JPH08220184A - 絶縁電線の絶縁被覆亀裂検知方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、絶縁電線の絶縁被覆の状態を非破壊
で測定し、絶縁被覆上に発生した亀裂を、ムラなく簡易
かつ高精度に検知できる絶縁電線の絶縁被覆亀裂検知方
法及び装置を提供することを目的とする。 【構成】本発明は、光学センサ４よりなる入力装置１１
と、この入力装置１１で測定された光強度分布波形をデ
ジタル変換し、輝度値のデータ列である輝度データ列に
変換するＡ／Ｄコンバータ７と、このＡ／Ｄコンバータ
７で変換された輝度データ列と所定の亀裂判定基準値と
に基づいて、絶縁被覆の亀裂を検知し、絶縁被覆の亀裂
の総数を求める演算装置９と、この演算装置９で求めた
絶縁被覆の亀裂の総数を表示部に表示する出力装置１０
とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、絶縁電線の絶縁被覆に
発生した亀裂を非破壊で検知する絶縁電線の絶縁被覆亀
裂検知方法及び装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、絶縁電線の絶縁被覆の亀裂を検知
する方法あるいは装置として、絶縁被覆の表面に複数本
の線状電極を接触させた状態で、芯線導体と絶縁被覆の
間に電圧を印加し、芯線導体が露出している箇所に電極
が入り込むと通電することを利用する装置がある（実開
昭６１−１３１６７４号）。図８に検査列を示す。図に
おいて７１は心線導体、７２は絶縁被覆、７３は線状電
極、７４は検出器、７５は電源、７６は絶縁被覆の亀裂
部分を示す。

【０００３】この方法は、心線導体７１と電極７３との
機械的な接触を利用するため、亀裂が閉じている状態の
割れや微細なクラックを検出できないこと、通電時、心
線導体７１に検出電流が流れるため、現用線への適用が
困難であること、また電極７３の走査線上のある亀裂し
か検出できず、絶縁被覆７２の円周方向に対してムラな
く検査することが困難である等の問題があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の事情に
鑑みてなされたもので、絶縁電線の絶縁被覆の状態を非
破壊で測定し、絶縁被覆上に発生した亀裂を、ムラなく
簡易かつ高精度に検知できる絶縁電線の絶縁被覆亀裂検
知方法及び装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、絶縁被覆を施した電線の該絶縁被覆の亀裂
を検知する方法であって、前記電線の長手方向の所定範
囲を均一に照射し、前記電線の長手方向の前記絶縁被覆
表面からの反射光を光強度分布波形として測定する光学
センサと、前記光強度分布波形をデジタル変換し、輝度
値Ｉ₁ ，Ｉ₂ ，…，Ｉ_n のデータ列である輝度データ列
に変換する変換部とを備え、前記輝度データ列と所定の
亀裂判定基準値とに基づいて、前記絶縁被覆の亀裂を検
知し、亀裂の総数を求める第１のステップと、前記亀裂
の総数を表示部に表示する第２のステップとを含むこと
を特徴とする。

【０００６】又、本発明の前記光学センサは、前記光強
度分布波形を前記電線の円周上の複数箇所で測定するよ
うに構成し、前記変換部は、複数の光強度分布波形を各
々デジタル変換し、複数の輝度データ列に変換し、前記
第１のステップは、複数の輝度データ列と所定の亀裂判
定基準値とに基づいて、各輝度データ列ごとに亀裂の総
数を求め、その中の最大値をもって絶縁被覆の亀裂の総
数とするようにしたことを特徴とする。

