JPH0916755A - 管内検査用画像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 管の全内周にわたって観測でき、しかも、得
られた画像に歪みが少ない管内検査用画像装置を提供す
る。 【構成】 管内１１に挿入される二次元イメージセンサ
ー１３と、この撮像方向に傾斜して配置されるミラー１
４と、ミラー１４の旋回手段１５及びその旋回角度を検
出するロータリエンコーダ１６と、二次元イメージセン
サー１３の画像出力を記憶する画像メモリと、これらの
制御装置とを有し、制御装置には、画像メモリに記憶さ
れた画像の回転歪みを補正する回転歪み補正手段と、撮
像することに伴う画像の曲がり歪みを補正する曲がり歪
み補正手段と、二次元イメージセンサー１３で特定角度
毎に分割して撮像されて補正された前後の分割補正画像
の重複部分を検知して、前後の分割補正画像を連結する
画像連結処理手段とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱交換器、給排水の配
管等の内部を円周方向に撮像して、繋ぎ合わせて表示す
る管内検査用画像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】熱交換器、給排水等の配管は円周溶接に
よって接合する場合が殆どで、この溶接部分が不完全で
あると事故の原因となる。そこで、Ｘ線や超音波を使用
した非破壊検査も行われているが、簡便な検査として溶
接部の目視検査も行われており、配管の内側からの溶接
部の外観検査も行われている。ところが、小径管の場合
は目視が困難であるので、広角レンズを搭載した小型の
テレビカメラや、ファイバースコープ等を管内に挿入し
て管内を観察することが行われている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、広角レ
ンズ（特に、魚眼レンズ）を使用して管内を観察する
と、画像の歪みが極めて大きく、これを修正しても画像
が不鮮明になるという問題がある。また、ファイバース
コープ等を用いて管内を覗いてディスプレイに表示して
も内管全周を表示することは困難であり、仮に出来たと
しても画像の歪みが激しく、更にはこれを修正しても不
鮮明であるという欠点がある。本発明はかかる事情に鑑
みてなされたもので、管の全内周にわたって観測するこ
とができ、しかも、得られた画像に歪みが少ない管内検
査用画像装置を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記目的に沿う請求項１
記載の管内検査用画像装置は、検査対象物である管内に
支持部材を介して挿入される二次元イメージセンサー
と、該二次元イメージセンサーの撮像方向に傾斜して配
置されるミラーと、該ミラーを前記二次元イメージセン
サーの撮像光軸を中心に旋回させる旋回手段と、前記ミ
ラーの旋回角度を検出するロータリエンコーダと、前記
二次元イメージセンサーの画像出力をデジタル信号に変
換して記憶する画像メモリと、前記ロータリエンコーダ
及び前記画像メモリの出力を入力とし、前記旋回手段の
モータに所定の信号を出力するコンピュータを含む制御
装置とを有し、前記制御装置には、前記画像メモリから
取り込まれた画像を前記ロータリエンコーダの出力に対
応させて回転歪みを補正する回転歪み補正手段と、前記
二次元イメージセンサーによって撮像することに伴う画
像の曲がり歪みを補正する曲がり歪み補正手段と、前記
二次元イメージセンサーで特定角度毎に分割して撮像さ
れ、しかも前記回転歪み補正手段及び前記曲がり歪み補
正手段によって補正された前後の分割補正画像の重複部
分を検知して、前後の分割補正画像を連結する画像連結
処理手段とを有している。また、請求項２記載の管内検
査用画像装置は、請求項１記載の装置において、前記制
御装置には、前記画像の必要部分のみを切り出す切り出
し手段が設けられている。そして、請求項３記載の管内
検査用画像装置は、請求項１又は２記載の装置におい
て、前記二次元イメージセンサーの撮像光軸と前記ミラ
ー回転軸心とは、前記管の軸心に一致している。

