テレビ）６とから成る。

【００１０】レーザ投影器３は、図２（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）に示すように円錐状のレーザ光３１を発光するレ
ーザダイオード７と、レーザダイオード７からの円錐状
のレーザ光３１を円柱状のレーザ光３２にする集光レン
ズ８と、集光レンズ８からの円柱状のレーザ光３２を所
定間隔の２本のスリット光２３、２４にするスリット９
ａが設けられたスリットマスク９と、レーザダイオード
７、集光レンズ８及びスリットマスク９が配設される筐
体１０とから構成される。レーザダイオード７は筐体１
０の底部１０ａに固定され、電源線１１により外部の操
作部（図示せず）に接続されている。集光レンズ８はレ
ーザダイオード７からの円錐状のレーザ光３１を最大限
捉えることができる位置に固定され、スリットマスク９
はこの集光レンズ８の近傍に固定される。

【００１１】カメラ４は、ＩＴＶカメラ（工業用カメ
ラ）やＣＣＤカメラ（半導体カメラ）等が使用され、本
体５の一端に固定されるスポットライト１２やレーザ投
影器３により投光される管路内壁面１８ａを撮影するも
のである。本体５には、カメラ４が取付アーム１３Ａを
介して固定され、このカメラ４にはレーザ投影器３が取
付アーム１３Ｂを介して固定されている。また本体５
は、車輪１４を固定した車輪取付アーム１５が両端に取
着されたフレーム１６にベアリング１７を介して軸着さ
れている。この車輪取付アーム１５は管路内壁面１８ａ
に向って付勢させるスプリング等の弾性部材を内設し、
フレーム１６の管周方向に、例えば１２０°ピッチ間隔
で３本固定されている。これにより管路内検査装置１は
管路内壁面１８ａを伸縮自在に押圧することができるの
で、管路１８内で安定した姿勢を保つことができる。

【００１２】レーザ投影器３とカメラ４との管路１８内
における位置関係は図１（ｂ）に示すように、レーザ投
影器３は管路内壁面１８ａに対して斜めに設置させ、カ
メラ４は管路内壁面１８ａに対して垂直になるように設
置させている。この位置関係において図３、図４に示す
ようにレーザ投影器３からスリット光長さＬ、スリット
光間幅Ｗの２本のスリット光３３、３４を、管と管との
接続部に形成された溶着金属１９の表面部に照射させ
る。２本のスリット光３３、３４は、例えば管路内壁面
１８ａと湾曲した溶着金属１９とに照射されたスリット
光３４が溶着金属１９で反射され、溶着金属１９により
湾曲し、且つ連続した第１のスリット反射光であるスリ
ット反射光３６になってカメラ４に捉えられる。一方ス
リット光３３は、管路内壁面１８ａ及び管路内壁面１８
ａの欠陥である溶け込み不良部２０に照射されることに
より反射面の高さが変るので、スリット光３３は管路内
壁面１８ａで反射される第２のスリット反射光であるス
リット反射光３５ａ及び溶け込み不良部２０で反射され
るスリット反射光３５ｂの２本の分断されたスリット反
射光になってカメラ４に捉えられる。このスリット反射
光３６とスリット反射光３５ａとのスリット反射光幅
Ｗ′は、レーザ投影器３とカメラ４との中心間角度θで
決めることができる。即ちスリット反射光幅Ｗ′は、レ
ーザ投影器３が管路内壁面１８ａに対して斜めに設置さ
れているので、Ｗ＝Ｗ′cosθの関係になる。

【００１３】このようなレーザ投影器３、カメラ４及び
スポットライト１２が設置された本体５を３６０°回動
させ、且つ所定の検査位置に停止させるために回動機構
が設けられている。この回動機構は、本体５に固着さ
れ、ベアリング１７の円中心と同軸であるインターナル
歯車２１と、このインターナル歯車２１に噛合する平歯
車２２と、平歯車２２が圧入され、フレーム１６の一端
に固定される回動用モータ２３とから成る。尚、インタ
ーナル歯車２１は内歯車になっているので、平歯車２２
を回転させると本体５自体を回転させることができる。
従って本体５を確実に回動、停止させることができるの
で、レーザ投影器３、カメラ４及びスポットライト１２
を使用して管路内壁面１８ａの全周に亘って検査を行う
ことができる。

【００１４】管路内検査装置１は、図１（ａ）に示すよ
うに連結手段２４を介して管路内検査装置１を牽引する
自走装置２に連結されている。自走装置２はパンタグラ
フ式、ハサミ機構、或いはキャタピラ式等管路１８内を
所定の姿勢を維持して走行できる装置であればよく、管
路内壁面１８ａを押圧して姿勢を保つため管路内壁面１
８ａに向って付勢された車輪と管路内走行のための駆動
装置とを備えている。このような自走装置２は管路１８
内において、図示しない姿勢制御手段により管路１８の
円周方向に任意の姿勢をとることができる。従って管路
内検査装置１はこの自走装置２の姿勢に伴って管路１８
内を自由自在に走行、停止させることができる。

【００１５】尚、管路内検査装置１及び自走装置２は、
電源、信号用ケーブルを介して外部の操作部に接続され
ており、この操作部から遠隔操作をして、レーザ投影器
３、カメラ４及びスポットライト１２による目視検査
や、管路内検査装置１及び自走装置２の発信、停止、後
退等の移動動作を行うことができる。このように構成さ
れた管路内検査装置１による管路１８内における動作を
以下に説明する。