【０００７】又、本発明の前記第１のステップは、前記
輝度データ列（Ｉ_x ，ｘ＝１〜ｎ）において、隣合う輝
度値間の差分値（Ｉ_x −Ｉ_x+1 ）を順次求め、差分値の
データ列である差分値列を作成する第３のステップと、
前記差分値列の中から差分値の極性反転位置を求め、前
記極性反転位置から測定開始点の方向に差分値列を追跡
し、最初に差分値列が零になる抜き出し開始点、および
前記極性反転位置から測定終了点の方向に差分値列を追
跡し、最初に差分値列が零になる抜き出し終了点を求め
る第４のステップと、前記差分値列の中から、前記抜き
出し開始点と前記抜き出し終了点の間のデータ列を抜き
出し、該抜き出しデータ列に対して離散フーリェ変換を
行い、パワースペクトル分布を求める第５のステップ
と、前記パワースペクトル分布の統計的特徴値が前記亀
裂判定基準値を越えるとき、抜き出した部分のデータ列
を亀裂からの反射成分であるとみなす第６のステップと
を含むことを特徴とする。

【０００８】又、本発明の前記第１のステップは、前記
複数の輝度データ列ごとに隣合う輝度値間の差分値（Ｉ
_x −Ｉ_x+1 ）を順次求め、差分値のデータ列である差分
値列を作成する第７のステップと、前記複数の差分値列
ごとに差分値の極性反転位置を求め、前記極性反転位置
から測定開始点の方向に差分値列を追跡し、最初に差分
値列が零になる抜き出し開始点、および前記極性反転位
置から測定終了点の方向に差分値列を追跡し、最初に差
分値列が零になる抜き出し終了点を求める第８のステッ
プと、前記複数の差分値列ごとに前記抜き出し開始点と
前記抜き出し終了点の間のデータ列を抜き出し、該抜き
出しデータ列に対して離散フーリェ変換を行い、前記複
数の差分値列と１対１に対応する複数の前記パワースペ
クトル分布を求める第９のステップと、前記各パワース
ペクトル分布の統計的特徴値が前記亀裂判定基準値を越
えるとき、抜き出した部分のデータ列を亀裂からの反射
成分であるとみなす第１０のステップとを含むことを特
徴とする。

【０００９】又、本発明の前記統計的特徴値は、前記パ
ワースペクトル分布のピークスペクトル値に対する分散
を用いることを特徴とする。又、本発明は、絶縁被覆を
施した電線の該絶縁被覆の亀裂を検知する装置であっ
て、前記電線の長手方向の所定範囲を均一に照射し、前
記電線の長手方向の前記絶縁被覆表面からの反射光を光
強度分布波形として測定する光学センサよりなる入力装
置と、この入力装置で測定された光強度分布波形をデジ
タル変換し、輝度値のデータ列である輝度データ列に変
換するＡ／Ｄコンバータと、このＡ／Ｄコンバータで変
換された輝度データ列と所定の亀裂判定基準値とに基づ
いて、前記絶縁被覆の亀裂を検知し、絶縁被覆の亀裂の
総数を求める演算装置と、この演算装置で求めた絶縁被
覆の亀裂の総数を表示部に表示する出力装置とを具備す
ることを特徴とするものである。

【００１０】又、本発明は、演算装置が、輝度データ列
の数値間差分を取り、差分データ列を作成する差分演算
部と、この差分演算部で作成した差分データ列の差分値
のゼロ交差点をもとに１波長分に相当する個数のデータ
を切り出す波形切り出し部と、この波形切り出し部で切
り出した１波長分の差分データに対して離散フーリエ変
換を行い、パワースペクトル分布を求める離散フーリエ
変換部と、この離散フーリエ変換部で求めたパワースペ
クトル分布からスペクトルのピーク値を検出し、このピ
ーク値に対する他のスペクトルの分散値の総和を計算す
るスペクトル解析部と、このスペクトル解析部で計算し
た分散値をもとに切り出した波形が絶縁被覆の亀裂から
の反射波形か否かを判断する亀裂判定部とを具備するも
のである。

【００１１】

【作用】上記手段により本発明は、光学センサを絶縁被
覆の表面に接触させるだけで測定できるので、迅速かつ
容易に非破壊検査が実施できる。また、現用線への適用
が可能である。さらに、複数の光学センサを適宜、配置
することによって、円周方向に対してムラなく点検が行
える。