【０００５】

【作用】請求項１〜３記載の管内検査用画像装置におい
ては、管内に設けた二次元イメージセンサーによって、
管内周の分割画像を一部重複して撮像し、これらの分割
画像をミラー回転に伴う回転歪みを回転歪み補正手段に
よって補正し、二次元イメージセンサーによって撮像す
ることに伴う画像の歪みを曲がり歪み補正手段によって
補正して、分割された正規画像を得ている。この分割さ
れた正規画像は、その一部を重複させるようにして撮像
しているので、画像連結処理手段を用いて重複部分が一
致するようにして連結して、一枚の画像を得れば、管の
内周の展開画像となる。この場合、分割された画像は正
規化されていると共にデジタル信号に変換されているの
で、その重複点を見つけるのは容易となる。特に、請求
項２記載の管内検査用画像装置においては、画像の必要
部分のみを切り出す切り出し手段が設けられているの
で、余分な情報を捨てることができ、更にはメモリ等の
節約ができる。そして、請求項３記載の管内検査用画像
装置においては、二次元イメージセンサーの撮像光軸と
前記ミラー回転軸心とは、前記管の軸心に一致している
ので、取り込み画像の大きさが一致し、従って、分割し
た画像の重複部分の検知が容易となる。

【０００６】

【実施例】続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明
を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に
供する。ここに、図１は本発明の一実施例に係る管内検
査用画像装置の概略説明図、図２はＣＣＤカメラ回りの
説明図、図３は同フロー図、図４は実際に撮影した写真
の合成図、図５は画像歪みの説明図である。

【０００７】図１、図２に示すように、本発明の一実施
例に係る管内検査用画像装置１０は、検査対象物である
管１１内に支持部材１２を介して挿入される二次元イメ
ージセンサーの一例であるＣＣＤカメラ１３と、ＣＣＤ
カメラ１３の撮像方向に配置されるミラー１４と、ミラ
ー１４をＣＣＤカメラ１３の撮像光軸を中心に旋回させ
る旋回手段を構成するモータ１５と、ミラー１４の旋回
角度を検出するロータリエンコーダ１６と、これらを制
御するコンピュータを含む制御装置１８とを有してい
る。

【０００８】前記支持部材１２は、ＣＣＤカメラ１３を
内蔵する先側支持部材１９と、先側支持部材１９に一体
的に連結される後側支持部材２０とを有している。先側
支持部材１９は図示しない軸受を介して後側支持部材２
０に回転自由に装着され、モータ１５によって回転駆動
されるようになって、その回転角度はロータリエンコー
ダ１６によって検出できるようになっている。前記先側
支持部材１９の先部には２本のロッド２９が取付けら
れ、このロッド２９にミラー１４が補助支持部材３０を
介して管１１の軸心方向に対して４５度の角度に傾斜し
て取付けられ、ＣＣＤカメラ１３によって管１１の内壁
を観察できるようになっている。このミラー１４の側部
には照明ランプ３１が取付けられ、ＣＣＤカメラ１３の
観察場所の照明を行うようになっている。

【０００９】前記ＣＣＤカメラ１３からの画像信号線３
４、モータ１５及び照明ランプ３１を駆動する動力線、
及びロータリエンコーダ１６からの信号線は後側支持部
材２０の内部を通って制御装置１８に接続されている。

【００１０】前記制御装置１８は、図１に示すようにＣ
ＣＤカメラ１３に接続されるカメラコントローラ３７
と、これに接続される画像メモリ３８及びモニターテレ
ビ３９と、モータ１５、ロータリエンコーダ１６及び照
明ランプ３１に接続される補助機器コントローラ４０
と、これらに接続されるコンピュータ４１及び出力プリ
ンタ４２を有している。

【００１１】前記カメラコントローラ３７は市販のもの
で、ＣＣＤカメラ１３の画像を制御し、その出力画像
を、２５６階調のデジタル信号に変換して画像メモリ３
８に伝えている。なお、この画像メモリ３８はコンピュ
ータ４１内に格納されている。前記補助機器コントロー
ラ４０はインターフェイスボード４３を介してコンピュ
ータ４１と連結され、コンピュータ４１の命令を受けて
モータ１５を所定角度回転させ、回転したミラー１４の
角度をロータリエンコーダ１６が読み取って、デジタル
信号に変換し、コンピュータ４１に送っている。また、
ＣＣＤカメラ１３が作動する場合には、照明ランプ３１
を点灯させて管１１内の照明を行っている。