【００１６】まず自走装置２及びそれに連結された管路
内検査装置１を管路１８内にセットし、操作部にて遠隔
操作を行い、自走装置２の駆動装置により管路内検査装
置１を移動させ、管路内検査装置１に搭載されたカメラ
４で管路１８内を確認しながら管路内検査装置１を所定
の溶接部で停止させる。この位置でレーザ投影器３から
スリット光幅Ｗの２本のスリット光３３、３４を溶着金
属１９の表面部に照射させ、その位置でレーザ投影器３
等が設置された本体５をａ方向に回転させて、スリット
光３３、３４を回転移動させる。

【００１７】このスリット光３３、３４の回転移動に伴
い、スリット光３３が溶け込み不良長さＴの溶け込み不
良部２０と管路内壁面１８ａとに入射すると、反射面の
高さが変るため、一本になっていたスリット光３３は溶
け込み不良部２０と管路内壁面１８ａとによりシフト
し、スリット反射光３５ａ、３５ｂの二本に分断され
る。一方、スリット光３４は溶着金属１９の表面部に入
射しているため、スリット反射光３６は右側に膨らんだ
形状になる。この状況により、溶け込み不良部２０の存
在を確認することができる。尚、Ｗ′≦Ｔの場合はスリ
ット光３３、３４の回転移動に伴い、スリット光３３、
３４の両者が溶け込み不良部２０に入射する状況が発生
し、スリット反射光３６もスリット反射光３５ａ、３５
ｂと同形状になる。一方、Ｗ′＞Ｔの場合にはスリット
光３３、３４の回転移動に伴い、スリット光３３、３４
の両者が溶け込み不良部２０から脱出して溶着金属表面
２に入射する状況が発生し、スリット反射光３５ａ、３
５ｂもスリット反射光３６と同様に右側に膨らんだ形状
になる。

【００１８】このようにスリット反射光３５ａ、３５
ｂ、３６の変化パターンを観察することにより、スリッ
ト反射光間幅Ｗ′と溶け込み不良長さＴとの大小関係を
把握することができる。即ちスリット光間幅Ｗとレーザ
投影器３及びカメラ４の中心間角度θとの関係により、
スリット反射光幅Ｗ′を所定値に設定しておけば、溶け
込み不良長さＴをオン、オフ的に評価することができ
る。これによりスリット反射光をカメラ４で捉え、人間
が直接ＩＴＶ６で検査して溶接部の良否の判定を行うこ
とができる。

【００１９】尚、本実施例においては２本のスリット光
を照射することにより、溶接部及び管路内壁面で反射し
た２本のスリット反射光のシフトの変化に基づき溶接不
良を検査していたが、これに限らず、２本のスリット光
の間にレーザ光があっても差し支えない。即ち所定幅Ｗ
の１本のレーザ光にしても、そのレーザ光の両端部のラ
インの変化に基づき溶接不良を検査することができる。

【００２０】

【発明の効果】以上の実施例からも明らかなように、本
発明の管路内検査装置はレーザ光を所定間隔をなす２本
のスリット光にして管路内壁面に照射し、管路内壁面に
照射して得られる第１のスリット反射光と第２のスリッ
ト反射光とを検査部で視認し、第１のスリット反射光と
第２のスリット反射光とのシフトの変化に基づき人間の
視覚で管路内壁面の欠陥を判別することができるので、
経済的で検査精度の高い検査作業を容易に行うことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の管路内自走装置が管路内にセットされ
た状態を示す図で、（ａ）は側面図、（ｂ）はＡ−Ａ断
面図。

【図２】本発明の管路内自走装置の一部品であるレーザ
投影器を示す図で、（ａ）は断面図、（ｂ）は正面図、
（ｃ）はレーザ投影器から照射されたレーザ光を表す説
明図。

【図３】２本のスリット光が溶着金属と融け込み不良部
とに入射した状態を示す部分断面図。

【図４】２本のスリット光が溶着金属と融け込み不良部
とに入射した状態を示す部分詳細図。

【符号の説明】

１…管路内検査装置３…レーザ投影器４…カメラ（検査部）５…本体６…ＩＴＶ（工業用テレビ）７…レーザダイオード８…集光レンズ９…スリットマスク９ａ…スリット１０…筐体１１…電源線１２…スポットライト１３Ａ、１３Ｂ…取付アーム１４…車輪１５…車輪取付アーム１６…フレーム１７…ベアリング（回動機構）２１…インターナル歯車（回動機構）２２…平歯車（回動機構）２３…回動用モータ（回動機構）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者藤原茂広島県呉市三条２丁目４番10号株式会社シーエックスアール内 (72)発明者白石時宜広島県呉市三条２丁目４番10号株式会社シーエックスアール内 (72)発明者友部茂信広島県呉市三条２丁目４番10号株式会社シーエックスアール内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザ光を管路内壁面に照射し、前記管路
内壁面から反射したレーザ反射光を撮影する管路内検査
方法であって、前記レーザ光を所定間隔をなす２本のス
リット光にして前記管路内壁面に照射し、前記管路内壁
面に照射して得られる一方の前記スリット光の第１のス
リット反射光と、前記管路内壁面に照射して得られるも
う一方の前記スリット光の第２のスリット反射光とをカ
メラで撮影し、前記カメラに写し出された前記第１のス
リット反射光と前記第２のスリット反射光とのシフトの
変化に基づき前記管路内壁面の欠陥を検査することを特
徴とする管路内検査方法。
【請求項２】管路内壁面に所定間隔から成る２本のスリ
ット光を照射するレーザ発光手段と、前記レーザ発光手
段から照射される前記２本のスリット光のスリット反射
光を撮影するカメラと、前記カメラ及び前記レーザ発光
手段が所定角度で配設され、前記カメラ及び前記レーザ
発光手段を回動自在に動作させる回動機構と、前記カメ
ラで撮影した映像を検査する検査部とを備えたことを特
徴とする管路内検査装置。