【００１２】

【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に
説明する。本発明の一実施例を電気通信に用いられてい
るＣＣＰ（カラー・コーデッド・ポリエチレン）ケーブ
ルの心線部分の亀裂検知を例にとって説明する。

【００１３】図１は本発明に係る絶縁電線の絶縁被覆亀
裂検知装置の一実施例を示す構成説明図である。すなわ
ち、絶縁被覆を施した電線の該絶縁被覆の亀裂を検知す
る装置であって、入力装置１１は、発光素子により前記
電線の長手方向の所定範囲を均一に照射し、受光素子に
より前記電線の長手方向の前記絶縁被覆表面からの反射
光を光強度分布波形として測定する光学センサより構成
される。この入力装置１１で測定された光強度分布波形
をＡ／Ｄコンバータ７によりデジタル変換し、輝度値の
データ列である輝度データ列に変換する。このＡ／Ｄコ
ンバータ７で変換された輝度データ列は演算装置９にお
いて、所定の亀裂判定基準値に基づいて、前記絶縁被覆
の亀裂を検知し、絶縁被覆の亀裂の総数を求める。この
演算装置９で求めた絶縁被覆の亀裂の総数を出力装置１
０の表示部に表示する。

【００１４】前記演算装置９は差分演算部９０１、波形
切り出し部９０２、離散フーリエ変換部９０３、スペク
トル解析部９０４、亀裂判定部９０５より構成される。
すなわち、差分演算部９０１は輝度データ列の数値間差
分を取り、差分データ列を作成し、波形切り出し部９０
２に出力する。この波形切り出し部９０２は差分演算部
９０１で作成した差分データ列の差分値のゼロ交差点を
もとに１波長分に相当する個数のデータを切り出し離散
フーリエ変換部９０３に出力する。この離散フーリエ変
換部９０３は波形切り出し部９０２で切り出した１波長
分の差分データに対して離散フーリエ変換を行い、パワ
ースペクトル分布を求めてスペクトル解析部９０４に出
力する。このスペクトル解析部９０４は離散フーリエ変
換部９０３で求めたパワースペクトル分布からスペクト
ルのピーク値を検出し、このピーク値に対する他のスペ
クトルの分散値の総和を計算して亀裂判定部９０５に出
力する。この亀裂判定部９０５はスペクトル解析部９０
４で計算した分散値をもとに切り出した波形が絶縁被覆
の亀裂からの反射波形か否かを判断する。

【００１５】図２は本発明による絶縁電線の絶縁被覆亀
裂検知方法を実現する亀裂検知装置の構成図である。亀
裂検知装置は、本体部１、測定部２から構成される。測
定部２の内部には、絶縁被覆の表面を測定する光学セン
サ４が複数個、配置されている（本例では４つの光学セ
ンサを用い、１組ずつ対向させるように配置した場合に
ついて説明する）。光学センサ４は、図３に示すよう
に、複数個の受光素子６と１つ以上の発光素子５から構
成される（本例では各２０４８個の素子を絶縁電線３の
長手方向に沿って配置した場合について説明する）。

【００１６】前記発光素子５にはレーザダイオードやフ
ォトダイオードを用い、測定する範囲内の絶縁被覆を均
一に照射するように、発光素子５を絶縁電線３の長手方
向に沿って複数配置するか、レンズで光を長手方向に広
げてもよい。受光素子６にはＣＣＤ素子を用い、直線状
の反射光を細かく受光するようにする。

【００１７】本体部１はさらに、図３に示すように、光
学センサ４からの信号波形をアナログからデジタルに変
換するＡ／Ｄコンバータ７、デジタル信号をデータ列
（輝度データ列）として記憶しておく波形記憶装置８、
輝度データ列に所定の演算を施し、亀裂の検出を行う演
算装置９、検出結果の出力を行う出力装置１０から構成
される。