【００１２】前記コンピュータ４１は汎用型のコンピュ
ータで内部にＣＰＵ、これに接続されるＲＡＭ、ＲＯ
Ｍ、必要なインターフェイス、外部接続されるキーボー
ド４４及びディスプレイ４５を有し、更に画像の各補正
を行うプログラムが格納されたデータ処理ボード４６を
備えている。

【００１３】続いて、この管内検査用画像装置１０の動
作について説明すると、この実施例においては、管１１
の溶接部４７の裏波ビードを撮影した例を示している。
その概略方法は、管１１内を１２等分して、その端部が
一部重複した写真を撮影し、撮像した写真データをデジ
タル処理してコンピュータ４１に送り、まずミラー１４
が回転することに伴う回転歪みを回転歪み補正手段によ
って補正し、次に、ＣＣＤカメラ１３のレンズ及び撮像
対象物が円弧状であることに伴う曲がり歪みを曲がり歪
み補正手段によって修正して、溶接部４７を１２等分し
て、その端部がそれぞれ一部重複した写真データを作成
し、一部重複した部分を重合させて隣合う前後の写真を
画像連結処理手段によって連結して、円周方向に連続し
たパノラマ状の合成写真を作成している。ここで、前記
回転歪み補正手段、曲がり歪み補正手段及び画像連結手
段はそれぞれ独立では周知の技術であって、これらのプ
ログラムがデータ処理ボード４６に格納されている。以
下、図３に示すフロー図に基づいてその動作を説明す
る。

【００１４】まず、モータ１５が特定位置にあって、ミ
ラー１４が原点位置にあることをロータリエンコーダ１
６又は別に設けたセンサーによって確認し、ミラー１４
が正規位置にない場合にはモータ１５を特定方向に駆動
してミラー１４を原点位置に合わせる（ステップＳ
１）。なお、実際にミラー１４が停止している位置を原
点位置とすることも可能である。

【００１５】次に、照明ランプ３１を点灯し、ミラー１
４を介してＣＣＤカメラ１３によっ管１１の溶接部４７
の写真を撮影する。この場合、一つの画像の範囲には、
管１１の長さ方向に対して溶接部４７を完全に含む。ま
た、前述のように内周を１２等分すると、３０度になる
が重複分の１０度を加えた４０度視角の画像データがカ
メラコントローラ３７に伝送されて、デジタル変換さ
れ、コンピュータ４１に取り込んで画像メモリ３８に格
納される（ステップＳ２）。

【００１６】画像メモリ３８に格納された画像データ
は、ミラー１４の回転角度に応じて、画像が回転して取
り込まれる。従って、ミラー１４が原点にある場合を除
き、取り込んだ画像を回転させて、正立画像とする（ス
テップＳ３）。この変換はロータリエンコーダ１６によ
って検出される回転角度に応じて、座標変換することに
よって簡単に得られる。

【００１７】前記正立画像には、ＣＣＤカメラ１３のレ
ンズの性質に伴う曲がり歪みが発生する。この曲がり歪
みは、図５に示すように、（Ａ）を歪みの無い画像とす
ると、（Ｂ）のように糸巻型歪みや、（Ｃ）に示すよう
に樽型歪みがあるが、（Ａ）に示す画像を撮像して、モ
ニターテレビ３９に表示すると直ちに分かるので、その
度合いを測定して補正する。また、管１１の内周は円弧
面となっているので、これに伴う画像の歪みが発生す
る。この歪みも計算あるいは測定することによって分か
るので、これを総合的に考慮した正立画像の周知手段で
ある曲がり歪み補正（複合歪み補正）を行う（ステップ
Ｓ４）。

【００１８】次に、画像の中央部分、即ち溶接部４７を
完全に含む画像を切り出し手段によって切り出す（ステ
ップＳ５）。これは次の工程で画像の合成を行うが、不
要な部分があるとデータの処理量が増加するからであ
る。そして、画像の左右を反転して画像合成を行うが、
前後の画像の一部を徐々に重複させながら、比較する各
画素の輝度の差が最小となる位置を重複位置としてもよ
い（ステップＳ６）。なお、この処理はミラー１４が原
点位置にある最初の工程では省略され、ミラー１４が３
０×ｎ（ｎ＝１〜１２）度の位置で、前画像と次の画像
との重複部分を検知し、前後の画像を重複させて繋き、
これを順次メモリーに格納することになる。