【００１８】即ち、測定部２で絶縁電線３を挟み、光学
センサ４の発光素子５から発光された光により絶縁電線
３の長手方向の所定範囲を均一に照射し、絶縁電線３の
長手方向の絶縁被覆表面から反射された測定光を光学セ
ンサ４の受光素子６により受光して光強度分布波形とし
て測定する。光学センサ４で測定した光強度分布波形を
デジタル変換し、輝度値のデータ列である輝度データ列
に変換する。この輝度データ列と所定の亀裂判定基準値
とに基づいて、前記絶縁被覆の亀裂を検知し、その総数
を求める。

【００１９】亀裂の総数は、本体部１の出力装置１０に
設けた表示部（７セグメントＬＥＤ等）に表示する。図
４は本発明の亀裂検知方法の動作フローである。図２に
示すように被測定電線３を測定部２に挟み込み、対向配
置した４つの光学センサ４によって、絶縁被覆の表面状
態を長手方向に沿って直線状に測定する（測定工程）。

【００２０】４つの光学センサで受光した４つの光強度
分布波形は、各々Ａ／Ｄコンバータ７により所定の階調
（本例では２５６階調）に量子化、デジタル信号に変換
され（Ａ／Ｄ変換工程）、波形記憶装置８に４つの輝度
データ列Ｓ_1n，Ｓ_2n，Ｓ_3n，Ｓ_4n（ｎ＝０〜２０４７）
として記憶される（波形記憶工程）。図５に亀裂が発生
しているケーブル心線の輝度データの一例を示す。
（ａ）は被測定ケーブル心線のプロフィールを示し、上
面が発光および受光素子で測定される走査面である。
（ｂ）は輝度データを示し、横軸は走査画素数、縦軸は
輝度値である。亀裂Ｋ、汚れＹ、心線自体のうねりＵは
陰影をつくるため、その位置の輝度値を低下させる。

【００２１】演算装置９は、輝度データ列の数値間差分
を取り、差分データ列を作成する（差分演算工程）。図
６は、図５（ｂ）に示した輝度データをもとに作成した
差分データを示し、横軸は走査画素数、縦軸は差分値で
ある。

【００２２】つぎに演算装置９は、差分データ列の中か
ら差分値がマイナスからプラスに転換する点あるいはプ
ラスからマイナスに転換する点（ゼロ交差点）を見つけ
出し、その点をもとに１波長（１サイクル）分に相当す
る個数のデータを切り出す（波形切り出し工程）。

【００２３】さらに演算装置９は、切り出した１波長分
の差分データに対して離散フーリェ変換を行い、パワー
スペクトル分布を求める（離散フーリェ変換工程）。切
り出したＮ個の差分データをｘ_i （ｉ＝０〜Ｎ−１）と
すると、パワースペクトルＸ_k は、次式により求められ
る。

【００２４】

【数１】

【００２５】図７は、図６から切り出した４つの波形Ａ
〜Ｄに対するパワースペクトル分布であり、分布（ａ）
（ｂ）（ｃ）（ｄ）が、それぞれ波形Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに
対応している。横軸は周波数ｋ、縦軸はスペクトル強度
Ｘ_k を表す。

【００２６】演算装置９は、パワースペクトル分布から
スペクトルのピーク値を検出し、ピーク値に対する他の
スペクトルの分散値の総和を計算する（スペクトル解析
工程）。分散値の総和Ｄは、次式により求められる。

【００２７】

【数２】 ただし、Ｘ_p はスペクトルのピーク値である。表１は、
図７に示した４つのパワースペクトル分布に対する分散
値の計算結果である。

【００２８】この値をもとに演算装置９は、切り出した
波形が亀裂からの反射波形か否かを判断する。そして、
各輝度データ列ごとに検知した亀裂数の中で最も数の多
いものをケーブル心線の亀裂数に選ぶ（亀裂判定工
程）。

【００２９】

【表１】 出力装置１０は、亀裂数を出力、表示する（結果出
力）。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
絶縁電線の絶縁被覆の状態を非破壊で測定し、絶縁被覆
上に発生した亀裂を、ムラなく簡易かつ高精度に検知で
きる。また、光学的な測定であるため、現用線に影響を
与えることなく適用が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す構成説明図である。

【図２】本発明の一実施例を示す斜視図である。

【図３】本発明の一実施例に係わる劣化検出装置の内部
構成図を示す構成説明図である。

【図４】本発明の一実施例に係わる亀裂検知方法の処理
の流れを示すフローチャートである。

【図５】本発明の一実施例に係わる劣化した絶縁被覆電
線を測定した場合に得られる輝度データのうちの１つの
模式的に表した図で、（ａ）は被測定電線の外観図、
（ｂ）は測定した輝度データの特性図を示す。

【図６】本発明の一実施例に係わる輝度データから得ら
れる差分データの特性図である。

【図７】図５に示した４つの波形に対するパワースペク
トル分布の特性図で、分布（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）
が、それぞれ波形Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに対応している。

【図８】従来の通電法による亀裂検知方法を示す説明図
である。

【符号の説明】

１…本体部、２…測定部、３…絶縁電線、４…光学セン
サ、５…発光素子、６…受光素子、７…Ａ／Ｄコンバー
タ、８…波形記憶装置、９…演算装置、１０…出力装
置、１１…入力装置、９０１…差分演算部、９０２…波
形切り出し部、９０３…離散フーリエ変換部、９０４…
スペクトル解析部、９０５…亀裂判定部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 増田 順一 東京都千代田区内幸町一丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 片桐 典行 東京都千代田区内幸町一丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁被覆を施した電線の該絶縁被覆の亀
   裂を検知する方法であって、 前記電線の長手方向の所定範囲を均一に照射し、前記電
   線の長手方向の前記絶縁被覆表面からの反射光を光強度
   分布波形として測定する光学センサと、 前記光強度分布波形をデジタル変換し、輝度値Ｉ₁ ，Ｉ
   ₂ ，…，Ｉ_n のデータ列である輝度データ列に変換する
   変換部とを備え、 前記輝度データ列と所定の亀裂判定基準値とに基づい
   て、前記絶縁被覆の亀裂を検知し、亀裂の総数を求める
   第１のステップと、 前記亀裂の総数を表示部に表示する第２のステップとを
   含むことを特徴とする絶縁電線の絶縁被覆亀裂検知方
   法。
2. 【請求項２】 前記光学センサは、前記光強度分布波形
   を前記電線の円周上の複数箇所で測定するように構成
   し、 前記変換部は、複数の光強度分布波形を各々デジタル変
   換し、複数の輝度データ列に変換し、 前記第１のステップは、複数の輝度データ列と所定の亀
   裂判定基準値とに基づいて、各輝度データ列ごとに亀裂
   の総数を求め、その中の最大値をもって絶縁被覆の亀裂
   の総数とするようにしたことを特徴とする請求項１記載
   の絶縁電線の絶縁被覆亀裂検知方法。
3. 【請求項３】 前記第１のステップは、 前記輝度データ列（Ｉ_x ，ｘ＝１〜ｎ）において、隣合
   う輝度値間の差分値（Ｉ_x −Ｉ_x+1 ）を順次求め、差分
   値のデータ列である差分値列を作成する第３のステップ
   と、 前記差分値列の中から差分値の極性反転位置を求め、前