【００１９】次に、一周分（即ち、３６０度）を終了し
たか否かを判断して（ステップＳ７）、終了していない
場合には、モータ１５によってミラー１４を３０度回転
させて（ステップＳ８）、再度画像の取り込みを行い、
この処理を繰り返して１２枚の画面によって合成される
円周写真を合成する。この写真を出力プリンタ４２によ
って出力したものを図４に示すが、ａ〜ｌの１２枚の写
真が連続的に接合され、溶接部４７が目視によって検査
できる。

【００２０】なお、前記実施例においては、管１１の中
心にＣＣＤカメラ１３を配置し、ミラー１４を管１１の
中心を軸心として旋回させて、常時同じ条件の画像を得
るようにしているが、大型の管においてはＣＣＤカメラ
１３やミラー１４を管の軸心に配置することは困難であ
る。この場合は、測定しようとする画像の中心位置まで
の距離を別のセンサーによって測定して、その距離比に
応じた倍率でＣＣＤカメラの画像を拡縮して、同一条件
の画像を得て、更に補正を行って正規画像を合成し、そ
の重複部分を利用して画像合成することも可能である。

【００２１】

【発明の効果】請求項１〜３記載の管内検査用画像装置
においては、管の内部を３６０度にわたって自動的に連
続的な画像を得ることが可能となった。従って、配管や
熱交換器の内部の溶接部等を撮像して目視による検査が
行えることになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る管内検査用画像装置の
概略説明図である。

【図２】ＣＣＤカメラ回りの説明図である。

【図３】同フロー図である。

【図４】実際に撮影した写真の合成図である。

【図５】画像歪みの説明図である。

【符号の説明】

１０ 管内検査用画像装置 １１ 管 １２ 支持部材 １３ ＣＣＤカメラ １４ ミラー １５ モータ １６ ロータリエンコーダ １８ 制御装置 １９ 先側支持部材 ２０ 後側支持部材 ２９ ロッド ３０ 補助支持部材 ３１ 照明ランプ ３４ 画像信号線 ３７ カメラコントローラ ３８ 画像メモリ ３９ モニターテレビ ４０ 補助機器コントローラ ４１ コンピュータ ４２ 出力プリンタ ４３ インターフェイスボード ４４ キーボード ４５ ディスプレイ ４６ データ処理ボード ４７ 溶接部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 太田 稔 福岡県北九州市八幡西区築地町１番１号 株式会社高田工業所内 (72)発明者 梶原 賢司 福岡県北九州市八幡西区築地町１番１号 株式会社高田工業所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 検査対象物である管内に支持部材を介し
   て挿入される二次元イメージセンサーと、該二次元イメ
   ージセンサーの撮像方向に傾斜して配置されるミラー
   と、該ミラーを前記二次元イメージセンサーの撮像光軸
   を中心に旋回させる旋回手段と、前記ミラーの旋回角度
   を検出するロータリエンコーダと、前記二次元イメージ
   センサーの画像出力をデジタル信号に変換して記憶する
   画像メモリと、前記ロータリエンコーダ及び前記画像メ
   モリの出力を入力とし、前記旋回手段のモータに所定の
   信号を出力するコンピュータを含む制御装置とを有し、 前記制御装置には、前記画像メモリから取り込まれた画
   像を前記ロータリエンコーダの出力に対応させて回転歪
   みを補正する回転歪み補正手段と、 前記二次元イメージセンサーによって撮像することに伴
   う画像の曲がり歪みを補正する曲がり歪み補正手段と、 前記二次元イメージセンサーで特定角度毎に分割して撮
   像され、しかも前記回転歪み補正手段及び前記曲がり歪
   み補正手段によって補正された前後の分割補正画像の重
   複部分を検知して、前後の分割補正画像を連結する画像
   連結処理手段とを有することを特徴とする管内検査用画
   像装置。
2. 【請求項２】 前記制御装置には、前記画像の必要部分
   のみを切り出す切り出し手段が設けられている請求項１
   記載の管内検査用画像装置。
3. 【請求項３】 前記二次元イメージセンサーの撮像光軸
   と前記ミラー回転軸心とは、前記管の軸心に一致してい
   る請求項１又は２記載の管内検査用画像装置。