   記極性反転位置から測定開始点の方向に差分値列を追跡
   し、最初に差分値列が零になる抜き出し開始点、および
   前記極性反転位置から測定終了点の方向に差分値列を追
   跡し、最初に差分値列が零になる抜き出し終了点を求め
   る第４のステップと、 前記差分値列の中から、前記抜き出し開始点と前記抜き
   出し終了点の間のデータ列を抜き出し、該抜き出しデー
   タ列に対して離散フーリェ変換を行い、パワースペクト
   ル分布を求める第５のステップと、 前記パワースペクトル分布の統計的特徴値が前記亀裂判
   定基準値を越えるとき、抜き出した部分のデータ列を亀
   裂からの反射成分であるとみなす第６のステップとを含
   むことを特徴とする請求項１記載の絶縁電線の絶縁被覆
   亀裂検知方法。
4. 【請求項４】 前記第１のステップは、 前記複数の輝度データ列ごとに隣合う輝度値間の差分値
   （Ｉ_x −Ｉ_x+1 ）を順次求め、差分値のデータ列である
   差分値列を作成する第７のステップと、 前記複数の差分値列ごとに差分値の極性反転位置を求
   め、前記極性反転位置から測定開始点の方向に差分値列
   を追跡し、最初に差分値列が零になる抜き出し開始点、
   および前記極性反転位置から測定終了点の方向に差分値
   列を追跡し、最初に差分値列が零になる抜き出し終了点
   を求める第８のステップと、 前記複数の差分値列ごとに前記抜き出し開始点と前記抜
   き出し終了点の間のデータ列を抜き出し、該抜き出しデ
   ータ列に対して離散フーリェ変換を行い、前記複数の差
   分値列と１対１に対応する複数の前記パワースペクトル
   分布を求める第９のステップと、 前記各パワースペクトル分布の統計的特徴値が前記亀裂
   判定基準値を越えるとき、抜き出した部分のデータ列を
   亀裂からの反射成分であるとみなす第１０のステップと
   を含むことを特徴とする請求項２記載の絶縁電線の絶縁
   被覆亀裂検知方法。
5. 【請求項５】 前記統計的特徴値は、 前記パワースペクトル分布のピークスペクトル値に対す
   る分散を用いることを特徴とする請求項３または４記載
   の絶縁電線の絶縁被覆亀裂検知方法。
6. 【請求項６】 絶縁被覆を施した電線の該絶縁被覆の亀
   裂を検知する装置であって、 前記電線の長手方向の所定範囲を均一に照射し、前記電
   線の長手方向の前記絶縁被覆表面からの反射光を光強度
   分布波形として測定する光学センサよりなる入力装置
   と、 この入力装置で測定された光強度分布波形をデジタル変
   換し、輝度値のデータ列である輝度データ列に変換する
   Ａ／Ｄコンバータと、 このＡ／Ｄコンバータで変換された輝度データ列と所定
   の亀裂判定基準値とに基づいて、前記絶縁被覆の亀裂を
   検知し、絶縁被覆の亀裂の総数を求める演算装置と、 この演算装置で求めた絶縁被覆の亀裂の総数を表示部に
   表示する出力装置とを具備することを特徴とする絶縁電
   線の絶縁被覆亀裂検知装置。
7. 【請求項７】 演算装置が、 輝度データ列の数値間差分を取り、差分データ列を作成
   する差分演算部と、 この差分演算部で作成した差分データ列の差分値のゼロ
   交差点をもとに１波長分に相当する個数のデータを切り
   出す波形切り出し部と、 この波形切り出し部で切り出した１波長分の差分データ
   に対して離散フーリエ変換を行い、パワースペクトル分
   布を求める離散フーリエ変換部と、 この離散フーリエ変換部で求めたパワースペクトル分布
   からスペクトルのピーク値を検出し、このピーク値に対
   する他のスペクトルの分散値の総和を計算するスペクト
   ル解析部と、 このスペクトル解析部で計算した分散値をもとに切り出
   した波形が絶縁被覆の亀裂からの反射波形か否かを判断
   する亀裂判定部とを具備することを特徴とする請求項６
   記載の絶縁電線の絶縁被覆亀裂検知装置。